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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten, mit einer Stopfeinrichtung, die ein längliches, gerades Stopfwerkzeug mit einem Werkzeugschieber aufweist, wobei ein Antrieb für eine Hin- und Herbewegung des Werkzeugschiebers vorgesehen ist und wobei eine Zuführung für Befestigungselemente und eine Trennvorrichtung sowie eine Borstenbündelzuführung vorgesehen sind.
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Solche Stopfvorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 18 14 868 A sowie aus der
DE 297 16 874 U1 bekannt und haben sich sowohl in Verbindung mit der Verarbeitung von Plättchenankern als auch mit Schlingenankern bewährt. Das Stopfwerkzeug wird mit seinem Werkzeugschieber für die einzelnen Stopfvorgänge zwischen einer Stopfposition und einer Borstenbündel-Übernahmeposition hin- und her bewegt und mit Hilfe einer Zunge wird ein übernommenes Borstenbündel zusammen mit einem Befestigungselement in Stopfposition des Werkzeugschiebers aus dem Werkzeug in ein Bürstenkörperloch eingestopft. Der Werkzeugschieber ist in Längsrichtung in einem Gehäuse geführt. Die dabei vorgesehenen Führungsmittel sind durch die hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Stopfwerkzeugs mit bis zu etwa 1000 Stopfvorgängen pro Minute einem nicht unerheblichen Verschleiß unterworfen. Die hohe Stopfgeschwindigkeit erfordert eine exakte Führung des Werkzeugschiebers mit geringem Führungsspiel, was aber zu einer starken Erwärmung der in Reibverbindung stehenden Teile und dadurch entsprechender Erwärmung und schließlich auch zum 'Fressen' der Teile führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stopfvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und bei diesen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten auch eine lange Standzeit des Stopfwerkzeugs ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass zur Führung des Werkzeugschiebers in Hin- und Herbewegungsrichtung wenigstens zwei Schwinghebel vorgesehen sind und dass der Werkzeugschieber wenigstens zwei zueinander beabstandete Gelenkstellen aufweist, an denen jeweils ein Schwinghebel angreift. Es ist damit ein praktisch gehäuseloser Werkzeugschieber gebildet, der aufgrund der Hebellagerung reibungsärmer und schon aus diesem Grund wesentlich besser für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet ist als ein in einer Gehäuse-Längsführungen geführter Werkzeugschieber. Durch die Schwinghebellagerung ergibt sich zwar im Verlauf der Werkzeugbewegung zwischen der Stopfposition und einer Übernahmeposition eine Seitenbewegung quer zur Längserstreckung des Werkzeugs, dies ist jedoch für den Stopfvorgang selbst ohne Bedeutung, da die jeweiligen Endpositionen exakt durch die Hebelkinematik einerseits und den Hub des Werkzeugschiebers andererseits vorgebbar sind. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der Werkzeugschieber selbst praktisch unverändert wie bisher verwendet werden kann und nur zur Lagerung der Schwinghebel am Werkzeugschieber als Gelenkstellen beispielsweise Drehpunktbolzen anzubringen sind. Auch die innere Konstruktion des Werkzeugschiebers beziehungsweise des Stopfwerkzeugs mit einer darin geführten, geraden Zunge zum Ausstoßen eines Borstenbündels zusammen mit einem Befestigungselement sowie mit der Trennvorrichtung für die Befestigungselemente können in bewährter Form unverändert bleiben. Die Zunge ist grundsätzlich einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, so dass sie als Verschleißteil vergleichsweise häufig gewechselt werden muss. Da sie wie bisher einfach als gerades, stangenförmiges Teil ausgebildet sein kann, verursacht dies nur geringe Kosten und wenig Aufwand.
