-
Verfahren zum Befestigen von Borsten an einem Bürstenrücken und
-
Maschine zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich
auf das Gebiet der Bürstenherstellung und befaßt sich mit der Befestigung der Borsten
an einem Bürstenrücken.
-
Üblicherweise werden zum Befestigen der Borsten an einem Bürstenrücken
in letzteren an den Stellen Löcher eingebohrt, an denen die Borstenbüschel sitzen
sollen. Daraufhin werden die Borstenbüschel in die Löcher eingesetzt und darin durch
Nägel, Klebemittel, andere Arten von Büschelhaltern oder dergleichen festgelegt.
Ein derartiges Vorgehen ist umständlich, denn es müssen zunächst Löcher in den Bürstenrücken
eingebohrt werden, bevor die Borstenbüschel eingesetzt werden können, so daß angestrebt
wird, ein Verfahren und eine Maschine zu schaffen, bei der für die Befestigung der
Borsten am Bürstenrücken das Einbohren der Löcher wegfallen kann.
-
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine nach diesem Verfahren arbeitende Maschine zu schaffen, wonach das Befestigen
der Borsten am Bürstenrücken verhältnismäßig einfach vor sich geht und Kleber, Nägel
oder dergleichen nicht benötigt werden. Das neue Verfahren und die zugehörige Ma--en
schine soll ihren Anwendungsbereich beim Befestigen von Kunststoffborsten an Kunststoffbürstenrücken
finden.
-
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Spitzen von
Kunststoffborstensträngen und Bereiche des Bürstenrückens soweit erhitzt werden1
daß sie erweichen oder teilweise anschmelzen, und daß die Spitzen der Borstenstränge
dann mit den Bereichen des Bürstenrückens in Berührung gebracht werden, so daß eine
Verschmelzung stattfindet. Der Kunststoff kühlt sich ab, und die Borstenstränge
bleiben fest mit dem Bürstenrücken verbunden. Anschließend werden die Stränge auf
die geeignete Länge geschnitten.
-
Um den vorstehend skizzierten Ablauf durchzuführen, werden die freien
Enden von beliebig langen Borstensträngen in einer solchen Stellung dem Bürstenrücken
gegenübergestellt, wie sie daran befestigt werden sollen. Es wird danach eine Heizvorrichtung
zwischen die Enden der Borstenstränge und den Bürstenrücken eingeführt. Diese Heizvorrichtung
wird soweit auseinandergedehnt, bis sie mit den Borstenenden und dem Bürstenrücken
in Berührung kommt und diese durch die Berührung erhitzt und erweicht. Im Anschluß
daran wird die Heizvorrichtung aus dem Bereich zwischen den Borsten und dem Bürstenrücken
herausgezogen, und eine bewegliche Platte, die die beliebig langen Borstenstränge
eingeklemmt hält, wird in Richtung auf den Bürstenrücken hin verschoben, bis die
Spitzen der Borstenstränge am Bürstenrücken anstoßen. Die verschiebbare Platte läßt
die Borstenstränge daraufhin los und wird entlang der Borsten vom Bürstenrücken
soweit wegbewegt, bis sie einen bestimmten Abstand vom Bürstenrücken hat, der der
gewünschten Länge der Borsten entspricht. In diesem Punkt schneidet eine Klinge
an der verschiebbaren Platte die Borsten ab, und danach
wird die
verschiebbare Platte weiter angehoben, damit die Bürste aus der Maschine herausgenommen
werden kann.
-
Es wird also mit der Erfindung eine Bürstenherstellungsmaschine geschaffen,
mit der Kunststoff-Borstenbüschel mit einem Kunststoffbürstenrücken verbunden werden
und die eine Haltevorrichtung für den Bürstenrücken aufweist, an welchem bestimmte
Bereiche zur Befestigung der Kunststoffborstenbüschel vorgesehen sind.
