DE1145139B - Automatische Buerstenfertigungsmaschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES

rNTERNAT.KL. A 46 d

PATENTAMT

Sch 27892 m/9 a

ANMELDETAG: 13. MAI 1960

BEiELANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 14. MÄRZ 1963

Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugmaschine für die Fertigung von Bürsten. Die Arbeitsgänge einer solchen Maschine bestehen entweder im Bohren der Büschellöcher im Bürstenkörper und in ihrem anschließenden Bestecken, d. h. dem Einführen und Befestigen eines Büschels, oder aber — bei bereits mit den Löchern versehenen, z. B. gegossenen oder gepreßten Bürstenkörpern — nur in dem Besteckvorgang.

Die Erfindung geht von einer solchen Ausbildung der Bürstenfertigungsmaschine aus, bei der eine Schablone nebst dem oder den zu bearbeitenden Bürstenkörpern in festem gegenseitigem Abstand in zwei zueinander rechtwinkligen Achsen gegenüber dem Schablonenfühler und dem oder den Werkzeugen, z. B. einem Bürstenbesteck- und/oder einem Bohrwerkzeug, beweglich gelagert sind. Derartige Maschinen sind in der Ausbildung für den Handantrieb in der Weise bekannt, daß die Verstellbewegungen eines die Schablone und die Werkstücke tragenden Rahmens von Loch zu Loch zwischen je zwei Arbeitsvorgängen von Hand ausgeführt werden müssen.

Zum Stande der Technik gehört eine automatische Steuerung für Werkzeugmaschinen, wie z. B. Drehbänke, mit einem bandartigen Organ als Steuerimpulsgeber. Diese bekannte Steuerung ist jedoch bei einer Werkzeugmaschine, die nach der der Erfindung zugrunde liegenden Art rhythmische Arbeitsvorgänge auszuführen hat, zur automatischen Steuerung des Arbeitsablaufes nicht geeignet.

Nach der Erfindung wird der vollautomatische Betrieb einer Bürstenfertigungsmaschine der oben umrissenen Art dadurch ermöglicht, daß einerseits die Verstellbewegungen des Schablonen- und Werkstückträgers über ein den Arbeitsablauf wiedergebendes, als Steuerorgan an sich bekanntes Band und andererseits die Arbeitsbewegungen des Schablonenfühlers und des oder der Werkzeuge in gegenseitiger Abstimmung von einer gemeinsamen Steuerwelle, vorzugsweise von der Hauptantriebswelle der Maschine, über ein Schrittschaltwerk gesteuert werden, wobei das Steuerband Steuerorgane für zwei Triebwerke beeinflußt, die dem Schablonen-und Werkstückträger die Verstellbewegungen erteilen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes sind in seiner nachstehenden Erläuterung an Hand eines Ausführungsbeispieles, behandelt, das in der Zeichnung in

Abb. 1 im schematischen Schrägbild und in größerem Maßstabe, in

Abb. 2 und 3 mit zwei Einzelteilen sowie in Automatische Bürstenfertigungsmaschine

Anmelder:

Herbert Schmidt,

Hohenlockstedt über Itzehoe,

und Zdenka Hellwig, geb. Kafkova,

Gauting bei München, Günther-Caracciola-Str. 4

Dipl.-Ing. Max Hellwig f, Gauting bei München, und Herbert Schmidt, Hohenlockstedt über Itzehoe, sind als Erfinder genannt worden

Abb. 4 und 5 im Schaltbild veranschaulicht ist. In vergrößertem Maßstabe zeigt
Abb. 6 eine Einzelheit, teilweise im Schnitt.

Ein bewegliches Gestell 1, das gemäß Pfeil a in waagerechter Richtung und gemäß Pfeil b in senkrechter Richtung schwenkbar ist, trägt an der Vorderseite, in gleicher Ebene und Flucht übereinanderliegend, zwei Werkstücke in Gestalt je eines zu bohrenden bzw. zu beborstenden Bürstenkörpers 2,3 sowie einer Schablone 4 aus Stahl mit einer Anord-

• nung von Löchern 5, die mit derjenigen für die Büschellocher der Werkstücke 2, 3 übereinstimmt.

