Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Rundbürste, bei der die Filamente zwischen zwei verdrillten Drahtabschnitten geklemmt sind.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind bereits aus der EP 1 917 886 A1 bekannt.

Bei kleinen Rundbürsten werden die Filamente zwischen zwei zueinander verdrillten Drahtabschnitten geklemmt. Die beiden Drahtabschnitte können auch ineinander übergehen, indem ein Draht um 180° abgewinkelt ist. Solche Rundbürsten sind üblicherweise für spezielle Anwendungen gedacht, zum Beispiel Interdental bürsten oder Maskarabürsten. Die einzelnen Filamente sind dabei extrem dünn und haben teilweise nur einen Durchmesser von 0,05 mm.

Wichtig für die perfekte Form der Rundbürste ist, dass die Filamente gleichmäßig ausgerichtet und in Längsrichtung der Rundbürste nicht ungleich verteilt sind, sodass zum Beispiel büschelartige Anhäufungen von Filamenten vorhanden sind, dann wieder Abschnitte ohne Filament und dann wieder eine Art mehr oder weniger großes Büschel. Die EP 1 917886 A1 zeigt dabei, dass das zu verarbeitende Bündel nicht als Paket, sondern als eine Art Wand aus nebeneinander angeordneten Filamenten verarbeitet wird. Diese nebeneinander angeordneten Filamente werden an einem Ende durch eine Klemmvorrichtung gehalten. Die beiden Drahtabschnitte (darunter fallen, wie gesagt, auch zwei Drahtabschnitte eines durchgehenden Drahts) liegen dann in der Mitte der Filamente und teilen diese in zwei Hälften. Beim anschließenden Verdrillen wird dann jedes Filament der Klemmvorrichtung entnommen.

We sich in der Praxis herausgestellt hat, ist es sehr schwierig und aufwendig, die Filamente parallel zueinander auszurichten und dabei ausschließlich nebeneinander zu positionieren, vorzugsweise mit Kontakt zueinander, sodass die Bündelhöhe möglichst nur ein Filament beträgt (d.h. ein flaches Bündel mit einer Schichtdicke von nur einem Filament) oder allenfalls wenige Filamente (d.h. ein flaches Bündel mit einer geringen Schichtdicke an wenigen Filamenten). In jedem Fall sollte die Bündelhöhe sehr gleichmäßig sein. Dies ist in der Praxis aufgrund der weichen Struktur und der geringen Durchmesser der Filamente äußerst schwierig. Es kommt somit vor, dass mehr Filamente abschnittsweise Übereinanderliegen als in benachbarten Bereichen oder dass einzelne Filamente leicht quer über den anderen liegen. Damit wird die entstehende Rundbürste leicht ungleichmäßig.

Die Ausrichtung der Filamente erfolgt vorzugsweise bereits bei ihrer Herstellung, genauer gesagt beim Abschneiden von Filamenten von einem oder mehreren Fasersträngen. Aufgrund der geringen Durchmesser der Filamente werden diese nämlich erst vor Ort, das heißt im Herstellungsbetrieb von Rundbürsten, erzeugt. Auf einer Spule ist beispielsweise ein Strang aufgewickelt, der aus zahlreichen einzelnen Filamentfasern besteht, zum Beispiel 50-150 Filamentfasern. Für eine Interdentalbürste sind etwa 200 Filamente erforderlich, die durch Abschneiden von Filamenten von einem oder mehreren Strängen erzeugt werden. Je nachdem, wie viele Filamente in einem Strang enthalten sind und wie viele Filamente für eine Bürste erforderlich sind, wird ein Strang oder es werden mehrere Stränge von parallel ausgerichteten Rollen oder von einer Rolle mit mehreren Strängen abgewickelt. Nach dem Abwickeln durchlaufen die Stränge, bevor die Filamente abgeschnitten werden, eine wellenförmige Bahn, die durch Rollen gebildet wird, wobei diese Rollen quer zur Bewegungsrichtung des Stranges verlaufen. Auf einer Rolle liegt der Strang oben an, die nächste Rolle drückt den Strang etwas nach unten und die übernächste Rolle wiederum dient dazu, dass über sie hinweg der Strang verläuft. Durch den sich dabei ergebenden Druck auf den Strang verbreitert sich der Strang und die einzelnen Filamentfasern verlaufen zunehmend nebeneinander. Am Ende liegen die Filamentfasern optimalerweise alle parallel nebeneinander, gegebenenfalls mit einer geringen Schichtdicke, wobei in diesem Fall die Schichten gleichmäßig ausgeführt sind mit nebeneinanderliegenden Filamenten pro Schicht, bevor Filamente abgeschnitten werden. Ein Führungskamm, der vor oder nach der wellenförmigen Bahn vorhanden ist, kann das Auffächern der Filamentfasern verbessern. Vor dem Abschneiden oder unmittelbar nach dem Abschneiden werden die zukünftigen bzw. schon erhaltenen Filamente von der Klemmvorrichtung ergriffen, die dann das Bündel aus lauter nebeneinanderliegenden Filamenten zur Verdrillstation bringt.

