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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Bürstenherstellungsmaschine
insbesondere für
Zahnbürsten,
mit einer Spritzgussform zum Herstellen von Bürstenkörpern und zum Verbinden von
Borstenbündeln
mit den Bürstenkörpern beim
Spritzvorgang, wobei die Bürstenherstellungsmaschine
eine Zuführvorrichtung
zum Zuführen
von Borstenbündeln
zu Aufnahmelöchern
in Formteilen der Spritzgussform aufweist, mit wenigstens einer
Spritzstation sowie einer während
des Spritzvorganges zugänglichen
Arbeitsstation zum Zuführen
der Borstenbündel.
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Bei der Bürstenherstellung insbesondere von
Zahnbürsten
mit eingespritzten Borstenbündeln besteht
das Problem, dass sich die Gesamtzykluszeit zur Herstellung der
Bürsten
aus dem eigentlichen Spritzzyklus, dem Zuführvorgang für die Borstenbündel in
die Form und einer Vorbearbeitung der Borstenbündel zumindest mit Anschmelzen
der Verankerungsenden zusammensetzt und daher vergleichsweise lang
ist. Zwar werden üblicherweise
in einem Zyklus eine Vielzahl von Bürsten gleichzeitig hergestellt,
trotzdem wird eine Verkürzung
der Gesamtzykluszeit angestrebt, da selbst im einzelnen vergleichsweise
kleine Zeiteinsparungen in der Summe bei dem hergestellten Massenartikel
erheblich ins Gewicht fallen.
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Aus der
EP 0 463 217 A1 ist eine
Bürstenherstellungsmaschine
bekannt, die ein Spritzgießwerkzeug
aufweist, bei dem mit Hilfe eines schwenkbaren Trägerteils
das Umsetzen von Borstenbündeln
von einer Borstenbeladestation in den Bereich einer Formhöhlung ermöglicht ist.
Die Borstenbeladestation befindet sich außerhalb der Form, so dass bei
geschlossener Form während
des Spritzvorganges ein Bestücken
eines Löcher
aufweisenden, plattenförmigen
Teils des Trägerteils
möglich
ist.
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Da die Löcher aufweisenden, plattenförmigen Teile über das
schwenkbare Trägerteil
miteinander gekoppelt sind, ist der Beladevorgang dieser Teile mit
Borstenbündeln
und das gegebenenfalls vorgesehene Anschmelzen der inneren Borstenenden zeitlich
an den Spritzvorgang gebunden.
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Insbesondere, wenn Formen mit einer
Vielzahl von gleichzeitig zu spritzenden Formnestern vorgesehen
sind, kann das Bestücken
mit Borstenbündeln
und das Bearbeiten der Borstenbündel
mehr Zeit als ein einziger Spritzvorgang erfordern.
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Somit sind die Bearbeitungsmöglichkeiten der
Borstenbündel
während
des Spritzvorgangs und auch die Anzahl von gleichzeitig zu spritzenden Formnestern
entsprechend eingeschränkt.
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Es ist daher erforderlich, Nachbearbeitungen an
den Borstenbündeln
nach dem Spritzen an der kompletten Bürste vorzunehmen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Bürstenherstellungsmaschine
der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, die bei Bürsten
mit eingespritzten Borstenbündeln
ohne Qualitätseinbuße eine
Gesamtzykluszeit etwa entsprechend dem Spritz- und Abkühlvorgang
ermöglicht,
auch wenn das Bestücken
mit Borstenbündeln
und vorgesehene Bearbeitungen der Borstenbündel länger dauert als ein Spritz-
und Abkühlvorgang.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen,
dass die während
des Spritzvorganges zugängliche
Arbeitsstation innerhalb der Spritzgussform angeordnet ist, dass
die Spritzgussform als Wendewerkzeug ausgebildet ist, dass ein Wendeteil
des Wendewerkzeuges Teilformen oder Formnester für den Kopfbereich der Zahnbürsten mit
Aufnahmelöchern
für die
Borstenbündel
aufweist, dass die Zuführeinrichtung
zum Zuführen
von Borstenbündeln
in die Aufnahmelöcher
der Formteile mittels wenigstens einer Lochplatte zur Aufnahme der
Borstenbündel und
zur Übergabe
in ein Formteil ausgebildet ist oder dass auswechselbar mit dem
Wendeteil verbindbare Formteile vorgesehen sind, die im Bereich
der Arbeitsstation entnehmbar und zuführbar sind und dass die Form
bei der Arbeitsstation einen Freiraum zum Einführen und Entnehmen wenigstens
einer Lochplatte oder wenigstens eines Formteiles bei geschlossener
Form aufweist.
