DE102017130442A1 - Method and apparatus for making brushes - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten sieht vor, dass rückseitig vorstehende Filamentenden (58) durch einen Stempel erhitzt und verschmolzen werden, wobei der Stempel (54) nicht wie bislang senkrecht zur Oberseite (42) eines Borstenträgers (14), sondern eine Relativbewegung zwischen Stempel und Borstenträger mit einer Querkomponente stattfindet..A method and an apparatus for producing brushes provides that the back projecting filament ends (58) are heated and fused by a die, wherein the punch (54) not perpendicular to the top (42) of a bristle carrier (14), but a Relative movement between the punch and bristle carrier takes place with a transverse component.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten, mit einem Bürstenträger mit zumindest einer Öffnung und zumindest einem in der Öffnung sitzenden Borstenbüschel aus thermoplastischen Filamenten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing brushes, comprising a brush holder having at least one opening and at least one bristle tuft of thermoplastic filaments seated in the opening. Moreover, the invention relates to a device for carrying out the method.
Aus der
Vorderseitig sind die einzelnen Filamente möglichst kompakt nebeneinander anzuordnen, vor allem sollen sie parallel zueinander verlaufen, was teilweise jedoch extrem schwer ist, wenn die Packungsdichte, d. h. die im Querschnitt gesehene Dichte der Filamente relativ gering ist. Trotz einer vorderseitig der Borstenträger üblicherweise vorhandenen Lochplatte, in die die Filamente vorderseitig eindringen und positioniert sind, wenn sie am rückseitigen Ende miteinander verschmolzen werden, spreizen sich die Filamente nach dem Herausziehen aus der Lochplatte vielfach etwas auf, man spricht von einem „Ausfedern“, „Auffächern“ oder „Aufspringen“ des Büschels.On the front side, the individual filaments should be arranged as compactly as possible side by side, above all, they should run parallel to each other, which is sometimes extremely difficult if the packing density, i. H. the cross-sectional density of the filaments is relatively low. In spite of a perforated plate usually present on the front side of the bristle carrier, into which the filaments penetrate on the front side and are positioned when they are fused together at the rear end, the filaments spread out a great deal after being pulled out of the perforated plate; this is referred to as "rebounding". "Fanning" or "popping" the tuft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem dieses Ausfedern reduziert wird und die Parallelität der Filamente, gerade der äußeren Filamente eines Borstenbüschels zum Rest des Büschels in engeren Grenzen eingehalten werden kann.The object of the invention is to provide a method for producing brushes and an apparatus for carrying out the method in which this rebound is reduced and the parallelism of the filaments, just the outer filaments of a tuft of bristles to the rest of the tuft can be maintained within narrow limits ,
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung folgende Schritte vor:
- Einsetzen des zumindest einen Borstenbüschels in die Öffnung, wobei die rückseitigen Filamentenden gegenüber einer Oberseite des Borstenträgers vorstehen, und
- Inserting the at least one bristle tuft into the opening, the rearward filament ends projecting from an upper surface of the bristle carrier, and
Erhitzen und Verschmelzen der Rückseitigen, vorstehenden Filamentenden durch Aufbringen von Wärme sowie Aufbringen eines Stempels auf die Filamentenden und Umformen der Filamentenden durch den Stempel, wobei eine Relativbewegung des Stempels und des Borstenträgers zueinander nach dem Berühren des Stempels und der Filamentenden stattfindet, mit einer Bewegungskomponente seitlich zur Oberseite im Bereich der vorhandenen Filamentenden zum Aufbringen einer seitlichen Kraft auf die Filamente des oder der vorhandenen Borstenbüschel.Heating and fusing the backside protruding filament ends by applying heat and applying a punch to the filament ends and reshaping the filament ends by the punch, wherein relative movement of the punch and the bristle carrier to each other takes place after contacting the punch and the filament ends, with a movement component laterally to the top in the area of the existing filament ends for applying a lateral force to the filaments of the existing bristle tufts.