-
Diese Maschine zeichnet sich dadurch aus, daß sie Haltevorrichtungen
aufweist, mit denen eine Vielzahl der Kunststoffborsten mit ihren Borstenenden in
einer bestimmten Anordnung gehalten werden, daß Heizvorrichtungen zum Erhitzen der
Borstenenden und der Befestigungsbereiche für die Borsten am Bürstenrücken vorhanden
sind, mit denen die Borstenenden und die Befestigungsbereiche anschnielzbar sind,
und daß über Stellmittel die Borstenhaltevorrichtung und die Bürstenrücken-Haltevorrichtung
aufeinanderzu bewegbar sind, um die angeschmolzenen Borstenenden und Befestigungsbereiche
in Berührung und dabei zum Verschmelzen zu bringen.
-
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, zum Teil schematisierten
Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachfolgend im einzelnen erläutert werden.
Es zeigen Fig. 1 die Borstenbefestigungsmaschine in perspektivischer Darstellung;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Maschine aus Fig. 1, bei der das Heizelement sich
in seinem ausgedehnten Zustand befindet; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3
in Fig. 2.
-
Die mit ihren Einzelheiten in Fig. 1 gezeigte Borstenbefestigungsmaschine
11 weist eine Borstenzuführeinrichtung 13, eine Heizvorrichtung 15 und eine Halterung
für einen Bürstenrücken 17 auf.
-
Die ganze Maschine steht auf einer Grundplatte 19, auf der sie
mit
einem vorderen Ständig 21 und zwei rückwärtigen Ständern 23 und 25 abgestützt ist.
Ein ruhender Trägerblock 27 für den Borstenzuführmechanismus ist mit den beiden
hinteren Ständern 23 und 25 verspannt und trägt den Borstenzuführmechanismus, während
ein ruhender Trägerblock 29 für einen Heizer mit dem einen hinteren Ständer 23 und
dem vorderen Ständer 21 verspamlt ist und den Heizmechanismus trägt.
-
Der Borstenzuführmechanismus 13 weist einen Schlittenblock 31 mit
einem Block 33 zum Einspannen der Borsten auf, wobei am Schlitten ein diesen auf
und ab bewegender Stellzylinder 35 mit seiner Kolbenstange 37 angreift. Der Stellzylinder
selbst stützt sich auf dem ruhenden Trägerblock 27 fur den Zuführmechnismus ab.
-
Der Schlitten 31 läuft mit Führungen 38 entlang den beiden hinteren
Ständern 23 und 25. Anschläge 43 und 45, die durch Anschlagstelleinrichtungen 39,
41 einstellbar sind, sorgen für genau bestimmte Höhenanschlagsstellungen des Schlittens
31.
-
Ein ruhender Einspannblock 49 für die Borsten ist mit dem ruhenden
Block 27 verbunden.
-
Der verschiebbare und der ruhende Einspannblock 33 bzw. 49 zum Einspannen
der Borsten weisen jeweils Bohrungsfelder 51 und 53 auf, durch die Kunststoffborstenstränge
55 von unbegrenzter Länge hindurchtreten. Im Fall der vorliegenden Darstellung sind
die Kunststoffborstenstränge 55 auf Spulen 57, die in Fig. 1 schematisch angedeutet
sind, aufgewickelt, was jedoch nur eine mögliche Art der Borstenzuführung darstellt.
Die Borsteneinspannblöcke 33 und 49 sind in der Lage, die einzelnen Kunststoffborstenstränge
55 mit Hilfe von Klemmplatten 56 (Fig. 3) so einzuspannen, daß sie sich in den Bohrungsfeldern
51 und 53 nicht mehr bewegen können, können sie jedoch auch freigeben, so daß die
Borstenstränge 55 sich in den Bohrungen 51 und 53 dann frei verschieben können.