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Nach einer einfachen Ausführungsform können die wenigstens zwei Schwinghebel mit ihren dem Werkzeugschieber abgewandten Enden oder Endbereichen ortsfest gelagert sein, wobei auch die Gelenkstellen der wenigstens zwei Schwinghebel am Werkzeugschieber fest vorgegeben sind. Damit ist die Bewegung des Werkzeugschiebers durch die Hebelkinematik festgelegt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die Gelenkstellen der wenigstens zwei Schwinghebel am Werkzeugschieber und/oder ihre dem Werkzeugschieber abgewandten Enden oder Endbereiche positionierbar ausgebildet oder angeordnet sein. Dies eröffnet eine ganze Reihe von Einstellmöglichkeiten bezüglich der Lage und dem Bewegungsablauf des Werkzeugschiebers. Beispielsweise kann die Einstopfrichtung in weiten Bereichen variiert werden, indem einer oder beide Fußpunkte der Schwinghebel, also deren dem Werkzeugschieber abgewandte Schwinglagerungen etwa in Bewegungsrichtung des Werkzeugschiebers vor- oder zurückverlegt werden. Dies kann auch erreicht werden, indem die Lage der Gelenkstellen der Schwinghebel am Werkzeugschieber verändert wird.
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Weiterhin kann eine Positionierung der Fußpunkte der Schwinghebel zum Werkzeugschieber hin oder von diesem weiter entfernt vorgenommen werden, so dass unterschiedliche Grundeinstellungen bezüglich der Orientierungsrichtung des Stopfwerkzeugs vorgenommen werden können.
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Eine weitere Einstellmöglichkeit besteht darin, dass wenigstens einer der beiden Schwinghebel in seiner wirksamen Länge veränderbar ist. Auch damit ist sowohl eine Lageveränderung als auch eine Hubveränderung des Werkzeugschiebers möglich. Zur Anpassung an unterschiedlich lange, zu verarbeitende Borstenbündel kann die wirksamen Länge der Schwinghebel in gleichem Maße verändert werden, indem die Schwinghebel selbst längenveränderbar sind oder aber, indem die Lage der Gelenkstellen der Schwinghebel am Werkzeugschieber quer zu dessen Hin- und Herbewegungsrichtung verändert wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens einer der beiden Schwinghebel während der Hin- und Herbewegung des Stopfwerkzeugs in seiner Lage positionierbar und/oder in seiner wirksamen Länge veränderbar ist. Damit können im laufenden Betrieb während des Stopfens Lage- und/oder Hubveränderungen des Stopfwerkzeugs vorgenommen werden, so dass laufend Anpassungen an unterschiedliche Lagen und Ausrichtungen von in Aufnahmelöcher eines Bürstenkörpers einzustopfenden Borstenbündeln möglich sind.
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In der Regel werden die vor einem Stopfwerkzeug befindlichen Bürstenkörper während des Stopfens positioniert, führen also zumindest eine Loch-zu-Loch-Bewegung, gegebenenfalls auch noch zusätzliche Positionierbewegungen für schräg stehende Borstenbündel und Tiefenausgleichsbewegungen durch. Durch die Einstellbarkeit der Schwinghebel-Kinematik auch während der Stopfvorgänge besteht die Möglichkeit, dass das Stopfwerkzeug beziehungsweise der Werkzeugschieber selbst zumindest einen Teil der sonst vom Bürstenkörper durchgeführten Positionierbewegungen durchführt, so dass die Positionierung des Bürstenkörpers dadurch vereinfacht ist. Somit kann zumindest eine Positionierung in einer Achse relativ zu einem Bürstenkörper, in dessen Aufnahmelöcher Borstenbündel einzustopfen sind, von dem Stopfwerkzeug übernommen werden. Zweckmäßigerweise greift an einem der Schwinghebel der Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Stopfwerkzeugs an. Somit dient einer der Schwinghebel sowohl zur Führung des Werkzeugschiebers als auch zur Antriebsübertragung.
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Dabei besteht nach einer Ausführungsform die Möglichkeit, dass der Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Werkzeugschiebers einen Exzenter aufweist, der entweder direkt an einem der beiden Schwinghebel angreift oder über einen Antriebshebel, der vorzugsweise bei einem Schwinghebellager starr mit einem der Schwinghebel verbunden ist. Ein solcher Antrieb ist einfach im Aufbau und betriebssicher.
