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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine
für Rundbürsten, die zwischen Drähten
eingedrehte Borsten aufweisen, mit einer Borsten-Zuführeinrichtung
und einer Draht-Verdrillvorrichtung.
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Bei
der Herstellung von Rundbürsten, beispielsweise Flaschenbürsten,
Interdentalbürsten oder Mascara-Bürsten, werden
die Borstenfilamente zwischen zwei Drähte oder die beiden
Drahtarme eines U-förmig gebogenen Drahtes positioniert
und durch Verdrehen der Drähte klemmend mit diesen verbunden.
Um ein Herausschleudern der Borstenfilamente beim Verdrehen zu vermeiden,
ist die Eindrehgeschwindigkeit und somit die maximal mögliche Bearbeitungsgeschwindigkeit
begrenzt.
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Aus
der
EP 1 917 886 A1 kennt
man ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Rundbürsten,
wobei die Bearbeitung an mehreren einander nachgeordneten Stationen
erfolgt. Insbesondere erfolgt zunächst ein Vor-Eindrehen
mit reduzierter Drehgeschwindigkeit, um die Borstenfilamente zwischen
den Drähten zu fixieren. Anschließend wird die
Rundbürste an eine weitere Arbeitsstation übergeben
und mit einer höheren Geschwindigkeit fertig gedreht.
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Dadurch
lässt sich die Bearbeitungszeit insgesamt verkürzen.
Eine solche Einrichtung ist jedoch vergleichsweise aufwändig,
sowohl in der Herstellung wie auch in der Anpassung an unterschiedliche Bürstentypen.
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Es
besteht daher die Aufgabe, eine Bürstenherstellungsmaschine
der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein einfaches und schnelles
Eindrehen der Borstenfilamente zwischen die Drähte und somit
eine reduzierte Bearbeitungszeit ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe
besteht darin, dass zumindest zwei Draht-Verdrillvorrichtungen vorgesehen
sind, die zwischen einer Einlegestelle und wenigstens einer Bearbeitungs- und/oder
Auswurfstelle positionierbar und zum Verdrillen antreibbar sind.
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Nach
dem Einlegen der Drähte und der Borstenfilamente in die
erste Draht-Verdrillvorrichtung beginnt die Eindrehbewegung und
nach dem Eindrehen wird die Draht-Verdrillvorrichtung an die nächste
Bearbeitungs- und/oder Auswurfstelle positioniert. Dort kann die
Rundbürste unmittelbar ausgeworfen oder weiterbearbeitet,
beispielsweise abgeschert werden, damit die Länge der Filamente
angepasst oder die Borsten in eine gewünschte Form, beispielsweise
konisch oder bombiert, geschnitten werden können. Zeitverluste
durch ein Umsetzen der Rundbürste sind so vermieden. Zudem
sind keine aufwändigen Übergabeeinrichtungen für
die vor-eingedrehte Rundbürste erforderlich.
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Während
die Rundbürste in der ersten Draht-Verdrillvorrichtung
weiterbearbeitet und/oder ausgeworfen wird, können in die
zweite Draht-Verdrillvorrichtung, die sich dann an der Einlegestelle
befindet, bereits Draht und Borstenfilamente für eine weitere
Rundbürste zugeführt werden. Ebenso kann noch
während dem Bearbeiten der ersten Rundbürste das
Eindre hen an der Rundbürste in der zweiten Draht-Verdrillvorrichtung
beginnen. Somit ist eine einfache und schnelle Bearbeitung möglich
und die Herstellungszeit für die Rundbürsten ist
reduziert.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Draht-Verdrillvorrichtungen
während der Positionierbewegung zwischen der Einlegestelle
und einer Bearbeitungs- und/oder Auswurfstelle zum Verdrillen antreibbar
sind. Die Eindrehbewegung kann direkt nach dem Einlegen der Drähte
und der Borstenfilamente in die erste Draht-Verdrillvorrichtung
beginnen und sobald die Borstenfilamente ausreichend geklemmt sind,
um ein Herausfallen zu vermeiden, beginnt die Positionierbewegung
zu der nachgeordneten Bearbeitungs- oder Auswurfstelle. Während
dieser Positionierung wird weiter Verdrillt, so dass die Eindrehbewegung
beendet ist, wenn die Draht-Verdrillvorrichtung die Bearbeitungs-
und/oder Auswurfstelle erreicht hat. Dadurch kann die Bearbeitungszeit
weiter deutlich reduziert werden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Draht-Verdrillvorrichtungen an einer drehbar
gelagerten Trommel angeordnet sind. So ist ein einfaches und präzises
Positionieren möglich. Zudem können auch mehr
als zwei Draht-Verdrillvorrichtungen und entsprechend weitere Nachbearbeitungsstationen
vorgesehen sein, wodurch sich auch komplexere Nachbearbeitungen
durchführen lassen, indem die Draht-Verdrillvorrichtungen
nacheinander an die einzelnen Bearbeitungsstationen positioniert
werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass zwei
Draht-Verdrillvorrichtungen an einer um 180° schwenkbar
gelagerten Trommel oder dergleichen Haltevorrichtung gelagert sind.
