EP1136016A1 - Method and device for melting ends of bristles - Google Patents

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EP1136016A1
EP1136016A1 EP00105386A EP00105386A EP1136016A1 EP 1136016 A1 EP1136016 A1 EP 1136016A1 EP 00105386 A EP00105386 A EP 00105386A EP 00105386 A EP00105386 A EP 00105386A EP 1136016 A1 EP1136016 A1 EP 1136016A1
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EP
European Patent Office
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stamp
carrier plate
plate
heated
carrier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00105386A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bart Gerard Boucherie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GB Boucherie NV
Original Assignee
GB Boucherie NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GB Boucherie NV filed Critical GB Boucherie NV
Priority to EP00105386A priority Critical patent/EP1136016A1/en
Priority to ES01106375T priority patent/ES2200997T3/en
Priority to EP20010106375 priority patent/EP1136017B1/en
Priority to DE50100326T priority patent/DE50100326D1/en
Priority to US09/811,819 priority patent/US6702394B2/en
Publication of EP1136016A1 publication Critical patent/EP1136016A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies
    • A46D3/045—Machines for inserting or fixing bristles in bodies for fixing bristles by fusing or gluing to a body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B3/00—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier
    • A46B3/06—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier by welding together bristles made of metal wires or plastic materials

Definitions

  • the invention relates to a method for fusing the axial Ends of bundled fibers made of thermoplastic plastic Exposure to heat.
  • the invention further relates to a device for attaching tufts of bristles for brushes to carrier plates thermoplastic plastic.
  • the carrier plates with the on them attached bristle tufts are built into the brush body, especially for the production of toothbrushes.
  • the tufts of bristles attached to a carrier plate, which then in a Brush body is installed.
  • the carrier plate can with the brush body can be connected by injection molding or welding.
  • the carrier plate is provided with holes according to the desired hole pattern.
  • the tufts of bristles are inserted into the holes, taking on a surface of the carrier, the ends of the bristle tufts on the usage side and on the opposite side those to be anchored in the brush
  • the axial ends of the bristle tufts protrude slightly.
  • the invention provides a method for fusing fiber ends provided in which the fused fiber ends clean of let the heated surface peel off and one by the shape of the surface have certain geometry. In the process, the fiber ends brought into contact with a heated surface, which then suddenly is cooled. Only after the surface has cooled down are the Fiber ends separated from this.
  • the method is particularly suitable for the production of tufts of fibers for the production of brushes. Fibers for brush production mostly consist of a thermoplastic Plastic such as poyamide ("nylon"). This material leaves shape well with the given procedure.
  • the invention also provides a device for fastening Bristle tufts on carrier plates for the production of brushes for Provided with the influence of the stamp on the Bristle ends are carried out in a controlled and reproducible manner, so that the desired deformation of the bristle ends without undesirable Deformation of the carrier plate is guaranteed.
  • Device is stamped by electrical current flow heated and cooled by a flowing cooling medium.
  • the Stamp can be heated very quickly and specifically by electrical current flow, especially if it is in accordance with the preferred embodiment has a low heat capacity, so that it is then by the flowing cooling medium can be cooled quickly again. Since the Bristle ends heated only for a short time and then immediately are cooled again, smearing of the heated bristle material avoided on the carrier plate.
  • the carrier plate itself is only slightly heated, since the stamp through the electrical current flow only for a short time to fuse the Bristle ends heated temperature and then immediately again is cooled.
  • the electrical current flow in particular by pulse duration modulation, the strength and duration of the Control heating well.
  • the stamp preferably has a body made of electrically conductive Material on which two electrical high-current connections in the form of angled contact shoes are formed.
  • the body of the stamp has a thin-walled stamp plate that is angled by a Edge strips can be stiffened.
  • Suitable materials for manufacturing of the stamp are metals that on the one hand have sufficient mechanical Have strength so that for rapid temperature changes desired low heat capacity is guaranteed, on the other hand but have a relatively high specific resistance, thus the electrical heating power through an uncritically low electrical voltage can be provided.
  • the necessary Heating currents are then a hundred amperes and more, for example, two hundred amps at 7 volts, but can be control such high currents well with available semiconductor elements. Due to the criteria mentioned are stainless steel, titanium and NiCr-containing alloys suitable materials for the production of the Stamp.
  • Compressed air is preferably used to cool the stamp. Because of the low heat capacity of the stamp can be directly Blowing with compressed air can be cooled again in a very short time, so that Cycle times in the range of one second are possible.
  • stamps there are several stamps arranged in a group on a stamp carrier plate, and the the same number of carrier plates is placed opposite the stamps inserted into corresponding openings in a support plate.
  • the stamp are preferably electrically connected in series on the stamp carrier plate, so that the current of the heating current does not increase. This Measure is particularly useful if the stamp carrier plate with the stamps relative to the carrier plates arranged in the support plate is moved back and forth, then the electrical leads for the heating current must be moved, so that large conductor cross sections would be unfavorable.
  • the stop 3 can be flat or have a profiled shaped surface and thus for profiling the bristles by axially moving the bristles be used in a known manner.
  • the free fiber ends are opposite to an electrical current flow heatable stamp 4, of any shape, especially with a molded surface.
  • the stamp 4 has a small one Heat capacity so that it is very much by electrical resistance heating heated quickly and just as quickly by a flowing cooling medium can be cooled again.