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Zur Längenverstellung und/oder zur Lagepositionierung zumindest eines Schwinghebels kann ein Verstellantrieb vorgesehen sein, so dass damit auch im laufenden Betrieb eine Verstellung möglich ist. Der Verstellantrieb kann einen motorischen Antrieb aufweist, vorzugsweise mit einem Servomotor und einer Gewindespindel oder gegebenenfalls mit einem Hubzylinder, wobei letzterer ein Luft- oder Hydraulikzylinder sein kann.
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Anstatt eines separaten Antriebs für den Verstellantrieb, wie vorbeschrieben, kann der Verstellantrieb auch eine Antriebsübertragung von dem Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Stopfwerkzeugs aufweisen. Damit kann eine zum Beispiel zyklische Verstellung des Werkzeugschiebers in Querrichtung vom Hubantrieb für die Hin- und Herbewegung in Längsrichtung abgeleitet werden.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
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Es zeigt schematisiert:
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1 eine Seitenansicht einer Stopfeinrichtung mit einem einen Werkzeugschieber aufweisenden Stopfwerkzeug und einer zugeordneten, teilgestopften Bürste,
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2 eine Frontseitenansicht der in 1 gezeigten Stopfeinrichtung,
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3 eine Aufsicht eines Stopfwerkzeugs mit Zuführeinrichtung für Befestigungselemente und einer Trennvorrichtung,
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4 u. 5 Frontseitenansichten eines Stopfwerkzeugs mit an unterschiedlichen Stellen des Werkzeugschiebers angelenkten Schwinghebeln,
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6 eine Seitenansicht eines Stopfwerkzeuges mit unterschiedlich langen Schwinghebeln,
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7 eine Seitenansicht eines Stopfwerkzeuges mit einem längenveränderbaren Schwinghebel,
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8 ein Stopfwerkzeug mit gegenüber 1 bis 7 um 90° versetzt angebrachten Schwinghebeln,
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9 eine Vertikalanordnung eines Stopfwerkzeuges und
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10 eine um 90° verdrehte Seitenansicht des in 9 gezeigten Stopfwerkzeuges.
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Eine Stopfeinrichtung 1 gemäß 1 dient zum Herstellen von Bürsten und dabei insbesondere zum Einstopfen von Bürstenbündeln 2 in Aufnahmelöcher 7 eines Bürstenkörpers 3. Die Stopfeinrichtung 1 weist ein Stopfwerkzeug mit einem Werkzeugschieber 4 auf, der gemäß dem Doppelpfeil PF1 in 1 zwischen der dort gezeigten Borstenbündel-Übernahmeposition und einer Stopfposition hin und her bewegbar ist. In Stopfposition befindet sich das vordere Ende 5 des Werkzeugschiebers 4 nahe an dem Bürstenkörper 3. In der Borstenbündel-Übernahmeposition wird mittels einer hier nicht näher dargestellten, üblichen Borstenbündelzuführung, dem Werkzeugschieber 4 ein Borstenbündel zugeführt und zusammen mit einem ebenfalls zugeführten plättchenförmigen oder schlingenförmigen Befestigungselement für das Einstopfen bereitgestellt. Mit Hilfe einer längs verschieblichen Zunge 6 wird das Befestigungselement zusammen mit dem Borstenbündel in Richtung zu dem Bürstenkörper 3 geschoben und bei in Stopfposition befindlichem Werkzeugschieber 4 aus dessen Führungskanal und die am vorderen Ende befindliche Austrittsöffnung 19 in ein Aufnahmeloch 7 des Bürstenkörpers 3 eingestopft. Die Hubbewegung des Werkzeugschiebers 4 ist an die Länge der Borstenbündel 2 angepasst und geringfügig länger als deren Überstand über den Bürstenkörper 3 bemessen.