Diese Haltevorrichtung führt anstelle einer umlaufenden Drehbewegung
ein Hin- und Herschwenken um jeweils 180° aus.
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Nach
dem Einlegen von Draht und Borstenmaterial in eine der Draht-Verdrillvorrichtungen
wird diese um 180° zum Abscheren und gegebenenfalls Auswerfen
verschwenkt und danach in entgegengesetzter Drehrichtung zurückgeschwenkt.
Dadurch können Versorgungsleitungen, insbesondere Stromleitungen
für den Drehantrieb der Draht-Verdrillvorrichtungen und
der Haltevorrichtung selbst sowie Druckluftschläuche für
Klemmbacken der Draht-Verdrillvorrichtungen, auf einfache Art und
Weise an die Haltevorrichtung angeschlossen werden. Ein Verschwenken
um 180° stellt dabei für die Versorgungsleitungen
keine Probleme dar, im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Drehbewegung,
für die aufwändigere Ausgleichsmechanismen erforderlich
wären.
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Es
ist zweckmäßig, wenn die Draht-Verdrillvorrichtungen
jeweils zwei zueinander beabstandete Greifer zum Halten der Drähte
aufweisen, und wenn zumindest einer der Greifer einer Draht-Verdrillvorrichtung
mit einem Motor in Drehantriebsverbindung steht. Dies ermöglicht
ein einfaches und zugleich sicheres Greifen der Drähte
einerseits und ein schnelles und gezieltes Eindrehen der Drähte
bis zu einem gewünschten Verdrillungsgrad andererseits.
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Die
Eindrehzeit lässt sich zudem verkürzen, wenn beide
Greifer einer Draht-Verdrillvorrichtung jeweils mit einem Motor
für eine gegenläufige Drehbewegung in Drehantriebsverbindung
stehen.
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Für
eine präzise Positionierung ist es zweckmäßig,
wenn die Motoren Servomotoren sind.
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Zu
Beginn der Eindrehbewegung, wenn die Borstenfilamente noch nicht
zwischen den Drähten klemmend gehalten sind, darf die Eindrehgeschwindigkeit
nicht zu hoch sein, da sonst die Fila mente weggeschleudert werden
können. Um die Eindrehdauer insgesamt zu verkürzen
ist es daher vorteilhaft, wenn den Motoren jeweils eine Steuereinrichtung zum
Variieren der Drehzahl zugeordnet ist. Somit kann zunächst
mit einer niedrigen Eindrehgeschwindigkeit gearbeitet werden, bis
die Borstenfilamente zwischen den Drähten eingeklemmt sind.
Sobald ein Herausfallen oder Verrutschen der Filamente nicht mehr
möglich ist, kann die Eindrehgeschwindigkeit erhöht
werden.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn die Drehzahl der Motoren
entsprechend einem vorgegebenen oder vorgebbaren Kennlinienverlauf
mit zunächst ansteigender Drehzahl steuerbar ist. Beispielsweise kann
die Drehzahl linear ansteigen, oder mit zunehmender Steigung bis
zum Erreichen einer maximalen Drehzahl, mit der die Bearbeitung
fortgesetzt wird.
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Bei
einem zu schnellen Eindrehen können sich die Drähte
erwärmen und so die zwischen ihnen geklemmten Filamente
schädigen. Dies kann durch eine Begrenzung der maximalen
Drehzahl vermieden werden. Um die maximal zulässige Drehzahl
zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn eine Kühleinrichtung für
die Draht-Verdrillvorrichtungen vorgesehen ist.
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Diese
kann insbesondere ein Luftgebläse und/oder eine Sprühvorrichtung
für eine Kühlflüssigkeit aufweisen. Die
eingeblasene Luft kann dabei im einfachsten Fall Umgebungsluft sein,
es ist aber auch möglich, gekühlte Luft einzublasen,
um einen stärkeren Kühleffekt zu erzielen.
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Nach
dem Fertigdrehen der Rundbürste und gegebenenfalls nach
dem Weiterbearbeiten kann die Rundbürste durch Öffnen
der Greifer aus der jeweiligen Draht-Verdrillvorrichtung herausfallen.
Dies kann an der Bearbeitungs- und/oder Auswurfstelle oder auch
erst nach dem erneuten Zurückschwenken der bearbeiteten
Rundbürste an die Einlegestelle erfolgen.
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Falls
eine weitere Bearbeitung der Rundbürste an einer nachgeordneten
Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden soll und die
Rundbürste daher in einer definierten Lage übergeben
werden soll, kann an der Einlegestelle oder an einer der Bearbeitungs-
und/oder Auswurfstelle(n) ein Entnahmegreifer für die Rundbürste
vorgesehen sein. Mit diesem Entnahmegreifer kann die Rundbürste
in definierter Lage an eine Bearbeitungseinrichtung oder auch eine
Transportvorrichtung übergeben werden.
