PL182670B1 - Sposób wytwarzania wyrobów szczotkowych, urządzenie do wytwarzania wyrobów szczotkowych oraz wyrób szczotkowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów szczotkowych, urządzenie do wytwarzania wyrobów szczotkowych i wyrób szczotkowy.

Pod pojęciem „wyrób szczotkowy” rozumiemy tu wszelkie produkty, w których pęki szczeciny lub pojedyncze szczeciny przymocowane są do nośników szczeciny niezależnie od ich postaci. A zatem mogą to być tradycyjne szczotki, takie jak szczoteczki do zębów, szczotki do mycia ciała, szczotki czyszczące, szczotki szlifierskie, szczotki polerujące lub szczotki do szorowania na kiju, miotły, pędzle lub maty.

Nośnikami mogą być zarówno bezpośrednio trzony, uchwyty, albo korpusy urządzeń, taśmy, pasy, itp., jak również produkty wstępne, przymocowywane następnie do trzonów, uchwytów, urządzeń itp. albo łączone są ze sobą w większe jednostki.

Pod pojęciem pęków szczeciny rozumiemy pęki o dowolnym przekroju poprzecznym, np. pęki okrągłe, wielokątne, pęki z pustym wnętrzem, pakiety pęków itp. Szczeciny wykonane są z tworzyw sztucznych, a zgrubienie może zostać wykonane w znany sposób poprzez topienie boków końców szczecin i ich wystygnięcie i ewentualne poddanie ich po tym formowaniu.

Od czasu pojawienia się szczecin z tworzyw sztucznych podejmowano próby zastąpienia tradycyjnych metod zamocowywania pęków szczecin w sposób mechaniczny względnie poprzez klejenie.

Znana jest metoda (DE 845 933), polegająca na wytworzeniu na pęku szczeciny poprzez topienie zgrubienia i otoczenie tego zgrubienia poprzez natryskiwanie tworzywem nośnika szczeciny, przez co pęk szczeciny zostaje na stałe zakotwiczony w nośniku. Wtryskiwanie pęków szczeciny było z biegiem czasu udoskonalone (DE 35 11 528, EPO 142 885).

Zgodnie z inną technologią przewiduje się utworzenie wgłębień, względnie przelotowych wybrań w nośniku szczeciny i powierzchniowe stopienie go w obrębie wybrań i/lub zgrubienia pęku szczeciny i wciśnięcie pęku szczeciny poprzez zgrubienie do wybrania (US 4 609 228, US 4 637 660). Stopione tworzywo nośnika szczeciny oblewa wówczas zgrubienie i jednocześnie może nastąpić stopienie się ze sobą tworzyw sztucznych tworzących pęk szczeciny i nośnik.

Znana jest też metoda łączenia termosprężystego (US 4 988 146), polegająca na tym, że ścianki wybrania i/lub zgrubienia na pęku szczeciny zostają w obrębie swojej powierzchni rozgrzane do temperatur mniejszych od temperatur, w których podlegałyby stopieniu, a następnie, przy wykorzystaniu odkształcenia termosprężystego, pęk szczeciny zostaje poprzez swe zgrubienie osadzony w wybraniu poprzez wciśnięcie termospręzyste. Po wystygnięciu pęk szczeciny jest poprzez swe zgrubienie na stałe zakotwiczony w nośniku.

Wszystkie te metody przewidują dostarczanie, a następnie odprowadzanie ciepła, co w każdym przypadku zajmuje wiele czasu i powoduje konieczność stosowania stosunkowo długich cykli roboczych. Ponadto, doprowadzanie temperatur musi być bardzo precyzyjne, gdyż w przeciwnym razie mogą wystąpić szkody termiczne, w szczególności utrata elastyczności lub termiczne utlenienie polimerów.

W żadnym jednak wypadku nie dało się uniknąć szkodliwego naruszenia struktury molekularnej szczecin mających często bardzo niewielką średnicę.

182 670

Celem wynalazku jest przedstawienie takiego sposobu i takiego urządzenia do wytwarzania wyrobów szczotkowych, które łączyłyby niskie koszty wytwarzania z krótkimi cyklami roboczymi, zaś wyroby szczotkowe miałyby nowe właściwości użytkowe.

W sposobie wytwarzania wyrobu szczotkowego według wynalazku, w którym odpowiednio przygotowany co najmniej jeden pęk szczeciny mocuje się w odpowiednio przygotowanym nośniku szczeciny z co najmniej jednym kształtowym wybraniem do przyjęcia wymienionego pęku szczeciny, wykonanym znanym sposobem, przy czym pęk szczeciny przygotowuje się tak, że wolne końce szczecin, po stronie przeznaczonej do mocowania, topi się, korzystnie cieplnie lub ultradźwiękowo, formując na końcu pęku szczeciny kształtowe zgrubienie o przekroju poprzecznym większym niz przekrój poprzeczny wymienionego kształtowego wybrania w strefie osadzenia pęku szczeciny, istota rozwiązania polega na tym, ze jako nośnik szczeciny stosuje się element wykonany z materiału o elastyczności gumy, przy czym nośnik szczeciny ustala się sztywno w zamocowaniu, natomiast pęk szczeciny chwyta się powyżej kształtowego zgrubienia pęku kształtowym uchwytem, pozycjonując go osią wzdłużną mniej więcej na kierunku wzdłużnej osi kształtowego wybrania nośnika szczeciny, po czym na co najmniej część powierzchni zgrubienia pęku szczeciny działa się bezpośrednio siłą co najmniej części czoła kształtowego stempla poruszającego się wraz z wymienionym uchwytem szczecin, w kierunku kształtowego wybrania nośnika szczeciny wbijając zgrubienie pęku szczeciny do tego wybrania aż do oporu, po czym stempel wycofuje się.

