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Die Erfindung betrifft eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer Führung, die sich entlang mehrerer Bearbeitungsstationen erstreckt und längs der ein oder mehrere Schlitten nacheinander durch die Bearbeitungsstationen verfahrbar sind, wobei der oder die Schlitten Aufnahmen für Bürstenkörper haben, die in den Bearbeitungsstationen verschieden bearbeitet werden, wobei dem oder den mehreren Schlitten insgesamt mehrere Motoren zugeordnet sind, die auf dem oder den Schlitten sitzen, und mitbewegte Leitungen für die Stromzufuhr und/oder mindestens eine mitbewegte Leitung für die Signalgebung zugeordnet sind, die mit einer stationären Stromquelle beziehungsweise einer stationären Steuerung gekoppelt sind.
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Bei der Herstellung von Bürsten, beispielsweise Zahnbürsten, Haushaltsbürsten oder auch Pinseln, ist es üblich, dass ein Bürstenkörper nacheinander zu verschiedenen Bearbeitungsstationen geführt wird, an denen jeweils ein spezifischer Bearbeitungsschritt vorgenommen wird. Beispielsweise können an einer Bearbeitungsstation mehrere Löcher in den Bürstenkörper gebohrt werden, und an einer nachfolgenden Bearbeitungsstation werden Borstenbündel in die Löcher gestopft. Zum Verstellen der Bürstenkörper werden ein oder mehrere Schlitten verwendet, die entlang eines vorgegebenen Weges, also einer vorgegebenen Führung, so umlaufen, dass die an ihnen angeordneten Borstenkörper nacheinander den verschiedenen Stationen zur Bearbeitung angeboten werden. In einem einfachen Beispiel weist die Bürstenherstellungsmaschine eine Beladestation, eine Bohrstation, eine Stopfstation und eine Entnahmestation auf.
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Dann können zum Beispiel drei oder vier Schlitten verwendet werden, die bei jedem Takt der Bürstenherstellungsmaschine jeweils eine Station weiter verstellt werden.
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Auf dem oder den Schlitten ist jeweils ein oder sind mehrere Motoren angebracht, die einzelne Bewegungen hervorrufen. Beispielsweise gibt es Bürstenherstellungsmaschinen, bei denen auf jedem Schlitten ein oder mehrere Motoren vorgesehen sind, mit denen die Bürstenkörper verstellt werden, während sie in der Station bearbeitet werden. Beispielsweise werden die Bürstenkörper nach jedem Stopfschritt verstellt, um das nächste freie Loch in die Flucht mit dem Stopfwerkzeug zu bringen. Die Energiezufuhr zu den Motoren und die Steuerung zu den Motoren erfolgt über eigene Leitungen, nämlich über Stromzuführleitungen und Signalleitungen. Diese Leitungen führen zu einer stationären Kontaktierungsstelle, meist zu Schleifkontakten, um den Übergang vom beweglichen zum feststehenden Teil zu realisieren. Damit die Motoren unabhängig betrieben werden, hat jeder Motor einen eigenen Satz von Schleifkontakten, der den Übergang vom feststehenden zum mitbewegten Leitungsabschnitt sicherstellt.
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Die
EP 1 240 849 A1 beschreibt eine Bürstenherstellungsmaschine, bei der auf einer Trommel mehrere Werkstückhalter sitzen. Ein Kabel, das zentral fest, d.h. unbeweglich an einem Schaltschrank befestigt ist, verläuft zu der Trommel und zweigt sich dort in Leitungen auf, die jeweils zu einem zugeordneten Motor führen, um diesen mit Strom zu versorgen. Die Trommel dreht sich maximal um 360° und wird dann wieder in die Ausgangslage zurückgedreht. Die ortsfeste Befestigung des Kabels am Schaltschank und das Zurückdrehen der Trommel werden als besonders vorteilhaft herausgestellt, weil dadurch das Kabel nur gering belastet wird und eine sichere Stromverbindung erreicht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine zu schaffen, die kostengünstiger aufgebaut ist und weniger Wartungsaufwand mit sich führt.
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Dies wird bei einer Bürstenherstellungsmaschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass zumindest eine der Leitungen von einem zu einem anderen Motor geführt ist und dass die Motoren an die zumindest eine Leitung energetisch und/oder signaltechnisch angekoppelt sind.
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Bei der Erfindung teilen sich mehrere Motoren gemeinsame Schleifkontakte, denn sie hängen an derselben mit dem oder den Schlitten mitbewegten Leitung, so dass die Anzahl der Schleifkontakte verringert ist.
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Während im Stand der Technik stets eine separate Verbindung für jeden Motor bis zu Energiequelle oder Steuerung vorhanden ist, um jeden Schlitten direkt von der Energiequelle und/oder von der Steuerung aus zu versorgen, geht die Erfindung den gegenteiligen Weg.
