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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen von Borstenbündeln, eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer derartigen Vorrichtung sowie die Verwendung einer solchen Vorrichtung bei der Herstellung von Bürsten.
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Bürsten, z.B. Zahnbürsten, werden in großer Vielfalt für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle angeboten. Dabei heben sich die angebotenen Bürsten maßgeblich durch ihr Design voneinander ab. Dabei kann das Design auch technische Aspekte der Bürsten betreffen, die die Eigenschaften der Bürsten positiv beeinflussen können. So ist es folgerichtig nicht zuletzt das Design der Bürsten, das aus Sicht der Konsumenten ein wesentliches Kaufkriterium darstellt.
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Dementsprechend bemühen sich Bürstenhersteller zunehmend, die von ihnen angebotenen Bürsten durch aufwendige Gestaltung zu individualisieren, um die Bürsten dadurch für die Konsumenten attraktiver zu machen. Hierbei ist es zum Beispiel üblich geworden, Bürsten mit einem Borstenbesatz aus unterschiedlich farbigen Borstenfilamenten zu versehen oder auch die Bürstengriffe und Bürstenköpfe der Bürsten hinsichtlich ihrer Form und Farbe unterschiedlich zu gestalten. Zur Individualisierung der Bürsten werden außerdem unterschiedliche Materialien miteinander kombiniert.
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Obwohl es also diverse Möglichkeiten gibt, Bürsten zu gestalten, besteht weiterer Bedarf an Möglichkeiten zur Individualisierung von Bürsten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bisher vorhandenen Gestaltungsmöglichkeiten zur Individualisierung von Bürsten zu erweitern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf eine derartige Vorrichtung gerichteten Anspruchs aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere eine Vorrichtung um Formen von Borstenbündeln eines Borstenbesatzes einer Bürste, der zumindest zwei Borstenbündel umfasst, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Bündeltasche mit zumindest zwei darin ausgebildeten Bündelaufnahmen und eine Heizvorrichtung aufweist, mit der in die Bündelaufnahmen eingebrachte Borstenbündel erwärmbar sind. Die Bündelaufnahmen sind bündelformend und dazu eingerichtet, in die Bündelaufnahmen eingebrachte Borstenbündel im Vergleich zu ihrer vor dem Einführen in die Bündelaufnahmen vorliegenden Gestalt unter Einwirkung von der Heizvorrichtung abgegebener Wärme umzuformen, um die durch die Bündelaufnahmen vorgegebene Formgebung der in die Bündelaufnahmen eingebrachten Borstenbündel zu fixieren. Die Bündeltasche weist erfindungsgemäß zumindest zwei Bündelaufnahmen auf, die in einen gemeinsamen Bündelaufnahmeabschnitt münden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Bündeltasche zumindest eine Bündelaufnahme aufweisen, die zur Aufnahme von wenigstens zwei Borstenbündeln eingerichtet ist und einen gemeinsamen Bündelaufnahmeabschnitt für zumindest zwei Borstenbündel umfasst. Auf diese Weise ist es möglich, eine Bürste mit einem Borstenbesatz zu schaffen, der zumindest zwei Borstenbündel aufweist, die in einem gemeinsamen Bündelabschnitt vereinigt sind.
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Die Heizvorrichtung kann zum Erwärmen der zumindest einen Bündeltasche eingerichtet sein. Bei einer Ausführungsform ist die Bündeltasche mit einer Einführöffnung für ein Borstenbündel und mit wenigstens einem seitlichen Ausbruch versehen. Durch die Einführöffnung der Bündeltasche kann zumindest ein Borstenbündel in die Bündeltasche eingeführt werden. Durch den seitlichen Ausbruch der Bündeltasche kann ein Verdrängermittel der Vorrichtung zur Profilierung eines in die Bündeltasche eingeführten Borstenbündels in die Bündeltasche eingebracht werden.
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Die Vorrichtung ist mittels der Bündeltasche dazu eingerichtet, ein in die Bündeltasche eingeführtes Borstenbündel ausgehend von einer unverformten Ausgangsform in eine gewünschte Ziel-Form unter Einwirkung von Wärme, die von der Heizvorrichtung auf die Bündeltasche und damit auch auf das darin befindliche Borstenbündel abgegeben wird, umzuformen.
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Auf diese Weise wird eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln geschaffen, die eine Individualisierung von Borstenbündeln gestattet und damit letztendlich die Gestaltungsmöglichkeiten zur Individualisierung von Bürsten, die mit den geformten Borstenbündeln ausgestattet werden, erweitert. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Möglichkeit, die Wirksamkeit von Borstenbündeln durch Aufprägung einer technisch wirksamen Form zu verbessern. Je nach Anwendungsfall ist es denkbar, die Borstenbündel in unterschiedlichste Formen zu bringen. So ist es denkbar, beispielsweise besonders spitz zulaufende Borstenbündel, Borstenbündel deren Borstenfilamente einer Schraubenlinie folgen oder auch Borstenbündel, die an ihrem einen Ende eine erste Querschnittsform und an ihrem zweiten Ende eine zweite Querschnittsform aufweisen, während sich der Querschnitt des Borstenbündels im Verlauf vom ersten Ende hin zum zweiten Ende fließend verändert, herzustellen.
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Dem in die Bündeltasche der Vorrichtung eingeführten Borstenbündel wird die von der Bündeltasche vorgegebene Form aufgeprägt. So kann das noch unverformte Borstenbündel, bevor es in die Bündeltasche eingeführt wird, beispielsweise eine zylindrische oder leicht konische Ausgangsform aufweisen. Hat nun die Bündeltasche, insbesondere eine Aufnahme der Bündeltasche, in die das Borstenbündel eingeführt wird, eine von dieser Ausgangsform abweichende Form, passt das Borstenbündel seine Form oder Gestalt beim Einführen in die Bündeltasche zwangsweise an die von der Bündeltasche vorgegebene Form an.
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Durch die über die Bündeltasche auf das darin befindliche zumindest eine Borstenbündel abgegebene Wärme der Heizvorrichtung kann die von der Bündeltasche vorgegebene Form, die das in der Bündeltasche befindliche Borstenbündel angenommen hat, fixiert werden. Die von der Heizvorrichtung abgegebene Wärme bewirkt eine Art Spannungsarmglühen des in der Bündeltasche verformt gehaltenen Borstenbündels. So können die von und/oder in der Bündeltasche verformt gehaltenen Borstenfilamente des Borstenbündels unter Einwirkung der Wärme ihre Struktur entsprechend ändern, wodurch letztendlich die geänderte Formgebung des Borstenbündels fixiert werden kann.
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Über den seitlichen Ausbruch der Bündeltasche kann das Verdrängermittel in die Bündeltasche und dabei zwischen Borstenfilamente des zumindest einen in der Bündeltasche befindlichen Borstenbündels eingeführt werden. Durch das Verdrängermittel werden Borstenfilamente des Borstenbündels seitlich verdrängt. Mithilfe des Verdrängermittels kann das in der Bündeltasche befindliche Borstenbündel mit einer innerhalb des Borstenbündels ausgebildeten Ausnehmung versehen werden. Die von der Heizvorrichtung abgegebene Wärme bewirkt hierbei, dass die von dem Verdrängermittel innerhalb des Borstenbündels erzeugte Ausnehmung nach Entfernen des Borstenbündels aus der Bündeltasche erhalten bleibt. Hierbei kann es vorteilhaft sein, das Verdrängermittel in seiner Verdrängerstellung innerhalb der Bündeltasche zu belassen, während die Bündeltasche und das darin befindliche Borstenbündel mittels der Heizvorrichtung erwärmt werden. Das Verdrängermittel kann quer oder rechtwinklig zu einer Einführrichtung eines Borstenbündels in die Bündeltasche einführbar sein und/oder eingeführt werden.
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Mithilfe der Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln lassen sich so besonders aufwändig gestaltete Borstenbündel erzeugen, die einen hohen Individualisierungsgrad damit ausgestatteter Bürsten ermöglichen.
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Die Bündeltasche kann zwei sich gegenüberliegende, seitliche Ausbrüche aufweisen. Die beiden Ausbrüche können so an der Bündeltasche angeordnet sein, dass ein Aufnahmeraum der Bündeltasche, in den das zumindest eine Borstenbündel eingeführt werden kann, zwischen den beiden Ausbrüchen liegt. Das Verdrängermittel der Vorrichtung kann durch den einen Ausbruch durch den Aufnahmeraum der Bündeltasche hindurch gesteckt werden und durch den anderen Ausbruch der Bündeltasche aus dieser austreten. Somit wird sichergestellt, dass das Verdrängermittel die Bündeltasche, insbesondere ihren Aufnahmeraum, vollständig durchragt und dadurch die gewünschte Ausnehmung innerhalb des Borstenbündels durch Verdrängung der Borstenfilamente eines in der Bündeltasche befindlichen Borstenbündels erzeugt.
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Der zumindest eine Ausbruch der Bündeltasche kann so groß sein, dass er eine Ausnehmung in dem Borstenbündel erzeugt, die einerseits durch einen ersten geschlossenen Bündelabschnitt, der zwischen der Ausnehmung und einem freien Ende des Borstenbündels liegt, und andererseits durch einen zweiten geschlossenen Bündelabschnitt, der zwischen der Ausnehmung und einem borstenträgerseitigen Ende des Borstenbündels liegt, begrenzt wird.
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Der geschlossene Bündelabschnitt, der benachbart zum freien Ende des Borstenbündels angeordnet ist, kann, ebenso wie der geschlossene Bündelabschnitt, der benachbart zum borstenträgerseitigen Ende des Borstenbündels angeordnet ist, beispielsweise eine Länge aufweisen, die 5 % einer Gesamtlänge des Borstenbündels, gemessen in Längserstreckungsrichtung der Borstenfilamente des Borstenbündels, beträgt.
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Übertragen auf die Bündeltasche kann dies bedeuten, dass ein erster geschlossener oder ausbruchsfreier Abschnitt der Bündeltasche, der zwischen dem Ausbruch und der Einführöffnung der Bündeltasche angeordnet ist, und ein zweiter geschlossener oder ausbruchsfreier Abschnitt der Bündeltasche, der zwischen dem Ausbruch und einem der Einführöffnung der Bündeltasche gegenüberliegend angeordneten Ende der Bündeltasche angeordnet ist, eine Länge von jeweils zumindest 5 % einer Gesamtlänge der Bündeltasche betragen.
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Der zumindest eine Ausbruch der Bündeltasche kann bei einer Ausführungsform der Vorrichtung eine zwischen der Einführöffnung der Bündeltasche und einem der Einführöffnung der Bündeltasche gegenüberliegend angeordneten Ende der Bündeltasche gemessene Länge aufweisen, die zwischen 10% und 90% oder 95%, insbesondere zwischen 50 % und 90 % der in derselben Richtung gemessenen Gesamtlänge der Bündeltasche beträgt.
