WO2000010425A1 - Verfahren zur qualitätsprüfung von borsten und verwendung solcher borsten - Google Patents

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WO2000010425A1
WO2000010425A1 PCT/EP1999/005402 EP9905402W WO0010425A1 WO 2000010425 A1 WO2000010425 A1 WO 2000010425A1 EP 9905402 W EP9905402 W EP 9905402W WO 0010425 A1 WO0010425 A1 WO 0010425A1
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bristle
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PCT/EP1999/005402
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Georg Weihrauch
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Coronet-Werke Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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    • A46B15/00—Other brushes; Brushes with additional arrangements
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    • A46B15/0004—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means
    • A46B15/001—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means with means indicating the remaining useful life of brush
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    • A46D1/02—Bristles details
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    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D9/00—Machines for finishing brushes

Definitions

  • the invention relates to a method for the quality inspection of bristles intended for bristle products, in particular brushes, which are shaped at their ends on the use side, in particular rounded to a spherical tip, in that the ends of a plurality of bristles lying next to one another are recorded with an image recognition device and are evaluated by image evaluation Degree of shaping of the bristle ends is closed.
  • the invention further relates to the use of bristles tested in this way for bristle products and bristle products with properties that visualize the quality of the shape of the bristles.
  • Plastic bristles are now produced from endless monofilaments or monofilament strands by cutting to the desired length.
  • the cutting process does not always result in a flat cutting surface that is perpendicular or inclined to the bristle axis, but burrs also form on the cutting edges.
  • the invention is based on the object of proposing a method by means of which a meaningful and reproducible quality check of the user-side ends of the bristles is possible after their processing.
  • this object is achieved in that the bristles are aligned with their jacket in parallel position next to one another and with their ends in a flat envelope surface, before or after they are surface-structured or colored at their ends to contrast them with the bristle jacket , and then the ends in the envelope are recorded with the image recognition device.
  • This can be done, for example, with an optoelectronic camera that uses its optic see axis is aligned perpendicular to the envelope surface and parallel to the bristles.
  • the bristle ends form, as it were, individual small areas in a uniform area grid.
  • the structure or color of these individual, small areas contrast with the very smooth bristle coat.
  • this grid of small areas is imaged via the optoelectronics. Flawlessly shaped ends with an ideally hemispherical, semi-elliptical or conically rounded contour all show the same reflection behavior and consequently result in a uniform grid pattern as an image.
  • the image quality of the bristles examined can be compared qualitatively and quantitatively by comparing an image with a master image which reproduces the desired state. Instead of an image comparison, any other electronic implementation and evaluation can also be used. With colored bristle ends, the quality is visualized at the same time.
  • Bristles the ends of which deviate from the ideal contour or which do not lie completely within the relevant plane, appear in the raster image as interfering surfaces. Tolerances can be defined for the frequency of the interfering surfaces; if they are exceeded, the bristles or the brush as a whole are discarded.
  • the area percentage of the area can also be checked as part of the quality inspection
  • Quality bristles and the number determine the bristles per unit area and also check compliance with tolerances.
  • This quality check is preferably carried out prior to the manufacture of the bristle product, in that the bristles are positioned in parallel after being cut from the continuous monofilament or from a multi-core monofilament strand, and their ends are also pushed into a common, flat envelope surface. The bristle ends are then mechanically, e.g. by grinding or the like , shaped, especially rounded. The quality check can then be carried out in the same position, but possibly also after moving to a different level.
  • the method according to the invention can also be implemented on the finished brush, provided that the bristle ends are all in one plane.
  • the bristles can be combined into bundles or attached to the brush body standing upright.
  • the ends of the bristles can be colored in a contrasting manner before the test.
  • a contrasting color can be applied to the ends of the bristles by application or dipping.
  • the shaped ends of the bristles are ground or polished after coloring and before the quality check. If the contrasting is carried out by structuring, it is advantageously provided that the ends of the bristles are preformed by mechanical grinding and structured on the surface and then checked. In this case, the structured ends are only ground or polished after the image has been evaluated.
  • the bristles are made from a plastic filled with — optionally reversible — color-reactive pigments and only the ends of the bristles are treated before and / or during the test in order to achieve the color change. Pigments that react to heat or radiation energy by changing color are particularly suitable for this. If the color reactivity of the pigments is reversible, the individual bristles have the same appearance before and after the quality check. If, on the other hand, it is a permanent coloring, this remains on the bristle and thus also on the finished brush and can initially serve the customer as a guarantee that the bristles or the brush have been tested qualitatively.
  • bristles with a dye arranged inside are used and the dye is distributed over the rounded surface when the ends are formed. Bristle ends colored in this way can also be checked optoelectronically in the aforementioned manner.
  • the process can be carried out, for example, in such a way that the unprocessed bristles lying in parallel with one another and with their ends in a flat envelope surface are preformed and structured by means of a grinding surface which acts parallel to the envelope surface and acts on the ends , around then subject them to the test.
  • the ends of the bristles can be loaded with a disk parallel to the envelope surface by means of which color is transferred.