Insbesondere, weil in solchen Vorrichtungen permanent unterschiedliche Materialien verarbeitet werden, das heißt Stränge mit mehr oder weniger Filamentfasern als auch mit unterschiedlich dicken Fasern, und auch weil darauf abgestimmt mehr oder weniger Umlenkrollen mit anderen Durchmessern eingesetzt werden müssen, bleibt diese vorgenannte Auffächerung des Stranges in nebeneinander angeordnete Filamentfasern aufwendig und problembehaftet.

Auch eine Variation, bei der eine von zwei Backen der Klemmvorrichtung kurzzeitig seitlich hin und her bewegt wird, um die Filamente noch einmal zueinanderzu verschieben und das Bündel gleichmäßig dick zu machen, löst nicht alle Probleme.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen auf einfache Weise, sehr schnell und mit hoher Qualität flache Bündel mit sehr gleichmäßiger, geringer Höhe erzeugt werden können, die dann zwischen den Drähten beim Verdrillen geklemmt werden.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Rundbürste, bei der die Filamente zwischen zwei verdrillten Drahtabschnitten geklemmt sind, und zwar durch folgende Schritte:

Einbringen von einzelnen Filamenten in einem Behälter so, dass Filamente übereinander liegen, wobei die Filamente jeweils ein erstes Ende sowie ein entgegengesetztes zweites Ende haben,

Auflegen eines Schwingungskörpers auf die Filamente im Behälter, seitliches Verteilen und Ausrichten der Filamente zueinander durch Schwingen des Schwingungskörpers mit einer vertikalen Bewegungskomponente gegen die Filamente unter Bildung eines flachen Bündels aus Filamenten, die parallel zueinander ausgerichtet sind,

Aufnahme des flachen Bündels an entweder den ersten oder an den zweiten Enden durch eine Klemmvorrichtung, indem die aufgenommenen Enden zwischen gegeneinander beweglichen Backen geklemmt werden, Positionieren des flachen Bündels zwischen zwei Drahtabschnitten, und

Verdrillen der Drähte und Klemmen der Filamente zwischen den Drahtabschnitten.

Die Erfindung sieht einen eigenen Zwischenschritt vor, bevor die Filamente überhaupt in der Klemmvorrichtung aufgenommen sind. Hierzu werden sie in einem Behälter eingebracht, wo sie nicht perfekt zueinander ausgerichtet sind, denn die Filamente liegen nicht alle parallel zueinander und können auch übereinander liegen oder schräg übereinander liegen. Durch ein Auflegen eines Schwingungskörpers und Schwingen des Schwingungskörpers mit einer Komponente in vertikaler Richtung werden auch die Filamente in Schwingung versetzt und schwingen mit. Sie richten sich dabei parallel zueinander aus und die Dicke des Bündels vergleichmäßigt sich in kürzester Zeit.

Der Schwingungskörper hat eine solche Breite, dass er sich über das ganze Bündel quer erstreckt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Schwingungskörper das Bündel nicht zusammenquetscht, sondern die Filamente nur in Schwingung versetzt, sodass die Selbstausrichtung der Filamente spannungsfrei erfolgt. Ein Zusammenpressen hätte den gegenteiligen Effekt, denn nach dem Abheben eines Pressstempels würden die Filamente aufgrund der eingebrachten Spannung wieder Undefiniert zurückfedern, sodass die Ausrichtung der Filamente im Bündel wieder zunichte gemacht wäre.

