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Verfahren und Vorrichtung zum Abrunden und Polieren der Enden von
Bürstenborsten . Bei den feinen Bürsten, insbesondere bei den Zahnbürsten mit sehr
zähen Kunstfasern als Borsten, wie den aus Polyamiden bestehenden Borsten, kommt
es darauf an, bei der Feinbearbeitung an den Borstenenden die durch das Abschneiden
hervorgerufenen feinen, scharfen Grate, Splitter und sonstigen .@ufrauhungen zum
Verschwinden zu bringen.-Man hat schon vorgeschlagen, jedes Borstenende bei Bürsten
mit Kunststoffborsten durch unscharfes Beschneiden oder durch Refeilen abzurunden.
Im Gegensatz hierzu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Llorstenenden
von Bürsten mit Borsten aus thermoplastischem Kunststoff die für eine feine Bürste
unerläßliche abgerundete Form ohne Wegnahme von Werkstoff einfach durch Behämmerung
und Reilbung zu verleihen.
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Erfindungsgemäß wird zum Abrunden und Polieren der Enden von aus thermoplastischem
Kunststoff bestehenden Bürstenborsten in der Weise verfahren, daß man die Borstenenden
der Einwirkung von schnell sich verschiebenden und polierten, nicht schneidenden
Pinnen oder ähnlichen Formungs= körpern aussetzt und dadurch auf sie Stöße und Reibungswirkungen
ausübt sowie durch diese mechanische Bearbeitung eine örtliche, den Borstenwerkstoff
erweichende Erhitzung und ein Formen der Borstenenden in Verbindung mit einem Polieren
der sich ergebenden unscharfen Rorstenendflächen hervorruft.
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Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich auch zum Polieren von
bereits abgerundeten Borstenenden einer Bürste, wird aber vorzugsweise unmittelbar
nach dem Beschneiden der Borsten Anwendung finden, da es selbst das Abrunden bewirkt
und
gleichzeitig jedes Borsten- oder Haarende der Bürste durch Einebnen sämtlicher Grate
und durch Beseitigen aller darin haftenden Teilchen oder Faserchen glättet und in
eine abgerundete und polierte Form ohne Benutzung irgendeines Scheuermittels überführt.
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Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht erfindungsgemäß
in der Hauptsache aus einem auf einem drehbaren Träger eine Reihe von feinpolierten,
unscharfen Pinnen oder Formungskörpern aus hartem Werkstoff aufweisenden Werkzeug,
bei dem diese Pinnen oder Formungskörper mit ihren abgerundeten und polierten Enden
auf einer Rotationsfläche mit nach dem Querschnittsprofil der zu behandelnden Bürste
verlaufender Erzeugenden liegen, und aus einem dieses Werkzeug in raschen Umlauf
versetzenden Antrieb sowie aus einem Hilfsgerät zum Anlegen der Borstenendfläche
der Bürste an die durch die Enden der Pinnen oder Formungskörper bestimmte Fläche.
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Die Formungskörper oder Pinnen können vorzugsweise durch Stifte aus
poliertem Hartstahl gebildet sein, deren Enden eine unscharfe, praktisch halbkugelige
oder paraboloidische Form haben. Vorteilhaft ist es, den Träger der Pinnen oder
sonstigen Formungskörper als Scheibe zu gestalten, die im Falle von Bürsten mit
ebener Borstenend'fläche eben ist und im Falle von Bürsten mit konkaver oder konvexer
Borstenendfläche eine entsprechend aus-oder einwärts gewölbte Kugelzone .aufweist
und in welche die Stifte in regelmäßiger Verteilung auf einer ebenen bzw. gewölbten,
dem Scheibenrand benachbarten Ringfläche von einer der Länge des zu bearbeitenden
Borstensatzes mindestens gleichen radialen Breite eingesteckt sind.