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Zur Führung des Werkzeugschiebers 4 in Hin- und Herbewegungsrichtung gemäß dem Pfeil PF1 sind im Ausführungsbeispiel zwei Schwinghebel 8, 9 vorgesehen, die an zwei zueinander beabstandeten Gelenkstellen 10 am Werkzeugschieber 4 angreifen und mit ihren anderen, dem Werkzeugschieber 4 abgewandten Enden 11 an Widerlagern 12, 13 verschwenkbar gelagert sind. Bei den Widerlagern 12, 13 können, wie in 2 angedeutet, die Schwinghebel 8, 9, jeweils mit einer Lagerhülse 14 verbunden sein, die ihrerseits auf einer Achse 15 gelagert ist. Die Schwinghebel 8, 9 können an ihren dem Werkzeugschieber 4 zugewandten Enden gabelförmig ausgebildet sein und an jeweils gegenüberliegenden Längsseiten des Werkzeugschiebers 4 an dort vorgesehenen Gelenkstellen 10 angreifen. (2)
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In der in 1 gezeigten Übernahmeposition des Werkzeugschiebers 4, wo sich dieser also in seiner rückwärtigen Endposition befindet, stehen die beiden Schwinghebel 8, 9 im Ausführungsbeispiel etwa rechtwinklig zum Längsverlauf des Werkzeugschiebers 4. Demzufolge führt der Werkzeugschieber 4 bei seiner Vorwärtsbewegung zu dem Bürstenkörper 3 eine parallelogrammartige, geringfügige Absenkbewegung durch, die bei der Relativpositionierung zwischen Bürstenkörper 3 und dem Werkzeugschieber 4 beziehungsweise dem Stopfwerkzeug berücksichtigt werden muss.
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Für die Hin- und Herbewegung (PF1) des Werkzeugschiebers 4 ist ein Exzenterantrieb 16 vorgesehen, der einen Exzenter 17 aufweist, von dem eine Auslenkbewegung über einen Antriebshebel 18 auf den starr damit verbundenen Schwinghebel 9 übertragen wird.
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In 1 ist strichliniert angedeutet, dass der Schwinghebel 8 mit seinem dem Werkzeugschieber 4 abgewandten Ende 11 gemäß dem Doppelpfeil PF2 verstellbar ist, wobei hier das Widerlager 12 etwas nach vorne verschoben beziehungsweise verschwenkt ist, so dass der Winkel zwischen dem Schwinghebel 8 und der Längsachse L des Werkzeugschiebers 4 von einem rechten Winkel abweicht. Wird der Werkzeugschieber 4 bei in dieser Lage befindlichem Widerlager 12 aus der gezeigten Übernahmeposition in Richtung zu dem Bürstenkörper 3 bewegt, so führt der Werkzeugschieber 4 eine Kippbewegung mit Schrägstellung durch, wobei das vordere Ende 5, wo sich die Austrittsöffnung 19 zum Austritt der Borstenbündel mit Befestigungselementen befindet, in Stopfposition etwas angehoben ist, während das hintere Ende des Werkzeugschiebers 4 abgesenkt ist.
