-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stopfen von Borstenbündeln in Bürstenkörper mit einem Stopfwerkzeug, das einen in einem Werkzeuggehäuse verschiebbar geführten Werkzeugschieber mit einer darin axial geführten, hin- und herbewegbaren Stößer-Zunge zum Einbringen von Ankerplättchen, Schlingen oder Befestigungsankern zusammen mit jeweils einem Borstenbündel in ein Bündelloch des Bürstenkörpers aufweist.
-
Bei der Bürstenherstellung werden im Stopfwerkzeug Borstenbündel in den Arbeitsbereich des Werkzeugschiebers eingebracht. Bei im hinteren Totpunkt-Bereich befindlicher Stößer-Zunge wird Ankerdraht in den Arbeitsbereich zugeführt und auf das erforderliche Maß zugeschnitten. Beim Vorwärtslauf schiebt die Zunge diesen Anker vor sich her, wodurch auch das Borstenbündel mitgenommen wird. Das Borstenbündel wird im Werkzeugkopf gefaltet und zusammengedrückt, so dass es in das Bündelloch eines Bürstenkörpers passt. Das Einschieben in das Bündelloch erfordert einen erhöhten Kraftaufwand, durch den die Zungen-Spitze belastet wird. Nach dem Übergang des Borstenbündels in das Bündelloch trifft der Anker an den Seiten des Bündelloches auf das Material des Bürstenkörpers auf, wodurch eine erhöhte Kraft zum Weiterbewegen der Zunge erforderlich ist. Schließlich wird im vorderen Totpunkt der Zunge nochmals eine erhöhte Einpresskraft benötigt, wenn die Filamente des Borstenbündels an den Lochgrund des Bündelloches anstoßen und vom Anker noch etwas weitergedrückt werden. Wenn die Stößer-Zunge beziehungsweise der Werkzeugschieber im Werkzeuggehäuse nicht exakt justiert sondern etwas zu weit nach vorne ausgerichtet ist, entstehen besonders hohe Belastungskräfte beim Beaufschlagen der Filamente durch den von der Zunge angetriebenen Anker. Durch diese wechselnde Belastung beim Stopfen der Borstenbündel wird die Zungenspitze auf Druck beansprucht, insbesondere auch dann, wenn gelegentlich bei der Bündel-Abteilung. einem Borstenbündel einige Filamente mehr als vorgesehen zugeführt werden und das Borstenbündel somit dicker ist.
-
Wenn die Stößer-Zunge nicht genau mittig auf das Bündelloch trifft, wirkt zusätzlich noch eine Biegebeanspruchung auf die Zunge. Das Bündel trifft dabei seitlich auf den Lochrand und wird in der Folge zur Lochmitte hin verschoben, wodurch auch die Züngenspitze etwas gebogen wird.
-
Durch diese Dauerbelastung mit der hohen Taktrate von beispielsweise mehr als zehn Stopfvorgängen pro Sekunde kann die Spitze der Stößer-Zunge beschädigt werden, insbesondere aus- oder abbrechen. Nach einer solchen Beschädigung kann eine Ecke der Zunge oder ein gegebenenfalls mehrere Millimeter langer Zungen-Abschnitt fehlen. Dies führt wiederum dazu, dass die Befestigungsanker nicht tief genug in das Bündelloch gestopft werden und sich dadurch einzelne Filamente lösen können oder dass die Anker etwas aus dem Bürstenkörper herausragen oder schräg in dem Bündelloch sitzen. Dadurch können sich einzelne Filamente oder ganze Borstenbündel vom Bürstenkörper lösen, was einen schwerwiegenden Qualitätsmangel der Bürste darstellt.
-
Die Beschädigung der Stößer-Zunge ist im laufenden Betrieb nicht erkennbar, so dass erst in einer nachfolgenden Qualitätskontrolle der fertigen Bürsten eventuelle Produktionsmängel durch nicht vollständig eingestopfte Anker und/oder Borstenbündel feststellbar sind, wobei bereits eine hohe Anzahl von Bürsten fertiggestellt sein kann, die dann als Ausschuss aussortiert werden müssen, was hohe Kosten verursacht.
-
Es wurden daher bereits verschiedene Möglichkeiten geschaffen, die Funktionalität einer Stopf-Vorrichtung zu überprüfen.