  • a first phase the stamp 4 is heated and against the fiber ends pressed, as shown in Fig. 2.
  • the fiber ends fused and reshaped.
  • a second phase Fig. 3
  • the stamp 4 quickly cooled by targeted blowing with compressed air. Only then is in a fourth phase, Fig. 4, the stamp of the now fused and cleanly formed fiber ends separated.
  • this is used for Manufacture of toothbrushes in which a tuft of bristles is provided Carrier plate inserted into a brush head and welded to it becomes.
  • Details of such a device are, for example EP 0 972 464 A1 and EP 0 972 465 A1.
  • a stamp carrier plate 12 On a stand 10 is a stamp carrier plate 12 by means of guide rods 14 arranged vertically back and forth, the drive is ensured by a pneumatic cylinder 16.
  • a pneumatic cylinder 16 At the Four support bases 18 are fastened to the underside of the carrier plate 12, which each carry a heatable stamp 20 directed downwards.
  • a carrier plate 26 can be used made of plastic, with a perforated field corresponding to the desired bristle field is provided.
  • a compressed air line 28 branched on the stamp carrier plate 12 can be delivered to the device targeted compressed air blows that are directed directly at the stamp 20.
  • To the stamp carrier plate 12 also carry two flexible power cables 30, one via pulse duration modulation regulated electrical current can be supplied.
  • This stamp 20 the design of which can be seen in more detail in FIG. 8 is made of a metallic body, especially stainless Steel, with a thin-walled stamp plate 20a and two molded, angled high-current connections in the form of rectangular Contact shoes 20b, 20c. These contact shoes 20b, 20c serve simultaneously to attach the stamp 20 to the support base 18, via the further the electrical connection of the four stamps 20 is accomplished. How 6 can be seen, the power cables 30 are each immediately connected to a cable lug.
  • the support base 18 have openings 18a provided with through the stamp support plate 12 the compressed air line 28 are connected and the compressed air flow immediately point against the stamp plate 20a.
  • the carrier plate 26 inserted into the opening 24 of the support plate 22 in such a way that its peripheral edge is supported on all sides by the edge of the opening 24 is.
  • the tufts of bristles inserted into the holes in the carrier plates 32 protrude on the side of the stamp 20 by 2 to 3 millimeters out of the carrier plate 26 and are on the opposite Supported side on a bumper plate or stop 34.
  • This stop can either be designed flat or with a Shaped surface to be used, at the same time for profiling the bristle tufts by axially moving the individual bristles inside a tuft is used.
  • the stamp 20 is on his Provide surface facing the carrier plate with pointed projections 36, the tips of which are directed towards the area of the carrier plate are, which surrounds the holes, and thus the tufts of bristles. Further is the surface of the stamp directed against the carrier plate with a Provide non-stick coating.
  • the four stamps 20 are on the stamp carrier plate 12 electrically connected in series.
  • the interconnection of the Stamp can be made by individual cable sections or by suitable ones Design of the support base 18 take place.
  • the stamp is a thin-walled Component is, which by means of suitable curves, molded ribs, a curved peripheral edge and the angled contact shoes high dimensional rigidity is conferred.
  • At least one is the stamp 20, but preferably each stamp, associated with a temperature sensor 40.
  • the or each temperature sensor 40 is connected to a controller 42 which controls an electrical power supply 44, at the outputs of which Power cables 30 are connected.
  • Power supply 44 preferably operates with pulse duration modulation.
  • the body is made up each stamp 20 made of stainless steel.
  • the wall thickness in the area of Stamp plate 20a is only a fraction of a millimeter.
  • At a length of the stamp plate in the range of 20 millimeters and one Width of about 10 millimeters results in a heating output of about 1400 watts, corresponding to a current of 200 amps at 7 volts.
  • the body the stamp has such a low heat capacity that that from heating and cooling existing cycle on the order of one Second. The rapid cooling takes place solely by a controlled one Blast of compressed air directed against the surface of the stamp plate becomes.
  • the carrier plate 26 in addition to the support plate 22 by a movable support ring 48 attacked.
  • the support ring 48 is with a passage opening for the Passage of the stamp 20 provided.
  • the support ring 48 improves Support on the peripheral edge of the support plate 26 to prevent deformation to prevent the same by the action of the heated stamp 20.
  • the through holes are expanded on the side of the fiber ends to be fused, especially conical.
  • the plasticized mass of the fused fiber ends is stamped into these extensions are pushed in, causing the fused Fiber ends are formed as truncated cones, which in 10 are designated by 5.
  • "Pull-out force" i.e. the tensile force in the direction "A" in Fig. 10
  • a further increase is achieved in that the plasticized mass of the fused fiber ends by pressing the heated stamp at least in areas to a continuous Layer is reshaped, as indicated at 6 in Fig. 10.
  • Insert the tufts of fibers 1 into the through holes of the These through holes are also to facilitate carrier plates 26 expanded on the opposite side of the carrier plate 26, as indicated in Fig. 10 at 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Brushes (AREA)

Abstract

The ends are contacted by a flat heated surface. The surface is suddenly cooled, before separating it from the ends. An Independent claim is included for the corresponding method of carrying out the process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschmelzen der axialen Enden von gebündelten Fasern aus thermoplastischem Kunststoff durch Einwirkung von Hitze. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung von Borstenbüscheln für Bürsten an Trägerplättchen aus thermoplastischem Kunststoff. Die Trägerplättchen mit den daran befestigten Borstenbüscheln werden in Bürstenkörper eingebaut, insbesondere zur Herstellung von Zahnbürsten.The invention relates to a method for fusing the axial Ends of bundled fibers made of thermoplastic plastic Exposure to heat. The invention further relates to a device for attaching tufts of bristles for brushes to carrier plates thermoplastic plastic. The carrier plates with the on them attached bristle tufts are built into the brush body, especially for the production of toothbrushes.

