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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Herstellen von Spritzlingen,
mit einer Formnester aufweisenden Mehrkomponenten-Spritzgießform und
Ausnehmungen für
Kassetten zur Aufnahme und Halterung von Spritzlingen oder Spritzling-Teilen,
wobei Kassetten zwischen einzelnen Arbeitspositionen innerhalb und
außerhalb
der Spritzgießform
positionierbar sind, insbesondere zur Herstellung von Bürsten.
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Es
sind bereits Spritzgießvorrichtungen
bekannt (
DE 4243293
A1 ,
EP 0678368
A1 ), die Umsetzvorrichtungen aufweisen, mit denen Bürstenkörper als
Spritzlinge innerhalb eines Spritzgießwerkzeugs umgesetzt werden
können,
um Mehrkomponentenspritzlinge herzustellen. Diese Spritzgießvorrichtungen
weisen Wendewerkzeuge oder Karussellanordnungen auf und sind noch
vergleichsweise aufwendig.
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Weiterhin
ist aus der WO 99/01055 eine Spritzgießvorrichtung bekannt, die eine
Transportvorrichtung mit einem mehrere Stationen verbindenden Zugmitteltrieb
aufweist.
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Auch
eine solche Transportvorrichtung ist noch vergleichsweise aufwendig,
beansprucht außerhalb
der Spritzgießvorrichtung
vergleichsweise viel Platz und ist auch hinsichtlich der Betriebssicherheit
noch verbesserungsfähig.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine zum Herstellen
von Spritzlingen, insbesondere Bürsten,
mit einer Kassetten- Transporteinrichtung zu schaffen, wobei die
Maschine einfach und funktionssicher aufgebaut ist und eine kurze
Zykluszeit aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass eine Linearverschiebe-Einrichtung
zum linearen Verschieben der Kassetten vorgesehen ist mit wenigstens
zwei etwa parallelen Transportspuren, die bereichsweise innerhalb
der Spritzgießform verlaufen
sowie mit wenigstens einer Umsetzvorrichtung zum Umsetzen der Kassetten
von einer Transportspur auf eine andere und dass innerhalb der Spritzgießform wenigstens
zwei und außerhalb
der Spritzgießform
wenigstens eine Arbeitsstation zum Bearbeiten der Spritzlinge oder
der Spritzling-Teile vorgesehen
sind.
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Bevorzugt
ist dabei vorgesehen, dass während
des Transports mehrere Kassetten einer Transportspur in direkter
Schiebeverbindung stehen.
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Mit
dieser Transporteinrichtung erfolgt nur noch ein lineares Längs- und
Querpositionieren der Kassetten, was wesentlich kostengünstiger
realisierbar ist und keine platzaufwendigen Umlenkungen erfordert.
Dadurch können
auch kleinere Formen mit solchen Transporteinrichtung zusammenarbeiten. Außerdem sind
insgesamt weniger Kassetten erforderlich.
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Da
die Kassetten zum Längstransportierten vorzugsweise
in Schiebeverbindung stehen und dabei aneinander liegen, vereinfacht
sich auch der Antrieb, da dieser nur an einer Kassette angreifen
muss, um in einer Reihe befindliche Kassetten zu bewegen. Auch das
Umsetzen von einer Transportspur auf eine andere erfolgt auf einfache
Weise durch seitliches Ver schieben der Kassetten.
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Die
Kassetten zur Halterung von Spritzlingen oder Spritzling-Teilen beziehungsweise
Bürsten
oder Bürstenteilen
können
als Einzelkassetten jeweils für einen
oder mehrere Spritzlinge oder Spritzling-Teile ausgebildet sein
oder aber es können
auch mehrere Kassetten einstückig
zusammenhängend
als Mehrfachkassetten ausgebildet sein, wobei die einzelnen Kassettenbereiche
entsprechend der Anordnung der Formnestbereiche in der Spritzgießform zueinander beabstandet
sind.
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Die
Spritzgießform
kann innerhalb von zwei sie durchsetzenden Transportspuren jeweils
eine Spritzstation aufweisen, so dass damit Zweikomponentenspritzlinge
herstellbar sind.
