DE3820372C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren aus Kunststoff mit Borsten, deren nutzungsseitige Enden verrundet sind und in einer von der borstenseitigen Oberfläche des Borstenträgers abweichenden Kontur liegen, wobei die Borsten an ihren gegenüberliegenden Enden an einem Borstenträger befestigt werden. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

Bei einer Vielzahl von Borstenwaren, insbesondere solchen, die allgemein im Bereich der Körperpflege eingesetzt werden, z. B. Zahnbürsten, feine Handbürsten, Kosmetik- Pinsel od. dgl., und solchen, die zum feinen Auftragen von Medien dienen, wie Pinsel od. dgl., bestehen besondere Anforderungen an die Qualität der Borsten und des Borstenbesatzes. So sollen die nutzungsseitigen, freien Enden der Borsten keine scharfen Kanten, Aufspleißungen od. dgl. aufweisen, da diese zu Hautverletzungen - im Falle von Zahnbürsten insbesondere zu Schleimhautverletzungen - oder zu einem ungleichmäßigen Auftrag führen. Hinzu kommt, daß Borsten mit scharfkantigem und unregelmäßigem Nutzungsende schneller verschleißen, ausbrechen etc. Aus diesem Grunde sollten die nutzungsseitigen Enden der Borsten verrundet werden, so daß sie im Idealfall eine sphärische Oberfläche bilden. Die Notwendigkeit des Verrundens der Borstenenden und die hierbei auftretenden Probleme sind umfassend beispielsweise in der US 2 227 126 beschrieben.

Bei vielen Borstenwaren ist es ferner erwünscht, die Hüllfläche der Borstenenden zu konturieren, um entweder eine lokal gezielte Reinigungswirkung zu erreichen, wie dies beispielsweise bei Zahnbürsten der Fall ist, oder ein flächiges Auftragen beim Hin- und Herbewegen des Gerätes zu erzielen, wofür als Beispiel Rasierpinsel, Malerpinsel od. dgl. genannt werden können. Dabei kommt es entweder darauf an, dem freien Ende eines Borstenbündels eine bestimmte Kontur zu geben, oder aber sämtliche Borsten eines Borstenbesatzes zu konturieren. Bei bestimmten Bürsten kann sowohl eine Konturierung des einzelnen Borstenbündels, als auch des gesamten Borstenbesatzes erwünscht sein. Auch das Problem des Konturierens ist beispielsweise in der US 2 227 126 umfassend geschildert.

Das Verrunden der nutzungsseitigen Enden der am Borstenträger bereits befestigten Borsten erfolgt im allgemeinen durch eine Art Schleifvorgang (US 2 227 126), DE-PS 8 30 339), wobei die Führung des Schleifwerkzeugs und/oder der Borsten so erfolgt, daß alle Borsten eines Bündels bzw. eines gesamten Borstenbesatzes erfaßt werden. Ein gleichmäßiges Verrunden soll durch mehrstufiges Schleifen mit Formschleifwerkzeugen unterschiedlicher Kontur erreicht werden. Ebenso erfolgt das Konturieren einzelner Borstenbündel des gesamten Borstenbesatzes durch aufwendige Formschleifwerkzeuge und eine nicht minder aufwendige Führung der Bürste (US 2 227 126). Statt der Verwendung von Formschleifwerkzeugen ist zum Verrunden der Borstenenden auch ein teller- oder kegelförmiges Schleifwerkzeug bekannt, das in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen, gegebenenfalls auch mit einer Taumelbewegung, über den Borstenbesatz fährt. Ein gleichförmiges Verrunden der Borstenenden kann auf diesem Weg nur erreicht werden, wenn die Borstenenden genau in einer Ebene und außerdem alle Borsten parallel zueinander ausgerichtet sind. Die erste Forderung wird dadurch zu erfüllen versucht, daß die freistehenden Enden der am Borstenträger befestigten Borsten mit rotierenden Messern beschnitten werden. Auch dabei verbleiben aber Längenunterschiede und es entstehen außerdem Schrägschnitte. Eine parallele Stellung aller Borsten läßt sich vielfach schon deshalb nicht verwirklichen, weil aus anwendungstechnischen Gründen winklig, z. B. V-förmig, gestellte Borsten erwünscht sind. Beide Umstände führen dazu, daß die Borsten keine rotationssymmetrisch geformten Enden, sondern ebene Schliffe, Schrägschliffe od. dgl. aufweisen.

Zum Konturieren und Verrunden eines Borstenbesatzes, z. B. an Zahnbürsten, ist es ferner bekannt (EP 0 078 569 A2), die freien Borstenenden durch Schneidwerkzeuge mechanisch zu bearbeiten, wobei die nicht zu bearbeitenden Borsten aus der Umlaufbahn des Schneidwerkzeugs herausgebogen werden. Dieses Verfahren ist aufwendig und ermöglicht nur die Herstellung einfacher, konkaver Konturen mit in der äußeren Reihe längeren Borsten als im inneren Bereich.

Zum Verrunden der nutzungsseitigen Enden der Borsten und zum Konturieren einzelner Bündel bzw. des gesamten Borstenbesatzes ist ferner ein thermisches Verfahren bekannt (US 2 426 328). Hierbei werden die einzelnen Borsten an ihren Enden durch Berührung an einer Heizfläche aufgeschmolzen und verrundet. Dabei entstehen jedoch im Falle von Kunststoff-Borsten Verdickungen, die häufig unerwünscht sind. Diese Verdickungen sollen nach dem bekannten Verfahren entfernt werden, doch kann dann wiederum kein einwandfreies, sphärisches Borstenende erhalten werden. In gleicher Weise sollen einzelne Borstenbündel dadurch konturiert werden, daß sie auf entsprechend konturierte, geheizte Werkzeuge aufgestoßen werden. Auch hier ist die Entstehung einer definierten Kontur weitgehend dem Zufall überlassen und es ist vor allem nicht das Problem der Bildung von Verdickungen etc. gelöst.

