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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Rundbürsten, die zwischen zwei Drahtabschnitten eines gefalteten Drahtes eingedrehte Borsten aufweisen, wobei die Vorrichtung eine Borsten-Zuführeinrichtung und einen Drehgreifer zum Verdrillen von zwei Drahtabschnitten mit dazwischen befindlichen Borsten aufweist.
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Solche Vorrichtungen nebst zugehörigen Herstellungs-Verfahren sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Beispielsweise kennt man aus der
EP 1 917 886 B1 ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der Borsten zwischen zwei Drahtabschnitte eines zuvor gefalteten Drahtes zugeführt werden, die Drahtabschnitte an einer ersten Wickelstation soweit verdreht werden, dass die Borsten zwischen den Drahtabschnitten gehalten sind und die so vorgefertigte Bürste an einer zweiten Wickelstation bis zu einem gewünschten Wickelgrad fertiggedreht wird. Dies ist jedoch durch die Vielzahl der Arbeitsstationen sehr aufwändig. Zudem ist eine solche Vorrichtung nur für kleinere Bürsten wie Mascara-Bürsten geeignet, da bei größeren Bürsten mit längeren Borsten das Besatzmaterial beim Eindrehen durch die wirkenden Fliehkräfte weggeschleudert werden kann.
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Um diesen Effekt zu minimieren, wird bislang bei der Herstellung von größeren Bürsten das Besatzmaterial von einer Bedienperson gehalten, bis das Besatzmaterial zwischen den Drahtabschnitten geklemmt ist. Dies erfordert viel Übung und Erfahrung der Bedienperson und stellt eine Gefährdung der Bedienperson dar, da sie beim Eindrehen die Hände im Gefahrenbereich der Vorrichtung haben muss. Zudem ist dieses Herstellungsverfahren nicht prozesssicher und nur für von einer Bedienperson handhabbare Bürsten-Abmessungen möglich.
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Zwar kennt man beispielsweise aus
DE 10 2005 045 827 A1 oder
US 3 791 421 A Vorrichtungen, mit denen Borstenmaterial automatisch zwischen zwei Drahtabschnitte eingedreht werden kann. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch eine Zufuhr von zwei separaten Draht-Abschnitten. Dadurch müssen beide Enden der Bürsten nach dem Eindrehen des Besatzmaterials bearbeitet werden und Zwischen Kopf-Ende der Bürste und dem Beginn des Borsten-Besatzes ist ein bestimmter Abstand nötig.
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Auch bei der Bürstenherstellungsmaschine gemäß der
US 3 376 073 werden zwei Drähte um Umlenkrollen geführt und zwischen die nach den Umlenkrollen etwa parallel verlaufenden Drähte Borsten eingebracht. Die so mit Borsten versehenen Drähte werden weiterbewegt und gelangen an eine Vor-Verdrill-Station, bei der die Drähte mit den Borsten teilweise eingedreht werden. Dieser Vor-Verdrill-Station nachgeordnet ist eine End-Verdrill-Station zum weiteren Verdrillen der Drähte mit den Borsten. Die Vor-Verdrill-Station ist dabei beabstandet zu den Umlenkrollen und der dort befindlichen Borsten-Zuführeinrichtung angeordnet. Somit ergibt sich ein Transportabschnitt zwischen den Umlenkrollen und der Vor-Verdrill-Station, in dem die Borsten zwischen den unverdrillten Drähten gehalten sind und somit die Gefahr besteht, dass die Borsten während dem Transport aus ihrer gewünschten Lage verrutschen oder ganz zwischen den Drähten herausrutschen. Um die Gefahr hierfür zu reduzieren, kann die Vorrichtung nur mit einer begrenzten Vorschubgeschwindigkeit für den Draht betrieben werden.
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Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der/dem eine Rundbürste an einer einzigen Arbeitsstation hergestellt werden kann, die aus einem einzigen Draht besteht, und bei der ein Besatz mit Borsten bis an das vordere Ende der Rundbürste möglich ist. Zudem soll eine höhere Produktionsgeschwindigkeit möglich sein.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht hinsichtlich der Vorrichtung darin, dass eine Umlenkeinrichtung mit zwei in Längsrichtung eines zugeführten Drahtes zueinander beabstandeten Umlenkrollen vorgesehen ist, dass eine Borsten-Zuführeinrichtung zum Zuführen von Borsten an die umgebogenen Drahtabschnitte im Bereich der Umlenkrollen vorgesehen ist, dass ein quer zur Längsrichtung des zugeführten Drahtes linearverschiebbarer Drehgreifer zum Greifen des durch Beaufschlagung mit einem zwischen den Umlenkrollen quer zur Draht-Längsrichtung verstellbaren Beaufschlagungselement gebildeten Faltbereichs des Drahtes und zum Eindrehen der Drahtabschnitte mit den zugeführten Borsten unmittelbar hinter den Umlenkrollen vorgesehen ist, und dass im Bereich der ungefalteten Draht-Abschnitte jeweils eine Vorrichtung zum Bremsen des Draht-Vorschubs vorgesehen ist.