Korzystnie jest, gdy pęk szczeciny formuje się kształtując wystający poza obwód tworzących go szczecin, pierścieniowy występ zgrubienia, na który działa się siłą wbijając to zgrubienie do kształtowego wybrania nośnika szczeciny.

Korzystnie jest również, gdy siłą wbijającą pęk szczeciny działa się równomiernie na cały pierścieniowy występ zgrubienia pęku szczeciny.

Korzystnie także, w jednym z wykonań sposobu według wynalazku, pęk szczeciny formuje się z pierścieniowo rozmieszczonych szczecin, topiąc ich wolne końce w pierścieniowe zgrubienie i kształtując pęk z pustym wnętrzem tak, że zgrubienie to przynajmniej częściowo wystaje w przekroju poprzecznym tego pustego wnętrza, zaś siłą wbijającą pęk działa się co najmniej na ten występ zgrubienia wystający wewnątrz pęku szczeciny z pustym wnętrzem.

W innym wykonaniu sposobu według wynalazku, wybranie w nośniku szczeciny kształtuje się tak, że w jego części tylnej tworzy się podcięcie rozszerzające, zaś siłą wbijającą działa się na zgrubienie pęku szczeciny tak długo, aż osiągnie ono w wybraniu miejsce o największym przekroju poprzecznym.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku korzystnie pęki szczeciny przeznaczone do mocowania w nośniku szczecin wytwarzanego wyrobu wbija się do przeznaczonych do nich wybrań grupami lub wszystkie jednocześnie.

Korzystnie jest również, gdy podczas wbijania zgrubienia pęku szczeciny do wybrania nośnika szczeciny dodatkowo działa się siłą na wolne końce szczecin pęków szczeciny, korzystnie poprzez elementy stempla lub uchwytu pęku szczecin.

Nadto nośnik szczeciny, z zamocowanymi pękami szczeciny, korzystnie ustala się w sztywnym uchwycie poprzez zaciśnięcie tego nośnika szczecin w wybraniu tego uchwytu.

W konstrukcji urządzenia do wytwarzania wyrobów szczotkowych według wynalazku, zawierającego wspornik mocujący dla nośnika szczeciny, i uchwyt dla pęku szczeciny powyżej końcowego zgrubienia pęku, istota rozwiązania polega na tym, że wymieniony uchwyt ma stempel, który ma część czoła o kształcie powierzchni odpowiadającym kształtowi co najmniej części zgrubienia pęku szczeciny, przy czym stempel ma napęd przemieszczający go wraz z uchwytem na kierunku wzdłużnej osi wybrania nośnika szczeciny.

W jednym z wykonań według wynalazku stempel ma kształt tulei, o średnicy wewnętrznej odpowiadającej ściśle zewnętrznej średnicy pęku szczeciny, której część czoła stanowi pierścieniowe czoło, którego powierzchnia odpowiada występowi zgrubienia wystającemu zewnętrznie poza szczeciny tworzące pęk szczeciny.

Tuleja ta ma część o średnicy tak dobranej do wystającego zewnętrznie w przekroju poprzecznym występu zgrubienia, ze nie jest większa niz największy poprzeczny przekrój tego

182 670 zgrubienia i ma powyżej tej części większy przekrój poprzeczny tworzący stopień, o średnicy większej niż największy przekrój poprzeczny tego zgrubienia.

Wymieniony stopień korzystnie stanowi ogranicznik głębokości wbijania pęku szczeciny.

W innym wykonaniu stempel ma postać sworznia, który ma przednią zwęzoną część, o mniejszej średnicy, a powyżej ma część czoła o większej średnicy.

Ta zwężona przednia część tego stempla ma średnicę odpowiadającą przestrzeni wewnątrz pierścieniowego zgrubienia pęku szczeciny z pustym wnętrzem, zaś usytuowana powyżej wymieniona część czoła tworzy stopień stempla o średnicy odpowiadającej wewnętrznemu występowi pierścieniowego zgrubienia pęku szczeciny z pustym wnętrzem.

W konstrukcji wyrobu szczotkowego według wynalazku, składającego się z nośnika szczeciny z materiału elastycznego z co najmniej jednym kształtowym wybraniem do umocowania pęku szczeciny, który ma na końcu przeznaczonym do umocowania skupiające pojedyncze szczeciny kształtowe zgrubienie, którego przekrój poprzeczny jest większy niż przekrój poprzeczny pęku i najwęższy przekrój poprzeczny kształtowego wybrania, istota rozwiązania polega na tym, że nośnik szczeciny wykonany jest z materiału o elastyczności gumy, przy czym pęk szczeciny przynajmniej w części usytuowanej w kształtowym wybraniu nośnika szczeciny, jest bezpośrednio ściśle objęty przez materiał nośnika szczeciny siłami sprężystości powrotnej tego materiału i jest utwierdzony we wnętrzu tego wybrania połączeniem wzajemnie sprzęgających się kształtów.

Nadto, nośnik szczeciny jest sprężyście osadzony w wybraniu mającego mniejszą elastyczność sztywnego uchwytu, który otacza i zaciska nośnik szczeciny jak element ramowy.

Korzystnie w otoczeniu uchwytu nośnik szczeciny ma usztywniające wkładki i powłoki.

Korzystnie jest również, gdy nośnik szczeciny stanowi równocześnie uchwyt i ma większą sztywność w otoczeniu uchwytu.

Korzystnie, w jednym z wykonań, od strony osadzenia pęków szczeciny nośnik szczeciny ma puste wnęki ograniczone wewnętrznymi powierzchniami sztywnego uchwytu.

W kolejnym z wykonań wyrobu według wynalazku, zgrubienie pęku szczeciny ma w wybraniu przekrój osiowy zbliżony do spłaszczonego owalu i jest usytuowane mniej więcej pośrodku grubości nośnika szczeciny.

W innym wykonaniu zgrubienie pęku szczeciny ma w wybraniu przekrój osiowy zbliżony do torusa bez wolnego środka i jest usytuowane mniej więcej pośrodku grubości nośnika szczeciny.

