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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Borstenbündels sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
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Bei der Herstellung von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten werden Borstenbündel durch Abteilen einer vorbestimmten Anzahl von Borstenfilamenten aus zumindest einem Filamentenbehälter gebildet. Bei dem gattungsbildenden Verfahren wird eine Aufnahmeeinrichtung an dem zumindest einen Filamentenbehälter vorbeigeführt. Dabei werden von der Aufnahmeeinrichtung in dem Filamentenbehälter enthaltene Borstenfilamente abgegriffen und einer Entnahmeeinrichtung zugeführt.
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Ein derartiges gattungsbildendes Verfahren ist beispielsweise aus der
DE-OS-21 28 774 , der
DE-OS-19 38 937 , der
DE-OS-20 20 976 , der
EP-A-0 681 796 oder aber der
DE-A-197 34 615 (mit weiteren Nachweisen) bekannt. Bei den vorbekannten Verfahren wird eine als Kreisbogen ausgebildete Aufnahmeeinrichtung zunächst an einem oder mehreren Borstenvorräten vorbeigeführt. Der den Borstenvorrat ansonsten mit seiner Umfangsfläche abschließende Kreisbogen weist eine als Ausnehmungen ausgebildete Aufnahme auf, die sich beim Vorbeistreichen an dem Filamentenbehälter mit in dem Filamentenbehälter aufgenommenen Borstenfilamenten füllen. Optional können weitere Borstenfilamente einer anderen Art gegebenenfalls nach Veränderung der Größe der Ausnehmung beim Vorbeistreichen des Kreisbogens an einem zweiten der weiteren Filamentenbehälter aufgenommen werden. Durch weiteres Verschwenken des Kreisbogens wird die Ausnehmung zu einer Entnahmeeinrichtung verbracht, wo das derart hergestellte Borstenbündel aus dem Kreisbogen entnommen und einer weiteren Bearbeitung zugeführt wird, um das Borstenbündel schließlich an einem Borstenträger zu befestigen.
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Die
DE 197 34 615 A1 offenbart weiterhin Verfahren zur Bildung eines Borstenbündels, bei dem eine Aufnahmeeinrichtung an mindestens einem Filamentenbehälter vorbeigeführt wird, hierbei in einer ersten Position der umlaufend drehenden Aufnahmeeinrichtung in dem Filamentenbehälter enthaltene Borstenfilamente abgegriffen werden, die in einer zweiten Position der umlaufend drehenden Aufnahmeeinrichtung an eine Entnahmeeinrichtung abgegeben werden. Hierbei werden die Borstenfilamente in einer Öffnung einer die Aufnahmeeinrichtung bildenden Drehscheibe in einer ersten Position aufgenommen und durch Rotation in eine zweite Position verbracht, in der sie mit Hilfe zweier Führungen aus den Öffnungen herausgedrückt und in die Mischkammer abgeben werden. Das Mischen der Borstenfilamente erfolgt in der Mischkammer, die zwischen den beiden Führungen ausgebildet ist. Diese gemischten Borstenfilamente werden aus der Mischkammer einem Greifer zugeführt. Der Greifer weist eine Öffnung auf, in der nunmehr unterschiedliche und gemischte Borstenfilamente zur Bildung eines Borstenbündels aufgenommen werden können. Der Greifer bewegt sich dann mit dem Borstenbündel zu der Stoppdüse, wo diese zusammen mit dem Anker einer Stopfnadel in die Stopfdüse gestopft werden. Der als Kreisbogen ausgebildete Greifer, der die aus gemischten Borstenfilamenten zusammengesetzten Borstenbünden in der Öffnung aufnimmt, wird zyklisch zwischen der ersten Position der Aufnahme und der zweiten Position der Entnahme hin und her bewegt.