Nach dem seitlichen Verteilen und Ausrichten der Filamente kann das flache Bündel entweder sofort von der Klemmvorrichtung aufgenommen werden oder über einen oder mehrere Zwischenschritte zur Klemmvorrichtung gelangen.

Beim späteren Verdrillen kann zumindest in einer ersten Phase des Verdrillens die Klemmvorrichtung die Filamente weiterhin am aufgenommenen und geklemmten Ende halten, sodass diese möglichst lange positioniert bleiben.

Während des Verteilens und Ausrichtens kann der Schwingungskörper auch eine horizontale Schwingungsbewegung senkrecht zur Längserstreckung der Filamente ausführen. Alternativ hierzu ist es aber in der Praxis auch erfolgreich gewesen, den Schwingungskörper ausschließlich vertikal zu schwingen. Der Behälter hat vorzugsweise einen U-förmigen Querschnitt, das heißt, er ist nach oben offen, und von oben oder von einer offenen Seite aus wird dann das Bündel eingebracht. Seitenschenkel des Behälters begrenzen das Bündel seitlich, so dass die Seitenschenkel parallel zu den Filamenten verlaufen.

Der Schwingungskörper kann entweder eine Art Stempel sein, der beim Schwingen von oben gegen das flache Bündel drückt oder, alternativ hierzu, ein Körper mit einer deutlich geringeren Längserstreckung (in Längsrichtung der Filamente gemessen) als die Filamente selbst. Dieser Schwingungskörper erstreckt sich quer zur Längsrichtung dieser Filamente, vorzugsweise im Bereich der Mitte der Filamente.

Vorzugsweise hat die Kontaktfläche des Schwingungskörpers in Längsrichtung der Filamente gemessen maximal 30 %, insbesondere sogar nur maximal 15 % der Länge der Filamente.

Wie sich, wie gerade gesagt, herausgestellt hat, ist es von Vorteil, wenn die Kontaktfläche zwischen dem Schwingungskörper und den Filamenten möglichst klein ist. Aus diesem Grund kann ein stabförmiger Schwingungskörper vorgesehen sein, insbesondere mit konvex gekrümmter Unterseite. Diese Unterseite ist gleichzeitig die Kontaktfläche zu den Filamenten. Es ergibt sich damit ein Punktkontakt oder allenfalls ein minimaler Linien- oder Flächenkontakt, der bereits ausreicht, um die Filamente in Schwingung zu versetzen. Durch diese geringe Kontaktfläche können die Filamente viel besser seitlich ausweichen und sich zueinander bewegen als bei einem großflächigen stempelartigen Schwingungskörper mit großer Kontaktfläche.

Vorzugsweise wird der Schwingungskörper in etwa in der Mitte der Filamente (bezogen auf deren Längserstreckung) positioniert.

Es ist weiter von Vorteil, wenn der stabartige Schwingungskörper um seine Längsachse frei drehbar auf dem Bündel liegt, denn auch eine Beweglichkeit des Schwingungskörpers erhöht die Bewegungsfreiheit der Filamente beim Ausrichten.

Der Schwingungskörper wird optional durch einen Vibrationsantrieb bewegt, insbesondere mit einer Frequenz von 5 kHz und mehr. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine Frequenz von 25- 50 kHz, insbesondere 33-39 kHz sehr gute Ergebnisse bringt, weil hier extrem schnell das Ausrichten und Verteilen der Filamente erfolgen kann. Je geringer die Frequenz ist, umso länger dauert dieser Ausrichtvorgang.

Der Schwingungskörper liegt mit seinem Eigengewicht, das sehr gering ist, auf den Filamenten auf, und der Vibrationsantrieb, zum Beispiel eine Sonotrode, hat im nicht vibrierenden Ausgangszustand vorzugsweise einen minimalen Abstand zum Schwingungskörper, der dann erst bei der Vibration überbrückt wird. Das bedeutet, von der Sonotrode kommt kein Eigengewicht hinzu, welches bereits vor dem Vibrieren die Filamente zusätzlich Vorspannen oder belasten würde.

