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Die Erfindung betrifft eine Bürstenherstellungsvorrichtung mit einer Stopfstation und einer Transporteinrichtung für Transportträger, an denen Bürstenteile lösbar befestigbar sind.
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In Bürstenherstellungsvorrichtungen werden Bürstenteile, insbesondere Bürstenkörper oder sogenannte Halteplatten, die später Teil der Bürste werden, mit Borstenbüscheln bestückt. Die Bürstenteile haben mehrere vorgefertigte Öffnungen, in die Borstenbüschel gestopft werden. Dieses Stopfen erfolgt unter extremen Geschwindigkeiten mittels eines Stopfwerkzeugs, das einzelne Büschel aufnimmt und sie in die Bürstenteile steckt. Während des Hubes, dies ist die Rück- und Vorbewegung des Stopfwerkzeugs, wird das Bürstenteil in eine oder zwei Richtungen bewegt und neu ausgerichtet, sodass wieder ein freies Loch für das nächste Borstenbüschel zur Bewegungsachse des Stopfwerkzeugs fluchtet. Die Bürstenteile werden auf Transportträgern befestigt, die in die Stopfstation einlaufen und wieder aus ihr herausgeführt werden. Dazu ist eine Transporteinrichtung vorhanden. Die Bürstenherstellungsvorrichtungen arbeiten mit Taktzeiten, die vor allem durch den Wechsel vom gerade vollständig bestopften Bürstenteil zum nächsten, leeren Bürstenteil bestimmt ist. Die Taktrate des Stopfwerkzeugs bleibt nämlich während des Wechsels der Bürstenteile gleich, das heißt es wird keine Pause für den Wechsel der Bürstenteile gemacht. Das bedeutet, dass das als nächstes zu stopfende Bürstenteil extrem schnell das vorausgehende Bürstenteil ablösen muss und in die sogenannte Stopfposition zu bewegen ist. Darüber hinaus ist in einer solchen Bürstenherstellungsvorrichtung eine Be- und Entladestation für zu stopfende und bereits gestopfte Bürstenteile vorhanden. Vorteilhaft ist es, wenn die Transportträger für dieses Be- und Entladen ausreichend lang stillstehen können, um ein vollautomatisches Be- und Entladen zu erleichtern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsvorrichtung zu schaffen, die einen schnellen Wechsel der Bürstenteile in die und aus der Stopfposition ermöglicht, um eine hohe Taktrate zu erzielen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Bürstenherstellungsvorrichtung vorgesehen, mit mehreren Transportträgern für zu bearbeitende Bürstenteile, die lösbar auf den Transportträgern befestigbar sind, einer Längsführung für die Transportträger, längs der die Transportträger geführt und verfahrbar sind, einem geschlossen umlaufenden Transportmittel, an das die Transportträger lösbar ankoppelbar sind und mit dem die Transportträger verfahren werden, wobei die Längsführung ein Beladesegment und ein Entladesegment zum Zuführen bzw. Abführen von Bürstenteilen, ein Stopfsegment, in dem die Bürstenteile einem Bestopfungswerkzeug gegenüberliegen und bestopft werden, sowie zusätzlich ein Übergabesegment und/oder ein Rückgabesegment aufweist, wobei das Stopfsegment seitlich und somit versetzt zur Be- und Entladestation verfahrbar ist und das Übergabesegment und/oder das Rückgabesegment getrennt vom Stopfsegment seitlich zu dem Be- und Entladesegment verfahrbar sind.
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Bei bisherigen Bürstenherstellungsvorrichtungen wurden für die Ausrichtung der Bürstenteile in der Stopfstation die Transportträger aus der Längsführung ausgekoppelt und nach dem Bestopfen wieder in die Längsführung eingekoppelt. Die Erfindung sieht hingegen vor, dass die Längsführung in Segmente unterteilt ist und das Stopfsegment seitlich verfahrbar ist, im Gegensatz zum Belade- und Entladesegment. Das Übergabe- und das Rückgabesegment dienen als eine Art Weiche, über die Transportträger dem Stopfsegment zu- bzw. von ihm abgeführt werden. Die Längsführung ist damit vom Belade- bis zum Entladesegment, wo die Bürstenteile der Vorrichtung zu- bzw. von ihr abgeführt werden, durchgehend, wobei der entstehende oder stets vorhandene seitliche Versatz des Stopfsegments zum Be- und Entladesegment durch das Übergabe- und das Rückgabesegment ausgeglichen werden. Die Transportträger verlassen deshalb die Längsführung nicht, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine schnelle Taktrate ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich das Stopfsegment bezüglich seiner Bewegung in Querrichtung von dem Belade- und Entladesegment entkoppeln.
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Die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsvorrichtung kann nur als Transporteinheit ausgeführt sein, das heißt sie ist ein reiner Antrieb für die Transportträger, die dann durch Stationen mit Werkzeugen bzw. zu Stationen mit Werkzeugen geführt werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Werkzeuge selbst nicht Teil der Bürstenherstellungsvorrichtung. Darüber hinaus ist aber die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsvorrichtung auch als Kombination einer Transporteinheit mit Werkzeugen anzusehen, zum Beispiel dem Stopfwerkzeug oder Werkzeugen zum Beschneiden oder Abrunden der Filamente, Stationen zum Entfernen von Staub, Ausputzen der Bürsten oder zum Stempeln eines Logos. Bei dieser Variante sind dann auch die Werkzeuge und damit die entsprechenden Stationen Teil der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsvorrichtung.
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Das Be- und Entladesegment sind gemäß der bevorzugten Ausführungsform feststehend, das heißt sie sind nicht verschieblich.
