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"Machine de fabrication de brosses" L'invention concerne une machine de fabrication de brosses pourvue d'un dispositif de commutation plus particulièrement destiné à commuter un boîtier pour soies à plusieurs compartiments de réception pour les soies et/ou à commuter un tambour rotatif pourvu de porte-pièces disposés sur sa périphérie aux stations d'usinage correspondant au tambour.
Dans les machines de fabrication de brosses de ce type, le boîtier pour soies pour les brosses avec un matériau de bourrage différent, par exemple de couleur différente, est commuté au cours du processus de bourrage et entre les diverses étapes de travail.
Dans ce cas, le boîtier pour soies est pivoté si bien que le compartiment de réception, duquel doivent être extraites les soies, vient se poser avec son extrémité de sortie sur le point de prise pour le séparateur de faisceaux.
Pour le mouvement de commutation peut être utilisé un vérin, plus particulièrement un vérin à air comprimé, tant que les exigences en matière de vitesse de commutation sont comparativement restreintes. De tels vérins à air comprimé peuvent par exemple être utilisés lorsque les vitesses de bourrage équivalent à 5 faisceaux par seconde. Dans ce cas, environ la moitié de la durée du cycle est disponible pour un processus de commutation, en l'occurrence environ un dixième de seconde.
Lorsque les vitesses de bourrage sont plus élevées, par exemple de 10 processus de bourrage ou plus par seconde, ladite vitesse de commutation ne suffit plus.
C'est pourquoi sont utilisés des servomoteurs commandés électroniquement qui sont capables d'effectuer le mouvement de commutation par exemple en un vingtième de seconde ou moins. Pour les servomoteurs de ce type, les coûts de commande sont considérables et les moteurs eux-mêmes sont bien plus onéreux que les vérins à air comprimé.
La même chose prévaut dans les dispositifs de commutation pour les machines de fabrication de brosses pourvues de tambours. Ces tambours rotatifs présentent sur
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leur périphérie externe en principe quatre porte-pièces pour les corps de brosses qui peuvent correspondre l'un après l'autre par rotation des tambours à une station de bourrage. Dans ce cas aussi, la commutation d'un porte-pièce au porte-pièce suivant doit s'effectuer le plus possible à l'intérieur d'un cycle de bourrage, c'est-à-dire entre deux processus de bourrage successifs, à savoir le dernier processus de bourrage de la brosse déjà garnie et le premier processus de bourrage de la brosse suivante.
De petits retards lors de la commutation du tambour réduiraient considérablement le rendement de la machine de fabrication de brosses vu que ces retards s'additionnent et dans le cas du temps total de bourrage, par exemple de trois secondes pour une brosse à dents, les retards sont d'une grande importance. Afin d'éviter cela, l'on a besoin d'entraînements de réglage onéreux commandés électroniquement ou l'on doit s'accomoder de temps d'usinage plus longs.
Le but de la présente invention consiste à développer un dispositif de commutation dans une machine de fabrication de brosses du type mentionné ci-dessus, qui permet des temps de commutation très courts tout en étant facile à construire et en ayant un prix avantageux.
Pour atteindre ce but l'on propose que le dispositif de commutation présente au moins un vérin moteur auquel correspond un accumulateur d'énergie sustentateur au moins durant la phase du début du mouvement destiné à accélérer ledit mouvement.
Ainsi, l'on crée la possibilité d'utiliser des vérins à air comprimé au prix avantageux et sûrs pour le mouvement de commutation. Le retard se manifestant dans les vérins à air comprimé en début de course en raison de la construction du fait de la commutation de l'air comprimé d'un côté de vérin à l'autre peut être compensé dans la mesure où l'énergie située dans l'accumulateur d'énergie se trouve au moins dans ladite phase de commutation à disposition de l'entraînement. De cette façon, le temps de commutation peut être réduit, par exemple divisé en deux.
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Une forme de réalisation prévoit que comme accumulateur d'énergie soit au moins prévu un ressort qui se trouve en connexion fonctionnelle avec le vérin effectuant le mouvement, plus particulièrement pour accueillir et stocker l'énergie de freinage lors de l'entrée dans une position finale de travail.