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Durch Ankoppelung von Motoren an eine Art mitbewegte Leitung für die gemeinsame Energiezufuhr und/oder Signalzufuhr lässt sich die Anzahl der Kontaktierungsstellen (normalerweise Schleifkontakte) auf ein Mindestmaß reduzieren. Somit entfallen viele teure, wartungsintensive Kontaktierungsstellen. Mehrere Motoren teilen sich somit bezüglich Energiezufuhr und/oder Signalzufuhr denselben Schleifkontakt. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass mehrere Motoren an einem Schlitten an dieselbe Stromzuführ- und/oder Signalleitung beziehungsweise -leitungen angekoppelt sind oder dass Motoren von verschiedenen Schlitten, wenn mehrere Schlitten vorgesehen sind, an die Stromzuführ- und/oder Signalleitungen angekoppelt sind, wobei aber auch Mischformen möglich sind. Diese Leitungen sind nicht stationär, sondern werden aufgrund der sich bewegenden Schlitten mitbewegt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass auf mehreren Schlitten jeweils mehrere Motoren sitzen, die verfahren werden. Stromzuführ- und/oder Signalleitungen verlaufen direkt von einem zu einem anderen Schlitten, ohne dass sie dazwischen an die Stromquelle oder an die Steuerung angekoppelt sind. Zumindest einige der Motoren dieser Schlitten sind energetisch und/oder signaltechnisch an diese Stromzuführ- und/oder Signalleitungen angekoppelt. Die Stromzuführ- und/oder Signalleitungen bilden somit eine Art Ringleitung, die über mehrere Schlitten hinweg reicht und an die Motoren verschiedener Schlitten angekoppelt sind.
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Es muss jedoch keine geschlossene Ringleitung vorhanden sein, vielmehr ist es generell auch möglich, Stromzuführ- und/oder Signalleitungen zu verwenden, die sozusagen bis zum letzten von diesen Leitungen versorgten Motor führen. Dies gilt vor allem für Signalleitungen. Hier ist alternativ vorgesehen, dass ein sogenanntes Open-Bus-System verwendet wird, beispielsweise ein CAN-Bus, bei dem zumindest eine Signalleitung, die als Zuführleitung für Signale ausgeführt ist, über die Kontaktierungsstelle zu einem oder mehreren Schlitten verläuft. Mehrere Motoren erhalten über diese Leitung ihre Signale, ohne dass eine zweite Signalleitung notwendig wäre. Dies reduziert die Anzahl der erforderlichen Schleifkontakte erneut.
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Vorzugsweise laufen die Leitungen zur Stromzufuhr (im Folgenden auch „Stromzuführleitung“ genannt) und/oder die mindestens eine Leitung zur Signalgebung (im Folgenden auch „Signalleitung“ genannt) längs aller Schlitten, und zwar vorzugsweise sowohl stromzuführtechnisch als auch signaltechnisch. Das wiederum bedeutet, es ist insgesamt nur eine zugeordnete Kontaktierungsstelle für die durchlaufende Signalleitung und die durchlaufende Stromzuführleitung notwendig, also zum Beispiel je zwei Schleifkontakte (je einen Kontakt für den Anfang und das Ende je einer Leitung) vorhanden. Bei Verwendung eines offenen Bus-Systems reicht ein Schleifkontakt für die Leitungszufuhr, also den Übergang von der Steuerung auf das sich bewegende Teil.
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Vorzugsweise hängen nicht nur sämtliche Schlitten energetisch und/oder signaltechnisch an denselben Energiezuführ- und/oder Signalleitungen, sondern auch sämtliche Motoren sämtlicher Schlitten. Natürlich wäre es insbesondere für die Energiezufuhr unter Umständen sinnvoll, bei sehr vielen Motoren zwei oder mehr Energiezuführleitungen vorzusehen, um zum Beispiel die Motoren in zwei oder drei Gruppen aufzuteilen.
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Die Schlitten haben zumindest jeweils einen Motor zum Verstellen der Aufnahme relativ zum Schlitten selbst, um zumindest in einer Bearbeitungsstation den Bürstenkörper zu verstellen.
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Ferner kann jeder Schlitten jeweils einen Motor zum Bewegen des Schlittens längs der Bahn tragen.
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Diese erwähnten Motoren zum Verstellen beziehungsweise Bewegen können energetisch und/oder signaltechnisch an derselben Energiezuführleitungen und/oder derselben oder denselben Signalleitungen hängen. Es ist aber auch möglich, zum Beispiel nur die Motoren zum Bewegen längs der Führung oder nur die Motoren zum Bewegen der Bürstenkörper beim Bearbeiten energetisch und/oder signaltechnisch jeweils gemeinsam an eine eigene Energiezuführ- und/oder Signalleitung anzukoppeln oder, wie gesagt, oder Gruppen zu bilden.
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Als Motoren können DC- oder AC-Motoren eingesetzt werden. Insbesondere sind zumindest einige Motoren, vorzugsweise alle Motoren Servomotoren.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht AC-Servomotoren mit integriertem Controller vor.
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Die Führung läuft vorzugsweise ringförmig geschlossen um, wobei hier keine Kreisbahn zwingend notwendig ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise kein Reversierbetrieb vorgesehen, d.h. die Schlitten bewegen sich nur in einer Richtung und werden nicht in die Gegenrichtung bewegt, wie dies in der
EP 1 240 849 A1 zwingend der Fall ist.
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Die Bürstenherstellungsmaschine hat beispielsweise einen stationären zentralen Führungsblock, um den die Führung umläuft und von dem die energetische und signaltechnische Ankoppelung der beweglichen Leitungen zu einer zentralen Energiequelle oder Steuerung ausgeht.
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Vorzugsweise ist nur eine zentrale Energiequelle und/oder eine zentrale Steuerung für alle Motoren vorgesehen.