  • This process ensures that the coloring takes place under the same geometric and kinematic conditions as the shaping of the bristle ends. This process can also be easily integrated into corresponding manufacturing processes.
  • the structured bristles can be fine-ground or polished again with a colored disc parallel to the surface before the test.
  • the method according to the invention can also be modified in such a way that when bristles with color-reactive pigments are used, heat or radiation energy is brought to bear on the ends lying in the flat envelope surface.
  • a further preferred method variant is characterized in that the bristles are axially displaced relative to one another after the test in order to place their ends in a predetermined contoured envelope surface, and are then processed while maintaining their relative position to the bristle goods.
  • the bristle ends are permanently colored on the surface by the process according to the invention or by embedded, color-reactive pigments, the colored ends are retained after the quality check. They do not interfere with the intended use of the brush.
  • the invention even opens up the possibility of visualizing the degree of wear or wear of the bristles.
  • the bristles wear conically to the point on their near-end jacket by removing material.
  • you remove the coat you remove the paint.
  • the respective color in which the entire bristle surface appears can then serve as a wear indicator.
  • the invention further relates to bristle articles, in particular toothbrushes, with bristles, the ends of which are shaped, in particular rounded, and which are characterized in that the shaped ends of the bristles are colored in a contrasting manner with respect to the bristle sheath in order to visualize the shaping quality.
  • the bristle field with the contrasting colored bristles appears optically as a uniform grid area, so that the quality of the shaping is visualized for the user.
  • a color is applied to the ends of the bristles on the surface.
  • the bristles contain color-reactive pigments which react to heat or radiation energy with a color change, and that the ends of the bristles are treated with heat or radiation energy until the color changes.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a
  • FIGS. 1 and 2 shows a schematic top view of the disk with the drive used in the devices according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 6 a plan view of the bristles according to FIG. 5;
  • FIG. 7 is a longitudinal section and a top sees another embodiment of a bristle
  • Fig. 8 each have a longitudinal section of a bristle with a rounded end in the unused and worn condition
  • Fig. 9 is a plan view of the ends of the
  • FIG. 1 shows a device for processing, in particular for rounding the ends of bristles. It has a disc 1 with a grinding pad 2, which is driven via an eccentric 3 and is mounted with two eccentrics 4, 5 (see FIG. 3), the direction of movement being indicated by arrows.
  • the individual bristles 6 are combined in bundles 7 in close parallel position to one another.
  • the ends 8 of the bristles 6 of all the bundles 7 lie in one plane
  • the bristles By means of a carrier 9, which ensures the positioning of the bristles 6, the bristles are aligned in such a way that the envelope surface of the bristle ends lies parallel to the abrasive coating 2.
  • the carrier 9 can also be the brush body to which the bristles 6 or bundles 7 are attached.
  • the abrasive coating 2 comes into contact with the bristle ends and these are evenly rounded at their ends 8 by the movement of the disk 1.
  • the carrier 9 is brought with the bundles 7 into the station according to FIG. 2, on which in turn a disk 11 with the same drive as the disk 1 according to FIG. 1 is arranged.
  • the disk 11 has a carrier layer 12 for receiving a color layer 13.
  • the disk 11 and the carrier 9 are moved relative to one another in accordance with the directional arrow 14 until the color layer 13 touches the bristle ends 8 and the color is transferred to the bristle ends.
  • the carrier 9 with the bundles 7 then reaches the test station according to FIG. 4.
  • the bristles 6 or the bundles 7 are aligned parallel to the optical axis of the optoelectronic device 15.
  • the light striking in the bristle direction is reflected at the shaped bristle ends 8, as indicated by the directional arrows.
  • Uniformly shaped, in particular rounded, bristles produce a uniform grid field in the image evaluation 16, which can be evaluated on the screen 18 or printer 19 after adjustment in the reference device 17.
  • Fig. 5 two bristles 20 are shown, which are perfectly rounded at their ends.
  • the paint application 22 obtained with the device according to FIG. 2 or also by dipping is evenly distributed over the rounded end 21.
  • the image of the ends 21 of the two bristles 20 taken with the device according to FIG. 4 is shown at 23 in FIG. 6. It shows an evenly circular surface with graded shades of gray.
  • 5 also shows a bristle 24 which has remained unprocessed, for example has the oblique cut surface 25 which has been cut to length and has a ridge 26.
  • This unprocessed bristle is also colored with the device according to FIG. 2.
  • Your surface image 27 (Fig. 6) is deformed and enlarged compared to the circular shape.
  • FIG. 5 again shows a practically unprocessed bristle 32 with an oblique cut surface 33, which is provided with a layer of paint only in the area of the application depth.
  • Your photographic image 34 is shown in FIG. 6.
  • the area proportions of ends of sufficient quality or the number of bristles can also be determined.
  • the bristle ends 8 can also be roughly ground in the station according to FIG. 1, so that they receive their final shape, but have a pronounced surface structure that shows a very different reflection behavior compared to the bristle jacket, which is for photo-optical evaluation can be used.