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Um den zumindest einen Ausbruch der Bündeltasche verschließen zu können, während ein Borstenbündel in die Bündeltasche eingeführt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung zumindest ein Verschlussmittel aufweist. Das Verschlussmittel der Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den wenigstens einen seitlichen Ausbruch der wenigstens einen Bündeltasche zumindest zeitweise zu verschließen. Mit dem Verschlussmittel kann effektiv verhindert werden, dass Borstenfilamente eines in die Bündeltasche eingeführten Borstenbündels aus Versehen aus dem Ausbruch der Bündeltasche herausgeschoben werden oder geraten.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln eines Borstenbesatzes einer Bürste gelöst, die die Mittel und Merkmale des auf eine derartige Vorrichtung gerichteten unabhängigen Schutzanspruchs aufweist. Insbesondere wird zur Lösung der Aufgabe somit eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln eines Borstenbesatzes einer Bürste, der zumindest zwei Borstenbündel umfasst, vorgeschlagen, die wenigstens eine Bündeltasche mit zumindest zwei darin ausgebildeten Bündelaufnahmen und eine Heizvorrichtung aufweist. Mit der Heizvorrichtung können in die Bündelaufnahmen eingebrachte Borstenbündel erwärmt werden. Die Bündelaufnahmen sind bündelformend und dazu eingerichtet, in die Bündelaufnahmen eingebrachte Borstenbündel im Vergleich zu ihrer vor dem Einführen in die Bündelaufnahmen vorliegenden Gestalt unter Einwirkung von der Heizvorrichtung abgegebener Wärme umzuformen, um die durch die Bündelaufnahmen vorgegebene Formgebung der in die Bündelaufnahmen eingebrachten Borstenbündel zu fixieren.
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Dabei können die Bündellöcher in zumindest einer Gruppe zusammengefasst sein, wobei eine Gruppe eine Anzahl von Bündelaufnahmen umfasst, die eine Anzahl von Borstenbündeln eines Borstenbesatzes, dessen Borstenbündel mit der Vorrichtung umgeformt werden sollen, entspricht. Auf diese Weise können sämtliche Borstenbündel des Borstenbesatzes einer Bürste in einem Arbeitsschritt mit der Vorrichtung zur Individualisierung der Bürste umgeformt werden.
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Zweckmäßigerweise sind die Bündelaufnahmen dazu innerhalb einer Gruppe so angeordnet, wie die Borstenbündel in dem Borstenbesatz der zu bearbeitenden Bürste.
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Zumindest eine Bündelaufnahme der Bündeltasche der Vorrichtung kann wenigstens zwei in Bezug auf eine Längsachse der Bündelaufnahmen axial zueinander beabstandete Querschnitte aufweisen, die sich hinsichtlich Form und/oder Größe voneinander unterscheiden. Auf diese Weise wird eine Vorrichtung geschaffen, die eine vielfältige Individualisierung von Bürsten erlaubt.
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Bei einer Ausführungsform der zuvor beschriebenen Vorrichtung weist eine Bündelaufnahme der Bündeltasche einen Einführkanal auf, der in zumindest zwei dem Einführkanal nachgelagerte Kanäle der Bündelaufnahmen mündet. Mit einer solchen Vorrichtung können Borstenbündel geformt werden, die sich in ihrem Verlauf aufspreizen. Die nachgelagerten Kanäle der Bündelaufnahmen können Längsachsen aufweisen, die zueinander in einem definierten Winkel, insbesondere in einem spitzen Winkel ausgerichtet sind. So kann beispielsweise ein Borstenbündel geformt werden, das eine Y-förmige Gestalt aufweist.
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Bei einer Ausführungsform der zuvor beschriebenen Vorrichtung weist zumindest eine Bündelaufnahme der Bündeltasche einen Bündelaufnahmeabschnitt auf, der durch Mantelflächen zweier Kegel oder Kegelstümpfe definiert ist. Dabei können Längsmittelachsen der Kegel oder Kegelstümpfe deckungsgleich sein. Die Kegel oder Kegelstümpfe können unterschiedliche Radien aufweisen. Mit einer solchen Vorrichtung kann ein Borstenbündel mit einem kelchförmigen Bündelabschnitt erzeugt werden.
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Bei einer Ausführungsform der zuvor beschriebenen Vorrichtung kann sich zumindest eine Bündelaufnahme der Bündeltasche, insbesondere ausgehend von einem Querschnitt der Bündelaufnahmen, vorzugsweise kelchförmig und/oder konisch, auffächern oder aufspreizen.
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Zur Erzeugung von Borstenbündeln, die in einem Bündelabschnitt miteinander vereint sind, weist die Bündeltasche der Vorrichtung erfindungsgemäß zumindest zwei Bündelaufnahmen auf, die in einen gemeinsamen Bündelaufnahmeabschnitt münden.
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Zur Erzeugung von Borstenbündeln, die in einem Bündelabschnitt miteinander vereint sind, kann die Bündeltasche erfindungsgemäß zusätzlich oder alternativ auch zumindest eine Bündelaufnahme aufweisen, die zur Aufnahme von wenigstens zwei Borstenbündeln eingerichtet ist und die einen gemeinsamen Bündelaufnahmeabschnitt für zumindest zwei Borstenbündel umfasst.
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Um ein möglichst schnelles Umformen von Borstenbündeln zu begünstigen, kann die zumindest eine Bündeltasche wenigstens ein Wärmetauschelement aufweisen, das einen Wärmeaustausch begünstigt. Mithilfe des zumindest einen Wärmetauschelements der Bündeltasche kann die Bündeltasche schneller von der Heizvorrichtung auf die für die Umformung der Borstenbündel erforderliche Temperatur gebracht werden. Das zumindest eine Wärmetauschelement der Bündeltasche kann nach erfolgreichem Umformen eines Borstenbündels ein Abkühlen der Bündeltasche und eines darin befindlichen Borstenbündels beschleunigen.
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Als Wärmetauschelement kann beispielsweise eine Kühl- und/oder Heizrippe und/oder eine Kühl- und/oder Heizlamelle dienen.
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Alternativ oder ergänzend zu dem zumindest einen Wärmetauschelement kann die Bündeltasche eine Oberflächenstruktur haben, die einen Wärmeaustausch begünstigt. So ist es z.B. möglich, die Bündeltasche an ihrer Außenseite mit einer Oberflächenrauheit Ra von 1,6 µm bis 50 µm zu versehen. Durch die Oberflächenrauheit kann eine äußere Oberfläche der Bündeltasche vergrößert werden, was eine Wärmeaufnahme beim Erhitzen der Bündeltasche ebenso wie eine Wärmeabgabe beim Abkühlen der Bündeltasche beschleunigt.
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Für eine vorzugsweise vollautomatisierte Handhabung von Borstenbündeln und/oder Bündeltaschen bei der Verwendung der Vorrichtung kann diese zumindest einen Bündelgreifer und/oder zumindest einen Bündeltaschengreifer aufweisen. Sowohl der zumindest eine Bündelgreifer als auch der zumindest eine Bündeltaschengreifer können bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zwischen einer Ausgangsposition und einer Bearbeitungsposition beweglich sein.
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Um ein Einführen von Borstenbündeln in die zumindest eine Bündeltasche der Vorrichtung zu erleichtern, kann dem zumindest einen Bündeltaschengreifer und/oder dem zumindest einen Bündelgreifer, vorzugsweise jeweils, ein Vibrator zugeordnet sein. Mithilfe des wenigstens einen Vibrators können die Bündeltasche und/oder ein mit dem Bündelgreifer gehaltenes Borstenbündel in Vibration versetzt werden. Durch die Vibrationen können die Borstenfilamente des zumindest einen Borstenbündels leichter in die Bündeltasche hineingleiten.
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Die Vorrichtung kann eine Führung für einen, beispielsweise für den bereits zuvor erwähnten, Bündelgreifer, eine Führung für das zumindest eine Verdrängermittel und/oder eine Führung für das zumindest eine bereits zuvor erwähnte Verschlussmittel der Vorrichtung aufweisen.
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Um die Bündeltasche zur Umformung von Borstenbündeln gleichmäßig und/oder zügig erwärmen zu können, kann die zumindest eine Bündeltasche eine Wandung mit konstanter und vorzugsweise möglichst dünner Wandstärke aufweisen. Dabei kann eine innere Kontur der Bündeltasche einer äußeren Kontur der Bündeltasche angeglichen sein. Dabei kann eine äußere Kontur der Bündeltasche übereinstimmend mit einer inneren Kontur der Bündeltasche sein.
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Das Einführen von Borstenbündeln in die Bündeltasche wird erleichtert, wenn die Einführöffnung der zumindest einen Bündeltasche mit einem Einführtrichter versehen ist. Die Bündeltasche kann ferner eine, vorzugsweise stofflich homogene, monolithische Einheit bilden oder sein. Eine besonders hohe Gestaltungsfreiheit bezüglich der Formgebung der Bündeltasche lässt sich erzielen, wenn die Bündeltasche 3-D-gedruckt ist. Auf diese Weise können die Bündeltaschen besonders komplexe Innenstrukturen aufweisen. So sind Bündeltaschen denkbar, die z.B. eine schraubenlinienförmige Innenstruktur zur Aufnahme eines Borstenbündels aufweisen und die aufgrund ihrer Formgebung einem darin zur Umformung angeordneten Borstenbündel eine schraubenlinienförmige Ziel-Form aufprägen.
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Je nach Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, mithilfe der Bündeltasche umgeformte Borstenbündel nachträglich noch zu bearbeiten. Zu diesem Zweck kann die zumindest eine Bündeltasche der Vorrichtung eine Austrittsöffnung aufweisen, die vorzugsweise in oder an einer der Einführöffnung der Bündeltasche gegenüberliegenden Seite der Bündeltasche angeordnet ist. Aus dieser Austrittsöffnung können freie Filamentenden eines in der Bündeltasche angeordneten Borstenbündels aus der Bündeltasche herausragen und für eine Nachbearbeitung, beispielsweise für eine Fräsbearbeitung und/oder eine Schleifbearbeitung, zugänglich sein.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn die Vorrichtung zumindest ein Bearbeitungsmittel zum Bearbeiten eines Borstenbündels aufweist, insbesondere einen Fräser und/oder einen Schleifer.
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Um ein Abkühlen der Bündeltasche und eines darin befindlichen Borstenbündels zu beschleunigen, kann die Vorrichtung ferner eine Kühlvorrichtung aufweisen.
