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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Biegen von auf Borstenträgern angebrachten
Borsten aus Kunststoff, wobei die Abwinkelung in etwa im letzten
Drittel an dem freien Ende der Borsten erfolgt.
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Bekannt
ist aus der
DE 197
46 184 C2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Bürstendichtung
mit schräg
gestellten Borsten. Zunächst
wird eine Bürstenhalterung
mit in einer Fassung befestigten Borsten hergestellt und anschließend in
eine Vorrichtung eingefahren, die eine oder mehrere Führungsflächen aufweist,
so daß sich durch
Kontakt bzw. Reibung der Borsten an den Führungsflächen eine Schrägstellung
der Borsten um einen gewünschten
Schrägstellungswinkel α einstellt und
die Fixierung der Borsten durch Wärmeeintrag, vorzugsweise durch
Glühen
bzw. Rekristallisierungsglühen
erfolgt. Anschließend
erfolgt das Umformen des Bürstenhalbzeuges
in die gewünschte
Dichtungskontur, insbesondere eine Kreisringform. Die Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens weist eine nutenartige Vertiefung mit Führungsflächen auf sowie
eine stirnseitige Öffnung
zum Einfahren des Bürstenhalbzeuges
in die Vorrichtung.
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Mit
dem Verfahren bzw. der Vorrichtung werden Bürstendichtungen mit geneigten
Borsten, wie sie zur Abdichtung von mit hohen Drehzahlen rotierenden
Bauteilen benötigt
werden, hergestellt.
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Das
ist nicht geeignet für
die Herstellung von im oberen Drittel abgewinkelten Kunststoffborsten auf
Borstenträgern
mit mehr als einer Borstenreihe. Weiterhin ist es nachteilig, daß hier die
Borsten nur schräggestellt
und nicht beabstandet vom Borstenkörper abgewinkelt werden können. Weiterhin
ist es von Nachteil, daß beim
Wärmeeintrag
die gesamte Vorrichtung mit erwärmt
wird, was zu einem erhöhten Energiebedarf
führt.
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Aus
der
DE 103 15 105
B3 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von abgewinkelten
Borsten auf Borstenträgern,
wie Bürsten,
Besen und dergleichen bekannt. Diese besteht im wesentlichen aus
einer umlaufenden Transporteinrichtung mit Aufnahme für die Borstenträger, einen
Behälter
zum Erwärmen
der Kunststoffborsten bis zum thermoplastischen Bereich, einer Verformungseinheit,
die eine Schräge aufweist
und der Schräge
des abzuwinkelnden Borstenteils entspricht, und einem Stabilisierungsbereich bestehend
aus einer Kühl-
und Trockeneinheit. Die vorgenannten einzelnen Elemente der Vorrichtung sind
in einem Behälter
untergebracht. Das Erwärmen der
Borsten erfolgt entweder in einem Flüssigkeitsbad oder durch Beaufschlagung
mit Heißluft
innerhalb des Behälters.
Nach dem Abwinkeln der erwärmten
Borsten über
eine Schräge
(Verformungseinheit), das heißt,
die Schräge
ist so ausgebildet, daß sich
der Abstand zum Borstenkörper
verjüngt, werden
die abgewinkelten Borsten durch Einblasen von kalter Luft abgekühlt.
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Von
Nachteil ist hier, daß die
Erwärmung
vor und die Abkühlung
der Borsten nach dem Biegevorgang innerhalb eines Behälters (Einhausung)
erfolgt, wodurch sich ein erhöhter
Energieaufwand ergibt. Dies wird dadurch hervorgerufen, daß innerhalb
des Behälters
Kaltluft eingeblasen wird, um die gebogenen Borsten abzukühlen und
in ihrer Lage zu fixieren. Bekanntlich sinkt kalte Luft nach unten
und vermischt sich mit der im unteren Bereich eingeblasenen Warmluft
bzw. kühlt
das Warmwasserbad ab.