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Die wesentlichen Arbeitsschritte, nämlich Drahtzufuhr, Falten des Drahtes, Zufuhr des Borsten-Besatzmaterials und Verdrehen finden in einer einzigen Arbeitsstation statt. Durch das Falten des Drahtes im Bereich der Umlenkrollen und dem anschließenden Zuführen der Borsten in diesem Bereich ist ein Beginn des Borsten-Besatzes direkt im Faltungs-Bereich des Drahtes möglich, so dass der Besatz bis an das freie Ende der fertigen Rundbürste reichen kann. Das Eindrehen der Drahtabschnitte erfolgt mit Hilfe des Drehgreifers unmittelbar hinter den Umlenkrollen, an denen die Borstenzufuhr erfolgt. Das Besatzmaterial ist daher unmittelbar nach dem Zuführen fest an dem Draht gehalten, so dass die Borsten nicht mehr durch Fliehkräfte weggeschleudert werden können. Eine Bedienperson ist dabei nicht erforderlich, was zu einer erhöhten Prozess-Sicherheit führt. Durch das Bremsen des Drahtes im Bereich der ungefalteten Draht-Abschnitte wird der Draht beim Eindrehen der Borsten unter Zugspannung gehalten und die Drahtabschnitte im Eindreh-Bereich gespannt, wodurch die Auszugskraft der Borsten in der fertigen Rundbürste erhöht ist.
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Allein durch das Drehen des Drehgreifers und dem damit verbundenen Verdrillen der Drahtabschnitte wird der Draht um die Umlenkrollen gezogen und der Drehgreifer dabei linear von den Umlenkrollen weg geschoben. Es ist auch möglich, dass der Drehgreifer durch die Zugkraft einer Zugfeder und/oder einen Linearmotor positioniert wird.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn den Umlenkrollen jeweils eine in Richtung des zugeführten Drahts beabstandet angeordnete Eindrehrolle und eine in Drahtzuführrichtung dazwischen und auf der dem Draht gegenüberliegenden Seite angeordnete Bremsrolle zugeordnet sind. Der Draht läuft dabei zwischen der Umlenkrolle und der Eindrehrolle einerseits und der Bremsrolle andererseits hindurch. Dies bildet einerseits eine Führung für den Draht. Andererseits kann der Draht durch entsprechende Positionierung der Bremsrolle unter Druckbeaufschlagung des Drahtes gebremst werden.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Bremsrollen jeweils quer zur Draht-Vorschubrichtung und quer zu ihrer Axialrichtung verstellbar sind. Je nach Positionierung der Bremsrolle kann die Andruckkraft auf den Draht variiert und somit die Bremskraft verändert werden. Je höher die Bremskraft beim Eindrehen der Borsten eingestellt ist, desto höher ist die Zugspannung der Drahtabschnitte beim Eindrehen der Borsten und entsprechend höher ist die Auszugskraft für die Borsten der fertigen Rundbürste. Während dem Zuführen des Drahtes zu Beginn eines Bürstenherstellungs-Zyklus' kann die Bremsrolle auch so weit auf Abstand zu der Umlenkrolle und der Eindrehrolle gehalten werden, dass ein ungebremstes Durchführen des Drahtes zwischen den einzelnen Rollen ohne Druckbeaufschlagung möglich ist.
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Die Bremsrollen können jeweils über eine Steuereinheit ansteuerbar und positionierbar sein.
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Es ist auch möglich, dass den Bremsrollen Messelemente zur Messung der Drahtspannung zugeordnet sind, die ihrerseits mit der Steuereinrichtung verbunden sind, um den Vorschub des Drahtes zu steuern.
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Um den Draht-Vorschub zu optimieren, kann eine an einem der ungefalteten Draht-Abschnitte vor einer der Umlenkrollen angreifende Vorschub-Einrichtung für den Draht vorgesehen sein, die mit einem Drehgeber im Bereich des anderen, ungefalteten Draht-Abschnitts vor der anderen Umlenkrolle in Wirkverbindung steht. Anhand der Messwerte des Drehgebers wird der Vorschub des anderen, von der Vorschub-Einrichtung angetriebenen Draht-Abschnitts gesteuert. Dadurch ist ein gleichmäßiger Vorschub des Drahtes von beiden Seiten hin zu den Umlenkrollen sichergestellt.
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Die Vorschub-Einrichtung und der Drehgeber können über eine Steuereinrichtung miteinander in Wirkverbindung stehen.
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Es ist jedoch auch möglich, dass der Drehgeber direkt mit einer Motorsteuerung der Vorschub-Einrichtung verbunden ist. Dies ermöglicht eine schnelle und direkte Steuerung des Draht-Vorschubs.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorschub-Einrichtung eine Mitnehmerrolle mit einem Antrieb und eine Gegenrolle aufweist, zwischen denen der Draht durchführbar ist, wobei der Abstand zwischen Mitnehmerrolle und Gegenrolle während dem Drahtvorschub zumindest etwa dem Drahtdurchmesser entspricht. Dies ermöglicht einen einfachen und zuverlässigen Vorschub des Drahtes. Es ist auch möglich, die Zuführung und Positionierung des Drahtes vor die Umlenkrollen und an diesen vorbei zu Beginn des Herstellungsprozesses mittels der Vorschub-Einrichtung vorzunehmen.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Mitnehmerrolle mehrere, in Axialrichtung hintereinander angeordnete Kreisscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist und in Axialrichtung verstellbar ist. Dadurch kann die Vorrichtung durch Verstellen der Mitnehmerrolle schnell und einfach an unterschiedliche Draht-Durchmesser angepasst werden. Die Mitnehmerrolle sowie die Gegenrolle können an ihren Laufflächen insbesondere konkav ausgebildet sein, um einen zuverlässigen Transport des Drahtes sicherzustellen.