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Das Übergabe- und/oder das Rückgabesegment sind zwischen einer ersten Stellung, in der sie mit dem vorhergehenden bzw. nachfolgenden, jeweils feststehenden Segment der Führung fluchten, und einer zweiten Stellung, in der sie mit dem Stopfsegment fluchten, seitlich bewegbar. Das bedeutet, Transportträger werden aus dem Beladesegment in das Übergabesegment einfach weitergefahren und nach seitlicher Bewegung des Übergabesegments auf dem Übergabesegment seitlich weitergefahren und in das Stopfsegment überführt. Nach dem vollständigen Bestopfen des Bürstenteils erfolgt schrittweise der Weitertransport des Bürstenteils über das Rückgabesegment in nachfolgende feststehende Segmente, zum Beispiel das Entladesegment oder ein Segment, in dem nachgearbeitet wird.
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Das Übergabesegment sollte einen eigenen Querantrieb haben und/oder das Rückgabesegment ebenfalls einen eigenen Querantrieb. Mit dem oder den Querantrieben sind das Übergabesegment und das Rückgabesegment seitlich verfahrbar. Die eigenen Antriebe erhöhen die Flexibilität der Vorrichtung in Bezug auf unterschiedliche Taktraten.
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Alternativ zu einem separaten Antrieb sowohl für das Übergabesegment als auch für das Rückgabesegment können beide Segmente auch durch einen gemeinsamen Antrieb bewegt werden.
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Der Querantrieb kann das zugeordnete Übergabe- und/oder Rückgabesegment entweder in beide Richtungen bewegen, oder er kann nur für die Bewegung des Übergabe- und/oder Rückgabesegments in einer Richtung sorgen. In die Gegenrichtung könnte dann das Stopfsegment das Übergabe- und/oder Rückgabesegment drücken. Diese letztgenannte Ausführungsform wäre beispielsweise durch einen Luftzylinder realisierbar, bei dem dieser das Übergabe- und/oder Rückgabesegment in Richtung Stopfsegment drückt. Zwischen dem Übergabe- und/oder Rückgabesegment und dem Stopfsegment wirkt ein mechanischer Anschlag, ab dessen Erreichen das Übergabesegment und/oder das Rückgabesegment seitlich zum Stopfsegment ausgerichtet ist, sodass zwischen diesen Segmenten die Transportträger verfahren werden können. In der Gegenrichtung drückt dann das Stopfsegment das Übergabe- und/oder Rückgabesegment über den Anschlag zurück. Somit wirkt der Luftzylinder wie eine Feder. Wenn schließlich das Übergabe- und/oder Rückgabesegment in die erste Stellung zurückbewegt werden muss, wird der Zylinder in der Gegenrichtung luftbeaufschlagt, sodass er das Übergabe- und/oder Rückgabesegment wieder zurück in die erste Stellung fährt. Auch bei dieser Ausführungsform kann mit nur einem Antrieb, das heißt mit nur einem Zylinder gearbeitet werden, wenn das Übergabe- und das Rückgabesegment miteinander gekoppelt sind.
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Auch das Stopfsegment sollte einen eigenen, nur ihm zugeordneten Querantrieb haben, um an die Taktrate des Stopfwerkzeugs angepasst werden zu können.
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Das Stopfsegment samt der Transportträger, die an ihm vorhanden sind, wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform beim Stopfen seitlich verfahren, um das Bürstenteil, das sich auf dem Transportträger befindet, taktweise in Querrichtung seitlich zwischen Stopfhüben auszurichten. Das bedeutet, die Führung in der Stopfstation und nicht nur der Transportträger im Bereich des Stopfsegments werden seitlich bewegt, um das als nächstes zu befüllende Loch im Bürstenteil zum Stopfwerkzeug genau auszurichten. Der Transportträger verlässt deshalb die Längsführung nicht.
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Um eine Entkoppelung der Bewegung der Transportträger im Belade- und Entladesegment einerseits und im Stopfsegment andererseits zu ermöglichen, sieht die Erfindung einen Längsantrieb zum Bewegen eines Transportträgers auf dem Stopfsegment vor. Der Längsantrieb richtet den Transportträger und damit das auf ihm befindliche Bürstenteil in Längsrichtung zwischen Stopfhüben taktweise aus. Da die zu bestopfenden Löcher nicht nur in einer Richtung, sondern in zwei Richtungen zwischen den Stopfhüben exakt ausgerichtet werden müssen, wird dies durch zwei Antriebe, nämlich den Querantrieb und einen Längsantrieb realisiert. Bezüglich der Ausrichtung in Längsrichtung bewegt sich der Transportträger auf der Längsführung, genauer gesagt auf dem Stopfsegment der Längsführung. Damit hat das Stopfsegment zwei Aufgaben, nämlich einerseits für den Transport der Transportträger durch die Stopfstation zu sorgen und andererseits die Bewegungsbahn für die Feinausrichtung des Bürstenteils während des Stopfprozesses zu definieren. Der Längsantrieb ist folglich nicht das Transportmittel, sondern ein separater Antrieb.
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Ferner ist ein Längsantrieb zum An- und Abtransport von Transportträgern in und aus dem Stopfsegment vorgesehen. Auch dieser Längsantrieb ist separat vom Transportmittel. Somit kann das Transportmittel auch zumindest temporär entkoppelt von dem Längsantrieb in Bewegung versetzt werden.
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Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwei Längsantriebe vorhanden sind, die abwechselnd einerseits den An- und Abtransport von Transportträgern zum bzw. vom Stopfsegment und andererseits das taktweise Ausrichten des sich in der Stopfposition befindlichen Transportträgers übernehmen. Das bedeutet, ein Längsantrieb richtet den sich gerade in der Stopfposition befindlichen Transportträger aus, wogegen der andere Längsantrieb den nächsten Transportträger herantransportiert und den Transportträger mit dem schon vollständig bestopften Bürstenteil abtransportiert.
