Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten bei dem ein Bürstenkörper mittels Spritzgießen in einem Formnest gebildet wird, Borstenfilamente zur Ausbildung einer Beborstung mit dem Bürstenkörper verbunden werden und zumindest ein sich im wesentlichen parallel zu den Borstenfilamenten erstreckendes weichelastisches Reinigungselement vorzugsweise durch Anspritzen an dem Bürstenkörper ausgebildet wird.

Ein derartiges gattungsbildendes Verfahren ist beispielsweise aus der US 5,628,082 bekannt. Neben den herkömmlichen Borstenfilamenten, die üblicherweise zu Borstenbündeln zusammengefasst in dem Bürstenkörper gehalten sind, weist die Bürste zusätzlich Reinigungselemente, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Elastomer auf. Die Reinigungselemente dienen nicht nur der Reinigung der Zähne und des benachbarten Zahnfleisches, sondern auch der Massage des Zahnfleisches. Auch verbessern die Reinigungselemente das Auftragen von Zahnreinigungsmitteln. Eine nach dem gattungsbildenden Verfahren hergestellte und als Zahnbürste ausgebildete Bürste ist beispielsweise aus der WO 96/15696 bekannt. Bei dieser vorbekannten Bürste sind definierte Bereiche für weichelastische Reinigungselemente einerseits und für Borstenbündel andererseits in Längsrichtung der Zahnbürste hintereinander vorgesehen. Die nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel liegen bei der vorbekannten Bürste sämtlich in einer Ebene.

Eine derartige Bürste konnte sich bis heute nicht durchsetzen, da sie nicht den tatsächlichen Anforderungen genügt. Regelmäßig wird von dem Benutzer eine Beborstung über den gesamten Bürstenkopf erwartet. Auch sollen nicht nur die weichelastischen Reinigungselemente eine Konturierung aufweisen, d.h. einen Verlauf der nutzungsseitigen Enden, der sich von dem Verlauf der Beborstungsfläche der Bürste, d.h. derjenigen Fläche des Bürstenkörpers, welcher von den Borstenfilamenten und/oder den weichelastischen Reinigungselementen durchragt ist, unterscheidet.

Im übrigen ist das vorbekannte Verfahren verhältnismäßig aufwendig. So wird zunächst ein Ausnehmungen aufweisender Bürstenkörper mittels Spritzgießen hergestellt und Borstenfilamente nach Entnahme des Bürstenkörpers mit diesem durch in die Ausnehmungen eingebrachte Klammern verbunden. Nach einer eventuellen Nachbearbeitung der nutzungsseitigen Enden der Borstenfilamente wird der Bürstenkörper emeut in ein Spritzgießwerkzeug eingesetzt und zumindest ein weichelastisches Reinigungselement an dem Bürstenkörper mittels Umspritzen angeformt.

In der Bürstentechnik ist es bekannt, Teilbereiche eines Borstenfeldes vor der Nachbearbeitung umzulenken, um diese Teilbereiche des Borstenfeldes aus dem Wirkbereich eines Nachbearbeitungswerkzeuges zu entfernen. So offenbart die DE 197 28 493 A eine Lochplatte, die von dem zu bearbeitenden Teil des Borstenfeldes durchragt wird, jedoch andere, aus dem Wirkbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges zu entfernende Borstenbündel seitlich verdrängt. Die Lochplatte wird bei diesem Stand der Technik im Wesentlichen in axialer Richtung bezogen auf die Längserstreckung der Borstenbündel zugestellt. Die EP-0 458 999 offenbart Verdrängerplatten, die individuell auf die Geometrie des Borstenfeldes zugeschnitten sein können, um selektiv einzelne Borstenbündel des Borstenfeldes aus dem Wirkungsbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges zu entfernen. Die Verdängerplatten werden bei diesem Stand der Technik teilweise in axialer Richtung bezogen auf die Längsachse der Borstenbündel zugestellt, um die nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel in Richtung auf den Bürstenkörper zu drücken. Bei alternativen Ausführungsformen wird in diesem Stand der Technik vorgeschlagen, mit den Verdrängerplatten die aus dem Wirkungsbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges zu entfernenden Borstenbündel an ihren nutzungsseitigen Enden durch das Verdrängerwerkzeug zu fassen und durch eine schräge Bewegung sowohl nach außen zu ziehen als auch nach unten in Richtung auf den Bürstenkörper umzulenken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Bürsten der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Bürsten, die eine Kombination aus weichelastischen Reinigungselementen und Borstenfilamenten aufweisen, ohne Beschränkung der Borstenfeldgeometrie und/oder der Kontur der Beborstung herstellbar sind, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.

