DE102022102544A1

DE102022102544A1 - Vorrichtung zur Zuführung von Borstenbündeln für die Herstellung von Borstenwaren und Borstenwarenherstellungsmaschine

Info

Publication number: DE102022102544A1
Application number: DE102022102544.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Stein; Benedikt Renz; Fabian Matt; Christian Graf; Dirk Buchleither
Original assignee: Zahoransky AG
Current assignee: Zahoransky AG
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2023-08-03
Also published as: WO2023148322A1; TW202333603A

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Borstenwaren. Hierzu wird unter anderem eine Vorrichtung (1) zur Zuführung von Borstenbündeln (2) für die Herstellung von Borstenwaren vorgeschlagen, die eine Prallplatte (4) mit aerodynamischer Form aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Borstenbündeln für die Herstellung von Borstenwaren, insbesondere von Zahnbürsten. Die Vorrichtung weist zumindest eine Lochplatte mit zumindest einem Lochfeld aus Aufnahmelöchern, in die die Borstenbündel mittels einer durch Unterdruck erzeugten Strömung transportierbar sind, und zumindest eine der Lochplatte nachgelagerte Prallplatte auf, wobei die Prallplatte zumindest eine Prallfläche als Anschlag für in die Aufnahmelöcher der Lochplatte zu transportierende Borstenbündel umfasst. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Borstenwarenherstellungsmaschine, insbesondere eine Bürstenherstellungsmaschine, mit einer solchen Vorrichtung.
Vorrichtungen der eingangsgenannten Art sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen vorbekannt. Sie werden zur Zuführung von Borstenbündeln bei der Herstellung von Borstenwaren, wie beispielsweise Zahnbürsten, dazu verwendet, die zuvor aus einem Borstenvorrat abgeteilten Borstenbündel mittels eines Gas- oder Luftstromes per Unterdruck durch Saugleitungen, beispielsweise durch Schläuche, in Lochplatten zu transportieren.
Die den Lochplatten nachgelagerten Prallplatten haben dabei die Aufgabe, die mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit ankommenden Borstenbündel abzustoppen.
Die Prallplatten können unmittelbar hinter den Lochplatten angeordnet sein und nur wenige Zehntel Millimeter Abstand zu diesen aufweisen. Dadurch entstehen zwischen den Prallplatten und den Lochplatten seitliche Spalte, über die ein Unterdruck zur Erzeugung eines Gas- oder Luftstroms auf die Saugleitungen wirken kann. In der Praxis werden die Prallflächen der Prallplatten oftmals auch durch ein engmaschiges Gewebe gebildet, so dass ein Teil des Gas- oder Luftstromes zum Ansaugen der Borstenbündel durch das Gewebe hindurch, also durch die Prallfläche fließen kann.
Derartiges Gewebe kann sich mit der Zeit durch Verunreinigungen, beispielsweise durch Schleifstaub, zusetzen, die den Borstenfilamenten anhaften können, aus denen die Borstenbündel bestehen. Dies hat zur Folge, dass der Unterdruck in den Saugleitungen mit zunehmender Verunreinigung des Gewebes stetig geringer wird. Die Prallplatten müssen dann mittels Ultraschalls gereinigt oder ganz ausgetauscht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Zuführung von Borstenbündeln für die Herstellung von Borstenwaren zu vereinfachen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs vorgeschlagen, die insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prallplatte eine aerodynamische Form aufweist.
Die aerodynamische Form der Prallplatte kann die Ausbildung von Turbulenzen in der Strömung oder ein Abreißen der Strömung zum Transport der Borstenbündel in die Aufnahmelöcher der Lochplatte reduzieren oder gar vollständig vermeiden.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die aerodynamische Form der Prallplatte zumindest einen stromlinienförmigen Abschnitt umfasst, der der zumindest einen Prallfläche der Prallplatte in Strömungsrichtung nachgelagert ist. Der stromlinienförmige Abschnitt, der der zumindest einen Prallfläche der Prallplatte nachgelagert ist, begünstigt die Ausbildung eines Gas- oder Luftstromes, der durch eine Kontur des stromlinienförmigen Abschnitts derart geführt ist, dass ein Abreißen der Strömung vermieden wird und möglichst keine Turbulenzen entstehen. Die strömungsoptimierte Kontur des stromlinienförmigen Abschnitts kann hierbei eine laminare Strömung beim Ansaugen der Borstenbündel in die Lochplatte begünstigen. Zusätzliche Ansaugöffnungen im Bereich der Prallfläche und insbesondere das zuvor erwähnte Gewebe können dann entbehrlich sein. Durch den stromlinienförmigen Abschnitt mit seiner strömungsoptimierten Kontur kann eine Prallplatte bereitgestellt werden, die keine sich vergleichsweise leicht mit Verschmutzungen zusetzenden Strömungsöffnungen mehr aufweist.