-
Aus der
DE 92 03 928 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Zunge eines Stopfwerkzeugs einer Bürstenherstellungsmaschine mit einer Stößerdruck-Meßeinrichtung in Verbindung steht. Bei Überschreiten vorgegebener Druck-Grenzen wird dies angezeigt oder ein Steuerimpuls für die Bürstenherstellungsmaschine abgegeben. Die Überwachung der Zunge und des Stopfvorgangs erfolgt somit indirekt über die Messung des Stößerdrucks beim Stopfvorgang. Damit kann überwacht werden, ob der Stopfvorgang korrekt durchgeführt wurde oder ob ein Fehler, beispielsweise durch Fehlen des Befestigungsmittels oder des Bürstenkörpers, vorliegt.
-
Eine ähnliche Einrichtung beschreibt die
DE 196 00 192 A1 . Hier wird der Verlauf der Antriebskraft für den Stößel einer Stopfmaschine überwacht und die Stopfmaschine abgeschaltet, wenn die gemessene Antriebskraft über einen Toleranzbereich hinaus von einem vorgesehenen Verlauf abweicht.
-
Solche Einrichtungen sind jedoch aufwändig und somit teuer.
-
Im Bereich der Bohrwerkzeuge kennt man aus der
DE 299 08 015 U1 eine Vorrichtung, bei der das Bohrwerkzeug mit einem Abtaster abgetastet und auf Beschädigungen überprüft wird. Auch diese Vorrichtung ist aufgrund der mechanischen Positionierung des Abtasters vergleichsweise aufwändig.
-
Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Beschädigungen der Stößer-Zunge bereits beim Stopfen der Borstenbündel oder aber nach dem Stopfen erkannt werden können. Dabei soll die Vorrichtung einfach und kostengünstig realisierbar sein.
-
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass eine Kontrolleinrichtung mit einem Abtaster zum Kontrollieren zumindest des vorderen, freien Zungen-Endbereiches vorgesehen ist, dass der Werkzeugschieber und das Werkzeuggehäuse zwei im Bereich des hinteren Totpunktes des vorderen Zungenendes gegenüberliegende Ausnehmungen aufweisen, dass der Abtaster eine an der einen Ausnehmung angeordnete Druckluft-Zufuhr als Signal-Sender und einen an der anderen Ausnehmung angeordneten Druck-Sensor als Signal-Empfänger aufweist, dass das vordere Zungenende in der hinteren Totpunktlage ein Drosselorgan innerhalb eines Messkanales bildet, und dass der Abtaster mit einer Steuereinrichtung zur Fehler-Signalisierung und/oder zum Stillsetzen der Stopfvorrichtung verbunden ist.
-
Mit der Kontrolleinrichtung können Beschädigungen der Zunge unmittelbar nach der Beschädigung festgestellt werden. Bei kleineren Beschädigungen kann es ausreichend sein, eine Fehler-Signalisierung vorzunehmen, um die anstehende Notwendigkeit eines Zungen-Wechsels anzukündigen. Insbesondere bei der Erkennung von größeren Beschädigungen kann es zweckmäßig sein, die Stopfvorrichtung automatisch stillzusetzen, um Ausschussproduktion zu vermeiden.
-
Ein weiterführender Erfindungsgedanke sieht vor, dass die Kontrolleinrichtung mit dem Abtaster gleichzeitig zur Lagekontrolle der Zunge ausgebildet ist. Dadurch kann ein fehlerhaftes Stopfen durch eine unsachgemäße oder nicht exakte Positionierung der Zunge am Stopfwerkzeug vermieden werden.
-
Dabei ist zweckmäßig, wenn eine Justiereinrichtung zum Einstellen der Sollposition der Zunge vorgesehen ist, wenn die Justiereinrichtung insbesondere im Bereich des hinteren Totpunktes der Zunge eine Markierung für die Zungen-Sollposition aufweist und wenn die Justiereinrichtung durch eine insbesondere im Bereich des hinteren Totpunktes der Zunge angeordnete, das freie Zungen-Ende von außen zugänglich machende Ausnehmung an dem die Zunge führenden Werkzeugschieber sowie ein in die Ausnehmung einführbares Anschlagelement gebildet ist. Beim Einsetzen der Zunge in das Stopfwerkzeug kann das Anschlagelement in die Ausnehmung des Werkzeugschiebers eingesetzt werden. Die Zunge wird dann so positioniert, dass ihr freies Ende am Anschlagelement anschlägt. Somit ist die korrekte Positionierung der Zunge sichergestellt. Nach dem Einsetzen der Zunge wird das Anschlagelement entfernt, um die Axialverschiebung der Zunge zu ermöglichen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, für die eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass zur mittelbaren Kontrolle des vorderen Zungenendens und/oder zur Lagekontrolle der Zunge ein Abtaster zur Lagekontrolle der in ein Bündelloch eingebrachten Befestigungsanker, insbesondere bezüglich eines Überstandes der Befestigungsanker über den Bündellochrand vorgesehen ist.