Dans ce cas, l'énergie massique créée lors du mouvement de commutation du dispositif entraîné destiné à tendre le ressort peut être utilisée. En position extrême de commutation, le vérin reste sous pression et maintient le dispositif entraîné contre le ressort tendu en position extrême. Si l'on passe ensuite dans direction de levage opposée, la force élastique du ressort tendu est directement à disposition.
Il est utile, dans les zones d'extrémité du mouvement des pièces effectuant le mouvement d'avancement et de retrait, de disposer des accumulateurs d'énergie comme butées de même que des moyens destinés à arrêter les pièces dans une position extrême lorsque l'accumulateur d'énergie est mis en précontrainte.
De cette manière, tant pour le mouvement d'avancement que de retour au début du mouvement sont disponibles des"aides au démarrage"si bien que les mouvements peuvent être effectués très rapidement dans les deux directions. Un tel mouvement d'avancement et de retrait est plus particulièrement prévu lors du positionnement des boîtiers pour soies si bien qu'il s'agit d'un cas d'utilisation préférentiel.
Une autre forme de réalisation de l'invention prévoit que comme accumulateur d'énergie soit au moins prévu un vérin auxiliaire qui est connecté au vérin effectuant le mouvement ou la pièce accomplissant le mouvement et que ledit vérin auxiliaire en position extrême de mouvement soit précontraint dans la direction inverse de marche plus particulièrement à l'opposé de la force du vérin moteur.
Dans ce cas aussi, la force du vérin auxiliaire dans la phase de commutation du vérin moteur se trouve directement à disposition si bien que le temps total de commutation est réduit. La force de compression du vérin auxiliaire est plus petite que celle du vérin moteur et telle que le vérin moteur peut maintenir la pièce devant entrer en mouvement dans une position extrême.
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Suivant un développement de l'invention, il est prévu que pour un mouvement en plusieurs étapes de la pièce, plusieurs vérins moteurs soient commutés en ligne et que au moins une partie desdits vérins soit connectée aux ressorts et/ou aux vérins auxiliaires afin d'accueillir et de stocker l'énergie de freinage lors de l'entrée en position extrême de course.
Ainsi, par exemple les boîtiers pour soies avec plus de deux compartiments de réception peuvent être rapidement positionnés. Avec deux vérins de levage disposés en ligne, il est possible de disposer ainsi des boîtiers pour soies avec trois compartiments de réception. Dans ce cas se manifestent des positions extrêmes lorsque les deux vérins de levage sont commandés dans la même direction et une position intermédiaire pour le compartiment de réception médian lorsque les deux vérins de levage se trouvent dans des positions extrêmes différentes. Dans le cas de cette disposition, un changement rapide de position est possible du fait de l'accumulateur d'énergie prévu et en action durant la phase du début de positionnement.
Une forme de l'invention, pour laquelle une protection évidente est nécessaire, prévoit qu'un vérin moteur à air comprimé appartenant au dispositif de commutation puisse être arrêté mécaniquement dans au moins une de ses positions extrêmes et que ledit arrêt puisse être débloqué au début d'un mouvement. Du fait de l'arrêt mécanique en action dans une ou deux positions extrêmes, le cas échéant aussi dans une position intermédiaire, la butée par pression nécessaire au maintien du vérin respectivement de ses pistons en position extrême dans le temps disponible entre deux processus de commutation peut être préférentiellement inversée. Au début du mouvement de positionnement n'est ainsi au moins présent aucun retard qui se manifesterait du fait de la commutation ou de l'inversion pneumatique du vérin moteur.
H est préférentiellement prévu dans ce cas que l'espace sous pression prévu pour un mouvement de levage du vérin moteur soit mis en contact avant et/ou pendant le déverrouillage de l'arrêt avec l'air comprimé et que préférentiellement ledit espace sous pression du vérin moteur forme avec la pression constituée à cet endroit lors de
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l'arrêt l'accumulateur d'énergie.
L'arrêt sous pression dans la direction de positionnement peut immédiatement s'effectuer avec la libération de l'arrêt. Pour une accélération particulièrement élevée de la mise en marche, l'espace sous pression du vérin moteur peut être mis en contact avant la libération de l'arrêt avec la pression si bien que pour le mouvement de positionnement, l'air sous pression préalablement comprimé est directement à disposition comme agent d'entraînement.