Bisher wurden die Stempel mit ihrer Kontaktfläche stets senkrecht gegen die Oberseite des Borstenträgers verfahren, wodurch die Filamente gegenseitig und ungerichtet ausbeulten und sich auch erweichtes Material zwischen die Filamente schob. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hat sich herausgestellt, dass die Neigung zum Ausfedern deutlich geringer ist. Die Filamente werden durch schräges Verfahren des Stempels am rückseitigen Ende weniger gegeneinander verspannt und axial zusammengedrückt. Diese Schrägkomponente des Stempels sorgt offensichtlich dafür, dass die Filamente seitlich aufeinander zubewegt werden und damit eher geschichtet werden als dass sie undefiniert gegeneinander drücken. Die vorgenommenen Tests haben ergeben, dass die deutliche Qualitätsverbesserung mit der geringeren Dicke der Borsten und auch mit einer abnehmenden Dichte des Büschels zunimmt. Gerade dünne Borsten jedoch und Büschel mit geringer Filamentdichte zeigten in der Vergangenheit größere Probleme, die Filamente möglichst parallel und exakt zueinander ausgerichtet zu halten. Die Erfindung bringt auch große Vorteile bei der Benutzung von angespitzten Filamenten. Bezüglich der Relativbewegung von Stempel und Borstenträger ist zu betonen, dass üblicherweise der Stempel zum feststehenden Borstenträger bewegt wird, wobei aber auch umgekehrt der Borstenträger zum feststehenden Stempel bewegt werden kann oder beide Teile bewegt werden können und sich daraus die Relativbewegung ergibt.So far, the stamps were always moved with their contact surface perpendicular to the top of the bristle carrier, whereby the filaments bulge each other and undirected and also pushed softened material between the filaments. In the method according to the invention it has been found that the tendency to rebound is significantly lower. The filaments are less biased against each other and axially compressed by oblique method of the punch at the rear end. This oblique component of the punch obviously ensures that the filaments are moved laterally toward one another and are thus layered rather than pushing against each other in an undefined manner. The tests carried out have shown that the significant quality improvement increases with the smaller thickness of the bristles and also with a decreasing density of the tuft. Straight thin bristles, however, and tufts with low filament density have shown major problems in the past to keep the filaments as parallel and exactly aligned as possible. The invention also brings great advantages in the use of sharpened filaments. With respect to the relative movement of the punch and bristle carrier is to emphasize that usually the punch is moved to the fixed bristle carrier, but also vice versa, the bristle carrier can be moved to the stationary punch or both parts can be moved and results in the relative movement.
Vorzugsweise wird eine Relativbewegung zwischen Stempel und Borstenträger unter einem spitzen Winkel relativ zur Senkrechten auf die Oberseite gegen die Filamentenden herbeigeführt, wenn die Oberseite im Wesentlichen eben ist, oder
es erfolgt eine Seitwärtsbewegung zur Oberseite im Bereich aller Borstenbüschel, wenn diese bogenförmig verläuft. Auch bei diesen beiden Alternativen kommt es auf die Relativbewegung von Stempel und Borstenträger zueinander an und nicht zwingend darauf an, welches der beiden Teile bewegt wird.In einer einfachen Ausführungsform erfolgt die Bewegung durch eine Schrägbewegung des Stempels oder des Borstenträgers. Alternativ hierzu können aber auch mehrere Bewegungen mit unterschiedlichen Bewegungsrichtungen nacheinander durchlaufen werden, beispielsweise zuerst eine Zustellbewegung (Relativbewegung) parallel zu der Erstreckung der Filamente und anschließend eine Bewegung senkrecht dazu.Preferably, a relative movement between the punch and bristle carrier at an acute angle relative to the perpendicular to the top against the filament ends is brought about when the top is substantially planar, or
There is a sideways movement to the top in the area of all bristle tufts when it is arcuate. Even with these two alternatives, it depends on the relative movement of the punch and bristle carrier to each other and not necessarily on which of the two parts is moved. In a simple embodiment, the movement is carried out by an oblique movement of the punch or the bristle carrier. Alternatively, however, several movements with different directions of movement can be run through one after the other, For example, first a feed movement (relative movement) parallel to the extension of the filaments and then a movement perpendicular thereto.