Diese Klemmplatten 56 haben genau den Bohrungen 51 und 53 entsprechende Löcher und
werden mit Hilfe von Stellzylindern 59 und 61
seitwärts verrückt,
so daß sie dann die Stränge einspannen. Der bewegliche Borstenklemmblock 33 und
der verschiebbare Borstenklemmblock 49 bestehen jeweils aus einer oberen und einer
unteren Platte 63, 65 mit dazwischen angeordneten Abstandshaltern, die für die Bildung
der Zwischenräume zur Aufnahme der Klemmplatten 56 sorgen. Der rechte Abstandshalter
69 des verschiebbaren Borstenklemmblocks 33 ist länger als die übrigen und steht
über den Klemmblock 33 vor1 so daß daran für den Angriff eines Hebels 71 ein Gelenkbolzen
70 befestigt werden kann.
-
Der Hebel 71 ist mit einem Ende mit einer Klinge 73 und mit seinem
anderen Ende mit der Kolbenstange 75 eines Stellzylinders 79 verbunden. Die Klinge
73 gleitet in einem von Führungsschienen 77A und 77B gebildeten Schlitz an der unteren
Platte 65 des Klemmblocks 33. Die Klinge 73 ist mit Durchgangslöchern und Schneidkanten
78 an den Lochrändern versehen, wobei diese Löcher genau den Lochfeldern 51 und
53 in den Platten 63 und 65 der Klemmblökke 33 und 49 entsprechen. Durch Verschieben
der Löcher in der Schneidklinge gegenüber dem Lochfeld der unteren Platte 65 des
bewegbaren Borstenklemmblocks 33 werden die durch die Löcher hindurchreichenden
Kunststoffborstenstränge 55 an den Schneidkanten 78 abgeschert.
-
Mittels der Kolbenstange 75 des Stellzylinders 79, der in nicht gezeigter
Weise gelenkig angebracht ist, so daß das Ende der Kolbenstange 75 sich aufwärts
und abwärts bewegen kann, wird der Hebel 71 über die Auf- und Abverschiebung ermöglichende
Gelenkverbindungen 81, 82 zwischen Kolbenstange 75 und Hebel 71 um den Gelenkbolzen
70 am Abstandshalter 69 verschwenkt, um die Borstenstränge im gegebenen Augenblick
abzuschneiden.
-
Der als nächstes zu beschreibende Heizmechanismus 15 weist einen oberen
und einen unteren Heizblock 83 und 85, eine gleitfähige rechte und eine linke Seitenplatte
87, 89, Keile 91 und einen Stellzylindermechanismus 93 auf. Der Zylinder 92 des
Stellzylindermechanismus
93 ist an einem ortsfesten Zylinderblock
97 befestigt. Die Kolbenstange 95 des Stellzylindermechanismus 93 ist an ein Joch
99 angeschlossen, das in Schlitzen 101 (von diesen ist nur einer in der Zeichnung
sichtbar) in den Seitenplatten 87 und 89 gleitbar geführt ist. Vom Joch 99 abstehende
Vorsprünge 103 sind in den Schlitzen 10i geführt. Eine Feder 105 zieht das Joch
99 gegen das Hinterende der Schlitze 101, läßt es jedoch zu, daß das Joch 99 sich
bei Ausdehnung der Feder 105 aus der hintersten Lage herausbewegt. Die Keile 91
sind mit dem Joch 99 fest verbunden und erstrecken sich zwischen den oberen und
den unteren Heizblock 83 bzw. 85. Sie drücken diese Heizblöcke nach oben bzw.
-
unten auseinander, wenn das Joch 99 sich nach vorn verschiebt.
-
Zu diesem Zweck sind die Heizblöcke 83 und 85 in Schlitzen 107 in
den Seitenplatten geführt und werden durch Federn (nicht dargestellt) aufeinander
hingezogen. Es sei noch bemerkt, daß die Heizblöcke 83 und 85 entsprechend angepaßte
Flächen 109 für die abgeschrägten Flächen der Keile 91 aufweisen, damit sie dann,
wenn das Joch 99 sich gegenüber den Seitenplatten 87, 89 verschiebt, ihre nach oben
und unten gerichteten Relativbewegungen ausführen.