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Durch diese Anordnung sind die für die Aufnahme
der Borstenbündel
vorgesehenen Teile, also entweder wenigstens eine Lochplatte oder
ein Formteil selbst nicht direkt an das Wendeteil gekoppelt, sondern
aus der Form entnehmbar und einsetzbar.
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Es können also Lochplatten oder
Formteile außerhalb
der Form auf Vorrat mit gegebenenfalls bearbeiteten Borstenbündeln bestückt und
für den Wechsel
an der Form vorbereitet werden.
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Die Formteile können vorzugsweise als Bündel-Kassetten
ausgebildet sein. Solche Bündel-Kassetten
haben Teil-Formnester mit den die Aufnahmelöcher aufweisenden Kopfbereichen
der Bürsten.
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Die vorbereiteten Teile (Lochplatten,
Bündel-Kassetten)
können
während
eines Spritzvorgangs bei geschlossener Form der Arbeitsstation zugeführt werden.
Diese Wechselvorgänge
sind problemlos innerhalb eines Spritzzyklus durchführbar.
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Die Bündel-Kassetten können vorzugsweise außerhalb
der Arbeitsstation mit Borstenbündeln
bestückt
und dann wieder bei der Arbeitsstation in die Spritzgussform eingesetzt
werden. Beim nächsten Wechselvorgang
gelangt dann dieses mit Borstenbündeln
bestückte
Formteil in die Spritzstation, so dass sich die Zykluszeit auf den
eigentlichen Spritzvorgang beschränkt. Die Bestückung der
Form bzw. des entsprechenden Formteiles mit Borstenbündeln kann
in dieser Zeit parallel ablaufen.
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Bei Verwendung von Lochplatten ist
der Aufwand für
die Formteile reduziert, da im Wendeteil bei einkomponentigen Bürstenkörpern nur
noch zwei vorzugsweise gegenüberliegende
Formteile und bei aus zwei Komponenten bestehenden Bürstenkörpern vier
Formteile vorgesehen sind. Das jeweils bei der Arbeitsstation befindliche
Formteil wird dabei von der Lochplatte aus, in der sich vorbereitete
Borstenbündel
befinden, bestückt,
wobei dieser Bestückungs-
oder Übergabevorgang
innerhalb der Zeit vorgenommen wird, in der der Spritzvorgang bei
der vorzugsweise gegenüberliegenden
Spritzstation abläuft.
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Für
den Bestückungs-
oder Übergabevorgang
ist eine Übergabevorrichtung
zur Übergabe
der Borstenbündel
von der Lochplatte in die Aufnahmelöcher der Form vorgesehen.
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Wenn die Lochplatte(n) oder die Formteile beziehungsweise
die Bündel-Kassetten
mit endbearbeiteten, also nutzungsfertigen Borsten bestückt sind und
dann der Arbeitsstation zugeführt
werden, können
nach dem Spritzvorgang komplett fertige Bürsten ausgeworfen werden, die
keiner weiteren Nachbearbeitung bedürfen.
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Auch wenn Formen mit einer Vielzahl
von gleichzeitig zu spritzenden Formnestern vorgesehen sind, hat
dies keinen nachteiligen Einfluss auf den Wechselvorgang innerhalb
der Form, weil das Bestücken
der mobilen Lochplatten oder Formteile mit Borstenbündeln und
ein gegebenenfalls vorgesehenes Bearbeiten der Borstenbündel vor
dem Wechseln vorgenommen werden kann und damit keinen nachteiligen
Einfluss auf den Wechselvorgang innerhalb der Form hat.
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Durch die innerhalb der Spritzgussform
angeordnete Arbeitsstation steht nichts störend über den Umriss der Form über. Der
in der Form vorgesehene Freiraum ermöglicht ein seitliches Einschieben von
mit Borstenbündeln
bestückten
Lochplatten oder Formteilen.
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Zweckmäßigerweise ist der Spritzgussform eine
Bearbeitungseinrichtung mit einer Übergabeeinrichtung zugeordnet,
wobei die Bearbeitungseinrichtung vorzugsweise als Karussell mit
mehreren Bearbeitungsstationen sowie einer Übergabestation ausgebildet
ist.