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Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung erstreckt sich die Heizvorrichtung über einen Bereich, der ein Kreisringsegment mit einem Winkelbereich zwischen 180° und 270° abdeckt. Eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte, Kühlvorrichtung der Vorrichtung kann sich über einen Bereich erstrecken, der ein Kreisringsegment mit einem Winkelbereich zwischen 180° und 90° abdeckt.
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Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Heizvorrichtung eine Heizplatte auf, vorzugsweise die sich über einen Bereich erstreckt, der ein Kreisringsegment mit einem Winkelbereich beispielsweise zwischen 180° und 270° abdeckt. Eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte, Kühlvorrichtung der Vorrichtung kann eine Kühlplatte aufweisen, vorzugsweise die sich über einen Bereich erstreckt, der ein Kreisringsegment mit einem Winkelbereich beispielsweise zwischen 180° und 90° abdeckt.
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Diese Art von Heizvorrichtung und Kühlvorrichtung eignet sich in besonderem Maße zum Einsatz bei einer Bürstenherstellungsmaschine, wie sie nachfolgend näher beschrieben wird und die einen Rundschalttisch aufweist, mittels dessen Bündeltaschen und darin befindliche Borstenbündel zwischen unterschiedlichen Stationen der Bürstenherstellungsmaschine transportiert werden können.
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Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese eine Bündelspreizvorrichtung aufweist. Die Bündelspreizvorrichtung ist dazu eingerichtet, insbesondere benachbarte Borstenbündel vor dem Einführen in die Bündeltasche, insbesondere in die Bündelaufnahmen, zu spreizen. Dies kann das Einführen der Borstenbündel in die Bündeltasche vereinfachen. Durch das Spreizen der Borstenbündel kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Bündeln vergrößert werden.
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Die Vorrichtung kann ferner eine Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten und/oder Bedampfen der Borstenbündel aufweisen. Durch das Befeuchten und/oder Bedampfen der Borstenbündel können Borstenfilamente, aus denen die Borstenbündel bestehen, zusammengehalten werden. So können die Borstenbündel zumindest zeitweise eine kompaktere Gestalt annehmen. Dies begünstigt ein Einführen der Borstenbündel in die Bündeltasche, insbesondere in die Bündelaufnahmen der Bündeltasche.
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Die Vorrichtung kann eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte, Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Heizvorrichtung so anzusteuern, dass die Borstenbündel in der Bündeltasche gemäß definierter Wärmeverlaufskurven erwärmt werden. Die Heizvorrichtung und/oder die Bündeltasche, hier insbesondere die Bündelaufnahmen, können dazu eingerichtet sein, die Borstenbündel durch Wärmeleitung mittels mechanischen Kontaktes, durch Induktion und/oder Konvektion, bevorzugt mittels eines temperierten Fluids, und/oder mittels Wärmestrahlung zu erwärmen.
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Eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte, Kühlvorrichtung der Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Borstenbündel mittels eines temperierten Fluids, insbesondere mittels Druckluft und/oder mittels Stickstoffs zu kühlen. Die Kühlvorrichtung kann hierzu beispielsweise eine Kaltluftpistole, ein Vortexrohr und/oder ein Wirbelrohr umfassen.
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Die Bündeltasche kann durch Erodieren und/oder durch 3D-Drucken und/oder durch Fräsen und/oder aus dünnen, nachträglich miteinander verbundenen Schichten und/oder Platten hergestellt sein.
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Die Bündelaufnahmen der Bündeltasche können eine Oberflächenrauheit von höchstens 6,3 µm aufweisen. Dies kann ein Einführen der Borstenbündel in die Bündelaufnahmen begünstigen. Die Bündelaufnahmen können ferner in Einschubrichtung der Borstenbündel geschliffen, insbesondere strömungsgeschliffen, und/oder poliert sein. Auch dies kann einen Widerstand beim Einführen der Borstenbündel reduzieren und ein zielgerichtetes Einführen der Borstenbündel in die Bündelaufnahmen begünstigen. Ferner ist es möglich, dass die Bündelaufnahmen eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, um ihre Oberflächenrauheit zu reduzieren.
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Die Vorrichtung kann eine Saugvorrichtung aufweisen, mit der ein Unterdruck an die Bündeltasche, insbesondere an die Bündelaufnahmen, anlegbar ist. Auch dies kann ein Einführen der Borstenbündel in die Bündeltasche, insbesondere in die Bündelaufnahmen begünstigen. Durch den angelegten Unterdruck können die Borstenbündel in die Bündelaufnahmen der Bündeltaschen eingesaugt werden.
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Die Bündeltasche kann gelocht sein, dies insbesondere seitlich. Dies kann einen Wärmeaustausch beim Erwärmen und anschließenden Abkühlen der Borstenbündel über die Bündeltasche begünstigen. Ferner kann die Bündeltasche zumindest einen Strömungskanal aufweisen. So ist es möglich, beispielsweise ein erwärmtes und/oder ein gekühltes Fluid zum Wärmeeintrag und/oder zum Abkühlen der Borstenbündel durch die Bündeltasche zuleiten.
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Die Vorrichtung kann ferner eine Ableitvorrichtung aufweisen, über die mit der Heizvorrichtung erwärmtes Fluid, insbesondere warme Luft, in die Umwelt abgeleitet werden kann. Wenn die Vorrichtung, insbesondere die Heizvorrichtung im Umluftbetrieb betrieben werden soll, kann es vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung, insbesondere die Heizvorrichtung, ein geschlossenes System aufweist, insbesondere ein Umluftsystem, in dem von der Heizvorrichtung erwärmtes Fluid, insbesondere erwärmte Luft, zirkulieren kann. Die Verwendung eines geschlossenen Systems, beispielsweise eines Umluftsystems, kann helfen, Energie beim Erwärmen der Bündeltasche und der darin befindlichen Borstenbündel zu sparen.
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Zur Überwachung eines Wärmeeintrags in die Bündeltasche kann die Vorrichtung eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit aufweisen.
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Ferner kann die Vorrichtung zumindest einen Temperatursensor aufweisen, mit dem eine Temperatur der Bündeltasche bestimmbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere Temperatursensoren vorgesehen, mit denen die Temperatur der Bündeltasche an verschiedenen Stellen bestimmbar ist. Mit mehreren Temperatursensoren lässt sich eine genauere Temperaturverteilung an und/oder zumindest mittelbar auch in der Bündeltasche bestimmen.
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Wenn zum Erwärmen der in der Bündeltasche befindlichen Borstenbündel ein temperiertes Fluid eingesetzt werden soll, kann es zweckmäßig sein, wenn die Vorrichtung zumindest einen Temperatursensor an der Heizvorrichtung und/oder in oder an einem Einströmkanal und/oder in oder an einem Ausströmkanal aufweist.
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Sämtliche zuvor erwähnten Temperatursensoren können bei der Überwachung des Wärmeeintrags in die Bündeltasche durch die Steuereinheit und/oder die Regeleinheit der Vorrichtung genutzt werden.
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Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung kann eine Querschnittsfläche einer Bündelaufnahme wenigstens 20% größer als eine Gesamt-Querschnittsfläche von einzelnen Borstenfilamenten sein, die in diese Bündelaufnahme eingeführt werden sollen. Somit weist die Bündelaufnahme ein Übermaß zu den Borstenbündeln auf, wodurch sich die Borstenbündel leichter in die Bündelaufnahme einführen lassen können.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist zumindest ein Teil der Heizvorrichtung in die Bündeltasche der Vorrichtung integriert. Dies kann eine effiziente Erwärmung von in der Bündeltasche befindlichen Borstenbündeln begünstigen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Formen von Borstenbündeln gelöst, das die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf ein solches Verfahren gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere ein Verfahren zum Formen von Borstenbündeln eines zumindest zwei Borstenbündel umfassenden Borstenbesatzes einer Bürste vorgeschlagen, wobei zumindest zwei Borstenbündel in einem gemeinsamen Bündelabschnitt vereinigt werden. Die Borstenbündel können insbesondere an ihren freien Enden in einem gemeinsamen Bündelabschnitt vereinigt werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann zumindest ein Borstenbündel ausgehend von einer unverformten Ausgangsform in eine gewünschte Ziel-Form umgeformt werden, wobei Borstenfilamente des Borstenbündels zur Erzeugung einer Ausnehmung in dem Borstenbündel mithilfe eines Verdrängermittels, vorzugsweise seitlich, verdrängt werden.
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Anschließend wird das Borstenbündel erwärmt, um die Ziel-Form des Borstenbündels und damit die in dem Borstenbündel erzeugte Ausnehmung zu fixieren. Auf diese Weise kann ein Borstenbündel geschaffen werden, das einerseits aufgrund seiner geänderten Formgebung und andererseits aufgrund der innerhalb des Borstenbündels erzeugten Ausnehmung individualisiert ist, was dazu führt, dass Bürsten, die mit einem solchen Borstenbündel ausgestattet werden, ein besonderes Erscheinungsbild erhalten.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann innerhalb des Borstenbündels eine Ausnehmung erzeugt werden, die zwischen einem ersten geschlossenen Bündelabschnitt und einem zweiten geschlossenen Bündelabschnitt des Borstenbündels angeordnet ist. Der erste geschlossene Bündelabschnitt des Borstenbündels kann an ein freies Ende des Borstenbündels angrenzen. Der zweite geschlossene Bündelabschnitt des Borstenbündels kann an ein borstenträgerseitiges und/oder griffseitiges Ende des Borstenbündels angrenzen. Ferner kann bei einer Ausführungsform des Verfahrens eine Ausnehmung in dem Borstenbündel erzeugt werden, die einen geschlossenen, von Borstenfilamenten des Borstenbündels definierten und/oder eingefassten Querschnitt aufweist und/oder die von Borstenfilamenten des Borstenbündels definiert und begrenzt ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann die beanspruchte Vorrichtung zum Formen eines Borstenbündels, die zuvor ausführlich beschrieben und in den auf eine solche Vorrichtung gerichteten Schutzansprüchen beansprucht wird, verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Borstenbündel des Borstenbesatzes einer Bürste derart umgeformt wird, dass es zwei in Bezug seine Längsachse axial voneinander beabstandete Bündelquerschnitte aufweist, die sich hinsichtlich Form und/oder Größe voneinander unterscheiden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann zumindest ein Borstenbündel eine helixförmige, kegelförmige, kegelstumpfförmige oder kelchförmige Gestalt erhalten.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann durch das Formen zumindest ein Borstenbündel aufgespreizt werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Borstenbündel in Bündelaufnahmen einer Bündeltasche, insbesondere einer Bündeltasche der Vorrichtung nach einem der auf die Vorrichtung gerichteten Ansprüche, eingeführt werden, wobei die Borstenbündel vor dem Einschieben vorzugsweise gespreizt und/oder bedampft und/oder befeuchtet werden. Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, kann das Spreizen der Borstenbündel vor ihrem Einschieben in die Bündelaufnahmen das Einschieben in die Bündelaufnahmen begünstigen. Ebenso verhält es sich mit dem Bedampfen und/oder Befeuchten der Borstenbündel. Dies begünstigt einen besseren Zusammenhalt von in einem Borstenbündel zusammengefassten Borstenfilamenten. Somit kann das Borstenbündel zumindest zeitweise durch das Bedampfen und/oder Befeuchten eine kompaktere Gestalt erhalten, was ein Einführen in die Bündelaufnahmen der Bündeltasche begünstigen kann.