Die aerodynamische Form der Prallplatte kann eine Prallfläche umfassen, die an eine Form eines Lochfeldes der Lochplatte angepasst ist. Durch die Form der Prallfläche, die bei einer Ausführungsform der Vorrichtung an eine Form des zumindest einen Lochfeldes der Lochplatte angepasst ist, lässt sich eine Wegstrecke reduzieren, die eine Strömung, insbesondere eine Gas- oder Luftströmung, von den Aufnahmelöchern der Lochplatte an der Prallplatte vorbei durch die Vorrichtung nimmt. Die Strömung muss durch die an die Formgebung des zumindest einen Lochfelds der Lochplatte angepasste Formgebung der zumindest einen Prallfläche vergleichsweise wenig umgelenkt werden, was den zuvor bereits erwähnten Strömungsabriss bzw. die Ausbildung von Turbulenzen in der Strömung vermeiden hilft. Das zumindest eine Lochfeld und die zumindest eine Prallfläche können dieselbe Form aufweisen, beispielsweise rund oder kreisrund sein.
Turbulenzen in der Strömung können dazu führen, dass sich Verschmutzungen, wie der bereits zuvor erwähnte Schleifstaub, in bestimmten Bereichen der Vorrichtung, beispielsweise im Bereich der Prallplatte, absetzen und zu Beeinträchtigungen der Funktion der Vorrichtung führen.
Durch eine möglichst turbulenzfreie oder laminare Strömung durch die Vorrichtung, wird der Abtransport derartiger Verschmutzungen verbessert, so dass eine Verunreinigung der Vorrichtung bei ihrem Betrieb weitgehend vermieden werden kann.
Die Lochplatte der Vorrichtung kann beispielsweise zumindest zwei Lochfelder mit Aufnahmelöchern aufweisen. Ferner kann die Prallplatte eine Anzahl von Prallflächen aufweisen, die mit der Anzahl von Lochfeldern der Lochplatte übereinstimmt. Auf diese Weise kann jedem Lochfeld der Lochplatte eine Prallfläche der Prallplatte zugeordnet sein.
Jeder Prallfläche der Prallplatte kann jeweils ein stromlinienförmiger Abschnitt nachgelagert sein. Mithilfe eines derartigen stromlinienförmigen Abschnitts kann die Strömung zum Ansaugen von Borstenbündeln in die Aufnahmelöcher der Lochplatte für jedes Lochfeld entsprechend optimiert geführt werden.
Der zumindest eine stromlinienförmige Abschnitt der Prallplatte kann eine sich in Strömungsrichtung, insbesondere konisch oder ballig, verjüngende Geometrie aufweisen. Eine derartige Geometrie kann die Ausbildung einer turbulenzarmen, vorzugsweise turbulenzfreien und/oder laminaren Strömung begünstigen.
Grundsätzlich gilt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Prallplatte an mit der Strömung in Kontakt kommenden Oberflächen möglichst wenige, vorzugsweise keine scharfkantigen Übergänge aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die aerodynamische Form der Prallplatte einen abgerundeten Übergang zwischen der zumindest einen Prallfläche der Prallplatte und dem stromlinienförmigen Abschnitt der Prallplatte aufweist. Auf diese Weise wird ein scharfkantiger Übergang, der die Ausbildung von Turbulenzen in der Strömung begünstigen kann, zwischen Prallfläche und stromlinienförmigem Abschnitt der Prallplatte vermieden. Dies begünstigt die Ausbildung einer turbulenzarmen oder turbulenzfreien Strömung im Bereich des Übergangs zwischen Prallfläche und stromlinienförmigem Abschnitt.
Bei einer Ausführungsform der Prallplatte, weist die aerodynamische Form der Prallplatte eine Einschnürung zwischen zwei benachbarten Prallflächen der Prallplatte auf. Dabei kann die Einschnürung in einem Querschnitt der Prallplatte enthalten sein, der die beiden benachbarten Prallflächen der Prallplatte enthält. Im Bereich der Einschnürung ist somit kein Material der Prallplatte vorhanden, das die Ausbildung der vorzugsweise laminaren Strömung zum Transport der Borstenbündel in die Aufnahmelöcher der Lochplatte behindern würde. Die aerodynamische Form der Prallplatte kann zwischen benachbarten Prallflächen, beispielsweise im Bereich eine Einschnürung, wie sie zuvor erläutert wurde, abgerundete Konturen umfassen, um scharfkantige Übergänge oder Geometrien zu vermeiden.
Der zumindest eine stromlinienförmige Abschnitt kann einen spiegelsymmetrischen Längsschnitt aufweisen und/oder rotationssymmetrisch sein.
Der Längsschnitt kann hierbei in einer entlang einer Längsachse des stromlinienförmigen Abschnitts ausgerichteten Schnittebene enthalten sein. Die Längsachse des stromlinienförmigen Abschnitts kann in einer Haupttransportrichtung der Borstenbündel in die Aufnahmelöcher der Lochplatte und/oder in Hauptströmungsrichtung einer den stromlinienförmigen Abschnitt passierenden Strömung beim Betrieb der Vorrichtung ausgerichtet sein.