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Die in die Bearbeitungseinrichtung übernommenen
Formteile oder Lochplatten können
hier mit Borstenbündeln
bestückt
und diese auch in gegebenenfalls mehreren Bearbeitungsschritten
soweit bearbeitet werden, dass nach dem Einsetzen der Borstenbündel in
die Bürstenkörper während des
Spritzvorganges fertige Bürsten
die Spritzgussform verlassen. Die zugeordnete Bearbeitungseinrichtung
ist besonders dann vorteilhaft, wenn Formen mit einer Vielzahl von
gleichzeitig zu spritzenden Formnestern vorgesehen sind, wobei das
Bestücken
der Formteile oder Lochplatten mit Borstenbündeln und gegebenenfalls auch
ein Bearbeiten der Borstenbündel
mehr Zeit in Anspruch nehmen würde,
als ein einziger Spritzvorgang.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung
mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch
näher erläutert.
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Es zeigt zum Teil stärker schematisiert:
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1 einen
Querschnitt einer Spritzgussform mit Spritzstation und Arbeitsstation,
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2 eine
gegenüber 1 um 90 ° gedrehte Ansicht der Arbeitsstation,
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3 eine
Teil-Querschnittsansicht der Spritzgussform im Bereich der Spritzstation,
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4 eine
Aufsicht auf eine düsenseitige Formplatte,
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5 eine
Schnittdarstellung im Bereich der Arbeitsstation der Spritzgussform,
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6 eine
gegenüber 5 um 90 ° Grad gedrehte Schnittansicht
der Spritzgussform,
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7 eine
Teil-Schnittansicht einer Spritzgussform im Bereich der Spritzstation,
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8 eine
Spritzgussform mit zugeordneter Übergabe-
und Bearbeitungseinrichtung und
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9 eine
Aufsicht auf die auswerferseitige Formplatte einer Spritzgussform
mit vier Stationen.
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Eine in 1 gezeigte Spritzgußform 1 dient zum
Herstellen von Zahnbürsten,
wobei während
des Spritzvorganges in einer Spritzstation 2 Bürstenköper 3 gespritzt
und dabei mit ihren Befestigungsenden in die Formhöhlung ragende
Borstenbündel 4 umspritzt
und mit den Bürstenkörpern 3 verbunden werden.
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Die Spritzgußform 1 weist eine
düsenseitige Formplatte 5 und
eine auswerferseitige Formplatte 6 auf, zwischen denen
die Trennebene 7 zum Öffnen der
Form verläuft.
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Die Spritzgußform ist als Wendewerkzeug ausgebildet
und weist ein zentrales Wendeteil 8 auf, an dem sich Formteile 9 befinden,
in die der kopfseitige Formnestteil der auswerferseitigen Formplatte 6 eingeformt
ist. Hier befinden sich auch Aufnahmelöcher 10 für die Borstenbündel 4.
Das Formteil 9 läßt sich
mit Hilfe des Wendeteiles 8 in die der Spritzstation 2 gegenüberliegende
Arbeitsstation 11 transportieren. In dieser Arbeitsstation 11 ist
einerseits des Formteiles 9 ein Freiraum 12 zum
Einführen
einer Lochplatte 13 und andererseits des Formteiles 9 ein Freiraum 14 zum
Einführen
einer Heizplatte 15 vorgesehen.
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Das Formteil 9 ist innerhalb
der Arbeitsstation 11 zum Bestücken mit Borstenbündeln 4 zugänglich,
während
auf der anderen Seite der Spritzvorgang in der Spritzstation 2 abläuft. Die
Borstenbündel,
die an ihren Nutzungsenden bereits beschliffen und abgerundet sein
können,
werden mit Hilfe der Lochplatte 13 dem Formteil 9 zugeführt. In
der Lochplatte 13 befinden sich ebenfalls Aufnahmelöcher 10 für die Borstenbündel 4,
wobei die Lochfeldanordnung exakt der in dem Formteil 9 entspricht.
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Die mit Borstenbündeln bestückte Lochplatte 13 wird
seitlich bei der Arbeitsstation 11 in den Freiraum 12 eingeschoben
und so positioniert, daß die Aufnahmelöcher 10 der
Lochplatte 13 mit denen des Formteiles 9 fluchten.
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Zum Überführen der in der Lochplatte 13 zugeführten Borstenbündel 4 in
das Formteil 9 sind in Fluchtrichtung der Aufnahmelöcher 10 Übergabestempel 16 vorgesehen,
die aus der in 1 gezeigten;
zurückgezogenen
Bestückungslage
durch die Lochplatte 13 hindurch greifen können und
dabei die in der Lochplatte befindlichen Borstenbündel 4 in
die Aufnahmelöcher 10 des
Formteiles 9 schieben. Die Borstenbündel 4 werden dabei
so positioniert, daß ihre
späteren
Befestigungsenden etwas in den Freiraum 14 ragen. Anschließend kann
in den Freiraum 14 die Heizplatte 15 eingefahren
werden und dicht bei den Verbindungsenden der Borstenbündel 4 positioniert
werden, so daß diese
Befestigungsenden anschmelzen. Dadurch wird ein dichter Abschluß zwischen
den Borstenbündeln 4 und
den Aufnahmelöchern 10 gebildet,
so daß auch
unter hohem Spritzdruck ein Eindringen von Bürstenkörperspritzmaterialin die Borstenbündel 4 vermieden
wird.