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Für das Herstellen
von aus mehr als zwei Komponenten bestehenden Spritzlingen kann
die Spritzgießform
innerhalb zumindest einer von zwei sie durchsetzenden Transportspuren
auch mehr als eine Spritzstation aufweisen. Im Bereich der einen Transportspur
können
dann nacheinander zum Beispiel zwei Komponenten gespritzt werden
und nach dem Umsetzen auf eine andere Transportspur können dann
innerhalb eines Rücklaufs
eine dritte oder noch weitere Komponenten gespritzt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn an einer Transportspur außerhalb
der Spritzgießform
Bearbeitungsstationen und/oder wenigstens eine Befüll- oder Auswerfstationen
vorgesehen sind. Die Kassetten dienen dabei nicht nur als Transportmittel
innerhalb der Spritzgießform,
sondern in vorteilhafter Weise auch zum Halten und Transportieren
von Spritzlingen oder Spritzling-Teilen im Bereich der Bearbeitungsstationen.
Die Bearbeitungsstationen können
direkt der Spritzgießmaschine
beziehungsweise dem Spritzgießwerkzeug
zugeordnet sein, so dass ein insgesamt kompakter Aufbau mit kurzen
Transportwegen vorhanden ist.
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Die
Transportspuren können
innerhalb und außerhalb
der Spritzgießform
Linearführungen
für die
Kassetten aufweisen. Gegebenenfalls können dabei zumindest außerhalb
der Spritzgießform
als Linearführungen
Führungsbahnen
insbesondere mit Führungsschienen
vorgesehen sein. Die Kassetten sind dadurch sicher und auch präzise geführt. Die Führungen
können
einfach aufgebaut sein, da sie nur zur Führung und nicht zum Weitertransport
der Kassetten dienen. Auch die Umsetzvorrichtung, mit der Kassetten
von einer auf die andere Transportspur umsetzbar sind, kann einfach
ausgebildet sein und quer verschiebbare Führungsabschnitte, insbesondere
Führungsschienen-Abschnitte aufweisen.
Diese seitlich quer verschieblichen Führungsabschnitte für die Kassetten
sind mit einem Hubantrieb gekoppelt, mittels dem sie zwischen den
Transportspuren hin- und herbewegt werden können.
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Auch
zum Weitertransport der aneinanderliegenden Kassetten genügt eine
Vorschubeinrichtung mit einem Hubantrieb, der mit einem Hubelement
direkt an einer Kassette angreift.
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Gegebenenfalls
können
die Transportspuren innerhalb der Spritzgießform Linearführungen
für die Kassetten
und außerhalb
der Spritzgießform
Transportbänder
oder Handlingeinrichtungen aufweisen, falls dies zum Beispiel aus
Platzgründen
erforderlich ist.
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Die
erfindungsgemäße Maschine
kann außer
zum Herstellen allgemein von Spritzlingen bevorzugt zum Herstellen
von Bürsten
wie zum Beispiel von Interdentalbürsten eingesetzt werden, die
ein Bürstenteil
aus Draht mit eingedrehten Borsten aufweisen sowie ein Kunststoffgriffteil.
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Weiterhin
können
damit auch Zahnbürsten hergestellt
werden, deren Bürstenkörper zumindest in
zwei Arbeitsschritten hergestellt werden. Zunächst wird dabei ein ersten
Bürstenteilkörpern mit
Durchgangslöchern
für Borstenbündel hergestellt
und Borstenbündel
eingebracht. In einem weiteren Arbeitsgang wird dann ein zweiter
Bürstenkörperteil
gespritzt und dabei die Befestigungsenden der Borstenbündel umspritzt.
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Schließlich können auch
Bürsten
nach dem Inmouldverfahren hergestellt werden, wobei außerhalb
vor der Spritzgießform
bei einer Befüllstation Kassetten
mit Borstenbündeln
befüllt
werden und innerhalb der Spritzgießform Bürstenkörper gespritzt und dabei die
Borstenbündel
umspritzt werden.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend
ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der
Zeichnungen noch näher
erläutert.