-
Die Seitenplatten 87 und 89 sind außerdem gegenüber dem Heizblock
29 verschiebbar. Am Heizblock 29 sind Anschläge 111 angebracht, die für eine Verschiebungsbegrenzung
der Seitenplatten 87,89 sorgen, wenn an diesen sitzende Zapfen 13 gegen die Anschläge
111 anlaufen.
-
Es sei noch bemerkt, daß der obere Heizblock 83 an die Stellungen
der Bürstenstrangenden angepaßte Vertiefungen oder Mulden 115 hat und daß am unteren
Heizblock 85 Warzen 117 vorstehen, die ebenfalls in ihrer Lage mit den Stellungen
der Borstenstränge 55 übereinstimmen. Die Heizblöcke 83 und 85 sind aus Bronze gefertigt
und sind im Innern mit rohrförmigen elektrischen Heizelementen bestückt. Die Energiezufuhr
erhalten die Heizelemente über die Leitungen 114.
-
Der Arbeitsablauf mit der beschriebenen Maschine geht folgendermaßen
vor sich. Ein Bürstenrücken 119 aus einem geeigneten Kunststoff wie beispielsweise
Polypropylen wird auf einen Träger 17 für den Bürstenrücken aufgelegt und dort gehaltert,
und die Maschine wird eingeschaltet. Zunächst wird der Stellzylindermechanismus
93 betätigt, der das Joch 99 und die Seitenplatten 87 und 89 gegen den Zug der Feder
105 vorschiebt und damit den oberen und den unteren Heizblock 83, 85 zwischen den
Bürstenrücken 119 und die Spitzen der Borsten 121 der Kunststoffborstenstränge 55
schiebt. Die Stränge 55 sind ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoff, etwa Polyfiopylen,
hergestellt. Wenn der Stellzylindermechanismus 93 ausreichend stark verstellt worden
ist, so daß die Heizblöcke 83 und 85 zwischen die Borstenspitzen 121 und den Biirstenrücken
119 hineingefahren sind, dann können die Anschlagzapfen 113 an den Blöcken 111 in
Anlage, wodurch eine weitere Vorwärtsbewegung der Seitenplatten 87, 89 verhindert
wird. Das Joch 99 dagegen kann sich weiter vorwärts gegen die Kraft der Feder 105
verschieben und dabei die Keile 91 zwischen die Heizplatten 83 und 85 einschieben,
die sich ihrerseits nicht mit vorwärts verschieben, da sie ja in Schlitzen 107 der
Seitenplatten 87, 89 geführt sind. Die Keile sorgen auf diese Weise dafür, daß die
Heizblöcke 83, 85 auseinandergeschoben werden und der obere Heizblock mit seinen
Mulden 115 mit den Borstenstrangspitzen 121 und der untere Heizblock 85 mit seinen
Warzen 117 mit dem Bürstenrücken 119 in Berührung kommen. Der Stellzylindermechnismus
93 bleibt solange in Betrieb, bis die Spitzen 121 der Borstenstränge und die entsprechenden
Bereiche im Bürstenrücken von den Heizblöcken 83 und 85 erweicht oder angeschmolzen
sind. Danach wird der Stellzylindermechanismus 93 abgeschaltet, wodurch die Keile
91 zurückgezogen und die Heizblöcke 83 und 85 sich aufeinander hinverschieben und
die Heizblöcke dann zwischen den angeschmolzenen Spitzen 121 der Borstenstränge
und dem Bürstenrücken 119 herausgezogen werden.
-
Als nächstes wird der Stellzylinder 35 eingeschaltet, der den verschiebbaren
Borstenklemmblock 33 mit den durch den Stellzylinder
59 festgeklemmten
Borstensträngen 55 abwärts verschiebt, so daß die angeschmolzenen Spitzen 121 mit
den entsprechenden, angeschmolzenen Bereichen des Bürstenrückens 119 in Berührung
kommen.