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Alternativ kann die Mitnehmerrolle zylindrisch ausgebildet sein und umfangsseitig mehrere, in Axialrichtung zueinander beabstandete Einkerbungen für unterschiedlich dicke Drähte aufweisen und in Axialrichtung verstellbar sein.
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Das Beaufschlagungselement zum Falten des Drahtes kann eine Biegeplatte sein, die zwischen den Umlenkrollen zwischen einer den an dem Drehgreifer vorbeigeführten Draht beaufschlagenden und dem Drehgreifer angenäherten Biegeposition und einer demgegenüber zurückgezogenen Ruheposition verstellbar ist. Dies ermöglicht ein entsprechend flaches Falten des Drahtes zur Bildung eines flachen Bürsten-Endes.
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Das Beaufschlagungselement kann jedoch auch ein am Drehgreifer angeordneter und mit dem Drehgreifer linearverschiebbarer Greiferfinger sein. Dieser wird zunächst auf der dem Drehgreifer gegenüberliegenden Seite des Drahtes angeordnet und dann in Richtung zum Drehgreifer verschoben, so dass der Greiferfinger den Draht zum Drehgreifer zieht und dabei faltet. Hinter dem Greiferfinger kann der Draht weiter zusammengefaltet werden, bis die beiden Drahtabschnitte zur Aufnahme der Borsten einander angenähert sind, um die Borsten zu halten, so dass im Bereich des Greiferfingers eine Öse gebildet ist. Dabei kann durch die Außenkontur des Greiferfingers die Form der Öse bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Rundöse, eine ovale Öse oder eine dreieckige Öse geformt werden.
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Es ist auch möglich, dass das Beaufschlagungselement eine Aufnahme für ein den Draht beaufschlagendes Funktionselement aufweist. Dieses Funktionselement wird von dem Draht beim Falten teilweise Umschlossen und bleibt somit nach dem Entfernen der fertigen Rundbürste an dem Draht, wodurch beispielsweise ein Griff oder auch ein kopfseitiges Schutzelement gebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Umlenkrollen quer zur Längsrichtung der gefalteten Drahtabschnitte zwischen einer Biegeposition zur Positionierung des Beaufschlagungselementes und einer demgegenüber einander angenäherten Eindrehposition verstellbar sind. Die Umlenkrollen können zunächst so weit voneinander beabstandet sein, dass das Beaufschlagungselement zuverlässig dazwischen hindurchbewegt werden kann, um den Draht zu falten. Anschließend, nach dem Entfernen des Beaufschlagungselements, werden die Umlenkrollen aufeinnader zu bewegt, wodurch auch die gefalteten Drahtabschnitte näher aneinander angenähert werden, so dass diese so nah beieinander gehalten sind, dass die Borsten dazwischen geklemmt werden können und unmittelbar nach dem Zuführen bereits klemmend gehalten sind.
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Es ist möglich, dass der Vorrichtung vorgefertigte Drähte zugeführt werden, die zuvor auf die benötigte Länge zur Herstellung einer Rundbürste abgelängt wurden. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass eine Drahtspule als Drahtvorrat für den zuzuführenden Draht vorgesehen ist. Dadurch wird der Herstellungsprozess weiter vereinfacht, da keine vorgeschaltete Vorrichtung zum Ablängen der Drähte erforderlich ist. Der Draht wird in der benötigten Länge von der Drahtspule abgewickelt und an dem Drehgreifer vorbeigeführt. Das an dem Drehgreifer vorbeigeführte freie Draht-Ende wird dann beim Eindrehen der Drahtabschnitte in entgegengesetzter Richtung wieder zum Drehgreifer hin bewegt.
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Insbesondere beim Abwickeln des Drahtes von einer Drahtspule kann der Einsatz einer vorbeschriebenen Vorschub-Einrichtung für den Draht sinnvoll sein, um dem beim Abwickeln des Drahtes von der Drahtspule erforderlichen Kraftaufwand gerecht zu werden.
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Wenn große Rundbürsten hergestellt werden sollen und die Räumlichkeiten ein gerades Abziehen des freien Draht-Endes nicht zulassen, ist es zweckmäßig, wenn eine Umlenkeinheit für das freie Ende des zugeführten Drahtes vorgesehen ist. Der Draht wird dann entsprechend den räumlichen Gegebenheiten umgelenkt, wobei das Umlenken über Umlenkrollen oder eine insbesondere kreisabschnittsförmige Hohlführung, durch die der Draht hindurchgeschoben wird, erfolgen kann.
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Um Krümmungen des von der Drahtspule abgewickelten Drahtes zu beseitigen und sicherzustellen, dass der Draht im Bereich der Umlenkrollen in gerader Form zugeführt wird, kann in Draht-Vorschubrichtung hinter der Drahtspule zumindest ein Richtapparat mit mehreren, beidseits des Drahtes angeordneten Führungsrollen zur Ausrichtung des Drahtes vorgesehen sein. Es können auch zwei, in Umfangsrichtung des Drahtes um 90° versetzt zueinander angeordnete Richtapparate vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Draht in allen Dimensionen gerade ausgerichtet wird. Wird das freie Draht-Ende umgelenkt, so kann auch im Bereich des freien Draht-Endes, zwischen der Umlenkrolle und der Umlenkeinheit, eine oder mehrere Richtapparate vorgesehen sein, um den Draht zurück in eine gerade Ausrichtung umzuformen.