  • the ends of the bristles are ground or polished.
  • the bristle 35 shows a bristle 35 with a different end processing.
  • the bristle 35 is ground conically over a partial length 36 and rounded at its end 37 to form a tip.
  • the rounded end 37 is colored as previously described.
  • the color layer is designated 38. Before this, the entire conical area 36 can be colored or structured in a different color.
  • Evaluation provides an area image 39. Bristles of this type are particularly useful for cleaning toothbrushes
  • the bristles colored according to the invention open up a further possibility when using a brush equipped with them. This is discussed in more detail with reference to FIGS. 8 and 9, which shows a bristle 40 with a perfectly rounded end 41.
  • the bristle 40 has on its rounded end the paint application 42, which in this case is designed to be adherent.
  • the paint application 42 is gradually removed and finally a tip 43 is formed. In this way, a consumption or wear indicator is created which signals to the consumer the state of use of the brush or causes the brush to be replaced.

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Abstract

Zur Qualitätsprüfung von für Borstenwaren, insbesondere Bürsten, bestimmten Borsten, die an ihren nutzungsseitigen Enden (8) geformt, insbesondere zu einer sphärischen Kuppe verrundet werden, werden die nebeneinander liegenden Enden (8) einer Mehrzahl von Borsten (6) mit einem Bilderkennungsgerät (15) aufgenommen und wird durch Bildauswertung auf den Rundungsgrad der Borstenenden geschlossen. Zur Erzielung einwandfrei reproduzierbarer Ergebnisse werden die Borsten (6) mit ihrem Mantel in Parallellage nebeneinander und mit ihren Enden in einer ebenen Hüllfläche ausgerichtet, zuvor oder danach an ihren Enden zur Kontrastierung derselben gegenüber dem Borstenmantel oberflächig strukturiert und anschließend die Enden der Borsten (6) mit dem Bilderkennungsgerät (15) aufgenommen. Die Qualitätsprüfung umfaßt vor allem die Feststellung der Qualität der Formgebung der Enden, kann aber auch deren Flächenanteil an der Gesamtfläche des Borstenfeldes und die Anzahl der Borsten pro Flächeneinheit umfassen. Die für dieses Verfahren eingefärbten Enden können an der fertigen Borstenware auch zur Verschle ißanzeige der Borsten genutzt werden.

Description

Verfahren zur Qualitätsprüfung von Borsten und Verwendung solcher Borsten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von für Borstenwaren, insbesondere Bürsten, bestimmten Borsten, die an ihren nutzungsseitigen Enden geformt, insbesondere zu einer sphärischen Kuppe verrundet werden, indem die nebeneinander liegenden Enden einer Mehrzahl von Borsten mit einem Bilderkennungsgerät aufgenommen und durch Bildauswertung auf den Formungsgrad der Borstenenden geschlossen wird. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung solchermaßen geprüfter Borsten für Borstenwaren sowie Borstenwaren mit die Qualität der Formung der Borsten visualisierenden Eigenschaften.
Kunststoffborsten werden heute von Endlosmonofilen oder Monofilsträngen durch Zuschneiden auf Wunschlänge erzeugt . Beim Schneidvorgang entsteht nicht immer eine im ebene Schnittfläche, die senkrecht oder geneigt zur Borstenachse liegt, sondern es bilden sich auch Grate an den Schnittkanten. Es ist bereits bei Naturborsten er- kannt worden (US 74,560), daß bei Bürsten zur Behandlung oder Bearbeitung von empfindlichen Oberflächen die Enden der Borsten nach Möglichkeit eine sphärische Kuppe aufweisen sollten. Dies gilt in verstärkten Maß für die in der Regel härteren Kunststoffborsten. Es sind deshalb für letztere eine Vielzahl von Verfahren zum Runden der
Borstenenden vorgeschlagen worden, wobei das Verrunden durch mechanisches Schleifen (DE 44 25 231, DE 195 26
933, EP 0 736 270, EP 0 740 916), durch Erzeugung von Reibungswärme an den Borstenenden (DE 296 14 118) oder durch chemische Behandlung erfolgen kann. In allen Fällen geschieht diese Bearbeitung an der fertigen Bürste, an der die Borsten in Bündeln befestigt sind, wobei die Borsten innerhalb des Bündels und des gesamten Borstenfeldes gegebenenfalls unterschiedliche Länge aufweisen. Mit diesen bekannten Verfahren läßt sich keine einwand- freie und an allen Borsten gleichmäßige, domförmige
Rundung der Enden erreichen. Dies gilt insbesondere bei unterschiedlicher Borstenlänge im Bündel .