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Wenn auch diese Stifte vor allem als Formungskörper in Betracht kommen,
da sie in der Art der Zähne eines Kammes an dem Borstensatz der Bürste angreifen
und daher auf sämtliche Boretenenden eine regelmäßige und gleichzeitig kräftige
Wirkung ausüben, kann man mit befriedigendem Erfolg auch anders gestaltete Formungskörper,
insbesondere radial an einer Trägerscheibe verlaufende und von dieser abstehende
Lamellen mit abgerundeten Kanten oder aus einer Trägerscheibe herausgefräste Vorsprünge
mit unscharfen und polierten Rändern verwenden. .
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Das aus Formungskörpern und Trägerscheibe bestehende Werkzeug ist
durch einen auf die Scheibe wirkenden manuellen oder motorischen Antrieb in rasche
Umdrehungen versetzbar, so daß die Borstenenden einer Bürste, wenn sie gegen die
Formungskörper gedrückt werden, der Einwirkung von dauernd umlaufenden abgerundeten
und polierten harten Teilen ausgesetzt sind. Hierdurch entstehen gleichzeitig: i.
eine örtliche Erwärmung der Borstenenden durch Stöße und Reibungswirkungen bis zum
Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes, aus dem die Borsten bestehen;
2. eine Formung der Borstenenden durch eine auf diese von den abgerundeten Formungskörpern
des Werkzeuges ausgeübte, einem Schmiedevorgang ähnliche Behämmerung; 3. ein Polieren
der Borstenenden durch die an diesen infolge ihrer Biegsamkeit stattfindende Glättungswirkung
der polierten Enden der Formungskörper.
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Diese drei Bearbeitungen der Borstenenden wirken in einer bevorzugten,
dem Umlaufsinn des Werkzeuges entsprechenden Richtung. Um daher die besten Ergebnisse
und eine gleichmäßig verteilte Abrundung und ein Polieren der Borstenenden über
deren ganze Umfläche zu erzielen, wird man die Bürste, wenn deren Querschnittsprofil
es gestattet, um eine vorzugsweise durch die Mitte der Borstenendfläche gehende
und zu dieser senkrechte Achse drehen. Falls das Querschnittsprofil des Borstensatzes
diese Drehung nicht ohne ein Abheben der wirksamen Oberfläche des Werkzeuges vom
Borstensatz zuläßt, wird man auf die' Borstenenden wenigstens in zwei einander entgegengesetzten
Richtungen durch Umkehrung des Drehsinnes des Werkzeuges oder vorzugsweise in vier
Richtungen durch Benutzung von mindestens zwei in verschiedenen Richtungen arbeitenden
und nacheinander gegensinnig in Umdrehung versetzten Werk zeugen einwirken.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise mehrere Ausführungsformen
der Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung und läßt auch das
`'erfahren näher im einzelnen erkennen.
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Abb. i zeigt im Achsschnitt und Abb. 2 in Draufsicht eine erste Bauform
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung und Abb. 3 eine Einzelheit davon
im Schnitt in größerem Maßstab; Abb. 4, 5 und 6 geben im Achsschnitt ein mit Stiften
als Formungskörper arbeitendes Polier- und AbrundewerlC-zeug für Bürsten mit ebener
bzw. konkaver ,bzw. konvexer Borstenendfläche wieder; Abb. 7 und 8 stellen im Achsschnitt
und in Draufsicht eine mit radialen Rippen als Formungskörpern versehene Ausführung
des Polier- und Abrundewerkzeuges dar; Abb. 9 und io veranschaulichen in vergrößertem
Maßsta.be zwei nach dem Verfahren der Erfindung erzielbare Enden von Bürstenborsten.
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Bei der Vorrichtung nach Abb. i und 2, die für die Feinbearbeitung
von Bürsten mit konkaver Borstensatzendfläche bestimmt ist, besteht das Polier-und
Abrundewerkzeug aus einer Scheibe i, die auf einer in Lagern 3 drehbaren Welle 2
sitzt und auf der von dieser abgekehrten Kreisfläche eine kugelig gewölbte Ringzone
ja aufweist. Die Welle 2, deren Achse 6 durch die Mitte der Ringzone ja geht, ist
mit irgendeiner nicht dargestellten Antriebsvorrichtung gekuppelt, mittels welcher
sie von Hand oder durch Motorkraft in rasche Umdrehung versetzt 'werden kann.