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Häufig ist es erforderlich, z. B. an den Rändern des Bürstenkörpers befindliche Borstenbündel schräg in entsprechend schräg verlaufende Aufnahmelöcher einzustopfen. Durch die vorbeschriebene Verstellung des Widerlagers 12 ist eine für den jeweiligen Fall passende Schrägstellung (Schränkung) des Werkzeugschiebers 4 möglich. Es können dabei sowohl in die eine als auch in die andere Richtung geschränkte Borstenbündel gestopft werden, beispielsweise an den Außenrändern jeweils nach außen geschränkte Borstenbündel. Dazu wird das Widerlager 12 entweder nach vorne verschoben, wie strichliniert angedeutet, wodurch der Werkzeugschieber in Stopfposition mit angehobenem vorderen Ende 5 schräg steht, während bei einem nach hinten versetzten Widerlager 12 eine Absenkung des vorderen Endes 5 und eine entsprechend in die andere Richtung weisende Schrägstellung des Werkzeugschiebers 4 erreicht wird. Bedarfsweise kann auch der Schwinghebel 9 in seiner Ausgangslage verändert werden, indem auch dessen Widerlager 13 entsprechend seitenverschoben oder verschwenkt wird. Bei unterschiedlich bemessenen Verstellwegen und/oder Verstellrichtungen kann die Schrägstellung des Werkzeugschiebers 4 während der Stopf-Vorlaufbewegung in weiten Grenzen variiert werden. Durch gleichsinniges und in der Verstellweite gleiches Verstellen der beiden Widerlager 12, 13 kann der Gesamtabstand des Werkzeugschiebers 4 relativ zum Bürstenkörper 3 verändert beziehungsweise eingestellt werden.
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In den 6 und 7 ist angedeutet, dass wenigstens einer der beiden Schwinghebel 8, 9 in seiner wirksamen Länge veränderbar sein kann. 6 zeigt eine Ausführungsform, wobei der vordere Schwinghebel 8a kürzer ist als der Schwinghebel 9, so dass bei der Vorwärtsbewegung des Werkzeugschiebers in Stopfposition aus der gezeigten Übernahmeposition eine Absenkung des vorderen Endes 5 des Werkzeugschiebers 4 und gleichzeitig eine Schrägstellung auftritt, während bei gleich langen Schwinghebeln 9 nur eine Parallelverschiebung des Werkzeugschiebers 4 vorhanden ist.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 7 ist der vordere Schwinghebel 8b mit einem Verstellantrieb 20 zur Veränderung der wirksamen Länge des Schwinghebels 8b versehen. Der Verstellantrieb 20 kann einen motorischen Antrieb, vorzugsweise einen Servomotor mit einer Gewindespindel aufweisen oder aber durch einen Luft- oder Hydraulikzylinder gebildet sein. Durch den motorischen Antrieb kann auch eine Längenverstellung des Schwinghebels 8b während der Hin- und Herbewegung des Stopfwerkzeugs vorgenommen werden, also beispielsweise zwischen zwei Stopfvorgängen, um Borstenbündel mit unterschiedlichen Schränkungen stopfen zu können. Die Längenverstellung eines oder beider Schwinghebel 8, 9 mit Hilfe eines Verstellantriebs kann auch mit Hilfe einer Antriebsübertragung abgeleitet von dem Antrieb für die Hin- und Herbewegung des Stopfwerkzeuges realisiert sein. Dadurch ist nur ein einziger Antrieb erforderlich, wobei die zusätzlichen Verstellbewegung(en) von einem Hauptantrieb abgeleitet werden. Erwähnt sei dabei, dass nur eine Änderung der Länge beispielsweise des vorderen Schwinghebels 8 oder aber eine Verstellung von dem Fußpunkt 12 des vorderen Verstellhebels 8 dargestellt ist, obgleich diese Einstell- bzw. Verstellbewegungen gleichermaßen auch für den Schwinghebel 9 möglich sind.
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In den 4 und 5 ist noch gezeigt, dass die wirksame Länge der Schwinghebel 8, 9 auch dadurch verändert werden kann, dass die Gelenkstellen 10 am Werkzeugschieber 4 in ihrer Lage verändert werden. 4 zeigt eine Einstellung mit mehr am unteren Bereich des Werkzeugschiebers 4 befindlichen Gelenkstellen 10, so dass sich bei sonst gleichen Abmessungen des Schwinghebels 8, 9 ein längerer wirksamer Hebelarm ergibt, als bei der in 5 gezeigten Anordnung, wo sich die Gelenkstellen 10 mehr am oberen Bereich des Werkzeugschiebers 4 befinden und dementsprechend die wirksame Hebelarmlänge verkürzt ist.