Vorzugsweise, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, kann der Schwingungskörper insgesamt über weniger als eine Sekunde lang in Schwingung versetzt werden, um die Filamente auszurichten, d. h. der Verteil- und Ausrichtvorgang dauert weniger als 1 Sekunde.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass während des Ausrichtens der Schwingungskörper mit verschiedenen Frequenzen angeregt wird. Das bedeutet, die Frequenz der Anregung variiert über die Zeit. Auch hier ist es von Vorteil, wenn mit einem Frequenzspektrum gearbeitet wird, das von 25-50 kHz reicht, vorzugsweise 33-39 kHz. Innerhalb dieses Frequenzspektrums wird dann die Frequenz verändert.

Die Variation der Frequenz kann, in einem Graphen der Frequenz über der Zeit aufgetragen, sinusförmig, zinnenförmig oder zackenförmig ausgeführt sein.

Vorzugsweise werden die Filamente so ausgerichtet, dass sie alle einzeln nebeneinander und nicht übereinander liegen. Jedoch können, wie gesagt, auch Bündel mit einer Höhe von mehr als einem Filament Durchmesser erzeugt werden.

Die Filamente können, wie eingangs anhand des Standes der Technik erläutert, aus wenigstens einem Endlosfaserstrang geschnitten werden.

Bei einem Abschneiden der Filamente von einem Endlosfaserstrang kann der U-förmige Behälter optional bereits unter der Schneidevorrichtungen, d.h. die Fasern werden in den seitlich offenen Behälter hineingezogen und dann vor dem Behältereingang abgeschnitten, sodass sie unmittelbar im Behälter zu liegen kommen. Bevorzugt werden die Filamente beim Einbringen in den Behälter so vorausgerichtet, dass alle ersten Enden in dieselbe Richtung weisen und alle zweiten Enden in die entgegengesetzte Richtung. Das bedeutet, die Filamente haben zur späteren optimalen Ausrichtung maximal eine Abweichung von 45° zu dieser optimalen Ausrichtung. Die Filamente liegen nicht 60° oder sogar 90° zu dieser Ausrichtung und damit völlig quer zueinander. Dies betrifft eine Variante der Erfindung.

Vorzugsweise werden die Filamente in Ultraschallschwingung versetzt.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Behälter zur Aufnahme von Filamenten, einem Schwingungskörper, der von oben auf die in den Behälter eingelegten Filamente aufgelegt werden kann, einen Vibrationsantrieb zum Vibrieren des Schwingungskörpers in vertikaler Richtung und zum Erzeugen eines flachen Bündels, einer Klemmvorrichtung zum Erfassen des flachen Bündels an einem Ende, und einer Verdrillvorrichtung zum Verdrillen von zwei Drahtabschnitten unter Eindrehen der Filamente des flachen Bündels.

Wie zuvor erwähnt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen stabartigen Schwingungskörper aufweisen, insbesondere mit konvex gekrümmter Unterseite, die die Kontaktfläche zu den Filamenten bildet. Der Schwingungskörper kann auch frei drehbar auf dem Bündel aufliegen.

Die Lagerung des Schwingungskörpers erfolgt beispielsweise in einer vertikalen Führungsnut, die eine vertikale Beweglichkeit des Schwingungskörpers erlaubt, den Schwingungskörper aber seitlich, das heißt in Längsrichtung der Filamente in seiner Bewegung begrenzt.

Insbesondere ist nur ein geringes seitliches Spiel zwischen der Führungsnut und dem Schwingungskörper vorhanden, vorzugsweise von weniger als 1 mm, insbesondere sogar weniger als 0,5 mm. Wichtig jedoch ist, dass der Schwingungskörper sich vertikal nach unten bewegen kann, wenn nämlich das Bündel sozusagen immer flacher wird.

Die vertikale Führungsnut kann beispielsweise eine Nut in den vorgenannten Seitenschenkeln des Behälters sein.

We zuvor bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnt, kann der Vibrationsantrieb den Schwingungskörper mit einer Frequenz von 25-50 kHz, eventuell sogar weniger als diese, in vertikaler Richtung in Schwingung versetzen, auch optional zusätzlich in horizontaler Richtung.

