TWI796375B - 用於製造刷子的方法及設備 - Google Patents

Abstract

一種用於製造刷子的方法和設備，提供：藉由衝頭加熱並熔化後側突出的長絲端部（58），其中衝頭（54）並非如至今一般垂直於刷毛載體（14）的上側（42），而是發生衝頭和刷毛載體之間的包含橫截分量的相對移動。

Description

用於製造刷子的方法及設備

本發明係關於一種用於製造刷子的方法，該刷子具有刷毛載體，該刷毛載體具有至少一個開口以及位於該開口中的至少一個刷毛束，該至少一個刷毛束由熱塑性長絲製成。此外，本發明係關於一種用於實施該方法的設備。

EP 1 136 017 B1描述了一種用於熔化刷毛束纖維末端的方法和設備。在此情況下，將經加熱的衝頭壓在後側突出的長絲端部上，以將該等端部熔合在一起並同時使經加熱的團塊變形，亦即壓平。藉由此種熔化和變形，所有長絲（至少是刷毛束的長絲）連接在一起。若多個刷毛束並排配置，則刷毛束的團塊與相鄰的刷毛束的團塊合併，使得刷毛束亦彼此連接，且形成板狀連接層，刷毛束的長絲從該連接層突出。這種經加熱團塊的變形還使得長絲端部整體變寬並因此防止被拉出開口。

在正面，單根長絲盡可能緊密地並排配置，尤其是該等單根長絲應彼此平行，但若裝填密度（亦即長絲的由橫截面觀之的密度）相對較低，則這有時非常困難。儘管於刷毛載體的前側上通常存在穿孔板，當長絲在後側端上熔合在一起時，該等長絲在前側穿入該穿孔板並定位，但是長絲在被拉出穿孔板後大為分岔，這被稱為毛束「彈開（Ausfedern）」、「扇開（Auffächern）」或「敞開（Aufspringen）」。

本發明的目的是提供一種用於製造刷子的方法和一種用於實施該方法的設備，其中減少此種彈開，且可在小範圍內保持長絲（刷毛束的外側長絲）與該毛束的其餘部分的平行度。

為達成此目的，本發明提供了以下步驟：

將該至少一個刷毛束裝入該開口中，其中該後側長絲端部突出於該刷毛載體的上側，以及

藉由施加熱量並將衝頭施加到該等長絲端部上，加熱並熔化該等後側突出的長絲端部，並藉由該衝頭使該等長絲端部變形，其中在該衝頭和該等長絲端部接觸之後，該衝頭和該刷毛載體彼此發生相對移動，該相對移動在該等現有長絲端部的區域內具有側向於該上側的移動分量，以將側向力施加在該或該等現有刷毛束的該等長絲上。

到目前為止，衝頭總是以接觸表面垂直於刷毛載體上側移行，因而長絲彼此無定向地被整平且亦在纖維之間推擠軟化材料。在根據本發明的方法中，結果表明彈開的傾向顯著降低。長絲藉由衝頭的傾斜移行至背側末端上而被更少地相互支撐與軸向壓縮。衝頭的這種傾斜分量明顯地使長絲側向相向移動並因此被分層，而非以未定方式被彼此擠壓。所進行的測試表明，隨著刷毛厚度的減少及隨著毛束密度的降低，品質顯著地增加改進。然而，恰是細刷毛和具有較低長絲密度的毛束在過去表現出更大的問題：使長絲盡可能保持平行且精確彼此對齊。本發明還在使用削尖的長絲方面帶來了很大的優點。關於衝頭和刷毛載體的相對移動，要強調的是，通常為衝頭朝固定的刷毛載體移動，其中，亦可反過來使刷毛載體朝固定的衝頭移動，或者兩個部件都可以移動並形成相對移動。

較佳地，當該上側大致上為平面時，衝頭與刷毛載體之間的相對移動係與該上側的垂線成銳角地朝向該等長絲端部進行，或是

當該上側成弧形延伸時，在所有刷毛束的區域內發生朝向該上側的側向移動。在這兩種選擇中，也取決於衝頭和刷毛載體彼此的相對移動，而未必取決於兩個部件中的哪一個移動。在簡單的實施方式中，藉由衝頭或刷毛載體的傾斜移動實現該移動。或者，亦可連續地進行具有不同移動方向的多個移動，例如，首先是平行於長絲延伸的進給移動（相對運動），然後是與之垂直的移動。