Zur Herstellung von Bürsten sind mehrere Verfahren bekannt. Grundsätzlich können Bürstenkörper mit einem Lochfeld bereitgestellt werden, das dem gewünschten Borstenfeld entspricht. Die Borstenbündel werden dann in die Löcher des Bürstenkörpers eingesetzt und darin verankert. Die Verankerung der Borstenbüschel im Bürstenkörper mittels Ankerplättchen oder Schlingen erfordert aber sehr leistungsfähige und daher aufwendige Maschinen.Several methods are known for producing brushes. Basically can brush body provided with a perforated field be that corresponds to the desired bristle field. The bundles of bristles are then inserted into the holes in the brush body and anchored therein. The anchoring of the bristle tufts in the brush body by means of But anchor plates or loops require very powerful and therefore expensive machines.

Nach einem alternativen Bürstenherstellungsverfahren werden die Borstenbüschel an einem Trägerplättchen befestigt, das dann in einen Bürstenkörper eingebaut wird. Das Trägerplättchen kann mit dem Bürstenkörper durch Umspritzen oder Verschweißen verbunden werden. Das Trägerplättchen wird mit Löchern entsprechend dem gewünschten Lochbild versehen. Die Borstenbüschel werden in die Löcher eingesetzt, wobei auf einer Fläche des Trägers die nutzungsseitigen Enden der Borstenbüschel und auf der gegenüberliegenden Seite die in der Bürste zu verankernden axialen Enden der Borstenbüschel geringfügig herausragen. Gegen diese in dem Bürstenkörper zu verankernden Enden der Borstenbüschel wird ein erhitzter Stempel angedrückt, durch den die Enden der Borstenbüschel miteinander verschmolzen und gegebenenfalls zu einer Verdickung umgeformt werden. Bei der anschließenden Trennung des Stempels von den verschmolzenen Faserenden kommt es zur Bildung von Ziehfäden und Verschmierungen der zähen Kunststoffschmelze. Da ferner sowohl die Borstenenden als auch das Trägerplättchen erhitzt werden, ist es schwierig, einerseits die für eine einwandfreie Verankerung der Borsten erforderliche Verformung derselben zu bewirken und andererseits eine unerwünschte Verformung des Trägerplättchens zu verhindern, zumal Trägerplättchen und Borsten gewöhnlich aus verschiedenen Kunststoffen bestehen.According to an alternative brush manufacturing process, the tufts of bristles attached to a carrier plate, which then in a Brush body is installed. The carrier plate can with the brush body can be connected by injection molding or welding. The carrier plate is provided with holes according to the desired hole pattern. The tufts of bristles are inserted into the holes, taking on a surface of the carrier, the ends of the bristle tufts on the usage side and on the opposite side those to be anchored in the brush The axial ends of the bristle tufts protrude slightly. Against this in ends of the bristle tufts to be anchored to the brush body are heated Stamp pressed through which the ends of the bristle tufts together fused and, if necessary, formed into a thickening become. In the subsequent separation of the stamp from the fused Fiber ends lead to the formation of pulling threads and smearing the tough plastic melt. Furthermore, since both the bristle ends as the carrier plate is heated, it is difficult on the one hand, the necessary for a perfect anchoring of the bristles To cause deformation thereof and on the other hand a to prevent unwanted deformation of the carrier plate, especially Base plates and bristles usually made of different plastics consist.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Verschmelzen von Faserenden bereitgestellt, bei dem die verschmolzenen Faserenden sich sauber von der erhitzten Fläche ablösen lassen und eine durch die Form der Fläche bestimmte Geometrie aufweisen. Bei dem Verfahren werden die Faserenden mit einer erhitzten Fläche in Berührung gebracht, die dann plötzlich abgekühlt wird. Erst nach erfolgter Abkühlung der Fläche werden die Faserenden von dieser getrennt. Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Faserbüscheln für die Herstellung von Bürsten. Fasern für die Bürstenherstellung bestehen zumeist aus einem thermoplastischen Kunststoff wie Poyamid ("Nylon"). Dieses Material läßt sich mit dem angegebenen Verfahren gut umformen.The invention provides a method for fusing fiber ends provided in which the fused fiber ends clean of let the heated surface peel off and one by the shape of the surface have certain geometry. In the process, the fiber ends brought into contact with a heated surface, which then suddenly is cooled. Only after the surface has cooled down are the Fiber ends separated from this. The method is particularly suitable for the production of tufts of fibers for the production of brushes. Fibers for brush production mostly consist of a thermoplastic Plastic such as poyamide ("nylon"). This material leaves shape well with the given procedure.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Befestigung von Borstenbüscheln an Trägerplättchen für die Herstellung von Bürsten zur Verfügung gestellt, mit der die Einwirkung des Stempels auf die Borstenenden in kontrollierter und gut reproduzierbarer Weise erfolgt, so daß die gewünschte Verformung der Borstenenden ohne unerwünschte Verformung des Trägerplättchens gewährleistet ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Stempel durch elektrischen Stromfluß beheizt und durch ein strömendes Kühlmedium abgekühlt. Der Stempel läßt sich durch elektrischen Stromfluß sehr schnell und gezielt erhitzen, besonders dann, wenn er gemäß der bevorzugten Ausführungsform eine geringe Wärmekapazität aufweist, so daß er anschließend durch das strömende Kühlmedium wieder rasch abgekühlt werden kann. Da die Borstenenden nur sehr kurzzeitig erhitzt und anschließend sofort wieder abgekühlt werden, wird ein Verschmieren des erhitzten Borstenmaterials auf dem Trägerplättchen vermieden. Das Trägerplättchen selbst wird nur wenig aufgeheizt, da der Stempel durch den elektrischen Stromfluß nur kurzzeitig auf die zum Verschmelzen der Borstenenden erforderliche Temperatur erhitzt und dann sofort wieder abgekühlt wird. Durch Steuerung des elektrischen Stomflusses, insbesondere durch Pulsdauermodulation, lassen sich Stärke und Dauer der Erhitzung gut steuern.The invention also provides a device for fastening Bristle tufts on carrier plates for the production of brushes for Provided with the influence of the stamp on the Bristle ends are carried out in a controlled and reproducible manner, so that the desired deformation of the bristle ends without undesirable Deformation of the carrier plate is guaranteed. In the case of the invention Device is stamped by electrical current flow heated and cooled by a flowing cooling medium. The Stamp can be heated very quickly and specifically by electrical current flow, especially if it is in accordance with the preferred embodiment has a low heat capacity, so that it is then by the flowing cooling medium can be cooled quickly again. Since the Bristle ends heated only for a short time and then immediately are cooled again, smearing of the heated bristle material avoided on the carrier plate. The carrier plate itself is only slightly heated, since the stamp through the electrical current flow only for a short time to fuse the Bristle ends heated temperature and then immediately again is cooled. By controlling the electrical current flow, in particular by pulse duration modulation, the strength and duration of the Control heating well.