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Die Bewegung der Längsantriebe erfolgt auf einer Kurvenbahn, vorzugsweise auf einer Kreiskurve. Hierzu wird ein eigener Drehhalter für jeden Längsantrieb vorgesehen, der vom Längsantrieb in Drehung versetzt wird und damit den oder die zugehörigen, gerade angekoppelten Transportträger auf dem Stopfsegment, dem Übergabesegment und dem Rückgabesegment weitertransportiert. Hierzu ist jeder Drehhalter lösbar mit zumindest einem Transportträger koppelbar.
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Dieses Koppeln des Drehhalters mit einem oder mehreren Transportträgern kann beispielsweise über eine aktive Mitnehmereinheit erfolgen, die wahlweise an einen oder mehrere Transportträger ankoppelbar ist.
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Die Mitnehmereinheit ist beispielsweise ein Linearantrieb, der quer zur Längsrichtung verfahrbar und dadurch am Transportträger ankoppelbar oder vom Transportträger entkoppelbar ist.
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Um mit einem Längsantrieb auszukommen, der für die Zufuhr der Transportträger in die Stopfstation und die Abfuhr der Transportträger von der Stopfstation sorgt, sieht die Erfindung mehrere Mitnehmereinheiten auf jedem Drehhalter vor. Insbesondere hat jeder Drehhalter wenigstens ein Paar von vorzugsweise diametral bezüglich der Drehachse gegenüberliegenden Mitnehmereinheiten.
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Zu betonen ist auch, dass die Drehhalter vorzugsweise eine gemeinsame gedachte Drehachse besitzen.
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Die Drehhalter werden voneinander getrennt drehangetrieben, indem der Drehhalter mit dem sich gerade in der Stopfposition befindlichen Transportträger die kleinen Längsbewegungen zum Ausrichten des Bürstenteils ausführt, wogegen der andere Drehhalter die größeren Bewegungen für die Zu- und Abfuhr der Transportträger in und aus der Stopfposition durchführt.
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Das Transportmittel sollte wenigstens ein geschlossen umlaufender Zugmitteltrieb zum Bewegen der Transportträger zumindest im Be- und Entladesegment sein. Die Transportträger können von dem Zugmitteltrieb in oder vor der Übergabestation entkoppelbar sein. Darüber hinaus sind die Transportträger mit dem Zugmitteltrieb in oder nach der Rückgabestation koppelbar. Als Zugmitteltrieb kann eine Kette, bevorzugt aber ein Riemen verwendet werden. Die Transportträger werden formschlüssig mit dem Zugmittel verbunden. In der Übergabestation, der Stopfstation und der Rückgabestation sind sie aber vom Zugmittel entkoppelt, hier übernehmen die Längsantriebe die Längsbewegung der Transportträger. Es ist möglich, nur einen Zugmitteltrieb vorzusehen, der dann in mehrere Abschnitte unterteilt ist und ein Abschnitt das Beladesegment und ein anderer das Entladesegment definiert. Es wäre aber auch möglich, mehrere umlaufende Zugmitteltriebe vorzusehen, von denen ein Zugmitteltrieb das Beladesegment bildet, von dem dann die Transportträger abgenommen werden und in das Übergabesegment überführt werden, und ein weiterer Zugmitteltrieb das Entladesegment definiert.
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Das Entkoppeln und Ankoppeln der Transportträger vom bzw. an dem Zugmitteltrieb kann durch seitliche Bewegung des Übergabesegments bzw. des Rückgabesegments erfolgen.
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Die Längsführung ist insbesondere als geschlossen umlaufende Führung ausgebildet. Es ist also eine geschlossen umlaufende Bahn für die Transportträger vorhanden.
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Obwohl es möglich ist, dass die Transportträger in die Längsführung eingesetzt und von dieser wieder entnommen werden, und zwar mit den Bürstenteilen, sieht die bevorzugte Ausführungsform vor, dass die Transportträger in der Längsführung umlaufen, ohne sie zu verlassen. Das bedeutet, dass in der Beladestation die Bürstenteile auf Transportträger aufgesetzt werden und in der Entladestation von den Transportträgern entfernt werden.
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Die Transportträger sind insbesondere formschlüssig mit der Längsführung gekoppelt, wodurch die Positionierung der Transportträger optimiert wird.
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Die Transportträger gleiten oder rollen in der Längsführung, bilden also Wagen, die Bürstenteile durch die Stationen und Segmente transportieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nur eine einzige Station, nämlich die Stopfstation aufweisen oder aber wenigstens eine zusätzliche Nachbearbeitungsstation aufweisen, durch die die Längsführung verläuft. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die bereits in der Stopfstation ausgerichteten Bürstenteile weiter ausgerichtet zur nächsten Station verfahren werden, was das Handling vereinfacht und beschleunigt. Die Nachbearbeitungsstation ist zum Beispiel eine Abschneide- oder Abscherstation für Filamente oder eine Station, in der die Filamentenden abgerundet werden, oder eine Reinigungsstation oder eine Station zum Stempeln von Logos.
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Gerade wenn das Stopfwerkzeug mit einer Ankerbefestigung arbeitet, das heißt wenn die Borstenbüschel über ein Ankerplättchen im Bürstenteil befestigt werden, sollten die Bürstenteile um den sogenannten Stopfwinkel geschwenkt werden. Die Löcher im Bürstenteil verlaufen nämlich normalerweise in Linien und sind längs der zugeordneten Linie sehr nah beabstandet. Die Anker sollten deshalb nicht auch in dieser Linie ausgerichtet werden, da sie sonst den schmalen Steg zwischen benachbarten Öffnungen zu sehr schwächen könnten. Deshalb werden die Anker schräg zur Längsausrichtung der Löcher in das Bürstenteil eingeschlagen. Da die Bürstenteile aber vorzugsweise mit ihrer Längsachse quer zur Längsrichtung der Längsführung ausgerichtet transportiert werden, müssen sie vor Erreichen der Stopfposition geschwenkt werden. Hierzu hat jeder Transportträger eine schwenkbar auf ihr angebrachte Halterung für das Bürstenteil. Die Halterung wird mittels einer Bahnkurve verschwenkt, die an der Längsführung zwischen Belade- und Stopfsegment vorhanden ist. Hier ist zum Beispiel eine Art Nockenbahn oder Kulissenführung möglich.