Keines der bekannten Verfahren zum rotationssymmetrischen Bearbeiten, insbesondere zum Verrunden der Borstenenden führt zu einer befriedigenden Qualität. Dies haben umfangreiche elektronenmikroskopische Untersuchungen an den auf dem Markt am weitest verbreiteten Zahnbürsten gezeigt ("Zahnärztliche Mitteilungen" 1987, Heft 16 Seite 1740 bis 1745; "Quintessence International" 1988, Heft 2 Seite 87 bis 107).

Das bloße Konturieren einzelner Borstenbündel hat sich schon in einem sehr frühen Stadium der Bürstentechnik bei Rasierpinseln und Malerpinseln als notwendig erwiesen. Bei einer bekannten Verfahrenstechnik (US 392 420, US 1 923 884) wird das Borstenbündel mit seinem befestigungsseitigen Ende voraus auf eine Formfläche aufgestoßen, deren Kontur der gewünschten Kontur am nutzungsseitigen Ende entspricht. Die letztgenannte Kontur entsteht dadurch, daß sich die Borsten innerhalb des Bündels entsprechend der Kontur der Formfläche axial gegeneinander verschieben. Bei einem ähnlichen Verfahren wird das Borstenbündel mit seinem nutzungsseitigen Ende voraus in eine der gewünschten Kontur entsprechende Negativ-Form eingestoßen (US 764 898, US 2 664 316). Anschließend wird dann das am nutzungsseitigen Ende konturierte Borstenbündel am gegenüberliegenden Ende mit dem Borstenträger verbunden, was durch Kleben (US 764 898) oder durch thermisches Aufschmelzen der Borstenenden (US 2 664 316) erfolgen kann. Im letztgenannten Fall ist ein weitgehend mechanisierter Verfahrensablauf dadurch möglich, daß das Borstenbündel in einen Führungskanal eingesetzt ist, der an seinem Ende durch eine der gewünschten Kontur entsprechende Negativ-Form abgeschlossen ist. Das im Führungskanal eng geführte Borstenbündel wird mit einem Kolben, dessen wirksame Kolbenfläche wiederum die Positiv- Form der späteren Konturierung aufweist, in die Negativ-Form geschoben. Ein ähnliches Vorgehen ist auch bei einer Zahnbürste bekannt (US 2 488 873), bei dem jedoch ein Bündel mit den befestigungsseitigen Enden voraus auf eine Positiv-Form mittels eines Kolbens mit entsprechender Negativ-Form, der am nutzungsseitigen Ende der Borsten angreift, aufgeschoben wird. Bei einem ähnlichen Verfahren (EP 0 142 885 A2) werden sämtliche Borsten eines Borstenbesatzes, die sich in den Kanälen einer Führungseinrichtung befinden, mit einer auf ihr nutzungsseitiges Ende einwirkenden Schubplatte, die an ihrer Oberseite Negativ-Konturen für jeden Führungskanal aufweist, durch axiales Verschieben konturiert. Hier hängt jedoch die Exaktheit der Konturierung sehr maßgeblich und unkontrollierbar von den Reibungskräften innerhalb des Führungskanals und zwischen den Borsten ab.

Die Erfindung ist auf die Herstellung von Borstenwaren gerichtet, bei denen sowohl die Borsten an ihrem nutzungsseitigen Ende verrundet und außerdem sämtliche Borstenenden auf einer von einer planen Ebene abweichenden Hüllfläche liegen, womit entweder die Hüllfläche einzelner Borstenbündel und/oder die Hüllfläche eines gesamten Borstenbesatzes gemeint ist. Für das kombinierte Verrunden und das Konturieren sind bisher entweder nur aufwendige Formschleifverfahren (US 2 227 126) oder thermische Verfahren (US 2 426 328) bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einwandfreies Verrunden der Borstenenden mit gleichbleibender und reproduzierbarer Qualität sowie ein Konturieren einzelner Borstenbündel oder des gesamten Borstenbesatzes, bei denen die Borstenenden verrundet sind, zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in verfahrenstechnischer Hinsicht dadurch gelöst, daß die Borsten mit ihren nutzungsseitigen Enden in einer Ebene liegend mit Abstand von diesen eingespannt, an ihren nutzungsseitigen Enden mechanisch oder chemisch verrundet, anschließend aus ihrer Einspannung gelöst, daraufhin axial gegeneinander verschoben und schließlich mit den gegenüberliegenden Enden am Borstenträger befestigt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Borsten, die in Form von Kurzschnitten oder vom Endlosstrang verarbeitet werden können, so bereitgestellt, daß sich ihre nutzungsseitigen Enden auf einer ebenen Hüllfläche befinden. In diesem Zustand werden die Borsten mit Abstand von ihren nutzungsseitigen Enden eingespannt und anschließend an diesen Enden bearbeitet, nämlich verrundet. Dies kann in herkömmlicher Weise durch Schleifen, aber auch durch chemische Ätzverfahren od. dgl. geschehen. Durch die Tatsache, daß sämtliche Borsten in einer Ebene liegen, lassen sich die nutzungsseitigen Enden einwandfrei und gleichmäßig verrunden. Dadurch werden alle qualitätsmindernden Einflüsse, die sich aus einer vorherigen Befestigung der Borsten am Borstenträger aufgrund von Fertigungstoleranzen (Borstenlänge) und Borstenstellung ergeben, eliminiert.