Zur Lösung des verfahrensmäßigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 2 vorgeschlagen.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Verdrängen einzelner Borstenfilamente ist auch insofern nachteilig, als nicht zuverlässig gewährleistet werden kann, dass vorbestimmte Borstenfilamente oder Gruppen von Borstenfilamenten, d.h. Borstenbündel in definierter Weise nachbearbeitet werden, während andere Borstenfilamente aus dem Bearbeitungsbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges ferngehalten werden. Dieser Nachteil wird bei der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Lösungsvorschlages dadurch sicher vermieden, dass das zumindest eine weichelastische Reinigungselement durch in axialer Richtung zugestellte Drähte zusammengedrückt wird und dass die nutzungsseitigen Enden der Borstenfilamente an den zugestellten Drähten vorbeigeführt werden. Die linienförmig auf die Borstenfilamente auftreffenden Drähte haben eine nahezu zu vernachlässigende Breite, so dass die Borstenfilamente an den Drähten vorbeigedrückt werden, wohingegen das weichelastische Reinigungselement, insbesondere bei einer länglichen Erstreckung desselben, von dem mindestens einen Draht erfasst und auf den Bürstenkörper zu gedrückt wird.

Die bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der zumindest ein Draht, vorzugsweise mehrere Drähte und besonders bevorzugt ein Drahtgitter in axialer Richtung der Borstenfilamente auf den Bürstenkörper zu zugestellt wird und das oder die weichelastischen Reinigungselemente in axialer Richtung der Borstenfilamente zusammengedrückt werden, wird vorzugsweise derart weitergebildet, dass die Borstenfilamente sich während der Nachbearbeitung an den Drähten abstützen. Die oberhalb der Beborstungsfläche angeordneten Drähte verringern die freie Biegelänge der zu bearbeitenden Borstenfilamente und verbessern somit eine Nachbearbeitung ihrer nutzungsseitigen Enden in vorbestimmter Weise. Ein unkontrolliertes Verbiegen der Borstenfilamente wird insbesondere bei Verwendung eines engmaschigen Drahtgitters unterbunden.

Bei der zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Lösungsvorschlages wird das weichelastische Reinigungselement zum Entfernen aus dem Wirkungsbereich des Nachbearbeitungsgerätes an seinem freien Ende umgriffen. Das aus dem Stand der Technik bekannte Verdrängen einzelner Borstenfilamente kann nicht mit der geforderten Genauigkeit durchgeführt werden. Einzelne zu verdrängende Borstenfilamente verbleiben in dem Borstenfeld und werden einer Nachbearbeitung in unerwünschter Weise unterzogen, wohingegen andere zu bearbeitende Borstenfilamente aus dem Wirkungsbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges entfernt werden.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das/die weichelastischen Reinigungselemente zumindest teilweise definiert gegriffen. Dies bedeutet, dass das weichelastische Reinigungselement zumindest teilweise umfänglich umschlossen wird. Hierzu können Greifelemente verwendet werden, die betätigbare Griffflächen haben. Besonders einfach lässt sich die Verfahrensführung dann konstruktiv verwirklichen, wenn ein Mittel auf den Bürstenkörper zugestellt wird, welches mindestens eine das weichelastische Reinigungselement umgreifende Greiföffnung aufweist. In dieser Greiföffnung wird das weichelastische Element gefangen und durch Betätigen des zustellbaren Mittels seitlich ausgelenkt. Hierdurch wird sicher verhindert, dass nachzubearbeitende Borstenfilamente aus dem Wirkungsbereich des Nachbearbeitungswerkzeuges versehentlich entfernt werden.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 3 bis 5 angegeben.