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Wenn die Borstenbündel des Borstenbesatzes schrittweise und/oder gruppenweise verformt werden, kann dies die Taktzeit reduzieren und/oder die Qualität der Verformung erhöhen. So ist es beispielsweise möglich, zunächst die inneren Bündel zu verformen und anschließend die äußeren Bündel zu verformen. Beides kann beispielsweise mit zwei nacheinander verwendeten Bündeltaschen und/oder Bündelaufnahmen erfolgen.
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Die Borstenbündel können bei einer Ausführungsform des Verfahrens derart verformt werden, dass sie, insbesondere mit ihren Borstenfilamenten gemeinsam ein Logo und/oder Bild im Borstenbesatz darstellen.
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Die Borstenbündel können gemäß definierter Wärmeverlaufskurven erwärmt werden, was eine Umformung der Borstenbündel und auch ihre Fixierung begünstigen kann.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens können die Borstenbündel mittels einer in die Bündeltasche integrierten Heizvorrichtung erwärmt werden. Ferner ist es möglich, die Borstenbündel mittels Wärmeleitung, Induktion und/oder Konvektion, bevorzugt mittels eines temperierten Fluids, und/oder mittels Wärmestrahlung zu erwärmen. Zweckmäßig kann es in diesem Zusammenhang sein, wenn die bereits zuvor ausführlich erläuterte Vorrichtung eine Heizvorrichtung aufweist, von der zumindest ein Teil in die Bündeltasche der Vorrichtung integriert ist.
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Die Borstenbündel können mit Hilfe eines temperierten Fluids abgekühlt werden, insbesondere mittels Druckluft, mittels Stickstoff und/oder mittels Umgebungsluft abgekühlt werden. Zum Abkühlen der Borstenbündel kann eine Kaltluftpistole, die auch als ColdGun bezeichnet wird, ein Wirbelrohr und/oder ein Vortexrohr verwendet werden.
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Um die Borstenbündel leichter in die Bündelaufnahmen einführen zu können, können die Bündelaufnahmen der Bündeltasche mit Unterdruck beaufschlagt werden. Mittels Unterdrucks können die Borstenbündel dann in die Bündelaufnahmen der Bündeltasche eingesaugt werden.
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Der Wärmeeintrag zur Erwärmung der Borstenbündel kann über wärmeleitende Ausformungen, vorzugsweise an einer Außenseite der Bündeltasche, erfolgen. Als wärmeleitende Ausformungen der Bündeltasche kann beispielsweise das bereits zuvor erwähnte wenigstens eine Wärmetauschelement der Bündeltasche verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, zum Erwärmen der innerhalb der Bündeltasche befindlichen Borstenbündel ein erwärmtes Fluid, insbesondere Luft, durch Strömungskanäle der Bündeltasche zu leiten. Zum Abkühlen der innerhalb der Bündeltasche befindlichen Borstenbündel kann ein gekühltes Fluid, insbesondere Luft, durch Strömungskanäle der Bündeltasche geleitet werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein, beispielsweise das zuvor erwähnte Fluid, insbesondere Luft, zum Einbringen der Wärme, nach Erwärmen der Borstenbündel in die Umwelt entlassen wird. Es ist aber auch möglich, dass zum Erwärmen der Borstenbündel verwendete Fluid in einem geschlossenen System, insbesondere in einem Umluft- oder Kreislaufsystem zu führen. Dies kann den Energiebedarf der Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird, reduzieren.
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Ein Wärmeeintrag zum Erwärmen der Borstenbündel kann mittels einer Regeleinheit oder einer Steuereinheit überwacht werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine, beispielsweise die bereits zuvor erwähnte Bündeltasche, die zum Umformen der Borstenbündel verwendet wird, auf eine Grundwärme oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt wird, noch bevor die Borstenbündel in die Bündeltasche eingeführt werden.
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Die Borstenbündel können ferner aus einer, beispielsweise der bereits zuvor erwähnten, zur Umformung der Borstenbündel verwendeten Bündeltasche gezogen werden, bevor sie ihre endgültige Abkühltemperatur erreicht haben. Dadurch lassen sich die Taktzeiten bei der Durchführung des Verfahrens reduzieren.
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Bei der Durchführung des Verfahrens können Borstenbündel mit Borstenfilamenten aus PE, PBT, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA4.10 und/oder einer Mischung und/oder aus einem Verbund der genannten Materialien verwendet werden.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch durch eine Bürstenherstellungsmaschine gelöst, die die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf eine solche Bürstenherstellungsmaschine gerichteten Anspruchs aufweist. Insbesondere wird zur Lösung der Aufgabe somit eine Bürstenherstellungsmaschine vorgeschlagen, die zumindest eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln nach einem der auf eine solche Vorrichtung gerichteten Ansprüche aufweist.
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Die Bürstenherstellungsmaschine kann einen Rundschalttisch zur Aufnahme und zum Transport von mit Borstenbündeln bestückten Bündeltaschen aufweisen. Vorzugsweise weist der Rundschalttisch vier, jeweils 90° zueinander versetzt angeordnete Arme auf. Die Bürstenherstellungsmaschine kann außerdem eine Eingabestation zur Eingabe von mit Borstenbündeln bestückten Bündeltaschen, eine Bündel-Profilierungsstation, vorzugsweise an der die Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln angeordnet ist, und/oder eine Bündel-Anschmelzstation, an der Verankerungs- oder Befestigungsköpfe der Borstenbündel durch Anschmelzen der Borstenbündel erzeugt werden können, aufweisen.
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Ferner kann die Bürstenherstellungsmaschine mit einer Entnahmestation zur Entnahme von Bündeltaschen und/oder zumindest mit einer Weiterverarbeitungsstation ausgestattet sein. Sämtliche der zuvor genannten Stationen können am oder um den Rundschalttisch verteilt angeordnet sein.
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Mithilfe des Rundschalttisches und seiner vorzugsweise vier Arme können mit Borstenbündeln bestückte Bündeltaschen getaktet zu den einzelnen Stationen der Bürstenherstellungsmaschine transportiert und darin befindliche Borstenbündel an diesen bearbeitet werden.
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Außerdem wird die zuvor genannte Aufgabe auch durch die Verwendung einer Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln bei der Herstellung von Bürsten gelöst, die die Mittel und Merkmale zumindest eines der auf eine solche Vorrichtung gerichteten Ansprüche aufweist.
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Ferner betrifft die Erfindung auch eine Bürste mit den Merkmalen des unabhängigen, auf eine Bürste gerichteten Anspruchs. Insbesondere wird somit zur Lösung der Aufgabe eine Bürste mit einem Borstenbesatz vorgeschlagen, der zumindest zwei Borstenbündel umfasst, wobei zumindest zwei der Borstenbündel in einem gemeinsamen Bündelabschnitt vereinigt sind.
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Die Bürste kann ferner zumindest ein Borstenbündel aufweisen, das mit zumindest einer Ausnehmung versehen ist.
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Die Ausnehmung in dem zumindest einen Borstenbündel der Bürste kann einen geschlossenen, von Borstenfilamenten des Borstenbündels definierten Querschnitt aufweisen. Die Ausnehmung in dem zumindest einen Borstenbündel der Bürste kann zwischen einem ersten geschlossenen Bündelabschnitt und einem zweiten geschlossenen Bündelabschnitt des Borstenbündels angeordnet sein. Der erste geschlossene Bündelabschnitt kann an ein freies Ende des Borstenbündels angrenzen. Der zweite geschlossene Bündelabschnitt kann an ein borstenträgerseitiges oder griffseitiges Ende des Borstenbündels angrenzen.
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Einerseits kann die Ausnehmung durch den ersten geschlossenen Bündelabschnitt und andererseits durch den zweiten geschlossenen Bündelabschnitt des Borstenbündels begrenzt sein. So kann die Ausnehmung letztendlich durch Borstenfilamente des Borstenbündels definiert und seitlich begrenzt sein, die die Ausnehmung, vorzugsweise in einem geschlossenen Ring, umgeben. Somit kann die Ausnehmung in dem Borstenbündel auch als Fenster oder Ausschnitt bezeichnet werden, das/der innerhalb des Borstenbündels ausgebildet ist. Die Ausnehmung kann von einem geschlossenen Ring oder Rahmen aus Borstenfilamenten des Borstenbündels seitlich umgeben und dadurch begrenzt sein.
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Der erste geschlossene Bündelabschnitt kann zwischen der Ausnehmung und einem freien Ende des Borstenbündels liegen. Der zweite geschlossene Bündelabschnitt des Borstenbündels kann zwischen der Ausnehmung und einem borstenträgerseitigen oder griffseitigen Ende des Borstenbündels angeordnet sein.
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Eine Länge des ersten geschlossenen Bündelabschnitts und/oder eine Länge des zweiten geschlossenen Bündelabschnitts kann jeweils zumindest 5 % einer Gesamtlänge des Borstenbündels gemessen in Längserstreckungsrichtung des Borstenbündels betragen.
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Das zumindest eine Borstenbündel der Bürste kann mit einem Borstenträger der Bürste verbunden sein. Die Bürste kann ferner einen Griff aufweisen, der bei einer Ausführungsform der Bürste, insbesondere einstückig, mit dem Borstenträger der Bürste verbunden sein kann.
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Dabei kann das zumindest eine Borstenbündel der Bürste mittels einer Vorrichtung und/oder nach einem Verfahren umgeformt sein, wie sie bereits zuvor ausführlich erläutert wurden und in einem der auf eine solche Vorrichtung bzw. auf ein solches Verfahren gerichteten Schutzansprüche beansprucht werden.
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Der Borstenbesatz der Bürste kann zumindest ein Borstenbündel umfassen, das zwei in Bezug auf seine Längsachse axial zueinander beabstandete Querschnitte aufweist, die sich hinsichtlich Form und/oder Größe voneinander unterscheiden.
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Wie bereits zuvor erwähnt wurde, sind erfindungsgemäß zumindest zwei Borstenbündel des Borstenbesatzes der Bürste in einem gemeinsamen Bündelabschnitt vereinigt. Dieser gemeinsame Bündelabschnitt kann an den freien Enden der miteinander vereinigten Borstenbündel ausgebildet sein. Die Borstenbündel können einen Abschnitt aufweisen, der an den gemeinsamen Bündelabschnitt angrenzt und in dem sie voneinander getrennt sind, also als separate Borstenbündel erkennbar bleiben.
