用于将刷毛固定在刷毛承载件中的方法以及用于该方法的设备与流程

1.本发明涉及一种用于将至少一个刷毛固定在由塑料构成的刷毛承载件中的相关联的开口中的方法，所述刷毛承载件具有前侧，其中至少一个刷毛具有增厚的固定端部。刷毛承载件在制造刷子之后是所述刷子的部分并且不是纯粹的工具。
2.此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的设备。


背景技术：

3.刷子的制造可以基于各种方式和方法进行。常规的方法在于，将刷毛束折叠并且在折叠部位处借助于锚固件固定在刷毛承载件的开口中。这是所谓的借助于固件固定的方法。
4.此外，存在用于无锚固定的各种方法。第一种方法是，围绕未被折叠的束的增厚的固定端部喷射刷毛承载件，使得随后才制成刷毛承载件，具体而言刷毛承载件在其制造时同时与刷毛束结合。
5.还提出另一方法，刷毛端部为了产生增厚的固定端部而被共同地加热，使得其熔化并且结合成一团或球状的增厚的固定端部。随后借助于事先增厚的固定端部将刷毛束推入刷毛承载件中的开口中，其中在推入之前将壁围绕开口熔化。增厚的固定端部随后扎入壁中，以便使其塑性变形。
6.另一解决方案在近几年在市场上带来变革，该解决方案是，将凝固的、增厚的固定端部推入刷毛承载件中的超大的开口中，然后才加热围绕开口的环周边缘，具体而言加热至低于熔化温度的温度。接着，将加热的环周边缘从外部加载压力，使得开口在通口边缘处变窄。由此，防止增厚的固定端部被拉出。将机械压力施加到刷毛承载件的前侧上的工具优选是储存仓，借助于所述储存仓运送刷毛束。储存仓由此具有多重功能并且必须可加热地构成。尤其在此使用电加热机构。


技术实现要素：

7.本发明的目的是，进一步改进并且也简化最后提到的方法，其中将刷毛束插入开口中并且随后将开口边缘加热。
8.根据本发明的方法的特征在于如下步骤：
9.将至少一个刷毛，优选整个刷毛束，以其增厚的固定端部超出前侧插入开口中，直至使得增厚的固定端部完全处于开口中和并且与前侧间隔开。这意味着，刷毛的或刷毛束的紧接增厚的固定端部的、未增厚的部分同样处于开口中。
10.在前侧上，将超声波发生器围绕包围前侧上的开口的开口边缘安放。这意味着，超声波发生器在开口边缘的区域中接触刷毛承载件。
11.将超声波发生器激活并且通过其振动能和施加到刷毛承载件的前侧上的压力引起刷毛承载件中的塑料在开口边缘下方加热。超声波发生器由此不必使整个刷毛承载件达
到升高的温度，而是仅使对开口限界的壁部的位于前侧下方和开口边缘下方的部分达到升高的温度。超声波发生器不必在其已经接触开口边缘时才被激活，而是可以已经振动地朝向开口边缘移动。
12.将被激活的超声波发生器在振动期间在前侧上压靠开口边缘并且通过所述压过程使被加热的刷毛承载件在开口边缘下方形变。由此，开口在开口边缘的区域中的横截面减小，即减小至小于增厚的固定端部的更小的横截面，以便将固定端部在刷毛承载件中机械地锁定。因此，开口在其位于至前侧的开口边缘的过渡部处通口的区域中收缩，并且可以松动地插入开口中的固定端部变成整体的锚固件。
13.通过超声波发生器第一次接触前侧、激活超声波发生器和到刷毛承载件中的传送可以同时进行或者时间上略微错开。
14.运动到刷毛承载件中还可以可选地以行程控制和/或力控制和/或时间控制的方式进行。
15.因此，不再需要为储存仓装配如现有技术中的电加热装置。
16.超声波发生器的超声波振动在变形过程期间继续保持。所述超声波发生器使其端侧下方的最小区域加热并且使所述最小区域变形，即压入材料中，因为所述超声波发生器继续振动，所以将另外的材料加热，在此更深地压入，以便使更多的塑料变形等，直至达到期望的轴向运动距离。
17.由于超声技术，塑料永远不会被加热到明显高于其熔化温度的水平，进而永远不会受到热破坏。