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In der
DE 197 45 024 A1 wird ein Verfahren zur Bildung eines Borstenbündels offenbart, bei dem eine an ihrer Außenumfangsfläche mit einer Aufnahmekerbe versehene Aufnahmeeinrichtung an Filamentenbehältern vorbeigeführt wird, um Filamente zur Bildung eines Borstenbündels abzugreifen. Diese Borstenbündel werden schließlich einer Entnahmeeinrichtung zugeführt. Bei dieser Entnahmeeinrichtung handelt es sich um eine Stopfnadel, die die Borstenbündel in Löcher des Bürstenkörpers einstopft. Hierbei findet die Ankertechnik Verwendung, da die Borstenbündel an dem Bürstenkörper sich rechtwinklig zu denjenigen erstrecken, die in der Ausnehmung enthalten sind. Aus der Ausnehmung werden die Borstenbündel durch ein Gegenstück zu einem Bündelabteiler gedrängt. Dabei werden die Borstenbündel radial nach außen verbraucht und von der Kreisscheibe entfernt. Danach vollbringt das Borstenbündel eine kreissegmentförmige Bewegung, um die in der Kreisscheibe ausgebildete Kerbe fluchtend zu der Bewegungsrichtung der Stopfnadel auszurichten. Dort wird das Borstenbündel aus dem Kreisbogen entnommen.
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Die
DE 195 42 393 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten, deren Borstenbündel und Bürstenkörper aus thermoplastischem Kunststoff bestehen. Beim Herstellen dieser Bürsten, werden die Borstenbündel in einer Anordnung entsprechend ihrer Borstenfeldlage gehalten. In dieser Lage werden sie an ihren Befestigungsenden so angeschmolzen, dass mittels dieser Schmelze die Befestigungsenden verbunden und insgesamt eine Borstenbündel-Einheit geschaffen wird. Die Borstenbündel sind hierbei in einer Lochplatte gehalten und es sind Druckstifte vorgesehen, mittels derer die Borstenbündel aus der in einer Aufnahme befindlichen Lochplatte herausgeschoben und es wird eine Heizplatte zum Anschmelzen der Borstenbündelenden an die Borstenbündel herangeführt. Diese Borstenbündeleinheit kann dann nach dem Verbinden mit einem Borstenbündelverbindungsteiles vollständig mit Hilfe der Druckstifte aus der Lochplatte herausgeschoben werden.
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Bei sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der Kreisbogen zyklisch zwischen dem oder den Filamentenbehältern und der Entnahmeeinrichtung verschwenkt. Die hierbei auftretenden Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bedingen antriebs- und lagerseitig eine entsprechend aufwendige Dimensionierung. Aufgrund der Wechselbeanspruchung weist die vorbekannte Vorrichtung nur eine begrenzte Standzeit auf. Weiterhin gehen die Richtungs- und Lastungswechsel geräuschvoll vonstatten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines Borstenbündels anzugeben, welche die obigen Nachteile nicht aufweisen. Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung zur Bildung eines Borstenbündels zu vereinfachen, dabei jedoch die Produktivität zu erhöhen.
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Zur Lösung des obigen Problems wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Damit wird das an sich bekannte Verfahren dahingehend weitergebildet, dass das Borstenbündel in einen teilweise von der Entnahmeeinrichtung und teilweise von einem Entnahmeeinrichtungsgegenstück gebildeten Ausschubkanal verbracht wird und anschließend aus dem Ausschubkanal zur Befestigung des Borstenbündels an einem Bürstenkörper in Längsrichtung des Borstenbündels ausgeschoben wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird damit durch die Entnahmeeinrichtung und das Entnahmeeinrichtungsgegenstück ein Ausschubkanal für das Borstenbündel gebildet. Durch diesen Kanal wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Borstenbündel ausgeschoben. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt also eine einachsige, lineare und durch den Kanal umfänglich geführte Ausschiebebewegung. Durch dieses Verfahren kann das gebildete Borstenbündel einfach und zuverlässig zur Befestigung an einem Bürstenkörper weitergeleitet werden.
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Bevorzugte Weiterbildungen des zweiten Aspektes der verfahrensmäßigen Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
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Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zur Lösung der obigen Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung vor. Bei dieser Vorrichtung ist ein Entnahmeeinrichtungsgegenstück vorgesehen, welches zusammen mit der Entnahmeeinrichtung einen Ausschubkanal für das von der Aufnahmeeinrichtung entfernte Borstenbündel bildet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt ein einfaches Weiterleiten der gebildeten Borstenbündel durch den Ausschubkanal. Dieser wird teilweise durch die Entnahmeeinrichtung gebildet, welche zusammen mit dem Entnahmeeinrichtungsgegenstück den Ausschubkanal einschließt. Das Entnahmeeinrichtungsgegenstück ist vorzugsweise in Bewegungsrichtung gegenüberliegend der Entnahmeeinrichtung angeordnet. Dadurch ist ein sicheres und einfaches Weiterleiten des gebildeten Borstenbündels zur Befestigung an einen Bürstenkörper möglich.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen 8 bis 10 angegeben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser Zeichnung:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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2a–c eine schematische vergrößerte Draufsicht auf ein Detail des Ausführungsbeispiels nach 1.