W następnym wykonaniu pęk szczeciny ustalony jest w wybraniu nośnika szczeciny tak, że wystaje z wybrania z dowolnie wybranej strony nośnika szczeciny.

W kolejnym wykonaniu wyrobu według wynalazku zgrubienie pęku szczeciny ma w wybraniu przekrój poprzeczny zbliżony do spłaszczonego owalu i jest usytuowany przy spodniej stronie nośnika szczeciny.

Gdy wybranie w nośniku szczeciny ma tylne podcięcie, zgrubienie pęku szczeciny osadzone jest w strefie tylnego podcięcia wybrania nośnika szczeciny.

Korzystnie jest także, gdy we wszystkich wykonaniach wyrobu nośnik szczeciny ma w obrębie uchwytu większy przekrój poprzeczny niż w obrębie osadzenia pęków szczeciny.

Rozwiązania według wynalazku cechuje szereg zalet i korzyści technologicznych. Dzięki sposobowi według wynalazku pęk szczeciny, ustawiony swą osią mniej więcej w kierunku osi wybrania i pod działaniem siły na zgrubienie wbity do tego wybrania w nośniku szczeciny z materiału o elastyczności gumy, zostaje zakotwiczony w nim dzięki temu, ze ścianka wybrania w czasie przechodzenia przez nie zgrubienia pęku szczeciny elastycznie rozwiera się, a za zgrubieniem w kierunku wbijania go z powrotem zwiera się az do zetknięcia się ze szczecinami pęku szczeciny.

Wielkość użytej do wbijania siły zależeć będzie od modułu Younga materiału, z którego wykonany jest nośnik szczeciny, jak również od tego jak geometrycznie zwymiarowane są względem siebie zgrubienie i wybranie, względnie jak są wzajemnie dopasowane. Parametry te można łatwo ustalić wykonując kilka doświadczeń, stosownie do rodzaju wytwarzanego wyrobu szczotkowego.

182 670

Następnie równie proste jest wytworzenie odpowiednio dużych sił wbijających i przeniesienie ich na zgrubienie na pęku szczeciny, w celu uzyskania, po wbiciu, odporności pęku szczeciny na wypadanie zwykle spotykane wśród produkowanych wyrobów szczotkowych.

Najkorzystniej jest, jeśli osie pęku szczeciny oraz wybrania ustawi się w chwili rozpoczęcia wbijania tak, ze będą się na siebie nakładały, jednakże lekkie pochylenie lub przesunięcie nie będą miały znaczenia, ponieważ podczas wbijania zgrubienie centruje się samoczynnie. Poza tym sposób ten można stosować nie tylko w przypadku pęków szczeciny, lecz również dla pojedynczych szczecin, pod warunkiem, że będą miały zgrubienie na końcu przeznaczonym do zamocowania.

Zaleca się, by siła powodująca wciskanie pęku szczeciny działała równomiernie na wystający poza obwód szczecin tworzących pęk szczeciny, pierścieniowaty występ zgrubienia.

Jeżeli pęki szczeciny mają postać pęków z pustym wnętrzem, w których szczeciny rozmieszczone są pierścieniowo, zgrubienie przynajmniej częściowo wystaje w przekroju poprzecznym pustego wnętrza, może też zamykać je przybierając kształt płytki.

Zgodnie z wynalazkiem, w przypadku pęków z pustym wnętrzem, takich jak przedstawione powyżej, siła wciskająca działa na zgrubienie wewnątrz pustej przestrzeni.

Korzystnym będzie, jeśli wybranie w nośniku szczeciny będzie miało tylne podcięcie. W takim wypadku będzie się działać siłą wbijającą na zgrubienie tak długo, az osiągnie ono w wybraniu miejsce o największym przekroju poprzecznym znajdujące się za tylnym podcięciem.

Wyroby szczotkowe, np. szczotki, mają z reguły wiele pęków szczeciny wraz z odpowiadającymi im ilością wybraniami w nośniku szczeciny. Metoda zgodna z wynalazkiem umożliwia jednoczesne wbijanie do wybrań w nośniku szczeciny wszystkich pęków szczeciny lub grup pęków szczeciny.

Dodatkowo, oprócz siły stosowanej do efektywnego wbijania zgrubienia może być też stosowana siła działająca na wolne końce pęku szczeciny, przy czym pęk korzystnie jest ściskany na jego obrzeżu, by przeszkadzać szczecinom w rozchylaniu się.

W razie podwyższonych wymagań co do odporności na wypadanie, zaleca się połączone z naciągnięciem zamocowanie na nośniku sztywnym elastycznego nośnika szczeciny z zamocowanymi pękami szczeciny.

Korzystne skutki stosowania omówionego wyżej sposobu możliwe są dzięki użyciu urządzenia według wynalazku.

Dzięki prostocie konstrukcji tego urządzenia, napędzany osiowo stempel, który poprzez swą poruszającą się w kierunku zamocowania z nośnikiem szczeciny do przodu część czołową działa na zgrubienie pęku szczeciny, poddaje się wsuwaniu do wybrania wraz z pękiem szczeciny i rozpiera elastycznie podatne ścianki wybrania na zewnątrz, aż do całkowitego wypozycj onowania zgrubienia. Po wyprowadzeniu stempla elastyczna ścianka wybrania sprężynuje do wewnątrz, napinając zgrubienie i opinając jednocześnie szczeciny pęku, na odcinkach, które znalazły się wewnątrz nośnika szczeciny.

Stempel o kształcie obejmującej od zewnątrz pęk szczeciny tulei, która poprzez swą pierścieniowatą część czołową działa na wystający poza szczeciny tworzące pęk szczeciny występ zgrubienia nie tylko służy prowadzeniu pęku szczeciny, ale jednocześnie przenosi boczne siły rozpierające na elastyczny materiał nośnika szczeciny.