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Nach dem Öffnen der Form wird das Wendeteil 8 in
axialer Richtung aus der Formplatte 6 herausgefahren und
durch eine Drehung um 180° gelangt das
zuvor in der Arbeitsstation 11 mit Borstenbündeln 4 bestückte Formteil 9 in
den Bereich der Spritzstation, so daß die Form nach dem Wendevorgang
und dem Auswerfen der fertigen Bürsten
sofort wieder geschlossen werden kann.
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Auch bei der Spritzstation 2 befinden
sich in den Durchgangslöchern
des Formteiles 9 einführbare
Lochstifte 17, die in eine zurückgezogene Stellung für den Wendevorgang
und in eine Stützstellung
mit Beaufschlagung der der Formhöhlung
abgewandten Enden (Nutzungsenden) der Borstenbündel positionierbar sind. Dadurch
werden die Borstenbündel während des
Spritzvorganges abgestützt.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Anschmelzen der
Borstenbündel 4 mit
innerhalb der Aufnahmelöcher 10 liegenden
Borstenbündeln 4 erfolgte.
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2 zeigt
eine Schnittansicht in Zuführrichtung
der Lochplatte 13 und der Heizplatte 15. Deutlich
sind hier auf der einen Seite des Formteiles 9 der Freiraum 12 für die Lochplatte 13 und
andererseits der Freiraum 14 für die Heizplatte 15 erkennbar.
Die Übergabestempel 16 befinden
sich hier in zurückgezogener
Ausgangslage.
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3 zeigt
einen Form-Teilbereich bei der Spritzstation 2. Die Form
ist hierbei geschlossen und die im Formteil 9 befindlichen
Borstenbündel 4 ragen mit
ihren angeschmolzenen Verbindungs- oder Verankerungsenden 18 in
die Formhöhlung 19.
An ihren gegenüberliegenden
Enden werden die Borstenbündel 4 durch
die Lochstifte 17 abgestützt.
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4 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Formteile 9 selbst auswechselbar
mit dem Wendeteil 8 verbunden sind. Die Formteile 9 sind
hierbei als Bündelkassetten 20 ausgebildet,
die bei der Arbeitsstation 11 entnehmbar und außerhalb
der Form mit Borstenbündel 4 bestückbar sind.
Nach dem Bestücken
werden sie bei der Arbeitsstation 11 der Spritzgußform 1 eingesetzt und
können
dann bei geöffneter
Form durch Rotation des Wendeteiles 8 zu der Spritzstation 2 transportiert werden.
Auch bei dieser Ausführungsform
kann das Entnehmen eines leeren Formteiles 9, und das Einsetzen
eines mit Borstenbündeln 4 bestückten Formteiles
während
des Spritzzyklus erfolgen, so daß auch hierbei der Gesamtarbeitszyklus
vergleichsweise kurz ist. Bei Verwendung von auswechselbaren Bündel-Kassetten 20 können die
Borstenbündel 4 fertig
bearbeitet der Spritzstation zugeführt werden. Die Bearbeitung
der Borstenbündel
kann dabei ebenfalls außerhalb
der Spritzgußform
erfolgen. Zweckmäßigerweise
ist dazu die in 8 gezeigte
Bearbeitungseinrichtung 21 vorgesehen, die der Spritzgußform 1 zugeordnet
ist.
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Mittels einer Übergabeeinrichtung 22 können die
Bündel-Kassetten
oder aber die Lochplatten 13 mit darin befindlichen Borstenbündeln 4 der
Arbeitsstation 11 der Spritzgußform 1 zugeführt werden.
In 8 weist die karussellförmige Bearbeitungseinrichtung 21 in
Umfangsrichtung nacheinander vier Bearbeitungsstationen auf. In
einer ersten Bearbeitungsstation 23 wird Borstenbündel-Strangmaterial 24 der
Bündel-Kassette 20 zugeführt und
die Borstenbündel
dort auch abgelängt.