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Um den von einer Drahtspule zugeführten Draht bei Erreichen der benötigten Drahtlänge automatisch abzuschneiden und ein manuelles Eingreifen einer Bedienperson zu vermeiden ist es zweckmäßig, wenn eine Schneideinrichtung zum Durchtrennen des von einer Drahtspule zugeführten Drahtes vorgesehen ist.
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Damit die Borsten beim Übergeben von der Borstenzuführeinrichtung an die Drahtabschnitte im Bereich der Umlenkrollen besser gehalten sind und ein Wegspringen des Besatzes beim Übergang von der Borstenzuführeinrichtung an die Drahtabschnitte sicher vermieden ist, ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkrollen Zahnungen zur Aufnahme der einzudrehenden Borsten aufweisen. Die Borsten sind dann während dem Übergeben sicher in den Zahnungen gehalten und gegen ein Wegspringen gesichert.
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Es ist zweckmäßig, wenn ein Greifer zum Erfassen der freien Draht-Enden nach dem Eindrehen der Borsten vorgesehen ist. Bei Draht-Zufuhr von einer Drahtspule kann das Greifen nach dem Abschneiden des zugeführten Drahtes erfolgen. Mit dem Greifer kann die Rundbürste an den freien Enden gehalten und der Borstenbesatz durch Drehen des Drehgreifers weiter eingedreht werden, um den Halt der Borsten weiter zu verbessern und/oder die Borstendichte in Bürsten-Längsrichtung zu erhöhen. Dabei kann der Greifer gegenläufig zum Drehgreifer drehbar sein, um die Eindrehwirkung zu verbessern.
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Es ist zweckmäßig, wenn eine Trennvorrichtung zum Abtrennen der freien Drahtenden der Rundbürste vorgesehen ist. Diese freien Enden, die noch vor den Umlenkrollen angeordnet sind und somit quer zur Bürsten-Längsrichtung abstehen, sind üblicherweise nicht gewünscht und können so auf einfache Art entfernt werden. Die Trennvorrichtung kann dabei als Schneidvorrichtung ausgebildet sein. Möglich ist auch, dass die Trennvorrichtung zum Greifen des Drahtes und zum Eindrehen in diesem Bereich ausgebildet ist, wobei der Draht so weit eingedreht wird, bis er an der Drehstelle reißt. Dazu kann die Trennvorrichtung im Greifbereich mit großem Druck an dem Draht angreifen oder auch Kerbnasen aufweisen, die sich in den Draht einschneiden, um das Abreißen des Drahtes zu vereinfachen und zu beschleunigen.
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Ein weiterführender Erfindungsgedanke sieht vor, dass eine Übergabeeinrichtung zum Übergeben der Rundbürste an eine Nachbearbeitungseinrichtung vorgesehen ist.
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Als Nachbearbeitung sind beispielsweise möglich: Profilieren der Borsten (hoch-tief, kreisförmig-sternförmig, unsymmetrisch), Anschmelzen der Borstenenden, Schleifen oder Abrunden der Borstenenden, Anbringen von Gegenständen an den eingedrehten Drahtabschnitten, beispielsweise ein Griffelement, ein Kratzschutz oder eine Verbindungsöse. Möglich ist auch ein Umbiegen des gefalteten Drahtendes oder das Wickeln einer kleinen Rosette an diesem Ende der Rundbürste, so dass der Besatz auch in Längsrichtung der Rundbürste über das Bürstenende übersteht. Solche Bürsten können beispielsweise als Flaschenbürsten verwendet werden, mit denen auch der Flaschenboden gereinigt werden kann.
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Die Borsten-Zuführeinrichtung kann bevorzugt ein Transportmittel zum Transportieren der Borsten in den Bereich der Umlenkrollen aufweisen. Das Transportmittel kann dabei beispielsweise eine Transportkette, ein Riemen oder ein Band sein. Dies ermöglicht es, die Borsten portioniert in den Bereich der Umlenkrollen, wo sie zwischen die Drahtabschnitte eingedreht werden, zuzuführen.
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Die Borsten-Zuführeinrichtung kann weiter einen Materialkasten mit einem Borstenvorrat aufweisen, aus dem Borstenbündel mit einem Borstenabteiler entnehmbar und dem Transportmittel zuführbar sind. Dies ermöglicht eine automatische Materialzufuhr und einen kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung. In dem Materialkasten kann unterschiedliches Borstenmaterial vorgesehen sein, das vor dem Einsetzen in den Materialkasten entsprechend dem gewünschten Mischungsverhältnis gemischt wurde. Es ist jedoch auch möglich, dass ein oder mehrere Materialtrenner in dem Materialkasten angeordnet sind, die verschiedenartiges Borstenmaterial, beispielsweise verschiedenfarbiges Material oder Borsten mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten oder aus unterschiedlichen Materialien, voneinander getrennt halten und die entsprechend dem gewünschten Besatz von dem Borstenabteiler aus dem Materialkasten entnommen werden. Denkbar ist auch die Verwendung mehrerer Materialkästen, aus denen abwechselnd Borstenmaterial entnommen wird.