Der Stempel weist vorzugsweise einen Körper aus elektrisch leitfähigem Material auf, an dem zwei elektrische Hochstrom-Anschlüsse in Form von abgewinkelten Kontaktschuhen angeformt sind. Der Körper des Stempels hat eine dünnwandige Stempelplatte, die durch einen abgewinkelten Randstreifen versteift sein kann. Geeignete Werkstoffe zur Herstellung des Stempels sind Metalle, die einerseits eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, so daß die für den schnellen Temperaturwechsel angestrebte geringe Wärmekapazität gewährleistet ist, andererseits aber einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweisen, damit die elektrische Heizleistung durch eine unkritisch niedrige elektrische Spannung bereitgestellt werden kann. Die erforderlichen Heizströme liegen dann zwar bei Werten von hundert Ampère und mehr, beispielsweise zweihundert Ampère bei 7 Volt, jedoch lassen sich derart hohe Ströme mit verfügbaren Halbleiterelementen gut steuern. Aufgrund der genannten Kriterien sind rostfreier Stahl, Titan und NiCr-haltige Legierungen geeignete Werkstoffe zur Herstellung des Stempels.The stamp preferably has a body made of electrically conductive Material on which two electrical high-current connections in the form of angled contact shoes are formed. The body of the stamp has a thin-walled stamp plate that is angled by a Edge strips can be stiffened. Suitable materials for manufacturing of the stamp are metals that on the one hand have sufficient mechanical Have strength so that for rapid temperature changes desired low heat capacity is guaranteed, on the other hand but have a relatively high specific resistance, thus the electrical heating power through an uncritically low electrical voltage can be provided. The necessary Heating currents are then a hundred amperes and more, for example, two hundred amps at 7 volts, but can be control such high currents well with available semiconductor elements. Due to the criteria mentioned are stainless steel, titanium and NiCr-containing alloys suitable materials for the production of the Stamp.

Zur Abkühung des Stempels wird vorzugsweise Druckluft verwendet. Aufgrund der geringen Wärmekapazität des Stempels kann er durch direktes Anblasen mit Druckluft in kürzester Zeit wieder abgekühlt werden, so daß Taktzeiten im Bereich von einer Sekunde möglich sind.Compressed air is preferably used to cool the stamp. Because of the low heat capacity of the stamp can be directly Blowing with compressed air can be cooled again in a very short time, so that Cycle times in the range of one second are possible.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere Stempel in einer Gruppe an einer Stempel-Trägerplatte angeordnet, und die gleiche Anzahl der Trägerplättchen wird in Gegenüberlage zu den Stempeln in entsprechende Öffnungen einer Stützplatte eingesetzt. Die Stempel sind an der Stempel-Trägerplatte vorzugsweise elektrisch in Serie verschaltet, so daß die Stromstärke des Heizstroms nicht ansteigt. Diese Maßnahme ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Stempel-Trägerplatte mit den Stempeln relativ zu den in der Stützplatte angeordneten Trägerplättchen hin und her bewegt wird, wobei dann die elektrischen Zuleitungen für den Heizstrom mitbewegt werden müssen, so daß große Leiterquerschnitte ungünstig wären.In the preferred embodiment of the device there are several stamps arranged in a group on a stamp carrier plate, and the the same number of carrier plates is placed opposite the stamps inserted into corresponding openings in a support plate. The stamp are preferably electrically connected in series on the stamp carrier plate, so that the current of the heating current does not increase. This Measure is particularly useful if the stamp carrier plate with the stamps relative to the carrier plates arranged in the support plate is moved back and forth, then the electrical leads for the heating current must be moved, so that large conductor cross sections would be unfavorable.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 4
Skizzen zur Veranschaulichung des Verfahrens;
Fig. 5
eine schematische Perspektivansicht der Vorrichtung;
Fig. 6
eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung;
Fig. 7
eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teils der Vorrichtung;
Fig. 8
eine perspektivische Detailansicht eines Stempels der Vorrichtung;
Fig. 9
eine Schnittansicht, die eine Variante der in Fig. 2 gezeigten Anordnung zeigt; und
Fig. 10
schematisch eine weitere Ausführungsform.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. The drawings show:
1 to 4
Sketches to illustrate the process;
Fig. 5
a schematic perspective view of the device;
Fig. 6
an enlarged sectional view of part of the device;
Fig. 7
an enlarged perspective view of part of the device;
Fig. 8
a detailed perspective view of a stamp of the device;
Fig. 9
a sectional view showing a variant of the arrangement shown in Fig. 2; and
Fig. 10
schematically another embodiment.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Verfahren werden Fasern 1 aus Kunststoff gebündelt, insbesondere mittels z.B. einer Lochplatte 2, und auf einen Anschlag 3 aufgesetzt. Der Anschlag 3 kann flach sein oder auch eine profilierte Formfläche aufweisen und somit zum Profilieren der Borsten mittels axialen Verschiebens der Borsten auf bekannte Art und Weise eingesetzt werden. Die freien Faserenden befinden sich in Gegenüberlage zu einem durch elektrischen Stromfluß beheizbaren Stempel 4, der eine beliebige Form, insbesondere auch mit einer Formfläche, aufweisen kann. Der Stempel 4 hat eine geringe Wärmekapazität, so daß er durch elektrische Widerstandsheizung sehr schnell erhitzt und durch ein strömendes Kühlmedium ebenso schnell wieder abgekühlt werden kann.In the method shown schematically in FIGS. 1 to 4 Fibers 1 bundled from plastic, in particular by means of e.g. one Perforated plate 2, and placed on a stop 3. The stop 3 can be flat or have a profiled shaped surface and thus for profiling the bristles by axially moving the bristles be used in a known manner. The free fiber ends are opposite to an electrical current flow heatable stamp 4, of any shape, especially with a molded surface. The stamp 4 has a small one Heat capacity so that it is very much by electrical resistance heating heated quickly and just as quickly by a flowing cooling medium can be cooled again.