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Das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 1, die einen kreisförmigen Ring 2 hat, der an einem Lager 3 drehbar und über nicht dargestellte Antriebmittel antreibbar gelagert ist. Der Ring 2 hat eine äußere Umfangsfläche 4. Diese ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Drehachse eben. An der äußeren Umfangsfläche 4 sind Ausnehmungen 5 vorgesehen, die die Aufnahmen für Borstenfilamente 6 bilden, welche in zwei gegenüberliegend angeordneten Filamentenbehältern 7 bevorratet sind.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 5 mit einem Abstand von 90° auf dem Umfang des kreisförmigen Rings 2 verteilt angeordnet. Die Filamentenbehälter 7 sind bezogen auf die Drehachse der Aufnahmeeinrichtung 1 um 180° versetzt zueinander angeordnet. Ebenfalls mit einem Versatz von 180° zueinander angeordnet weist das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel 2 als Stopfnadeln 8 ausgebildete Entnahmeeinrichtungen auf. Diese Stopfnadeln 8 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse beweglich und um jeweils 90° zu dem Filamentenbehälter 7 versetzt angeordnet.
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Mit der in der 1 gezeigten Vorrichtung wird ein Borstenbündel 14 wie folgt gebildet: Durch Drehen der Aufnahmeeinrichtung 1 im Uhrzeigersinn werden die Aufnahmen 5a, b an den jeweiligen Filamentenbehältern 7a, b mit einer vorbestimmten Anzahl von Borstenfilamenten 6 gefüllt. Die in dem jeweiligen Behälter 7 aufgenommenen Filamente 6 werden gegen die innere Umfangsfläche 4 des Ringes 2 gedrückt. Wird eine Ausnehmung 5 an dem Behälter 7 vorbeigeführt, so füllt sich die Ausnehmung 5 mit Borstenfilamenten 6. Die ansonsten den Borstenbehälter 7 innenseitig abdichtende innere Umfangsfläche 4 bewirkt, dass bei einer weiteren Drehung der Aufnahmeeinrichtung 1 überschüssige Borstenfilamente 6 abgestrichen werden und in dem Filamentenbehälter 7 verbleiben.
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An der versetzt zu den Filamentenbehältern 7 um jeweils 90° angeordneten Entnahmeeinrichtung wird ein durch Borstenfilamente 6 gebildetes Borstenbündel 14 von der Aufnahmeeinrichtung 2 entfernt und einer weiteren Bearbeitung zugeleitet, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf die 2a bis 2c näher erläutert wird.
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In den 2a bis 2c ist ein Vorgehen gezeigt, welches sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, wenn Borstenbündel 14 zur Befestigung an einem Bürstenkörper unmittelbar nach Bildung der Borstenbündel 14 in die Lochfeldplatte eingesetzt werden. Als Lochfeldplatte wird gemeinhin ein Formnestteil eines Spritzgießwerkzeuges bezeichnet, welches Halteöffnungen für Borstenbündel 14 aufweist und welches nach Bestückung der Halteöffnungen mit Borstenbündeln 14 zur Komplettierung eines Spritzgießwerkzeuges in dieses eingesetzt wird. Die in den Halteöffnungen gehaltenen Borstenbündel 14 ragen mit ihren befestigungsseitigen Enden in das Formnest in der Spritzgießform hinein und werden beim Befüllen des Formnestes mit Kunststoffmasse zur Bildung des Bürstenkörpers unmittelbar mit diesem verbunden.
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Das in 1 mit Bezugszeichen 8 gekennzeichnete und dort als Stopfnadel bezeichnete Bauteil ist in den 2a bis 2c weiter detailliert dargestellt.