Der Vibrationsantrieb kann beweglich auf dem Schwingungskörper aufliegen, ohne eine mechanisch feste Koppelung.

Generell gilt, dass die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Merkmale einzeln oder in Kombination, wie sie zuvor erwähnt wurden, auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden können, ebenso wie umgekehrt die Merkmale der Vorrichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Das bedeutet beispielsweise, dass der Vibrationsantrieb den Schwingungskörper nicht mit einer einzigen Frequenz während des Ausrichtvorgangs in Bewegung versetzt, sondern mit unterschiedlichen Frequenzen, die beispielsweise in obigem Frequenzband liegen.

Der Behälter ist vorzugsweise in der Längserstreckung kürzer als die Filamente in ihrer Längserstreckung, denn dann können die Enden der Filamente gegenüber dem Behälter vorstehen, um sie zu ergreifen. Wenn der Behälter darüber hinaus wie gerade erwähnt keine Stirnseiten hat, erhöht dies auch den Freiheitsgrad für die Filamente beim Ausrichten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein erster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Rundbürste, bei dem ein Draht gebogen wird,

Figur 2 ein zweiter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 3 ein dritter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zwischen den Drahtabschnitten ein flaches Bündel positioniert ist,

Figur 4 ein vierter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Filamente durch Verdrillen der Drähte befestigt werden,

Figur 5 eine Vorrichtung, mit der Filamente von einem oder mehrere Strängen abgeschnitten werden,

Figur 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei nicht alle Teile dieser Vorrichtung dargestellt sind, wobei die rechte Hälfte eine erste Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt und die linke Hälfte eine zweite Variante,

Figur 7 eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht,

Figur 8 die Vorrichtung nach Figur 7 in Längsansicht, und

Figur 9 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.

In Figur 1 ist ein erster Schritt zum Erzeugen einer Rundbürste dargestellt, bei der die Rundbürste Filamente hat, die zwischen Drahtabschnitten eines verdrillten Drahts 10 geklemmt werden. Der Begriff „verdrillter Draht“ bezieht sich einerseits auf eine Variante, bei der ein Draht 10 um 180° gebogen wird, sodass dieses Drahtstück sozusagen zwei Drahtabschnitte 14 aufweist, oder auf eine Variante, bei der zwei getrennte Drähte 10 verwendet werden, um miteinander verdrillt zu werden.

Bei der Variante nach Figur 1 wird der Draht 10 durch einen Schieber 12 zwischen zwei Körpern 16 hindurchgedrückt, sodass er um 180° gefaltet wird, wie in Figur 2 zu sehen ist.

Ein Greifer 18 klemmt dann den Draht am umgebogenen Ende oder die Drahtabschnitte 14 an einem freien Ende.

In Figur 3 ist zu sehen, dass ein flaches Bündel 20 aus Filamenten 22, bei dem die Filamente 22 alle nebeneinander sozusagen in einer Reihe liegen, durch eine Klemmvorrichtung 24 mit zwei zueinander beweglichen Backen 26 gehalten wird. Die Filamente 22 haben ein erstes Ende 28, welches nicht gehalten ist und frei ist, sowie ein entgegengesetztes zweites Ende 30, welches entgegengesetzt gerichtet ist. Im Bereich dieser eine dieser Enden 28, 30, hier beispielsweise der zweiten Enden 30, greift die Klemmvorrichtung 24 die Filamente 22.

Die Längsausrichtung der Filamente 22 bezogen auf den Draht 10 bzw. die Drahtabschnitte 14 ist so, dass der Draht 10 bzw. die Drahtabschnitte 14 in der Mitte der Filamente 22 liegen und diese zwischen sich aufnehmen.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt, der in Figur 4 zu sehen ist, werden die Drahtabschnitte 14 zueinander plastisch verformt und verdrillt, indem ihre Enden 32 in einer schematisch gezeigten Verdrillvorrichtung 33 erfasst und verdrillt werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Greifer 18 ebenfalls gedreht werden.