Ein anderes bekanntes Verfahren (EP 0 444 436) besteht darin, die Enden der Borsten vor deren Befestigung am Bürstenkörper zu bearbeiten. Zu diesem Zweck werden die Borsten in Parallellage zueinander gebracht, an ihren Enden eben gestoßen und anschließend die Enden durch Schleifen verrundet . Bei diesem Verfahren wird jede einzelne Borste innerhalb des Verbandes gleichmäßig mit
Schleifkräften beaufschlagt, so daß an allen Borsten eine gleichmäßig gute Rundung erzielt wird. Solche gleichmäßig verrundeten Borsten lassen sich dann durch axiales Verschieben relativ zueinander so anordnen, daß ihre Enden beliebig gekrümmte oder gestufte Hüllflächen aufweisen (EP 0 346 646) .
Bisher fehlen effektive Methoden zur Prüfung der Borstenenden daraufhin, ob sie bei der Bearbeitung überhaupt bzw. in welchem Ausmaß sie geformt, insbesondere verrundet worden sind. Die Kenntnis der Qualität der Formung der Borstenenden spielt aber bei Bürsten zur Behandlung oder Bearbeitung empfindlicher Oberflächen, insbesondere bei Zahnbürsten, aber auch bei Textilbürsten, Polierbür- sten etc. eine entscheidende Rolle, um bei der Serienfertigung solche Bürsten, deren Borsten nicht der geforder- ten Qualität entsprechen, verwerfen zu können.
Nach einem bekannten Vorschlag (DE 37 41 616) werden an einer fertigen Bürste einzelne Bündel stichprobenweise geprüft. Hierzu dient eine übliche Kamera, die mit ihrer optischen Achse und einem steilen Winkel zu den Borsten geneigt ist . Um das sehr kleine Prüffeld der Borstenenden ausreichend auszuleuchten und optische Störeinflüsse durch Reflexionen etc. zu vermeiden, soll das Bündel mit einem senkrecht stehenden Lichtleiter beleuchtet werden. Wie bei dieser optischen Konfiguration ein realitätsnahes Abbild des Endes jeder einzelnen Borste innerhalb des Bündels erzielt werden kann, läßt die zitierte Druckschrift offen. Ein aussagekräftiges Ergebnis ist bei dieser Prüfung deshalb nicht zu erwarten, weil nicht die gesamte bearbeitete Fläche an den Enden der Borsten aufgenommen wird und zudem die Enden innerhalb des Bündels verschiedene Positionen zur optischen Achse der Kamera einnehmen, infolgedessen auch unterschiedliche Abbilder erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine aussagekräftige und reproduzierbare Qualitätsprüfung der nutzungsseitigen Enden der Borsten nach deren Bearbeitung möglich ist.
Ausgehend von dem zuvor geschilderten bekannten Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Borsten mit ihrem Mantel in Parallellage nebeneinander und mit ihren Enden in einer ebenen Hüllfläche ausgerichtet werden, zuvor oder danach an ihren Enden zur Kontrastierung derselben gegenüber dem Borstenmantel oberflächig strukturiert oder eingefärbt werden, und anschließend die Enden in der Hüllfläche mit dem Bilderkennungsgerät aufgenommen werden. Dies kann beispielsweise mit einer optoelektronischen Kamera geschehen, die mit ihrer opti- sehen Achse senkrecht auf die Hüllfläche und parallel zu den Borsten ausgerichtet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst Sorge dafür getragen, daß sich die Borsten in gleicher Relativlage zueinander befinden und die bearbeiteten Borstenenden in einer einzigen gemeinsamen Ebene liegen. Die Borstenenden bilden in der Draufsicht gleichsam einzelne kleine Flächen in einem gleichmäßigen Flächenraster. Diese einzelnen, kleinen Flächen kontrastieren durch ihre Struktur oder Farbe gegenüber dem sehr glatten Borstenmantel . Bei entsprechender Ausrichtung des Bilderkennungsgerätes zu der ebenen Hüllfläche bzw. zur Achse der Borste wird über die Optoelektronik dieses Rasterfeld kleiner Flächen abgebildet. Einwandfrei geformte Enden mit einer idealerweise halbkugelförmigen, halbeliptischen oder konisch verrundeten Kontur zeigen sämtlich das gleiche Reflexionsverhalten und ergeben folglich als Abbild ein gleichmäßiges Rasterfeld. Durch Bildvergleich mit einem Master-Bild, das den Sollzustand wiedergibt, läßt sich die Formungsqualität der untersuchten Borsten qualitativ und quantitativ vergleichen. Statt eines Bildvergleichs kann auch jede andere elektronische Umsetzung und Auswertung genutzt werden. Bei eingefärbten Borstenenden wird die Qualität gleichzeitig visualisiert.
Borsten, deren Enden von der Idealkontur abweichen oder nicht vollständig innerhalb der maßgeblichen Ebene liegen, zeigen sich im Rasterbild als Störflächen. Für die Häufigkeit der Störflächen können Toleranzen festgelegt werden, bei deren Überschreiten die Borsten bzw. die Bürste insgesamt verworfen werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich im Rahmen der Qualitätsprüfung auch der Flächenanteil der den
Qualitätsanforderungen genügenden Borsten und die Anzahl der Borsten pro Flächeneinheit feststellen und auch insoweit die Einhaltung von Toleranzen überprüfen.