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Es
zeigt schematisiert:
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1 eine
Bürstenherstellungsmaschine insbesondere
für Interdentalbürsten oder
Inmould-Bürsten,
mit einer Mehrkomponenten-Spritzgießform und zugeordneten Bearbeitungsstationen sowie
Halte- und Transport-Kassetten,
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2 eine
etwa 1 entsprechende Ansicht, hier jedoch mit in anderen
Positionen befindlichen Kassetten,
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3 und 4 schematische
Ansichten einer gegenüber 1 und 2 abgewandelten Bürstenherstellungsmaschine
zum Herstellen von Bürsten
nach einem integrierten Produktionsverfahren (IP, beziehungsweise
IAP),
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5 und 6 schematische
Ansichten einer Bürstenherstellungsmaschine
etwa 3 und 4 entsprechend, hier jedoch
mit zusätzlichen
Bearbeitungsstationen,
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7 und 8 schematische
Ansichten einer Bürstenherstellungsmaschine
etwa 3 und 4 entsprechend, hier jedoch
mit einer zusätzlichen
Spritzstation und
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9 und 10 schematische
Ansichten einer gegenüber 1 und 2 abgewandelten Bürstenherstellungsmaschine
zum Herstellen von Inmould-Bürsten
und zusätzlichen
Bearbeitungsstationen.
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Eine
in den Figuren durch ein Rechteck symbolisch angedeutete Mehrkomponenten-Spritzgießform 1 ist
Teil einer Bürstenherstellungsmaschine. Damit
können
unterschiedliche Bürsten,
beispielsweise Interdentalbürsten
oder Zahnbürsten
hergestellt werden. Zur Aufnahme und Halterung von Bürsten oder
Bürstenteilen
sind Kassetten 2 vorgesehen, die mittels einer schematisch
in 1 und 2 dargestellten Linearverschiebe-Einrichtung linear
entlang von Transportspuren 3, 3a, sowie 3b (7 und 8)
verschoben werden können.
Diese Transportspuren verlaufen bereichsweise innerhalb der Spritzgießform 1 und
zumindest der Länge
einer Kassette 2 entsprechend auch außerhalb beidseitig der Spritzgießform.
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In 1 und 2 ist
angedeutet, dass die Transportspuren 3, 3a, innerhalb
und außerhalb
der Spritzgießform
Linearführungen 4 für die Kassetten 2 aufweisen.
Als Linearführungen
können
Führungsbahnen
insbesondere mit Führungsschienen
vorgesehen sein. Innerhalb einer Transportspur 3, 3a,
beziehungsweise einer linearen Führungsbahn
stehen die darin befindlichen Kassetten 2 in direkter Schiebeverbindung.
Dadurch genügt
eine äußere Vorschubeinrichtung 12,
die mit einem Hubantrieb zum Weitertransport an einem Ende einer Reihe
mehrerer Kassetten angreift und während eines Transporthubs alle
in einer Reihe befindlichen Kassetten verschiebt. Diese Vorschubeinrichtung 12 kann
sehr einfach aufgebaut sein und im wesentlichen durch einen Hubzylinder
gebildet sein.
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An
den äußeren Bereichen
der Transportspuren können,
wie in 1 und 2 angedeutet, Umsetzvorrichtungen 5 vorgesehen
sein, mittels der Kassetten 2 von einer Transportspur zum
Beispiel 3 auf eine andere Transportspur zum Beispiel 3a umgesetzt
werden kann. Dazu sind von einer auf die andere Transportspur quer
verschiebbare Führungsabschnitte 6 vorgesehen,
die mittels Hubantrieben 7 gemäß den Doppelpfeilen Pf1 in 1 und 2 verschiebbar
sind.
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Eine
Einzelkassette 2 kann zur Halterung von jeweils einem Bürstenteil
oder einer Bürste
ausgebildet sein, vorzugsweise jedoch zur Aufnahme und Halterung
von jeweils mehreren Bürsten
oder Bürstenteilen.
Die Kassetten 2 stehen während des Transports in Schiebeverbindung
miteinander und die in den Figuren auf Abstand gezeichneten Kassetten 2 weisen
dazu zwischen benachbarten Kassetten jeweils entsprechende Schubelemente
auf, die während
des Transports aneinander liegen.