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Um
ein sicheres, selbsttätiges Ausfallen der Rundbürsten
zu gewährleisten ist es vorteilhaft, wenn die Greifer jeweils
zwei Klemmbacken aufweisen, die in Ruhelage in der Einlegestelle
und zumindest einer der Bearbeitungs- und/oder Auswurfstelle(n)
jeweils vertikal angeordnet sind.
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Bürstenherstellungsmaschine anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigt in stark schematisierter Darstellung:
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1 eine
Bürstenherstellungsmaschine mit zwei Draht-Verdrillvorrichtungen
und einer Nachbearbeitungseinrichtung,
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2 den
Arbeitsablauf der Bürstenherstellung,
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3 und 4 jeweils
einen Kennlinienverlauf für die Drehzahl eines eine Draht-Verdrillvorrichtung
antreibenden Servomotors.
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Eine
in 1 stark schematisiert dargestellte Bürstenher stellungsmaschine 1 für
Rundbürsten 2 weist zwei Draht-Verdrillvorrichtungen 3a, 3b auf,
die an einer nicht näher dargestellten Haltevorrichtung schwenkbar
(Pfeil Pf1) zwischen einer Einlegestelle 4 und einer Bearbeitungsstelle 5 gelagert
sind.
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An
der Einlegestelle 4 werden Draht 6 und Borstenfilamente 7 (2)
in die dort befindliche Draht-Verdrillvorrichtung 3a (1)
eingesetzt. Die beiden Draht-Verdrillvorrichtungen 3a, 3b weisen
jeweils zwei zueinander beabstandete Greifer 8 auf, mit
denen der Draht gehalten wird. Die Greifer 8 werden jeweils
von einem nicht dargestellten Servomotor angetrieben, wobei die
beiden Greifer 8 einer Draht-Verdrillvorrichtung 3a, 3b gemäß den
Pfeilen Pf2 und Pf3 in 2 eine gegenläufige
Drehbewegung durchführen.
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Die
Servomotoren werden zunächst mit einer niedrigen Drehzahl
betrieben, um ein Herausschleudern einzelner Borstenfilamente 7 zu
vermeiden. Sobald die Borstenfilamente 7 sicher zwischen den
Drähten 6 eingeklemmt sind, wird die Drehzahl erhöht
und die Draht-Verdrillvorrichtung 3a schwenkt, während
der Eindrehbewegung, um die Schwenkachse 10 hin zur Bearbeitungsstelle 5.
Sobald diese erreicht ist, kann die fertig gedrehte Rundbürste 2 mit einer
ebenfalls nur stark schematisiert dargestellten Schleifeinrichtung 9 bearbeitet
werden. Nach dieser Fertigbearbeitung kann die Rundbürste 2 ausgeworfen
werden. Dazu können die Greifer 8 öffnen
und die Rundbürste 2 fällt heraus oder
wird von einem nicht dargestellten Entnahmegreifer abgenommen.
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Die
zweite Draht-Verdrillvorrichtung 3b wird, während
die erste Draht-Verdrillvorrichtung 3a zur Bearbeitungsstelle 5 bewegt
wird, in Richtung zur Einlegestelle 4 verschwenkt. Während
eine fertig gedrehte Rundbürste 2 an der Bearbeitungsstelle
bearbeitet wird, werden in die andere, dann an der Einlegestelle 4 befindliche
Draht-Verdrillvorrichtung 3b neuer Draht 6 und
Borstenfilamente 7 eingelegt und der Ein drehvorgang mit
langsamer Drehzahl gestartet. Daraufhin kann die Haltevorrichtung
mit den beiden Draht-Verdrillvorrichtungen 3a, 3b wieder
in entgegengesetzter Richtung zurückschwenken und der Bearbeitungszyklus
wiederholt sich.
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Die 3 und 4 zeigen
mögliche Kennlinienverläufe für die Drehzahl
der Servomotoren. Die Drehzahl n kann über die Zeit t beispielsweise
gemäß 3 einen schnellen Anstieg mit
zunehmender Steigung, einen vergleichsweise langen Abschnitt mit gleichbleibend
hoher Drehzahl und einen rasch abfallenden Auslaufbereich bis zum
Stillstand aufweisen oder gemäß 4 einen
langsamen und linear ansteigenden Bereich mit anschließendem
kurzem Abschnitt im Maxiamdrehzahlbereich vor dem abfallenden Auslaufbereich
haben.
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Durch
das Eindrehen der Borstenfilamente während der Schwenkbewegung,
die beidseitige, gegenläufige Drehung mit zwei Servomotoren
sowie die ansteigende Eindreh-Geschwindigkeit kann die Herstellung
der Rundbürsten wesentlich beschleunigt werden.
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Als
Draht zum klemmenden Halten der Borstenfilamente 7 können
entweder zwei separate Drähte, oder bevorzugt und wie in
den Figuren dargestellt, ein im wesentlichen U-förmig oder
haarnadelförmig gebogener Draht verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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