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Bei einer Ausführungsform der Bürste kann der Borstenbesatz ein helixförmiges, kegelförmiges, kegelstumpfförmiges und/oder kelchförmiges Borstenbündel aufweisen.
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Die Borstenbündel können Borstenfilamente aufweisen, die aus PE, PBT, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA4.10 oder aus einer Mischung und/oder aus einem Verbund der genannten Materialien bestehen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, das Befehle umfasst, die bewirken, dass die mit den auf die Vorrichtung gerichteten Ansprüchen beanspruchte Vorrichtung und/oder die mit den auf eine Bürstenherstellungsmaschine gerichteten Ansprüchen beanspruchte Bürstenherstellungsmaschine das in den auf ein Verfahren gerichteten Ansprüchen beanspruchte Verfahren ausführt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Medium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist. Das computerlesbare Medium kann ein Datenträger sein, der dem Endanwender zur Verfügung gestellt wird. Das computerlesbare Medium kann auch ein Datenspeicher in einer Cloud sein. Somit ist es möglich, das Computerprogramm in der Cloud stets aktuell zu halten, bei Bedarf anzupassen und von dort aus einzulesen. Das computerlesbare Medium kann somit cloudbasiert und/oder ein Datenspeicher sein, der in der Cloud vorgehalten wird und/oder über eine Cloud zugänglich ist.
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Die Vorrichtung und/oder die Bürstenherstellungsmaschine kann/können eine vorzugsweise drahtlose Datenschnittstelle aufweisen. Über diese vorzugsweise drahtlose Datenschnittstelle kann/können die Vorrichtung und/oder die Bürstenherstellungsmaschine eine Datenverbindung zu einem computerlesbaren Medium, auf dem das Computerprogramm abgespeichert ist, aufbauen, um das Computerprogramm einzulesen. Anschließend ist es möglich, das Verfahren, wie zuvor beschrieben, vorzugsweise automatisch und/oder autonom auf der Bürstenherstellungsmaschine und/oder auf der Vorrichtung auszuführen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bürstenherstellungsmaschine und/oder die Vorrichtung dazu eingerichtet ist/sind, vorzugsweise automatisch oder autonom, eine Datenverbindung zu einem computerlesbaren Medium, insbesondere zu einem cloudbasierten Datenspeicher, der dann als computerlesbares Medium im Sinne von Anspruch 32 fungiert, herzustellen. Dies mit dem Ziel, das Computerprogramm, das dort bereitgehalten wird, einzulesen und die Bürstenherstellungsmaschine und/oder die Vorrichtung dadurch zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu befähigen. Die Kommunikation mit der Cloud und dem cloudbasierten Datenspeicher kann über ein Netzwerk, beispielsweise über das Internet, erfolgen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale des Ausführungsbeispiels. Es zeigen in zum Teil stark schematisierter Darstellung:
- 1 bis 12: stark schematisierte Darstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln zur Veranschaulichung des mithilfe der Vorrichtung durchführbaren Umformvorgangs,
- 13: eine perspektivische Darstellung einer Bürste mit einem Borstenbündel, das mithilfe der in den 1 bis 12 dargestellten Vorrichtung umgeformt wurde,
- 14: eine stark schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bürstenherstellungsmaschine, die an einer ihrer Stationen eine Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln aufweist,
- 15: eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Bündeltasche einer Vorrichtung zum Umformen von Borstenbündeln, wobei die Bündeltasche eine Anzahl unterschiedlich geformte Bündelaufnahmen aufweist, die der Anzahl von Borstenbündeln in einem Borstenbesatz einer Bürste entspricht,
- 16: eine Stirnansicht der in 15 dargestellten Bündeltasche,
- 17: eine entlang der Schnittlinie A - A aus 16 geschnittene Seitenansicht der in den 15 und 16 abgebildeten Bündeltasche,
- 18: eine perspektivische Ansicht einer Zahnbürste, deren Borstenbündel mit der in den 15 bis 17 dargestellten Bündeltasche umgeformt wurden,
- 19: eine perspektivische Unteransicht einer weiteren Ausführungsform einer Bündeltasche,
- 20: eine perspektivische Ansicht einer Bürste, deren Borstenbündel mit der in 19 dargestellten Bündeltasche umgeformt wurden, sowie
- 21: ein Zeit-Temperatur-Diagramm zur Veranschaulichung einer Wärmeverlaufskurve, gemäß der Borstenbündel erwärmt werden können.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung erhalten die in ihrer Funktion übereinstimmenden Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszeichen.
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Die 1 bis 17 und 19 zeigen zumindest Teile unterschiedlicher Ausführungsformen einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln 2. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine Bündeltasche 3. Die Bündeltasche 3 dient zur Aufnahme wenigstens eines Borstenbündels 2. Zur Aufnahme eines Borstenbündels 2 weist die Bündeltasche 3 zumindest eine Bündelaufnahme 40 auf. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Heizvorrichtung 4, die anhand der mit einer Zickzack-Schraffur in 14 markierten Fläche stark schematisiert dargestellt ist. Die Heizvorrichtung 4 dient zum Erwärmen der zumindest einen Bündeltasche 3 und eines in der Bündeltasche 3 positionierten Borstenbündels 2.
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Durch eine Einführöffnung 5 der Bündeltasche 3 kann ein Borstenbündel 2 in die Bündeltasche 3 eingeführt werden. Die Bündeltasche 3 der in den 1 bis 12 dargestellten Vorrichtung 1 weist zwei seitliche Ausbrüche 6 auf. Durch die seitlichen Ausbrüche 6 kann ein Verdrängermittel 7 der Vorrichtung 1 zur Profilierung eines in die Bündeltasche 3 eingeführten Borstenbündels 2 in die Bündeltasche 3 eingebracht werden. Die 6 bis 9 verdeutlichen die Verwendung des Verdrängermittels 7.
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Die Vorrichtung 1 ist durch die Bündeltasche 3 dazu eingerichtet, ein in die Bündeltasche 3 eingeführtes Borstenbündel 2 ausgehend von einer unverformten Ausgangsform, die in den 1 bis 3 zu erkennen ist, unter Einwirkung von Wärme, die von der Heizvorrichtung 4 auf die Bündeltasche 2 und das darin angeordnete Borstenbündel 2 abgegeben wird, in eine verformte, gewünschte Ziel-Form umzuformen. Ergebnis des Umformvorgangs ist ein Borstenbündel 2, wie es zum Beispiel in 13 gezeigt ist.
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Die beiden Ausbrüche 6 der Bündeltasche 3 liegen sich gegenüber, so dass das Verdrängermittel 7 zur Erzeugung einer Ausnehmung 29 innerhalb des Borstenbündels 2 durch die Bündeltasche 3 hindurchgeschoben werden kann (siehe 6 bis 9). Dabei wird das Borstenbündel 2 entsprechend profiliert oder verformt und die Ausnehmung 29 erzeugt, die besonders gut in 13 zu erkennen ist.
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Um ein Austreten von Borstenfilamenten des Borstenbündels 2 beim Einführen des Borstenbündels 2 in die Bündeltasche 3 aus den zunächst noch offenen Ausbrüchen 6 zu verhindern, weist die Vorrichtung 1 zwei Verschlussmittel 8 auf. Mithilfe der beiden Verschlussmittel 8 können die beiden seitlichen Ausbrüche 6 der Bündeltasche 3 zeitweise verschlossen werden.
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Die 1 und 2 zeigen die beiden Verschlussmittel 8 in ihrer Ausgangsposition. Ein Vergleich der 1, 2 und 3 verdeutlicht, wie die beiden Verschlussmittel 8 ausgehend von ihrer Ausgangsposition in ihre Schließstellung an die Bündeltasche 3 herangefahren werden, um die beiden seitlichen Ausbrüche 6 zeitweise zu verschließen. Die beiden Verschlussmittel 8 sind als Profilstifte ausgebildet, die jeweils eine Stirnfläche 8a aufweisen. Die Stirnflächen 8a sind an den Querschnitt der Ausbrüche 6 der Bündeltasche 3 angepasst, so dass sie in Verschlussstellung der Verschlussmittel 8 an der Bündeltasche 3 gemeinsam mit Innenflächen der Bündeltasche 3 eine nahezu versatzfreie Oberfläche bilden. Dies begünstigt das Einführen des Borstenbündels 2 in die Bündeltasche 3.
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Sobald die beiden Verschlussmittel 8 ihre Schließstellung eingenommen haben, kann das bereitgehaltene Borstenbündel 2 durch die Einführöffnung 5 in die Bündeltasche 3 eingeführt werden. Dies ist in 4 dargestellt.
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Die in den Figuren dargestellte Bündeltasche 3 ist mit mehreren Wärmetauschelementen 9. Die Wärmetauschelemente 9 begünstigen eine Wärmeaufnahme während der Heizphase und eine Wärmeabgabe während einer Abkühlphase. Die Wärmetauschelemente 9 sind als Kühl-Heiz-Rippen ausgebildet. Die Wärmetauschelemente fungieren als wärmeleitende Ausformungen an den Außenseiten der dargestellten Bündeltasche 3.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem einen Bündelgreifer 10 und einen Bündeltaschengreifer 11 auf. Sowohl der Bündelgreifer 10 als auch der Bündeltaschengreifer 11 sind zwischen einer Ausgangsposition und einer Bearbeitungsposition beweglich. Der Bündelgreifer 10 dient dazu, ein Borstenbündel 2 ausgehend von der Ausgangsposition (vergleiche 1 bis 3) in eine Bearbeitungsposition zu bewegen und dabei das Borstenbündel 2 in die Bündeltasche 3 einzuführen.
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Der Bündeltaschengreifer 11 kann dazu verwendet werden, die Bündeltasche 3 zu halten und bei Bedarf umzusetzen. Sowohl dem Bündelgreifer 10 als auch dem Bündeltaschengreifer 11 ist jeweils ein Vibrator 12 zugeordnet. Die Vibratoren 12 werden dazu verwendet, die Bündeltasche 3 einerseits und ein Borstenbündel 2 andererseits beim Einführen des Borstenbündels 2 in die Bündeltasche 3 in Vibration zu versetzen. Dies erleichtert ein Hineingleiten des Borstenbündels 2 in die Bündeltasche 3.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung der Bündeltasche 3. Die Schnittdarstellung verdeutlicht, dass die Bündeltasche 3 eine Wandung 13 mit etwa konstanter Wandstärke aufweist. Eine innere Kontur der Bündeltasche 3 ist an eine äußere Kontur der Bündeltasche 3 angeglichen.