Der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Stempels ab Auftreffen auf die rückseitigen, vorstehenden Filamente (bis zum unteren Totpunkt) und der Senkrechten zur Oberseite des Borstenträgers sollte maximal 70°, insbesondere maximal 40°, insbesondere maximal 30° betragen, vorzugsweise im Bereich von 10° bis 30° liegen, wie Versuche ergeben haben.The angle between the direction of movement of the stamp from hitting the back, projecting filaments (to the bottom dead center) and the perpendicular to the top of the bristle carrier should be a maximum of 70 °, in particular a maximum of 40 °, in particular a maximum of 30 °, preferably in the range of 10 ° are up to 30 °, as experiments have shown.
Das Erhitzen und Verschmelzen kann optional natürlich mit Heißluft oder anderweitiger kontaktfreier Wärmeübertragung erfolgen. In diesem Fall sorgt der Stempel nur dafür, dass die flüssige oder pastöse Masse aus den einzelnen Filamenten ineinander übergeht und die Filamente nebeneinander gebündelt und ausgerichtet bleiben.The heating and fusing can optionally be done, of course, with hot air or otherwise non-contact heat transfer. In this case, the stamp only ensures that the liquid or pasty mass of the individual filaments merges into one another and the filaments remain bundled and aligned next to each other.
Die bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass auch das Erhitzen und Verschmelzen durch den Stempel erfolgt, der in diesem Fall erhitzt ist, wenn er die Filamentenden kontaktiert.However, the preferred embodiment provides that also the heating and fusing takes place by the punch, which in this case is heated when it contacts the filament ends.
Dieses Erhitzen kann dadurch erfolgen, dass der Stempel eine elektrische Heizung besitzt.This heating can be done by the stamp has an electric heater.
Zum Lösen des Stempels von der Oberseite des Borstenträgers kann optional vorgesehen werden, dass der Stempel rasch gekühlt wird, also mit einer Kühleinrichtung versehen ist. Diese Kühleinrichtung ist beispielsweise eine Kühlwasserführung durch den Stempel.To release the stamp from the top of the bristle carrier can optionally be provided that the stamp is cooled rapidly, that is provided with a cooling device. This cooling device is, for example, a cooling water guide through the stamp.
Der Stempel wird vorzugsweise längs einer Bahn zu und von den rückseitig vorstehenden Filamentenden hin- und hergefahren.The stamper is preferably moved back and forth along a path to and from the backside protruding filament ends.
Die Bahn verläuft insbesondere linear, wobei jedoch auch vorgesehen sein kann, dass die Bahn ein Oval oder ein Bogen ist. Zum Beispiel könnte der Stempel zuerst in der Anfangsbewegung senkrecht in Richtung Oberseite des Borstenträgers zugestellt werden, dann jedoch kurz vor, während und/oder kurz nach der Kontaktierung der noch nicht geschmolzenen Filamentenden seitlich bewegt werden.The web is in particular linear, although it may also be provided that the web is an oval or a bow. For example, the punch could first be delivered vertically in the direction of the top of the bristle carrier during the initial movement, but then moved laterally just before, during and / or shortly after the contacting of the not yet melted filament ends.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet für Vorrichtungen, bei denen das zumindest eine Borstenbüschel durch Ansaugen oder einen Druckluftstrom in die Öffnung transportiert wird. Bei einer solchen Zuführung von Borstenbüscheln ist nämlich die Büscheldichte gering im Vergleich zum sogenannten Stopfverfahren, bei dem Borstenbüschel über einen Stößel mechanisch in die Öffnung eingetrieben werden.The inventive method is particularly suitable for devices in which the at least one bristle tufts is transported by suction or a stream of compressed air into the opening. In such a supply of bristle tufts namely the tuft density is low in comparison to the so-called stuffing method in which bristle tufts are driven by a plunger mechanically into the opening.