Die an ihren nutzungsseitigen Enden bearbeiteten Borsten werden anschließend aus der Einspannung gelöst und axial gegeneinander verschoben, um eine beliebige Kontur an den nutzungsseitigen Enden zu erzeugen. Danach werden dann die Borsten an ihren gegenüberliegenden Enden mit Hilfe einer der bekannten Technologien am Borstenträger befestigt. Bei diesem Verfahren bleibt während des Konturierens die Qualität der verrundeten Enden vollständig erhalten, so daß ein konturierter Borstenbesatz, gegebenenfalls auch nur konturierte Einzelbündel oder aber eine kombinierte Konturierung von Bündeln und Borstenbesatz in jeder beliebigen Formgebung der Nutzfläche erzielt wird.

Von besonderer Wichtigkeit beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, daß die Borstenenden auf einer ebenen Hüllfläche liegen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Borsten mit diesen Enden an einer ebenen Fläche gestoßen werden, vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, daß die Borsten eingespannt, mit Abstand von der Einspannung zur Bildung der nutzungsseitigen Enden plan abgeschnitten und anschließend an diesen Enden bearbeitet werden. Damit ist gewährleistet, daß für jede einzelne Borste absolut gleiche Bedingungen während der Bearbeitung vorliegen.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, daß sämtliche den Borstenbesatz einer Borstenware bildenden Borsten mit Abstand von ihren in einer planen Ebene liegenden, nutzungsseitigen Enden eingespannt, ihre nutzungsseitigen Enden mechanisch oder chemisch bearbeitet, anschließend aus der Einspannung gelöst und daraufhin gegen die Negativ-Form konturiert werden.

Auf diese Weise läßt sich der gesamte Borstenbesatz in einem Arbeitsgang verrunden und anschließend konturieren und daraufhin nach einem der bekannten Verfahren, z. B. Schweißen, Fügen, Kleben, Einspritzen oder Einschäumen, an dem Borstenträger befestigen.

Für den Fall, daß die herzustellende Borstenware aus einer Vielzahl von zu multifilen Gruppen zusammengefaßten Borsten, z. B. Bündeln, Streifen oder Paketen besteht, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, daß die Gruppen von Borsten nach dem Bearbeiten der nutzungsseitigen Enden und dem Lösen aus der Einspannung einzeln oder gruppenweise mit ihren nutzungsseitigen Enden gegen die Negativ-Form konturiert werden.

Auf diese Weise können innerhalb eines Borstenbesatzes einzelne oder mehrere Bündel, Streifen oder Pakete eine größere Länge bzw. Höhe aufweisen. Es ist ferner möglich, runde Borstenbündel mit schmalen Borstenstreifen oder mit Borstenpaketen innerhalb eines Besatzes zu kombinieren und unterschiedlich zu konturieren, so daß eine Vielzahl von Reinigungsmöglichkeiten gegeben und eine optimale Anpassung an eine bestimmte Reinigungsaufgabe möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl bei sogenannten Kurzschnitten, das sind etwa auf Gebrauchslänge geschnittene Borsten, Pinsel od. dgl., wie auch beim Verarbeiten vom Endlosstrang durchführen. Bei der letztgenannten Art der Verarbeitung wird der Endlosstrang der Verarbeitungsstation taktweise entsprechend der in jedem Arbeitstakt zu verarbeitenden Borsten zugeführt (DE 16 04 673 B2). Auf diese Verarbeitungsweise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise dadurch übertragen, daß die Borsten am vorlaufenden Ende des Endlosstrangs eingespannt, mit Abstand von diesem Ende vom Endlosstrang unter Bildung der nutzungsseitigen Enden abgeschnitten, an diesen Enden mechanisch oder chemisch bearbeitet, nach dem Lösen aus der Einspannung entgegen der Zuführeinrichtung des Endlosstrangs gegen die Negativ-Form konturiert, mit Abstand von den gegenüberliegenden Enden eingespannt und an diesen unter Bildung der befestigungsseitigen Enden zugeschnitten werden.

Es wird also vom Endlosstrang in üblicher Weise ein Kurzschnitt gebildet, wobei das vorlaufende Ende die befestigungsseitigen Enden der Borsten bzw. Bündel bildet, während das an der Verarbeitungsstation durch Schnitt entstehende Ende die nutzungsseitigen Enden bildet. Diese werden dann mechanisch oder chemisch verrundet und durch Bewegen entgegen der Zuführeinrichtung des Endlosstrangs gegen die Negativ-Form konturiert. Aufgrund der Konturierung befinden sich die befestigungsseitigen Enden auf einer Hüllfläche, die von einer planen Ebene abweicht, so daß die Borsten an diesen Enden mit Vorteil in eine gemeinsame Ebene zurückgeschnitten werden, um sie dann am Borstenträger in herkömmlicher Weise zu befestigen.

Dabei wird vorzugsweise so vorgegangen, daß die Borsten oder Borsteneinheiten nach dem Zuschneiden an den befestigungsseitigen Enden aus der Einspannung gelöst, mit diesen Enden voraus in eine Position, in der sie am Borstenträger befestigt werden, verschoben und erneut eingespannt werden.