Zur Lösung des vorrichtungsmäßigen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bzw. 7 angegeben. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen 8 bis 14 angegeben.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1

eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.2

eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeipiels in einer ersten Position des Nachbearbeitungswerkzeuges;

Fig.3

die in Fig. 2 gezeigte Seitenansicht in einer zweiten Position des Nachbearbeitungswerkzeuges;

Fig. 4

eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position;

Fig. 5

eine Schnittansicht entlang der Linie V-V gemäß der Darstellung in Figur 4;

Fig. 6

das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel in einer zweiten Position und

Fig. 7

das in den Figuren 4 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel in einer dritten Position.

Die Figur 1 zeigt eine Bürste 1, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zahnbürste ausgebildet ist und deren Bürstenkopf 2 in einer schematisch dargestellten Spanneinrichtung 3 gehalten ist. Hierzu wird die Bürste 1 an einem Übergang zwischen dem Bürstenkopf 2 und einem Halsbereich 4 durch konisch ausgebildete und gegen die Seitenflächen und die Oberseite der Bürste 1 anliegende Stifte 5 geklemmt und zentriert.

Wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, liegt die Zahnbürste 1 in dieser geklemmten Stellung mit ihrer Unterseite an der Einspanneinrichtung an. An seinem vorderen Ende ist der Bürstenkopf 3 darüber hinaus von der Einspanneinrichtung übergriffen. Ein in den Figuren 2 und 3 gezeigtes Nachbearbeitungswerkzeug umfasst bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schleifrolle 6, die rotierend angetrieben ist. Zwischen dem Bürstenkopf 2 und der Schleifrolle 6 befindet sich ein Rahmen 7, der in dem Bereich des Bürstenkopfes 2 ausgespart ist. Dieser Rahmen 7 ist zusammen mit einer die Schleifrolle 6 tragenden Gabel 8 höhenverstellbar gelagert, und zwar im wesentlichen in Längsrichtung von an dem Bürstenkopf 2 ausgebildeten Borstenfilamenten 9.

Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, erstrecken sich von parallelen Längsseiten des Rahmens 7 Drähte 10 über die von dem Rahmen 7 umgebene Ausnehmung 11. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Drähte 10 quer zur Längserstreckung der Bürste 1 gespannt.

Die eingespannte Bürste 1 weist an ihrem Bürstenkopf 2 nicht nur Borstenfilamente 9, sondem auch ein sich im wesentlichen in Längsrichtung der Bürste erstreckendes weichelastisches Reinigungselement 12 auf. Dieses weichelastische Reinigungselement 12 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen als in Querrichtung in der Mitte des Bürstenkopfes 2 aufstehende Wand ausgebildet.

An der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Station erfolgt die Nachbearbeitung einer mittels Spritzgießen hergestellten Bürste. Das Herstellungsverfahren als solches ist beispielsweise aus der DE 845 933 bekannt, wobei zusätzlich zu den in Form von Borstenbündeln zusammengefassten Borstenfilamenten an dem Bürstenkopf 2 das weichelastische Reinigungselement 12 ausgeformt werden, wie dies beispielsweise aus der WO 96/15696 oder der US 5,628,082 bekannt ist. Hierzu wird in einem separaten Spritzgussschritt vorzugsweise thermoplastisches Elastomer mittels Umspritzen an dem Bürstenkopf 2 stoffschlüssig angeformt.