18.热塑性塑料在所有实施方式中优选由选自聚酯，尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)，聚丙烯(pp)，聚碳酸酯(pc)，聚酰胺(pa)，聚乙酸乙烯酯(pva)，聚乙烯(pe)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)和苯乙烯-丙烯腈-共聚物(san)的材料构成。也可以使用具有提到的热塑性塑料的均聚物和共聚物。
19.此外有利的是，开口的横截面大到使得增厚的固定端部可以无阻力地推入开口中，也就是说在开口和固定端部之间不产生压配合。
20.作为超声波发生器可以使用完全地或仅部分地环绕开口的超声波发生器，使得换言之超声波发生器的接触面要么是封闭的环要么仅形成环部段。
21.如果超声波发生器仅部分地围绕开口伸展，那么在本发明的一个变型形式中，所述超声波发生器可以被纵向开槽并且由多个壳状的超声波发生器部段组成。
22.优选地，所述超声波发生器部段可以或多或少地移动到一起，以便使在其之间构成的用于至少一个刷毛尤其刷毛束的容纳部在横截面方面可变地构成。
23.通过所述超声波发生器部段，超声波发生器可以形成保持单元，以便将至少一个刷毛，优选刷毛束，容纳和保持在其之间。
24.由此可选地可行的是，同一超声波发生器用于不同横截面的刷毛束。
25.至少一个刷毛，尤其刷毛束，可以由热塑性塑料构成。增厚的固定端部通过熔化刷毛的端部形成，在刷毛束的情况下通过熔化刷毛束的刷毛的端部形成。所述加热优选可以无接触地进行，例如经由辐射加热或热空气进行。
26.刷毛束的插入相关联的开口中并且经由超声波发生器通过塑料的变形锚固的增厚的固定端部可以在将刷毛束引入超声波发生器之前或之后产生。因此，刷毛端部在引入
超声波发生器之前彼此熔融，或者在将所述刷毛端部装入超声波发生器的容纳部中之后。同样情况适用于单独插入开口中的单根刷毛。
27.如已经阐述，超声波发生器可以具有用于至少一个刷毛，尤其刷毛束的容纳部，并且所述超声波发生器将其运送至刷毛承载件。至少一个刷毛，优选刷毛束，从超声波发生器的容纳部中被推入刷毛承载件中的开口中。
28.在运送期间，增厚的固定端部从超声波发生器中伸出，使得随着超声波发生器连同容纳在其中的刷毛束或单个刷毛的移近，所述刷毛束或刷毛以其固定端部首先提前插入开口中。超声波发生器由此具有多重功能，即运送功能、加热功能和变形功能。
29.在插入之后还可以使用附加的滑块，所述滑块引起固定端部贴靠在开口的底部上，所述开口优选是盲孔开口。滑块例如可以进入超声波发生器中的缺口中或者在所述缺口中引导。
30.为了降低根据本发明的方法的耗费，在将至少一个刷毛推入开口中时，刷毛端部可以处于环境温度，也就是说不被加热和/或刷毛承载件在开口边缘和开口的区域中同样不被加热进而处于环境温度。在此情况下，加热仅通过超声波发生器实现。
31.超声波发生器也可以容纳多个刷毛束并且同时通过塑料的加热和变形锚固在同一刷毛承载件中的相关联的开口中。超声波发生器可以在不理解为限制性的该情况下具有平坦的前侧，所述前侧整面地置于刷毛承载件的前侧上并且将所述前侧大面积加热。对此替选地，共同的超声波发生器仅具有与刷毛承载体的岛形的接触面，也就是说围绕相应的开口边缘的接触面从而多个岛形的接触面。然后仅在所述接触面上加热。超声波发生器不必并且不会将刷毛承载件的塑料完全在整个高度或厚度上加热，完全足够的是，对开口限界的塑料的仅上部的、靠近前侧的区域被加热和变形。在开口的底部的区域中，即在增厚的固定端部的区域中，不必进行加热和变形。然而这不应理解为是限制性的。