W korzystnej realizacji wynalazku przewiduje się, że tuleja będzie mieć w swej części działającej na występ zgrubienia zewnętrzny przekrój poprzeczny, nie większy niż największy przekrój poprzeczny zgrubienia, a następnie w części tworzącej stopień większy przekrój poprzeczny. Dzięki temu stopień ten stanowi współdziałający z powierzchnią nośnika szczeciny ogranicznik głębokości wbijania pęku szczeciny.

W przypadku pęków z pustym wnętrzem, stempel o kształcie sworznia wnika do pustego wnętrza pęku i działa poprzez swą poruszającą się do przodu część czołową na wystającą w pustym wnętrzu część zgrubienia. Jeżeli zgrubienie to ma kształt płytki i zamyka od dołu na wewnątrz pusty pęk szczeciny, to stempel działa właśnie na tę wewnętrzną część zgrubienia w kształcie płytki.

W przypadku zgrubienia o kształcie pierścienia, stempel może mieć w zalecanej formie jego wykonania nasadkę o małej średnicy, wnikającą do przestrzeni wewnątrz pierścienia

182 670 zgrubienia, przy czym utworzony dzięki temu stopień stempla działa podczas wbijania na wewnętrzny występ pierścieniowatego zgrubienia.

W wyrobach szczotkowych wytworzonych sposobem według wynalazku, nośnik szczeciny z materiału w normalnej temperaturze elastycznego jak guma ma elastyczność dostosowaną do stosunku przekroju poprzecznego wybrania do przekroju poprzecznego zgrubienia pęku w ten sposób, ze po wbiciu pęku do wybrania zgrubienie zostaje kształtowo zamknięte przez elastycznie zwierający się materiał nośnika szczeciny, a pęk szczeciny zostaje, przynajmniej w części, która znalazła się w nośniku, ściśle przez niego objęty.

O ile dotychczas nośnik wyrobów ze szczeciny składa się z mniej lub bardziej sztywnych tworzyw sztucznych, o tyle zgodnie z wynalazkiem proponuje się materiał o elastyczności gumy, który z jednej strony ulegałby odkształceniu niezbędnemu dla umieszczenia pęku szczeciny ze zgrubieniem, a z drugiej strony miałby taką zdolność powrotnego zwierania się, że po pierwsze zgrubienie zostałoby kształtowo zamknięte przez materiał nośnika, a po drugie pęk szczeciny w części znajdującej się wewnątrz nośnika zostałby objęty i w ten sposób opasany bez pozostawiania wartych wzmianki pustych przestrzeni.

Materiał nośnika względnie jego elastyczność muszą zostać tak dobrane, a geometryczne wymiary wybrania i zgrubienia tak do siebie dostosowane, ze możliwe będzie umieszczenie pęku szczeciny przy racjonalnym nakładzie sił, a z drugiej strony zostanie uzyskana wystarczająca wytrzymałość na wyciąganie, biorąc pod uwagę przeznaczenie wyrobu ze szczeciny.

Wśród spełniających te warunki materiałów, rozważyć można zastosowanie naturalnych i syntetycznych kauczuków jak również szeregu znanych elastomerów.

Nie ulega wątpliwości, że technika wytwarzania tego rodzaju wyrobów szczotkowych jest znacznie prostsza niż dotychczas stosowane metody termoplastyczne lub termoelastyczne, ponieważ zamocowywanie może się odbywać w normalnej temperaturze.

Dzięki temu nakłady na narzędzia zostają znacznie zredukowane, przede wszystkim jednak możliwe stanie się zastosowanie znacznie krótszych taktów pracy niz dotychczasowe charakteryzujące mechaniczne techniki zamocowywania.

W ten sposób osiągnięta zostaje dalsza korzyść polegająca na tym, że nie jest niezbędne użycie dodatkowych lub całkiem innego rodzaju środków mocujących.

Poza tym zgodne z wynalazkiem wyroby szczotkowe mają ulepszone właściwości użytkowe, wynikające z wykonania nośnika z materiału o elastyczności gumy, co przynosi w poszczególnych przypadkach zastosowania wiele korzyści np. zmniejszenie niebezpieczeństwa zranienia szczoteczkami do zębów, szczotkami kosmetycznymi, szczotkami do ciała itp.

W przypadku przeznaczonych do czyszczenia szczotek, mioteł itp. jak również w przypadku szczotek technicznych dzięki gumowej elastyczności nośnika mniejsze jest niebezpieczeństwo uszkodzenia innych obiektów znajdujących się w zasięgu ruchu szczotki, a także uzyskuje się dogodne właściwości tłumiące, co jest szczególnie korzystne w przypadku szczotek o napędzie mechanicznym.

W ten sposób odpada konieczność korzystania z bardzo kosztownych środków służących produkcji giętkich szczotek z materiałów ze swej natury sztywnych, takich jak wielokrotnie opisywane w stanie techniki (WO 92/17092, WO 92/17093, EP 0 504 893).

W jednej z zalecanych form realizacji przewiduje się, ze wybranie w nośniku szczeciny jest z tyłu podcięte, przy czym najmniejszy przekrój poprzeczny wybrania jest mniejszy niz przekrój poprzeczny zgrubienia na pęku szczeciny.

Przy takiej realizacji połączenie kształtowe między pękiem szczeciny a nośnikiem zapewnione jest nie tylko przez jego gumową elastyczność, lecz także przez ukształtowanie wybrania, przy czym gumowa elastyczność nośnika szczeciny zapewnia w czasie umocowywania pęku szczeciny bezproblemowe przechodzenie zgrubienia przez jego fragment o najmniejszym przekroju poprzecznym.

Następnie korzystna jest też realizacja wynalazku, w której wybranie ma przy krawędzi wlotu przekrój poprzeczny większy niż przekrój poprzeczny pęku szczeciny i zwęża się stożkowo aż do osiągnięcia swej najmniejszej średnicy.