-
Sie werden solange in dieser Stellung gehalten, bis die erweichten
oder angeschmolzenen Teile miteinander verschmolzen sind.
-
In diesem Zeitpunkt gibt der Stellzylinder 59 die Klemmung im verschiebbaren
Borstenklemmblock 33 frei, während der Stellzylinder 61 betätigt wird, um im ruhenden
Borstenklemmblock 49 die Borstenstränge 55 festzulegen. Darauf wird der Stellzylinder
35 so gespeist, daß der verschiebbare Borstenklemmblock 33 sich bis zum Anlaufen
an die Anschläge 43, 45, die durch den Anschlageinstellmechanismus 39 bzw. 41 in
diese Stellung gebracht sind, anläuft. In diesem Augenblick erhält nun der Stellzylinder
79 seine Stellmittelzufuhr, so daß der Hebel 71 verschwenkt wird und die daran befestigte
Schneidklinge 73 die Borsten in der gewünschten Länge abschneidet. Die Stellzylinder
39 und 41 werden nun so gespeist, daß die Anschläge 43, 45 angehoben werden und
damit der Stellzylinder 35 den verschiebbaren Borstenklemmblock 33 weiter anheben
kann. Der Bürstenrücken 119 mit den jetzt daran festsitzenden Borsten wird anschließend
aus der Maschine herausgenommen, und es wird ein neuer Bürstenrücken wieder an seine
Stelle eingelegt, so daß der nächste Arbeitszyklus beginnen kann.
-
Es versteht sich, daß in der Phase, in der der verschiebbare Borstenklemmblock
33 die Borstenstränge einklemmt und sich mit ihnen abwärtsbewegt, der ruhende Borstenklemmblock
49 nicht angespannt ist, daß aber in der Phase, in der der verschiebbare Borstenklemmblock
33 ohne Klemmung an den Borstensträngen nach oben verschoben wird, der ruhende Borstenklemmblock
49 die Borstenstränge einklemmt.
-
Die Betätigung der Stellzylinder erfolgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
auf hydraulische Weise, doch ist des nicht zwingend. Die Verstellung kann auch pneumatisch
oder mit geeigneten Aggregaten elektrisch oder dergleichen durchgeführt werden.
-
Es ist also vorstehend ein Verfahren und eine Maschine beschrieben
worden, die zum Zwecke des Verbindens von Kunststoffborsten mit einem Kunststoffbiirstenrücken
die Enden von Borstenbündelsträngen bis zum Erweichen ghitzt. Gleichzeitig werden
auch die Bereiche des Bürstenrückens, an denen die Borsten befestigt werden sollen,
auf Erweichungstemperatur erhitzt. Die erweichten Borstenspitzen werden dann mit
den erweichten Bereichen des Bürstenrückens in Beruhrung gebracht, so daß sie miteinander
verschmelzen. In der Maschine klemmten zwei gegeneinander bewegbare Platten abwechselnd
die Borstenbündelstränge von beliebig großer Länge und geben sie wieder frei und
schieben die erweichten Borstenenden gegen den Bürstenrücken. Eine dieser Platten
ist mit einer Schneidklinge ausgestattet und schneidet die Stränge in Büschellänge
ab, wenn sich die Borstenspitzen fest mit dem Bürstenrücken verbunden haben. Für
den Erwärmungsvorgang werden auseinander schiebbare Heizplatten zwischen den Bürstenrücken
und die Borstenbündelenden eingeschoben und soweit auseinandergedrückt, bis sie
die zu erwärmenden Flächen an den Bündelenden und am Bürstenrücken berühren. Anschließend
ziehen sie sich wieder zusammen und werden aus dem Zwischenraum herausgefahren.
-
Leerseite