32.塑料可以变形为以及开口可以变窄为，使得变形的塑料紧密地/密封地贴靠在刷毛束的或至少一个刷毛的外环周上，具体而言优选同样在开口的通口(开口至前侧的过渡部)的区域中。这不仅是重要的，以便确保增厚的刷毛束端部在使用刷子时进而在刷子的机械应力下不再从开口中滑出，而且也没有水或“不洁物”能进入开口中。后者尤其在所谓的“卫生刷子”中是重要的，所述卫生刷子使用在例如肉店、食品业、制药业等中，在这些领域中应当避免细菌和菌类组织在开口中筑巢。开口在外环周上的变窄构成为一种围绕刷毛束的密封部，所述密封部与增厚的刷毛端部间隔开地贴靠在刷毛束上的至少一个刷毛上。在此情况下涉及，实现塑料与至少一个刷毛的接触，所述接触存在于开口的通口(开口至前侧的过渡部)的区域中，以便尽可能没有或少量液体会进入开口中。如果不将单独刷毛，而是将刷毛束装入开口中，那么根据本实施方式，塑料可以贴靠在刷毛束的外环周上。
33.上述目的也通过一种用于执行根据本发明的方法的设备实现，所述设备具有：用于容纳刷毛承载件的支架，所述刷毛承载件具有刷毛承载件中的至少一个开口；用于至少一个刷毛，尤其刷毛束的输送工具，所述至少一个刷毛插入所述开口中；以及容纳至少一个刷毛的超声波发生器，所述超声波发生器朝向刷毛承载件的前侧的方向和背离前侧可移动地被引导，其中超声波发生器构成为，使得所述超声波发生器可以加热开口边缘下方的塑料。
34.超声波发生器也可以形成输送工具的部分并且具有用于至少一个刷毛的容纳部，
这意味着自动地在存在刷毛束的情况下具有用于刷毛束的容纳部，其中设有至少一个滑块，所述滑块将至少一个刷毛/刷毛束在运送到刷毛承载件处之后从相关联的容纳部中推入相关联的开口中。如果设有多个用于间隔开的刷毛或刷毛束的缺口，那么缺口具有孔图案，在刷毛承载件中也设有所述孔图案。由此，可以可选地，经由相应的滑块同时或必要时略微时间错开地将刷毛/刷毛束推入其开口中。
35.缺口的横截面中匹配于相关联的开口的形状，然而优选具有比在所述开口的未形变的状态中的开口更小的横截面。由此确保，超声波发生器在端侧无论如何贴靠在开口边缘上并且非径向地侧向错开地才接触开口边缘。由此即可能在通口的区域中出现少量加热的开口边缘。然而在此区域中有利的是，存在足够热量，以便将材料向内挤压。用作为挤压工具并且在开口上延伸且不在开口边缘处终止的超声波发生器同时也引起向内变形的塑料材料还得到通过超声波发生器的端侧的形状限制。由此，在变形之后刷毛承载件的表面在开口边缘的区域中变得非常平滑。
36.与应用(塑料、形状、
……
)相关地，超声波发生器可以在其触碰刷体的外侧之前已经在超声范围内振动，以便随后已经可以立即在第一次接触时和在开始建立压力时传递振动能。然而，大多数情况下超声波发生器首先与刷体相对并且在达到一定的最小压力之后才开启振动。
37.振动能传递的时长、压力、供给、功率、开始和结束可借助于现代的超声设备任意地设定，可以个体地以及彼此相关地以可任意编程的周期设定。也可考虑脉冲周期。在大多数情况下根据经验确定哪些参数以何种组合用于哪些应用得出最好的结果。
附图说明
38.本发明的其他特征和优点从下文中和从所参照的下面的附图中得出。在附图中示出：
[0039]-图1示出用刷毛束填塞的刷毛承载件的立体视图；
[0040]-图2示出在一些刷毛束锚固在刷毛承载件中之后根据图1的刷毛承载件；
[0041]-图3示出在将刷毛束推入刷毛承载件中的开口中之后不久贯穿刷毛承载件和超声波发生器的横截面视图，所述刷毛承载件和超声波发生器使用在根据本发明的方法和根据本发明的设备中；
[0042]-图4示出在塑料挤压在一起期间根据图3的横截面视图；
[0043]-图5示出在将刷毛束装入和固定之后贯穿刷毛承载件的区域的横截面视图；
[0044]-图6示出根据本发明的设备的第二实施方式的示意图；
[0045]-图7示出另一在本发明中使用的超声波发生器的横截面视图；以及
[0046]-图8示出开口的以及在超声波发生器中的缺口的可能的轮廓的多个横截面视图。
具体实施方式
[0047]
