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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Biegen von auf Borstenkörpern angeordneten Kunststoffborsten, bestehend aus einer Erwärmungseinrichtung und einer Verformungseinrichtung, 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 durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei 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. Die Verformungseinheit besteht aus einer Verformungsplatte, einer Formwalze und mindestens einer Transportwalze, welche mit einer nachgiebigen Oberfläche versehen ist, und die Formwalze und die Transportwalze(n) der Verformungsplatte vorgeschaltet sind. Die Erwämungseinrichtung ist getrennt von der Verformungseinrichtung angeordnet, 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 angeordnet 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 6 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. Zu dieser Vorschubeinheit 4 gehört weiterhin mindestens ein, jeweils in horizontale Bewegungsrichtung verfahrbare beweglichen Klinke 20.
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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 des 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 der Borsten 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 4 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. Dabei übernimmt die Formwalze 27 die Funktion der in 1 und 2 gezeigten Abrundung 9 der Verformungsplatte 3, nämlich das Biegen der freien Borstenenden 24. 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 ausgeschlossen werden, was zu einer Minimierung des Energiebedarfs der Anlage führt.