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Die Schnittdarstellung der Bündeltasche 3 gemäß 2 zeigt ferner, dass die Einführöffnung 5 der Bündeltasche 3 mit einem Einführtrichter 14 versehen ist. Der Einführtrichter 14 erleichtert ein Einführen von Borstenbündeln 2 in das Innere der Bündeltasche 3.
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Die Bündeltasche 3 der in den Figuren gezeigten Vorrichtung 1 liegt als stofflich homogene, monolithische Einheit vor, die 3-D-gedruckt ist. Mithilfe eines 3-D-Druckverfahrens können Bündeltaschen 3 mit vergleichsweise komplexen Taschengeometrien erzeugt werden.
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Die in den 11 und 12 gezeigte Ausführungsform einer Bündeltasche 3 weist an ihrer der Einführöffnung 5 in die Bündeltasche 3 gegenüberliegenden Seite eine Austrittsöffnung 15 auf. Aus dieser Austrittsöffnung 15 können freie Enden 31 von Borstenfilamenten eines in die Bündeltasche 3 eingeführten Borstenbündels 2 herausragen (siehe 12). Obwohl das Borstenbündel 2 dann innerhalb der Bündeltasche 3 angeordnet ist, sind die freien Enden der Borstenfilamente auf diese Weise für eine weitere Bearbeitung zugänglich.
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Für die Bearbeitung der Borstenfilamente eines in der Bündeltasche 3 befindlichen Borstenbündels 2 ist die Vorrichtung 1 mit zumindest einem Bearbeitungsmittel 16 ausgestattet. Das in 11 stark schematisiert dargestellte Bearbeitungsmittel 16 ist ein Fräser 16, mit dem die Borstenfilamente an ihren freien Enden 31 beschnitten werden können.
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Das in 9 gezeigte Piktogramm deutet an, dass die Vorrichtung 1 neben ihrer Heizvorrichtung 4 auch eine Kühlvorrichtung 17 aufweist. Mithilfe der Kühlvorrichtung 17 kann die Bündeltasche 3 und das darin befindliche Borstenbündel 2 aktiv abgekühlt werden. Dies mit dem Ziel das Borstenbündel 2 nach erfolgreicher Umformung möglichst schnell auf eine für seine weitere Bearbeitung erforderliche Temperatur abzukühlen.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner mehrere Führungen 30 auf, die Verstellwege für das Verdrängermittel 7, die Verschlussmittel 8, den Bündelkörper 10 und das Bearbeitungsmittel 16 vorgeben. Die Führungen 30 sind bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 stark vereinfacht als Führungsschlitze 30 dargestellt.
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5 zeigt nun die Vorrichtung 1, nachdem das Borstenbündel 2 in die Bündeltasche 3 eingeführt wurde. In 6 ist das Verdrängermittel 7, hier ein profilierter Verdrängerstift, zu erkennen. Das Verdrängermittel 7 wird zunächst durch den ersten Ausbruch 6 in die Bündeltasche 3 eingeführt. Hierbei werden Borstenfilamente des in der Bündeltasche 3 befindlichen Borstenbündels 2 seitlich verdrängt. Das Verdrängermittel 7 wird weiter in die Bündeltasche 3 eingeschoben, bis es durch den zweiten Ausbruch 6 aus der Bündeltasche 3 austritt (siehe 7).
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Das in 8 gezeigte Piktogramm verdeutlicht, dass anschließend die Heizvorrichtung 4 aktiviert wird, um die Bündeltasche 3 und das in der gewünschten Ziel-Form innerhalb der Bündeltasche 3 gehaltene Borstenbündel 2 zu erwärmen, um die von der Bündeltasche 3 und dem Verdrängermittel 7 vorgegebene Ziel-Form des Borstenbündels 2 zu fixieren.
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Sobald das Borstenbündel 2 ausreichend lang erwärmt wurde, können die Heizvorrichtung 4 deaktiviert und die Kühlvorrichtung 17 der Vorrichtung 1 eingeschaltet werden, um die Bündeltasche 3 und das darin befindliche Borstenbündel 2 aktiv abzukühlen (siehe 9).
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Anschließend wird das Verdrängermittel 7 aus der Bündeltasche 3 gezogen und das verformte Borstenbündel 2 aus der Bündeltasche 3 entfernt. Hierfür wird der Bündelkörper 10 entlang seiner Führung 30 zurück in seine Ausgangsstellung bewegt (siehe 10). Deutlich ist hierbei die mithilfe des Verdrängermittels 7 in dem Borstenbündel 2 erzeugte Ausnehmung 29 zu erkennen.
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Somit ist die Vorrichtung 1 dazu eingerichtet, das Borstenbündel 2 ausgehend von einer unverformten Ausgangsform, die z.B. in den 1 bis 3 zu erkennen ist, in eine gewünschte Ziel-Form umzuformen. Hierbei werden Borstenfilamente des Borstenbündels 2 zur Erzeugung der Ausnehmung 29 mithilfe des Verdrängermittels 7 insbesondere seitlich verdrängt. Anschließend wird das Borstenbündel 2 erwärmt, um die Ziel-Form des Borstenbündels 2 und damit die in dem Borstenbündel 2 erzeugte Ausnehmung 29 zu fixieren.
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13 zeigt schließlich eine Bürste 32, deren einziges Borstenbündel 2 mit der in den 1 bis 12 dargestellten Vorrichtung 1 umgeformt wurde. Deutlich ist die beim Umformen des Borstenbündels 2 innerhalb des Borstenbündels 2 erzeugte Ausnehmung 29 zu erkennen. Das Borstenbündel 2 ist mit einem Borstenträger 33 der Bürste 32 verbunden, der gleichzeitig als Griff 34 der Bürste 32 fungiert. Die Bürste 32 kann auch als Pinsel bezeichnet werden, da sie lediglich ein Borstenbündel 2 aufweist.
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13 zeigt ferner, dass das Borstenbündel 2 einen ersten geschlossenen Bündelabschnitt 35 und einen zweiten geschlossenen Bündelabschnitt 36 aufweist, zwischen denen die in dem Borstenbündel 2 ausgebildete Ausnehmung 29 angeordnet ist. Der erste geschlossene Bündelabschnitt 35 des Borstenbündels 2 liegt zwischen der Ausnehmung 29 und einem freien Ende 37 des Borstenbündels 2, an dem die freien Enden 31 der Borstenfilamente des Borstenbündels 2 angeordnet sind. Der zweite geschlossene Bündelabschnitt 36 des Borstenbündels 2 liegt zwischen der Ausnehmung 29 und einem borstenträgerseitigen oder griffseitigen Ende 38 des Borstenbündels 2.
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Der erste geschlossene Bündelabschnitt 35 und der zweite geschlossene Bündelabschnitt 36 des Borstenbündels 2 haben jeweils eine Länge, die zumindest 5 % einer Gesamtlänge des Borstenbündels 2 entspricht. Die Gesamtlänge des Borstenbündels 2 kann die Länge des Borstenbündels 2 sein, die zwischen dem Borstenträger 33 und dem freien Ende 37 des Borstenbündels 2 messbar ist. Die Ausnehmung 29 bildet somit einen Ausschnitt oder ein Fenster innerhalb des Borstenbündels 2, das seitlich von einem Ring oder Rahmen aus Borstenfilamenten des Borstenbündels 2 umgeben und damit begrenzt ist.
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Die 15 bis 17 und 19 zeigen Bündeltaschen 3 einer Vorrichtung 1, die zum Formen von Borstenbündeln 2 eines ganzen Borstenbesatzes 39 einer Bürste 32 geeignet sind. Eine Bürste 32, nämlich eine Zahnbürste, deren Borstenbündel 2 mit der in den 15 bis 17 gezeigten Bündeltasche 3 umgeformt wurde, ist in 18 dargestellt. Eine Bürste 32, nämlich eine Zahnbürste, deren Borstenbündel 2 mit der in 19 gezeigten Bündeltasche 3 umgeformt wurde, ist in 20 dargestellt.
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Diese Bündeltaschen 3 weisen mehrere Bündelaufnahmen 40 auf, in die die Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 der Bürste 32 eingeführt werden, um die Borstenbündel 2 zur Individualisierung der Bürste 32 umzuformen.
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Die Vorrichtung 1, mit der die in den 15 bis 17 und 19 gezeigten Bündeltaschen 3 verwendet werden kann, weist ebenfalls eine Heizvorrichtung 4 auf. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in den 15 bis 17 und 19 gezeigte Bündeltasche 3 auf einer Vorrichtung 1 verwendet werden kann, wie sie in den 1 bis 12 abgebildet ist.
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Die Bündelaufnahmen 40 dieser Bündeltaschen 3 sind bündelformend ausgebildet und dazu eingerichtet, die in die Bündelaufnahmen 40 eingebrachten Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 im Vergleich zu ihrer vor dem Einführen in die Bündelaufnahmen 40 vorliegenden Gestalt unter Einwirkung von der Heizvorrichtung 4 abgegebener Wärme umzuformen. Dies mit dem Ziel, die durch die Bündelaufnahmen 40 vorgegebene Formgebung der in die Bündelaufnahmen 40 eingebrachten Borstenbündel 2 zu fixieren.
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Die in den 15 bis 17 und 19 jeweils gezeigte Bündeltasche 3 weist eine Gruppe 41 von Bündelaufnahmen 40 auf. In der einen Gruppe 41 sind die Bündelaufnahmen 40 der Bündeltasche 3 so angeordnet wie die Borstenbündel 2 in dem Borstenbesatz 39 der in 19 gezeigten Bürste 32. In der Gruppe 41 sind so viele Bündelaufnahmen 40 vorgesehen, wie der Borstenbesatz 39 der Bürste 32 Borstenbündel 2 aufweist.
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Zumindest zwei der Bündelaufnahmen 40 der Bündeltaschen 3 weisen jeweils zwei in Bezug auf eine Längsachse der jeweiligen Bündelaufnahme 40 axial zueinander beabstandete Querschnitte 42 und 43 auf, die sich hinsichtlich Form und/oder Größe voneinander unterscheiden.
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Die in den 15 bis 17 gezeigte Bündeltasche 3 weist rückseitig eine Borstenträgeraufnahme 44 auf. In diese Borstenträgeraufnahme 44 kann ein Borstenträger 33 einer Bürste 32, an dem der Borstenbesatz 39 der Bürste 32 ausgebildet ist, zum Umformen der Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 positioniert werden.
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Gemäß 17 weist eine Bündelaufnahme 40c der Bündeltasche 3 einen Bündelaufnahmeabschnitt 46 auf, der durch Mantelflächen zweier Kegel oder Kegelstümpfe definiert ist. Die Längsmittelachsen der Kegel bzw. Kegelstümpfe sind deckungsgleich, jedoch weisen die Kegel bzw. Kegelstümpfe unterschiedliche Radien auf. So entsteht eine kelchförmige Bündelaufnahme 40c an der Bündeltasche 3, die sich ausgehend von ihrem Einführabschnitt 44 kelchförmig auffächert.