Die derart hergestellte Bürste wird in der letzten in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Verarbeitungsstation nachbearbeitet, d.h. die nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel werden durch Beschleifen verrundet. Zunächst wird die Schleifrolle 6 zusammen mit dem Rahmen 7 abgesenkt. Beim Absenken der Schleifrolle 6 in Richtung auf die Borstenfilamente 9 durchtritt die an der Beborstungsfläche des Bürstenkopfes 2 vorgesehene Beborstung sowie das weichelastische Reinigungselement die Ausnehmung 11 des Rahmens 7. Dabei schieben sich die einzelnen Filamente 9 an den Drähten 10 vorbei, wohingegen das weichelastische Reinigungselement 12 in Richtung auf die Beborstungsfläche des Bürstenkopfes 2 gedrückt wird. Bei einer fortschreitenden Absenkbewegung der Schleifrolle 6 zusammen mit dem Rahmen 7 wirkt schließlich die Schleifrolle 6 auf die nutzungsseitigen Enden der Borstenfilamente 9 ein und rundet diese ab. Dabei werden die Borstenfilamente 9 in Drehrichtung der Schleifrolle 6 mitgenommen und gegen die Drähte 10 gebogen, welche aufgrund ihrer Spannung die Borstenfilamente 9 halten und so ein übermäßiges Zurückweichen der Borstenfilamente 9 vor der Schleifbearbeitung verhindern.

Nach Beendigung der Schleifbearbeitung wird die Schleifrolle 6 zusammen mit dem Rahmen 7 angehoben. Die im Anschluss an die Nachbearbeitung nunmehr fertiggestellte Bürste 1 kann entnommen und verpackt werden.

Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anordnung der den Rahmen 7 überspannenden Drähte steht im Belieben des Fachmannes. Die Drähte sollten vorzugsweise etwa rechtwinklig zu länglich ausgebildeten weichelastischen Reinigungselementen verlaufen. Dementsprechend richtet sich die Anordnung, die Dichte und die Verteilung der Drähte nach der Ausgestaltung des oder der weichelastischen Reinigungselemente. Auch kann ein aus rechtwinklig zueinander verlaufenden Drähten gebildetes Gitter vorgesehen sein, welches in der Ausnehmung 11 angeordnet ist. Durch ein engmaschiges Gitter kann die Stützung der Borstenfilamente bei der Nachbearbeitung verbessert werden.

In den Figuren 4 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Nachbearbeitungsstation gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel weist eine zu dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel identische Spanneinrichtung auf. Im wesentlichen parallel zu der Seitenfläche des Bürstenkopfes 2 ist jeweils eine Verdrängerplatte 22 vorgesehen, die in Fig. 4 in ihrer Ausgangsposition gezeigt ist. Diese Verdrängerplatte 22 bildet ein Mittel, mit dem am Rand des Bürstenkopfes 2 angeordnete im wesentlichen stabförmig ausgeformte weichelastische Reinigungselemente 23 aus dem Wirkungsbereich eines Nachbearbeitungswerkzeuges, hier eines Werkzeuges zur Schleifbearbeitung der nutzungsseitigen Enden der Borstenfilamente entfernt werden können.

Bei der in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Bürste sind die weichelastischen Reinigungselemente 23 ausschließlich außen an dem Bürstenkopf 2 vorgesehen. Die weichelastischen Reinigungselemente 23 begrenzen zusammen mit Borstenbündeln 24, die alternierend zu den weichelastischen Reinigungselementen 23 vorgesehen sind, den seitlichen Rand der an dem Bürstenkopf 2 ausgebildeten Beborstungsfläche.

Die Verdrängerplatte 22 weist an ihrem dem Bürstenkopf 2 zugewandten Ende Zähne 25 auf, die sich parallel zu der Längserstreckung der Verdrängerplatte 22 erstrecken. Zwischen benachbarten Zähne 25 ist jeweils ein Schlitz 26 ausgespart. Die Zähne 25 sind durch Verdrängerwangen 27 begrenzt, die sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene der Verdrängerplatte 22 erstrecken. In einer Querschnittsansicht bilden somit die Zähne den Grund eines H- oder U-förmigen Profiles aus, dessen Schenkel durch die Verdrängerwangen 27 gebildet sind (vgl. Fig. 5).