Der Stempel hat eine im Wesentlichen ebene Kontaktfläche, mit der er gegen die rückseitigen, vorstehenden Filamentenden gefahren wird. Während des Kontakts mit den rückseitigen, vorstehenden Filamentenden verläuft die Kontaktfläche im Wesentlichen weiter parallel zur Oberseite des Borstenträgers, d. h. die Kontaktfläche wird nicht verschwenkt. Die Oberseite des Borstenträgers kann allenfalls minimal gewölbt sein, was aber vernachlässigbar ist, denn der Höhenunterschied zwischen den Seitenrändern und einem Mittelbereich der Oberseite beträgt maximal wenige Zehntel Millimeter. In diesem Zusammenhang könnte auch der Stempel mit seiner Kontaktfläche komplementär ausgeführt sein. Wichtig dabei ist, dass die Oberseite und die Kontaktfläche ohne Schrägstellung zueinander, sondern parallel zueinander aufeinander zugefahren werden, nämlich unter dem vorgenannten spitzen Winkel.The punch has a substantially flat contact surface, with which it is moved against the rear, projecting filament ends. During contact with the back, projecting filament ends, the contact surface extends substantially further parallel to the top of the bristle carrier, i. H. the contact surface is not pivoted. The top of the bristle carrier may at most be slightly curved, but this is negligible, because the difference in height between the side edges and a central region of the top is a maximum of a few tenths of a millimeter. In this context, the stamp could be carried out with its contact surface complementary. It is important that the top and the contact surface without inclination to each other, but are fed to each other parallel to each other, namely at the aforementioned acute angle.
Hat der Borstenkörper eine im Wesentlichen zur bogenförmigen Oberseite so hat der Stempel eine hierzu komplementäre Kontaktfläche, mit der er gegen die rückseitig vorstehenden Filamentenden gefahren wird, wobei die Kontaktfläche während des Kontakts mit den rückseitig vorstehenden Filamentenden im Wesentlichen parallel zur Oberseite des Borstenträgers verläuft.If the bristle body has a substantially arcuate upper side, then the punch has a complementary contact surface with which it is moved against the rearwardly projecting filament ends, the contact surface extending substantially parallel to the upper side of the bristle carrier during contact with the rearwardly projecting filament ends.
Der spitze Winkel ist immer größer als 0°, vorzugsweise auch größer gleich 10°.The acute angle is always greater than 0 °, preferably greater than or equal to 10 °.
Der Borstenträger ist üblicherweise ein Teil der fertigen Bürste, d. h. er besteht auch aus einem thermoplastischen Material. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Lehre bei sogenannten Plättchen durchgeführt werden, die dann nach dem Bestücken mit Borstenbüscheln z. B. umspritzt werden.The bristle carrier is usually a part of the finished brush, i. H. It also consists of a thermoplastic material. In particular, the teaching of the invention can be carried out in so-called platelets, which then, after loading with bristle tufts z. B. be sprayed.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich nur für ein einziges Borstenbüschel ausgeführt werden, jedoch sind üblicherweise im Borstenträger zahlreiche Öffnungen, die durch Borstenbüschel befüllt werden, vorhanden. Der Stempel, der unter einem spitzen Winkel zur Senkrechten auf die Oberseite verfahren wird, verschweißt dabei alle Filamente der zahlreichen Borstenbüschel miteinander.Of course, the method according to the invention can only be carried out for a single tuft of tufts, but numerous apertures which are filled with tufts of bristle are usually present in the bristle carrier. The stamp, which is moved at an acute angle to the vertical on the top, while welding all the filaments of the numerous bristle tufts together.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem hin- und her verfahrbaren Stempel, einer Aufnahme für einen mit zumindest einer Öffnung versehenen Borstenträger, einer Transportvorrichtung für Borstenbüschel, mit der Borstenbüschel in Öffnungen von Borstenträgern eingebracht werden können, wobei der Stempel längs einer Führungsbahn verfahrbar ist, die in einem spitzen Winkel relativ zur Senkrechten auf die Oberseite eines in die Aufnahme eingesetzten Trägers verläuft. Da die Oberseite üblicherweise in der Horizontalen liegt, ist der spitze Winkel auch gegenüber der Horizontalen definiert.The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention, with a reciprocable punch, a receptacle for a bristle carrier provided with at least one opening, a transport device for bristle tufts, can be introduced with the bristle tufts in openings of bristle carriers the punch is movable along a guideway which extends at an acute angle relative to the perpendicular to the top of a carrier inserted into the receptacle. Because the top is usually horizontal is, the acute angle is also defined over the horizontal.