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Die in den 15 bis 17 gezeigte Bündeltasche 3 weist darüber hinaus fünf Bündelaufnahmen 40b auf, deren Längsmittelachsen helixförmig sind. Ergebnis der Umformung von Borstenbündeln 2 mithilfe dieser helixförmigen Bündelaufnahmen 40 sind entsprechend helixförmige Borstenbündel 2b, wie sie an dem Borstenträger 33 der in 18 gezeigten Bürste 32 zu erkennen sind. Die letzte der insgesamt sieben Bündelaufnahmen 40 der Bündeltasche 3, die in den 15 bis 17 dargestellt ist, ist eine kegelstumpfförmige Bündelaufnahme 40a, mit der kegelstumpfförmige Borstenbündel 2a geformt werden können.
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Die in 18 gezeigte Bürste 32 ist eine Zahnbürste und weist insgesamt sieben einzelne Borstenbündel 2 auf, von denen fünf Borstenbündel 2b eine Längsachse haben, die entlang einer Schraubenlinie gewunden ist, also als helixförmige Borstenbündel 2b bezeichnet werden können. Eines der sieben Borstenbündel 2 ist ein kegelförmiges Borstenbündel 2a. Ein weiteres Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 ist ein kelchförmiges Borstenbündel 2c. Beim Formen des kelchförmigen Borstenbündels 2c wird dieses ausgehend von seiner unverformten Ausgangsform hin zu der in den Figuren gezeigten Kelchform aufgespreizt.
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Bei der in 19 abgebildeten Bündeltasche 3 sind mehrere Bündelaufnahmen 40 vorgesehen, die zwei oder mehr Borstenbündel 2 gemeinsam aufnehmen und in einem gemeinsamen Bündelaufnahmeabschnitt 50 vereinen. Diese Bündelaufnahmen 40 führen zumindest zwei separate Borstenbündel 2 zusammen und vereinigen diese im Bereich ihrer freien Enden. An ihren borstenträgerseitigen Enden 38 sind die Borstenbündel 2 auch im fertigumgeformten Borstenbesatz 39 noch getrennt voneinander als separate Borstenbündel erkennbar.
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Bei der Verwendung der in den 15 bis 17 und 19 gezeigten Bündeltasche 3 wird zumindest eines der Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 einer Bürste 32 derart umgeformt, dass es zwei in Bezug auf seine Längsachse axial voneinander beabstandete Bündelquerschnitte 47 und 48 aufweist. Diese beiden Bündelquerschnitte 47 und 48 unterscheiden sich hinsichtlich Form und/oder Größe voneinander.
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Bei Verwendung der in 19 gezeigten Bündeltasche 3 werden zumindest zwei Borstenbündel 2 aus dem Borstenbesatz 39 einer Bürste 32 im Bereich ihrer freien Enden in einem gemeinsamen Bündelabschnitt 49 vereinigt. Bei der in 20 gezeigten Bürste 32 werden mehrere Gruppen von beispielsweise vier oder auch fünf einzelnen Borstenbündeln 2 zu einem gemeinsamen Bündelabschnitt 49 zusammengeführt und darin vereinigt.
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Die Bündelaufnahmen 40 der in den 15 bis 18 dargestellten Bündeltasche 3 sind mit Einführtrichtern 14 an ihren Einführöffnungen 5 für die Borstenbündel 2 ausgestattet. Diese Einführtrichter 14 erleichtern ein schonendes Einführen der Borstenbündel 2 in die Bündelaufnahmen 40 der Bündeltasche 3.
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Insbesondere die Schnittdarstellung der Bündeltasche 3 gemäß 17 verdeutlicht, dass die kegelstumpfförmige Bündelaufnahme 40a mit Austrittsöffnungen 15 versehen ist, aus denen freie Enden von Borstenfilamenten austreten können und dadurch für eine weitere Bearbeitung zugänglich sind.
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Die in den 1 bis 12 und 15 bis 17 sowie 19 zumindest in Bestandteilen gezeigten Vorrichtungen 1 zum Formen von Borstenbündeln 2 können an einer Bürstenherstellungsmaschine 18, wie sie in 14 stark schematisiert dargestellt ist, eingesetzt werden. Die in 14 gezeigte Bürstenherstellungsmaschine 18 umfasst einen Rundschalttisch 19 mit insgesamt vier, jeweils 90° zueinander versetzt angeordneten Armen 20.
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Jeder der Arme 20 ist zur Aufnahme von mehreren Kassetten 21 eingerichtet, die ihrerseits mehrere Bündeltaschen 3 aufnehmen können. Die Arme 20 werden getaktet von Station zu Station der Bürstenherstellungsmaschine 18 bewegt. Mithilfe von nicht näher dargestellten Handhabungsvorrichtungen können die Kassetten 21 und/oder einzelne Bündeltaschen 3 zwischen den Armen 21 und den einzelnen Stationen der Bürstenherstellungsmaschine 18 transportiert werden.
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Wie bereits zuvor erwähnt, weist die Bürstenherstellungsmaschine 18 unterschiedliche Stationen auf, an denen Borstenbündel 2 bearbeitet oder gehandhabt werden können. Eine der Stationen der Bürstenherstellungsmaschine 18 ist eine Eingabestation 22. Mithilfe der Eingabestation 22 werden mit Borstenbündeln 2 bestückte Bündeltaschen 3 den Armen 20 des Rundschalttischs 19 zugeführt. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass sowohl die Bündeltaschen 3, die in den 1 bis 12 dargestellt sind, als auch die Bündeltaschen 3, die in den 15 bis 17 sowie 19 dargestellt sind, an der Bürstenherstellungsmaschine 18 verwendet werden können.
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90° versetzt zu der Eingabestation 22 weist die Bürstenherstellungsmaschine 18 eine Bündel-Profilierungsstation 23 auf. Die in den 1 bis 12 gezeigte Vorrichtung 1 zum Formen von Borstenbündeln 2 ist an der Bündel-Profilierungsstation 23 der Bürstenherstellungsmaschine 18 angeordnet.
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90° versetzt zu der Bündel-Profilierungsstation 23 weist die Bürstenherstellungsmaschine 18 eine Bündel-Anschmelzstation 24 auf. In der Bündel-Anschmelzstation 24 werden die umgeformten Borstenbündel 2 zur Erzeugung von Befestigungsköpfen einseitig angeschmolzen. Mithilfe der Befestigungsköpfe können die Borstenbündel 2 später an einem Borstenträger einer Bürste befestigt werden.
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90° versetzt zu der Bündel-Anschmelzstation 24 ist eine Entnahmestation 25 der Bürstenherstellungsmaschine 18 angeordnet. Mithilfe der Entnahmestation 25 können bearbeitete Borstenbündel 2 einer der Entnahmestation 25 nachgelagert angeordneten Weiterverarbeitungsstation 26 der Bürstenherstellungsmaschine zugeführt werden.
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14 zeigt eine Heizplatte 27 der Heizvorrichtung 4, die die Form eines Kreisringsegments hat und mit einer Zickzack-Schraffur hervorgehoben ist. Die kreisringsegmentförmige Heizplatte 27 deckt einen Winkelbereich von 270° ab. Dies führt dazu, dass die an den Armen 20 angeordneten Bündeltaschen 3 und darin befindliche Borstenbündel 2 während ihres Transfers von der Eingabestation 22 bis hin zur Bündel-Anschmelzstation 24 mithilfe der Heizvorrichtung 4 erwärmt bzw. auf Temperatur gehalten werden können. Der kreisringsegmentförmigen Heizplatte 27 der Heizvorrichtung 4 schließt sich eine im Vergleich dazu kleinere, kreisringsegmentförmige Kühlplatte 28 der bereits zuvor erwähnten Kühlvorrichtung 17 der Vorrichtung 1 an. Die kreisringsegmentförmige Kühlplatte 28 kann einen Winkelbereich von etwa 90° abdecken.
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Sämtliche der gezeigten Vorrichtungen 1 können mit einer Bündelspreizvorrichtung versehen werden, die dazu eingerichtet ist, die Borstenbündel 2 vor dem Einführen in die Bündelaufnahmen 40 der jeweiligen Bündeltasche 3 zu spreizen.
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Sämtliche der gezeigten Vorrichtungen 1 können eine Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten und/oder Bedampfen der Borstenbündel 2 aufweisen.
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Sämtliche der gezeigten Vorrichtungen 1 können eine Steuereinheit, zum Beispiel die Steuereinheit 54, aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Heizvorrichtung 4 so anzusteuern, dass die Borstenbündel 2 in der Bündeltasche 3 gemäß definierter Wärmeverlaufskurven erwärmt werden. 21 zeigt ein Zeit-Temperatur-Diagramm mit einer solchen Wärmeverlaufskurve. In dem Diagramm ist eine Temperatur, die an einer Kontaktfläche für Borstenbündel 2 innerhalb einer Bündeltasche 3 über die Zeit aufgetragen. Demnach werden die Borstenbündel 2 innerhalb von ca. 13,5 Sekunden auf eine Temperatur von ca. 174 C° erwärmt. Für einen Zeitraum von etwa 12 Sekunden nimmt die Temperatur der Kontaktfläche kaum ab, wodurch die Borstenbündel 2 erwärmt werden. Dadurch wird die den Borstenbündeln 2 von der Bündeltasche 3 aufgeprägte Formgebung fixiert. Anschließend kühlt die Kontaktfläche innerhalb von ca. 18 Sekunden auf eine Temperatur von 40 °C ab und die thermische Umformung der Borstenbündel 2 ist abgeschlossen.
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Die gezeigten Bündeltaschen 3 sind durch ihre Bündelaufnahmen 40 dazu eingerichtet, die Borstenbündel 2 durch Wärmeleitung mittels mechanischen Kontaktes, durch Induktion und/oder Konvektion, bevorzugt mittels eines temperierten Fluids, und/oder mittels Wärmestrahlung zu erwärmen.
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Die Kühlvorrichtung 17 der Vorrichtung 1 ist in einer Ausführungsform dazu eingerichtet, die Borstenbündel 2 mittels eines temperierten Fluids, insbesondere mittels Druckluft und/oder mittels Stickstoffs, zu kühlen. Dazu ist die Kühlvorrichtung 17 dann beispielsweise mit einer Kaltluftpistole, mit einem ein Vortexrohr und/oder mit einem Wirbelrohr ausgestattet.
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Die Bündeltaschen 3 können durch Erodieren und/oder durch 3D-Drucken und/oder durch Fräsen und/oder aus dünnen, nachträglich miteinander verbundenen Schichten und/oder Platten hergestellt sein.