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Die Transportträger sind im Bereich des Be- und Entladesegments mit dem Transportmittel gekoppelt. Andererseits sind zumindest im Bereich des Stopfsegments, vorzugsweise auch im Bereich des Übergabe- und des Rückgabesegments die Transportträger vom Transportmittel entkoppelt. Damit dies in einer kompakten Vorrichtung erreicht werden kann, sieht die Erfindung vor, dass die Längsführung zumindest im Bereich des Stopfsegments weiter vom Transportmittel entfernt ist als im Bereich des Beladesegments und des Entladesegments. Im Bereich des Be- und Entladesegments sind folglich die Transportträger so nahe am Transportmittel, dass sie an es angekoppelt werden, im Stopfsegment ist ein größerer Abstand vorhanden. Der Abstand kann seitlich oder radial vorhanden sein.
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Das Übergabe- und das Rückgabesegment sowie das Stopfsegment sind in der bevorzugten Ausführungsform im Bereich der Umlenkrolle des Transportmittels vorhanden, das heißt im Bereich einer Umlenkkurve der Bewegungsbahn der Transportträger.
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Die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsvorrichtung ist nicht auf Stopfwerkzeuge beschränkt, die mit Ankern arbeiten, sondern auch für AFT-Verfahren (anchor free tufting) anwendbar.
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Darüber hinaus sind vorzugsweise mehrere Bürstenteile auf einem Transportträger vorhanden.
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Die Querantriebe sind insbesondere Servomotoren, die zum Beispiel mit einem Getriebe gekoppelt sind, wobei dies nicht zwingend der Fall ist.
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Darüber hinaus können die Getriebe auch mit Hebeln oder dergleichen gekoppelt sein, um die Bewegung auf die Segmente zu übertragen.
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Auch die Längsantriebe sind bevorzugt Servomotoren mit oder ohne nachgeschaltetem Getriebe. Die Servomotoren haben in diesem Zusammenhang auch den Vorteil, dass sie sich steuerungstechnisch leichter miteinander synchronisieren lassen.
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Die Querantriebe oder der gemeinsame Querantrieb des Übergabe- und des Rückgabesegments können alternativ als Luftzylinder ausgeführt sein. Diese Luftzylinder drücken und verschieben das jeweilige Segment gegen das Stopfsegment. Die Schwingungsbewegung beim Ausrichten des Stopfsegments, die das Übergabe- und das Rückgabesegment mitmachen muss, wird dann in einer Richtung vom Stopfsegment selbst übernommen, in der Gegenrichtung von dem oder den Luftzylindern.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsvorrichtung,
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2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Transporteinrichtung von 1 mit einem sich bewegenden Stopfsegment,
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3 eine perspektivische Ansicht der Transporteinrichtung mit seitlich verfahrenem Stopfsegment,
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4 die Transporteinrichtung nach 3 mit Querantrieben,
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5 die Transporteinrichtung nach 2 in schräger Frontansicht, in der die Querantriebe von Segmenten besser zu sehen sind,
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6 eine perspektivische Ansicht von der Seite, die die Transporteinrichtung in der in 5 gezeigten Stellung zeigt und in der auch die Längsantriebe dargestellt sind,
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7 die Transporteinrichtung in der in 6 gezeigten Stellung von der entgegengesetzten Seite aus,
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8 ein Detail der Transporteinrichtung mit einem Transportträger,
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9 die Draufsicht auf einen mit einem Bürstenteil bestückten Transportträger in einer ersten Position,
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10 eine Draufsicht auf einen mit einem Bürstenteil bestückten Transportträger in einer zweiten Position,
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11 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Transporteinrichtung einer erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsvorrichtung, und
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12 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Transporteinrichtung einer erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsvorrichtung.
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In 1 ist eine Bürstenherstellungsvorrichtung dargestellt, die mehrere Stationen hat, nämlich unter anderem eine Beladestation 10, in der vollautomatisch noch nicht mit Borsten versehene Bürstenteile 12 der Vorrichtung zugeführt werden. Nach der Beladestation 10 folgt eine Übergabestation 14, anschließend eine Stopfstation 16, mit einem Stopfwerkzeug 18, welches hin- und herbewegt wird. Nach der Stopfstation 16 folgt eine Rückgabestation 20. Eine oder mehrere Nachbearbeitungsstationen für die in der Stopfstation 16 bestopften Bürstenteile 12 können vorgesehen sein.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Nachbarbeitungsstationen eine Beschneidestation 22, in der die Borstenenden beschnitten werden, sowie eine Station 24 zum Abrunden der Borstenenden.
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Eine anschließende Entladestation 26, die vorzugsweise unmittelbar an die Beladestation 10 angrenzt, ist vorgesehen, um die gestopften und bearbeiteten Bürstenteile der Vorrichtung wieder vollautomatisch zu entnehmen oder auszustoßen.
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Die Bürstenteile 12 können Bürstenkörper mit Kopf und Stiel sowie einem Lochbild im Bürstenkopf sein oder Abschnitte der späteren Bürste, zum Beispiel eine Platte mit Löchern, die später Teil der gesamten Bürste wird und beispielsweise am Bürstenkörper befestigt oder unter Bildung des Bürstenkörpers umspritzt wird.
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Die dargestellte Vorrichtung kann das Stopfwerkzeug 18 mit umfassen oder nur die im Folgenden erläuterte Transporteinrichtung sein, die separat zugeliefert wird und mit den übrigen Teilen der einzelnen Stationen vor Ort komplettiert wird.