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Auf der kugeligen Ringzone ja der Scheibe i, die dem Scheibenrand
benachbart ist und eine der Länge des Borstensatzes der zu bearbeitenden Bürste
mindestens gleiche radiale Breite besitzt, sind senkrecht zur Scheibenfläche (vgl.
auch Abb. 3) zylindrische Stifte 4 eingesetzt, deren Enden die Form einer Halbkugel
oder eines Paraboloids haben. Diese aus Hartstahl bestehenden, sorgfältig gehärteten
und polierten Stifte 4 sind über die Ringzone ja (vgl. Abb. 2) mit Einhaltung eines
praktisch dem Doppel
ihres Durchmessers gleichen gegenseitigen Abstandes
regelmäßig verteilt. Da sie beim Umlauf der Scheibe i nur auf einige -Millimeter
zwischen di-e Borsten der Bürste zu greifen brauchen, können sie ziemlich kurz,
z. B. 6 bis 8 mm, bemessen sein, so daß sie sich bei ihrem Angriff an den Borstenenden
nicht biegen und auf diese in der Art der Zähne eines Kammes einwirken. Die kugelige
Ringzone i° ist unter Berücksichtigung der Länge der Stifte .1 so bestimmt, daß
die Stiftenden 5 auf der mit dein Profil des zu bearbeitenden Borstensatzes als
Erzeugenden sich ergebenden kugeligen Rotationsfläche liegen.
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Zum Halten der Bürste 8 beim Bearbeitungsvorgang dient ein Greifer
7, der am einen Ende einer Spindel 9 sitzt, die in Lagern io drehbar ist und deren
Achse i i durch die Mitte der die gewölbte Ringfläche i° enthaltenden Kugel geht.
-Mit dem anderen Ende der Spindel 9 ist eine Handkurbel 12 verbunden, mittels \\-elcher
der Greifer 7 und damit die Bürste 8 langsam um die Spindelachse i i gedreht \\
erden k<innen. 1)ie Spindel 9 ist in den Lagern um eine kleine Strecke axial
verschiebbar, um den Borstensatz der Bürste 8 an die Stifte 4 mit einem gewissen
Druck durch entsprechende Axialverstellung der Spindel 9 mittels der Handkurbel
12 anlegen zu können. _##@n Stelle der Handkurbel 12 kann für die Spindel 9 auch
irgendein anderes von Rand bedienbares oder auch ein motorisch bewegtes Antriebsmittel
und für das Andrücken der Bürste 8 an die Stifte 4 auch eine auf die Spindel 9 wirkende
Feder vorgesehen sein.
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Die Vorrichtung nach Abb. i bis 3 wird in der «'eise benutzt, daß
man unter Anheben der Handkurbel 12 und damit der Spindel 9 die zu bearbeitende
Bürste 8 im Greifer 7 befestigt und, falls noch nicht geschehen, die Scheibe i durch
ihren Antrieb in raschen Umlauf, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa
5ooo Umdrehungen in der Minute bei einem i5o mm betragenden Durchmesser der mit
den Stiften 4 besetzten Ringzone i°, versetzt. Dann drückt man auf die Handkurbel
12, um durch entsprechende Axialverschiebung der Spindel 9 die Endfläche des Borstensatzes
der Bürste 8 in Berührung mit den Enden 5 der Stifte 4 zu bringen und diese einige
Millimeter in das Innere des Borstensatzes eindringen zu lassen. Um eine allseitige
Bearbeitung der Borstenenden zu erreichen, dreht man langsam die Handkurbel 12 unter
Aufrechterhaltung des auf sie ausgeübten Druckes und veranlaßt dadurch die Bürste
8 zu mindestens einer vollständigen Umdrehung. Die Eindringtiefe der Stifte 4 in
den Borstensatz der Bürste 8 kann im voraus durch irgendeinen die Axialverschiebung
der Spindel 9 begrenzenden Anschlag geregelt werden und muß den Stiften 4 die Berührung
mit den kürzesten Borsten ermöglichen.