Durch die vorgenannte Maßnahme wird an den befestigungs­ seitigen Enden ein für alle Borsten gleichmäßiger Überstand erzielt, wobei die Einspannung auch während der Befestigungsphase wirksam ist, so daß diese Einspannung eine vielfältige Aufgabe erfüllt, nämlich einerseits das Fixieren der Borsten beim Zuschneiden vom Endlosstrang, beim anschließenden Zurichten bzw. Verrunden der nutzungsseitigen Enden, beim Beschneiden der Borsten an den befestigungsseitigen Enden und schließlich während der Befestigungsphase.

Zur Lösung der ersten Aufgabe in vorrichtungstechnischer Hin­ sicht geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren aus Kunststoff mit einem Borstenträger und Borsten, deren nutzungsseitige Enden verrundet sind und in einer von der befestigungsseitigen Oberfläche des Borstenträgers abweichenden Kontur liegen, mit einer die Borsten an einer Bearbeitungsstelle positionierenden Halterung, einer an den nutzungsseitigen Enden der Borsten zur Wirkung bringbaren Einrichtung zum Verrunden dieser Enden und einer Einrichtung zum Befestigen der gegenüberliegenden Enden der Borsten an dem Borstenträger. Bei dieser bekannten Vorrichtung (z. B. US 2 227 126) nimmt die Halterung den mit den Borsten besetzten Borstenträger auf und werden die Borsten mit ihren Enden über Schleifwerkzeuge geführt.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung weist zur Lösung der Aufgabe statt dessen die Merkmale auf, daß eine Klemmeinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Borsten einzeln oder gruppenweise mit Abstand von ihren in einer Ebene liegenden nutzungsseitigen Enden an der Bearbeitungsstelle einspannbar und zunächst in Wirklage mit der Bearbeitungseinrichtung und nach Lösen der Klemmeinrichtung und axialem Verschieben der Borsten gegeneinander in Wirklage mit der Befestigungseinrichtung bringbar sind.

In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Klemmeinrichtung mit Abstand eine Schneideinrichtung zugeordnet ist, mittels der die Borsten zur Bildung der nutzungsseitigen Enden plan zuschneidbar sind.

Eine andere bekannte Vorrichtung (US 2 488 873, US 2 664 316) besteht aus einer die Borsten in einem Kanal eng führenden Einrichtung, einem in dem Kanal verschiebbaren, auf das befestigungsseitige Ende der Borsten wirkenden Kolben, einer der Führungseinrichtung zugeordneten, der Kontur der Borsten an ihren nutzungsseitigen Enden entsprechenden Negativ-Form, in die die Borsten mittels des Kolbens verschoben werden, und einer Einrichtung zum Befestigen der Borsten an dem Borstenträger nach dem Zurückziehen des Kolbens. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß nach dem Bearbeiten und Lösen der Klemmeinrichtung der Kolben in den Kanal einfahrbar ist, um die Borsten gegen die Negativ- Form zu verschieben.

Besteht der Borstenbesatz aus einer Mehrzahl von Borsten­ bündeln, -streifen oder -paketen, und werden letztere nicht in sich konturiert, sondern nur die einzelnen Borstengruppen untereinander, so ist jeder Borstengruppe ein Kolben mit einer ebenen Schubfläche zugeordnet, deren Querschnitt - wie auch der Querschnitt des Führungskanals - dem der Borstengruppe entspricht. Sollen hingegen gleichzeitig die Borstengruppen in sich konturiert werden, so kann der Kolben eine entsprechend konturierte Schubfläche, z. B. ähnlich einem Reduzierkolben, aufweisen. Nach dem Verrunden und Konturieren der Borstengruppen können diese nicht nur in Parallellage, sondern auch in beliebigen Winkelstellungen am Borstenträger befestigt werden. Immer ist gewährleistet, daß die Kontur beibehalten wird und innerhalb jeder Kontur gleichmäßig verrundete Borstenenden liegen.

Der unterschiedliche Überstand einzelner Borsten oder Borstengruppen innerhalb eines Borstenbesatzes, der durch die Verschiebung mittels der Kolben erzeugt wird, kann entweder durch unterschiedliche Umwege der Kolben oder aber dadurch verwirklicht werden, daß alle Kolben an einem gemeinsamen Träger sitzen und entsprechend unterschiedliche Länge aufweisen.

Werden die Borsten oder Borstengruppen vom Endlosstrang verarbeitet und mittels einer Fördereinrichtung taktweise zugeführt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet, daß in Flucht mit der Fördereinrichtung die Klemmeinrichtung mit einer der Anzahl der Endlosstränge entsprechenden Anzahl von Kanälen angeordnet ist, daß nach dem Einführen der vor­ laufenden Enden der Endlosstränge in die Kanäle die Klemm­ einrichtung schließbar ist, und daß in Förderrichtung vor der Klemmeinrichtung eine Schneideinrichtung zum Ablängen der Bor­ sten vom Endlosstrang und zur Bildung der nutzungsseitigen Borstenenden angeordnet ist, wobei die Einrichtung zum Ver­ runden der nutzungsseitigen Enden vor diese und die Klemm­ einrichtung verfahrbar ist. Besonders vorteilhaft für ein opti­ males Verrunden ist dabei, daß durch das gleichzeitige Ab­ schneiden der einzeln eingespannten Borstenstränge in einer planen Ebene eine exakte Bündigkeit der Borstenenden in einer ebenen Hüllfläche erreicht wird.