在图1中示出刷毛承载件10，所述刷毛承载件是制成的刷子的部分。刷毛承载件10由热塑性塑料构成并且具有大量开口12，一个刷毛或多个刷毛，也就是说刷毛束14(参见图2)，可以插入所述开口中并且被锚固在刷毛承载件10中。
[0048]
之后的刷子可以是刷子的任意种类，可以是家用刷子、牙刷等。刷毛承载件10例如
也可以是整个刷子承载件或者是刷子承载件的一部分，例如随后装配有刷毛束的薄片，所述薄片与刷毛本体的其余部分结合，例如通过注塑包覆、焊接、粘结等方式。
[0049]
刷毛承载件10中的开口12通过钻孔制造，如象征性地经由所示钻孔工具16表示，或者在将刷毛承载件10注塑成型时制造。
[0050]
开口12尤其是盲孔。
[0051]
另一特殊性在于，开口12除了底部之外柱形地构成，也就是说不具有底切或类似结构，参见图3。
[0052]
开口从刷毛承载件10的前侧18起开始，并且开口的通口，即开口12至前侧18的过渡部由开口边缘20包围，所述开口边缘在前侧18上环形地环绕开口12。
[0053]
开口12本身通过对开口12限界的壁的内侧22限定。
[0054]
在根据图3的示出的实施方式中，开口12相对于前侧18直角地伸展，所述开口然而也可以倾斜于前侧伸展。
[0055]
至少一个刷毛或刷毛束14插入相应的开口12中并且固定在其中，其中至少一个刷毛和刷毛束具有增厚的固定端部24。
[0056]
所述增厚的固定端部24通过将单根刷毛或刷毛束的刷毛共同加热和熔化来产生，使得由塑料材料形成塞子或一种球体，所述球体的横截面比单根刷毛更厚，或者当刷毛束14装入刷毛承载件10中时比刷毛束14的横截面更厚。在刷毛束14的情况下，增厚的固定端部是刷毛束14的所有刷毛的共同的固定端部，因为刷毛端部的熔化的塑料彼此融合，使得刷毛束14的刷毛彼此连接。
[0057]
单根刷毛或刷毛束14通过超声波发生器26(参见图2)锚固在刷毛承载件10中，也就是说无锚固定。这在下文中根据图2至5和一个实施方式描述。
[0058]
超声波发生器26具有呈中央通道形式的容纳部28。
[0059]
例如将刷毛束14以增厚的固定端部24从前方(这不理解为限制性的)推入容纳部28中，使得如在图2中所示，固定端部24在前侧从超声波发生器26中伸出。
[0060]
接着，将处于可滑动的且可移动的工具保持件上的超声波发生器26朝向相关联的开口12移动，刷毛束14应当装入所述相关联的开口中。
[0061]
如在图3中所示，超声波发生器26优选套装到前侧18上，使得突出于超声波发生器26的固定端部24被推入开口12中。
[0062]
在此优选地且也不理解为限制性的是，固定端部24贴靠在开口12的底部29上。
[0063]
开口12的横截面在此与(垂直于刷毛的或刷毛束14的纵向延伸的)横截面相匹配，使得所述横截面至少与增厚的固定端部的横截面一样大，优选略微大于增厚的固定端部24的横截面。由此，固定端部24可以不夹紧地或无摩擦地插入开口12中。
[0064]
对此替选地，在内侧22和增厚的固定端部24之间存在最小压配合。
[0065]
如在图3中可见，增厚的固定端部24不相对于前侧18向外突出，而是完全相反，所述增厚的固定端部在前侧18下方与前侧18隔开一定的间距s。也就是说，刷毛束14的刷毛经过距离s伸展到开口12中。
[0066]
超声波发生器26具有端侧30，借助于所述端侧，所述超声波发生器优选整面地置于前侧18上。
[0067]
例如，端侧30可以是平坦的。
[0068]
如在图3中可见，容纳部28的横截面小于开口12的横截面，使得端侧30将开口12朝向前侧18部分地覆盖。
[0069]
容纳部28的横截面可以最小限度地大于刷毛束14的横截面或者也可以最小限度地小于刷毛束的横截面，其中在此情况下，刷毛束14经由漏斗形的引入辅助装置引入容纳部28中，或者容纳部28在端侧30的区域中具有漏斗形的扩宽部，以使得在推入刷毛束14时变得容易。