Zwischen einzelnen Kontaktpunkten der Drahtabschnitte 14 kann ein oder können mehrere Filamente 22 geklemmt werden. Wichtig ist, dass über die Gesamtlänge der fertigen Rundbürste immer gleichmäßig viele Filamente liegen und keine Anhäufung von Filamenten 22, insbesondere keine unregelmäßige Anhäufung von Filamenten 22 über die Längserstreckung der Rundbürste auftritt.

Um dies zu verhindern, ist es wichtig, das Bündel 20 möglichst gleichmäßig dick zu machen und natürlich auch möglichst die Filamente 22 nebeneinander in Berührung zu bringen.

We dies erreicht wird, wird nachfolgend erläutert.

Vorab wird in Figur 5 jedoch gezeigt, wie optional - dies ist nicht einschränkend zu verstehen - die Filamente 22 überhaupt erzeugt werden. Üblicherweise gibt es Stränge 34 aus Filamentfasern, wobei ein Strang 50 bis 150 Filamentfasern aufweisen kann. Diese Endlosstränge werden auf Spulen 36 aufgewickelt, wie sie in Figur 5 gezeigt sind. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, dass mehrere Stränge 34 nebeneinander auf einer Spule 36 aufgewickelt sind.

Nach dem Abwickeln werden durch eine Schneidvorrichtung 38 die Filamente 22 abgeschnitten, wobei zwischen der Schneidvorrichtung 38 und der Rollen 36 optional - dies muss vorliegend nicht der Fall sein - eine stilisiert daneben gezeichnete Auffächerungsvorrichtung 40 vorhanden sein kann, mit den zuvor erwähnten Spulen 42, die höhenversetzt sind und die eine mäanderförmige Bahn für den oder die Stränge 34 vorgeben, um den Strang 34 zu verbreitern und die Filamentfasern möglichst nebeneinander zu positionieren. Diese Vorrichtung 40 kann jedoch auch entfallen, wie soeben erwähnt.

Vor dem Abschneiden der Filamente 22 werden die freien Enden der Filamentfasern von einem Greifer 44 erfasst. Dieser Greifer 44 bringt dann die erzeugten Filamente 22, wie in Figur 6 skizziert, in einem Behälter 46 ein, entweder von oben oder auch seitlich.

Dieser Behälter 46 hat einen U-förmigen Querschnitt mit Seitenschenkel 48, welche sich parallel zur Längsrichtung der Filamente 22 erstrecken.

Vorzugsweise ist der Behälter 46 in Axialrichtung der Filamente 22 offen, hier sind keine Stirnwände vorgesehen. Das würde es auch erlauben, die Filamentfasern seitlich in den Behälter 46 und gegebenenfalls etwas über ihn hinaus zu ziehen und dann anschließend die Filamente 22 am Eingang des Behälter 46 abzuschneiden. Dann liegen die Filamente 22 sozusagen bereits im Behälter 46

Darüber hinaus stehen die Filamente 22 axial vorzugsweise mit ihren beiden entgegengesetzten Enden gegenüber dem Behälter 46 vor.

Die Ausrichtung der Filamente 22 im Behälter 46 ist so, dass alle ersten Enden 28 in eine und alle zweiten Enden 30 der Filamente 22 in die entgegengesetzte Richtung weisen, d.h., die Ausrichtung ist im Wesentlichen parallel, ohne dass aber alle Filamente 22 tatsächlich exakt parallel zueinander verlaufen (vorzugsweise maximal 45° zueinander versetzt).

Wie man in Figur 6 sieht, sind die Filamente unregelmäßig im Behälter 46 verteilt, sie liegen teilweise übereinander. Teilweise ist die Höhe des Bündels 20 in vertikaler Richtung nur ein Filament hoch, teilweise jedoch auch zwei Filamentdicken. In anderen Abschnitten des Behälters 46 liegt kein Filament (hier im rechten Endabschnitt). Es kann auch Vorkommen, dass die Filamente 22 nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, sondern leicht schräg zueinander liegen, sowohl in der untersten als auch in oberen Schichten. Um die Bündelhöhe zu vergleichmäßigen, eventuell sogar nur eine Faser in der Höhe zu haben, wird ein Schwingungskörper 50, hier in Form einer Leiste oder Platte, von oben mit minimalem Druck oder nur mit dem Eigengewicht auf das Bündel aufgesetzt und in Vibration versetzt. Der Druck ohne Vibration auf das Bündel 20 ist so gering, dass er nicht ausreicht, alle in einer oberen Schicht liegenden Filamente 22 in die unterste Schicht zu drücken oder das Bündel 20 in der Höhe zu Vergleich mäßigen.