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Alternativ kann die Borsten-Zuführeinrichtung zumindest eine Rolle mit Borstenmaterial und eine Ablängvorrichtung sowie eine Übergabeeinheit zum Übergeben der Borsten an das Transportmittel aufweisen. Die Borsten werden dann direkt in der Vorrichtung von einer Rolle abgewickelt, abgelängt und an das Transportmittel übergeben.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Borsten-Zuführeinrichtung zwischen einer im Bereich der Umlenkrollen angeordneten Übergabeposition und einer demgegenüber zurückgezogenen Bereitschaftsposition positionierbar ist. Zum Falten des Drahtes zu Beginn des Herstellungs-Prozesses sowie zum Fertigstellen und Entnehmen der Rundbürste nach dem Bestücken mit Borsten-Material kann die Borsten-Zuführeinrichtung beabstandet zum Bereich der Umlenkrollen angeordnet sein, um diesen Bereich für das Beaufschlagungselement beziehungsweise den Greifer oder eine Übergabeeinrichtung freizuhalten. Während der Borsten-Zufuhr kann die Borsten-Zuführeinrichtung hingegen direkt an den Umlenkrollen angeordnet sein.
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Der Vorschub des Drahtes erfolgt durch die Vorschub-Einrichtung einerseits und eine selbstinduzierte Vorschubbewegung des Drehgreifers beim Eindrehen des Drahtes andererseits. Es ist jedoch auch möglich, dass der Drehgreifer einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Linearantrieb aufweist. Mit diesem kann die Rundbürste beim Eindrehen des Borstenbesatzes aktiv von den Umlenkrollen weggezogen werden, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Vorrichtung erhöht werden kann. Der Linearantrieb steht dabei vorzugsweise mit der Steuereinrichtung in Verbindung, um die Zugkraft durch den Drehgreifer relativ zur Höhe der Bremskraft der Eindrehrollen einzustellen. Zusätzlich oder alternativ zu dem Linearantrieb kann der Drehgreifer auch durch die Zugkraft einer Zugfeder positioniert und von den Umlenkrollen wegbewegt werden.
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Vor und nach den Umlenkrollen können trichterartige Hülsen vorgesehen sein, um die Zufuhr des Drahtes beim Positionieren des Drahtes vor der Umlenkeinrichtung zu erleichtern. Ebenso können im Positionierweg des Drahtes Lünetten vorgesehen sein, um den Draht abzustützen, was insbesondere bei langen Draht-Abschnitten zur Herstellung großer, langer Rundbürsten sinnvoll ist.
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Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Draht vor einem Drehgreifer angeordnet wird, wobei beidseits des Drehgreifers jeweils ein Draht-Abschnitt des Drahtes angeordnet ist, dass der Draht im Bereich des Drehgreifers zur Bildung zweier etwa parallel zueinander verlaufender Drahtabschnitte umgebogen und über Umlenkrollen dem Drehgreifer zugeführt und von diesem erfasst wird, dass die Umlenkrollen nach dem Umbiegen des Drahtes einander angenährt und die Drahtabschnitte dadurch weiter zusammengedrückt werden, dass im Bereich der Umlenkrollen Borsten an die umgebogenen, zumindest etwa parallel zueinander verlaufenden Drahtabschnitte zugeführt werden und die Drahtabschnitte mit dem Drehgreifer mit den zugeführten Borsten unmittelbar hinter den Umlenkrollen verdrillt werden, und dass die ungefalteten Draht-Abschnitte beim Eindrehen des Drahtes gebremst werden.
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Dabei ergeben sich die bereits bei der Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Vorschubsteuerung eines der vor den Umlenkrollen befindlichen Draht-Abschnitte beim Eindrehen der Borsten in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des anderen Draht-Abschnitts erfolgt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zur Bildung der beidseits des Drehgreifers angeordneten Drahtabschnitte Draht von einer Drahtspule von einer Seite des Drehgreifers an diesem vorbei auf die andere Seite des Drehgreifers abgewickelt wird, derart, dass der auf der der Drahtspule gegenüberliegenden Seite angeordnete Drahtabschnitt etwa der Länge der herzustellenden Rundbürste entspricht oder zum Ausgleich der Draht-Verkürzung durch das Eindrehen länger ist. Dies ermöglicht eine Bürsten-Herstellung in einem einzigen Vorgang, ohne zuvor vorgefertigte Drähte in der jeweiligen, erforderlichen Länge herstellen zu müssen.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Rundbürste mit zwischen zwei Drahtabschnitten eines gefalteten Drahts eingedrehten Borsten. Erfindungsgemäß weist die Rundbürste im Faltbereich des Drahtes ein beim Falten des Drahtes unverlierbar mit dem Draht verbundenes Funktionselement auf. Dieses Funktionselement kann beispielsweise ein Griff oder ein Schutzelement sein.
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Nachstehend sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren anhand der Zeichnungen näher erlautert.