-
Wenn die Zunge beschädigt oder dejustiert, also in ihrer Lage verändert ist, werden die Anker nicht mehr vollständig in den Bürstenkörper eingestopft. Steht ein Anker nach dem Stopfen also über den Bündellochrand hinaus, kann dies als Erkennungsmerkmal für eine beschädigte oder dejustierte Zunge genutzt werden.
-
Dabei genügt es, die äußeren, frei zugänglichen Bündelreihen zu kontrollieren, da im Falle einer Zungen-Beschädigung oder Lageveränderung alle Borstenbündel einer Bürste betroffen sind.
-
Außer einem mechanischem Abtaster für diese Lagekontrolle der in einem Bürstenkörper befindlichen Befestigungsanker kann als Abtaster auch wenigstens ein kapazitiver oder induktiver Lage- oder Näherungssensor vorgesehen sein.
-
Mit solchen Sensoren kann berührungslos überprüft werden, ob die Befestigungsanker sich in der richtigen Lage innerhalb der Borstenbündel-Löcher befinden.
-
Dabei beeinflusst die von einer korrekten Lage abweichende Lage der Befestigungsanker das Messfeld, so dass dieser Unterschied ausgewertet werden kann. Es kann dabei eine Vergleichsmessung vorgenommen werden, indem zunächst eine geprüfte, als gut befundenen Bürste in das Messfeld gebracht wird und der Messwert kann dann als Referenzwert für die weitere Überprüfung der Bürsten dient.
-
Der induktive Lage- oder Näherungssensor kann ein Induktionssensor oder einen Wirbelstromssensor sein. Weiterhin kommt auch ein kapazitiver Lage- oder Näherungssensor in Frage, da auch ein solcher eine hohe Messgenauigkeit aufweist um die vergleichsweise kleinen Lageunterschiede bei den nicht vollständig eingeführten Befestigungsankern, die aus Metallplättchen bestehen, zu detektieren.
-
Zweckmäßigerweise ist der Lage- oder Näherungssensor in Messstellung etwa in Verlängerung der Einstopfrichtung der Befestigungsanker rückenseitig oder borstenseitig des Bürstenkörpers angeordnet. Damit ergeben sich Abstandsänderungen zu dem Sensor, wenn Befestigungsanker auf Grund einer abgebrochenen oder beschädigten Stößerzunge nicht vollständig in ein Bündelloch eingedrückt worden sind.
-
Je nach Größe des Erfassungsbereiches des Sensors kann vorgesehen sein, dass dieser nur Teilbereiche des Befestigungsanker aufweisenden Bereiches der Bürste auf korrekten Sitz der Befestigungsanker überprüft. In diesem Fall besteht die Möglichkeit für eine Überprüfung des gesamten Borstenfeldes, dass der Bürstenkörper und/oder der Lage- oder Näherungssensor relativ zueinander positionierbar sind, um nacheinander Teilbereiche des Bürstenkörpers im Bereich des Borstenfeldes auf korrekten Sitz der Befestigungsanker abzutasten. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, dass mehrere, jeweils einen Teil des Befestigungsanker aufweisenden Bereiches der Bürste erfassende Lage- oder Näherungssensoren vorgesehen sind und dass die Anzahl der Lage- oder Näherungssensoren vorzugsweise zur gleichzeitigen Erfassung des gesamten Befestigungsanker aufweisenden Bereiches einer Bürste bemessen ist.
-
Dadurch ist eine sehr schnelle Abtastung und Überprüfung der gestopften oder teilgestopften Bürste möglich. Gerade bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten ist dies von Vorteil.
