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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine mit
einer Einrichtung zum Transportieren von Bürstenkörpern oder Bürsten von einer
Bearbeitungsstation zu wenigstens einer weiteren Bearbeitungsstation
sowie zum Positionieren von Bürstenkörpern oder
Bürsten
bei diesen Bearbeitungsstationen und mit einer Einrichtung zum Halten von
Bürstenkörpern.
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Bürstenherstellungsmaschinen
mit mehreren Bearbeitungsmaschinen weisen üblicherweise eine meist umlaufende
Transporteinrichtung mit einer Kette, an der Werkstückhalter
befestigt sind, zum Zuführen
der Bürstenkörper zu
den einzelnen Bearbeitungsmaschinen auf. Bei diesen Bearbeitungsmaschinen,
wie zum Beispiel Stopfmaschinen, Bohrmaschinen, Abscheraggregaten
und dergleichen werden dann zum Beispiel mit Hilfe von Gewindespindeln,
Getrieben, Kreuztischen und dergleichen die erforderlichen Positionierbewegungen
der Werkstückhalter
für das
Bearbeiten der Bürstenkörper oder
Bürsten
durchgeführt.
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Es
sind somit einerseits Antriebe für
das Transportieren der Bürstenkörper oder
Bürsten
zwischen den Bearbeitungsstationen und andererseits besonders präzise arbeitende,
schnelle Antriebe für die
Positionierbewegungen bei den einzelnen Bearbeitungsmaschinen vorgesehen.
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Insgesamt
ist somit der Aufwand für
die Antriebe vergleichsweise groß.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine der
eingangs erwähnten
Art zu schaffen, die für
den Transport und das Positionieren von Bürstenkörper oder Bürsten einen verringerten Aufwand
erfordert, gleichzeitig aber flexibel für unterschiedliche Anwendungen
einsetzbar ist.
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Außerdem soll
der Bürstenkörper in
seiner Einspannung während
der gesamten Bearbeitung verbleiben können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
dass sowohl für
das Transportieren von Bürstenkörpern oder Bürsten von
einer Bearbeitungsstation zu wenigstens einer weiteren Bearbeitungsstation
als auch zum Positionieren bei zumindest einer diesen Bearbeitungsstationen
ein sich über
die Reihe von Bearbeitungsstationen erstreckender, durchgehender
Linearantrieb für
eine Längspositionierbewegung
(X-Richtung) vorgesehen ist, dessen Läufer mit wenigstens einer Halteinrichtung
verbunden ist.
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Es
ist somit sowohl für
den Transport der Bürstenkörper oder
Bürsten
zwischen den Bearbeitungsstationen als auch zum Positionieren bei
diesen Bearbeitungsstationen für
die Arbeitsbewegung nur noch eine Art von Antrieb vorgesehen. Dieser
ist in der Lage, sowohl die etwas größeren Bewegungen zwischen den
Bearbeitungsstationen auszuführen als
auch die präzisen
und hochdynamischen Arbeitsbewegungen.
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Bei
der Grundausführung
der Bürstenherstellungsmaschine
ist nur eine Achse nur Längsbewegung
der Halter für
die Bürstenkörper oder
Bürsten
zwischen und bei den Bearbeitungsstationen vorgesehen. Dies genügt beim
Herstellen von Bürsten zum
Beispiel mit einem einreihigen Borstenfeld und wenn bei einer Bearbeitungsstation
mehrere Stopfmaschinen seitlich versetzt zum Stopfen unterschiedlicher
Längsreihen
von Borstenbündeln
angeordnet sind.
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Die
Stopfeinrichtungen können
in Längstransport-
beziehungsweise Längspositionierrichtung (X-Richtung)
hintereinander mit ihren Stopfwerkzeugen entweder fluchtend oder,
wie zuvor schon erwähnt,
in Y-Richtung seitlich versetzt zueinander angeordnet sein.
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Mit
in Längstransportrichtung
fluchtend angeordneten Stopfeinrichtungen können innerhalb von Borstenbündel- Einzelreihen
unterschiedliche Borstenbündel,
auch Einzelbündel,
gestopft werden und mit seitlich versetzt angeordneten Stopfeinrichtungen können ohne
Seitenpositionierung (Y-Richtung) der Bürstenkörper mehrreihige Borstenbündelfelder
gestopft werden, wobei die einzelnen Reihen jeweils gleiche oder
unterschiedliche Borstenbündel
aufweisen können.