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Die Bündelaufnahmen 40 weisen eine Oberflächenrauheit von höchstens 6,3 µm auf. Ferner sind die Bündelaufnahmen 40 in Einschubrichtung der Borstenbündel 2 geschliffen, nämlich strömungsgeschliffen und poliert. Bei Bedarf können sie mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden, um ihre Oberflächenrauheit weiter zu reduzieren.
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Die dargestellten Vorrichtungen 1 können mit einer Saugvorrichtung ausgestattet werden, mit der ein Unterdruck an die Bündeltaschen 3, insbesondere an die Bündelaufnahmen 40, anlegbar ist, um ein Einführen der Borstenbündel 2 zu erleichtern. Dabei werden die Bündelaufnahmen 40 der Bündeltaschen 3 mit Unterdruck beaufschlagt, wodurch die Borstenbündel 2 mittels Unterdrucks in Bündelaufnahmen 40 eingesaugt werden.
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Die Bündeltaschen 3 können seitlich gelocht sein und/oder zumindest einen Strömungskanal 56 aufweisen, um einen Wärmeaustausch über die Bündeltaschen 3 zu beschleunigen. Durch den Strömungskanal 56 kann eine erwärmtes, aber auch ein gekühltes Fluid geleitet werden, um die jeweilige Bündeltasche 3 und darin befindliche Borstenbündel 2 zu temperieren. Ferner kann zumindest ein Teil der Heizvorrichtung 4 in die gezeigten Bündeltaschen 3 integriert sein.
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Bei Verwendung von erwärmtem Fluid zum Temperieren von in den Bündeltaschen 3 befindlichen Borstenbündeln kann eine Ableitvorrichtung vorgesehen sein, über die mit der Heizvorrichtung 4 erwärmtes Fluid, insbesondere warme Luft, abgeleitet werden kann.
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Energiesparsamer ist es jedoch in der Regel, wenn die Vorrichtung 1 ein geschlossenes System aufweist, insbesondere ein Umluftsystem, in dem von der Heizvorrichtung 4 erwärmtes Fluid, insbesondere erwärmte Luft, zirkuliert.
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Zur Überwachung eines Wärmeeintrags in die Bündeltaschen 3 kann die Steuereinheit 54 und/oder eine Regeleinheit der Vorrichtung 1 verwendet werden.
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Die in den Figuren gezeigten Vorrichtungen 1 können einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen, mit dem/denen eine Temperatur der Bündeltaschen 3 bestimmt werden kann. Die Temperatursensoren können an verschiedenen Positionen an den Bündeltaschen 3 angeordnet sein, um die Temperaturen der Bündeltaschen 3 an verschiedenen Stellen zu bestimmen.
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Die Vorrichtungen 1 können ferner zumindest einen Temperatursensor an ihrer jeweiligen Heizvorrichtung 4 und/oder in oder an einem Einströmkanal und/oder in oder an einem Ausströmkanal aufweisen, durch die temperiertes Fluid zum Wärmeaustausch geleitet wird.
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Die Bündelaufnahmen 40 sind wenigstens 20% größer als eine Gesamt-Querschnittsfläche von einzelnen Borstenfilamenten, die in diese Bündelaufnahmen 40 eingeführt werden sollen.
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Die Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 können schrittweise und/oder gruppenweise verformt werden. Dabei können zunächst innere Borstenbündel 2 und anschließend äußere Borstenbündel 2 des Borstenbesatzes 39 verformt werden.
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Die Borstenbündel 2 können vor dem Einführen in die Bündelaufnahmen 40 gespreizt und/oder bedampft und/oder befeuchtet werden. Die Borstenbündel 2 können derart verformt werden, dass sie gemeinsam ein Logo und/oder Bild darstellen.
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Die Steuereinheit 54 und/oder die Heizvorrichtung 4 der Vorrichtung 1 kann so eingestellt sein, dass die Borstenbündel 2 mithilfe der Heizvorrichtung 4 gemäß definierter Wärmeverlaufskurve erwärmt werden.
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Die Borstenbündel 2 können auch mithilfe eines temperierten Fluids abgekühlt werden. Die Borstenbündel 2 können insbesondere mittels Druckluft und/oder mittels Stickstoffs und/oder mittels Umgebungsluft, und/oder mittels einer Kaltluftpistole und/oder eines Wirbelrohrs und/oder eines Vortexrohrs abgekühlt werden.
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Zum Erwärmen der innerhalb der Bündeltaschen 3 befindlichen Borstenbündel 2 kann ein erwärmtes Fluid, insbesondere Luft, durch Strömungskanäle 56 der Bündeltaschen 3 geleitet werden. Diese Strömungskanäle 56 können auch zum Abkühlen der innerhalb der Bündeltaschen 3 befindlichen Borstenbündel 2 genutzt werden. Hierbei wird dann ein gekühltes Fluid, insbesondere Luft, durch die Strömungskanäle 56 der Bündeltasche 3 geleitet.
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Das Fluid, insbesondere die Luft, zum Einbringen der Wärme, kann nach Erwärmen der Borstenbündel 2 in die Umwelt entlassen und/oder in einem geschlossenen System, insbesondere in einem Umluft- oder Kreislaufsystem, der jeweiligen Vorrichtung 1 geführt werden.
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Ein Wärmeeintrag in die Bündeltaschen 3 zum Erwärmen der Borstenbündel 2 kann mittels der Steuereinheit 54 und entsprechenden Temperatursensoren 3 überwacht werden.
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Die Bündeltaschen 3 werden auf eine Grundwärme oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt, bevor die Borstenbündel 2 in die Bündelaufnahmen 40 eingeführt werden. Dies hilf die Taktzeiten zu reduzieren.
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Die Borstenbündel 2 können aus den Bündeltaschen 3 gezogen werden, noch bevor sie ihre endgültige Abkühltemperatur erreicht haben. Dadurch kann das Verfahren beschleunigt werden.
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Die Borstenbündel 2 weisen Borstenfilamente auf, die aus PE, PBT, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA4.10 und/oder aus einer Mischung und/oder aus einem Verbund der genannten Materialien bestehen können.
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Die Bürstenherstellungsmaschine 18 wie auch die Vorrichtung 1 zum Formen von Borstenbündeln 2 werden zur Herstellung von Bürsten 32 verwendet.
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14 zeigt, dass die Bürstenherstellungsmaschine 18 eine Datenverbindung zu einem computerlesbaren Medium 51 aufbauen kann. Auf dem computerlesbaren Medium 51 ist ein Computerprogramm gespeichert, das Befehle umfasst, die bewirken, dass die Vorrichtung 1 und/oder die Bürstenherstellung 18 das zuvor ausführlich beschriebene Verfahren ausführen.
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Das computerlesbare Medium 51 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 14 ein Datenspeicher 52 in einer Cloud 53. Die Bürstenherstellungsmaschine 18 weist eine Steuereinheit 54 auf, die mit einer vorzugsweise drahtlosen Datenschnittstelle 55 ausgestattet ist. Über die Datenschnittstelle 55 kann die Bürstenherstellungsmaschine 18 über ein Netzwerk, beispielsweise das Internet, eine Datenverbindung zu der Cloud 53 aufbauen, um den dort vorgehaltenen Datenspeicher 52 anzusprechen und aus diesem das Computerprogramm auszulesen.
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Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung und Gestaltung von Bürsten. Als Verbesserung wird unter anderem eine Vorrichtung 1 zum Formen von Borstenbündeln 2 vorgeschlagen. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine Bündeltasche 3, die zur Aufnahme eines umzuformenden Borstenbündels 2 bestimmt ist. Die Bündeltasche 3 weist zumindest einen seitlichen Ausbruch 6 auf. Durch diesen Ausbruch 6 kann ein Verdrängermittel 7 der Vorrichtung 1 in die Bündeltasche 3 eingeführt werden, um eine Ausnehmung 29 innerhalb eines umzuformenden Borstenbündels 2 zu erzeugen. Mittels der Heizvorrichtung 4 der Vorrichtung 1 werden die Bündeltasche 3 und das darin befindliche Borstenbündel 2 erwärmt, um die von der Bündeltasche 3 und dem Verdrängermittel 7 vorgegebene Formgebung des Borstenbündels 2 zu fixieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Formen von Borstenbündeln
- 2
- Borstenbündel
- 2a
- kegelstumpfförmiges Borstenbündel
- 2b
- helixförmiges Borstenbündel
- 2c
- kelchförmiges Borstenbündel
- 3
- Bündeltasche
- 4
- Heizvorrichtung
- 5
- Einführöffnung
- 6
- seitlicher Ausbruch in 3
- 7
- Verdrängermittel
- 8
- Verschlussmittel
- 8a
- Stirnflächen von 8
- 9
- Wärmetauschelement
- 10
- Bündelgreifer
- 11
- Bündeltaschengreifer
- 12
- Vibrator
- 13
- Wandung von 3
- 14
- Einführtrichter
- 15
- Austrittsöffnung
- 16
- Bearbeitungsmittel/Fräser
- 17
- Kühlvorrichtung
- 18
- Bürstenherstellungsmaschine
- 19
- Rundschalttisch
- 20
- Arm von 19
- 21
- Kassette
- 22
- Eingabestation
- 23
- Bündel-Profilierungsstation
- 24
- Bündel-Anschmelzstation
- 25
- Entnahmestation
- 26
- Weiterverarbeitungsstation
- 27
- Heizplatte
- 28
- Kühlplatte
- 29
- Ausnehmung in 2
- 30
- Führung für 7, 8, 10, 16
- 31
- freie Enden von Borstenfilamenten
- 32
- Bürste
- 33
- Borstenträger
- 34
- Griff
- 35
- erster geschlossener Bündelabschnitt
- 36
- zweiter geschlossener Bündelabschnitt
- 37
- freies Ende von 2
- 38
- borstenträgerseitiges Ende von 2
- 39
- Borstenbesatz
- 40
- Bündelaufnahme
- 40a
- kegelstumpfförmige Bündelaufnahme
- 40b
- helixförmige Bündelaufnahme
- 40c
- kelchförmige Bündelaufnahme
- 41
- Gruppe von 40
- 42
- erster Querschnitt von 40
- 43
- zweiter Querschnitt von 40
- 44
- Borstenträgeraufnahme
- 45
- Rand von 44
- 46
- Bündelaufnahmeabschnitt
- 47
- Bündelquerschnitt
- 48
- Bündelquerschnitt
- 49
- gemeinsamer Bündelabschnitt
- 50
- gemeinsamer Bündelaufnahmeabschnitt
- 51
- computerlesbares Medium
- 52
- Datenspeicher
- 53
- Cloud
- 54
- Steuereinheit
- 55
- Datenschnittstelle
- 56
- Strömungskanal in 3