Dzięki temu ułatwione jest przede wszystkim wbijanie pęku szczeciny, bowiem stożkowa ścianka tworzy rodzaj ukośnego wlotu dla zgrubienia i stempla. Oprócz tego pęk szcze

182 670 ciny może odchylać się w kierunku poprzecznym do swojej osi, co jest zaletą w przypadku niektórych zastosowań.

Jak podano w istocie wynalazku, wybranie może też mieć postać przelotowego otworu w nośniku szczeciny, takiego, że możliwe będzie zamocowanie pęku szczeciny z jednej lub drugiej strony nośnika przy jednakowym ustawieniu osiowym.

Wynalazek umożliwia również zamocowanie nośnika szczeciny z materiału o elastyczności gumy z zamocowanymi pękami szczeciny, przy wykorzystaniu elastyczności, w uchwycie mniej elastycznym lub sztywnym w ten sposób, że sztywny uchwyt ma odpowiednie wybranie, które obramowując zamknie i napręży nośnik o elastyczności gumy. Również to wybranie może być ewentualnie z tyłu podcięte. Sztywny uchwyt może stanowić uchwyt szczotki.

Gumowa elastyczność nośnika powoduje nie tylko elastyczną podatność nośnika, lecz także tworzy tłumiące podparcie dla pęku szczeciny, które zapewnia jego ograniczoną ruchliwość osiową i w poprzek osi. Podatność taka pożądana jest szczególnie w przypadku szczoteczek do zębów.

Ruchomość pęku szczeciny może być zgodnie z wynalazkiem, w przypadku ostatnio wspomnianej realizacji wynalazku, wsparta przez to, że nośnik będzie miał po stronie przeciwnej w stosunku do pęku szczeciny puste przestrzenie. Jeżeli taki nośnik zostanie zamocowany na sztywnym uchwycie, to materiał nośnika o elastyczności gumy będzie mógł w związku z działaniem sił na szczeciny wyginać się wnikając we wspomniane puste przestrzenie, przez co pęk szczeciny będzie mógł się dodatkowo mniej lub bardziej osiowo albo poprzecznie wyginać w zależności od rozmieszczenia pustych przestrzeni.

W rozwiązaniu według wynalazku, zamiast tego nośnik szczeciny z materiału o elastyczności gumy może stanowić jednocześnie uchwyt i mieć w obrębie tego uchwytu większą sztywność. Przy takiej realizacji nośnik i uchwyt stanowią jedną część.

Większą sztywność w obrębie uchwytu można osiągnąć dzięki zastosowaniu usztywniających wkładek lub powłok albo dzięki materiałowo-technicznemu przestrukturyzowaniu np. poprzez dokonanie wyłącznie w obrębie uchwytu spieniania. Wymaganą sztywność uchwytu można osiągnąć również wówczas, gdy będzie on mieć większe przekroje poprzeczne.

W każdym z wyżej wymienionych rozwiązań zgrubienie pęku szczeciny może mieć kształt kulisty, soczewkowy tarczowy albo cylindryczny albo też stożkowo przewężający się w kierunku osi pęku. Kształtowanie wybierać się będzie odpowiednio do żądanej wytrzymałości na wypadanie lub też do oczekiwanej ruchomości pęku w poprzek własnej osi.

Przedmiot wynalazku został poniżej przedstawiony w przykładowych realizacjach objaśnionych rysunkiem, na którym poszczególne figury pokazują:

Figura la-c: trzy fazy postępowania podczas osadzania pęku szczeciny w nośniku przy pomocy pierwszej z form realizacji urządzenia;

Figura 2a- c: kilka faz postępowania podczas osadzania pęków innego rodzaju przy pomocy drugiej z form realizacji urządzenia;

Figura 3a- c: trzecia forma realizacji osadzania pęku szczeciny w dwóch wariantach postępowania;

Figura 4a- c: kilka faz postępowania podczas osadzania pęku szczeciny w jednej z kolejnych postaci nośnika szczeciny;

Figura 5: odcięty przy obszarze główki przekrój wzdłuż szczoteczki do zębów;

Figura 6: to samo co na fig. 6 w widoku z góry;

Figura 7: przekrój poprzeczny szczotki w jednej z innych realizacji;

Figura 8: widok z góry na główkę szczoteczki w jednym z dalszych wariantów.

Figury la do fig. 4c pokazują dla większej przejrzystości jedynie wycinek nośnika szczeciny 1 z materiału o elastyczności gumy w obrębie miejsca zamocowywania pęku szczeciny 2. Pęk szczeciny 2 składa się z licznych pojedynczych szczecin 3, które przy swych końcach służących zamocowaniu obtopione zostały w kształtowe zgrubienie 4, przy czym zgrubienie to zostało następnie pod naciskiem spłaszczone, np. tak, że ma kształt soczewkowy i wystaje na zewnątrz właściwego pęku.

W przypadku przykładu realizacji zgodnego z fig. la do fig. lc, nośnik szczeciny 1 ma kształtowe wybranie 5, w postaci cylindrycznego nieprzelotowego otworu, o średnicy mniej

182 670 szej od zewnętrznej średnicy zgrubienia 4. Pęk szczeciny 2 ze zgrubieniem 4 w kierunku zgodnym ze swoją osią jest wciśnięty lub wbity do nieprzelotowego otworu wybrania 5.

W przypadku omawianego przykładu realizacji wynalazku służy do tego urządzenie zawierające nie pokazany na rysunku wspornik dla nośnika szczeciny 1 i uchwyt dla pęku szczeciny 2, który to uchwyt ma stempel 6 w postaci tulei, w której jest umieszczany i przez którą ściśle objęty zostaje pęk szczeciny 2. Stempel 6 w postaci tulei jest na swym przednim końcu przewężony poprzez stopień 7 w część 8 o mniejszej średnicy.