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Wie bereits erwähnt, können die mitbewegten Stromzuführleitungen und/oder die zumindest eine Signalleitung von einer stationären, zentralen Kontaktierungsstelle ausgehen.
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Insbesondere gehen alle Stromzuführleitungen und alle Signalleitungen von einer Kontaktierungsstelle aus.
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Diese Kontaktierungsstelle weist beispielsweise Schleifkontakte zum Übergang von stationären Kontakten zu beweglichen Kontakten auf.
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Eine Kontaktierungsstelle besteht vorzugsweise aus einem Satz von Schleifkontakten für die Stromzuführleitungen und/oder einen Satz von Schleifkontakten für die Signalleitung oder Signalleitungen. Dieser Satz von Schleifkontakten umfasst jeweils wenigstens zwei Einzelschleifkontakte für sozusagen den Anfang und das Ende der Stromzuführleitung beziehungsweise zumindest einen Schleifkontakt (falls nur eine nicht durchgehende Signalleitung vorhanden ist) für die Signalleitung.
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Insbesondere führt ein sogenanntes Hybridkabel zu den einzelnen Motoren oder bildet die bewegliche Ringleitung.
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Die stationäre Kontaktierungsstelle sollte in der Mitte der umlaufenden Führung, das heißt in der Mitte des von der Führung umschlossenen Bereichs positioniert sein, um möglichst geringe Abstände zu allen Schlitten während des Umlaufs zu haben.
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Die Stromzuführ- und/oder Signalleitungen verlaufen sternförmig von der Mitte der umlaufenden Führung aus zu den einzelnen Schlitten.
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Die zwischen den unmittelbar miteinander gekoppelten Schlitten verlaufenden Stromzuführleitungen und/oder die zumindest eine Signalleitung, das heißt die Verbindungsleitungen zwischen unmittelbar schaltungstechnisch aufeinanderfolgenden Schlitten erstrecken sich vorzugsweise von einem Schlitten ausgehend zuerst zur Mitte und von dort aus zum nachfolgenden Schlitten. Insbesondere dann, wenn die Schlitten stark unabhängig voneinander bewegt werden, ist der Abstand der Schlitten während des Umlaufes derselben stark unterschiedlich. Dies bringt Probleme mit der Führung der Leitungen mit sich, denn die Leitungen müssen ausreichend lang sein, um den längsten Abstand zu kompensieren, und ausreichend geführt sein, um beim geringsten Abstand der Schlitten eine definierte Lage zu haben. Darüber hinaus ist es für die Lebensdauer von Leitungen sehr nachteilig, wenn diese ständig stark hin- und hergebogen werden. Der Verlauf der Leitungen sternförmig zur Mitte sorgt dafür, dass die Leitungen Abschnitte haben, die V-förmig verlaufen, wobei die Mitte des „V“ auch die Mitte der umlaufenden Führung darstellen würde. Bei unterschiedlichem Abstand der Schlitten würde der Winkel des „V“ lediglich etwas kleiner oder größer werden, was die Leitungen selbst nur sehr gering beansprucht. Darüber hinaus variiert der kürzeste Abstand der Schlitten von der Mitte meist geringer als der Abstand von benachbarten Schlitten zueinander, was die sternförmige Anordnung vorteilhaft macht. Das „V“ kann auch dadurch gebildet werden, dass in der Mitte Steckkontakte sind, an die Verbindungsleitungsabschnitte zu den einzelnen Schlitten lösbar angekoppelt werden. Die Steckkontakte bilden ebenfalls Leitungsabschnitte, denn sie koppeln den einen Steckkontakt mit einem anderen Steckkontakt für einen zum anderen Schlitten führenden Verbindungsleitungsabschnitt.
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Es ist nicht zwingend notwendig, dass die unmittelbar aufeinanderfolgenden Schlitten auch unmittelbar nacheinander an derselben Leitung angeschlossen werden. Es wäre durchaus auch möglich, zum Beispiel den ersten, danach den dritten, anschließend den zweiten und wieder anschließend den vierten Schlitten schaltungstechnisch zu koppeln. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor, die Stromzuführleitungen und/oder die eine oder die mehreren Signalleitungen, die zu den Schlitten verlaufen, von einer Führung ausgehend zur Mitte und von dort zum unmittelbar nachfolgenden Schlitten und dann zu den folgenden Schlitten verlaufen zu lassen.
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Die Führung ist vorzugsweise ringförmig geschlossen, kann aber von einer Kreisform abweichen.
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Insbesondere sind die Leitungen in sogenannten Energieführungsketten geführt, die beispielsweise von der Firma Kabelschlepp® angeboten werden. Dies sorgt dafür, dass eine definierte Führung für die Leitungen vorhanden ist und diese nicht über einen Minimalradius hinaus gekrümmt werden, egal in welcher Stellung die Schlitten sind.