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Die in einem gegebenen Augenblick wirkende Kraft des Berührungspunktes
eines Stiftes 4 mit dem Ende einer Borste kann in zwei Komponenten zerlegt werden,
von denen die eine zu der den beiden Oberflächen von Stift und Borstenende in diesem
Punkt gemeinsamen Tangentialebene senkrecht ist und die andere in dieser Tangentialebene
liegt. Die zur Tangentialebene senkrechte Komponente hat eine Formung der Borstenenden
durch Behämmerung zur Folge, während die in der Tangentialebene verlaufende Komponente
eine Polierwirkung hervorruft, und beide Komponenten arbeiten zusammen, um einen
örtlichen Temperaturanstieg in dem thermoplastischen Werkstoff der Borstenenden
bis zu dessen Er,#veichungspunkt zu erzeugen.
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Durch die Wahl der Form der Enden der Stifte 4 und insbesondere auch
der Tiefe des Wirkungsfeldes dieser Stifte gegenüber den Borstenenden lkann man
die sich ergebende Form des Endes einer jeden Borste merklich ändern. Wenn beispielsweise
die Abmessungen der Stifte 4 beträchtlich sind und die Tiefe ihres Wirkungsfeldes
begrenzt ist, wird das Borstenende dazu neigen, eine abgerundete, wenig zugespitzte
Form anzunehmen, wie sie Abb.9 wiedergibt, während es bei geringen Abmessungen der
Stifte und bei erheblicher Tiefe ihres Wirkungsfeldes das Bestreben hat, in eine
verhältnismäßig spitze Form überzugehen, wie sie aus Abb. io ersichtlich ist. Praktisch
erhält man besonders günstige Ergebnisse, wenn man ein Werkzeug mit ungefähr 8 mm
von der Tragscheibenfläche vorstehenden Stiften von 2,5 mm Durchmesser und 6 mm
Achsenabstand benutzt und den Bürstenhalter auf eine Eindringtiefe der Stifte von
2 bis 3 mm am Borstensatz der Bürste einstellt.
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Um eine einwandfreie Verfeinerung der Bürsten zu erreichen, muß jeder
Borstensatz an allen seinen Borstenenden gleichförmig behandelt werden, was die
Verwendung von Trägerscheiben i von einem der Form der Borstenendfläche angepaßten
Profil erfordert. FürBürsten mit in einerEbene liegenden Borstenenden kann man die
Scheibe i nach Abb. 4 benutzen, bei der die Enden 5 der gleich hohen Stifte 4 sich
in der nämlichen, zu der Welle 2 senkrechten Ebene befinden. In diesem Fall ist
(vgl. Abb. 1) die Achse i i der Spindel 9 parallel zur Wellenachse 6 anzuordnen.
Wenn die zu bearbeitenden Borstensätze statt der meist üblichen konkaven Endfläche,
für welche die konvex gewölbten Scheiben i gemäß Abb. i und 5 in Betracht kommen,
eine konvexe Endfläche aufweisen, muß die Scheibe i in der Art der Abb.6 ausgebildet
sein, gemäß welcher die mit den Stiften 4 bestückte Ringfläche i° eine konkave Form
hat, die so gewählt ist, daß die Stiftenden 5 auf einer kugeligen Fläche von einem
dem Profil des konvexen Borstensatzes entsprechenden Profil liegen.
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Wenn die Borsten einer Bürste nicht alle in der gleichen Fläche enden,
sondern ein Teil von ihnen kürzer ist, kann es vorteilhaft sein, um die Enden aller
dieser Borsten ohne übertriebene Zuspitzung der längsten Borsten abzurunden, die
Stifte 4 auf der Trägerscheibe i so anzuordnen, daß ihre Enden in zwei parallelen,
voneinander etwa i bis 1,5 mm entfernten Flächen liegen. Es werden dann nur die
längeren Stifte tief in den zu bearbeitenden Borstensatz eindringen, um die Enden
der kürzeren Borsten zu formen und zu polieren, während die längeren Borsten durch
die kurzen Stifte bearbeitet werden.