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In 3 ist das Stopfwerkzeug beziehungsweise der Werkzeugschieber 4 in Aufsicht gezeigt und es sind hier die vier Gelenkstellen 10 zum gelenkigen Angreifen der beispielsweise gabelförmig ausgebildeten, dem Werkzeugschieber 4 zugewandten Enden der Schwinghebel 8, 9 erkennbar. Außerdem ist eine Zuführung 21 für Befestigungselemente dargestellt. Dabei wird ein Flachdraht 22 über eine Führung 23 quer zur Längserstreckung des Werkzeugschiebers 4 zugeführt, wobei das vordere Ende des Flachdrahts 22 in den Führungskanal der Zunge 6 ragt und dann mit Hilfe eines am Werkzeugschieber 4 befindlichen Messers 24 und eines ortsfesten Gegenmessers 25, welches quer zur Längserstreckung des Werkzeugschiebers 4 bewegbar ist, abtrennbar ist. Das abgetrennte Flachdraht-Plättchen bildet dann das Befestigungselement.
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Bei dem in 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Vertikalausführung der Stopfeinrichtung 1 dargestellt, wobei hier anstatt plättchenförmigen Befestigungselementen Drahtschlingen vorgesehen sind. Dazu wird (hier nicht dargestellt) Runddraht zugeführt, der dann innerhalb des Stopfwerkzeuges zunächst etwa U-förmig und dann schlingenförmig geformt wird. Für die Schlingenbildung ist ein quer in den Werkzeugschieber 4 eingreifender, in einer Führung geführter Stößer 26 oder Stempel vorgesehen, der gemäß dem Doppelpfeil PF3 hin und herbewegt und damit auch in Eingriffsstellung bringbar ist. Der Stempel oder Stößer 26 kann ortsfest zusammen mit einem Hubantrieb so angeordnet sein, dass er in hinterer Totpunktstellung des Werkzeugschieber 4 in diesen eingreifen kann. Der Stempel 26 kann aber auch beweglich angeordnet sein und mit dem Werkzeugschieber 4 mitlaufen und in hinterer Totpunktstellung mit einem dort befindlichen Antrieb koppelbar sein.
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8 zeigt eine Anordnung einer Stopfeinrichtung bei der die beiden Schwinghebel 8, 9 in Umfangsrichtung des Stopfwerkzeuges beziehungsweise des Werkzeugschiebers 4 um 90° gegenüber der Anordnung wie in 1 gezeigt versetzt angebracht sind. Prinzipiell ist jede Anordnung der Hebel am Umfang des Stopfwerkzeuges an beliebiger Stelle möglich, wobei dann jeweils die während der Hin- und Herbewegung auftretende Hubbewegung in die entsprechende Richtung berücksichtigt werden muss.
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Obgleich der Werkzeugschieber 4 durch die beiden Schwinghebel 8, 9 präzise geführt werden kann, zumal die Länge der Schwinghebel 8, 9 vergleichsweise klein sein kann, kann zur weiteren Verbesserung der Führung, der Werkzeugschieber 4 in Längsrichtung seitengeführt sein. Dies ist in den 2, 4 und 5 angedeutet. Zur Seitenführung des Werkzeugschiebers 4 kann ein in dessen Bewegungsebene verlaufendes, ortsfestes Führungselement, insbesondere ein Führungssteg 27 vorgesehen sein, der in eine im Werkzeugschieber 4 längsverlaufende Führungsnut 28 eingreift. Die Eingriffstiefe des Führungsstegs 27 in die Führungsnut 28 ist so bemessen, dass die während der Hin- und Herbewegung des Werkzeugschiebers 4 auftretende Querbewegung erfolgen kann. Bei Einsatz einer solchen Längsführung können die Anforderungen an die Präzision der Schwinghebellagerung bedarfsweise reduziert sein.
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Erwähnt sei noch, dass im Ausführungsbeispiel die beiden Schwinghebel 8, 9 in einer gemeinsamen Bewegungsebene, gegebenenfalls aber auch in Parallelebenen angeordnet sein können.