[0070]
另一变型形式提出，超声波发生器26类似于钻卡头的夹爪纵向开槽并且由多个壳状部段构成，其中壳的内侧随后互补成容纳部28。由此产生的这些单爪能随后侧向彼此远离，使得容纳部28增大并且刷毛束14或单个刷毛可以更容易地推入容纳部28中或者也可以从后侧运送到容纳部28中。
[0071]
刷毛承载件10在所述方法期间处于固定保持在相应的设备的支架32中。
[0072]
刷毛或刷毛束14到开口12中的推入可以通过滑块34辅助，参见图3，所述滑块可以进入容纳部28中并且将刷毛束14按压直至开口12的底部29。
[0073]
在刷毛束14正确地定位在开口12中之后，将超声波发射器26压靠前侧18并且开始到刷毛承载件上的振动能传递。
[0074]
通过超声波发生器26的振动，在端侧30下方从而在开口边缘20的下方的区域中在超声波发生器和刷毛承载件10的塑料之间的接触面中产生热量。
[0075]
现在将超声波发生器26进一步沿刷毛束14的刷毛的纵向延伸的方向压靠前侧18，使得被加热的塑料材料在开口边缘下方向内塑性变形(参见图4)，并且开口12在增厚的固定端部24上方收缩并且得到明显小于增厚的固定端部24的横截面。
[0076]
收缩部36用于将刷毛束14形状配合地保持在开口12中。所述加热和变形工艺与压入黄油中的热刀的情况类似地进行，可以说流动地进行，因为超声波发生器仅加热其下方的一些塑料，由于稳定性变低，可以一些压入塑料中，加热较深的塑料材料，使其变形等，以便最终在期望的深度停止运动。
[0077]
可行的、但非必须的且会导致较长的周期时间的是，刷毛承载件10的材料也在增厚的固定端部24的侧面上被强烈地或完全地加热。
[0078]
塑料在收缩部36的区域中的塑性变形可以使得收缩部36在固定端部24上方环周接触刷毛束14。
[0079]
在一定的作用时间之后，反向于图4中的箭头方向再次轴向地抽出超声波发生器26，其中在所述一定的作用时间内超声波发生器26的最下方的位置相对于刷毛承载件10保持不变并且超声波发生器优选不再振动之后将。接着，刷毛束14根据图5被固定地嵌入刷毛承载件10中。
[0080]
通过将压力施加到刷毛承载件10的被加热的前侧18上可以产生凹陷部38。对此替选地，刷毛承载件10可以提前在开口边缘20的区域中具有隆起部，所述隆起部随后部分地或完全地通过变形消除。
[0081]
当超声波发生器26具有形成缺口28的开口时，所述超声波发生器完全地环绕开口12，超声波发生器26被纵向开槽并且由各个爪构成，所述超声波发生器在前侧18上部分地围绕开口12。
[0082]
在通过被开槽的超声波发生器产生的爪状的超声波发生器部段的情况下，所述超
声波发生器部段可以如所述那样也形成夹紧单元。
[0083]
为了提高周期时间，也可行的是，在超声波发生器26中设有冷却装置，所述冷却装置例如具有冷却通道40，在发生塑性变形之后，所述冷却通道于是将超声波发生器26和刷毛承载件10的塑性形变的塑料冷却。然而这仅是可选的。
[0084]
对此附加地或替选地，支架32也可以设有冷却设备，以便确保仅在开口边缘的区域中，即仅略微在前侧18下方的塑料被加热。
[0085]
根据本发明的一个变型形式，开口12的塑料仅通过超声波发生器26被加热，也就是说，当增厚的固定端部24推入开口12中时，刷毛承载件10在该区域中不被加热，而是具有环境温度。
[0086]
根据本发明的一个变型形式，增厚的固定端部24也在推入开口12中时是完全凝固的并且不被加热。
[0087]
对此替选地，增厚的固定端部24然而还可以具有一定的相对于环境升高的温度，使得所述增厚的固定端部在推入开口12中时匹配于开口12的底部29和内侧22的形状。