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Sämtliche Motoren sind vorzugsweise unabhängig voneinander frei programmierbar. Damit sind die Aufnahmen beliebig relativ zu den Bearbeitungsstationen verstellbar. Anschläge können zumindest teilweise entfallen. Ferner bedeutet die beliebige Verstellbarkeit, dass die Schlitten nicht gleichzeitig in oder aus einer Bearbeitungsstation verfahren werden und/oder die Halterungen auf den Schlitten nicht zeitgleich bewegt werden müssen. Diese zeitgleiche Bewegung war bislang zum Beispiel beim Bohren und beim Stopfen eine Standardlösung, sodass beispielsweise die Bohrbewegung und die Stopfbewegung synchron erfolgte. Durch die völlige Unabhängigkeit der Bewegungen ist es möglich, die einzelnen Bewegungen für den einzelnen Bearbeitungszweck optimiert zu gestalten. Das bedeutet aber auch, dass beispielsweise ein Schlitten schon aus einer Station herausgefahren werden kann, wogegen der andere Schlitten noch in einer anderen Bearbeitungsstation steht. Auch hierdurch lassen sich Taktzeiten reduzieren.
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Die Steuerung umfasst ein Bussystem, mit dem die einzelnen Motoren spezifisch angesteuert werden können. Das bedeutet, die Steuerung ist so ausgebildet, dass sie für die Motoren spezifische Steuerungsdatensätze ausgibt, die von den Motoren als ihnen zugeordnet empfangen werden. Die nicht zugeordneten Steuerungsdatensätze werden sozusagen „unbeachtet“ durchgeschleift. Als Bussystem kann ein offenes (z.B. CAN-Bussystem) oder ein geschlossenes Bussystem verwendet werden.
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Zumindest einige der Servomotoren können einen integrierten Controller, auch Treiber genannt, haben. Solche Treiber werden unmittelbar an die Motoren angesetzt oder in unmittelbarer Nähe hiervon und sind vorzugsweise auch mit an den Motoren angesetzten Encodern gekoppelt. Die Treiber erhalten von der zentralen Steuerung entsprechende Informationen über das Bussystem und können dann unmittelbar den Motor steuern und dessen Stromzufuhr ändern. Der Encoder gibt dann die Positionssignale des Motors an den Treiber weiter, der diese verarbeitet und den Motor entsprechend in Position bringt.
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Anstatt einer Signalübertragung über eine Leitung kann auch eine Funkübertragung vorgesehen sein, die entweder zu den einzelnen Schlitten die Signale für sämtliche Motoren eines Schlittens weitergibt, das heißt, dass ein zentraler Empfänger auf jedem Schlitten sitzt. Alternativ hierzu kann jeder Motor einen eigenen Empfänger oder Gruppen von Motoren einen eigenen Empfänger haben, über den er dann die Steuerungssignale erhält. Natürlich ist es in diesem Zusammenhang durchaus auch sinnvoll, Motoren mit integriertem Treiber vorzusehen, das heißt, dass der Treiber direkt mit dem Empfänger gekoppelt ist oder einen integrierten Empfänger besitzt.
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Bei der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die eine einzige Umlaufrichtung für die Schlitten vorgesehen ist. Es ist also kein Reversierbetrieb vorhanden. Im Stand der Technik gibt es Herstellungsmaschinen mit überlangen Leitungen, die ein mehrmaliges Rotieren des oder der Schlitten erlauben, bis die Leitungen auf ein noch tolerierbares Maß verdrillt sind. Anschließend wird die Maschine in die Gegendrehbewegung bewegt. Dieser Reversierbetrieb erfordert erhöhten Aufwand sowohl was die Steuerung anbelangt als auch die mechanischen Voraussetzungen.
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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.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Bürstenherstellungsmaschine in einer schematischen Draufsicht;
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2 schematisch einen Schnitt entlang der Linie II-II von 1; und
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3 eine schematische Ansicht der Schaltungen der Motoren der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine und
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4 einen Ringkontakt für eine andere Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren ist schematisch eine Bürstenherstellungsmaschine gezeigt, die einen Führungsblock 10 aufweist, entlang dem mehrere Schlitten 12 umlaufend verstellt werden können.
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Um den Führungsblock 10 herum sind mehrere Bearbeitungsstationen 14, 16, 18, 20, 22, 24 angeordnet. Wenn die Schlitten 12 um den Führungsblock 10 herum verstellt werden, bewegen sie sich vor den Bearbeitungsstationen vorbei.
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Der Führungsblock 10 ist mit einer Führung 26 versehen, deren Funktion darin besteht, die Schlitten 12 verfahrbar am Führungsblock 10 anzubringen. Die Führung 26 soll dabei insbesondere gewährleisten, dass die Schlitten 12 präzise und möglichst toleranzfrei geführt werden.
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Die Führung 26 kann beispielsweise als Führungsschiene ausgeführt sein, an der die Schlitten 12 mit Rollen, Wälzlagern oder ähnlichen Elementen geführt sind.
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Zum Verstellen der Schlitten 12 ist eine Antriebsvorrichtung 28 vorgesehen, mit der jeder Schlitten einzeln und individuell um den Führungsblock 10 herum verfahren werden kann. Die einzige Begrenzung der individuellen Verfahrbarkeit der Schlitten besteht darin, dass kein Schlitten den anderen überholen kann. Ansonsten kann jeder Schlitten hinsichtlich Verfahrweg und Verfahrgeschwindigkeit individuell und unabhängig von den anderen Schlitten bewegt werden.
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Die Antriebsvorrichtung 28 kann beispielsweise gebildet sein durch einen Antriebsmotor 29 an jedem Schlitten 12, der mit einem Antriebselement gekoppelt ist, beispielsweise einem Antriebsrad oder einem Zahnrad 31, das wiederum mit einem entsprechenden Gegenelement des zentralen Führungsblocks 10 zusammenwirkt, beispielsweise einer Laufbahn oder einer Zahnstange 33 (2).