In einer ersten Phase wird der Stempel 4 erhitzt und gegen die Faserenden angedrückt, wie in Fig. 2 gezeigt. Dabei werden die Faserenden verschmolzen und umgeformt. In einer zweiten Phase, Fig. 3, wird dann der Stempel 4 durch gezieltes Anblasen mit Preßluft rasch abgekühlt. Erst dann wird in einer vierten Phase, Fig. 4, der Stempel von den nun verschmolzenen aund sauber umgeformten Faserenden getrennt.In a first phase, the stamp 4 is heated and against the fiber ends pressed, as shown in Fig. 2. The fiber ends fused and reshaped. In a second phase, Fig. 3, then the stamp 4 quickly cooled by targeted blowing with compressed air. Only then is in a fourth phase, Fig. 4, the stamp of the now fused and cleanly formed fiber ends separated.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung dient diese zur Herstellung von Zahnbürsten, bei denen ein mit Borstenbüscheln versehenes Trägerplättchen in einen Bürstenkopf eingesetzt und mit diesem verschweißt wird. Einzelheiten einer solchen Vorrichtung sind beispielsweise der EP 0 972 464 A1 und der EP 0 972 465 A1 zu entnehmen.In the described embodiment of the device, this is used for Manufacture of toothbrushes in which a tuft of bristles is provided Carrier plate inserted into a brush head and welded to it becomes. Details of such a device are, for example EP 0 972 464 A1 and EP 0 972 465 A1.

An einem Ständer 10 ist eine Stempel-Trägerplatte 12 mittels Führungsstangen 14 vertikal hin und her verschiebbar angeordnet, wobei der Antrieb durch einen pneumatischen Zylinder 16 gewährleistet wird. An der Unterseite der Trägerplatte 12 sind vier Stützsockel 18 befestigt, die jeweils einen nach unten gerichteten erhitzbaren Stempel 20 tragen. Unter der Stempel-Trägerplatte 12 im Abstand und parlallel zu dieser befindet sich eine Stützplatte 22 mit vier Öffnungen 24 in Gegenüberlage zu den Stempeln 20. In jede dieser Öffnungen 24 ist ein Trägerplättchen 26 aus Kunststoff einsetzbar, das mit einem Lochfeld entsprechend dem gewünschten Borstenfeld versehen ist.On a stand 10 is a stamp carrier plate 12 by means of guide rods 14 arranged vertically back and forth, the drive is ensured by a pneumatic cylinder 16. At the Four support bases 18 are fastened to the underside of the carrier plate 12, which each carry a heatable stamp 20 directed downwards. Under the stamp carrier plate 12 at a distance and parallel to this there is a support plate 22 with four openings 24 in opposite relationship to the stamps 20. In each of these openings 24 there is a carrier plate 26 can be used made of plastic, with a perforated field corresponding to the desired bristle field is provided.

Über eine an der Stempel-Trägerplatte 12 verzweigte Druckluft-Leitung 28 können der Vorrichtung gezielte Druckluft-Stöße zugeführt werden, die direkt auf die Stempel 20 gerichtet sind. Zu der Stempel-Trägerplatte 12 führen ferner zwei flexible Starkstromkabel 30, über die ein durch Pulsdauermodulation geregelter elektrischer Strom zugeführt werden kann.Via a compressed air line 28 branched on the stamp carrier plate 12 can be delivered to the device targeted compressed air blows that are directed directly at the stamp 20. To the stamp carrier plate 12 also carry two flexible power cables 30, one via pulse duration modulation regulated electrical current can be supplied.