En cas de besoin, les ressorts et/ou les vérins auxiliaires peuvent être prévus en combinaison avec l'arrêt mécanique et la mise en contact sous pression préalable préférentiellement prévue de l'espace sous pression du vérin moteur, la combinaison avec les ressorts cylindriques disposés à l'intérieur du vérin moteur et aussi à l'extérieur étant avantageuse vu que lesdits ressorts dans la phase finale du mouvement de positionnement peuvent servir d'amortisseurs de mouvement et d'accumulateurs d'énergie pour un processus de positionnement suivant.
Des formes supplémentaires de l'invention sont réalisées dans les autres revendications ultérieures. Ci-dessous, l'invention avec ses composantes essentielles est présentée plus en détails au moyen des dessins.
Les figures illustrent respectivement de façon schématisée : fig. l un boîtier pour soies pouvant être commuté avec le dispositif de commutation et la gamisseuse correspondante ; fig. 2 et 3 une machine de fabrication de brosses avec tambours et le dispositif de commutation destiné à tourner les tambours et fig. 4 à 6 un boîtier pour soies avec trois compartiments de réception et un dispositif de commutation destiné à commuter le boîtier pour soies de même qu'avec la gamisseuse correspondante.
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La figure 1 montre comme partie d'une machine de fabrication de brosses 1 un boîtier pour soies 3 correspondant à un dispositif de bourrage 2 avec deux compartiments de réception 4,4a disposés côte à côte pour des soies différentes 5.
Les extrémités de sortie 6 des compartiments de réception 4,4a peuvent correspondre à un séparateur de faisceaux 7 qui peut accueillir au moyen d'une encoche de réception 8 les soies 5 sortant des compartiments de réception 4 ou 4a pour ensuite les amener sous la forme de faisceaux à une garnisseuse 9. Grâce à celui-ci, les faisceaux de soies sont ensuite introduits dans une brosse 10 maintenue par un portepièce 11.
Pour régler le boîtier pour soies 3 est prévu un dispositif de commutation 12 avec un vérin moteur 13 conçu comme un vérin à air comprimé à double effet. A l'aide dudit vérin moteur 13, le boîtier pour soies 3 peut être pivoté autour du point de rotation 14 dans deux positions extrêmes, dans lesquelles le compartiment de réception 4 ou le compartiment de réception 4a se trouve en position de sortie. Dans les positions extrêmes, le boîtier pour soies 3 est maintenu par le vérin moteur mis sous pression. Pendant le garnissage des brosses, il est par exemple nécessaire dans le cas d'aires d'implantation bicolores de commuter le boîtier pour soies 3 entre deux processus de bourrage.
La durée du cycle de bourrage atteint par exemple un dixième de seconde si bien que le processus de commutation du boîtier pour soies doit se dérouler en environ un vingtième de seconde. Afin de pouvoir atteindre ladite vitesse de commutation élevée avec un vérin à air comprimé au prix avantageux sont prévus des accumulateurs d'énergie 15 destinés à accélérer la mise en marche au début d'un mouvement de positionnement.
Dans l'exemple de réalisation présenté à la figure 1 sont prévues deux sortes différentes d'accumulateurs d'énergie, à savoir d'une part les ressorts de compression 16 et d'autre part un vérin auxiliaire pneumatique 17.
Les deux ressorts de compression 16 sont disposés dans des zones extrêmes de mouvement du boîtier pour soies 3 effectuant le mouvement de va-et-vient et forment simultanément aussi des butées. Ainsi, l'énergie de mouvement du boîtier pour soies
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3 est transformée et est alors disponible pour un mouvement dans la direction opposée comme force élastique. Si au début d'un processus de commutation, l'air comprimé du vérin moteur 13 est commuté, l'énergie stockée dans le ressort tendu est disponible pour le processus de la mise en marche. Sur le côté opposé, le boîtier pour soies rencontre ensuite le ressort de compression 16 disposé à cet endroit et est amorti dans son mouvement par ledit ressort, le ressort étant tendu et maintenu dans cette position extrême tendue par le vérin moteur 13 demeurant sous pression.