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Es zeigt, zum Teil schematisiert:
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1 eine Vorrichtung zum Herstellen von Rundbürsten zu Beginn des Herstellungsvorgangs,
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2 die Vorrichtung aus 1 beim Falten des Drahtes,
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3 die Vorrichtung aus 2 nach dem Falten des Drahtes,
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4 die Vorrichtung gemaß 1 bis 3 zu Beginn des Eindrehens der Borsten,
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5 eine Vorrichtung ahnlich 1 mit einem Greiferfinger als Beaufschlagungselement,
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6 die Vorrichtung aus 5 nach dem Falten des Drahtes,
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7 eine Vorrichtung ähnlich 1 mit einem Funktionselement am Beaufschlagungselement,
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8 die Vorrichtung gemäß 7 nach dem Falten des Drahtes,
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9 eine Detaildarstellung des Bestuckungsbereichs der Vorrichtung beim Eindrehen der Borsten,
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10 eine Detaildarstellung nach dem vollständigen Bestücken mit Borsten,
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11 bis 13 weitere Bearbeitungsschritte nach dem Eindrehen der Borsten zwischen die Drahtabschnitte.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen von Rundbürsten 37 weist gemäß 1 eine Drahtspule 2 mit einem Draht 3 auf, der von der Drahtspule 2 abgewickelt und über zwei Umlenkrollen 4 in den Bereich einer Umlenkeinrichtung 5 gebracht wird. Der Draht 3 wird zunächst so weit abgewickelt, dass das freie Ende des Drahtes 3 als Draht-Abschnitt 6a an der Umlenkeinrichtung 5 vorbei positioniert ist. Somit befindet sich jeweils ein Draht-Abschnitt 6a, 6b des abgewickelten Drahtes 3 ober- und unterhalb der Umlenkeinrichtung 5. Der Draht-Abschnitt 6a, der das freie Ende des Drahtes 3 bildet, ist dabei etwa so lang wie die herzustellende Rundbürste 37 oder etwas langer, um die Verkürzung in Hauptlängsrichtung beim Eindrehen auszugleichen. Wenn der freie Draht-Abschnitt 6a länger ist als der zur Verfügung stehende Platz, kann der Draht 3 durch eine Umlenkeinheit 7, die in den Figuren als kreisabschnittsförmige Hohlführung ausgebildet ist, hindurchgeführt und dadurch umgebogen werden, so dass der Draht 3 auf einer größeren Länge abgewickelt werden kann.
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Beidseits der Umlenkeinrichtung 5 ist jeweils ein Richtapparat 8 mit mehreren, beidseits des Drahtes 3 angeordneten Führungsrollen 9 zur geraden Ausrichtung des von der Drahtspule 2 abgewickelten beziehungsweise des durch die Umlenkeineinheit 7 gebogenen und, wie nachstehend erläutert, aus dieser zurückbewegten, Draht-Abschnittes 6a vorgesehen. Es konnen auch jeweils mehrere, hintereinander und um 90° in Draht-Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Richtapparate 8 vorgesehen sein, um den Draht 3 in allen Dimensionen gerade auszurichten. Wird der freie Draht-Abschnitt 6a nicht durch die Umlenkeinheit 7 gefuhrt und umgelenkt, kann auf den der Umlenkeinheit 7 zugeordneten Richtapparat 8 auch verzichtet werden. Andererseits können die Führungsrollen 9 des der Umlenkeinheit 7 zugeordneten Richtapparates 8 beim Zuführen des Drahtes 3 weiter zueinander beabstandet werden (1), so dass diese den Draht 3 zunächst nicht beaufschlagen und das Zuführen des Drahtes 3, der dabei noch gerade ausgerichtet ist, vereinfacht ist.
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Nach dem Abwickeln des Drahtes 3 von der Drahtspule 2 in der erforderlichen Länge wird der Draht 3 von einem Beaufschlagungselement 10 beaufschlagt und zwischen zwei Umlenkrollen 11 der Umlenkeinrichtung 5 gefaltet (2). Die Umlenkrollen 11 sind, wie in 1 durch die Pfeile Pf1 angedeutet, in Längsrichtung des Drahtes 3 zueinander verstellbar und zum Falten des Drahtes 3 in eine Biegeposition gern 2 positionierbar. Der Faltbereich 12 des Drahtes 3 wird von einem Drehgreifer 13 erfasst, und nach dem Zurückziehen des Beaufschlagungselements 10 werden die Umlenkrollen 11 einander weiter angenähert und in eine Eindrehposition gebracht (3), in der die gefalteten, etwa parallel zueinander verlaufenden Drahtabschnitte 14 des Drahtes 3 eng aneinanderliegen und das zuzuführende Borsten-Material dazwischen gehalten werden kann.
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Im Bereich der Umlenkrollen 11 sind jeweils eine in Draht-Längsrichtung benachbart angeordnete Eindrehrolle 15 sowie eine auf der anderen Seite des Drahtes 3 zwischen Umlenkrolle 11 und Eindrehrolle 15 angeordnete Bremsrolle 16 vorgesehen. Die Eindrehrollen 15 und Bremsrollen 16 sind jeweils gemeinsam mit der jeweiligen Umlenkrolle 11 in Draht-Längsrichtung verstellbar und die Bremsrollen 16 sind zudem quer zur Draht-Längsrichtung verstellbar (Pfeile Pf2, 1), um den Draht 3 einerseits zufuhren zu können (1) beziehungsweise beim Falten des Drahtes 3 und beim Eindrehen des Besatz-Materials den Draht 3 zu beaufschlagen (2 bis 6).
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Nach dem Zurückziehen des Beaufschlagungselementes 10 wird eine Borsten-Zufuhreinrichtung 17 in den Bereich der Umlenkrollen 11 gebracht (4). Die Borsten-Zuführeinrichtung 17 weist eine Transportkette 18 als Transportmittel für Borsten 19 auf, die mit einem an einem Gegenstück 44 entlangfahrenden Kreisbogen-Abteiler 20 aus einem Materialkasten 21 entnommen und auf die Transportkette 18 aufgelegt werden. Während dem Transport auf der Transportkette 18 werden die Borsten 19 mit einem Auflieger 22 und einem Niederdrücker 23 in einer definierten Lage gehalten. In dem Materialkasten 21 sind übereinander verschiedene Borstenarten enthalten, die durch einen Materialtrenner 42 voneinander getrennt gehalten werden. Beim Entnehmen der Borsten mit dem Kreisbogen-Abteiler 20 werden dann Borsten beider Arten mitgenommen, wobei das Mischungsverhältnis der Borstenarten durch Positionierung des Materialtrenners 42 variiert werden kann. Mit einem Materialdrücker 43, der die Borsten in dem Materialkasten 21 beaufschlagt, ist gewährleistet, dass die Borsten 19 an der Entnahmeseite des Materialkastens 21 bereitstehen.