-
Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, das gesamte Borstenfeld auf korrekten Sitz der Befestigungsanker zu überprüfen. Falls die Stößerzunge an ihrem Ende beschädigt oder abgebrochenen ist, werden in der Folge alle Befestigungsanker fehlerhaft in das Bündelloch eingeführt. Demnach würde der Fehler an allen nachfolgend gestopften Bürsten und dort bei jedem Bündelloch erkennbar sein. Es genügt deshalb, dass mit einem Lage- oder Näherungssensor der Bereich um einen oder wenige Befestigungsanker überprüft wird. Wird ein fehlerhafter Sitz eines Befestigungsankers festgestellt, kann die Stopfmaschine ausgeschaltet und ein Alarm ausgelöst werden. Die Überprüfung der Bürsten kann unmittelbar nach dem Fertigstopfen der Bürste, im Verlauf einer Nachbearbeitung oder aber nach vollständiger Fertigstellung der Bürste erfolgen.
-
Beispielsweise kann nach dem Stopfen die Bürste über einen Greifer aus einer Stopftrommel herausgenommen und zu einer Nachbearbeitungsmaschine übergeben werden. Dabei wird die Bürste zweckmäßigerweise am Griff, also beabstandet zu dem die lagezuüberprüfenden Befestigungsanker aufweisenden Kopfbereich gehalten, um eine unerwünschte Messbeeinflussung zu vermeiden. Während der Messung bei der Übergabe zwischen Stopfstation und Nachbearbeitungsmaschine kann gegebenenfalls eine kurze Stillstandszeit vorgesehen sein.
-
Es besteht aber auch die Möglichkeit, im Verlauf der Bürsten-Nachbearbeitung eine Überprüfung der Bürsten auf korrekten Sitz der Befestigungsanker vorzunehmen, indem alle oder stichprobenartig einige Bürsten entnommen und überprüft werden. Anschließend werden die Bürsten, falls keine Fehlermeldung erfolgt, wieder in den Fertigungskreislauf zurückgegeben.
-
Zweckmäßigerweise ist zur Lagekontrolle der in ein oder mehrere Bündellöcher eines Bürstenkörpers eingebrachten Befestigungsanker, die zumindest teilgestopfte Bürste beabstandet zu die Messung beeinflussenden Gegenständen wie metallischen Halterungen oder dergleichen, insbesondere außerhalb einer metallischen Spanneinrichtung zu positionieren.
-
Dies ist für eine hohe Messgenauigkeit vorteilhaft, da durch diese Maßnahme störende, metallische Teile die Messung nicht beeinflussen. In unterschiedlicher Lage befindliche Befestigungsanker führen nur zu sehr geringen Messdifferenzen, so dass eine dementsprechend empfindliche Messung erforderlich ist. Störeinflüsse durch andere Metallteile oder durch störende elektromagnetische Felder sollten deshalb weitestgehend ausgeschlossen werden.
-
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
-
Es zeigt:
-
1 den freien, vorderen Zungen-Endbereich einer unbeschädigten Stößer-Zunge,
-
2 eine Zunge mit ausgebrochenem freien Zungen-Endbereich,
-
3 eine Zunge mit abgebrochenem freien Zungen-Endbereich,
-
4 ein Stopfwerkzeug mit einem in einem Werkzeuggehäuse verschiebbar geführten Werkzeugschieber und einer darin axial geführten Stößer-Zunge sowie eine Kontrolleinrichtung mit einem druckluft-gesteuerten Abtaster und
-
5 eine schematische Darstellung einer Befestigungsanker-Lagekontrolleinrichtung.
-
1 zeigt eine Stößer-Zunge 1 mit intaktem Zungen-Endbereich 2. Derartige Zungen 1 sind üblicherweise aus hochwertigem Stahl gefertigt und haben entsprechend der zu fertigenden Bürste angepasste Abmessungen, beispielsweise eine Breite von 2 mm sowie eine Dicke von 0,3 mm.
-
Die Zunge 1 ist gemäß 4 in einem Werkzeugschieber 3 eines Stopfwerkzeugs 5 axial hin- und herbewegbar geführt. Der Werkzeugschieber 3 ist seinerseits in einem Werkzeuggehäuse 4 verschiebbar gelagert. Zum Stopfen eines Borstenbündels 6 in ein Bündelloch 7 eines Bürstenkörpers 8 wird zunächst der Werkzeugschieber 3 dem Bürstenkörper 8 angenähert (Pf1) und anschließend die Zunge 1 gemäß Pfeil Pf2 axial verschoben, wobei ein zuvor in den Vorschubbereich der Zunge 1 durch eine Durchtrittsöffnung 9 in den Werkzeugschieber 3 gebrachtes, zu stopfendes, in 4 nicht dargestelltes Borstenbündel sowie ein Ankerplättchen mitgenommen und in ein freies Bündelloch 7 des Bürstenkörpers 8 eingestopft wird.