Zewnętrzna średnica w obrębie części 8 nie powinna być większa od zewnętrznej średnicy zgrubienia. Pierścieniowe czoło 9 części 8 tulei (fig. la) działa na wystający poza zewnętrzną średnicę pęku szczeciny 2 występ zgrubienia 4. Dzięki przemieszczeniu tulei stempla 6 z pękiem szczeciny 2 w dół, odpowiednio do strzałek 10 na fig. Ib, zgrubienie 4 zostaje wciśnięte do nieprzelotowego otworu wybrania 5, przy czym ścianka nieprzelotowego otworu wybrania 5 zostaje dzięki gumowej elastyczności nośnika szczeciny 1 rozparta na zewnątrz, az do uderzenia zgrubienia 4 w dno nieprzelotowego otworu tego wybrania 5. Następnie tuleja - stempel 6 zostaje wyciągnięta (fig. Ic), przez co ścianka nieprzelotowego otworu wybrania 5 na obszarze 11 z powrotem zbiega się ściśle opinając zgrubienie 4 na pewnym odcinku szczeciny pęku 2.

Tuleja może też być zamknięta od tyłu, by poprzez swą zamkniętą stronę czołową oddziaływać siłą na luźny koniec pęku wspierając w ten sposób wciskanie pęku.

W przypadku przykładu realizacji wynalazku przedstawionego na fig. 2a-c, nośnik szczeciny ma kształtowe wybranie 12 w postaci przelotowego otworu, składającego się z części 13 o większej średnicy i części 14 o mniejszej średnicy.

W tym przypadku zamocowywany pęk szczeciny 15 ma postać pęku z pustym wnętrzem. Również ten pęk szczeciny 15 na swym końcu przeznaczonym do zamocowania, jest obtopiony, w pierścieniowate zgrubienie 16, które przez dalsze formowanie zostało spłaszczone.

Do zamocowania pęku szczeciny 15 służy stempel 17 drugiej odmiany urządzenia mający postać sworznia, który ma szerszą część stanowiącą stopień 18, za którym ma przednią zwęzonączęść 19. Zwężona część 19 przechodzi przez puste wnętrze pierścieniowatego zgrubienia 16 (fig. 2a). Podczas przemieszczania stempla 17 w dół, odpowiednio do strzałek 20 na fig. 2b, najpierw przednia zwężona część 19, a następnie zgrubienie 16 zagłębiają się w dwustopniowym przelotowym otworze wybrania 12.

Podczas wnikania pierścieniowatego zgrubienia 16 ścianka części otworu o mniejszej średnicy wewnętrznej otwiera się na zewnątrz, aż do chwili, gdy pierścieniowate zgrubienie 16 osiądzie na stopniu pomiędzy jego częściami 13 i 14. Przy tym w obrębie większej części 13 ścianka z powrotem sprężyście się zwiera, dzięki czemu następuje zamocowanie pierścieniowatego zgrubienia 16. Poza tym również tutaj ścianka w obrębie części 13 całkowicie przylega od zewnątrz do pęku szczeciny 15, po czym stempel 17 zostaje wyciągnięty.

Figura 3a-c przedstawia nośnik szczeciny 1 z wybraniem 21 w postaci przelotowego otworu o stałej średnicy (fig. 3a).

W przypadku takiego przykładu realizacji pęk szczeciny 2 może zostać od góry poprzez swe zgrubienie 4 zgodnie z kierunkiem strzałki 22 (fig. 3b) lub poprzez szczeciny zgodnie z kierunkiem strzałki 23 (fig. 3c) od razu wbity w nośnik szczeciny 1.

Natomiast zgodnie z przykładem realizacji przedstawionym na fig. 4a-c nośnik szczeciny 1 ma wybranie 24 w postaci dwustopniowego przelotowego otworu, którego węższa część 25 znajduje się zgodnie z kierunkiem wbijania przed jego częścią dalszą 26. Pęk szczeciny 2 zostaje poprzez swe zgrubienie 4 wbity za pomocą tulei - stempla 6, stosownie do fig. la-c.

W tym przykładzie realizacji nieprzelotowy otwór wybrania 24 jest przynajmniej w części 25 węzszy niż zewnętrzna średnica zgrubienia 4 tak, że po zamocowaniu pęku szczeciny 2 (fig. 4b) i wyciągnięciu tulei - stempla 6 zgrubienie 4 znajduje się w obrębie dalszej części 26, podczas gdy ścianka części 25 sprężynując zwiera się i ciasno obejmuje zgrubienie 4 w obrębie swej górnej części, a pęk szczeciny 2 w obrębie części 25.

W ten sposób pęk szczeciny 2 zostaje zakotwiczony w sposób skutecznie zabezpieczający przed działaniem sił wyciągających. Nośnik szczeciny 1 można, dla uniknięcia prze

182 670 pchnięcia pęku szczeciny 2 na drugą stronę, zamocować w wybraniu specjalnie przygotowanego uchwytu.

Dla ułatwienia wbijania pęku, we wszystkich wyżej wymienionych formach realizacji wybrania 5, 13, 21, 24 mogą w obrębie krawędzi swojego wlotu stożkowo rozszerzać się. czego nie pokazano na rysunku.

Takie stożkowe rozszerzenie umożliwia też podczas użytkowania szczotki, silniejsze niżby to wynikało z elastyczności nośnika wyginanie się pęków w poprzek własnych osi.

Figura 5 pokazuje przekrój główki 27 szczoteczki do zębów z uchwytem 28. Główka 27 ma od strony szczeciny wybranie 29, w którym umocowywany jest nośnik szczeciny 1 z materiału o elastyczności gumy z zamocowanymi poprzez wbijanie pękami szczeciny 2. Wbijanie może być przeprowadzone zgodnie z jednym z wcześniej opisanych wariantów postępowania. Wybranie 29 dla nośnika szczeciny 1 ma kontur o nieco mniejszym przekroju poprzecznym niż nośnik szczeciny 1 tak, że również on może zostać poprzez wciskanie lub wbijanie zamocowany w główce 27 szczoteczki. Oczywiście, zamiast tego nośnik szczeciny można też wkleić, zgrzewać lub w inny sposób zakotwiczyć w główce 27 szczoteczki.