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Mit
der Einrichtung 100 gemäß 1 und 2 können insbesondere
Interdentalbürsten
oder Zahnbürsten
nach dem Inmould-Verfahren
hergestellt werden.
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Beim
Herstellen von Interdentalbürsten
wird zunächst
bei einer Befüllstation 8,
die sich außerhalb, im
Ausführungsbeispiel
links oben bei der Spritzgießform 1 befindet,
gedrehte Bürsten
zugeführt
werden, die aus einem aus Draht gedrehten Trägerteil mit einem kopfseitigen
Borstenbesatz bestehen. Diese befüllte Kassette 2 wird
dann mit Hilfe der Vorschubeinrichtung 12 bei geöffneter
Form in diese eingeschoben, wobei eine darin befindliche, weitere
Kassette 2 (1) auf der anderen Seite der
Form herausgeschoben wird (2). Die
zuvor mit gedrehten Interdentalbürstenteilen
bestückte
Kassette 2 befindet sich dann innerhalb der Form bei einer
Spritzstation 9, wo das borstenfreie Ende des aus Draht
gedrehten Trägerteils
mit einem Griff oder einem Griffteil umspritzt wird. Während dieses
Spritzvorganges kann die auf der anderen Seite der Spritzgießform 1 herausgeschobene
Kassette 2 mit den bereits fertig gespritzten Interdentalbürsten mit
Hilfe der Umsetzvorrichtung 5 von der Transportspur 3 auf
die Transportspur 3a umgesetzt werden. Beim nächsten Arbeitstakt
wird von der Befüllstation 8 her
eine mit gedrehten Bürsten
bestückte
Kassette 2 bei geöffneter
Form gemäß dem Pfeil
Pf2 zu der Spritzstation 9 vorgeschoben, wobei die dort
befindliche Kassette 2 nach hinten zur Umsetzvorrichtung 5 aus
der Spritzgießform
herausgeschoben wird. Die in die Transportspur 3a umgesetzte
Kassette wurde gleichzeitig bei geöffneter Form zu einer zweiten
Spritzstation 10 in die Form eingeschoben und dabei eine
Kassette 2 mit fertigen Interdentalbürsten aus der Form heraus zu einer
Entnahmestation 11 herausgeschoben. Die dort entleerte
Kassette 2 wird dann mit der dort befindlichen Umsetzvorrichtung 5a auf
die Transportspur 3 umgesetzt, wo der vorbeschriebene Zyklus von
vorne beginnt.
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Erwähnt sei
noch, dass bei der zweiten Spritzstation 10 die Griffteile
aus einer zusätzlichen Spritzkomponente,
beispielsweise einer gummiartigen Spritzkomponente, gespritzt werden
kann.
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Mit
der Einrichtung 100 gemäß 1 und 2 können auch
Bürsten,
insbesondere Zahnbürsten
nach dem Inmould-Verfahren hergestellt werden. In diesem Fall werden
bei der Befüllstation 8 Kassetten
mit Borstenbündeln
bestückt
und innerhalb der Spritzgießform 1 bei
der Spritzstation 9 werden dann Bürstenkörper gespritzt, wobei die vorstehenden
Befestigungs enden der in den Kassetten befindlichen Borstenbündel umspritzt
werden. Nach dem Umsetzen dieser Bürsten von der Transportspur 3 auf
die Transportspur 3a werden dann bei der zweiten Spritzstation 10 Bürstenkörperteile
aus zusätzlichen
Spritzkomponenten gespritzt. Gerade bei nach dem Inmould-Verfahren
hergestellten Zahnbürsten werden
zusätzliche
Bearbeitungen vorgenommen und es können dementsprechend beispielsweise
im Bereich der Umsetzvorrichtungen 5, 5a entsprechende
Bearbeitungsstationen vorgesehen sein. Bei diesen Bearbeitungsstationen
können
Arbeiten durchgeführt
werden wie Stempeln oder Einprägen
von Herstelldatum, Nummern usw. oder eine Qualitätskontrolle.