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Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor, dass die Vorrichtung mit den Werkzeugen, beispielsweise dem Stopfwerkzeug 18 und den Nachbearbeitungsstationen komplett ausgestattet ist.
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Wie 1 zu entnehmen ist, ist eine geschlossen umlaufende, als Bahn vereinfacht dargestellte Transporteinrichtung 28 vorgesehen.
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Die Transporteinrichtung 28 weist die oben genannten Stationen auf und transportiert sogenannte Transportträger 30, an denen die Bürstenteile 12 lösbar befestigt sind, durch die Stationen und durch die Vorrichtung.
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Im Folgenden wird die Haupttransportrichtung als Längsrichtung L definiert. Diese Längsrichtung L verläuft sozusagen bezogen auf 1 in der Zeichenebene in Erstreckungsrichtung der Transporteinrichtung 28. Die Transporteinrichtung 28 hat in der dargestellten Ausführungsform zwei ebene Abschnitte (oben und unten) sowie zwei halbkreisförmige Abschnitte (rechts bzw. links). Die Längsrichtung L ist deshalb teilweise linear oder auch teilweise gekrümmt (abhängig davon, welche Station exakt betrachtet wird).
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Die Transporteinrichtung 28 weist eine geschlossen umlaufende, das heißt ringförmige Längsführung 32 (siehe 2) auf, mit der die Transportträger 30 gekoppelt sind, sodass die Transportträger 30 unverlierbar entlang der Längsführung 32 in Längsrichtung L verfahrbar sind. Das bedeutet, die Transportträger 30 verlassen die Längsführung 32 nicht.
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Die Transporteinrichtung 28 weist darüber hinaus ein Transportmittel in Form eines geschlossen umlaufenden Zugmitteltriebs 34 (siehe 8), zum Beispiel einen Zahnriemen, auf, der in der Längsführung 32 oder geringfügig unterhalb der Längsführung 32 verläuft. Nicht dargestellt sind Antriebszahnräder im Bereich der gekrümmten halbkreisförmigen Abschnitte der Längsführung 32.
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Der Zugmitteltrieb 34 hat, wie in 8 zu sehen ist, nach außen abstehende Vorsprünge 36, die mit Vorsprüngen 38 am Transportträger 30 in Eingriff kommen können, um die Transportträger 30 längs der Führung 32 zu bewegen.
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Die Längsführung 32 besitzt Segmente, die den jeweiligen Namen der Stationen, in denen sie sich befinden, entsprechen, also ein Beladesegment 110, ein Übergabesegment 114, ein Stopfsegment 116, ein Rückgabesegment 120 sowie ein Entladesegment 126. Darüber hinaus ist auch noch ein Segment 122 für die Beschneidestation und ein Segment 124 für die Station 24 vorhanden. Das Beladesegment 110, das Entladesegment 126 sowie die Segmente 122, 124 sind feststehende, unbewegliche Segmente der Längsführung 32.
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Vorzugsweise sind die Segmente 110, 122, 124, 126 einstückig verbunden.
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Das Übergabesegment 114, das Stopfsegment 126 sowie das Rückgabesegment 120, die den durch die Transporteinrichtung gebildeten Ring schließen, sind jedoch seitlich, das heißt quer zur Längsrichtung (in Querrichtung) verfahrbar.
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In der in 2 gezeigten Stellung sind sämtliche Segmente in Längsrichtung und quer hierzu exakt fluchtend miteinander ausgerichtet, sodass die Transportträger 30 auf der Längsführung 32 verfahren werden können.
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Die Verschiebung des Übergabesegments 114, des Stopfsegments 116 sowie des Rückgabesegments 120 erfolgt durch eigene, den drei Segmenten zugeordnete Querantriebe 214, 216 und 220 (siehe 4).
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Die Querantriebe 214, 216, 220 sind insbesondere Servomotoren, die optional mit einem Getriebe 222 sowie Hebeln 224 bzw. Kniehebeln gekoppelt sein können. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind die Hebel 224 mit den zugehörigen Segmenten 114, 116, 120 gekoppelt.
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Alternativ hierzu können das Übergabe- und Rückgabesegment 114, 120 auch miteinander gekoppelt sein, sodass ein gemeinsamer Querantrieb ausreicht.
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Der Zugmitteltrieb 34 bewegt die einzelnen Transportträger 30 in Längsrichtung L bis vor oder in die Übergabestation 14 und damit unmittelbar vor das oder bis ins Übergabesegment 114. Darüber hinaus nimmt der Zugmitteltrieb 34 in der Rückgabestation 20 und in dem Rückgabesegment 120 oder unmittelbar danach im feststehenden Bereich, kurz vor der Nachbearbeitungsstation 22, die Transportträger 30 wieder auf, um sie weiter bis zur Entladestation 26 zu transportieren.
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Durch die Übergabestation 14, die Stopfstation 16 und die Rückgabestation 20 werden die Transportträger 30 aber von dem Zugmitteltrieb 34 entkoppelt und werden mit davon unabhängigen Längsantrieben in Längsrichtung L bewegt.
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In den 6 und 7 sind die entsprechenden Antriebseinrichtungen zu sehen. Ein erster Längsantrieb 40 umfasst einen Drehantrieb 42 in Form eines Servomotors sowie einen Drehhalter 44 (siehe 7), der durch den Antrieb 42 um eine Drehachse A drehbar ist. Der Drehhalter 44 trägt zwei bezüglich der Drehachse A diametral gegenüberliegende Mitnehmereinheiten 46, von denen zur Vereinfachung nur eine dargestellt ist.
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Die Mitnehmereinheit 46 ist eine aktive Einheit, das heißt sie ist separat beweglich, und zwar quer, insbesondere senkrecht zur Längsrichtung L.