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Weiterhin
ist die Vorrichtung durch die umlaufenden Transporteinrichtungen
konstruktiv sehr aufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, mit der es möglich ist,
auf Borstenträger
angebrachte Kunststoffborsten in einfacher Art und Weise abzuwinkeln
bzw. abzubiegen und dies bei einem minimalen Energieaufwand.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
daß die
Anlage zum Biegen von auf Borstenkörpern angebrachten Kunststoffborsten
aus einer Erwärmungseinrichtung
zur Erwärmung
der Kunststoffborsten auf Verformungstemperatur (thermoplastischer
Bereich) und einer Verformungseinrichtung zum Biegen bzw. Abwinkeln
der freien Borstenenden besteht, wobei die Erwämungseinrichtung getrennt von
der Verformungseinrichtung angeordnet ist, um so den Einfluß der Kühleinrichtung
für die Borsten
nach dem Biegevorgang auf die Erwärmungseinrichtung auszuschließen. Dadurch
kann die Energiebilanz der Anlage deutlich verbessert werden.
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Die
Verformungseinrichtung besteht aus einer mit in Längsrichtung
angeordneten Rillen, die der Führung
der abgewinkelten Borstenenden dienen, versehenen Verformungsplatte,
die in einem Gestell parallel zu einer Vorschubeinheit und den Führungen für die Borstenkörperaufnahme
angeorndet ist.
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Die
Verformung der freien Borstenenden, die in der Erwärmungseinrichtung
in den thermoplastischen Bereich erwärmt wurden, erfolgt durch Verfahren
der Borstenkörperhalterung über die
Verformungsplatte.
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Um
ein Beschädigen
der Borsten zu vermeiden, ist die Verformungsplatte im Anfahrbereich
mit einer Abrundung versehen. Als Gegenlager für die Biegung fungiert dabei
die in die Borstenzwischenräume
eingesetzte streifenförmig
ausgebildete Halterung, die gleichzeitig auch der Fixierung des
Borstenkörpers
in der Borstenkörperhalterung
dient. Am Ende der Verformungsplatte ist eine Kühleinrichtung angeordent. Durch
Einblasen kalter Luft werden die Borsten auf eine Temperatur unterhalb
der Verformungstemperatur abgekühlt
und so die Biegung der Borsten fixiert.
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Weitere
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie im nachfolgenden
Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Anhand
eines Ausführungsbeispieles
soll die Erfindung näher
beschrieben werden.
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Es
zeigen
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1 – den prinzipiellen
Aufbau der Anlage
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2 – die Verformungsplatte
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3 – die Borstenkörperaufnahme
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4 – eine weitere
Ausführung
der Verformungseinheit
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Die
erfindungsgemäße Anlage
zum Biegen von auf Borstenkörpern
angeordneten Kunststoffborsten ist in zwei separate Einrichtungen,
einer Erwärmungseinrichtung 1 und
einer Verformungseinrichtung 2, aufgeteilt.
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Die
Erwärmungseinrichtung 1 – 1 – besteht
aus einem Flüssigkeitsbehälter 12 mit
der Heizung 13, dem Meßfühler 14 und
der Steuerungseinheit 15. Am oben offenen Behälterrand
sind an zwei gegenüberliegenden
Seiten Führungsschienen 16, auf
die die Borstenkörperhalterungen
aufgesetzt werden können,
angeordnet. Separat von dieser Erwärmungseinrichtung 1 ist
eine Verformungseinheit 2 vorgesehen. Diese besteht aus
einer in einem Gestell 21 angeordneten Verformungsplatte 3,
die parallel zur Vorschubeinheit/Führung 4/5 ausgerichtet
ist. Um das Biegen unterschiedlicher Borstenlängen zu ermöglichen, ist die Verformungsplatte 3 parallel
zur Vorschubeinheit/Führung 4/5 mit
einer Höhenverstellung 22 versehen.
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Die
Verformungsplatte 3 – 2 – weist
an ihrer vorderen Seite eine Abrundung 9 auf, um zu verhindern,
daß die
Borsten beim Einfahren in die Verformungseinrichtung 2 beschädigt werden.
Um zu verhindern, daß die
Borsten 24 sich seitlich verschieben, sind zur Führung der
Borsten 24 in Längsrichtung
parallel zueinander Rillen 17 über die gesamte Breite der
Verformungsplatte 3 angeordnet.