Vorzugsweise erfolgt diese Qualitätsprüfung vor der Herstellung der Borstenware, indem die Borsten nach dem Ablängen vom Endlosmonofil bzw. von einem mehradrigen Monofilstrang in Parallellage positioniert werden, wobei ferner ihre Enden in eine gemeinsame ebene Hüllfläche gestoßen werden. Danach werden die Borstenenden mecha- nisch, z.B. durch Schleifen od. dgl . , geformt, insbesondere verrundet . Die Qualitätsprüfung kann dann in der gleichen Position, gegebenenfalls aber auch nach Verschieben in eine andere Ebene erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber auch an der fertigen Bürste realisieren, sofern die Borstenenden sämtlich in einer Ebene liegen. Dabei können die Borsten zu Bündeln zusammengefaßt oder aber einzeln stehend am Bürstenkörper befestigt sein.
Optoelektronische Verfahren, die im Zusammenhang mit der Erfindung eingesetzt werden können, sind bekannt. Nur beispielhaft wird verwiesen auf die DE 197 24 421, die ein Verfahren zur optoelektronischen Messung von Plaque an Zähnen beschreibt.
Zur Kontrastierung der Enden der Borsten gegenüber der übrigen Borste können die Enden der Borsten vor der Prüfung kontrastierend gefärbt werden. Beispielsweise kann auf die Enden der Borsten eine kontrastierende Farbe durch Auftragen oder Tauchen aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die geformten Enden der Borsten nach dem Einfärben und vor der Qualitätsprüfung feingeschliffen oder poliert werden. Erfolgt die Kontrastierung durch Strukturieren, so ist mit Vorteil vorgesehen, daß die Enden der Borsten durch mechanisches Schleifen vorgeformt und dabei oberflächig strukturiert und anschließend geprüft werden. In diesem Fall werden die strukturierten Enden erst nach der Bildauswertung feingeschliffen oder poliert .
Stattdessen kann auch vorgesehen sein, daß die Borsten aus einem mit -gegebenenfalls reversibel- farbreaktiven Pigmenten gefüllten Kunststoff hergestellt werden und nur die Enden der Borsten vor und/oder während der Prüfung zur Erzielung des Farbumschlags behandelt werden. Hierfür kommen insbesondere solche Pigmente in Frage, die auf Wärme- oder Strahlungsenergie durch Farbumschlag reagieren. Ist die Farbreaktivität der Pigmente reversibel, so hat die einzelne Borste vor und nach der Qualitätsprüfung das gleiche Aussehen. Handelt es sich hingegen um eine dauerhafte Einfärbung, verbleibt diese an der Borste und somit auch an der fertigen Bürste und kann zunächst dem Abnehmer als Garantie dafür dienen, daß die Borsten bzw. die Bürste qualitativ geprüft worden sind.
Eine weitere Variante besteht darin, daß Borsten mit einem in ihrem Innern angeordneten Farbstoff verwendet werden und der Farbstoff beim Formen der Enden auf die gerundete Fläche verteilt wird. Auch solchermaßen eingefärbte Borstenenden lassen sich in der vorgenannten Weise optoelektronisch kontrollieren.
Wird die Farbe nach dem Formen der Enden aufgebracht, so kann beispielsweise so verfahren werden, daß die unbearbeiteten, in Parallellage zueinander und mit ihren Enden in einer ebenen Hüllfläche liegenden Borsten mittels einer zu der Hüllfläche parallelen, auf die Enden wirkenden Schleiffläche vorgeformt und strukturiert werden, um sie anschließend der Prüfung zu unterziehen. Stattdessen können unter Beibehaltung der Positionierung der Borsten die Enden der Borsten mit einer zur Hüllfläche parallelen Scheibe beaufschlagt werden, mittels der Farbe übertragen wird.
Durch dieses Verfahren ist gewährleistet, daß die Einfärbung unter den gleichen geometrischen und kinematischen Bedingungen erfolgt, wie das Formen der Borstenenden. Dieses Verfahren läßt sich außerdem problemlos in entsprechende Fertigungsabläufe integrieren.
Die strukturierten Borsten können nach, die eingefärbten Borsten vor der Prüfung wiederum mit einer zur Hüllfläche parallelen Scheibe feingeschliffen oder poliert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ferner dahingehend modifizieren, daß bei Verwendung von Borsten mit farbreaktiven Pigmenten Wärme- oder Strahlungsenergie auf die in der ebenen Hüllfläche liegenden Enden zur Wirkung gebracht wird.
Eine weiterhin bevorzugte Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, daß die Borsten nach der Prüfung rela- tiv zueinander axial verschoben werden, um ihre Enden in eine vorgegebene konturierte Hüllfläche zu verbringen, und anschließend unter Beibehaltung ihrer Relativlage zur Borstenware verarbeitet werden.