-
Durch die beim Einstopfen der Borstenbündel mit den Ankerplättchen in ein Bündelloch 7 auf die Zunge 1 rückwirkenden Kräfte, insbesondere wenn das Stopfwerkzeug nicht exakt vor einem Bündelloch positioniert ist und das Ankerplättchen nicht mittig auf das Bündelloch trifft, kann die Zunge 1 an ihrem freien Zungen-Endbereich 2 beschädigt werden. Dabei kann es vorkommen, dass nur ein Teil des Zungen-Endbereichs 2 ausbricht (2) oder dass der gesamte freie Zungen-Endbereich 2 abbricht (3). Mit einer derart beschädigten Zunge 1 können die Borstenbündel und die Befestigungsanker nicht mehr ordnungsgemäß in die Bündellöcher eingestopft werden und die Zunge 1 muss ersetzt werden.
-
Um eine Zungen-Beschädigung frühzeitig erkennen zu können, ist bei dem Stopfwerkzeug 5 gemäß 4 eine Kontrolleinrichtung 10 für die Zunge 1 vorgesehen. Die Kontrolleinrichtung 10 weist einen Abtaster 11 zum Kontrollieren des freien Zungen-Endbereichs 2 auf, der mit einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung zur Fehler-Signalisierung und/oder zum Stillsetzen der Stopfvorrichtung verbunden ist.
-
Sowohl der Werkzeugschieber 3 als auch das Werkzeuggehäuse 4 weisen jeweils zwei im Bereich des hinteren Totpunktes des vorderen Zungenendes 2 gegenüberliegende Ausnehmungen 12 auf. Der Abtaster 11 weist einen an der einen Ausnehmung 12 des Werkzeuggehäuses 4 und des Werkzeugschiebers 3 angeordneten Signal-Sender 13 und einen an der gegenüberliegenden Ausnehmung 12 angeordneten Signal-Empfänger 14 auf.
-
Bei dem Stopfwerkzeug 5 gemäß 4 weist der Abtaster 11 eine pneumatische Druckluft-Zufuhr als Signal-Sender 13 und einen Druck-Sensor als Signal-Empfänger 14 auf. Das vordere Zungenende 2 bildet dabei in der hinteren Totpunkt-Lage ein Drossel- beziehungsweise Absperrorgan innerhalb des durch die Ausnehmungen 12 gebildeten Messkanals. Bei intakter Zunge 1 ist der Messkanal durch die Zunge 1 abgedichtet, so dass von dem Signal-Sender 13 ausgehende Druckluft nicht zum Signal-Empfänger gelangt. Bei aus- oder abgebrochener Zunge 1 kann Druckluft durch den Messkanal an den Signal-Empfänger 14 gelangen und die nachgeordnete Steuereinheit kann die Fehler-Signalisierung beziehungsweise die Stillsetzung des Stopfwerkzeugs auslösen.
-
In 5 ist beispielsweise eine Befestigungsanker-Lagekontrolleinrichtung 15 gezeigt, mittels der an einer fertiggestopften Bürste 16 überprüft werden kann, ob sich die Befestigungsanker 19 in korrekt eingestopfter Position befinden. Dazu ist ein Lage- oder Näherungssensor 17 in Messstellung etwa in Verlängerung der Einstopfrichtung der Befestigungsanker rückenseitig des Bürstenkörpers 8 angeordnet. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen induktiven Lage- oder Näherungssensor, insbesondere um einen Induktionssensor oder einen Wirbelstromsensor. Falls sich ein oder mehrere Befestigungsanker 19 nicht in korrekter Einstopfposition befinden, was in 5 an einem Befestigungsanker 19a angedeutet ist, haben diese einen anderen Abstand zum Lage- oder Näherungssensor 17 als die korrekt sitzenden Befestigungsanker. Dies wird durch den Lage- oder Näherungssensor 17 messtechnisch erfasst und an eine Auswerteeinrichtung 18 weitergegeben. Die Auswerteeinrichtung 18 kann, wie durch den Pfeil angedeutet, eine Steuerverbindung zu einer Stopfmaschine aufweisen, um diese bei fehlerhaftem Sitz der Befestigungsanker 19 abzuschalten oder um eine Alarmierung auszulösen.