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Auch
zum Stopfen von mit unterschiedlichen Borstenbündeln zu bestückenden
Borstenbündel-Teilfeldern
einer Bürste
können
seitlich versetzte Stopfmaschinen vorgesehen sein.
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Bei
der Bearbeitungsstation mit einer oder mehreren Nach-Bearbeitungsstation,
also Abscherstationen, Schleifstationen und dergleichen, die einer oder
mehreren Stopfeinrichtungen nachgeschaltet sein können, genügt als Arbeitsbewegung
die von dem Linearantrieb durchgeführte Längspositionierbewegung in X-Richtung, weil die
dort vorgesehenen Bearbeitungswerkzeuge das Bürsten-Bearbeitungsfeld in seiner
Breite überdecken.
Allenfalls sind Zustellpositionierungen (Z-Achse) vorgesehen, die aber problemlos
von dem Bearbeitungswerkzeug selbst ausgeführt werden können.
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Für eine Bearbeitungsstation
mit einer Stopfeinrichtung für
Borstenbündel
besteht die Möglichkeit,
dass diese mit ihrem Stopfwerkzeug eine Stopfbewegung durchführt und
die gegebenenfalls mit einem Antrieb zum Positionieren quer zur
Zuführrichtung
der Bürstenkörper (Y-Richtung)
und/oder zum Positionieren in Stopfrichtung (Z-Richtung) und/oder zum
Positionieren um wenigstens eine Schwenkachse für schrägstehende Borstenbündel ausgerüstet ist.
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In
diesem Fall führt
der Linearantrieb nur die Längspositionierbewegung
(X-Richtung) durch, während
alle anderen gegebenenfalls vorgesehenen Positionierbewegungen das
Stopfwerkzeug macht. Vorteilhaft ist dabei, dass für Positionierbewegungen
zusätzlich
zur Längspositionierbewegung
keine Zuleitungen zu den Bürstenkörper-Halterungen
zur Versorgung von Positionierantrieben erforderlich sind.
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In
der Praxis ist jedoch häufig
der Einsatz konventioneller Stopfeinrichtungen vorgesehen, die ausschließlich Stopfbewegungen
ausführen
können.
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In
diesem Fall ist vorgesehen, dass der für die Längspositionierbewegung (X-Richtung)
vorgesehene Linearantrieb mit einem Querpositionierantrieb für eine quer
zur Längspositionierbewegung verlaufende
Querpositionierbewegung (Y-Richtung) versehen
ist, der vorzugsweise ebenfalls als Linearantrieb ausgebildet ist.
Damit stehen für
die Hauptpositionierbewegungen leistungsfähige, im Aufbau einfache und
störunanfällige Antriebe
zur Verfügung.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Bürstenkörper-Halteeinrichtung
eine Positioniereinrichtung zum Positionieren des oder der gehaltenen Bürstenkörper quer
zur X-Y-Ebene und/oder zum Positionieren um wenigstens eine Schwenkachse
für schrägstehende
Borstenbündel
aufweist.
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Der
Linearantrieb macht somit nur die Längspositionierbewegung, während die übrigen Positionierbewegungen,
also entweder nur die Y-Richtung oder bedarfsweise auch noch eine
Höhenausgleichsbewegung
in Z-Richtung sowie gegebenenfalls Schwenkbewegungen, von einem
oder mehreren Zusatzantrieben an den Bürstenkörper-Halterungen durchgeführt werden.
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Besonders
unkompliziert ist eine Antriebsanordnung, wenn die beiden Linearantriebe
für die Längspositionierbewegung
(X-Richtung) und
die Querpositionierbewegung (Y-Richtung) integrale Bestandteile
einer Planarpositioniereinrichtung mit wenigstens einem Planarantrieb
sind.
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Mit
einer solchen Planarpositioniereinrichtung können in einer Ebene beliebige
Positionierungen vorgenommen werden. Es handelt sich dabei um in
zwei Koordinatenrichtungen arbeitende Direktantriebe, die entweder
wie Schrittmotoren gesteuert oder aber geregelt als Servosysteme
betrieben werden können.