[0088]
在根据图2的变型形式中，设备构成为，使得在刷毛束14装入超声波发生器26之前形成固定端部24。
[0089]
对此替选地，刷毛束，或者当仅装配有单个刷毛时，其可以首先装入容纳部28中，接着加热从超声波发生器26中突出的固定端部24，例如通过热空气或辐射热量加热，使得形成塞状或球状的固定端部24。
[0090]
可选地，例如经由冷却空气随后将固定端部24硬化并且在所述固定端部推入相关联的开口12中之前使其达到环境温度。然而冷却通常仅是一个选项。
[0091]
根据图6的变型形式示出本发明的另一选项，在此从刷毛储存仓42中经由转动的分离设备44总是取出刷毛束14。然后通过象征性示出的加热设备46将固定端部熔化以形成增厚部。
[0092]
接着，将刷毛束14从分离设备44取出并且运送到超声波发生器26中。对此替选地，超声波发生器26从分离设备44提取刷毛束14。
[0093]
要强调的还有，在示出的实施例中相继装配开口12，具体而言借助于超声波发生器26相继装配开口。
[0094]
在此情况下，例如支架32与刷体在每次束固定周期之后构成定位运动，以便将下一孔相对于超声波发生器26定位(所谓的孔对孔运动)，以便随后可以开始下一固定周期。替选地可以将超声波发生器26相对于静态保持的刷子体支架32定位或者支架32以及超声波发生器26分别构成所需的定位的一部分。
[0095]
设备和机构，为了可以实现这种孔对孔运动，与在通常已知的刷钻孔和填塞机中的设备和机构类似或相同地构成。
[0096]
当然，多个超声波发生器26也可以并行地工作。
[0097]
图7示出本发明的实施方式，其中超声波发生器26具有多于一个用于刷毛或刷毛束14的容纳部28。
[0098]
超声波发生器26在此可以容纳两个、三个、四个、五个、六个或更多个单个刷毛或刷毛束14或者刷子的所有刷毛或刷毛束并且同时将其运送到相关联的开口12中随后锚固在那里。
[0099]
整个端侧30在此可以无凸缘地构成并且平坦地或以小的期望的曲率构成，刷子的前侧18的之后的形状具有所述曲率。
[0100]
对此替选地，在图7中示出，围绕每个容纳部28，端侧30相对于超声波发生器26的下侧的其余部分略微突出，使得例如得出一种环形锥体，其中所述突出部的形状不强制性地限制为环形锥体。由此，仅在该区域中，即在相应的开口边缘20的区域中，使开口12周围的塑料加热并且接着塑性形变。由此总体上降低将超声波发生器26按压到刷毛承载件10上的力。
[0101]
图8示出，开口12可以具有不同形状，甚至任意形状。容纳部28具有与其互补的形状，例如当开口12是圆形时，容纳部28是圆形的，所述开口仅具有略小一些的横截面，如上文所阐述。相同情况也适用于其他任意形状。也就是说，关于横截面，容纳部28的几何形状优选相应地匹配于开口12的几何形状。
[0102]
在根据图7的超声波发生器的情况下，超声波发生器26当然可以具有不同几何形状以及尺寸的容纳部28。
[0103]
还要强调的是，对于所有实施方式而言也可以设有输送工具，借助于所述输送工具首先将单根刷毛或多个单根刷毛或刷毛束14或多个刷毛束14运送至刷毛承载件10并且移动到相关联的开口12中。然后一个或多个超声波发生器26才移动过来，所述超声波发生器于是引起塑料的加热并且引起刷毛承载件在一个或多个开口边缘20的区域中的塑性变形。
[0104]
也可以提出，容纳部28略微大于相关联的刷毛束或者待构成的单根刷毛，也就是说，使得超声波发生器在其振动中各个刷毛或单个刷毛不一起运动。在此情况下，将刷毛通过单独的保持设备定位。然而这不必强制性是这种情况，因为也可以如上文所描述通过超声波发生器在振动时发生刷毛的一定的最小运动，所述运动然而是最小的，使得由此在塑料变形之后不会随之带来刷毛的或刷毛束的错误定位。