Der zumindest eine stromlinienförmige Abschnitt kann einen Längsschnitt aufweisen, der durch mehrere Bogenlinien begrenzt ist. Zwei Bogenlinien, die jeweils an unterschiedlichen Seiten einer Mittelachse des Längsschnitts angeordnet sein können, können an einer der Prallfläche abgewandten Seite der Prallplatte miteinander verbunden sein. Die Bogenlinien können dabei jeweils um einen Mittelpunkt verlaufen, der außerhalb der Prallplatte angeordnet ist. Die beiden Bogenlinien haben somit einen vergleichsweise großen Radius, was die Stromlinienform des stromlinienförmigen Abschnitts begünstigen kann. Der stromlinienförmige Abschnitt kann eine im Längsschnitt betrachtet tropfenförmige oder auch eiförmige Geometrie aufweisen.
Ein Längsschnitt des stromlinienförmigen Abschnitts kann ein der Prallfläche abgewandtes, abgerundetes Ende aufweisen. Auf diese Weise wird eine scharfe Kante oder eine Spitze am Ende des stromlinienförmigen Abschnitts vermieden, was wiederum die Ausbildung einer turbulenzarmen oder turbulenzfreien Strömung um den stromlinienförmigen Abschnitt herum begünstigt.
Die Prallplatte kann zumindest eine strömungsführende Struktur aufweisen. Die zumindest eine strömungsführende Struktur kann zumindest zum Teil an dem zumindest einen stromlinienförmigen Abschnitt ausgebildet sein. Auch die zumindest eine strömungsführende Struktur kann die Ausbildung einer turbulenzarmen oder turbulenzfreien, vorzugsweise laminaren Strömung begünstigen.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Prallplatte als strömungsführende Struktur zumindest einen Strömungskanal aufweist. Ein Strömungskanal kann beispielsweise an einer Außenseite des Abschnitts ausgebildet sei. Der Strömungskanal kann dann als Strömungsnut bezeichnet werden. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Prallplatte als strömungsführende Struktur zumindest einen Strömungskanal aufweist, der die Prallplatte, vorzugsweise den stromlinienförmigen Abschnitt der Prallplatte, durchsetzt. Ein solcher Strömungskanal kann sich in zwei oder mehrere Unterkanäle aufteilen und/oder an einer der Prallfläche abgewandten Rückseite der Prallplatte austreten.
Die zumindest eine Prallfläche der Prallplatte kann zumindest eine Eintrittsöffnung in einen Strömungskanal der Prallplatte aufweisen. Auf diese Weise wird ein Unterdruck zur Ausbildung einer Strömung zum Transport der Borstenbündel in die Aufnahmelöcher der Lochplatte nahe an den Aufnahmelöchern der Lochplatte angelegt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn eine derartige Eintrittsöffnung an einer Prallfläche der Prallplatte versetzt zu den Aufnahmelöchern der Prallplatte angeordnet ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein Borstenbündel, das in ein Aufnahmeloch der Lochplatte transportiert wird, durch die Eintrittsöffnung in den Strömungskanal der Prallplatte eingesaugt wird. Eine derartig versetzt zu den Aufnahmelöchern der Lochplatte in der Prallfläche angeordnete Eintrittsöffnung muss dann nicht mit einem engmaschigen Gewebe belegt sein, um ein Ansaugen von Borstenfilamenten zu vermeiden. Zudem kann die Eintrittsöffnung vergleichsweise groß sein, was einer Verstopfung der Eintrittsöffnung durch Verschmutzungen entgegenwirken kann.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Prallfläche der Prallplatte perforiert ist. Zu diesem Zweck kann die Prallfläche zumindest eine Strömungsöffnung aufweisen, vorzugsweise eine Bohrung, besonders bevorzugt eine Laserbohrung.
Die Vorrichtung kann ferner ein Gehäuse mit einer Aufnahme für die Prallplatte aufweisen. Das Gehäuse mit seiner Aufnahme kann dann als Ansaugglocke dienen, an die der Unterdruck zum Transport der Borstenbündel in die Aufnahmelöcher der Lochplatte angelegt werden kann.
Zur Ausbildung der zuvor bereits erläuterten Strömung kann es zweckmäßig sein, wenn die Aufnahme des Gehäuses eine korrespondierend zum zumindest einen stromlinienförmigen Abschnitt ausgebildete, stromlinienförmige Innenkontur aufweist. Auch hierbei kann die Innenkontur möglichst frei von scharfen Kanten und/oder Übergängen gehalten sein. Dies begünstigt die Vermeidung von Turbulenzen beim Durchströmen der Aufnahme und verbessert eine für die Funktion der Vorrichtung vorteilhafte Aerodynamik innerhalb der Vorrichtung.
Das Gehäuse kann zumindest einen in Richtung einer Längsachse der Prallplatte ausgerichteten Strömungskanal und/oder zumindest einen quer zu einer Längsachse der Prallplatte ausgerichteten Strömungskanal aufweisen. Die Strömungskanäle können durch die Innenkontur der Aufnahme und/oder die Außenkontur der Prallplatte, insbesondere durch die Außenkontur des stromlinienförmigen Abschnitts, definiert sein.