衝頭從觸擊在後側突出的長絲端部上（直到下方止點）的移動方向與刷毛載體的上側的垂線之間的角度如實驗所示應該最大為70°，特別是最大為40°，特別是最大為30°，較佳地在10°至30°的範圍內。

可選地，當然可藉由熱空氣或其他非接觸式熱傳遞來完成加熱和熔化。在此情況下，衝頭僅使單根長絲的液態或糊狀團塊彼此合併，且長絲保持並排成束且對齊。

然而，較佳實施方式提供：當該衝頭接觸該等纖維長絲端部時，藉由在此狀況下經加熱的該衝頭進行加熱與熔化。

這種加熱可藉由衝頭具有電加熱器來完成。

為了從刷毛載體的上側釋放衝頭，可選擇性地如下設置：衝頭被快速冷卻，亦即設置有冷卻裝置。該冷卻裝置例如是通過衝頭的冷卻水引導件。

衝頭較佳地沿著通向該等後側突出的長絲端部的軌道來回移動。

該軌道特別是直線延伸，但其中亦可如下設置：軌道為橢圓形或弧形。例如，衝頭可以首先在起始移動期間垂直地朝刷毛載體上側的方向進給，但接著在接觸尚未熔化的長絲末端之前不久、期間和（或）之後不久進行側向移動。

根據本發明的方法特別適用於藉由抽吸或壓縮空氣流來輸送該至少一個刷毛束到該開口中的設備。在刷毛束的此種供給方式中，與所謂的塞孔方法相比，毛束密度小，而塞孔方法係藉由柱塞（Stößel）將刷毛束機械地打入開口中。

該衝頭具有基本上平坦的接觸表面，該衝頭藉由該接觸表面朝向該等後側突出的長絲端部移動。在與該等後側突出的長絲端部接觸時，該接觸表面基本上進一步平行於該刷毛載體的該上側而延伸，亦即，接觸表面沒有樞轉。刷毛載體的上側可充其量略為拱起，但這是可以忽略的，因為上側的側邊緣和中心區域之間的高度差最大為十分之幾公釐。在此情況下，衝頭的接觸表面亦可採用互補設計。此處重要的是：上側和接觸表面彼此不傾斜地，而是彼此平行地（亦即以上述銳角）相向移行。

若刷毛體具有基本上呈弧形的上側，則衝頭具有與此互補的接觸表面，該衝頭藉由該接觸表面朝向該等後側突出的長絲端部移動，其中在與該等後側突出的長絲端部接觸時，該接觸表面基本上平行於該刷毛載體的該上側而延伸。

該銳角總是大於0°，較佳亦大於或等於10°。

刷毛載體通常是成品刷子的一部分，亦即該刷毛載體亦由熱塑性材料製成。特別地，根據本發明的教導可在所謂的小板中實施，該等小板接著在以刷毛束塞孔之後被射出成型。

當然，根據本發明的方法可僅用於單個刷毛束，但通常在刷毛載體中有大量開口，該等開口以刷毛束填充。就此，與上側的垂線成銳角移行的衝頭將大量刷毛束的所有長絲彼此焊接在一起。

本發明還關於一種用於實施根據本發明之方法的設備，該設備具有可往復移行的衝頭、容置器、輸送設備，該容置器用於設置有至少一個開口的刷毛載體，該輸送設備用於刷毛束，藉由該輸送設備可將刷毛束帶至刷毛載體的開口中，其中，該衝頭可沿著導軌移行，該導軌與裝入該容置器的載體的該上側的垂線成銳角延伸。由於該上側通常位於水平面中，因此亦相對於水平面來定義該銳角。

衝頭可位於線性引導件上並沿著該線性引導件移行，或如前所述沿著彎曲軌道或圓周軌道移動。

該角度在此亦大於0°，較佳地大於10°，衝頭以該角度朝向長絲端部移行並將該等長絲端部變形。

作為上限，衝頭可選地與豎直面且因此與刷毛載體的上側成最大70°，但較佳地最大40°，特別是最大30°的角度移行。目前，10°至30°範圍內的角度已被發現是最佳的。