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Die Antriebsvorrichtung 28 kann auch als Linearmotor ausgeführt sein, der dem Schlitten zugeordnet ist und diesen berührungslos relativ zum Führungsblock 10 verstellt. Die Antriebsvorrichtung 28 kann auch gebildet sein durch mehrere Riemenantriebe, mit denen die Schlitten individuell verstellt werden können. Hierbei ist es möglich, durch geeignetes Zuordnen der Riemenantriebe zu den Bearbeitungsstationen mit weniger Riemenantrieben auszukommen, als Schlitten vorhanden sind, da es für eine minimierte Taktzeit ausreicht, die Schlitten lediglich im Bereich von einigen Bearbeitungsstationen individuell und unabhängig voneinander zu verstellen, beispielsweise im Bereich der Bohr- und der Stopfstation, während die Schlitten von einer Entnahme- zu einer Beladestation synchron (und damit mittels desselben Riemenantriebs) verstellt werden können, ohne dass dies die Taktzeit negativ beeinflusst.
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Bei den genannten Antriebsvorrichtungen handelt es sich lediglich um Beispiele und nicht um eine abschließende Aufzählung.
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An jedem Schlitten 12 ist mindestens eine Aufnahme 30 für einen Bürstenkörper 32 angebracht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden je Schlitten zwei Aufnahmen 30 verwendet, die an einem gemeinsamen, höhenverstellbaren Träger 34 sitzen. Falls nötig, können auch mehr Aufnahmen vorgesehen werden.
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Jede Aufnahme 30 ist um zwei Achsen schwenk- beziehungsweise kippbar. Zum einen ist eine Schwenkvorrichtung 36 vorgesehen, mit der jede Aufnahme 30 um eine Schwenkachse S mittels Motoren 129 verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse S ist parallel zur Verstellrichtung der Schlitten ausgerichtet.
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Weiterhin ist eine Kippvorrichtung 38 vorgesehen, mit der die Aufnahme 30 um eine Kippachse K mittels Motoren 229 gekippt werden kann (siehe 2). Die Kippachse K steht senkrecht zur Verstellrichtung V der Schlitten 12.
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Weiterhin ist eine Höhenverstellung 40 vorgesehen, mit welcher der Träger 34 in vertikaler Richtung relativ zum Schlitten 12 verstellt werden kann, also in der Richtung des Doppelpfeils H, mittels Motoren 329.
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Jeder Schlitten 12 trägt je einen Motor 29, 129, 229 und 329.
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Mit Bezug auf die Orientierung der Bürstenherstellungsmaschine, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist, verstellt die Höhenverstellung 40 einen Träger 34 in vertikaler Richtung, also nach oben und unten. Die Kippvorrichtung 38 kann die ihr zugeordnete Aufnahme 30, bezogen auf 1, im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kippachse K kippen (siehe auch den Doppelpfeil K in 1). Die Schwenkvorrichtung 36 kann die ihr zugeordnete Aufnahme 30, bezogen auf 1, im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse S schwenken (siehe auch den Doppelpfeil S in 2).
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Angaben wie „oben“ oder Ähnliches verstehen sich hier lediglich als Bezugnahme auf die Figuren. Die Bürstenherstellungsmaschine kann später auch anders angeordnet sein, da sich die Führung 26 nicht in einer horizontal erstreckenden Ebene befinden muss, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist.
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Zum Verstellen der Schlitten 12 entlang der Führung 26 und der Aufnahme 29 ist eine hier schematisch gezeigte Steuerung 48 vorgesehen, die in der gewünschten Weise frei programmiert werden kann. In Abhängigkeit von den gewünschten Bearbeitungsschritten steuert die Steuerung 48, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchen Schritten sich die Schlitten 12 entlang der Führung 26 verstellen.
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Die Bearbeitungsstationen können unterschiedliche Bearbeitungsschritte ausführen. In einem Beispiel kann die Bearbeitungsstation 14 eine Beladestation sein, bei der leere Spannvorrichtungen 30 mit zu bearbeitenden Bürstengrundkörpern 32 bestückt werden.
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Die Bearbeitungsstation 16 kann eine Bohrstation sein, bei der ein Bohrer 50 dafür verwendet wird, mit einer hin- und hergehenden Bewegung entlang der Richtung des Doppelpfeils B Löcher in den Bürstengrundkörper 32 zu bohren. Die hierbei nötige Längsverstellung des Bürstengrundkörpers 32, also entlang der Verstellrichtung V der Schlitten 12 auf der Führung 26, erfolgt dadurch, dass der Schlitten 12 mittels der Antriebsvorrichtung 28 in kleinen Schritten relativ zur Bearbeitungsstation 16 verstellt wird, und zwar für jede Spalte von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. In vertikaler Richtung werden die Bürstengrundkörper 32 mittels der Höhenverstellung 40 verstellt, und zwar für jede Reihe von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. Falls die Löcher im Bürstengrundkörper 32 in Richtungen gebohrt werden sollen, die zueinander nicht parallel sind, wird der Bürstengrundkörper 32 mittels der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 in geeigneter Weise verschwenkt und/oder gekippt.