Auf diese Weise kann auch dann, wenn die Borsten nach Fertigstellung der Borstenware mit ihren Enden in einer konturierten Fläche, die gekrümmt oder gestuft sein kann, eine Qualitätsprüfung verwirklicht werden, die auch bei später unterschiedlich langen Borsten eine eindeutige Aussage über die Formungsqualität, die Flächenanteile und die Anzahl der Borsten zuläßt . Der Vorteil dieser Verfahrensvariante wird besonders augenfällig, wenn die Borsten anläßlich des Verschiebens in vorbestimmtem Winkel abgelenkt werden, um die Borsten an der fertigen Borstenware in einer mehr oder weniger gespreizten Stellung zu befestigen. Auch in diesem Fall sind sämtliche Borsten an ihren Enden gleichmäßig eingefärbt .
Soweit die Borstenenden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oberflächig dauerhaft oder durch eingelagerte, farbreaktive Pigmente eingefärbt sind, bleiben die eingefärbten Enden nach der Qualitätsprüfung erhalten. Sie stören bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Bürste nicht. Die Erfindung eröffnet sogar die Möglichkeit der Visualisierung des Abnutzungsgrades bzw. des Verschleis- ses der Borsten. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung nutzen sich die Borsten vornehmlich an ihrem endennahen Mantel durch Materialabtragung konisch bis spitz ab. Mit dem Abtragen des Mantels geht das Abtragen der Farbe einher. Der jeweilige Farbton, in dem die gesamte Borstenfläche erscheint, kann dann als Verschleißanzeige dienen .
Die Erfindung betrifft ferner Borstenwaren, insbesondere Zahnbürsten, mit Borsten, deren Enden geformt, insbesondere verrundet sind und die sich dadurch auszeichnen, daß die geformten Enden der Borsten gegenüber dem Borstenmantel zur Visualisierung der Formungsqualität kontrastie- rend eingefärbt sind.
Bei einer qualitativ guten und gleichmäßigen Formung der Borstenenden erscheint das Borstenfeld mit den kontrastierend eingefärbten Borsten optisch als gleichmäßige Rasterfläche, so daß die Qualität der Formung dem Benutzer visualisiert wird. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß auf die Enden der Borsten eine Farbe oberflächig aufgebracht ist. Stattdessen ist es auch möglich, daß die Borsten farbreaktive Pigmente enthalten, die auf Wärme- oder Strahlungsenergie mit einem Farbumschlag reagieren, und daß die Enden der Borsten bis zum Farbumschlag mit Wärme- oder Strahlungsenergie behandelt sind.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger zeichnerischer Darstellungen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Vorrichtung zum Verrunden der Bor- sten;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer
Vorrichtung zum Auftragen von Farbe auf die gerundeten Borstenenden;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die bei den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten Scheibe mit dem Antrieb;
Fig. 4 eine nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren arbeitende Prüfeinrichtung;
Fig. 5 je einen Längsschnitt mehrerer für die Prüfung vorbereiteter Borsten mit verschiedener Endenausbildung;
Fig. 6 je eine Draufsicht auf die Borsten gemäß Fig . 5 ;
Fig. 7 einen Längsschnitt und eine Drauf- sieht einer anderen Ausführungsform einer Borste;
Fig. 8 je einen Längsschnitt einer Borste mit verrundetem Ende im ungebrauchten und abgenutzten Zustand und
Fig. 9 je eine Draufsicht auf die Enden der
Borsten gemäß Fig . 8.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere zum Verrunden der Enden von Borsten. Sie weist eine Scheibe 1 mit einem Schleifbelag 2 auf, die über einen Exzenter 3 angetrieben ist und mit zwei Exzentern 4 , 5 (siehe Fig. 3) gelagert ist, wobei die Bewegungsrichtung mit Pfeilen angedeutet ist .
Die einzelnen Borsten 6 sind in dichter Parallellage zueinander zu Bündeln 7 zusammengefaßt . Die Enden 8 der Borsten 6 sämtlicher Bündel 7 liegen in einer ebenen
Hüllfläche. Mittels eines Trägers 9, der für die Positionierung der Borsten 6 sorgt, werden die Borsten so ausgerichtet, daß die Hüllfläche der Borstenenden in Parallellage zum Schleifbelag 2 liegt. Bei dem Träger 9 kann es sich auch um den Bürstenkörper handeln, an dem die Borsten 6 bzw. Bündel 7 befestigt sind. Durch eine Relativverschiebung gemäß Richtungspfeil 10 gelangt der Schleif- belag 2 in Kontakt mit den Borstenenden und werden diese durch die Bewegung der Scheibe 1 an ihren Enden 8 gleich- mäßig verrundet .
Nach dem Bearbeiten wird der Träger 9 mit den Bündeln 7 in die Station gemäß Fig. 2 verbracht, an der wiederum eine Scheibe 11 mit dem gleichen Antrieb wie die Scheibe 1 gemäß Fig. 1 angeordnet ist. Die Scheibe 11 weist eine Trägerschicht 12 zur Aufnahme einer Farbschicht 13 auf . Die Scheibe 11 und der Träger 9 werden gemäß Richtungspfeil 14 relativ zueinander bewegt, bis die Farbschicht 13 die Borstenenden 8 berührt und die Farbe auf die Borstenenden übertragen wird.