Fig. 6 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung im Bereich eines einzelnen Stempels. Dieser Stempel 20, dessen Ausbildung aus Fig. 8 näher ersichtlich ist, besteht aus einem metallischen Körper, insbesondere aus rostfreiem Stahl, mit einer dünnwandigen Stempelplatte 20a und zwei angeformten, abgewinkelten Hochstrom-Anschlüssen in Form von rechtwinkligen Kontaktschuhen 20b, 20c. Diese Kontaktschuhe 20b, 20c dienen gleichzeitig zur Befestigung des Stempels 20 an den Stützsockeln 18, über die ferner die elektrische Verschaltung der vier Stempel 20 bewerkstelligt ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, werden die Stromkabel 30 unmittelbar jeweils an einem Kabelschuh angeschlossen. Die Stützsockel 18 sind mit Durchbrüchen 18a versehen, die durch die Stempel-Trägerplatte 12 hindurch mit der Druckluft-Leitung 28 verbunden sind und den Druckluft-Strom unmittelbar gegen die Stempelplatte 20a richten.6 shows details of the device in the area of an individual Stamp. This stamp 20, the design of which can be seen in more detail in FIG. 8 is made of a metallic body, especially stainless Steel, with a thin-walled stamp plate 20a and two molded, angled high-current connections in the form of rectangular Contact shoes 20b, 20c. These contact shoes 20b, 20c serve simultaneously to attach the stamp 20 to the support base 18, via the further the electrical connection of the four stamps 20 is accomplished. How 6 can be seen, the power cables 30 are each immediately connected to a cable lug. The support base 18 have openings 18a provided with through the stamp support plate 12 the compressed air line 28 are connected and the compressed air flow immediately point against the stamp plate 20a.

Wie weiterhin aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird das Trägerplättchen 26 in solcher Weise in die Öffnung 24 der Stützplatte 22 eingesetzt, daß sein Umfangsrand durch die Berandung der Öffnung 24 allseitig abgestützt ist. Die in die Löcher der Trägerplättchen eingesetzten Borstenbüschel 32 ragen auf der Seite des Stempels 20 um 2 bis 3 Millimeter aus dem Trägerplättchen 26 heraus und sind auf der gegenüberliegenden Seite auf einem Stoßplättchen oder Anschlag 34 abgestützt. Dieser Anschlag kann dabei entweder flach gestaltet oder mit einer Formfläche versehen sein, die gleichzeitig zum Profilieren der Borstenbüschel durch axiales Verschieben der einzelnen Borsten innerhalb eines Büschels eingesetzt wird. Der Stempel 20 ist auf seiner dem Trägerplättchen zugewandten Fläche mit spitzen Vorsprüngen 36 versehen, deren Spitzen gegen den Bereich des Trägerplättchens gerichtet sind, der die Löcher, und somit die Borstenbüschel, umgibt. Ferner ist die gegen das Trägerplättchen gerichtete Fläche des Stempels mit einer Antihaftbeschichtung versehen.As can also be seen from FIG. 6, the carrier plate 26 inserted into the opening 24 of the support plate 22 in such a way that its peripheral edge is supported on all sides by the edge of the opening 24 is. The tufts of bristles inserted into the holes in the carrier plates 32 protrude on the side of the stamp 20 by 2 to 3 millimeters out of the carrier plate 26 and are on the opposite Supported side on a bumper plate or stop 34. This stop can either be designed flat or with a Shaped surface to be used, at the same time for profiling the bristle tufts by axially moving the individual bristles inside a tuft is used. The stamp 20 is on his Provide surface facing the carrier plate with pointed projections 36, the tips of which are directed towards the area of the carrier plate are, which surrounds the holes, and thus the tufts of bristles. Further is the surface of the stamp directed against the carrier plate with a Provide non-stick coating.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, sind die vier Stempel 20 an der Stempel-Trägerplatte 12 elektrisch in Serie geschaltet. Die Verschaltung der Stempel kann durch einzelne Kabelabschnitte oder auch durch geeignete Gestaltung der Stützsockel 18 erfolgen.As can be seen from FIG. 7, the four stamps 20 are on the stamp carrier plate 12 electrically connected in series. The interconnection of the Stamp can be made by individual cable sections or by suitable ones Design of the support base 18 take place.

Aus der Darstellung in Fig. 8 ist ersichtlich, daß der Stempel ein dünnwandiges Bauteil ist, dem durch geeignete Rundungen, angeformte Rippen, einen hochgebogenen Umfangsrand und die Abwinklung der Kontaktschuhe eine hohe Formsteifigkeit verliehen wird. From the illustration in Fig. 8 it can be seen that the stamp is a thin-walled Component is, which by means of suitable curves, molded ribs, a curved peripheral edge and the angled contact shoes high dimensional rigidity is conferred.

Wie ferner aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist wenigstens einem der Stempel 20, vorzugsweise aber jedem Stempel, ein Temperaturfühler 40 zugeordnet. Der bzw. jeder Temperaturfühler 40 ist mit einem Regler 42 verbunden, der eine elektrische Stromversorgung 44 ansteuert, an deren Ausgängen die Stromkabel 30 angeschlossen sind. Die Stromversorgung 44 arbeitet vorzugsweise mit Pulsdauermodulation.As can also be seen from FIG. 7, at least one is the stamp 20, but preferably each stamp, associated with a temperature sensor 40. The or each temperature sensor 40 is connected to a controller 42 which controls an electrical power supply 44, at the outputs of which Power cables 30 are connected. Power supply 44 preferably operates with pulse duration modulation.

Bei einer typischen Ausführungsform der Vorrichtung besteht der Körper jedes Stempels 20 aus rostfreiem Stahl. Die Wandstärke im Bereich der Stempelplatte 20a beträgt nur einen Bruchteil eines Millimeters. Bei einer Länge der Stempelplatte im Bereich von 20 Millimeter und einer Breite von etwa 10 Millimeter ergibt sich eine Heizleistung von etwa 1400 Watt, entsprechend einem Strom von 200 Ampère bei 7 Volt. Der Körper des Stempels hat dabei eine so geringe Wärmekapazität, daß der aus Aufheizen und Abkühlen bestehende Zyklus in einer Größenordnung von einer Sekunde liegen kann. Die rasche Abkühlung erfolgt allein durch einen gesteuerten Druckluftstoß, der gegen die Fläche der Stempelplatte gerichtet wird.In a typical embodiment of the device, the body is made up each stamp 20 made of stainless steel. The wall thickness in the area of Stamp plate 20a is only a fraction of a millimeter. At a length of the stamp plate in the range of 20 millimeters and one Width of about 10 millimeters results in a heating output of about 1400 watts, corresponding to a current of 200 amps at 7 volts. The body the stamp has such a low heat capacity that that from heating and cooling existing cycle on the order of one Second. The rapid cooling takes place solely by a controlled one Blast of compressed air directed against the surface of the stamp plate becomes.

Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsvariante wird das Trägerplättchen 26 zusätzlich zu der Stützplatte 22 von einem beweglichen Stützring 48 übergriffen. Der Stützring 48 ist mit einer Druchgangsöffnung für den Druchtritt des Stempels 20 versehen. Der Strützring 48 verbessert die Abstützung am Umfangsrand des Trägerplättchens 26, um einer Verformung desselben durch die Einwirkung des erhitzten Stempels 20 vorzubeugen. Mit dieser Ausführung der Vorrichtung wird eine besonders gute Maßhaltigkeit der Trägerplättchen 26 gewährleistet, so daß bei der anschließenden Verschweißung mit dem Bürstenkopf eine saubere Verbindung entsteht.In the embodiment variant shown in FIG. 9, the carrier plate 26 in addition to the support plate 22 by a movable support ring 48 attacked. The support ring 48 is with a passage opening for the Passage of the stamp 20 provided. The support ring 48 improves Support on the peripheral edge of the support plate 26 to prevent deformation to prevent the same by the action of the heated stamp 20. With this version of the device is particularly good dimensional accuracy the carrier plate 26 ensures that during the subsequent welding a clean connection is created with the brush head.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform sind die Durchgangslöcher auf der Seite der zu verschmelzenden Faserenden erweitert, insbesondere kegelförmig. Beim Andrücken der erhitzten Fläche des Stempels wird plastifizierte Masse der verschmolzenen Faserenden in diese Erweiterungen eingedrückt, wodurch an den verschmolzenen Faserenden kegelstumpfförmige Verdickungen gebildet werden, die in Fig. 10 mit 5 bezeichnet sind. Durch diese Verdickungen wird die "Auszugskraft", d.h. die Zugkraft in Richtung "A" in Fig. 10, bei der sich ein Büschel von dem Trägerplättchen 26 löst, erheblich vergrößert. Eine weitere Steigerung wird dadurch erreicht, daß die plastifizierte Masse der verschmolzenen Faserenden durch Andrücken des erhitzten Stempels wenigstens bereichsweise zu einer durchgehenden Schicht umgeformt wird, wie bei 6 in Fig. 10 angedeutet. Um das Einsetzen der Faserbüschel 1 in die Durchgangslöcher des Trägerplättchens 26 zu erleichtern, sind diese Durchgangslöcher auch auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerplättchens 26 erweitert, wie in Fig. 10 bei 7 angedeutet.In the embodiment shown in Fig. 10, the through holes are expanded on the side of the fiber ends to be fused, especially conical. When pressing the heated surface of the The plasticized mass of the fused fiber ends is stamped into these extensions are pushed in, causing the fused Fiber ends are formed as truncated cones, which in 10 are designated by 5. Through these thickenings "Pull-out force", i.e. the tensile force in the direction "A" in Fig. 10, in the a tuft detaches from the carrier plate 26, considerably enlarged. A further increase is achieved in that the plasticized mass of the fused fiber ends by pressing the heated stamp at least in areas to a continuous Layer is reshaped, as indicated at 6 in Fig. 10. To do that Insert the tufts of fibers 1 into the through holes of the These through holes are also to facilitate carrier plates 26 expanded on the opposite side of the carrier plate 26, as indicated in Fig. 10 at 7.

Claims (26)