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Die Bearbeitungsstation 18 kann eine Stopfstation sein, in der ein Stopfwerkzeug 52 in einer hin- und hergehenden Bewegung entlang dem Doppelpfeil P Bündel vom Borsten 60, die in einem Vorratskasten 54 bereitgehalten werden, in die Löcher des Bürstengrundkörpers 32 stopft. Auch hierbei wird der Bürstengrundkörper 32 durch geeignetes Ansteuern der Antriebsvorrichtung 28, der Höhenverstellung 40, der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 relativ zum Stopfwerkzeug 52 positioniert.
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Die Bearbeitungsstation 20 kann eine Entnahmestation sein, in welcher der mit Borstenbündeln versehene Bürstengrundkörper 32 aus der Spannvorrichtung 30 entnommen oder auch nur ausgeworfen wird.
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In Abhängigkeit von den Bearbeitungsschritten, die mittels der Bürstenherstellungsmaschine vorgenommen werden sollen, können weitere Bearbeitungsstationen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Trimmstation vorgesehen sein, in der die am Bürstengrundkörper 32 angebrachten Borsten 60 geschnitten und/oder geschliffen werden, um eine gewünschte Länge und/oder ein gewünschtes Profil zu erhalten. In diesem Fall wird die Entnahmestation 20, betrachtet in der Verstellrichtung V, natürlich hinter der Trimmstation angeordnet werden.
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Die Bürstenherstellungsmaschine kann mit einer Spritzgussstation gekoppelt sein, sodass in einer angrenzenden Spritzgussstation die Bürstenkörper zuerst spritzgegossen werden oder Zusatzteile an bereits zuvor hergestellte Bürstenkörper angespritzt werden. Von der Spritzgussstation werden diese Bürstenkörper dann manuell oder, vorzugsweise vollautomatisch, zur Bürstenherstellungsmaschine transportiert und in der Beladestation in die Bürstenherstellungsmaschine eingekoppelt. Dies kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Wenn die Träger die Bürstenherstellungsmaschine nicht verlassen, werden die Bürstenkörper in der Bürstenherstellungsmaschine in die Träger eingesetzt. Darüber hinaus könnten die Träger auch in der Beladestation in die Herstellungsmaschine bereits in beladenem Zustand eingesetzt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist es jedoch so, dass die Träger in der Bürstenherstellungsmaschine umlaufen und dadurch diese nicht verlassen.
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Es ist auch möglich, die Bürstenherstellungsmaschine „doppelt“ zu bestücken, also in einer Hälfte eine Beladestation, verschiedene Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation, und anschließend in der zweiten Hälfte wiederum eine Beladestation, mehrere Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation. Auf diese Weise kann die Anzahl der je Takt hergestellten Bürsten verdoppelt werden.
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Es ist nicht notwendig, die Bürstengrundkörper vor jeder der Bearbeitungsstationen vorzupositionieren. Es bietet sich an, dies dort zu tun, wo es im Hinblick auf die Taktzeit vorteilhaft ist, insbesondere vor der Bohrstation und vor der Stopfstation. Die Beladestation und die Entnahmestation sind in dieser Hinsicht eher unkritisch, da dort vergleichsweise viel Zeit zur Verfügung steht; die Taktrate wird üblicherweise durch die Zeit bestimmt, die an der Bohrstation oder der Stopfstation für das Bearbeiten des gesamten Bürstengrundkörpers 32 erforderlich ist.
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Wesentlich für die beschriebene Bürstenherstellungsmaschine ist auch, dass zwischen dem Schlitten 12 und der ihm zugeordneten Spannvorrichtung 30 keine Längsverstellvorrichtung vorhanden ist, da die Längsverstellung des Bürstengrundkörpers 32 relativ zur entsprechenden Bearbeitungsstation, also in der Richtung der Verstellrichtung V, durch das individuelle Verstellen der Schlitten 12 relativ zum Führungsblock 10 erfolgt.
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Es ist zu erkennen, dass nicht alle Schlitten immer unterschiedlich zueinander bewegt werden müssen. Ein individuelles Verstellen der Schlitten ist dort erforderlich, wo es zur Optimierung der Taktzeiten und im Hinblick auf die Vorpositionierung Vorteile bringt, beispielsweise von der Beladestation zur Bohrstation und von der Bohrstation zur Stopfstation. Die sich aktuell in der Beladestation und der Entnahmestation befindenden Schlitten können auch gleichzeitig synchron verstellt werden.
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Dadurch, dass die Verstellbewegungen zu bearbeitender Bürstenkörper in der Bohrstation und der darauffolgenden Stopfstation nicht simultan und zudem voneinander unabhängig und entkoppelt erfolgen, ist es möglich, Bürstenkörper mit unterschiedlichen Lochgeometrien und/oder unterschiedlichen Bürstenkörperformen gleichzeitig in einer Bürstenherstellungsmaschine zu erzeugen. Dies kann ohne Stillstand der Maschine, das heißt ohne manuelles Umrüsten ermöglicht werden. Damit können wechselweise verschiedene Bürstenarten „durcheinander“ produziert werden, zum Beispiel werden abwechselnd ein Handbesen und anschließend ein Zimmerbesen oder eine WC-Bürste produziert.
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Einige oder alle der Motoren 29, 129, 229, 329 können als DC- oder AC-Servomotoren ausgeführt sein, insbesondere AC-Servomotoren.