Anschließend gelangt der Träger 9 mit den Bündeln 7 in die PrüfStation gemäß Fig. 4. In dieser PrüfStation sind die Borsten 6 bzw. die Bündel 7 parallel zur optischen Achse der optoelektronischen Einrichtung 15 ausgerichtet . Das in Borstenrichtung auffallende Licht wird, wie mit den Richtungspfeilen angedeutet, an den geformten Borstenenden 8 reflektiert. Gleichmäßig geformte, insbesondere gerundete Borsten erzeugen in der Bildauswertung 16 ein gleichförmiges Rasterfeld, das nach Abgleich in der Referenzeinrichtung 17 über Bildschirm 18 oder Drucker 19 ausgewertet werden kann.
In Fig. 5 sind zwei Borsten 20 wiedergegeben, die an ihren Enden einwandfrei verrundet sind. Der mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2 oder auch durch Tauchen erhaltene Farbauftrag 22 ist gleichmäßig über das gerundete Ende 21 verteilt. Das mit der Einrichtung gemäß Fig. 4 aufgenommene Bild der Enden 21 der beiden Borsten 20 ist in Fig. 6 mit 23 wiedergegeben. Es zeigt eine gleichmäßig kreisrunde Fläche mit gegebenenfalls abgestuften Grautönen. Ferner zeigt Fig. 5 eine Borste 24, die unbearbeitet geblieben ist, beispielsweise die vom Ablängen her entstandene schräge Schnittfläche 25 mit einem Grat 26 aufweist. Auch diese nicht bearbeitete Borste wird mit der Einrichtung gemäß Fig. 2 eingefärbt. Ihr Flächenbild 27 (Fig. 6) ist gegenüber der Kreisform deformiert und vergrößert. Ähnliches gilt für die Borste 28 in Fig. 5, die beim Schleifen an ihrem Ende 29 eine konische Form angenommen hat, so daß sich der Farbauftrag 30 entspre- chend darstellt. Ein solches Borstenende ergibt das
Abbild 31 gemäß Fig. 6. Schließlich zeigt Fig. 5 wiederum eine praktisch unbearbeitete Borste 32 mit einer schrägen Schnittfläche 33, die nur im Bereich der Auftragstiefe mit einer Farbschicht versehen ist . Ihr fotografisches Abbild 34 ist in Fig. 6 wiedergegeben.
Bei der Qualitätsprüfung erfüllen die Rasterflächen 23 gemäß Fig. 6 den geforderten Qualitätsstandard, während alle anderen Flächen 27, 31 und 34 aus diesem Standard herausfallen und in der optoelektronischen Auswertung als Störflächen erscheinen. Durch Festlegung entsprechender Toleranzen kann ein Sortierkriterium geschaffen werden, das maßgeblich für das Verwerfen der Borsten oder der Bürste ist.
Auch können die Flächenanteile qualitativ ausreichender Enden oder auch die Anzahl der Borsten festgestellt werden.
Statt des Einfärbens gemäß Fig. 2 können die Borstenenden 8 in der Station gemäß Fig. 1 auch grobgeschliffen werden, so daß sie zwar ihre Endform erhalten, jedoch eine ausgeprägte Oberflächenstruktur aufweisen, die ein gegenüber dem Borstenmantel stark unterschiedliches Reflexionsverhalten zeigt, das zur fotooptischen Auswertung herangezogen werden kann. Nach der Qualitätsprüfung gemäß Fig. 3 werden die Enden der Borsten feingeschliffen oder poliert .
Fig. 7 zeigt eine Borste 35 mit einer anderen Endenbear- beitung. Die Borste 35 ist auf einer Teillänge 36 konisch zugeschliffen und an ihrem Ende 37 zu einer Kuppe verrundet. Das verrundete Ende 37 ist, wie zuvor beschrieben, eingefärbt. Die Farbschicht ist mit 38 bezeichnet. Zuvor kann der gesamte konische Bereich 36 andersfarbig einge- färbt oder strukturiert werden. Die fotoelektronische
Auswertung liefert ein Flächenbild 39. Borsten dieser Art werden bei Zahnbürsten insbesondere zum Reinigen der
Fissuren auf der Zahnoberfläche eingesetzt .