In einer zweiten Bearbeitungsstation 25 kann dann ein Vorprofilieren und
Abrunden der Borstenbündel
und in der dritten Station 26 schließlich ein Fertigprofilieren
und Abrunden erfolgen.
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Werden Bündel-Kassetten 20 eingesetzt,
so besteht auch noch die Möglichkeit,
bei der vierten Bearbeitungsstation 27 die Verankerungsenden 18 der Borstenbündel anzuschmelzen.
Bei Verwendung von Lochplatten 13 erfolgt das Anschmelzen
der Verankerungsenden der Borstenbündel erst nach dem Umsetzen
in das Formteil 9 bei der Arbeitsstation 11.
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Die Borstenbündel-Nutzungsenden können vor
dem Anschmelzen ihrer Verankerungsenden 18 konturiert werden,
wobei die Bündelenden
nutzungsseitig zum Beispiel kegelförmig oder kugelkappenförmig geformt
werden können.
Dies erfolgt durch Längsverschieben
der einzelnen Borstenfasern relativ zueinander. Mit Hilfe von Stiften,
die an ihren die Borstenbündel
beaufschlagenden Enden entsprechen der Kontur der Borstenbündel-Nutzungsenden geformt
sind, kann dies entweder bei der Bearbeitungseinrichtung 21,
zum Beispiel bei deren Bearbeitungsstation 26 (vgl. 8) oder bei der Arbeitsstation 11 der
Spritzgußform 1 erfolgen.
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Im letzteren Falle können die Übergabestempel 16 an
ihren freien Enden entsprechend geformt sein, so daß bei der Übergabe
der Borstenbündel 4 von
der Lochplatte 13 in die Aufnahmelöcher 10 der Formteile 9 gleichzeitig
auch das Konturieren der Borstenbündel-Nutzungsenden erfolgt.
Während
des Anschmelzvorganges mit Hilfe zum Beispiel der Heizplatte 15 können die
Borstenbündel
zur Lagefixierung mit den Übergabestempeln16beaufschlagt bleiben,
so daß auch
bei diesem Arbeitsgang die Kontur der Nutzungsenden sicher erhalten
bleibt.
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Erwähnt sei noch, daß die Aufnahmelöcher 10 in
den Formteilen 9, gegebenenfalls auch die Löcher in
der oder in den Lochplatten 13, zumindest abschnittweise
einen gegenüber
ihrem Eintrittquerschnitt verringerten Querschnitt aufweisen können. Beispielsweise
könnten
die Löcher
abschnittweise etwas konisch sich verengend verlaufen. Die Borstenbündel werden
dadurch beim Einsetzen in diese Löcher entsprechend verdichtet.
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Bei Zuführung der Borstenbündel über Lochplatten 13 können die Aufnahmelöcher 10 in
den Formteilen 9 konisch sich verengend ausgebildet sein,
so daß bei
der Borstenbündelübergabe
von der Lochplatte 13 in das Formteil 9 eine Bündelverdichtung
erfolgt. Dadurch sind die Borstenbündel besonders gut gehalten
und dies trägt
auch mit dazu bei, daß ein
Eindringen von Spritzmaterial in die Borstenfaser-Zwischenräume während des
Spritzvorganges sicher vermieden wird.
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In 5 ist
das der Spritzgußform 1 zugewandte
Ende der Übergabeeinrichtung 22 erkennbar, über die
die Bündelkassetten 20 (oder
auch Lochplatten 13) der Arbeitsstation 11 der
Spritzgußform 1 zugeführt werden.
Bei Einsatz von Bündel-Kassetten 20 sind
im Bereich der Spritzstation 2 keine Lochstifte 17 vorgesehen,
wie dies gut in 6 und 7 erkennbar ist .
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9 zeigt
in einer Aufsicht die auswerferseitige Formplatte 6 einer
Spritzgußform 1 mit
vier Stationen, von denen zwei Spritzsationen sind und die beiden
anderen Arbeitssationen. Das Wendeteil 8 ist in diesem
Falle jeweils um 90 ° von
einer Station zur nächsten
verdrehbar und es schließt
sich hier an die erste Spritzstation 2 zum Spritzen eines
Bürstenkörper-Grundkörpers eine
Spritzstation 2a für
eine zustätzliche
Umspritzung mit einer weiteren Spritzkomponente an. Die sich in
Umfangsrichtung anschließende
Arbeitsstation 11a kann beispielsweise eine Abkühlstation
sein. Bei der nächsten
Arbeitsstation 11 erkennt man noch die von außen zuführbare Lochplatte 13,
die eine gleiche Anzahl von Lochfeldern 28 aufweist, wie
die Formteile 9.