Der Antrieb und die Führung
sind berührungsfrei
durch ein Luftkissen und damit verschleißfrei. Mit Hilfe des auf dem
plattenförmigen
Stator in zwei Koordinatenrichtungen beliebig bewegbaren Läufers und
damit verbundener Halterung können Bürstenkörper oder
Bürsten
den einzelnen Bearbeitungsstationen zugeführt und dort auch präzise positioniert
werden.
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Systembedingt
ist dabei eine sehr hohe Positioniergenauigkeit und eine hohe Dynamik
gegeben, so dass auch eine hohe Positionierpräzision erfordernde Bürsten, insbesondere
Zahnbürsten,
damit hergestellt werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der sich über die Reihe von Bearbeitungsstationen
erstreckende Linearantrieb oder der diesen aufweisende Planarantrieb
mehrere voneinander unabhängig positionierbare
Läufer
mit Halteeinrichtungen für
Bürstenkörper aufweist.
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Dies
ist vor allem für
eine Bürstenfertigung vorteilhaft,
weil der eine Planar-Läufer
zum Beispiel bei einer Stopfstation Positionierbewegungen durchführen kann,
während
sich ein anderer Planar-Läufer beispielsweise
in einer Endlade- und Beladeposition befindet, wo beispielsweise
gestopfte Bürsten
entnommen und zu stopfende Bürstenkörper beladen werden,
wobei andere Bewegungen durchgeführt werden
als von dem Läufer
bei der Stopfstation.
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Für einen
Wechselvorgang beim Stopfen können
benachbarte Planar-Läufer
zunächst
nebeneinander positioniert werden während der Stopfvorgang noch
läuft.
Nach einer Bewegungssynchronisation erfolgt dann praktisch nahtlos
durch seitliches Parallelverschieben der beiden Planarläufer der Übergang
des Stopfwerkzeuges von der fertig gestopften Bürste zu dem bereitgestellten,
zu stopfenden Bürstenkörper, der
vom anderen Planar-Läufer gehalten
wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung können mehrere Planarpositioniereinrichtungen
zum Positionieren der Halteeinrichtung oder dergleichen in mehr
als zwei Achsen miteinander verbunden sind.
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Die
Lage der zusätzlichen
Bewegungsachsen in Relation zur Planarebene kann dabei beliebig sein.
Damit lassen sich auch komplizierte Bewegungsabläufe realisieren.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend
ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der
Zeichnungen noch näher
erläutert.
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Es
zeigt zum Teil etwas schematisiert:
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1 eine Seitenansicht einer
Bürstenherstellungsmaschine,
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2 eine Detailansicht mit
einem Linearmotor und einem mit dem Läufer des Linearmotors verbundenen
Bürstenhalter
und
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3 eine Ansicht von zwei
miteinander gekoppelten Linearmotoren.
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Eine
in 1 gezeigte Bürstenherstellungsmaschine 1 dient
zum Herstellen von Bürsten 2,
wobei Bürstenkörper 3 mit
Borstenbündeln 4 bestückt werden
und die Bürsten 2 dann
einer Nachbearbeitung zum Abscheren der Bürstenbündel und zum Beschleifen der
Borstenenden zugeführt
werden.
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Die
Maschine 1 weist eine Transporteinrichtung 5 auf,
mittels der die Bürstenkörper beziehungsweise
die Bürsten
von einer Bearbeitungsstation zu einer nächsten transportiert werden
können
und die darüber
hinaus auch zum Positionieren der Bürstenkörper oder Bürsten bei diesen Bearbeitungsstationen
dient.
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Die
Transporteinrichtung 5 weist zwei Transportabschnitte 5a, 5b auf,
wobei der Transportabschnitt 5a eine Bestückungsstation 6,
zwei Stopfstationen 7 und 8 sowie eine Übergabestation 9 umfasst.
Der Transportabschnitt 5b weist zur Nachbearbeitung der
Bürsten
zwei Abscherstationen 10 und 11, zwei Abrund-
oder Schleifstationen 12, 13 sowie eine Ausgabestation 14 für fertige
Bürsten 2 auf.