Mit dieser Ausbildung der Vorrichtung lassen sich Borsten vom Endlosstrang taktweise in einer einzigen Arbeitsstation zu­ schneiden und an ihren nutzungsseitigen Enden zurichten. Statt dessen können die einzelnen Arbeitsschritte, wie Zuschneiden und Zurichten sowie die anschließenden Arbeitsgänge auch auf einer geschlossenen Bewegungsbahn mit einzelnen Bearbeitungs­ stationen durchgeführt werden, um auf diese Weise kürzere Takt­ zeiten zu erhalten.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Führungseinrichtung in Zuführrichtung der Borsten hinter der Klemmeinrichtung und hinter dieser ein Träger mit den Kolben angeordnet ist und daß vor der Klemm­ einrichtung eine auf die bearbeiteten Borstenenden einwirkende Schubeinrichtung angeordnet ist, mittels der die Borsten in die Kanäle der Führungseinrichtung so weit einschiebbar sind, bis die nutzungsseitigen Enden an der ihnen nahen Stirnseite der Klemmeinrichtung bündig abschließen.

Mit dieser Ausbildung ist gewährleistet, daß die nutzungs­ seitigen Enden nach dem Zurichten in eine gemeinsame Ebene entsprechend der Ebene der Schubeinrichtung gelangen und beim anschließenden Einfahren der Kolben die Borsten bzw. Borsten­ gruppen die für ihre Konturierung exakten Wege zurücklegen. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Negativ-Form vor die Stirnseite der Klemmeinrichtung verfahrbar ist und anschließend die Kolben an dem Träger in die Kanäle der Führungseinrichtung einfahrbar sind.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß an der der Negativ-Form abgekehrten Stirnseite der Klemmeinrichtung eine Schneidein­ richtung angeordnet ist, die nach dem Wegfahren der Führungs­ einrichtung die diese Stirnseite überragenden Enden der Borsten unter Bildung der befestigungsseitigen Enden abschneidet. Mit der Schneideinrichtung werden die aufgrund der Konturierung überstehenden Enden so beschnitten, daß die entstehenden befe­ stigungsseitigen Enden in einer planen Ebene liegen.

Sofern die gesamte Bearbeitung an einer Station stattfindet, kann die Schneideinrichtung zum Ablängen der Borsten vom End­ losstrang zugleich die Schneideinrichtung zum Abschneiden der die Stirnseite der Spanneinrichtung überragenden Enden bilden.

Um an den befestigungsseitigen Enden einen für die Befestigung notwendigen, gleichmäßigen Überstand aller Borsten bzw. Borsten­ gruppen zu erhalten, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die ab­ geschnittenen Borsten mittels der Negativ-Form bei geöffneter Klemmeinrichtung in dieser so weit verschiebbar sind, bis ihre in einer planen Ebene liegenden befestigungsseitigen Enden die der Negativ-Form abgekehrte Stirnseite der Klemmeinrichtung mit einer für ihre Befestigung am Borstenträger notwendigen Länge überragen.

Die Negativ-Form dient also zugleich als Schubelement zum Ver­ schieben der Borsten in eine Befestigungsposition. Dabei bleibt die den Borsten zuvor verliehene Konturierung exakt bestehen.

Schließlich kann die Klemmeinrichtung während des Befestigens der Borsten am Borstenträger zum axialen Sichern der Borsten dienen, so daß sie eine vielfältige Funktion erfüllt. Erfolgen die einzelnen Arbeitsgänge an verschiedenen Arbeitsstationen, so wird die Klemmeinrichtung mit den Borsten mitbewegt und wandert von Arbeitsstation zu Arbeitsstation. Bei dieser Arbeitsweise muß dann eine der Anzahl der Arbeitsstationen entsprechende Anzahl von Klemmeinrichtungen vorhanden sein.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a-1i eine schematische Ansicht der für die Durchführung wesentlichen Bau­ teile einer Vorrichtung in den ver­ schiedenen Stufen eines Verfahrens zur Herstellung einer Bürste;

Fig. 2a-2e verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung konturierter Bor­ stengruppen, z. B. Borstenbündel;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel in Form einer Zahnbürste im Schnitt und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Rund­ bürste im Schnitt.

In Fig. 1a und Fig. 1b ist die Verarbeitung der Borsten vom Endlosstrang schematisch gezeigt. Hierbei sind drei Endlos­ stränge 1 gezeigt, die von Spulen mittels einer Fördereinrich­ tung zugeführt werden. Zu dieser Fördereinrichtung gehören zwei hintereinander angeordnete Spanneinrichtungen 2, die Führungskanäle 3 für die Endlosstränge 1 und je einen Schie­ ber 4 aufweisen, der blendenartig den Querschnitt der Kanäle 3 verengt und auf diese Weise die Endlosstränge 1 fixiert. Die erste Spanneinrichtung 2 (in der Zeichnung rechts wieder­ gegeben) kann gegebenenfalls in Förderrichtung hin- und her­ bewegt werden und durch Spannen und anschließendes Bewegen in Förderrichtung bei gleichzeitig offener zweiter Spannein­ richtung 2 die Endlosstränge 1 taktweise vorschieben. Das Ab­ ziehen kann aber auch mittels einer hinter der zweiten Spann­ einrichtung 2 angeordneten Klemmeinrichtung 5 erfolgen, die gleichfalls einen blendenartig wirkenden Schieber 6 aufweist, mittels dessen die in der Klemmeinrichtung 5 vorgesehenen Kanäle 7 verengt werden können. In Fig. 1a und 1b ist letzt­ genannte Ausführung dargestellt.