An Stelle von Stiften, die
infolge ihres Eindringens zwischen die Borsten einer Bürste den Vorteil der Einwirkung
auf einen ausgedehnteren Bereich der Umfläche der Borstenenden bieten, kann man
auch anders gestaltete Formungskörper für die Feinbearbeitung der Borsten verwenden.
Gemäß Abb. 7 und 8 sind beispielsweise auf der mit der Drehwelle 2 verbundenen Scheibe
i als Formungskörper radial gerichtete und zur Scheibenfläche senkrechte Lamellen
13 angebracht, die über eine der Länge des zu bearbeitenden Borstensatzes in der
Breite entsprechende Ringzone gleichmäßig verteilt und an ihrem freien oberen Rand
13° dem Profil dieses Borstensatzes angepaßt und abgerundet sind.
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Die Formungskörper des Polier- und Abrundewerkzeuges können auch durch
in der Masse einer Scheibe mittels Fräsens erzeugte Vorsprünge gebildet sein, deren
Enden fein abgerundet und dann sorgfältig poliert werden. Statt durch Fräsen kann
man derartige Vorsprünge auch durch irgendein anderes Verfahren hervorbringen, das
auf einer rasch verschiebbaren Oberfläche entsprechende Erhebungen zu erzielen und
dadurch das Profil des zu bearbeitenden Borstensatzes senkrecht zur Verschiebungsrichtung
der Fläche wiederzugeben gestattet.
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Bei einem Botstensatz mit einem gewölbten oder gewundenen Längsschnittprofil
ist es nicht möglich, die Bürste eine volle Umdrehung um eine zu den parallelen
Stiftachsen parallele Achse ausführen zu lassen, ohne daß eine Trennung zwischen
den Endflächen des Borstensatzes und der Stifte stattfindet. In diesem Fall arbeitet
man in mehreren Stufen, indem man das Polier- und Abrundewerkzeug zuerst im einen
und dann imentgegengesetzten Drehsinn in Umlauf versetzt, um die Stifte oder sonstigen
Formungskörper in mindestens zwei Richtungen auf jedes Borstenende zur Einwirkung
zu bringen. Hierbei kann man die abgerundete Form der Borstenenden wesentlich verbessern,
wenn man nacheinander zwei Polier- und Abrundewerkzeuge benutzt, die in zueinander
praktisch senkrechten Richtungen wirksam sind und in Aufeinanderfolge gegensinnig
angetrieben werden, was infolge der Verwendung zweier in zueinander senkrechten
Richtungen an den Borsten angreifender Gruppen von Formungskörpern eine Bearbeitung
der Borstenenden einer Bürste in vier verschiedenen Richtungen gewährleistet.
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Die als Stifte, Lamellen, Vorsprünge oder sonstwie gestalteten Formungskörper
können statt auf einer Scheibe auch auf einem Zylinder oder einem anderen als Rotationsfläche
ausgebildeten Träger angebracht sein. Insbesondere erhält man im Falle von Bürsten
mit einem sinusförmigen Längsschnittprofil des Borstensatzes günstige Ergebnisse
dadurch, daß man zuerst mit einer Scheibe mit die Borstenenden quer angreifenden
Stiften arbeitet und die dadurch erzielte Wirkung durch einen Zylinder mit an den
Borsten in der Längsrichtung angreifenden Stiften oder Lamellen verfeinert.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können im einzelnen
auch in einer von den Beispielen der Zeichnung abweichenden Weise verwirklicht werden.
Beispielsweise kann an Stelle der in Abb. i wiedergegebenen Handkurbel auch ein
motorischer Antrieb vorgesehen sein, der selbsttätig die Bürste mit dem Polier-
und Abrundewerkzeug in Berührung bringt, ihr dann unter Aufrechterhaltung dieser
Berührung eine vollständige Umdrehung erteilt und sie hierauf wieder von dem Werkzeug
löst.