Zur Erzeugung der Bewegung ist ein stilisierter Vibrationsantrieb 52 vorgesehen, der den Schwingungskörper 50 in vertikaler Richtung V in Schwingung versetzt.

Optional kann der Schwingungskörper 50 ausschließlich in vertikaler Richtung in Schwingung versetzt werden oder zusätzlich auch noch in horizontaler Richtung, d. h. rechtswinklig zur Längsrichtung L der Filamente.

Die Erstreckung des Schwingungskörpers 50 in Längsrichtung L ist deutlich geringer als die Länge der Filamente 22, beispielsweise maximal 30 %, insbesondere maximal 15 % der Länge der Filamente 22.

Vorzugsweise ist der Schwingungskörper so ausgeführt, dass seine Unterseite konvex nach unten gekrümmt ist, und/oder er hat eine Erstreckung in Längsrichtung L, die maximal 5mm, insbesondere maximal 2mm ist, sodass die Kontaktstrecke oder Kontaktfläche bezogen auf die Längsrichtung L reduziert ist.

Bei einer konvex gekrümmten Unterseite würde die Apex (höchste Stelle) der konvexen Fläche längs der Breite B des Behälters 46 verlaufen. Damit würde sich im Idealfall nur eine Punktberührung zwischen den runden Filamenten 22 und der senkrecht dazu verlaufenden gekrümmten Unterseite ergeben.

Der Vibrationsantrieb bringt den Schwingungskörper auf eine Frequenz von 25 bis 50 kHz, insbesondere 33 bis 39 kHz, eventuell auch deutlich darunter. Zusätzlich ist es möglich, dass sich die Frequenz während der Bearbeitungsphase verändert, und zwar vorzugsweise innerhalb der oben genannten Grenzen, was Vorteile für das Ausrichten und Verteilen der Filamente 22 bringt.

Für diesen Vorgang des Ausrichtens und Verteilens der Filamente 22 werden nur etwa maximal eine Sekunde, insbesondere sogar maximal 0,5 Sekunden Zeit benötigt, während dieser schwingt dann der Schwingungskörper 50 unter minimalem Druck auf die oben liegenden Filamente 22 und bringt diese zum Schwingen.

Mit Zusammensacken des Bündels 20 wandert auch der Schwingungskörper 50 mit nach unten, wie in Figur 6 auf der rechten Hälfte im Vergleich der oberen zu der unteren Stellung zu sehen ist. Die obere Position des Schwingungskörpers 50 ist noch beabstandet vom Bündel 20, in der unteren, rechten Position erkennt man, dass das Bündel 20 nur noch eine Höhe von einem Filamentdurchmesser besitzt.

Die linke Hälfte von Figur 6 zeigt eine Variante zur rechten Hälfte, was den Schwingungskörper 50 anbelangt.

Wie anhand der rechten Hälfte bereits erläutert, ist es von Vorteil, wenn der Kontakt mit den oben liegenden Filamenten 22 so gering wie möglich ist. Aus diesem Grund ist die Vorrichtung gemäß der linken Ausführungsform mit einem länglichen, schmalen Schwingungskörper 50 versehen, der eine Leiste bildet, die entweder eine konvex gekrümmte Unterseite hat, wie zuvor anhand des Schwingungskörpers 50 in der rechten Hälfte dargestellt, oder durch einen Stab mit kreisförmigem Querschnitt gebildet ist.

Auf diesen Schwingungskörper 50 kann entweder direkt der Vibrationsantrieb 52 oder ein Zwischenteil 54, das ähnlich wie der Schwingungskörper 50 in der rechten Hälfte ausgeführt sein kann. Eine feste mechanische Kopplung zwischen dem Schwingungskörper 50 und dem Zwischenteil 54 ist vorzugsweise nicht vorhanden, allenfalls eine gewisse Führung in Längsrichtung L, damit der Schwingungskörper 50 nicht ausweicht. Insbesondere kann sich der Schwingungskörper 50 um seine Längsachse frei drehen.