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Jede Mitnehmereinheit 46 hat einen Linearantrieb, der quer zur Längsrichtung verfahrbar ist und der an einen Transportträger 30 seitlich ankoppelbar und von ihm entkoppelbar ist. Dieses Ankoppeln erfolgt vorzugsweise formschlüssig. In 8 ist zu erkennen, dass der Transportträger 30 auf (bezüglich 8) der Rückseite einen abstehenden Zapfen 48 besitzt, der von einer nicht gezeigten Gabel der Mitnehmereinheit 46 erfasst werden kann. Durch diese formschlüssige Verbindung kann der Transportträger 30 in Längsrichtung mit dem Drehantrieb 42 gekoppelt werden.
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Wie in 6 zu sehen ist, ist ein zweiter Längsantrieb 50 mit einem zweiten, ebenfalls als Servomotor ausgebildeten Drehantrieb 52 vorhanden, der einen zweiten Drehhalter 54 in Drehung versetzen kann, und zwar ebenfalls um die Drehachse A, die somit eine gemeinsame Drehachse A darstellt.
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Auch der zweite Längsantrieb 50 hat einen Drehhalter 54 mit zwei diametral gegenüberliegenden Mitnehmereinheiten 56, von denen in 7 nur eine gezeigt ist, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. Auch diese Mitnehmereinheit 56 ist entsprechend an Transportträger 30 ankoppelbar.
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Die beiden Längsantriebe 40, 50 sind mechanisch in Drehrichtung nicht miteinander gekoppelt, sondern unabhängig voneinander antreibbar. Die Drehantriebe 42, 52 in Form der Servomotoren sind jedoch steuerungsmäßig miteinander gekoppelt, um die Drehbewegungen der Drehantriebe 42, 52 aufeinander abzustimmen.
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Die Bewegung der Transportträger 30 im Bereich des Übergabesegments 114, des Stopfsegments 116 und des Rückgabesegments 120 verläuft durch die Längsantriebe 40, 50, und zwar durch Drehen der Drehhalter 44, 54. Die Längsbewegung erfolgt geführt in den Segmenten der Längsführung 32.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird, sobald eine Mitnehmereinheit 46 oder 56 an einen Transportträger 30 in der Übergabestation 14 angekoppelt ist, dieser Transportträger 30 weiterhin mit dem angekoppelten Längsantrieb 40 oder 50 verbunden bleiben, bis er nach Durchlaufen des Übergabesegments 114, des Stopfsegments 116 und des Rückgabesegments 120 wieder an den Zugmitteltrieb 34 angekoppelt wird.
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Somit koppeln einmal der erste Längsantrieb 40 und nachfolgend der zweite Längsantrieb 50 abwechselnd an die ankommenden Transportträger 30 an, um sie durch die Stationen 114, 116 und 120 zu bewegen.
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Das Stopfwerkzeug 18 nimmt Borstenbüschel auf, um sie in Löcher im Bürstenteil 12 einzustoßen, entweder mit Anker oder auch ohne Anker, je nach Ausführungsform. Nachdem das Stopfwerkzeug 18 nicht in Längsrichtung L oder in Querrichtung verfahren wird, wird das gerade zu stopfende Bürstenteil 12 zwischen zwei Stopfhüben zum Stopfwerkzeug 18 neu ausgerichtet, damit wieder ein leeres Loch genau in der Flucht des ankommenden Borstenbüschels liegt. Dieses taktweise Ausrichten des Bürstenteils 12 zwischen zwei Takthüben erfolgt durch Bewegung des Bürstenteils 12, genauer gesagt des sich gerade in der Stopfposition befindlichen Transportträgers 30, in Längsrichtung L und in Querrichtung.
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Die Bewegungskomponente in Querrichtung wird dadurch realisiert, dass das gesamte Stopfsegment 116 und damit der auf ihm befindliche Transportträger 30 durch den Querantrieb 216 extrem schnell verfahren wird. Dadurch ist jedoch das Stopfsegment 116 nicht mehr mit dem Rest der Längsführung in Querrichtung fluchtend ausgerichtet, sondern versetzt hierzu. In 4 ist dieser Versatz dargestellt.
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Die Ausrichtbewegung zwischen zwei Stopfhüben in Längsrichtung L wird durch den ersten Längsantrieb 40 oder den zweiten Längsantrieb 50 realisiert, je nachdem, welcher Längsantrieb 40, 50 gerade mit dem sich in der Stopfposition befindlichen Transportträger 30 gekoppelt ist.
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Da sich die beiden Bewegungen, nämlich in Längsrichtung und in Querrichtung, überlagern, ist eine gewisse Verschiebbarkeit entweder der Mitnehmereinheiten 46, 56 zu den Zapfen 48 nötig oder es muss eine entsprechend lange Überlappung in Querrichtung zwischen Zapfen und Mitnehmereinheit vorhanden sein, damit bei der Querbewegung des Stopfsegments 116 der jeweilige Transportträger 30 nicht außer Eingriff mit seiner Mitnehmereinheit 46, 56 gelangt.
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In den gezeigten Ausführungsformen hat jeder Längsantrieb 40, 50 nur zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmereinheiten 46, 56. Alternativ hierzu können jedoch noch mehr Paare von Mitnehmereinheiten 46, 56 vorhanden sein. Allgemeiner ausgedrückt kann ein Längsantrieb 40, 50 mehr als zwei Mitnehmereinheiten 46, 56 antreiben.
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Die gezeigte Ausführungsform mit mehreren Mitnehmereinheiten 46, 56 pro Längsantrieb 40, 50 kann so ausgeführt sein, dass ein Längsantrieb 40, 50 gleichzeitig einen Transportträger 30 im Übergabesegment 114 als auch im Rückgabesegment 120 bewegt.
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Die Querantriebe 214, 216, 220 sind mit den Längsantrieben 40 und 50 über eine gemeinsame Steuereinheit steuerungsmäßig gekoppelt.