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Oberhalb
der Verformungsplatte 3 ist beidseitig an einem Gestell 21 eine
Vorschubeinheit 4 – bestehend
aus Antrieb 18, Spindel 19 und der Klinke 20 – und Führungen 5 für die Bostenkörperhalterung 6 angeordnet.
Die Vorschubeinheit 4 besteht aus jeweils einer in horizontale
Bewegungsrichtung verfahrbaren beweglichen Klinke 20. Diese
hinterfaßt beim
Zurückfahren
die Borstenkörperhalterung 6.
In entgegengesetzter Richtung wird dann die Borstenkörperhalterung 6 mit
dem Borstenkörper 23 auf
die Verformungsplatte 3 geschoben.
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Die
Borstenkörperhalterung 6 – 3 – besteht
aus einer quaderförmigen
Kunststoffplatte 7, auf deren Oberseite ein Griffelement 11 angeordnet ist.
Auf der Unterseite sind Aufnahmen 26 für den Borstenkörper 23 angeordnet.
die Aufnahmen 26 sind streifenförmig ausgebildet und einseitig
mit der Kunststoffplatte 7 verbunden. Die Höhe der zungenförmigen Streifen
der Aufnahmen 26 richtet sich nach der Borstenlänge des
abzuwinkelnden Bereiches. Die Anzahl der Aufnahmen 26,
die auf der Kunststoffplatte 7 angeordnet sind, entspricht
der Anzahl der Borstenreihen auf dem Borstenkörper 23. Gehalten wird
der Borstenkörper 23 durch
den verbleibenden Raum zwischen den Aufnahmen 26 und der
Unterseite der Kunststoffplatte 7. Zusätzlich wird dieser durch zwei
seitlich angeordnete Halteleisten 25, deren Abstand zueinander
der Breite des Borstenkörpers 23 entspricht,
fixiert.
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Das
Biegen der Borsten erfolgt in folgenden Arbeitsschritten:
Der
Borstenköper 23 wird
zunächst
in die Borstenkörperhalterung 6 eingeschoben
und zwar derart, daß die
an der Kunststoffplatte 7 angeordneten zungenförmigen Streifen
der Aufnahme 26 die Zwischenräume zwischen den Borstenreihen
ausfüllen.
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Anschließend wird
die Borstenkörperhalterung 6 in
die Führungsschienen 16 der
Erwärmungseinrichtung 1 eingesetzt,
wobei die freien Enden des Borstenmaterials 24 in das aufgeheizte
flüssige
Medium eintauchen. Der Flüssigkeitsbehälter 12 ist als doppelwandiger
Behälter
mit innenliegender Isolierung 8 ausgebildet. Die Erwärmung des
Mediums erfolgt durch eine im Behälter 12 angeorndete
Heizung 13 bis auf die Verformungstemperatur der Kunststoffborsten.
Die Steuerung der Erwärmungsprozesses erfolgt
durch eine Steuerungseinheit 15 in Abhängigkeit der vom Meßfühler 14 ermittelten
Temperatur. Damit wird erreicht, daß das Medium gleichbleibend auf
dem Temperaturniveau der benötigten
Verformungswärme
gehalten wird.
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Nachdem
das Borstenmaterial 24 das entsprechende Temperaturniveau
erreicht hat, wird die Borstenkörperhalterung 6 in
die Führungen 5 der
Verformungseinrichtung 2 eingesetzt. Dies kann entweder
durch Hand oder durch eine entsprechend ausgebildete Übergabeeinrichtung
erfolgen. Anschließend
fährt die
Vorschubeinheit 4 in ihre Ausgangslage zurück, wobei
die Klinke 20 die Kunststoffplatte 7 der Borstenkörperhalterung 6 hintergreift.
Da sowohl die Führung 5 als
auch die Vorschubeinheit 4 beidseitig am Gestell 21 der
Verformungseinheit 2 angeordnet sind, erfolgt das Verschieben
der Borstenkörperhalterung 6 verkantungsfrei.