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Im Bereich der Umlenkrollen 11 werden die Borsten 19 zwischen die umgelenkten Drahtabschnitte 14 gebracht, von diesen erfasst und zwischen diesen eingeklemmt. Dadurch sind die Borsten 19 direkt nach dem Ubergeben von der Transportkette 18 sicher gehalten und ein Wegschleudern des Besatzes beim Eindrehen ist sicher vermieden. Durch die Drehbewegung des Drehgreifers 13 werden die Borsten 19 zwischen den sich eindrehenden Drahtabschnitten 14 fixiert. Durch das Verdrillen der Drahtabschnitte 14 schieben sich die zwischen den Halterungen für die Umlenkrollen 11 geführten Drahtabschnitte 14 mit dem Drehgreifer 13 nach Links. Der Drehgreifer kann auch durch eine nicht dargestellte Zugfeder nach Links gezogen werden und/oder diese Linearbewegung des Drehgreifers kann durch einen ebenfalls nicht dargestellten Linearantrieb unterstützt werden. Der Draht-Vorschub wird zudem unterstützt durch eine Vorschub-Einrichtung 24, die vor den Umlenkrollen 11 am Draht 3 angreift und diesen in Richtung der Umlenkeinrichtung 5 vorschiebt. Damit sich beide Draht-Abschnitte 6a, 6b gleichmäßig bewegen, wird mit einem Drehgeber 25 der Vorschub des freien Draht-Endes 6a gemessen. Der Drehgeber 25 ist mit einem Servoregler 26 einer Steuereinrichtung 27 verbunden. Die Steuereinrichtung 27 kann ein regulärer PC sein, der auch weitere, an der Vorrichtung 1 vorgesehene pneumatische oder elektronische Komponenten steuert, die wiederum untereinander miteinander kommunizieren können. Der Servoregler 26 für den Drehgeber 25 kann aber auch direkt mit einer Servomotor-Steuerung 45 kommunizieren, die die Vorschub-Einrichtung 24 ansteuert, so dass die Steuereinrichtung 27 umgangen wird, wodurch eine schnellere Regelung der Vorschub-Einrichtung 24 möglich ist. In Abhängigkeit der Signale des Drehgebers 25 wird der Antrieb 28 der Vorschub-Einrichtung 24 von der Steuereinrichtung 27 oder der Servomotor-Steuerung 45 gesteuert. Dies ermoglicht einen gleichmäßigen, kontrollierten Vorschub des Drahtes 3 und somit ein sicheres Eindrehen der Borsten 19, wodurch auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und langen Borsten ein Wegschleudern des Besatzmaterials sicher vermieden ist.
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Die Vorschub-Einrichtung 24 weist eine von dem Antrieb 28 angetriebene Mitnehmerrolle 30 sowie eine den Draht 3 von der gegenuberliegenden Seite beaufschlagende Gegenrolle 31 auf. Ebenso ist dem Drehgeber eine Gegenrolle 32 zugeordnet, zwischen denen der Draht 3 hindurchgeführt ist, wobei Drehgeber 25 und Gegenrolle 32 den Draht 3 beaufschlagen, um dessen Vorschub-Bewegung zuverlässig zu erfassen.
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Die Bremsrollen 16 sind beim Eindrehen des Besatz-Materials so angeordnet, dass sie den Draht 3 nicht nur führen, sondern unter Krafteinwirkung beaufschlagen und diesen dadurch bremsen. Dies ermöglicht eine besonders gute Kontrolle des Draht-Vorschubs. Dabei ist es auch möglich, mit den Bremsrollen 16, insbesondere der Bremsrolle 16 vor der Umlenkeinrichtung 5, die Drahtspannung zu messen und in Abhangigkeit der Drahtspannung den Draht-Vorschub über die Vorschub-Einrichtung 24 zu steuern. Durch Variierung der Kraftbeaufschlagung des Drahtes 3 durch die Bremsrollen 16 kann die Bremswirkung beeinflusst werden, wodurch sich die Zugspannung auf die gefalteten Drahtabschnitte 14 beim Eindrehen der Borsten 19 verändert und die Auszugskraft der Borsten 19 in der fertigen Rundbürste 37 beeinflusst werden kann. Je höher die Bremskraft durch die Bremsrollen 16, desto höher ist die Zugkraft an den gefalteten Drahtabschnitten 14 und desto höher die Auszugskraft der fertigen Rundbürste 37.
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In Draht-Vorschubrichtung hinter der Vorschub-Einrichtung 24 ist eine Scheideinrichtung 33 mit einem Messer 34 zum Durchtrennen des Drahtes 3, wenn die gewünschte Länge von der Drahtspule 2 abgewickelt wurde, vorgesehen. Nach dem Abschneiden des Drahtes 3 mit dem Messer 34 kann der Draht 3 durch Drehen des Drehgreifers 13 weiter eingedreht und dadurch nach Links weiter bewegt werden, wobei auch weitere Borsten 19 eingedreht werden können.