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Das Übergabesegment 114 kann aus einer ersten Stellung (siehe 3), in der sie mit dem vorhergehenden Beladesegment 110 fluchtet, in eine zweite Stellung, in der sie mit dem zum Beladesegment 110 versetzten Stopfsegment 116 fluchtet, quer bzw. seitlich verfahren werden. Die zweite Position ist in 5 gezeigt. Hier sind sowohl das Übergabesegment 114, das Stopfsegment 116 als auch das Rückgabesegment 120 seitlich versetzt zu den restlichen Segmenten der Längsführung positioniert, aber zueinander fluchtend ausgerichtet, sodass die Transportträger 30 vom Übergabesegment 114 zum Stopfsegment 116 und vom Stopfsegment 116 zum Rückgabesegment 120 in Längsrichtung L innerhalb der Längsführung verfahren werden können, ohne die Längsführung zu verlassen.
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Dementsprechend ist auch das Rückgabesegment 120 zwischen einer ersten Position, in der es mit dem nachfolgenden, feststehenden Segment der Längsführung fluchtend ausgerichtet ist (siehe 2) und einer zweiten Position quer bzw. seitlich verfahrbar (siehe 5), in der das Rückgabesegment 120 mit dem Stopfsegment 116 ausgerichtet ist.
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Das Übergabesegment 114 und das Rückgabesegment 120 können in Querrichtung so schnell bewegt werden wie das Stopfsegment 116. Um im laufenden Betrieb, ohne Verzögerung oder Unterbrechungen des Stopftaktes Transportträger 30 in die und aus der Stopfstation 16 bewegen zu können, werden Übergabesegment 114 und Rückgabesegment 120 temporär mit der Bewegung des Stopfsegments 116 synchronisiert und quer zur Längsrichtung L zum Stopfsegment 116 fluchtend hin- und herbewegt.
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In Längsrichtung L müssen die Ausrichtbewegungen beim Stopfen eines Bürstenteils 12 aber nicht vom angrenzenden Transportträger 30 übernommen werden, hier ist während des Stopfens eines Bürstenteils 12 keine Synchronisation mit dem nachfolgenden Transportträger 30 erforderlich.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Bürstenherstellungsvorrichtung erläutert.
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In der Beladestation 10 werden vollautomatisch Bürstenteile 12 auf Transportträger 30 aufgesetzt. Hierzu können die Transportträger auf ihrer Oberseite zum Beispiel mit Spannvorrichtungen 60 (siehe 8) versehen sein.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Bürstenteile 12 langgestreckte Bürstenkörper mit Stiel und Bürstenkopf, die mit ihrer Längsachse vorzugsweise senkrecht zur Längsrichtung L auf dem Transportträger 30 sitzen. Bei der gezeigten Ausführungsform hat der Transportträger Rollen 62, sodass er in der Längsführung 32 rollt, wobei die Rollen sowohl seitliche als auch untere Rollen sein können. Alternativ können die Rollen 62 auch an der Längsführung 32 vorhanden sein, oder es kann eine reine Gleitbewegung zwischen Transportträger 30 und Längsführung 32 vorhanden sein.
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Die Fortsätze 36 bewegen die Transportträger 30 entweder bis kurz vor Erreichen des Übergabesegments 114 oder, wie in der Ausführungsform dargestellt, bis in die Übergabestation 14 und in das Übergabesegment 114 hinein.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Vorschub des Zugmitteltriebs 34 taktweise, was aber nicht zwingend der Fall sein muss.
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4 zeigt die Stellung, in der gerade ein Transportträger 30 vom Zugmitteltrieb 34 in das Übergabesegment 114 eingefahren wurde. In dieser Stellung wird die nächste freie Mitnehmereinheit (hier die Mitnehmereinheit 56, siehe 6) quer verfahren, und zwar seitlich auf den Transportträger 30 zu, bis der Zapfen 48 (siehe 8) formschlüssig erfasst ist. Anschließend wird das Übergabesegment 114 durch den Querantrieb 214 seitlich verfahren (siehe 5), und zwar in Richtung zum seitlich versetzten Stopfsegment 116 hin. Die Mitnehmereinheit 56 macht diese Querbewegung mit oder die Führung bzw. Koppelung von Transportträger 30 und Mitnehmereinheit 56 sind so aufeinander abgestimmt, dass auch während der Querbewegung die Teile aneinander gekoppelt bleiben.
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Beim Verschieben des Übergabesegments 114 aus der ersten Position, die auch Übergabeposition genannt wird und in der das Segment 114 zum Beladesegment 110 ausgerichtet ist, in die zweite Position wird der Transportträger 30 vom Zugmitteltrieb 34 entkoppelt, indem der Fortsatz 38 außer Eingriff mit den Fortsätzen 36 gebracht wird, was durch das seitliche Verschieben erfolgt.
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Während dieses Erfassens und seitlichen Bewegens wird in der Stopfstation 16 der sich in Stopfposition (siehe 6) befindliche Transportträger 30 in Längsrichtung L und in Querrichtung extrem schnell bewegt. Diese Bewegung zwischen den Stopfhüben zum Ausrichten des Bürstenteils 12 erfolgt einerseits durch den Querantrieb 216 und andererseits durch den ersten Längsantrieb 40, der in kleinen Schritten getaktet wird, um die Bewegungskomponente und Verschiebung in Längsrichtung L von Takt zu Takt und von Loch zu Loch herbeizuführen.
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Noch während des Stopfvorgangs für das sich in der Stopfposition befindliche Bürstenteil 12 wird das Übergabesegment 14 zum Stopfsegment 116 herangeführt und synchronisiert, bis die in 6 gezeigte Position erreicht ist, in der beide Segmente gleichzeitig und zueinander ausgerichtet hin- und herbewegt werden.