La course du ressort et la force élastique sont déterminées par les proportions de masses du boîtier pour soies 3. La pose de ces ressorts de compression 16 dépend aussi de leur position respectivement leur distance par rapport au point de rotation 14.
Les ressorts de compression 16 sont disposés à l'intérieur de boîtiers 18 dont les côtés tournés vers le boîtier pour soies 3 forment des butées de positionnement 19.
Au lieu ou le cas échéant en plus des ressorts de compression 16 peut être prévu le vérin auxiliaire 17 qui est connecté au boîtier pour soies 3 et qui est fixé d'autre part. Ledit vérin auxiliaire est précontraint dans la position extrême de mouvement dans la direction opposée à la force du vérin moteur 13 mis sous pression. Afin que la position extrême soit maintenue, la force du vérin auxiliaire 17 préalablement mis sous pression, le cas échéant en plus de la force élastique en action, lorsque les ressorts de compression sont utilisés, est plus petite que celle du vérin moteur 13.
Avec ledit vérin auxiliaire 17, l'on parvient aussi au fait qu'au cours de la commutation pneumatique du vérin moteur 13, une force d'entraînement est disponible pour un mouvement de positionnement du boîtier pour soies 3. Au total, avec les différents accumulateurs d'énergie 15, l'on parvient au fait que la durée de commutation du boîtier pour soies 3 se déroule d'une position extrême à l'autre considérablement plus vite et que, en dépit de cette vitesse de commutation élevée, des vérins à air comprimé sûrs et au prix avantageux peuvent être utilisés pour l'entraînement.
La disposition des accumulateurs d'énergie 15 suivant la figure 1 présente l'avantage
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que dans des machines de fabrication de brosses qui présentent des boîtiers pour soies pouvant être commutés pneumatiquement, un réajustage est possible et qu'une vitesse de travail plus élevée peut ainsi être atteinte.
Il existe aussi la possibilité que les ressorts de compression 16a soient disposés à l'intérieur du vérin moteur, préférentiellement coaxialement par rapport au piston 20, comme montré dans les figures 4 à 6.
Les figures 4 à 6 montrent une disposition semblable à la figure 1, ici toutefois avec un boîtier pour soies 3a qui possède trois compartiments de réception 4b, 4c, 4d. De cette manière, un positionnement triple est nécessaire, une position médiane étant nécessaire en dehors des deux positions extrêmes. Deux vérins moteurs 13, 13a sont donc connectés en ligne. Les vérins moteurs 13, 13a peuvent être commandés séparément. Si les deux vérins sont sortis, comme montré à la fig. 4, le compartiment de réception 4d se trouve en position de distribution et le boîtier pour soies 3 en position extrême.
Si un des deux vérins moteurs, par exemple si le vérin moteur 13 est sorti, le boîtier pour soies 3a est positionné dans la position médiane montrée à la figure 5, le compartiment de réception 4c se trouvant en position de distribution.
Si les deux vérins moteurs 13, 13a sont rétractés, tel que montré dans la figure 6, le boîtier pour soies 3a se trouve dans l'autre position extrême et le compartiment de réception 4b en position de distribution.
Dans ces vérins de travail 13, 13a sont aussi prévus des accumulateurs d'énergie sous la forme de ressorts de compression 16a destinés à accélérer le mouvement. Lesdits ressorts de compression 16a sont utilisés de part et d'autre du piston 20 sur les extrémités frontales du vérin et forment simultanément aussi des tampons destinés à l'amortissement et au freinage en fin du mouvement de positionnement. Cette réalisation des vérins moteurs avec accumulateurs d'énergie intégrés donne une construction très compacte.
Les figures 2 et 3 montrent un autre exemple d'utilisation pour un dispositif de
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commutation 12 conforme à l'invention pourvu d'accumulateurs d'énergie 15 destinés à accélérer le mouvement. D s'agit ici d'une machine de fabrication de brosses la qui présente un tambour rotatif 21 avec des porte-pièces lia disposés sur sa périphérie pour les corps de brosses 22.