Die Prallplatte kann zumindest ein Fixiermittel, beispielsweise zumindest einen Haltemagnet, aufweisen, mit dem die Prallplatte beispielsweise in einem Gehäuse festgelegt werden kann. Das Fixiermittel kann den einfachen, vorzugsweise werkzeuglosen Wechsel der Prallplatte begünstigen.
Das Gehäuse und die Prallplatte können aus einem Stück hergestellt sein und/oder eine stofflich homogene, monolithische Einheit bilden. Die Prallplatte und/oder das Gehäuse, insbesondere der zumindest eine stromlinienförmige Abschnitt der Prallplatte und/oder die Aufnahme des Gehäuses, können mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Die Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens zur Herstellung der vergleichsweise komplexen Geometrien der Prallplatte und/oder des Gehäuses kann die Fertigungskosten der Prallplatte und/oder des Gehäuses reduzieren.
Die Vorrichtung kann für jedes Aufnahmeloch der Lochplatte eine Saugleitung aufweisen. Über die Saugleitung kann ein Unterdruck zum Ansaugen von Borstenbündeln angelegt werden. Die Saugleitungen können hierbei in die Aufnahmelöcher der Lochplatte münden. Jedes Aufnahmeloch ist hierbei vorzugsweise mit einer Saugleitung verbunden. Einzelne oder mehrere Saugleitungen können in einer gemeinsamen Saugleitung zusammengeführt sein. Dies kann vorteilhaft sein, um Borstenbündel bei ihrem Transport in die Lochplatte aus Teilbündeln zusammenzufügen.
Die Vorrichtung kann mit einer Unterdruckquelle verbunden sein und/oder eine Unterdruckquelle aufweisen. Der mit der Unterdruckquelle erzeugte Unterdruck kann mit der Vorrichtung auf die in die Aufnahmelöcher der Lochplatte zu transportierenden Borstenbündel wirken, um diese in die Aufnahmelöcher der Lochplatte zu saugen.
Austrittsenden der Saugleitungen können an einer Halteplatte der Vorrichtung angeordnet oder ausgebildet sein. Die Halteplatte ist dann der Lochplatte in Transportrichtung der Borstenbündel vorgelagert.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Borstenwarenherstellungsmaschine vorgeschlagen, die eine Vorrichtung zur Zuführung von Borstenbündeln für die Herstellung von Borstenwaren nach einem der auf eine solche gerichteten Ansprüche umfasst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1: eine geschnittene Seitenansicht einer Borstenwarenherstellungsmaschine mit einer Vorrichtung zum Transport von Borstenbündeln mittels Unterdrucks in Aufnahmelöcher einer Lochplatte, wobei die Vorrichtung einer Abteilvorrichtung zum Abteilen von Borstenbündeln aus einem Vorrat loser Borstenfilamente nachgelagert ist und mehrere Saugleitungen zum Transport der Borstenbündel in Aufnahmelöcher einer Lochplatte aufweist, wobei der Lochplatte nachgelagert eine Prallplatte angeordnet ist, die eine Prallfläche umfasst, der ein stromlinienförmiger Abschnitt der Prallplatte nachgelagert ist, um eine turbulenzarme oder turbulenzfreie Strömung hin zu einer Unterdruckquelle der Vorrichtung zu begünstigen,
2-5: unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform einer Prallplatte, wobei die Prallplatte zwei im Wesentlichen kreisförmige Prallflächen aufweist, die zwei kreisförmigen Lochfeldern einer Lochplatte der Vorrichtung zugeordnet sind,
6 und 7: unterschiedliche, perspektivische Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Prallplatte mit zwei Prallflächen, wobei jeder Prallfläche ein stromlinienförmiger Abschnitt nachgelagert ist, und wobei die Prallplatte mehrere strömungsführende Strukturen in Form von außenseitig an der Prallplatte ausgebildeten Strömungskanälen aufweist,
8-11: unterschiedliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Prallplatte, wobei hier die zwei Prallflächen der Prallplatte jeweils vier Eintrittsöffnungen in strömungsführende Strukturen, nämlich in die Prallplatte durchsetzende Strömungskanäle aufweisen, wobei sich die Strömungskanäle im Verlauf zu ihren Austrittsenden in mehrere Teilkanäle aufspalten, wie es die Schnittdarstellung gemäß 11 verdeutlicht,
12-14: unterschiedliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Prallplatte, die insgesamt zwei Prallflächen aufweist, zwischen denen eine Einschnürung der Prallplatte ausgebildet ist, um einerseits die Fläche der Prallplatte zu minimieren und andererseits die Prallflächen der Prallplatte an die Geometrien der Lochfelder der entsprechenden Lochplatte, der die Prallplatte zugeordnet ist, anzupassen,
15: eine perspektivische Darstellung von zwei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Prallplatten, die jeweils zwei separate Prallflächen aufweisen, wobei das Gehäuse und die Prallplatten aus einem Teil bestehen und mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels 3-D-Drucks hergestellt sind,
16: eine Ansicht eines weiteren Gehäuses mit zwei darin angeordneten Prallplatten, wobei die Prallplatten Fixiermittel in Form von Haltemagneten aufweisen, mittels derer sie in dem Gehäuse befestigt sind und bei Bedarf ohne Werkzeugeinsatz einfach und schnell ausgebaut werden können,
17: eine entlang der in 16 gezeigten Linie XVII-XVII geschnittene Seitenansicht des in 16 gezeigten Gehäuses und der beiden Prallplatten, wobei zu erkennen ist, dass zwischen den Prallplatten und ihren Aufnahmen im Gehäuse neben mittigen Strömungskanälen in Strömungsrichtung hinter den Prallplatten, auch seitliche Strömungskanäle vorgesehen sind, die bewirken, dass ein Unterdruck bzw. eine daraus resultierende Strömung zu einem Anteil auch über die Seiten der Aufnahme des Gehäuses geführt werden kann, so dass nicht die komplette Strömung nach Auftreffen auf der Prallplatte eine Umlenkung von 90° am Rand der Prallplatten vollziehen muss.

Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszeichen.
1 zeigt zumindest Teile einer im Ganzen mit 100 bezeichneten Borstenwarenherstellungsmaschine mit einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Vorrichtung zur Zuführung von Borstenbündeln 2 für die Herstellung von Borstenwaren, insbesondere von Zahnbürsten. Die Vorrichtung 1 weist zumindest eine Lochplatte 3 und zumindest eine Prallplatte 4 auf. Die Lochplatte 3 umfasst zumindest ein Lochfeld 5 aus Aufnahmelöchern 6, in die die Borstenbündel 2 mittels einer durch Unterdruck erzeugten Strömung transportiert werden können. Die Prallplatte 4 ist der Lochplatte 3 in Transportrichtung der Borstenbündel 2 durch die Vorrichtung 1 nachgelagert angeordnet. Die Transportrichtung der Borstenbündel 2 und die Strömung durch die Vorrichtung 1 zum Transport der Borstenbündel 2 in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 werden durch die Pfeile 19 in 1 veranschaulicht.
Die Prallplatte 4 weist zumindest eine Prallfläche 7 für Borstenbündel 2 auf. Mithilfe der Prallfläche 7 können die in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 eingesaugten Borstenbündel 2 abgebremst werden. Die Prallfläche 7 dient somit als Anschlag für die Borstenbündel 2.
Die 2-17 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Prallplatten 4, die anstelle der in 1 im Schnitt dargestellten Prallplatte 4 verwendet werden können. Alle der in den Figuren gezeigten Prallplatten 4 weisen eine aerodynamische Form auf, die eine Strömung zum Transport der Borstenbündel 2 in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatten 3 günstig beeinflussen kann.
Bis auf die in den 12-14 gezeigte Prallplatte 4 weist jede der Prallplatten 4 für jede ihrer Prallflächen 7 jeweils einen der entsprechenden Prallfläche 7 nachgelagerten, stromlinienförmigen Abschnitt 8 auf. Jede der in den Figuren gezeigten Prallplatten 4 weist ferner Prallflächen 7 auf, deren Form an eine Form der Lochfelder 5 der den Prallplatten 4 zugeordneten Lochplatten 3 angepasst ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Lochfelder 5 rund, vorzugsweise kreisrund.
Die Lochplatten 3, die den in den 2-17 gezeigten Prallplatten 4 zugeordnet sind, weisen jeweils zumindest zwei Lochfelder 5 mit Aufnahmelöchern 6 auf. Die Prallplatten 4 weisen eine Anzahl von Prallflächen 7 auf, die mit der Anzahl von Lochfeldern 5 der Lochplatten 3 übereinstimmt. So wird sichergestellt, dass jedem Lochfeld 5 der Lochplatten 3 eine Prallfläche 7 einer Prallplatte 4 zugeordnet ist.
Die 1-11 sowie 15-17 verdeutlichen, dass jeder Prallfläche 7 einer Prallplatte 4 jeweils ein stromlinienförmiger Abschnitt 8 nachgelagert ist.
Die stromlinienförmigen Abschnitte 8 weisen eine sich in Strömungsrichtung durch die Vorrichtung 1 konisch oder ballig verjüngende Geometrie auf. Die Prallplatten 4 weisen an ihren mit Strömung in Kontakt kommenden Oberflächen möglichst wenige, vorzugsweise keine scharfkantigen Übergänge auf, insbesondere die quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet sind.
Die Figuren verdeutlichen ferner, dass die aerodynamischen Formen der Prallplatten 4 abgerundete Übergänge 9 zwischen den Prallflächen 7 und den stromlinienförmigen Abschnitten 8 der Prallplatte 4 umfassen.
Die 2-17 zeigen, dass die aerodynamische Form der Prallplatten 4 zwischen den Prallflächen 7 jeweils eine Einschnürung 10 umfasst.
4 mit einem Längsschnitt durch einen stromlinienförmigen Abschnitt 8 der in den 2-5 gezeigten Prallplatte 4 verdeutlicht, dass der stromlinienförmige Abschnitt 8 einen spiegelsymmetrischen Längsschnitt aufweist und zudem rotationssymmetrisch ist. Ähnliches gilt auch für die in den 8-11 gezeigte Prallplatte 4 und ihren Längsschnitt, der in 11 abgebildet ist.