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Zu jedem Servomotor 29 führt zumindest eine Stromzuführleitung 84 und zumindest eine Signalleitung 86. Die Stromzufuhr erfolgt über eine zentrale Energiequelle 70 und die Signalzufuhrzufuhr über die Steuerung 48. In der Mitte der umlaufenden Führung 26, das heißt in der Mitte des Führungsblocks 10, ist eine stationäre, zentrale Kontaktierungsstelle 72 vorgesehen. Diese Kontaktierungsstelle 72 umfasst eine Art kreiszylindrische Säule mit einigen wenigen Schleifkontakten, über die der Stromfluss und der Signalfluss zu den einzelnen Motoren 29, 129, 229, 329 erfolgt.
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Es ist dabei ein Satz Schleifkontakte 74, 76 für die Stromzufuhr und ein Satz Schleifkontakte 78, 80 für die Signalzufuhr vorgesehen. Jeder Satz von Schleifkontakten hat zumindest zwei bewegliche Kontakte, die beispielsweise an einem rotierenden Schleifring 82 angebracht sind, und entsprechende stationäre Kontakte, die an der Säule 72 vorhanden sind und mit der Energiequelle 70 und der Steuerung 48 permanent verbunden sind.
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Die Schleifkontakte 74, 76 stehen mit den Adern der Stromzuführleitung 84 in Verbindung, die einen ersten Abschnitt hat, welcher zu einem Motor 29 eines Schlittens 12 führt.
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Die zumindest zweiadrige Stromzuführleitung 84 (bei AC-Motoren noch mehr Adern) bildet eine Ringleitung, an die die Motoren angekoppelt werden.
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Optional, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, kann von dem Motor 29 die Stromzuführleitung zu dem Motor 129 und anschließend zu dem Motor 229 und dann zu dem Motor 329 des Schlittens 12 geführt sein, sodass sämtliche Motoren des Schlittens 12 an die Stromzuführleitung 84 angekoppelt sind.
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Alternativ hierzu wäre es auch möglich, für den Motor 29 eine eigene Stromzuführleitung 84 und eine gemeinsame Stromzuführleitung für die Leitungen 129, 229, 329 vorzusehen oder nur die Motoren 129 oder die Motoren 229 oder die Motoren 329 in an eine gemeinsame Leitung anzukoppeln.
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Es gibt aber auch Motoren, die über mehr als zwei Stromleitungen und mehr als zwei Signalleitungen angesteuert werden oder werden müssen. Hierfür ist dann jeweils ein Satz von Schleifkontakten für die Energiezufuhr und ein Satz von Schleifkontakten für die Signalversorgung vorgesehen. In diesem Fall werden die für die Energieversorgung und die Signalversorgung eines Motors erforderlichen Leitungen auch für die Energiezufuhr und Signalversorgung einiger oder aller Motoren verwendet, so dass keine extra Leitungen und vor allem Schleifkontakte für andere Motoren notwendig sind. Es können aber auch mehradrige Kabel, z.B. Hybridkabel verwendet werden, so dass mehrere Leitungen in einem Kabel zusammengefasst sind.
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Die Signalleitung 86 ist in der dargestellten Ausführungsform nach 3 so ausgeführt, dass sie von dem zugeordneten Schleifkontakt zum ersten Motor 29 auf dem Schlitten 12 geführt ist und anschließend auf diesem Schlitten zum zweiten Motor 129 usw. und vom Schlitten 12 zurück zur Mitte und dann unmittelbar zu den Motoren 29, 129, 229, 329 des zweiten Schlittens 12‘ geführt wird usw., bis sie schließlich über einen Schleifkontakt 80 wieder am stationären Teil der Kontaktierungsstelle angekoppelt ist. Bei den Signalleitungsverbindung ist eine Reihenschaltung der Motoren möglich, sie ist aber nicht zwingend erforderlich. Gezeigt ist auch für die Signalleitung 86 eine Art Ringleitung für die Signalezufuhr, an die wiederum die einzelnen Motoren 29 usw. der Schlitten angekoppelt werden.
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Unabhängig davon erstreckt sich die Stromzuführleitung 84 und die Signalleitung 86 nach dem Schlitten 12 nicht zurück zu den Schleifkontakten, sondern lediglich zur Mitte des Führungsblocks 10, um dann unmittelbar zu den Motoren 29, 129, 229, 329 des benachbarten Schlittens 12‘ zu verlaufen und von diesem zu den Motoren des wieder benachbarten Schlittens 12‘‘ usw. Das bedeutet, sämtliche Motoren innerhalb eines Schlittens und sämtliche Motoren sämtlicher Schlitten hängen an derselben Leitung 84 oder 86, und zwar sowohl was die Stromzufuhr als auch was die Signalzufuhr anbelangt.
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Es wäre aber auch möglich, die Antriebsmotoren der Schlitten 12, 12‘ usw. an eine Leitung zu koppeln und separat davon die Motoren 129 bis 329 aller Schlitten an eine getrennte Leitung mit eigenen Schleifkontakten, erneut sowohl was die Stromzufuhr als auch was die Signalzufuhr anbelangt.
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Vom letzten Schlitten 12‘‘‘ aus verlaufen dann die Stromzufuhr- und Signalleitungen zu den zugeordneten Schleifkontakten 76 beziehungsweise 80 zurück zur Säule.