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In
den 9 und 10 ist eine erweiterte Einrichtung 104 zum
Herstellen von Bürsten
nach dem Inmould-Verfahren vorgesehen, wo in jeder Transportspur 3, 3a jeweils
drei Kassetten 2 eingesetzt sind. Dadurch ergeben sich
noch umfangreichere Bearbeitungs- und Kontrollmöglichkeiten außerhalb
der Spritzgießform 1.
Beispielsweise können im
Zuführbereich 2 Befüllstationen 8 und
vor der Entnahmestation 11 noch eine Abkühlstation 13 vorgesehen
sein. Bei der Abkühlstation
kann gleichzeitig auch eine Kontrolle der Bürsten vorgenommen werden.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
kann in einer Ausführungsvariante
gemäß 3 bis 8 auch
zum Herstellen von Bürsten
nach einem sogenannten IP-Verfahren (Integrated Production) oder IAP-Verfahren
(Integrated Anchorless Production) eingesetzt werden, wobei Bürsten in
wenigstens zwei Arbeitsschritten hergestellt werden. Das Bestücken dieser
Bürsten
mit Borstenbündeln
erfolgt nach dem Herstellen eines ersten Bürstenteilkörpers.
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In
der Spritzgießform 1 der 3 und 4 werden
zunächst
bei der ersten Spritzstation 9 Bürstenteilkörper mit Durchgangslöchern für Borstenbündel gespritzt.
Die Durchgangslöcher
können
rund, oval, rechteckig, streifenförmig ausgebildet sein. Die Bürstenteilkörper werden
dann mit Hilfe einer Kassette 2 in der Transportspur 3 bei
geöffneter
Form zu einer außerhalb
der Form befindlichen Befüllstation 8a transportiert,
wo Borstenbündel
in die Durchgangslöcher
der Bürstenteilkörper eingebracht
werden. Außerdem
kann an dieser Bearbeitungsstation auch ein Anschmelzen der Befestigungsenden
der Borstenbündel
erfolgen. Diese Bearbeitung der Borstenbündel kann aber auch in einer
nachfolgenden, der Transportspur 3a zugeordneten Formstation 14 vorgenommen
werden (4). Die Kassetten 2 werden,
wie auch schon anhand der 1 und 2 beschrieben,
von der Transportspur 3 auf die Transportspur 3a durch
eine Umsetzvorrichtung 5 umgesetzt.
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Erwähnt sei
noch, dass bei der Formstation 14 zum Verformen der Befestigungsenden
der Borstenbündel
eine Heizeinrichtung zum Beispiel mit einer Heizplatte oder mit
einer Heißlufteinrichtung
zum Anschmelzen der Befestigungsenden der Borstenbündel vorgesehen
ist. Beim Anschmelzen der Befestigungsenden werden pilzartige Köpfe gebildet, welche
die Durchgangslöcher
des ersten Bürstenteilkörpers gegebenenfalls
dicht verschließen
können, so
dass bei einem nachfolgenden Spritzvorgang kein Spritzmaterial in
den Borstenbereich eindringen kann. Beim Anschmelzen von pilzartigen
Köpfen
an den Befestigungsenden der Borstenbündel können auch aus einer Konturierung
der Borstenbündel-Nutzungsenden
herrührende,
unterschiedlich lange Borstenbündel-Filamente
mit eingeschmolzen werden, so dass ein Ablängen der Befestigungsenden vor
dem Verschmelzen nicht erforderlich ist. Wenn die Borstenbündel in
dem ersten Bürstenteilkörper beweglich
gehalten sind und im nachfolgenden Spritzvorgang eine Umspritzung
der Borstenbündel-Befestigungsenden
mit elastischem Material vorgenommen wird, wird eine erwünschte,
erhöhte
Seitenelastizität
der Borstenbündel
erreicht.
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Besonders
vorteilhaft ist durch die Anordnung der Formstation 14 außerhalb
der Form, dass eine gute Zugänglichkeit
vorhanden ist und beim Anschmelzen entstehende, unangenehme Gase
außerhalb
der Form gut abgesaugt werden können.