Diese stromlinienförmigen Abschnitte 8 weisen jeweils einen Längsschnitt auf, der durch mehrere Bogenlinien 11 begrenzt ist, wobei zwei der Bogenlinien 11 an einer der Prallfläche 7 abgewandten Seite der Prallplatte 4 miteinander verbunden sind. Die Bogenlinien 11 verlaufen dabei jeweils um einen Mittelpunkt, der außerhalb der jeweiligen Prallplatte 4 angeordnet ist. An ihrem der Prallfläche 7 abgewandten Ende sind die stromlinienförmigen Abschnitte 8 abgerundet.
Die in den 6 und 7 sowie 8-11 gezeigten Prallplatten 4 sind mit strömungsführenden Strukturen 12 versehen, die die Ausbildung einer turbulenzarmen oder turbulenzfreien Strömung um die Prallplatte 4 begünstigen.
Bei dem in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Prallplatte 4 sind strömungsführende Strukturen 12 in Form von außenseitig in die Prallplatte 4 eingebrachten Strömungskanälen 13 vorgesehen.
Die in den 8-11 gezeigte Prallplatte 4 weist strömungsführende Strukturen 12 in Form von Strömungskanälen 13 auf, die die Prallplatte 4 und den Abschnitt 8 der Prallplatte 4 durchsetzen. Dies ist gut an der Schnittdarstellung der Prallplatte 4 gemäß 11 zu erkennen. Bei dem in den 8-11 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Prallplatte 4 sind innerhalb der Prallflächen 7 jeweils insgesamt vier Eintrittsöffnungen 14 in einen Strömungskanal 13 der Prallplatte 4 ausgebildet. Die Strömungskanäle 13 verzweigen sich in ihrem Verlauf hin zu einem rückseitigen Ende der Prallplatte 4 in mehrere Teilkanäle 15 auf. Dies ist in der Schnittdarstellung gemäß 11 zu erkennen. Die Eintrittsöffnungen 14 befinden sich in Positionen an der jeweiligen Prallfläche 7, die versetzt zu Bereichen sind, in denen Borstenbündel 2 auf die Prallflächen 7 auftreffen. Die Eintrittsöffnungen 14 sind somit versetzt zu den Aufnahmelöchern 6 der Lochplatten 3 angeordnet, sodass senkrechte Projektionen der Aufnahmelöcher 6 auf die Prallflächen 7 außerhalb der Eintrittsöffnungen 14 positioniert sind.
Bei Bedarf ist es möglich, die Prallflächen 7 der Prallplatten 4 mit Strömungsöffnungen zu perforieren. Als Strömungsöffnungen können beispielsweise Bohrungen, vorzugsweise Laserbohrungen in die Prallplatten 4 eingebracht werden. Insbesondere die in den 12-14 gezeigte Ausführungsform der Prallplatte 4, die keinen stromlinienförmigen Abschnitt 8 aufweist, der den Prallflächen 7 dieser Prallplatte 4 nachgelagert angeordnet ist, eignet sich für eine derartige Perforation. Durch eine solche Perforation kann auf ein engmaschiges Gewebe, mit dem in der Praxis verwendete Prallplatten oftmals belegt sind, verzichtet werden.
Die 1 und 15 bis 17 zeigen, dass die Vorrichtung 1 ferner ein Gehäuse 16 mit einer Aufnahme 17 für zumindest eine Prallplatte 4 aufweist. Die Aufnahme 17 weist dabei eine korrespondierend zu dem zumindest einen stromlinienförmigen Abschnitt 8 ausgebildete, stromlinienförmige Innenkontur auf.
Das Gehäuse 16 bildet zusammen mit der zumindest einen Prallplatte 4 zumindest einen in Richtung einer Längsachse der Prallplatte 4 bzw. des Gehäuses 16 ausgerichteten Strömungskanal 27 und zumindest einen quer zu der Längsachse der Prallplatte 4 bzw. des Gehäuses 16 ausgerichteten Strömungskanal 28 aus.
Bei den in den 2-14 sowie 16-17 gezeigten Prallplatten 4 weisen diese mehrere Fixiermittel 18 in Form von Haltemagneten auf, mit denen die Prallplatten 4 ohne Werkzeugeinsatz in den Aufnahmen 17 der Gehäuse 16 der Vorrichtung 1 befestigt werden können.
Bei dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 16 ist dieses zusammen mit den zwei Prallplatten 4 aus einem Stück hergestellt. Gehäuse 16 und Prallplatten 4 bilden somit eine stofflich homogene, monolithische Einheit, die sich beispielsweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens herstellen lässt.
Bei dem in den 16 und 17 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuses 16 innerhalb der Aufnahmen 17 für die Prallplatten 4 mehrere Strömungsleitflächen 29 auf, die die Strömungskanäle 27, 28 zwischen den Prallplatten 4 und den Innenkonturen der Aufnahmen 17 begrenzen und formen.
Wie bei den übrigen Ausführungsformen von Prallplatten 4 gilt auch bei dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Prallplatten 4 und die Gehäuse 16, insbesondere der zumindest eine stromlinienförmige Abschnitt 8 der Prallplatten 4 und/oder die Aufnahmen 17 der Gehäuse 16 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein können.