Verfahren zum Verschmelzen der axialen Enden von gebündelten Fasern aus thermoplastischem Kunststoff durch Einwirkung von Hitze, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden mit einer erhitzten Fläche in Berührung gebracht werden, die Fläche plötzlich abgekühlt wird und die Faserenden erst nach erfolgter Abkühlung der Fläche von dieser getrennt werden.Process for fusing the axial ends of bundled fibers made of thermoplastic material by the action of heat, characterized in that the fiber ends are brought into contact with a heated surface, the surface is suddenly cooled and the fiber ends are separated from the surface only after the surface has cooled . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche durch elektrischen Stromfluß erhitzt und durch ein strömendes Kühlmedium abgekühlt wird.A method according to claim 1, characterized in that the surface is heated by electrical current flow and is cooled by a flowing cooling medium. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Büschel von Fasern für die Herstellung von Bürsten gebildet werden, indem die am Bürstenkörper zu befestigenden Faserenden verschmolzen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that tufts of fibers for the production of brushes are formed by fusing the fiber ends to be attached to the brush body. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Büschelenden mit der Fläche eines durch elektrischen Stromfluß beheizbaren und durch ein strömendes Kühlmedium abkühlbaren Stempels in Berührung gebracht werden.A method according to claim 3, characterized in that at the same time a plurality of tuft ends are brought into contact with the surface of a stamp which can be heated by an electric current and which can be cooled by a flowing cooling medium. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Büschel in Durchgangslöcher eines Trägerplättchens eingesetzt und durch Verschmelzen ihrer Enden daran befestigt werden.A method according to claim 4, characterized in that the tufts are inserted into through holes of a carrier plate and are attached to them by fusing their ends. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher auf der Seite der zu verschmelzenden Faserenden erweitert sind und plastifizierte Masse der verschmolzenen Faserenden durch Andrücken der erhitzten Fläche in die Erweiterungen der Durchgangslöcher eingedrückt wird.A method according to claim 5, characterized in that the through holes on the side of the fiber ends to be fused are widened and plasticized mass of the fused fiber ends is pressed into the widenings of the through holes by pressing the heated surface. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die plastifizierte Masse der verschmolzenen Faserenden durch Andrücken der erhitzten Fläche mindestens bereichsweise in eine zusammenhängende Schicht umgeformt wird.Method according to claim 5 or 6, characterized in that the plasticized mass of the fused fiber ends is formed into a coherent layer at least in regions by pressing on the heated surface. Vorrichtung zur Befestigung von Borstenbüscheln für Bürsten an Trägerplättchen aus thermoplastischem Kunststoff, die mit einem dem Borstenfeld der Bürste entsprechenden Lochfeld versehen sind, mit einem erhitzbaren Stempel, der gegen die aus den Löchern des Lochfeldes auf einer Seite des Trägerplättchens herausragenden Enden der Borstenbüschel andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel durch elektrischen Stromfluß beheizbar und durch ein strömendes Kühlmedium abkühlbar ist.Device for fastening bristle tufts for brushes to carrier plates made of thermoplastic material, which are provided with a hole field corresponding to the bristle field of the brush, with a heatable stamp which can be pressed against the ends of the bristle tufts protruding from the holes of the hole field on one side of the carrier plate, characterized in that the stamp can be heated by electrical current flow and can be cooled by a flowing cooling medium. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel einen Körper aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, an dem zwei elektrische Hochstrom-Anschlüsse angeformt sind.Apparatus according to claim 8, characterized in that the stamp has a body made of electrically conductive material, on which two electrical high-current connections are formed. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Stempels eine dünnwandige Stempelplatte mit zwei angeformten Kontaktschuhen aufweist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the body of the stamp has a thin-walled stamp plate with two molded contact shoes. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelplatte durch einen abgewinkelten Randstreifen versteift ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the stamp plate is stiffened by an angled edge strip. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschuhe abgewinkelt sind.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the contact shoes are angled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschuhe zugleich Stützwinkel zur Befestigung des Stempels an einem Stempelträger bilden.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the contact shoes at the same time form support angles for fastening the stamp to a stamp carrier. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel auf seiner dem Trägerplättchen zugewandten Fläche mit Vorsprüngen versehen ist, deren Spitzen Lochberandungsflächen des Trägerplättchens gegenüberliegen.Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the stamp is provided on its surface facing the carrier plate with projections, the tips of which face the perforated edges of the carrier plate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel auf seiner dem Trägerplättchen zugewandten Fläche mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the stamp is provided on its surface facing the carrier plate with a non-stick coating. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerplättchen in eine Öffnung eines Stützplättchens einsetzbar ist, deren Berandung den Umfangsrand des Trägerplättchens während der Einwirkung des Stempels abstützt.Device according to one of claims 8 to 15, characterized in that the carrier plate can be inserted into an opening of a support plate, the edge of which supports the peripheral edge of the carrier plate during the action of the stamp. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Durchgangsöffnung für den Stempel versehener beweglicher Stützring den Umfangsrand des in die Öffnung des Stützplättchens eingesetzten Trägerplättchens umgreift.Apparatus according to claim 16, characterized in that a movable support ring provided with a through opening for the stamp engages around the peripheral edge of the support plate inserted into the opening of the support plate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Kühlmedium durch direkt gegen den Stempel gerichtete Druckluft gebildet ist.Device according to one of claims 8 to 17, characterized in that the flowing cooling medium is formed by compressed air directed directly against the plunger. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stempel in einer Gruppe an einer Stempel-Trägerplatte angeordnet und eine gleiche Anzahl von Trägerplättchen in Gegenüberlage zu den Stempeln in entsprechende Öffnungen einer Stützplatte einsetzbar sind.Device according to one of claims 8 to 18, characterized in that a plurality of stamps are arranged in a group on a stamp carrier plate and an equal number of carrier plates can be inserted in corresponding openings of a support plate opposite the stamps. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel-Trägerplatte relativ zu der Stützplatte hin und her beweglich ist.Apparatus according to claim 19, characterized in that the stamp carrier plate is movable back and forth relative to the support plate. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel-Trägerplatte mit in Gegenüberlage zu den Stempeln mündenden Strömungskanälen für das Kühlmedium versehen ist.Apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that the stamp carrier plate is provided with flow channels for the cooling medium which open out opposite the stamps. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel elektrisch in Serie geschaltet sind.Device according to one of claims 8 to 20, characterized in that the stamps are electrically connected in series. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Stempels aus einem Metall von relativ hohem spezifischen Widerstand wie rostfreier Stahl oder Titan besteht.Device according to one of claims 9 to 22, characterized in that the body of the stamp consists of a metal of relatively high specific resistance, such as stainless steel or titanium. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizleistung für den Stempel durch einen Stromstoß von einigen hundert Ampère, insbesondere etwa 200 Ampère zur Herstellung von Zahnbürsten, bei einer Spannung von wenigen Volt bereitgestellt wird.Device according to one of claims 8 to 23, characterized in that the electrical heating power for the stamp is provided by a current surge of a few hundred amperes, in particular about 200 amperes for the production of toothbrushes, at a voltage of a few volts. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stempel wenigstens ein Temperaturfühler zugeordnet ist und die elektrische Heizleistung entsprechend der gemessenen Temperatur gesteuert wird.Device according to one of claims 8 to 24, characterized in that at least one temperature sensor is assigned to the stamp and the electrical heating power is controlled in accordance with the measured temperature. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizleistung mit Pulsdauermodulation geregelt wird.Apparatus according to claim 25, characterized in that the electrical heating power is regulated with pulse duration modulation.
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