Der Stempel kann auf einer Linearführung sitzen und längs dieser verfahren werden oder, wie zuvor gesagt, längs einer gekrümmten Bahn oder einer umlaufenden Bahn.The punch can sit on a linear guide and be moved along it or, as previously stated, along a curved path or a circulating path.
Auch hier beträgt der Winkel größer 0°, vorzugsweise größer 10°, mit dem der Stempel gegen die Filamentenden verfahren wird und diese umformt.Again, the angle is greater than 0 °, preferably greater than 10 °, with which the stamp is moved against the filament ends and this transforms.
Als Obergrenze hat sich herausgestellt, dass der Stempel optional in einem Winkel von maximal 70°, vorzugsweise aber maximal 40°, insbesondere maximal 30° zur Vertikalen und damit zur Oberseite des Borstenträgers verfahren wird. Winkel in einem Bereich von 10° bis 30° haben sich als derzeit optimal herausgestellt.As an upper limit it has been found that the punch is optionally moved at an angle of at most 70 °, but preferably at most 40 °, in particular at most 30 ° to the vertical and thus to the top of the bristle carrier. Angles in a range of 10 ° to 30 ° have proven to be optimal at present.
Der Stempel kann, wie gesagt, eine Heizung und/oder eine aktive Kühlung aufweisen.The stamp can, as I said, have a heating and / or active cooling.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine mit Druckluft und/oder Vakuum arbeitende Transporteinrichtung für Borstenbüschel umfassen, mit der diese in die Öffnungen im Borstenträger transportiert werden.In addition, the device may include a working with compressed air and / or vacuum transport device for bristle tufts, with which they are transported into the openings in the bristle carrier.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, - -
2 eine schematische Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im Bereich der Schweißstation mit einem Stempel und einem Borstenträger, - -
3 eine schematische Seitenansicht durch eine Vorrichtung im Bereich der Schweißstation mit einem Stempel mit bogenförmiger Kontaktfläche.
- -
1 a schematic plan view of an apparatus according to the invention for carrying out the method according to the invention, - -
2 a schematic sectional view through the device according to the invention in the region of the welding station with a punch and a bristle carrier, - -
3 a schematic side view through a device in the region of the welding station with a punch with arcuate contact surface.
In
Die Vorrichtung hat beispielsweise einen taktweise rotierenden Drehtisch
In einer ersten Station
In Transportrichtung (Uhrzeigerrichtung) folgt eine Befüllstation
Optional kann nachfolgend beispielsweise eine Schneidstation
In einer anschließenden Schmelz- oder Schweißstation
Eine Komplettierstation
Die fertigen oder zumindest teilweise fertigen Bürsten
Der Transport der Borstenbüschel aus einem Magazin
In
Der Borstenträger
Der Borstenträger
Die Oberseite
Von oben wird ein beheizbarer (hier durch eine Elektroheizung
Die Bewegung des Stempels
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Bahn, welche von dem Stempel
Der Winkel α ist größer 0°, vorzugsweise größer gleich 10°, maximal 40°, insbesondere maximal 30°.The angle α is greater than 0 °, preferably greater than or equal to 10 °, a maximum of 40 °, in particular a maximum of 30 °.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel α im Bereich von 10° bis 30°.In the preferred embodiment, the angle α is in the range of 10 ° to 30 °.
Vorzugsweise bleibt die Kontaktfläche
Alternativ zur linearen Bahn kann natürlich auch eine gekrümmte Bahn oder eine umlaufende Bahn vorgesehen sein. Wichtig ist jedoch, dass eine schräge Bewegung des Stempels nach unten erfolgt, wenn der Stempel
Alternativ kann der Stempel
Da üblicherweise die Oberseite
Der Stempel
Hat der Borstenkörper
Natürlich kann anstatt der Bewegung des Stempels 54auch nur eine Bewegung des Borstenträgers 14relativ zum feststehenden Stempel
Anstatt einer Linearbewegung kann die Relativbewegung zwischen Stempel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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