如上所述，該衝頭可包含加熱器及（或）主動冷卻器。

此外，該設備可包括以壓縮空氣及（或）真空工作的用於刷毛束的輸送裝置，該等刷毛束藉由該輸送設備被輸送至該等開口中。

第1圖圖示用於製造刷子，特別是牙刷的設備，該設備包括多個站。

該設備具有例如循環旋轉的轉盤8，在該轉盤8上配置不同載體10，該等載體10依次循環通過站。載體10包含所謂的容置器12，特別是向上敞開的凹槽，該等凹槽與所謂的刷毛載體14互補。該等刷毛載體14可為稍後的刷體的一部分，且例如設計為小板或亦可設計成整個刷體或作為工具側的穿孔場板（Lochfeldplatte）。穿孔場板用於首先以特定模式拾取刷毛束，該模式對應於刷子中稍後的孔圖案。在填充穿孔場板之後，刷毛束接著被轉移到刷毛載體中，而刷毛載體又是成品刷子的一部分。

在第一站16中，如箭頭所示，在容置器12中設置刷毛載體14。

在傳送方向（順時針方向）上接著是填充站18，在該填充站18中以刷毛束填充設置有開口48的刷毛載體14。

可選地，接著可存在例如切割站20，在該切割站20上待熔化的刷毛端部在焊接之前被切割成所期望的長度。

在隨後的熔化或焊接站22中，毛束的長絲端部被熔化，使得該等長絲端部與刷毛束的其他長絲或刷子的所有刷毛束熔合。為此，提供相應的加熱裝置，這將在下面闡述。

完成站24（例如以射出成型站的形式）可為設備的一部分，但並非絕對如此。在完成站24中，被塞孔的刷毛載體被射出成型，例如藉由射出成型形成牙刷的頸部和柄部。然而，如果刷毛載體是工具側的穿孔場板，則例如在射出成型站上將一部分或整個刷體射出成型到焊接在一起的刷毛束上。如前所述，可替代地預先使刷毛束從穿孔場板轉移到刷毛載體上。

隨後將完成的或至少部分完成的刷子26從設備中取出。

刷毛束藉由毛束分離器30從匣29輸送到可選地設置的中間匣32，且從該中間匣32處輸送到刷毛載體14，在中間匣32之間藉由用壓縮空氣和（或）真空操作的輸送設備34輸送至刷毛載體14。刷毛束藉由軟管或小管被抽吸或吹出，例如在DE 20 2016 101 195 A1中所述。

在第2圖中，示意性地圖示焊接站22。

在此情況下，刷毛載體14是小板，該小板形成成品刷子的一部分並且隨後被射出成型。刷毛載體具有底側40和上側42，該上側42部分地由凹部44形成，該凹部44被周邊邊緣46圍繞。上側42較佳地是平的，充其量略為拱起。

刷毛載體14具有多個開口，為簡單起見，僅圖示了多個開口中的一個開口48。在此開口48中插有刷毛束50，該刷毛束50由大量長絲組成，該等長絲由熱塑性材料製成。實際上，所有開口通常在焊接之前以刷毛束50塞孔。

上側42同時形成刷毛載體14的後側。刷毛束50在被引入開口48之後略微突出於上側42。

可加熱（此處可藉由電加熱器52加熱）之衝頭54從上方朝著後側突出的長絲端部56移動。當衝頭54以其平坦接觸表面58接觸後側突出的長絲端部56時，衝頭54在接觸表面58處已經是熱的，導致長絲端部56熔化且長絲被連接在一起。接著，衝頭54進一步朝向上側42移動，並將液態材料壓合成扁平島或形成一個或多個板，使得刷毛束的長絲（且可能還有刷毛束）彼此連接並且材料相互融合。

衝頭54至上側42的移動與上側42的垂線S成銳角α，亦即，在長絲端部56的區域中存在側向於上側42的移動分量，側向力藉由該移動分量施加在長絲上。若刷毛載體14中存在多個刷毛束50，則衝頭54相對於上側42的相對移動使得所有存在的刷毛束都經受側向力。

在所圖示的實施方式中，由衝頭54經過的軌道是直線路徑軌道，且因此，當該衝頭移動到該衝頭的工作位置並返回至該衝頭的起始位置時，該衝頭傾斜地向下移動並再傾斜地向上返回移動。衝頭的移動是機動式的，例如藉由伺服馬達或壓縮氣缸。