Die Vorrichtung 1 gemäß 1 weist für jedes Aufnahmeloch 6 der jeweiligen Lochplatte 3 jeweils eine Saugleitung 20 auf. Ferner ist die Vorrichtung 1 gemäß 1 mit einer Unterdruckquelle 21 ausgestattet oder verbunden, deren Unterdruck an die strömungsführenden Teile der Vorrichtung 1, nämlich an das Gehäuse 16, die Prallplatten 4, die Lochplatten 3, die Saugleitungen 20 und letztendlich die darin angeordneten Borstenbündel 2 angelegt werden kann.
Austrittsenden 22 der Saugleitungen 20 sind an einer Halteplatte 23 der Vorrichtung 1 befestigt. Die Halteplatte 23 ist der Lochplatte 3 vorgelagert.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 ist dabei wie folgt:

Mittels eines Bündelabteilers 24 der Vorrichtung 1 werden Borstenbündel 2 aus einem Vorrat 25 loser Borstenfilamente abgeteilt und in die in 1 gezeigte Übergabeposition an der Vorrichtung 1 bewegt.

Die noch in dem Bündelabteiler 24 angeordneten Borstenbündel 2 stehen in der in 1 gezeigten Übergabeposition vor Eintrittsöffnungen der Saugleitungen 20 an einer weiteren Halteplatte 26 der Vorrichtung 1 an, an der die Saugleitungen 20 mit ihren Eintrittsenden befestigt sind.
Wird nun die Unterdruckquelle 21 der Vorrichtung 1 aktiviert, werden die bereitgehaltenen Borstenbündel 2 gemäß den Pfeilen 19 in 1, die die Transportrichtung der Borstenbündel 2 durch die Vorrichtung 1 symbolisieren, in die Saugleitungen 20 eingezogen und durch die mit dem Unterdruck erzeugte Strömung in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 transportiert. Durch die hinter der Lochplatte 3 angeordnete Prallplatte 4 werden die Borstenbündel 2 abgebremst. Dabei stoßen die Borstenbündel 2 an der Prallfläche 7 der Lochplatte 3 an.
Durch die aerodynamische Form der Prallplatte 4, die unter anderem durch die stromlinienförmige Geometrie des stromlinienförmigen Abschnitts 8 gekennzeichnet ist, wird eine mit der Unterdruckquelle 21 erzeugte Strömung so geführt, dass Turbulenzen reduziert oder gar vollständig vermieden werden. Dies kann den Transport der Borstenbündel 2 in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 und/oder die zuverlässige Abfuhr von Verschmutzungen, beispielsweise von Schleifstaub begünstigen, die/der den Borstenbündeln 2 anhaften können.
1 zeigt, dass die Unterdruckquelle 21 über die Aufnahme 17 des Gehäuses 16, die Strömungskanäle 27, 28, die die Prallplatte 4 zusammen mit der Innenkontur der Aufnahme 17 des Gehäuses 16 ausbilden, die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 und die Saugleitungen 20 mit den in Übergabeposition befindlichen Borstenbündeln 2 derart verbunden ist, dass die Borstenbündel 2 durch die Saugleitungen 20 in die Aufnahmelöcher 6 der Lochplatte 3 eingesaugt werden können. Dabei werden die Borstenbündel 2 von der Prallfläche 7 der Prallplatte 4 abgebremst.
Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Borstenwaren 2. Hierzu wird eine Vorrichtung 1 zur Zuführung von Borstenbündeln 2 für die Herstellung von Borstenwaren vorgeschlagen, die eine Prallplatte 4 mit aerodynamischer Form aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Borstenbündel
3: Lochplatte
4: Prallplatte
5: Lochfeld in 3
6: Aufnahmeloch in 3
7: Prallfläche von 4
8: stromlinienförmiger Abschnitt von 4
9: Übergang zwischen 7 und 8
10: Einschnürung
11: Bogenlinie
12: strömungsführende Struktur
13: Strömungskanal in oder an 4
14: Eintrittsöffnung
15: Teilkanal
16: Gehäuse
17: Aufnahme in 16
18: Fixiermittel
19: Transportrichtung der Borstenbündel durch die Vorrichtung/Strömung
20: Saugleitung
21: Unterdruckquelle
22: Austrittsende von 20
23: Halteplatte
24: Bündelabteiler
25: Vorrat loser Borstenfilamente
26: weiter Halteplatte
27: Strömungskanal in 17
28: Strömungskanal in 17
29: Strömungsleitfläche
100: Borstenwarenherstellungsmaschine

Claims

Vorrichtung (1) zur Zuführung von Borstenbündeln (2) für die Herstellung von Borstenwaren, insbesondere von Zahnbürsten, wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine Lochplatte (3) mit zumindest einem Lochfeld (5) aus Aufnahmelöchern (6), in die die Borstenbündel (2) mittels einer durch Unterdruck erzeugten Strömung transportierbar sind, und zumindest eine der Lochplatte (3) nachgelagerte Prallplatte (4) aufweist, die zumindest eine Prallfläche (7) als Anschlag für in die Aufnahmelöcher (6) der Lochplatte (2) zu transportierende Borstenbündel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (4) eine aerodynamische Form aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die aerodynamische Form der Prallplatte (4) zumindest einen stromlinienförmigen Abschnitt (8) umfasst, der der zumindest einen Prallfläche (7) nachgelagert ist, und/oder dass die aerodynamische Form zumindest eine Prallfläche (7) umfasst, die an eine Form eines Lochfeldes (5) der Lochplatte (3) angepasst ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lochplatte (3) zumindest zwei Lochfelder (5) mit Aufnahmelöchern (6) aufweist, und/oder wobei jedem Lochfeld (5) eine Prallfläche (7) zugeordnet ist, vorzugsweise wobei die Prallplatte (4) eine Anzahl von Prallflächen (7) aufweist, die mit der Anzahl von Lochfeldern (5) der Lochplatte (3) übereinstimmt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dass jeder Prallfläche (7) der Prallplatte (4) jeweils ein stromlinienförmiger Abschnitt (8) nachgelagert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dass zumindest ein stromlinienförmiger Abschnitt (8) der Prallplatte (4) eine sich in Strömungsrichtung, insbesondere konisch oder ballig, verjüngende Geometrie aufweist, und/oder wobei die Prallplatte (4) an mit Strömung in Kontakt kommenden Oberflächen möglichst wenige, vorzugsweise keine scharfkantigen Übergänge aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aerodynamische Form der Prallplatte (4) einen abgerundeten Übergang (9) zwischen der zumindest einen Prallfläche (7) und einem stromlinienförmigen Abschnitt (8) der Prallplatte (4) aufweist, und/oder wobei die die aerodynamische Form der Prallplatte (4) zwischen benachbarten Prallflächen (7) eine Einschnürung (10) umfasst, und/oder wobei die aerodynamische Form der Prallplatte (4) abgerundete Konturen zwischen Prallflächen (7) der Prallplatte (4) umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein stromlinienförmiger Abschnitt (8) einen spiegelsymmetrischen Längsschnitt aufweist und/oder rotationssymmetrisch ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein stromlinienförmiger Abschnitt (8) einen Längsschnitt aufweist, der durch zumindest zwei oder mehrere Bogenlinien (11) begrenzt ist, wobei zwei Bogenlinien (11) an einer der Prallfläche (7) abgewandten Seite der Prallplatte (4) miteinander verbunden sind und/oder jeweils um einen Mittelpunkt verlaufen, der außerhalb der Prallplatte (4) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Längsschnitt zumindest eines stromlinienförmigen Abschnitts (8) ein der Prallfläche (7) abgewandtes, abgerundetes Ende aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Prallplatte (4) zumindest eine strömungsführende Struktur (12) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Prallplatte (4) als strömungsführende Struktur (12) zumindest einen Strömungskanal (13) aufweist, insbesondere wobei zumindest ein Strömungskanal (13) an einer Außenseite eines stromlinienförmigen Abschnitts (8) ausgebildet ist und/oder wobei zumindest ein Strömungskanal (13) die Prallplatte (4), insbesondere einen stromlinienförmigen Abschnitt (8) der Prallplatte (4) durchsetzt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Prallfläche (7) zumindest eine Eintrittsöffnung (14) in einen Strömungskanal (13) der Prallplatte (4) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Prallfläche (7) perforiert ist, insbesondere durch zumindest eine Strömungsöffnung, vorzugsweise eine Bohrung, besonders bevorzugt durch eine Laserbohrung.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ein Gehäuse (16) mit einer Aufnahme (17) für zumindest eine Prallplatte (4) aufweist, insbesondere wobei die Aufnahme (17) eine korrespondierend zu der aerodynamisch geformten Prallplatte (4) ausgebildete, stromlinienförmige Innenkontur aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (16) zumindest einen in Richtung einer Längsachse der Prallplatte (4) ausgerichteten Strömungskanal (13) und/oder zumindest einen quer zu einer Längsachse der Prallplatte (4) ausgerichteten Strömungskanal (13) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Prallplatte (4) zumindest ein Fixiermittel (18), insbesondere zumindest einen Haltemagneten, aufweist und/oder wobei das Gehäuse (16) und die zumindest eine Prallplatte (4) aus einem Stück hergestellt sind und/oder eine stofflich homogene, monolithische Einheit bilden.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Prallplatte (4) und/oder das Gehäuse (16), insbesondere zumindest ein stromlinienförmiger Abschnitt (8) und/oder die Aufnahme (17), mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist/sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) für jedes Aufnahmeloch (6) der Lochplatte (3) eine Saugleitung (20) aufweist und/oder mit einer Unterdruckquelle (21) verbunden ist und/oder eine Unterdruckquelle (21) aufweist.
Vorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei Austrittsenden (22) der Saugleitungen (20) an einer Halteplatte (23) angeordnet oder ausgebildet sind, insbesondere wobei die Halteplatte (23) der Lochplatte (3) vorgelagert ist.
Borstenwarenherstellungsmaschine (100) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.