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Insgesamt
ist die Reihe von Bearbeitungsstationen 6 bis 14 umlaufend
angeordnet, wobei jeweils an den Enden der Transportabschnitte 5a, 5b durch
Pfeile Pf 1 und Pf 2 angedeutete, nicht näher dargestellte Übergabevorrichtungen
vorgesehen sind. Mittels diesen erfolgt einerseits eine Übergabe von
Bürstenkörperhaltern
mit gestopften Bürsten
von der Übergabestation 9 zu
den Nachbearbeitungsstationen 10 bis 13 (Pf. 1)
und andererseits der Rücktransport
von leeren Bürstenkörperhaltern
von der Ausgabestation 14 zu der Bestückungsstation 6.
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Für jeden
Transportabschnitt 5a, 5b ist ein sich über die
Reihe von den jeweiligen Bearbeitungsstationen 6 bis 9 beziehungsweise 10 bis 14 erstreckender,
durchgehender Linearantrieb 15 beziehungsweise 16 vorgesehen.
Jeder dieser Linearantriebe weist einen sich über die Reihe von Bearbeitungsstationen
erstreckenden, plattenförmigen
Stator 17 beziehungsweise 18 sowie mehrere, jeweils eine
Bürstenkörper-Halteeinrichtung 19 aufweisende Läufer 20 auf,
die jeweils einen Bürstenkörperhalter bilden
(vergl. 2). Die Läufer 20 können auf
dem jeweiligen Stator 17 oder 18 entsprechend
dem Pfeilen Pf3 in Umlaufrichtung bewegt und an den Enden der Transportabschnitte 5a, 5b von
einem zum andern umgesetzt werden.
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Mit
Hilfe der Linearantriebe 15 beziehungsweise 16 können die
Läufer 20 von
einer Station zur nächsten
bewegt werden. Außerdem
können
damit Positionierbewegungen im Bereich einer Bearbeitungsstation
vorgenommen werden und dabei insbesondere bei den Stopfstationen 7 und 8 das
Positionieren der von den Halteeinrichtungen 19 gehaltenen Bürstenkörper mit
den darin befindlichen Aufnahmelöchern
für Borstenbündel 4 jeweils
in Fluchtrichtung zur Längsachse
L von Stopfwerkzeugen 21 beziehungsweise 22. Es
erfolgt dabei eine Positionierung entlang einer Reihe von Bürstenkörper-Löchern.
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Für das Stopfen
einer Parallelreihe ist es erforderlich, eine Querpositionierung
zu der von den Läufern 20 ausgeführten Längspositionierbewegung (X-Richtung),
also in Y-Richtung vorzunehmen. Es besteht die Möglichkeit, diese Querpositionierbewegung
in Y-Richtung durch eine entsprechende Seitenbewegung der Stopfwerkzeuge 21, 22 zu
realisieren oder aber, indem die Halteeinrichtung 19 für den Bürstenkörper in
diese Querrichtung verschiebbar gelagert ist, wie dies in 3 angedeutet ist. Es ist hierbei
erkennbar, dass die Halteeinrichtung 19 im Y-Richtung gemäß dem Doppelpfeil
mittels eines Querschnittes oder dergleichen Führung verschiebbar gelagert
ist und mit einem Querpositionierantrieb 23 verbunden ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
gemäß 3 handelt es sich bei dem
Querpositionierantrieb 23 um einen Linearmotor. Es besteht aber
auch die Möglichkeit,
hier einen rotativen Elektromotor als Antrieb sowie eine Übertragungsmechanik
beispielsweise mit einer Gewindespindel zum Umsetzen in eine Linearbewegung
vorzusehen.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
zumindest für
den Transportabschnitt 5a anstatt eines Linearantriebes 15 einen
Planarantrieb vorzusehen, bei dem dann praktisch die beiden Linearantriebe 15 und 23 integrale
Bestandteile sind. Mit einem solchen Planarantrieb lassen sich die
Läufer 20 auf
der zugeordneten Statorplatte planar in beliebige Richtungen bewegen
und somit auch die beim Stopfen notwendigen Positionierbewegungen
in X- und Y-Richtung
durchführen.