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Das Eindrehen der Borsten 19 zwischen die umgelenkten Drahtabschnitte 14 ist auch in der Detaildarstellung gemäß 9 gut zu erkennen. Dort ist auch dargestellt, dass die Umlenkrollen 11 Zahnungen aufweisen, die die Borsten 19 beim Übergeben von der Transportkette 18 fixieren und ein Wegschleudern verhindern.
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Gemäß 10 wurde die Borsten-Zufuhreinrichtung 17 wieder zuruckgefahren und die freien Drahtenden werden zur Bildung eines Bürsten-Griffes weiter eingedreht, bis die Enden des Drahtes 3 etwa im Bereich der Umlenkrollen 11 angeordnet sind. Anschließend wird der Endbereich des Drahtes 3 von einem Drahthalter 29 gegriffen, so dass die eingedrehten Drahtabschnitte 14 mit dem Borstenbesatz zwischen dem Drehgreifer 13 und dem Drahthalter 29 gehalten sind (11). Dadurch können die Umlenkrollen 11 sowie die Bremsrollen 16 der Umlenkeinrichtung 5 auseinanderfahren und den Draht freigeben (12). Die freien Draht-Enden können dann von einem weiteren Greifer 35 erfasst werden und bedarfsweise kann der Draht der Rundbürste weiter eingedreht werden, um die Festigkeit des Borsten-Besatzes weiter zu erhöhen. Dabei kann auch der Greifer 35 als Drehgreifer ausgebildet sein, der sich gegenläufig zum Drehgreifer 13 drehen lässt.
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Gemäß 13 werden die freien, umgebogenen Enden des Drahtes mit einer Trennvorrichtung 36, beispielsweise einem Drahtschneider, abgetrennt. Die fertig gedrehte Rundbürste 37 kann dann bedarfsweise einer Nachbearbeitungsreinrichtung zugefuhrt werden, beispielsweise zum Profilieren, Anschmelzen, Schleifen oder Abrunden der Borsten-Enden.
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Bei der Vorrichtung 1 gemäß 5 und 6 ist das Beaufschlagungselement 10 durch einen am Drehgreifer 13 angeordneten und mit dem Drehgreifer 13 verbundenen Greiferfinger 38 gebildet. Der Greiferfinger 38 wird vor dem Zuführen des Drahtes 3 wie in 5 gezeigt positioniert, so dass nach dem Zuführen des Drahtes 3 dieser zwischen Greiferfinger 38 und Drehgreifer 13 angeordnet ist. Durch Bewegen des Greiferfingers 38 hin zum Drehgreifer 13 wird der Draht 3 zwischen den Umlenkrollen 11 hindurchgezogen. Anschließend werden die Umlenkrollen 11 einander angenahert (6), so dass der Draht 3 im Faltbereich durch den Greiferfinger 38 eine Öse bildet. Bei der Vorrichtung 1 gemäß 5 und 6 ist der Greiferfinger 38 zylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet zur Formung einer Rundöse. Der Greiferfinger kann jedoch auch eine andere Form haben zur Bildung einer entsprechenden Öse, beispielsweise oval oder dreieckig. Der Greiferfinger 38 kann auch zweiteilig ausgeführt sein mit zwei Teil-Abschnitten, die hinsichtlich der Zeichenebene in 5 und 6 vor und hinter dem Draht 3 angeordnet sind und zusammen den gesamten Greiferfinger bilden.
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Bei der Vorrichtung 1 gemäß 7 und 8 weist das Beaufschlagungselement 10 eine Aufnahme für ein Funktionselement 39 auf. Der Draht 3 wird dabei durch eine Ausnehmung 40 des Funktionselements 39 durchgeführt, so dass beim Verschieben des Beaufschlagungselements 10 nach Links ein Teil des Funktionselements 39 von dem Draht 3 umschlossen und das Funktionselement 39 unverlierbar mit dem Draht 3 verbunden wird. Das Funktionselement 39 kann beispielsweise ein Griff oder ein Schutz aus Kunststoffmaterial sein, das somit fest an der fertigen Rundbürste gehalten ist und ein Lösen des Funktionselements 39 praktisch ausgeschlossen ist. Es kann ein nicht dargestelltes Magazin zur Bereitstellung der Funktionselemente 39 vorgesehen sein, aus dem jeweils ein Funktionselement 39 zu beginn eines Bürsten-Herstellungszyklus' automatisch an das Beaufschlagungselement zugeführt wird.
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Bei den Vorrichtungen 1 gemäß 1 bis 8 sind Einführtrichter 41 vorgesehen, um das Zuführen des Drahtes 3 in der gewünschten Lage zu vereinfachen.
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Bei der erstmaligen Zuführung von Draht 3 von der Drahtspule 2 kann dieser zunächst manuell bis zur Vorschub-Einrichtung 24 gebracht werden. Der weitere Vorschub des Drahtes 3, bis das freie Ende des Drahtes 3 über die Umlenkeinrichtung 5 in benötigter Länge übersteht, kann dann über die Vorschub-Einrichtung 24 erfolgen. Ebenso kann weiteres Drahtmaterial nach dem Abschneiden mit der Schneideinrichtung 33 und dem Fertigstellen einer Rundbürste zur Einleitung des nächsten Produktionszyklus' mit Hilfe der Vorschub-Einrichtung 24 vorgeschoben werden.
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Falls das Abwickeln des Drahtes 3 von der Drahtspule 2 mit geringem Kraftaufwand möglich ist, kann auf die Verwendung der Vorschub-Einrichtung 24 während dem Eindrehen der Borsten gegebenenfalls auch verzichtet werden.