Beim Verschieben der Borstenkörperhalterung 6 in
Richtung der Verformungsplatte 3 erfolgt das Biegen dr über die
streifenförmigen
zwischen den Borstenreihen angeordneten Aufnahmen 26, die
während
des Biegevorganges ein Widerlager bilden. Die Borstenkörperhalterung 6 wird dabei
parallel zur Verformungsplatte 3 verfahren. Um ein Beschädigen des
Borstenmaterials 24 durch die Verformungsplatte 3 zu
vermeiden, ist diese am Anfang mit einer Abrundung 9 versehen.
Die Verformungsplatte 3 ist mit Führungsrillen 17 in
Längsrichtung
versehen. Diese gewährleisten,
daß die
Borsten beim Biegevorgang nicht seitlich ausbrechen können.
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Im
Endbereich der Verformungsplatte 3 sind Kühleinrichtungen 10 angeordnet.
Hier wird kalte Luft auf das Borstenmaterial 24 geblasen
und dieses auf eine Temperatur unterhalb der Verformungstemperatur
abgekühlt
und damit die Biegung der Borsten 24 stabilisiert. Die
Borstenkörperhalterung 6 kann
nun aus der Verformungseinheit 2 entnommen werden und der
Borstenkörper 23 von
Borstenkörperhalterung 6 getrennt
werden.
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Die
Vorschubeinheit 3 fährt
zurück
in ihre Ausgangslage und kann die nächste Borstenkörperhalterung 6 durch
die Verformungseinheit 2 transportieren.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ausführung
der Verformungseinrichtung 2. Der Verformungsplatte 3 sind
eine Formwalze 27 und drei mit einem Schaumstoff überzogene
Transportwalzen 28 vorgeschaltet. Die Verformungsplatte 3 und
die Formwalze 27 sind mit V-förmigen Rillen 17 versehen.
Diese dienen dazu, die Borsten während
des Biegevorganges annähernd
parallel zueinander zu halten. Die Formwalze 27 und die
Transportwalzen 28 sind angetrieben, wobei die Drehrichtung
entgegengesetzt zur Vorschubeinrichtung der Borstenkörperhalterung 6 verläuft. Die
Transportwalzen 28 mit ihrer Schaumstoffoberfläche dienen
zur Fixierung und Halterung der gebogenen Borsten bis zum Auflaufen
auf die Verformungsplatte 3, wobei die Rillen 17 auch
dazu dienen, die Borsten annähernd
parallel zueinander zu halten.
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Die
Bewegung der Borstenkörperhalterung 6 erfolgt
parallel in Bezug zur Verformungseinrichtung 2. Aufgrund
der V-förmigen
Rillen 17 in der Formwalze 27 werden die auflaufenden
Borsten bzw. Borstenbündel
zwangsgeführt,
wodurch ein seitliches Ausbrechen verhindert wird.
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Gemäß einer
weiteren, hier nicht näher
dargestellten Ausführung
kann die Borstenkörperhalterung 6 feststehend
ausgeführt
werden, wobei die Verformungseinrichtung 2 linear verschiebbar
ist.
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Durch
die räumliche
Trennung von Erwärmungseinrichtung 1 und
Verformungseinrichtung 2 kann der Einfluß der Kühlluft,
die der Abkühlung
des Borstenmaterials unter die Verformungstemperatur dient, auf
die Erwärmungseinrichtung 1 angeschlossen
werden, was zu einer Minimierung des Energiebedarfs der Anlage führt.
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- 1
- Erwärmungseinrichtung
- 2
- Verformungseinrichtung
- 3
- Verformungsplatte
- 4
- Vorschubeinheit
- 5
- Führungen
- 6
- Borstenkörperhalterung
- 7
- Kunststoffplatte
- 8
- Isolierung
- 9
- Abrundung
- 10
- Kühleinrichtung
- 11
- Griffelement
- 12
- Flüssigkeitsbehälter
- 13
- Heizung
- 14
- Meßfühler
- 15
- Steuerungseinheit
- 16
- Führungsschienen
- 17
- Rillen
- 18
- Antrieb
- 19
- Spindel
- 20
- Klinke
- 21
- Gestell
- 22
- Höhenverstellung
- 23
- Borstenkörper
- 24
- Borstenmaterial
- 25
- Halteleisten
- 26
- Aufnahmen
- 27
- Formwalze
- 28
- Transportwalze