角度α大於0°，較佳大於或等於10°，最大為40°，特別是最大為30°。

在較佳實施方式中，角度α在10°至30°的範圍內。

較佳地，在進程移動期間，接觸表面58相對於垂線S始終為相同定向，較佳地平行於上側42。

作為直線軌道的替代方案，當然亦可設置彎曲軌道或圓周軌道。然而，重要的是，當衝頭54觸擊長絲端部56並且在移動中進一步移動到下方止點時，發生衝頭的向下傾斜移動。

或者，衝頭54亦可設置有冷卻設備，此處圖示為冷卻通道60，該等冷卻通道60在長絲端部56熔化之後通水，以便在接觸表面58的區域中盡可能地突然冷卻衝頭54，藉此剛剛熔化的長絲塑膠材料亦凝固。

由於上側42通常位於豎直面中，因此在此情況下角度α也形成為對應於豎直面。

關於衝頭54在第2圖中所示的實施方式中的移動，該衝頭54可移行地安裝在線性引導件62中。

若刷毛體14具有基本上呈弧形的上側42（見第3圖），則衝頭54具有與此互補的接觸表面58，藉由該接觸表面58，該衝頭54朝向多個刷毛束50的後側突出長絲端部56移動，其中在與所有刷毛束50的後側突出長絲端部56接觸時，接觸表面58在所有刷毛束50的區域中基本上傾斜於刷毛載體的上側42而移動，參見箭頭A。因此，在所有刷毛束50上藉由衝頭達成側向施力，長絲藉由該側向施力而側向擠壓在一起。

當然，在注意上述參數的情況下，可僅發生刷毛載體14相對於固定衝頭54的移動，而不發生衝頭54的移動。

衝頭54和刷毛載體14之間的相對移動當然亦可為不同方向上的小的單獨移動，而不發生線性移動，例如在衝頭54與長絲端部56開始接觸時的初始縱向運動，然後是橫向運動。在此階段式移動中，上述角度α係藉由在開始接觸長絲端部時的衝頭位置的虛擬接觸線以及返回移動到起始位置之前（即當長絲端部的熔化材料已經被推到最大時）的衝頭位置的虛擬接觸線來限定。

8‧‧‧轉盤 10‧‧‧載體 12‧‧‧容置器 14‧‧‧刷毛載體 16‧‧‧第一站 18‧‧‧填充站 20‧‧‧切割站 22‧‧‧焊接站 24‧‧‧完成站 26‧‧‧刷子 29‧‧‧匣 30‧‧‧毛束分離器 32‧‧‧中間匣 34‧‧‧輸送設備 40‧‧‧底側 42‧‧‧上側 44‧‧‧凹部 46‧‧‧周邊邊緣 48‧‧‧開口 50‧‧‧刷毛束 52‧‧‧電加熱器 54‧‧‧衝頭 56‧‧‧長絲端部 58‧‧‧接觸表面 60‧‧‧冷卻通道 62‧‧‧線性引導件 A‧‧‧箭頭 S‧‧‧垂線 α‧‧‧角度

從所參考的以下描述和以下圖式，可得到本發明的其他特徵和優點。圖式中：

第1圖圖示根據本發明的用於實施根據本發明的方法的設備的示意性俯視圖，

第2圖圖示根據本發明的設備在具有衝頭和刷毛載體的焊接站區域中的示意性截面圖，

第3圖圖示設備在具有衝頭的焊接站區域中的示意性截面圖，該衝頭具有弧形接觸表面。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

14‧‧‧刷毛載體

40‧‧‧底側

42‧‧‧上側

44‧‧‧凹部

46‧‧‧周邊邊緣

48‧‧‧開口

50‧‧‧刷毛束

52‧‧‧電加熱器

54‧‧‧衝頭

56‧‧‧長絲端部

58‧‧‧接觸表面

60‧‧‧冷卻通道

62‧‧‧線性引導件

S‧‧‧垂線

α‧‧‧角度

Claims (16)