Nach dem Einführen der Endlosstränge 1 in die Kanäle 7 der Klemmeinrichtung 5 wird der Schieber 6 in die Schließlage bewegt, so daß die Endlosstränge 1 an ihrem vorlaufenden Ende eingeklemmt sind. Anschließend wird die Klemmeinrichtung 5, wie aus dem Vergleich von Fig. 1a und 1b ersichtlich, nach links um etwa die notwendige Borstenlänge verschoben. An­ schließend fährt eine Schneideinrichtung 8 vor die vordere Stirnseite 9 der vorderen Spanneinrichtung 2 und trennt die einzelnen Bündel 10 von den Endlossträngen 1 ab. Die später zur Befestigung dienenden Enden 11 der Bündel 10 schließen etwa mit der vorderen Stirnseite der Klemmeinrichtung 5 ab, während die nutzungsseitigen Enden 12 freistehen.

In der anschließenden Verfahrenstufe gemäß Fig. 1c wird vor die nutzungsseitigen Enden 12 ein kegeliges Schleifwerkzeug 13 eingefahren, das in einer translatorischen und einer rotato­ rischen Bewegung die nutzungsseitigen Enden überschleift. Gegebenenfalls kann auch noch eine senkrecht zur Zeichenebene liegende oder eine taumelnde Bewegung überlagert sein.

Nach dem Zurichten der nutzungsseitigen Enden 12 der Borsten­ bündel 10 wird vor die Klemmeinrichtung 5 eine Führungsein­ richtung 14 eingefahren (Fig. 1d), die eine den Kanälen 7 in der Klemmeinrichtung entsprechende Anzahl von fluchtenden Führungskanälen 15 aufweist. Zwischen die Klemmeinrichtung 5 und die Führungseinrichtung 14 wird gegebenenfalls noch eine Schneidplatte 16 eingesetzt, deren Aufgabe später erläutert wird. Durch Anheben des Schiebers 6 werden die Borstenbündel 10 in der Klemmeinrichtung 5 freigegeben. Auf die nutzungs­ seitigen Enden 12 der Borstenbündel 10 wirkt anschließend eine Schubeinrichtung 16 in Form einer Platte, welche die Borsten­ bündel 10 in die Führungskanäle 15 der Führungseinrichtung 14 verschiebt, bis sie mit den nutzungsseitigen Enden 12 mit der hinteren Stirnseite 17 der Klemmeinrichtung 5 bündig ab­ schließen.

Nach Fortbewegen der Schubeinrichtung 16 wird vor die hintere Stirnseite 17 der Klemmeinrichtung 5 eine Negativ-Form 18 ge­ fahren (Fig. 1e), die für jedes Borstenbündel 10 ein Sack­ loch 19 aufweist, wobei die Sacklöcher 19 mit den Kanälen 7 in der Klemmeinrichtung 5 und den Kanälen 15 in der Führungs­ einrichtung 14 fluchten. Die Sacklöcher 19 weisen unterschied­ liche Tiefe auf. Der Boden der Sacklöcher bildet die spätere Kontur der Borstenbündel an der fertigen Borstenware.

An der gegenüberliegenden Seite der Klemmeinrichtung 5 und der Führungseinrichtung 14 ist ein Träger 20 mit einer der Anzahl der Führungskanäle 15 entsprechenden Anzahl von Kolben 21 angeordnet, die sich in ihrer Länge in gleicher Weise von­ einander unterscheiden wie die Sacklöcher 19 in ihrer Tiefe.

Der Träger 20 mit den Kolben 21 wird auf die Führungseinrich­ tung 14 zubewegt, so daß die Kolben 21 in die Führungskanäle 15 eindringen und die darin befindlichen Borsten 10 so weit verschieben, bis sie am Boden der Sacklöcher 19 anstoßen, so daß die nutzungsseitigen Enden 12 der Borstenbündel 10 in der gewünschten Kontur liegen, wie dies in Fig. 1f gezeigt ist.

Anschließend werden der Träger 20 mit den Kolben 21 und die Führungseinrichtung 14 weggefahren (in Fig. 1g nach links), so daß die Borstenbündel 10 mit ihren gegenüberliegenden Enden die Klemmeinrichtung 5 bzw. die davor angeordnete Schneidplatte 16 nach vorne überragen und mittels eines vor der Schneid­ platte 16 geführten Schneidmessers 22 bündig zugeschnitten werden, so daß sie in einer gemeinsamen Ebene liegen (Fig. 1h).

Um die endgültige Länge der Borsten festzulegen bzw. verschie­ dene Borstenlängen verwirklichen zu können, kann zusätzlich eine Distanzplatte 23 vorgesehen sein, die zwischen die Klemm­ einrichtung 5 und die Negativ-Form 18 eingefahren werden kann. Zu diesem Zweck werden die Borstenbündel 10 bei geöffneter Klemmeinrichtung 5 in Richtung ihres nutzungsseitigen Endes 12 verschoben, indem bei feststehender Klemmeinrichtung 5 und Führungseinrichtung 14 der Träger 20 mit den Kolben 21 und die Negativ-Form 18 synchron verschoben werden (in Fig. 1g nach rechts). Dadurch entsteht zwischen Klemmeinrichtung 5 und Negativ-Form 18 ein Spalt, in den die Distanzplatte 23 eingefahren wird. Diese weist Aussparungen, z. B. Schlitze od. dgl., auf, die von den Borstenbündeln 10 durchgriffen sind. Nach erneutem Einspannen der Borstenbündel 10 mittels des Schiebers 6 in der Klemmeinrichtung 5 erfolgt das Ablängen des Schneidmessers 22.