Figura 6 pokazuje widok od góry na przeznaczoną do zamocowywania szczecin powierzchnię zgodnej z fig. 5 główki 27 szczoteczki.

Figura 7 pokazuje przykład realizacji, w którym nośnik szczeciny 1 jest również zamocowany na uchwycie 30 w kształcie ramy, trzonka itp.

Nośnik szczeciny 1 z materiału o elastyczności gumy ma od strony nie przyjmującej szczecin 2 puste przestrzenie 31, dzięki którym pęki szczecin 2 wykazują zwiększoną ruchliwość nie tylko w kierunku osiowym, lecz również we wszystkich kierunkach w poprzek osi szczecin, w ten sposób, że nośnik szczeciny 1 o elastyczności gumy odchyla się pod naciskiem w obrębie pustych przestrzeni 31 do tyłu.

W ten sposób np. zgodną z fig. 8 szczoteczkę do zębów z główką 32 można wyposażyć w nośnik szczeciny 1, którego pęki szczeciny 2 są bardziej ruchome w obrębie pól 33 a mniej w obrębie pól 34, dzięki czemu szczeciny podczas stosowania mogą się lepiej dopasowywać do zróżnicowanych konturów czyszczonych powierzchni.

Można to również wesprzeć przez to, że wybrania 5 w nośniku szczeciny 1 (np. fig. 1) będą się w obrębie krawędzi otworu danego wybrania 5 cylindrycznie rozszerzać na zewnątrz, dzięki czemu utworzy się skos wlotowy dla zgrubienia 4 względnie stempla 6.

Zamiast ukształtowania dwuczęściowego uchwytu dla szczoteczki do zębów, uchwyt 28 może składać się z tego samego materiału co nośnik szczeciny 1, uzyskując większą od niego sztywność jedynie dzięki odpowiednio większemu przekrojowi poprzecznemu, dzięki nakładkom lub powłokom albo dzięki odpowiedniemu materiałowo-technicznemu przestrukturyzowaniu, np. dzięki spienianiu.

182 670

182 670

182 670

182 670

Fig.6

182 670

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (25)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wyrobów szczotkowych, w którym odpowiednio przygotowany co najmniej jeden pęk szczeciny mocuje się w odpowiednio przygotowanym nośniku szczeciny z co najmniej jednym kształtowym wybraniem do przyjęcia wymienionego pęku szczeciny, wykonanym znanym sposobem, przy czym pęk szczeciny przygotowuje się tak, ze wolne końce szczecin, po stronie przeznaczonej do mocowania, topi się, korzystnie cieplnie lub ultradźwiękowo, formując na końcu pęku szczeciny kształtowe zgrubienie o przekroju poprzecznym większym niż przekrój poprzeczny wymienionego kształtowego wybrania w strefie osadzenia pęku szczeciny, znamienny tym, ze jako nośnik szczeciny (1) stosuje się element wykonany z materiału o elastyczności gumy, przy czym nośnik szczeciny (1) ustala się sztywno w zamocowaniu, natomiast pęk szczeciny (2), (15) chwyta się powyżej kształtowego zgrubienia (4) pęku kształtowym uchwytem, pozycjonując go osią wzdłużną mniej więcej na kierunku wzdłużnej osi kształtowego wybrania (5), (12), (21), (24) nośnika szczeciny (1), po czym na co najmniej część powierzchni zgrubienia (4), (16) pęku szczeciny (2), (15) działa się bezpośrednio siłą co najmniej części czoła kształtowego stempla (6), (17) poruszającego się wraz z wymienionym uchwytem szczecin (3), w kierunku kształtowego wybrania (5), (12), (21), (24) nośnika szczeciny (1) wbijając zgrubienie (4), (16) pęku szczeciny (2), (15) do tego wybrania aż do oporu, po czym stempel wycofuje się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pęk szczeciny (2) formuje się kształtując wystający poza obwód tworzących go szczecin (3), pierścieniowy występ zgrubienia (4), na który działa się siłą wbijając to zgrubienie (4) do kształtowego wybrania (5), (21), (24) nośnika szczeciny (1).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze siłą wbijającą pęk szczeciny (4) działa się równomiernie na cały pierścieniowy występ zgrubienia (4) pęku szczeciny (2).
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze pęk szczeciny (15) formuje się z pierścieniowo rozmieszczonych szczecin (3), topiąc ich wolne końce w pierścieniowe zgrubienie (16) i kształtując pęk z pustym wnętrzem tak, ze zgrubienie to przynajmniej częściowo wystaje w przekroju poprzecznym tego pustego wnętrza, zaś siłą wbijającą pęk działa się co najmniej na ten występ zgrubienia (16) wystający wewnątrz pęku szczeciny (15) z pustym wnętrzem.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybranie (24) w nośniku szczeciny (J) kształtuje się tak, ze w jego części tylnej tworzy się podcięcie (26) rozszerzające, zaś siłą wbijającą działa się na zgrubienie (4) pęku szczeciny (2) tak długo, aż osiągnie ono w wybraniu miejsce o największym przekroju poprzecznym.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pęki szczeciny (2), (15) przeznaczone do mocowania w nośniku szczecin (1) wytwarzanego wyrobu wbija się do przeznaczonych do nich wybrań grupami lub wszystkie jednocześnie.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że podczas wbijania zgrubienia (4), (16) pęku szczeciny (2), (15) do wybrania nośnika szczeciny (1) dodatkowo działa się siłą na wolne końce szczecin (3) pęków szczeciny (2), (15), korzystnie poprzez elementy stempla lub uchwytu pęku szczecin.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, ze nośnik szczeciny (1), z zamocowanymi pękami szczeciny (2), (15), ustala się w sztywnym uchwycie (28), (30) poprzez zaciśnięcie tego nośnika szczecin (1) w wybraniu (29) tego uchwytu (28), (30).
9. 9. Urządzenie do wytwarzania wyrobów szczotkowych, zawierające wspornik mocujący dla nośnika szczeciny, i uchwyt dla pęku szczeciny powyżej końcowego zgrubienia pęku, znamienne tym, ze wymieniony uchwyt ma stempel (6,17), który ma część czoła o kształcie