Die Zähne 25 weisen an einer vorbestimmten Stelle jeweils eine Greiföffnung 28 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede Greiföffnung 28 oval ausgeformt. Die Zähne 15 sind in unterschiedlichen Ebenen angeordnet und gleichen die unterschiedliche Lage der Enden der weichelastischen Reinigungselemente 23 aufgrund unterschiedlicher Länge derselben aus.

Die Verdrängerplatten 22 sind bezogen auf die von den Borstenbündeln 24 durchragten Beborstungsfläche des Bürstenkopfes 2 schräg verschieblich (vg. Fig. 5). Von der in Fig. 4 gezeigten Ausgangslage werden die beiderseitigen Verdrängerplatten 22 auf den Bürstenkopf 2 zu und zu den nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel 24 hin in Richtung des Pfeiles F in Fig. 5 zugestellt. Diese Zustellbewegung erfolgt schräg bezogen auf die Längsachse der Borstenfilamente. Bei dieser Zustellbewegung drücken die einzelnen, die Zähne 25 umgebenden Verdrängerwangen 27 die Borstenfilamente der den weichelastischen Reinigungselementen 23 benachbarten Borstenbündel 24 in die Schlitze 26. Die nutzungsseitigen Enden der weichelastischen Reinigungselemente 23 gleiten zunächst bei einer fortschreitenden Zustellbewegung der Verdrängerplatte 22 an der dem Bürstenkopf 2 zugewandten Unterseite der Zähne 25. Dieser Zustand ist in Figur 5 gezeigt. Bei einer fortschreitenden Zustellbewegung der Verdrängerplatte 22 federn schließlich die Reinigungselemente 23 in die ovalen Greiföffnungen 28 ein.

Nachdem sämtliche am Rand angeordneten Borstenbündel 24 auf diese Weise seitlich in die Schlitze 26 verdrängt und der obere Bereich der weichelastischen Reinigungselemente 23 in den jeweiligen Greiföffnungen 28 aufgenommen ist, wird die Zustellbewegung der Verdrängerplatte 22 gestoppt. Diese Endstellung ist in Fig. 6 gezeigt.

Nachdem ausschließlich die weichelastischen Reinigungselemente 23 mit ihrem oberen freien Ende in den ovalen Greiföffnungen 28 eingefangen worden sind, wird die Verdrängerplatte in Richtung auf ihre Ausgangsstellung zurückgezogen. Dabei liegen die weichelastischen Reinigungselemente 23 zumindest teilweise umfänglich an den Greiföffnungen 28 an und sind derart auf einfache Weise von der Verdrängerplatte 22 gegriffen. Bei fortschreitender Bewegung der Verdrängerplatten 22 in ihre Ausgangslage werden die weichelastischen Reinigungselemente 23 um ihre Längsachse nach außen gebogen, bis die in Fig. 7 gezeigte Bearbeitungsstellung erreicht ist. In dieser Bearbeitungsstellung sind die weichelastischen Reinigungselemente 23 aus dem Wirkbereich eines nicht dargestellten Nachbearbeitungswerkzeuges entfernt. Die bürstenseitigen Enden der Zähne 25 sind abgeflacht und schräg zulaufend ausgebildet und weisen dementsprechend eine sich im wesentlichen parallel zu der Beborstungsfläche d.h. rechtwinkelig zu den Filamenten erstreckende Oberseite auf. Diese Oberseite liegt in der in Fig. 6 gezeigten Bearbeitungsstellung im wesentlichen in einer Ebene mit der Beborstungsfläche des Bürstenkopfes 2.

Im Anschluss an die Schleifbearbeitung der nutzungsseitigen Enden der Borstenfilamente werden die Verdrängerplatten 22 weiter von dem Bürstenkopf 2 weg verschoben, bis schließlich die weichelastischen Reinigungselemente 23 aus den Greiföffnungen 28 herausfedern und sich aufgrund ihrer Elastizität in ihre Ausgangslage zurückstellen. Die fertig nachbearbeitete Bürste 1 kann jetzt entnommen und verpackt werden.