Au tambour 21 correspondent des stations d'usinage, un dispositif d'amenée des corps de brosses 23 de même qu'un dispositif de bourrage 2a étant reconnaissables. Entre les stations d'usinage, le tambour 21 doit accomplir une rotation de 90 . Ce mouvement de rotation doit s'effectuer à l'intérieur d'un cycle de bourrage, c'est-à-dire également en par exemple un dixième de seconde. Afin de réaliser ce mouvement de positionnement rotatif est ici prévu un vérin moteur pneumatique 13c dont la bielle 24 est connectée à une crémaillère 25 qui s'engrène avec un pignon 26 disposé sur l'arbre du tambour. Vu que dans ce cas seul un mouvement de rotation du tambour 21 dans une direction suivant la flèche Pfl est prévu, le mouvement de retour doit s'effectuer sans aucun engrènement d'entraînement entre le tambour et l'entraînement.
Ceci peut par exemple s'effectuer par une course libre entre le pignon et le tambour ou dans la mesure où la crémaillère 25 est soulevée au cours du mouvement de retour du pignon 26 disposé sur l'arbre du tambour. Ceci est illustré à la figure 3. Un vérin 27 est en outre prévu.
Sur un côté du piston 20 est prévu un ressort de compression 16a comme accumulateur d'énergie qui est tendu lors du retour du piston 20 dans la position initiale montrée dans la figure 2. Au début d'un mouvement de positionnement rotatif, à partir de la position montrée dans la figure 2, l'énergie stockée dans le ressort est alors en outre disponible si bien q'une accélération considérablement plus élevée du mouvement et ainsi une commutation très courte du tambour 21 sont possibles. De cette manière il est possible de parvenir à des mouvements de commutation à l'intérieur de la période qui sépare deux processus de bourrage successifs et aussi une course continue de la gamisseuse 9 avec un cycle de bourrage constant.
Une autre forme de réalisation du dispositif de commutation conforme à l'invention, qui n'est pas présenté dans les figures, peut consister en ce que préférentiellement
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dans le vérin à air comprimé 13,13a à 13c est prévu un dispositif d'arrêt qui peut être activé dans un ou deux positions extrêmes ou dans une position intermédiaire et qui fixe le piston respectivement les parties entraînées par celui-ci. De ce fait existe la possibilité qu'une position extrême ne soit pas maintenue par le vérin moteur sous pression mais que ladite position extrême soit fixée par engrènement du dispositif d'arrêt.
Ainsi, le vérin moteur peut être préparé pour un mouvement de retour dans la mesure où l'air comprimé est déjà commuté et où l'espace sous pression actif pour le mouvement de retour est déjà mis sous pression avant le mouvement respectivement le positionnement. Au moment de la mise en route du mouvement de positionnement, l'arrêt du vérin moteur est débranché et le processus s'effectue ensuite directement et sans retard, préférentiellement sous l'effet de l'air préalablement comprimé à l'intérieur du vérin moteur.
Même lorsque aucune pression n'est prévue dans l'espace sous pression du vérin moteur et que l'amenée d'air comprimé ne s'effectue que au moment de la libération du dispositif d'arrêt, il est possible d'atteindre des temps de positionnement plus courts vu que l'inversion du mouvement du vérin moteur disparaît. Une vitesse de positionnement particulièrement élevée peut toutefois être atteinte lorsque l'espace sous pression du vérin moteur est déjà préalablement mis sous pression lors de la libération du dispositif d'arrêt. Le cas échéant, cette pression préalable peut être tellement élevée qu'une autre amenée d'air sous pression de l'extérieur au cours du processus de positionnement n'est pas nécessaire.
Lorsque en plus des mesures décrites ci-dessus sont prévus en combinaison des ressorts 16,16a comme accumulateurs d'énergie et butées, des positionnements extrêmement rapides peuvent être effectués. En rapport avec les ressorts de compression 16a intégrés dans le vérin moteur, l'on parviendrait à une réalisation très compacte et au prix avantageux du vérin moteur. Au total, avec des moyens comparativement faciles et sûrs, il est possible de réaliser des mouvements de positionnement et de réglage hautement dynamiques.