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Dadurch ergibt sich eine Art sternförmiger Aufbau, in Richtung der Achse des Ringes 82 gesehen, der Stromzuführleitungen 84 und Signalleitungen 86.
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Üblicherweise ist die Signalleitung mehradrig ausgeführt.
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Die Steuerung 48 ist mit einem Bussystem ausgeführt, sodass für die einzelnen Motoren 29, 129, 229, 329 spezifische Steuerungsdatensätze auf derselben Leitung ausgegeben werden, die von den Motoren als ihnen zugehörig erkannt werden.
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Sämtliche Schlitten 12 sind unabhängig voneinander frei programmierbar relativ zu den Bearbeitungsstationen verstellbar angeordnet, was dazu führt, dass die Abstände zwischen benachbarten Schlitten variabel sind. Die entsprechenden Leitungen 84, 86 werden aber dadurch kaum belastet, hier ändert sich nur der Winkel α (siehe 3) zwischen den als Pakete geführten Leitungen 84, 86 benachbarter Schlitten.
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Der Abstand zwischen der stationären Kontaktierungsstelle, also der Mitte des Führungsblocks 10 und den einzelnen Schlitten ist während eines Umlaufs des Schlittens variabel, da die Führung 26 nicht kreisförmig umläuft, sondern hier im Wesentlichen eine rechteckige Bahn mit abgerundeten Ecken bildet.
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Zur stabilen Führung der Leitungen 84, 86 von der Mitte zu den Schlitten sind die Leitungsabschnitte von der Mitte zu den einzelnen Schlitten jeweils in Energiezuführungsketten 90 geführt, wie sie in 3 schematisch dargestellt sind. Diese Energieführungsketten 90 kompensieren die Längsverschiebung durch eine Art Abrollbewegung der Kette, wodurch ein Knicken der Leitungen 84, 86 vermieden wird. Diese Energieführungsketten 90 sind einerseits am Ring 82 und andererseits an den Führungen befestigt.
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Während im Stand der Technik für jeden Motor ein eigener Schleifkontaktsatz vorgesehen war, ist die Erfindung darauf gerichtet, dass mehrere Motoren bezüglich Energiezufuhr und/oder Signalzufuhr durch denselben Satz von Schleifkontakten mit Energie beziehungsweise mit Signalen versorgt werden.
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Die Motoren können, wie zuvor bereits einmal erwähnt, Servomotoren sein, insbesondere mit einem integrierten Controller 99, 199, 299 oder 399. Die Motoren sind darüber hinaus mit eigenen Encodern 101, 201, 301, 401 versehen, die die Position der Motorenwellen an den zugeordneten Controller weiterleitet.
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Die Signalleitungen 86 verlaufen damit zu den Controllern 99, 199, 299, 399 der einzelnen Motoren, diese steuern dann den jeweiligen Elektromotor insbesondere weggesteuert, indem sie die Positionsrückmeldung vom Encoder 101, 201, 301, 401 erhalten. Die übergeordnete Steuerung erfolgt aber nach wie vor über die zentrale Steuerung 48.
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4 zeigt eine geringfügig geänderte Variante gegenüber 3, wobei funktionsgleiche Teile dieselben Bezugszeichen tragen und nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Der Schleifring oder ein mitbewegtes Teil tragen bei dieser Ausführungsform sozusagen in sich integriert bereits integrierte, mitbewegte Ringleitungen 103, 104, 105, 106, 107, denen jeweils Schleifkontakte zugeordnet sind.
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Diese Ringleitungen sind Teil der Stromzuführleitungen 84 und der Signalleitungen 86. So wird beispielsweise die Signalleitung 86, die zu den Motoren am Schlitten 12 führt, die auch mehradrig ausgeführt sein kann, an den Ring 82 über einen Steckkontakt angeschlossen.
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Der entsprechende Leitungsabschnitt 86 zu den Motoren des Schlittens 12‘ wird dann ebenfalls direkt an die Ringleitung 107 angekoppelt. Schaltungstechnisch ergibt sich damit eine Leitungsführung, bei der ein Leitungsabschnitt 86 zu einem Motor über eine Ader wieder zurückgeführt wird zur Ringleitung 107, um dann mit dem anderen Leitungsabschnitt 86 über die Ringleitung 107 gekoppelt zu sein, der dann zu den Motoren des Schlittens 12‘ führt.
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Auch hier ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der Schleifkontakte. Auch hier teilen sich mehrere Motoren den gleichen Schleifkontaktsatz.
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Wird ein offenes Bussystem verwendet, kann eine einzige Signalleitung 86 verwendet werden, die dann am letzten Motor 329 des Schlittens 12‘‘‘ endet, ohne an die Kontaktierungsstelle zurückzulaufen. Sind zur Ansteuerung mehr als eine Signalleitung 86 erforderlich, so enden diese Signalleitungen 86 am letzten Motor 329 des Schlittens 12‘‘‘.
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Bei allen gezeigten Ausführungsformen ist kein Reversierbetrieb vorgesehen, d.h. die Schlitten bewegen sich nur in einer Richtung auf der umfangsmäßig geschlossenen, d.h. ringförmigen Führung und werden nicht in die Gegenrichtung bewegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1240849 A1 [0005, 0021]