1. 一種用於製造刷子的方法，該刷子具有一刷毛載體(14)，該刷毛載體(14)具有至少一個開口(48)以及位於該開口中的至少一個刷毛束(50)，該至少一個刷毛束(50)由熱塑性長絲製成，其特徵在於以下步驟：將該至少一個刷毛束(50)裝入該開口(48)中，其中該等後側長絲端部(56)突出於該刷毛載體(14)的一上側(42)，以及藉由以一非接觸熱傳遞的形式施加熱量並將一衝頭(54)施加到該等長絲端部(56)上，加熱並熔化該等後側突出的長絲端部(56)，並藉由該衝頭(54)使該等長絲端部(56)變形，或者，藉由將一衝頭(54)施加到該等長絲端部(56)上，加熱並熔化該等後側突出的長絲端部(56)，當該衝頭(54)接觸該等長絲端部(56)時該衝頭(54)已被加熱，並藉由該衝頭(54)使該等長絲端部(56)變形，其中在該衝頭(54)和該等長絲端部(56)接觸之後，該衝頭(54)和該刷毛載體(14)彼此發生一相對移動，該相對移動在該等現有長絲端部(56)的一區域內具有側向於該上側(42)的一移動分量，以將一側向力施加在該或該等現有刷毛束(50)的該等長絲上。
2. 如請求項1所述之方法，其中當該上側(42)大致上為平面時，該衝頭(54)與該上側(42)的一垂線(S)成一銳角(α)地朝向該等長絲端部(56)移行，或是當該上側(42)成弧形延伸時，該衝頭(54)在所有刷毛束(50)的一區域內以一側向移動朝向該上側(42)移行。
3. 如請求項2所述之方法，其中當觸擊該等後側突出的長絲端部(56)時該衝頭(54)的該相對移動方向和該刷毛載體(14)之該上側(42)的該垂線(S)之間的該角度(α)最大為40°。
4. 如請求項1所述之方法，其中藉由一整合的電加熱器(52)加熱該衝頭(54)。
5. 如請求項1或2所述之方法，其中該衝頭(54)設置有一冷卻裝置，在該等長絲端部(56)熔化之後，該衝頭(54)可藉由該冷卻設備被冷卻。
6. 如請求項1或2所述之方法，其中該衝頭(54)沿著通向該等後側突出的長絲端部(56)的一軌道來回移動。
7. 如請求項6所述之方法，其中該軌道直線延伸。
8. 如請求項1或2所述之方法，其中藉由抽吸 或一壓縮空氣流來輸送該至少一個刷毛束(50)到該開口(48)中。
9. 如請求項1或2所述之方法，其中該衝頭(54)具有一基本上平坦的接觸表面(58)，該衝頭(54)藉由該接觸表面(58)朝向該等後側突出的長絲端部(56)移動，其中在與該等後側突出的長絲端部(56)接觸時，該接觸表面基本上平行於該刷毛載體(14)的該上側(42)而延伸。
10. 如請求項1或2所述之方法，其中該衝頭(54)具有基本上與該弧形的上側(42)互補的一接觸表面(58)，該衝頭(54)藉由該接觸表面(58)朝向該等後側突出的長絲端部(56)移動，其中在與該等後側突出的長絲端部(56)接觸時，該接觸表面(58)基本上平行於該刷毛載體(14)的該上側(42)而延伸。
11. 如請求項1或2所述之方法，其中該刷毛載體(14)為該成品刷子的一部分。
12. 一種用於實施如請求項1或2所述之方法的設備，該設備具有一可往復移行的衝頭(54)、一容置器(12)、一輸送設備(34)，該容置器(12)用於設置有至少一個開口(48)的一刷毛載體(14)，該輸送設備(34)用於刷毛束(50)，藉由該輸送設 備(34)可將刷毛束(50)帶至刷毛載體(14)的開口(48)中，其特徵在於，該衝頭(54)可沿著一導軌移行，該導軌與裝入該容置器的一刷毛載體(14)的該上側(42)的該垂線(S)成一銳角(α)延伸。
13. 如請求項12所述之設備，其中該衝頭(54)耦接至一線性引導件(62)且沿著該線性引導件(62)移行。
14. 如請求項12所述之設備，其中該衝頭(54)與豎直面成最大為40°的一角度(α)移行。
15. 如請求項12所述之設備，其中該衝頭(54)包含一加熱器(52)及(或)一主動冷卻器。
16. 如請求項12所述之設備，其中設置以壓縮空氣及(或)真空工作的一輸送設備(34)，刷毛束(50)藉由該輸送設備(34)被輸送至該等開口(48)中。

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