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In 2 ist die Aufnahmeeinrichtung 1 in ihrer Entnahmeposition gezeigt. Die Ausnehmung 5 befindet sich in Bewegungsrichtung vor einem Ausschiebewerkzeug 9, welches bei diesem Ausführungsbeispiel die Entnahmeeinrichtung bildet. Das Ausschiebewerkzeug 9 ist verschieblich auf einer Achse gehalten, die im wesentlichen den Mittelpunkt der Verschwenkbewegung der Aufnahmeeinrichtung schneidet. Das Ausschiebewerkzeug 9 weist eine Ausschiebeausnehmung 10 auf, die halbkreisförmig mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im wesentlichen dem Durchmesser der Ausnehmung 5 entspricht. Die Ausschiebeausnehmung 10 öffnet sich in radialer Richtung. Die sich gegenüberliegenden Seitenflächen der Ausschiebeöffnung 10 verlaufen im wesentlichen parallel in und senkrecht zur Zeichenebene von 2 und sind an der Öffnung der Ausschiebeausnehmung 10 trichterförmig erweitert.
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An dem Ausschiebewerkzeug 9 ist eine Borstenbündelklemme 11 verschieblich gelagert. Diese Borstenbündelklemme 11 befindet sich radial außerhalb und in radialer Richtung vor der Ausschiebeausnehmung 10. Im Bereich der Ausnehmung 5 kann die Borstenbündelklemme 11 eine radial nach innen gerichtete und in ihrer Kontur zumindest teilweise die Ausnehmung 5 nachbildenden dekonkave Kontaktfläche aufweisen.
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In Verlängerung einer gedachten Linie L, welche durch den Mittelpunkt der Schwenkbewegung der Aufnahmeeinrichtung 1 und dem Grund der Ausschiebeausnehmung 10 verläuft, befindet sich ein Entnahmeeinrichtungsgegenstück 12. Das Entnahmeeinrichtungsgegenstück 12 weist korrespondierend zu der Ausschiebeausnehmung 10 eine in der Draufsicht gemäß 2 halbkreisförmig ausgebildete Wandung 13 auf. Der Mittelpunkt dieser Wandung 13 liegt auf der Verbindungslinie L, ebenso wie der Mittelpunkt der Ausschiebeausnehmung 10.
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Bei dem Vorgehen nach 2 wird das in der Ausnehmung 5 der Aufnahmeeinrichtung 1 gehaltene Borstenbündel 14, wie nachfolgend beschrieben, von der Aufnahmeeinrichtung 1 entfernt.
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Zunächst wird die Borstenbündelklemme 11 an der äußeren Umfangsfläche des Borstenbündels 14 zur Anlage gebracht. Vorzugsweise wird hierfür die Borstenbündelklemme 11 radial nach innen gegenüber dem Ausschiebewerkzeug 9 verschoben. Ebenso gut kann die Borstenbündelklemme 11 jedoch auch gegenüber dem Ausschiebewerkzeug 9 verschwenkt oder aber durch Verschwenken des Ausschiebewerkzeugs 9 zusammen mit der Borstenbündelklemme 11 gegen die Außenfläche des Borstenbündels 14 angelegt werden.
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Danach wird das Ausschiebewerkzeug 9 radial nach außen bewegt, bis das Borstenbündel 14 in der Ausschiebeausnehmung 10 aufgenommen ist. Bei dieser Bewegung des Ausschiebewerkzeugs 9 bleibt die Borstenbündelklemme 11 ortsfest, relativ zu dem Borstenbündel 14 und klemmt das Borstenbündel 14 zunächst in der Ausnehmung 5 der Aufnahmeeinrichtung 1 und dann gegen die Ausschiebeausnehmung 10 des Ausschiebewerkzeugs 9.
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Darauf wird das Ausschiebewerkzeug 9 zusammen mit der das Borstenbündel 14 klemmenden Borstenbündelklemme 11 radial nach außen bewegt, bis das Borstenbündel 14 mit seiner radial äußeren Umfangsfläche gegen die Wandung 13 des Entnahmeeinrichtungsgegenstückes 12 anliegt. Während das Ausschiebewerkzeug 9 in dieser in 2c gezeigten Stellung verharrt, bewegt sich die Borstenbündelklemme 11 weiter radial nach außen und gibt die Klemmung frei. Dann stoppt die Ausschiebebewegung des Werkzeuges 9, welches von der in 2a bis in die in 2c gezeigte Stellung kontinuierlich bewegt wurde.