Die erfindungsgemäß eingefärbten Borsten eröffnen eine weitere Möglichkeit bei der Verwendung einer hiermit ausgestatteten Bürste. Hierauf wird mit Bezug auf Fig. 8 und 9 näher eingegangen, die eine Borste 40 mit einwandfrei gerundetem Ende 41 zeigt. Die Borste 40 weist auf ihrem verrundeten Ende den Farbauftrag 42 auf, der in diesem Fall festhaftend ausgebildet ist. Bei Benutzung einer mit solchen Borsten ausgestatteten Bürste findet ein Verschleiß vom Borstenmantel zu den Borstenenden statt mit der Folge, daß der Farbauftrag 42 allmählich abgetragen wird und sich schließlich eine Spitze 43 ausbildet. Hierdurch ist eine Verbrauchs- bzw. Verschleißanzeige geschaffen, die dem Verbraucher den Gebrauchszustand der Bürste signalisiert bzw. zum Austausch der Bürste veranlaßt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Qualitätsprüfung von für Borstenwaren, insbesondere Bürsten, bestimmten Borsten, die an ihren nutzungsseitigen Enden geformt, insbesondere zu einer sphärischen Kuppe verrundet werden, indem die nebeneinander liegenden Enden einer Mehrzahl von Borsten mit einem Bilderkennungsgerät aufgenommen und durch Bildauswertung auf den Formungsgrad der Borstenenden geschlossen wird, dadurch gekennzeich- net, daß die Borsten (6) mit ihrem Mantel in Parallellage nebeneinander und mit ihren Enden (8) in einer ebenen Hüllfläche ausgerichtet werden, zuvor oder danach an ihren Enden zur Kontrastierung derselben gegenüber dem Borstenmantel oberflächig strukturiert oder eingefärbt werden, und anschließend die Enden in der Hüllfläche mit dem Bilderkennungsgerät aufgenommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Borsten mit einer optoelektronischen Kamera (15) aufgenommen werden, die mit ihrer optischen Achse senkrecht auf die Hüllfläche und parallel zu den Borsten (6) ausgerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (7) vor der Verarbeitung zur Borstenware geprüft werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die geformten Enden (8) der Borsten (6) eine kontrastierende Farbe durch Auftragen oder Tauchen aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Enden der Bor- sten nach dem Einfärben feingeschliffen oder poliert werden .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Borsten durch mechanisches Schleifen vorgeformt und dabei oberflächig strukturiert und anschließend geprüft werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten und strukturierten Enden der
Borsten nach der Prüfung feingeschliffen oder poliert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (6) aus einem mit
-gegebenenfalls reversibel- farbreaktiven Pigmenten gefüllten Kunststoff hergestellt werden und nur die Enden (8) der Borsten (6) vor und/oder während der Prüfung zur Erzielung eines kontrastierenden Farbum- schlags behandelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (6) mit auf Wärme- oder Strahlungs- energie mit Farbumschlag reagierenden Pigmenten gefüllt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Borsten (6) mit einem in ihrem
Inneren angeordneten Farbstoff verwendet werden und der Farbstoff beim Formen der Enden (8) auf die geformte Fläche verteilt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die unbearbeiteten, in Parallel- läge zueinander und mit ihren Enden in einer ebenen Hüllfläche liegenden Borsten (7) mittels einer zu der Hüllfläche parallelen, auf die Enden wirkenden Schleiffläche vorgeformt und strukturiert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unbearbeiteten, in Parallellage zueinander und mit ihren Enden in einer ebenen Hüllfläche liegenden Borsten (7) mittels einer zu der Hüllfläche parallelen, auf die Enden wirkenden Schleiffläche geformt und anschließend die Enden unter Beibehaltung der Positionierung der Borsten kontrastierend gefärbt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Enden mit einer zur Hüllfläche parallelen Scheibe beaufschlagt werden, mittels der Farbe auf die Enden der Borsten übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Borsten mit farbreaktiven Pigmenten Wärme oder Strahlungsenergie auf die in der ebenen Hüllfläche liegenden Enden zur Wirkung gebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da- durch gekennzeichnet, daß die Enden der Borsten mit einer zu ihrer Hüllfläche parallelen Feinschliff- oder Polierscheibe behandelt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten nach der Qualitätsprüfung relativ zueinander axial verschoben werden, um ihre Enden in eine vorgegebene konturierte Hüll- flache zu verbringen, und anschließend unter Beibehaltung ihrer Relativlage zur Borstenware verarbeitet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten beim axialen Verschieben in vorbestimmten Winkeln aus der Parallellage abgelenkt werden.
18. Verwendung von Borsten, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 einer Qualitätsprüfung unterzogen worden sind, für die Herstellung von Borstenwaren, bei denen zumindest die Enden der Borsten einem Verschleiß unterliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Gebrauch der Borstenware mit dem Verschleiß der Enden der Borsten einhergehende Abtragen der dauerhaft aufgebrachten oder eingelagerten Farbe als Verschleißanzeige genutzt wird.
19. Borstenware, insbesondere Zahnbürste, mit Borsten, deren Enden geformt, insbesondere verrundet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Enden der Borsten gegenüber dem Borstenmantel zur Visualisierung der Formungsqualität kontrastierend eingefärbt sind.
20. Borstenware nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich- net, daß auf die Enden der Borsten eine Farbe oberflächig aufgebracht ist.
1. Borstenware nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten farbreaktive Pigmente enthalten, die auf Wärme- oder Strahlungsenergie mit einem Farbumschlag reagieren, und daß die Enden der Borsten bis zum Farbumschlag mit Wärme- oder Strahlungsenergie behandelt sind.
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