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Die
mit Borstenbündeln
bestückten
und verbundenen Bürstenteilkörper werden
dann über
die Transportspur 3a bei geöffneter Spritzgießform 1 der zweiten
Spritzstation 10 zugeführt,
wo zweite Bürstenteilkörper gespritzt
und damit der gesamte Bürstenkörper komplettiert
wird. Bei dieser zweiten Spritzstation 10 kann das gleiche
Spritzmaterial wie bei der ersten Spritzstation, oder aber ein davon
abweichendes, zum Beispiel gummiartiges Spritzmaterial verwendet
werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass
der die Borstenbündel
aufweisende Bereich des ersten Bürstenteilkörpers mit
Plastikmaterial umspritzt wird, während über eine zweite Düse Teile
des Bürstenkörpers mit
gummiartigem Spritzmaterial umspritzt werden.
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Die
Kassetten 2 mit den fertigen Bürsten werden dann aus der Spritzgießform zu
einer Entnahmestation 11 bewegt, wo die Bürsten ausgeworfen
oder von einem Greifer entnommen und gegebenenfalls einer Weiterverarbeitungseinrichtung
zugeführt
oder in eine Verpackungsmaschine eingelegt werden.
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In
den 5 und 6 ist bei einer Einrichtung 102 angedeutet,
dass in Erweiterung der Einrichtung 101 gemäß 3 und 4 der
ersten Transportspur 3 und der zweiten Transportspur 3a zugeordnet,
außerhalb
vor und hinter der Spritzgießform 1 Bearbeitungsstationen
vergleichbar mit den in 9 und 10 angedeuteten,
vorgesehen sein können.
Dabei besteht auch die Möglichkeit,
dass die Bündelbefüllstation 8a zum
Befüllen
des Bürstenteilkörpers mit
Borstenbündeln
und die Formstation 14 zum Bearbeiten der Befestigungsenden
der Borstenbündel,
der Transportspur 3 zugeordnet, hintereinander angeordnet
sein können,
wie dies gut in 5 erkennbar ist.
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Auch
der zweiten Transportspur 3a zugeordnet, können außerhalb
der Spritzgießform,
wie in 6 erkennbar, weitere Bearbeitungsstationen 15, 16 zugeordnet
sein.
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Erwähnt sei
noch, dass bei den Borstenbündel-Füllstationen 8, 8a eine
Bearbeitungseinrichtung zum Längsverschieben
der Borstenbündel-Filamente beim
oder nach dem Zuführen
der Borstenbündel
zu dem ersten Bürstenteilkörper vorgesehen
sein kann. Durch diese Längsverschiebung
der Fasern oder Filamente können
die Nutzungsenden der Borstenbündel
konturiert werden.
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Wenn
Bürstenkörper aus
mehr als zwei Komponenten, beispielsweise drei Komponenten hergestellt
werden sollen, können
auch Spritzgießformen 1a gemäß 7 und 8 mit
drei Transportspuren 3, 3a, 3b vorgesehen
sein, wobei in der Spritzgießform 1a jeder
Transportspur eine Spritzstation 9, 10, 17 zugeordnet
ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit,
dass die Spritzgussform innerhalb zumindest einer der sie durchsetzenden
Transportspuren auch mehr als eine Spritzstation aufweist. Auch bei
dieser Ausführungsform
können
dann mehr als zwei Spritzkomponenten gespritzt werden.
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Bei
der Anordnung gemäß der Einrichtung 103 in 7 und 8 erfolgt
ein zick-zack-förmiger Durchlauf
der Kassetten 2, was durch die entsprechenden, strichlinierten
Pfeile verdeutlicht ist. Es sind hier drei Umsetzvorrichtungen vorgesehen.
Die Umsetzvorrichtung zum Umsetzen der Kassetten von der Transportspur 3b zurück auf die
Transportspur 3 kann auch durch ein Handlingsystem realisiert
sein. Die übrigen
Umsetzvorrichtungen sind vorzugsweise so wie die anhand der 1 und 2 beschriebenen
ausgeführt.
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Die
erfindungsgemäße Maschine
kann bevorzugt zur Herstellung von Zahnbürsten und Interdentalbürsten eingesetzt
werden, eignet sich jedoch auch für die Herstellung anderer Bürsten wie
Handbürsten,
Haarbürsten,
Geschirrbürsten
und dergleichen.