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In der in 2c gezeigten Stellung wird das Borstenbündel 14 umfänglich in einem Ausschubkanal 15 mit zylindrischer Ausbildung gehalten, dessen Wandungen teilweise durch die Ausschiebeausnehmung 10 des Ausschiebewerkzeugs 9 und teilweise durch die Wandung 13 des Entnahmeeinrichtungsgegenstückes 12 gebildet sind. Der Ausschubkanal 15 ist derart dimensioniert, dass die Borstenfilamente 6 des Borstenbündels 14 durch Reibung in dem Kanal 15 gehalten werden und das Borstenbündel 14 eine Grundfläche einnimmt, die der Grundfläche des Borstenbündels 14 nach Befestigung an einem Bürstenkörper entspricht. Bei dem in den 2a bis 2c gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies eine kreisförmige Grundfläche.
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In Längsrichtung des Borstenbündels 14 wird nunmehr von oben ein nicht dargestellter Ausschiebestempel in den Ausschubkanal 15 eingeschoben und das Borstenbündel 14 in eine ebenfalls nicht dargestellte, mit dem Ausschubkanal 15 fluchtende Halteöffnung einer Lochfeldplatte eingeführt. Danach stellt sich zunächst der Stempel und schließlich das Ausschiebewerkzeug 9 in seine Ausgangsstellung zurück, um ein zwischenzeitlich von der Aufnahmeeinrichtung 1 fertiggestelltes, weiteres Borstenbündel 14 von der Aufnahmeeinrichtung 1 zu entfernen.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Ausschubkanal 15 eine zylindrische Form. Er kann aber ebenso gut im Bereich der Klemmung des Borstenbündels 14 zunächst eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen und seine Querschnittsfläche zum Ausschubkanalausgang, d. h. dort, wo das fertige Borstenbündel 14 in Lochfeldplatte ausgeschoben wird, eine sich ändernde Querschnittsfläche aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, zunächst mit der Aufnahmeeinrichtung 1 jeweils Borstenbündel 14 mit rundem Querschnitt von den Filamentenbehältern 7 abzuteilen und dieses Borstenbündel 14 in der gewünschten, durch den Ausschubkanal 15 vorgegebenen Ausschiebegeometrie in die Lochfeldplatte einzuschieben.
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Die auf die Stirnseite des Borstenbündels 14 wirkende Stempelfläche ist vorzugsweise konturiert, um die zunächst in einer Ebene in dem Ausschubkanal 15 gehaltenen Borstenfilamente 6 des Borstenbündels 14 axial gegeneinander zu verschieben. Bei einer derartigen Verfahrensführung wird das fertiggestellte Borstenbündel 14 nicht nur zur Befestigung an einem Bürstenkörper weitergeleitet, sondern gleichzeitig mit seinen nutzungsseitigen Enden in die gewünschte Form gebracht und gegebenenfalls von einer runden Querschnittsform in eine von dieser abweichenden Querschnittsform gebracht.
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Abweichend von der vorstehend beschriebenen Verfahrensführung kann die Borstenbündelklemme 11 auch so lange gegen das in dem Ausschubkanal 15 gehaltene Borstenbündel 14 anliegen, bis der Stempel das fertiggestellte Borstenbündel 14 zur Befestigung an den Bürstenkörper in die Lochfeldplatte eingeschoben hat. Bei dieser Verfahrensführung ist es zu bevorzugen, die Borstenbündelklemme 11 nicht nur verschieblich an dem Ausschiebewerkzeug 9 zu befestigen, sondern auch derart auszubilden, dass die Borstenbündelklemme 11 mit Federvorspannung gegen das in dem Ausschubkanal 15 gehaltene Borstenbündel 14 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmeeinrichtung
- 2
- Ring
- 3
- Lager
- 4
- Umfangsfläche
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Borstenfilamente
- 7
- Filamentenbehälter
- 8
- Stopfnadel
- 9
- Ausschiebewerkzeug
- 10
- Ausschiebeausnehmung
- 11
- Borstenbündelklemme
- 12
- Entnahmeeinrichtungsgegenstück
- 13
- Wandung
- 14
- Borstenbündel
- 15
- Ausschubkanal