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Ist das letzte freie Loch im Bürstenteil 12 gestopft, wird während des Stopftaktes, das heißt ohne Abbremsen oder Verzögerung des Stopfwerkzeugs 18 schlagartig der Transportträger 30 mit dem vollständig gestopften Bürstenteil 12 durch den ersten Längsantrieb 40 aus der Stopfposition verfahren. Wenn das Stopfwerkzeug 18 wieder nach vorne schießt, ist bereits das nachfolgende Bürstenteil 12 aus seiner Warteposition in der Übergabestation 14 in die Stopfposition korrekt ausgerichtet gebracht worden. Dies erfolgt durch den zweiten Längsantrieb 50.
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Der erste Längsantrieb 40 hat das schon bestopfte Bürstenteil 12 dann in die Rückgabestation 20 und das Rückgabesegment 120 bewegt, das temporär ebenfalls in seiner Querbewegung zum Stopfsegment 116 synchronisiert wurde (siehe 6 und 7).
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Das Rückgabesegment 120 wird dann vom zugeordneten Querantrieb 220 zurück in die erste Position gebracht, in der es mit dem Rest der Längsführung 32 fluchtet. Bei dieser Querbewegung wird dann der Fortsatz 38 wieder seitlich zwischen zwei Fortsätze 36 im Zugmitteltrieb 34 geschoben (siehe 8). In dieser Stellung übernimmt dann wieder der Zugmitteltrieb 34 die weitere Bewegung des Transportträgers 30 durch die Nachbearbeitungsstationen und in die Entladestation 26.
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In der gezeigten Ausführungsform wird der Transportträger 30, der als nächstes in die Stopfposition gebracht wird, von der Übergabestation 14 schlagartig in die Stopfstation 16 gebracht. Damit der Weg zwischen diesen beiden Positionen, die in 6 gezeigt sind, kürzer ist, gibt es noch eine andere Variante. Hierbei wird der nachfolgende Transportträger 30 zuerst ganz nahe an den sich in der Stopfposition beweglichen Transportträger 30 herangefahren. Dies erfolgt dadurch, dass der nachfolgende Transportträger 30 bereits in das Stopfsegment 116 verfahren wird, um fast an den vorlaufenden Transportträger 30 anzustoßen. Bei dieser Variante ist der Hub in Längsrichtung beim Weitertakten von einem zum nächsten Transportträger 30 deutlich kürzer.
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Genauso kann der Transportträger 30, der aus der Stopfposition herausgefahren werden muss, nicht gleich in die Rückgabestation 20 verfahren werden, vielmehr kann er noch im Stopfsegment 114 bleiben und, bezogen auf 6, nur etwas nach unten bewegt werden, um Platz für den nachfolgenden Transportträger 30 zu machen. Erst anschließend wird dann der Transportträger 30 in das Rückgabesegment 120 verfahren.
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Damit die Bewegungen der Transportträger 30 in der Übergabestation 14, der Stopfstation 16 und der Rückgabestation 20 nicht mit der Bewegungsbahn des Zugmitteltriebs 34 kollidieren, erfolgen die Bewegungen des Stopfsegments 116 während des Bestopfensvorgangs seitlich komplett entfernt vom Zugmitteltrieb 34. Alternativ hierzu wäre es auch möglich, dass der Zugmitteltrieb 34 im Bereich der Übergabestation 114, der Stopfstation 116 und der Rückgabestation 120 ausreichend weit nach innen und entfernt von den Fortsätzen 38 geführt ist, indem seine Bewegungsbahn ab Übergabe der Transportträger 30 an den Längsantrieb 40, 50 und bis zur Rückgabe der Transportträger 30 weiter innen und entfernter von den Segmenten 114, 116 und 120 verläuft als im übrigen Bereich.
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Wenn die Bürstenteile 12 nicht senkrecht zur Längsführung in der Stopfstation 16 ausgerichtet sein sollen, wie dies in 9 gezeigt ist, sondern leicht geschwenkt (siehe 10), kann dies mit einer speziellen Art von Transportträger 30 erreicht werden.
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In den 9 und 10 ist ein Transportträger 30 zu sehen, der eine schwenkbar an ihm angebrachte Halterung 64 aufweist. An dieser Halterung ist auch die Spannvorrichtung 60 angebracht.
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Von der Halterung 64 erstreckt sich ein Schwenkarm 66 nach unten, der mittels einer Bahnkurve 68 (siehe 7) in der Längsführung, zum Beispiel im Übergabesegment 114 quer bewegt wird, wodurch er die Halterung 64 schwenkt.
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Die Bahnkurve 68 setzt sich auch im Stopfsegment 116 und auch im Rückgabesegment 120 fort, wo eine Verschwenkung in Gegenrichtung in die in 9 gezeigte Stellung hervorgerufen wird.
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Bei der bisherigen Ausführungsform ist das Stopfsegment 116 ein Bogensegment, insbesondere ein Kreisbogensegment.
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Optional können auch das Übergabesegment 114 und/oder das Rückgabesegment 120 jeweils ein Bogensegment sein, zum Beispiel indem alle drei Segmente 114, 116, 120 zusammen einen Halbkreis beschreiben. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Genauso wenig ist es notwendig, dass die Längsführung 32 lineare Abschnitte aufweist.
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11 zeigt eine Alternative hierzu, denn hier ist die gesamte Längsführung 32 als Kreisring ausgeführt. Das Übergabesegment 114 plus das Stopfsegment 116 plus das Rückgabesegment 118 ergänzen sich nicht zu einem Halbkreis, sondern zu einem kleineren, sich etwa über 150° erstreckenden Kreisabschnitt der Längsführung. Diese Ausführung könnte zum Beispiel verwendet werden für Maschinen, wo nur be- und entladen werden soll und keine anderen Bearbeitungen außer Stopfen notwendig sind.
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Die Ausführungsform nach 12 zeigt, dass zum Beispiel auch das Stopfsegment 114 nicht gleichmäßig gekrümmt als Kreissegment verlaufen muss, sondern abweichend hiervon zum Beispiel einen linearen Abschnitt haben kann.