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Sowohl
bei einem Linearantrieb als auch bei einem Planarantrieb können die
zugeordneten Läufer 20 unabhängig voneinander
positioniert werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
gemäß 1 sind zwei Stopfstationen 7 und 8 vorgesehen, mit
denen unterschiedliche Borstenfeld-Muster bestückt werden können. Beispielsweise
kann mit der Stopfstation 7 ein Bestücken der Bürstenkörper 3 mit Borstenbündeln einer
ersten Sorte und bei der Stopfstation 8 mit Borstenbündeln einer
zweiten Sorte vorgenommen werden, wobei die jeweiligen Borstenbündeln in
unterschiedliche Aufnahmelöcher
der Bürstenkörper eingestopft
werden. Dementsprechend müssen
auch die zugeordneten Läufer 20 unterschiedliche
Positionierbewegungen durchführen.
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Auch
ein Planarantrieb dient sowohl zum Positionieren der Bürstenkörper bei
einer Bearbeitungsstation als auch zum Trans portieren der Bürstenkörper beziehungsweise
Bürsten
von einer Station zu einer nächsten.
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Die
mit Borstenbündeln 4 bei
den Stopfstationen 7 und 8 bestückten Bürstenkörper 3 werden
zu der Übergabestation 9 transportiert,
wo die Läufer 20 mit
den daran befindlichen Bürstenkörper-Halteeinrichtungen 19 und
einer gehaltenen Bürste
von einer Übergabeeinrichtung
erfasst und dem zweiten Transportabschnitt 5b mit dem Linearantrieb 16 zugeführt werden.
Bei den beiden Abscherstationen 10 und 11 werden
die Borstenfelder abgeschert und gegebenenfalls profiliert und in
den anschließenden
Abrund- beziehungsweise Schleifstationen 12 und 13 werden die
Borstenenden verrundet. Sowohl die Abscheraggregate 24 als
auch die Schleifvorrichtungen 25 sind so ausgebildet, dass
das gesamte Borstenfeld einer Bürste 2 bei
einer Transportbewegungen der Läufer 20 gemäß dem Pfeil
Pf 3 (X-Richtung) überdeckt
wird und dadurch alleine durch diese Bewegung auch vollflächig bearbeitet
werden kann. Es ist hier also keine Querbewegung in Y-Richtung erforderlich.
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Allerdings
können
die Läufer
im Bereich dieser Nachbearbeitungs-Stationen in X-Richtung hin- und
herbewegt werden, um ein optimales Arbeitsergebnis zu erzielen.
Beispielsweise könnten
die Bürsten
für einen
ersten Abschervorgang langsam an dem oder den Abscheraggregaten
vorbeigeführt
werden und es könnten
sich dann ein schnellerer Rücklauf
und weitere Abschervorgänge
mit programmierbarer Geschwindigkeit anschließen. Vorteilhaft ist hierbei
auch, dass die Nachbearbeitungs-Einrichtungen, also die Abscheraggregate
und die Schleifvorrichtungen selbst ortsfest angeordnet sein können und
keine Arbeitsbewegungen durchführen
müssen.
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Obgleich
bei den Nachbearbeitungsstationen 10 bis 13 eine
lineare Bewegung der Bürsten
genügt,
könnte
auch hier ein Planarantrieb vorgesehen sein, um spezielle Bearbeitungsbewegungen durchführen zu
können.
Beispielsweise könnten
damit bei den Abrund- beziehungsweise Schleifstationen 12, 13 kreisende
Bewegungen durchgeführt
werden, um ein besonders gutes Abrundergebnis der Borstenenden zu
erzielen.
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Für komplizierte
Bearbeitungsbewegungen können
auch mehrere Planarpositioniereinrichtungen zum Positionieren der
Bürstenkörper- beziehungsweise
Bürstenhalter
in mehr als zwei Achsen miteinander verbunden sein.
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Anstatt
einer Anordnung der Bearbeitungsstationen wie in 1 gezeigt, wobei diese praktisch umlaufend
angeordnet sind, besteht auch die Möglichkeit, die Reihe von Bearbeitungsstationen
in einer Ebene zum Beispiel zick-zack-förmig verlaufend mit mehreren
vorzugsweise parallelen Reihenabschnitten vorzusehen. In diesem
Fall wäre
insbesondere bei Einsatz einer Planarpositioniereinrichtung keine Übergabe
von einem Transportabschnitt zu einem anderen mit Hilfe entsprechender Übergabeeinrichtungen
erforderlich.