Anschließend wird die Distanzplatte 23 zwischen Klemmeinrich­ tung 5 und Negativ-Form 19 ausgefahren (Fig. 1h) und die Negativ-Form 19 in Richtung auf die Klemmeinrichtung 5 zube­ wegt, bis sie an diese anstößt, so daß die Borstenbündel 10 mit ihren befestigungsseitigen Enden 24 über die Schneid­ platte 16 mit gleicher Länge überstehen (Fig. 1i). In dieser Position werden die Enden 24 mit dem Borstenträger in nicht mehr gezeigter und im übrigen bekannter Weise verbunden.

In Fig. 2a bis 2e ist ein einzelnes Borstenbündel 25 anhand von drei in der Zeichenebene liegenden Einzelborsten 26 ge­ zeigt. Die vorgeschnittenen und zu einem Bündel 25 zusammen­ gefaßten Borsten 26 (Fig. 2a) werden zunächst eingespannt und an ihren Enden 27 durch Verrunden zugerichtet (Fig. 2b). Anschließend werden die einzelnen Borsten 26 konturiert, indem sie mittels eines konturierten Kolbens in einem Führungskanal gegen eine Negativ-Form verschoben werden, so daß beispiels­ weise die mittlere Borste 26 bzw. eine größere Anzahl von Bor­ sten im mittleren Bereich des Bündels 25 mit ihrem Ende 28 die übrigen Borsten überragt (Fig. 2c). Mit der gestrichel­ ten Linie in Fig. 2c ist der Schnitt zur Erzeugung der befe­ stigungsseitigen Enden 29 und mit 30, 31 der unterschiedlich lange Verschnitt, der beim Ablängen anfällt, angedeutet.

Nach dem Konturieren kann die Lage der Borsten 26 innerhalb des Bündels 25 dadurch fixiert werden, daß die Borsten 26 an ihrem befestigungsseitigen Ende zu einer Verdickung 32 aufge­ schmolzen werden (Fig. 2d). Diese Verdickung 29 kann dann in einem folgenden Arbeitsschritt zum Befestigen innerhalb des Borstenträgers 33 dienen, beispielsweise durch Einspritzen, Einschäumen oder Einfügen (Fig. 2e).

In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer fertigen Borstenware in Form einer Zahnbürste 34 gezeigt, deren mit dem Stiel 35 einstückiger Rücken 36 aus Kunststoff besteht. Sie weist Borstenbündel 37 und 38 unterschiedlicher Länge auf, deren nutzungsseitige Enden 39 bzw. 40 in einer konturierten Hüllfläche liegen und die ihrerseits konturiert sind. Die Bor­ stenbündel 37 und 38 können - ähnlich wie zu Fig. 2d und 2e beschrieben - mittels Verdickungen 41 bzw. 42 im Rücken 36 der Zahnbürste 34 verankert sein.

Fig. 4 zeigt eine Rundbürste 43, wie sie beispielsweise gleich­ falls zur Zahnpflege eingesetzt und mittels eines axialen Lagers 44 auf eine nicht gezeigte Antriebswelle aufgesetzt wird. Die Rundbürste 43 weist einen äußeren Borstenkranz aus Bündeln 45 auf, die an ihren nutzungsseitigen Enden 46 konvex konturiert sind. Ferner besitzt die Rundbürste 43 einen inneren Borstenkranz aus Bündeln 47, die an ihren nutzungs­ seitigen Enden 48 konkav konturiert sind.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren aus Kunststoff mit Borsten, deren nutzungsseitige Enden verrundet sind und in einer von der borstenseitigen Oberfläche des Borstenträgers abweichenden Kontur liegen, wobei die Borsten an ihren gegenüberliegenden Enden an einem Borstenträger befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten mit ihren nutzungsseitigen Enden in einer Ebene liegend mit Abstand von diesen eingespannt, an ihren nutzungsseitigen Enden mechanisch oder chemisch verrundet, anschließend aus ihrer Einspannung gelöst, daraufhin axial gegeneinander verschoben und schließlich mit den gegenüberliegenden Enden am Borstenträger befestigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten eingespannt, mit Abstand von der Einspannung zur Bildung der nutzungsseitigen Enden plan abgeschnitten und anschließend an diesen Enden bearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten nach dem Verrunden aus der Einspannung gelöst und mit ihren nutzungsseitigen Enden voraus durch axiales Verschieben gegen eine Negativ-Form angedrückt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche den Borstenbesatz einer Borstenware bildenden Borsten mit Abstand von ihren in einer Ebene liegenden, nutzungsseitigen Enden eingespannt, ihre nutzungsseitigen Enden mechanisch oder chemisch bearbeitet, anschließend aus der Einspannung gelöst und daraufhin gegen die Negativ-Form konturiert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Herstellung von Borstenwaren mit einer Vielzahl von zu multifilen Gruppen zusammengefaßten Borsten, z. B. Bündeln, Streifen oder Paketen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen von Borsten nach dem Bearbeiten der nutzungsseitigen Enden und dem Lösen aus der Einspannung einzeln oder gruppenweise mit ihren nutzungsseitigen Enden gegen die Negativ-Form konturiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Borsten oder Borstengruppen von einem taktweise zugeführten Endlosstrang verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten am vorlaufenden Ende des Endlosstrangs eingespannt, mit Abstand von diesem Ende vom Endlosstrang unter Bildung der nutzungsseitigen Enden abgeschnitten, an diesen Enden mechanisch oder chemisch verrundet, nach dem Lösen aus der Einspannung entgegen der Zuführeinrichtung des Endlosstrangs gegen die Negativ-Form konturiert, mit Abstand von den gegenüberliegenden Enden eingespannt und an diesen unter Bildung der befestigungsseitigen Enden zugeschnitten werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten oder Borsteneinheiten nach dem Zuschneiden an den befestigungsseitigen Enden aus der Einspannung gelöst, mit diesen Enden voraus in eine Position, in der sie am Borstenträger befestigt werden, verschoben und erneut eingespannt werden.

8. Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren aus Kunststoff mit einem Borstenträger und Borsten, deren nutzungsseitige Enden verrundet sind und in einer von der befestigungsseitigen Oberfläche des Borstenträgers abweichenden Kontur liegen, mit einer die Borsten an einer Bearbeitungsstelle positionierenden Halterung, einer an den nutzungsseitigen Enden der Borsten zur Wirkung bringbaren Einrichtung zum Verrunden dieser Enden und einer Einrichtung zum Befestigen der gegenüberliegenden Enden der Borsten an dem Borstenträger, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmeinrichtung (5) vorgesehen ist, mittels der die Borsten (10) einzeln oder gruppenweise mit Abstand von ihren in einer Ebene liegenden nutzungsseitigen Enden (12) an der Bearbeitungsstelle einspannbar und zunächst in Wirklage mit der Bearbeitungseinrichtung (13) und nach Lösen der Klemmeinrichtung und axialem Verschieben der Borsten gegeneinander in Wirklage mit der Befestigungseinrichtung bringbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmeinrichtung (5) mit Abstand eine Schneideinrichtung zugeordnet ist, mittels der die Borsten zur Bildung der nutzungsseitigen Enden plan zuschneidbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, mit einer die Borsten in einem Kanal eng führenden Einrichtung, einem in dem Kanal verschiebbaren, auf das befestigungsseitige Ende der Borsten wirkenden Kolben, und mit einer der Führungseinrichtung zugeordneten, der Kontur der Borsten an ihren nutzungsseitigen Enden entsprechenden Negativ-Form, in die die Borsten mittels des Kolbens verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Lösen der Klemmeinrichtung (5) der Kolben (21) in den Kanal (15) einfahrbar ist, um die Borsten (10) gegen die Negativ-Form (18) zu verschieben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) mehrere Führungskanäle (15) für je eine Gruppe (10) von Borsten, z. B. Bündel, Streifen oder Pakete, aufweist, für jeden Führungskanal (15) ein Kolben (21) vorgesehen ist und die Kolben verschiedene Längen entsprechend dem unterschiedlichen Verschiebeweg der Borsteneinheiten (10) bis zur Anlage an der Negativ- Form (18) aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit einer die Borsten bzw. Borstengruppen in Form von Endlossträngen taktweise zuführenden Fördereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in Flucht mit der Fördereinrichtung die Klemmeinrichtung (5) mit einer der Anzahl der Endlosstränge (1) entsprechenden Anzahl von Kanälen (7) angeordnet ist, daß nach dem Einführen der vorlaufenden Enden (11) der Endlosstränge (1) in die Kanäle die Klemmeinrichtung (5) schließbar ist, und daß in Förderrichtung vor der Klemmeinrichtung (5) eine Schneideinrichtung (8) zum Ablängen der Borsten (10) vom Endlosstrang (1) und zur Bildung der nutzungsseitigen Borstenenden (12) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zum Bearbeiten der nutzungsseitigen Enden (12) vor diese und die Klemmeinrichtung (5) verfahrbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (14) in Zuführrichtung der Borsten (10) hinter der Klemmeinrichtung (5) und hinter dieser (5) ein Träger (20) mit den Kolben (21) angeordnet ist, und daß vor der Klemmeinrichtung (5) eine auf die bearbeiteten Borstenenden (12) einwirkende Schubeinrichtung (16) angeordnet ist, mittels der die Borsten (20) in die Kanäle (15) der Führungseinrichtung (14) so weit einschiebbar sind, bis die nutzungsseitigen Enden (12) an der ihnen nahen Stirnseite (17) der Klemmeinrichtung (5) bündig abschließen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativ-Form (18) vor die Stirnseite (17) der Klemmeinrichtung (5) verfahrbar ist und anschließend die Kolben (21) an dem Träger (20) in die Kanäle (15) der Führungseinrichtung (14) einfahrbar sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Negativ-Form (18) abgekehrten Stirnseite der Klemmeinrichtung (5) eine Schneideinrichtung (22) angeordnet ist, die nach dem Wegfahren der Führungseinrichtung (14) die diese Stirnseite überragenden Enden der Borsten (10) unter Bildung der befestigungsseitigen Enden (24) abschneidet.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (8) zum Ablängen der Borsten (10) vom Endlosstrang (1) zugleich die Schneideinrichtung (22) zum Abschneiden der die Stirnseite der Klemmeinrichtung (5) überrragenden Enden bildet.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die abgeschnittenen Borsten (10) mittels der Negativ-Form (18) bei geöffneter Klemmeinrichtung (5) in dieser so weit verschiebbar sind, bis ihre in einer planen Ebene liegenden befestigungsseitigen Enden (24) die der Negativ-Form (18) abgekehrten Stirnseite der Klemmeinrichtung (5) mit einer für ihre Befestigung am Borstenträger notwendigen Länge überragen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (5) während des Befestigens der Borsten (10) am Borsten­ träger zum axialen Sichern der Borsten dient.