Besonders bevorzugt gibt es im nichtschwingenden Ausgangszustand einen vertikalen Spalt zwischen dem Schwingungskörper 50 und dem darüber angeordneten Zwischenteil 54, sodass im Ausgangszustand nur der Führungskörper 50 mit seinem Eigengewicht auf dem Bündel aufliegt. Dies gilt optional auch für die nachfolgend beschriebene Ausführungsform.

Die Figuren 7 und 8 zeigen für diese Variante der Vorrichtung noch eine andere Option, bei der nämlich die Seitenschenkel 48 geschlitzt sind und eine Nut 60 (siehe Figur 8) haben, sodass sich hier eine Vertikalführung für den Schwingungskörper 50 - hier eine Rolle - ergibt.

Die Breite b der Nut 60 ist zum Beispiel nur etwa maximal 0,5 mm, insbesondere maximal 0,2 mm größer als der Durchmesser des rollenartigen Schwingungskörpers 50.

Bei dieser Variante kontaktiert zum Beispiel eine Sonotrode als Vibrationsantrieb 52 von oben den Schwingungskörper 50, ohne dass eine mechanische Kopplung vorhanden ist. Es besteht allenfalls im Ausgangszustand Berührkontakt oder, vorzugsweise ist ein kleiner Spalt zwischen dem Führungskörper 50 und dem Vibrationsantrieb 52 vorhanden, der dann beim Schwingen überbrückt wird. Natürlich kann auch hier ein Zwischenteil 54 vorhanden sein.

Nachdem die Filamente 22 kurz in Schwingung gebracht werden, richten sie sich parallel zueinander aus unter Bildung nur einer Lage. Anschließend kann unmittelbar die in Figur 3 gezeigte Klemmvorrichtung 24 die Filamente und damit das Bündel 20 aufnehmen, indem es das Bündel 20 zum Beispiel in Längsrichtung aus der Vorrichtung zieht. Alternativ hierzu kann durch einen nicht gezeigten Antrieb auch der Schwingungskörper 50 nach oben gefahren werden.

Die Amplitude des Vibrationsantrieb sollte so eingestellt sein, dass bei maximalem Ausschlag nach unten nach dem Verteilen und Ausrichten der Filamente kein Zusammenpressen des Bündels durch den Vibrationsantrieb 52 erfolgt. Dieses Merkmal kann optional, d. h. nicht zwingend, auch bei den die übrigen Ausführungsformen angewandt werden.

Figur 9 zeigt eine Variante der Vorrichtung, bei der die Filamente 22 nicht unmittelbar nach dem Abschneiden in den Behälter 46 überführt werden. Beispielsweise handelt es sich bei der Variante nach Figur 9 zum Beispiel um Filamente 22 aus Naturhaar. Die Filamente 22 sind in einem Magazin 70 parallel zueinander untergebracht und werden durch Druck P in einen Zwischenbehälter 72 gedrückt, der mehrere Kammern 74 aufweist. Dieser Zwischenbehälter 72 wird seitlich zum Magazin 70 verfahren, wie bei Bündelvereinzelnern. Während eines Querhubes werden dann mehrere Kammern 74 befüllt. Die darin befindlichen Filamente 22 werden dann in einen gemeinsamen Behälter 46 überführt, der wie in Figur 6 ausgeführt sein kann.

Anschließend wird das noch in der Höhe unharmonische Bündel 20 aus Filamenten 22 über Schwingungskörper 50 in der Höhe vergleichmäßigt, wie zuvor erläutert. Dabei werden die Filamente 22 zueinander parallel ausgerichtet und verteilen sich seitlich.

Generell ist zu betonen, dass der Vibrationsantrieb 52 natürlich auch in den Schwingungskörper 50 integriert sein kann. Das bedeutet, der Schwingungskörper 50 ist der Abschnitt der gesamten Einheit, der mit den Filamenten 22 in Kontakt tritt.

Vorzugsweise werden die Filamente 22 in Ultraschallschwingung versetzt.