   182 670 powierzchni odpowiadającym kształtowi co najmniej części zgrubienia (4, 16) pęku szczeciny, przy czym stempel ma napęd przemieszczający go wraz z uchwytem na kierunku wzdłużnej osi wybrania nośnika szczeciny.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, ze stempel (6) ma kształt tulei, o średnicy wewnętrznej odpowiadającej ściśle zewnętrznej średnicy pęku szczeciny (2), której część czoła stanowi pierścieniowe czoło (9), którego powierzchnia odpowiada występowi zgrubienia (4) wystającemu zewnętrznie poza szczeciny (3) tworzące pęk szczeciny (2).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że tuleja (6) ma część (8) o średnicy tak dobranej do wystającego zewnętrznie w przekroju poprzecznym występu zgrubienia (4), ze nie jest większa niz największy poprzeczny przekrój tego zgrubienia (4) i ma powyżej tej części (8) większy przekrój poprzeczny tworzący stopień (7), o średnicy większej niż największy przekrój poprzeczny tego zgrubienia (4).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, ze stopień (7) stanowi ogranicznik głębokości wbijania pęku szczeciny (2).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że stempel (17) ma postać sworznia, który ma przednią zwężoną część (19), o mniejszej średnicy, a powyżej ma część czoła o większej średnicy.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że zwężona przednia część (19) stempla (17) ma średnicę odpowiadającą przestrzeni wewnątrz pierścieniowego zgrubienia pęku szczeciny (15) z pustym wnętrzem, zaś usytuowana powyżej wymieniona część czoła tworzy stopień (18) stempla (17) o średnicy odpowiadającej wewnętrznemu występowi pierścieniowego zgrubienia (16) pęku szczeciny (15) z pustym wnętrzem.
15. 15. Wyrób szczotkowy, składający się z nośnika szczeciny z materiału elastycznego z co najmniej jednym kształtowym wybraniem do umocowania pęku szczeciny, który ma na końcu przeznaczonym do umocowania skupiające pojedyncze szczeciny kształtowe zgrubienie, którego przekrój poprzeczny jest większy niż przekrój poprzeczny pęku i najwęższy przekrój poprzeczny kształtowego wybrania, znamienny tym, ze nośnik szczeciny (1) wykonany jest z materiału o elastyczności gumy, przy czym pęk szczeciny (2), (16) przynajmniej w części usytuowanej w kształtowym wybraniu (5,12, 21, 24) nośnika szczeciny (1), jest bezpośrednio ściśle objęty przez materiał nośnika szczeciny (1) siłami sprężystości powrotnej tego materiału i jest utwierdzony we wnętrzu tego wybrania połączeniem wzajemnie sprzęgających się kształtów, nadto nośnik szczeciny (1) jest sprężyście osadzony w wybraniu (29) mającego mniejszą elastyczność sztywnego uchwytu (28), (30), który otacza i zaciska nośnik szczeciny (1) jak element ramowy.
16. 16. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że w otoczeniu uchwytu (28, 30) nośnik szczeciny (1) ma usztywniające wkładki i powłoki.
17. 17. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że nośnik szczeciny (1) stanowi równocześnie uchwyt i ma większą sztywność w otoczeniu uchwytu (28).
18. 18. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że od strony osadzenia pęków szczeciny (2) nośnik szczeciny (1) ma puste wnęki (31) ograniczone wewnętrznymi powierzchniami sztywnego uchwytu (30).
19. 19. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, ze zgrubienie (4) pęku szczeciny (2) ma w wybraniu (5) przekrój osiowy zbliżony do spłaszczonego owalu i jest usytuowane mniej więcej pośrodku grubości nośnika szczeciny (1).
20. 20. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, ze zgrubienie (16) pęku szczeciny (15) ma w wybraniu (12) przekrój osiowy zbliżony do torusa bez wolnego środka i jest usytuowane mniej więcej pośrodku grubości nośnika szczeciny (1).
21. 21. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, ze pęk szczeciny (2) ustalony jest w wybraniu (21) nośnika szczeciny (1) tak, ze wystaje z wybrania (21) z dowolnie wybranej strony nośnika szczeciny (1).
22. 22. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że zgrubienie (4) pęku szczeciny (2) ma w wybraniu (21) przekrój osiowy zbliżony do spłaszczonego owalu i jest usytuowane mniej więcej pośrodku grubości nośnika szczeciny (1).

    182 670
23. 23. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że zgrubienie (4) pęku szczeciny (2) ma w wybraniu (24) przekrój poprzeczny zbliżony do spłaszczonego owalu i jest usytuowany przy spodniej stronie nośnika szczeciny (1).
24. 24. Wyrób według zastrz. 15, znamienny tym, że zgrubienie (4) pęku szczeciny (2) osadzone jest w strefie tylnego podcięcia (26) wybrania (24) nośnika szczeciny (1).
25. 25. Wyrób według zastrz. 15 albo 16, albo 17, albo 18, albo 19, albo 20, albo 21, albo 22, albo 23, albo 24, znamienny tym, że nośnik szczeciny (1) ma w obrębie uchwytu (28, 30) większy przekrój poprzeczny niz w obrębie osadzenia pęków szczeciny (2).

    * * *