Vor der Schablone 4 ist in einer zu ihr rechtwinkligen Achse hin- und herbeweglich ein Fühler 6 und in gleicher Weise vor dem Werkstück 3 ein Besteckwerkzeug 7 und vor dem Werkstück 2 ein Bohrwerkzeug 8 angeordnet. Ihren Vorschub- und Rückholantrieb erhalten der Fühler 6 und die Werkzeuge 7 und 8 gemeinsam und gleichsinnig sowie gleichzeitig über je einen Schwinghebel 9, 10, 11 von je einer Nockenscheibe 12, 13, 14 auf einer gemeinsamen Antriebswelle 15, die über ein Vorgelege 16 von einem Elektromotor 17 ständig in Umdrehung versetzt wird. Infolge ihrer Übereinstimmung in Lagerung, Führung und Antrieb arbeiten der Fühler 6 und die Werkzeuge 7 und 8 derart zusammen, daß in der Anordnung der Büschellöcher jeweils dasjenige Loch, in das auf der Schablone 4 der Fühler 6 eintritt, im Werkstück2 von dem Werkzeuge gebohrt und im Werkstück 3 von dem Werkzeug 7 beborstet wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der

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Fühler 6 den Werkzeugen 7 und 8 zum Zwecke der Feineinstellung etwas voreilt. Ihren Antrieb für den Besteck- bzw. Bohrvorgang erhalten die Werkzeuge 7 und 8 in an sich bei Halbautomaten bekannter Weise, z.B. durch besondere, hier nicht dargestellte Motoren. Der Schablone 4 und den Werkstücken 2 und 3 wird nach jedem Arbeitsspiel die Vorschubbewegung durch Verschwenken des beweglichen Gestelles 1 im Sinne des Pfeitos α oder des Pfeiles b erteilt, und zwar von zwei län'gsvefschiebHch gelagerten Schienen 18 und 19, die über je einen Lenker 20 bzw. 21 an dem Gestell 1 angreifen. Jede Schiene 18, 19 ist durch eine Stange 22, 23 starr mit je einem endlosen Band 24, 25 verbunden, das über je ein Vorgelege von einem Elektromotor 26 bzw. 27 angetrieben wird. Als Steuerorgan für den Werkstückvorschub dient ein endloses Band 28, das in zwei Reihen mit Nocken 29 bzw. 30 in Gestalt von rechtkantigen Stückchen aus biegsamem Werkstoff von bestimmter Länge und in bestimmten Abständen besetzt, und zwar zweckmäßig beklebt ist (s. auch Abb. 2). Das Band 28 enthält mit den Nocken 29 und 30 das gesamte Arbeitsprogramm für das Bestecken eines Bürstenkörpers und kann somit eine wesentlich größere Länge erhalten und über entsprechend vermehrte Umlenkrollen geführt werden, als in Abb. 1 schematisch dargestellt.

Auch der Antrieb des Steuerbandes 28 wird von der Hauptwelle 15 abgeleitet, und zwar in doppelter Weise: einmal über eine Nockenscheibe 31, einen Schwinghebel 32, einen Lenker 33, ein Schrittschaltwerk 34, ein Kegelradvorgelege 35 und eine Walze 36, die im Bereich der Schienen 18,19 liegt, so daß hier das Steuerband 28 schrittweise bewegt wird, wobei die Schrittgröße auf den Abstand der Nocken 29, 30 abgestellt ist; der zweite Antrieb wird dem Band 28 über die beiden unteren Umlenkwalzen 37 seines W-förmigen Verlaufes erteilt, und zwar kontinuierlich von der Hauptwelle 15 über zwei Vorgelege 38 und 39. Dadurch werden der Schrittantrieb und die aus ihm sich ergebenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte auf den oberen Strang des Bandes und damit auf einen geringen Teil seiner Masse beschränkt, während sich sein Hauptteil unterbrechungslos bewegt, was durch lockere Bandteile 40 ermöglicht wird; auf diese Weise erlaubt der eigentliche Steuerteil des Bandes die schnelle Ausführung der Schaltvorgänge, die für eine hohe Leistung der Maschine erforderlich ist.

Unter jeder Schiene 18 und 19 des Werkstückvorschubantriebes ist ein Kontaktpaar 41, 42 bzw. 43, 44 angeordnet, das durch die Nockenstücke 29 bzw. 30 des Bandes 28 gesteuert wird (s. auch Abb. 3). Als Schaltglied hat jeder Kontakt einen Hebel 45 mit einer Rolle 46, die auf dem Steuerband 28 aufliegt; der Abstand der Rollen 46 eines Kontaktpaares entspricht mit einiger Toleranz der Länge eines Nockenstückes 29.

Nach dem Schaltbild in Abb. 4 und 5 läuft bei einem dem Steuerband 28 über den Nocken- und Schaltwerksantrieb 31 bis 36 erteilten Bewegungsschritt gemäß Pfeile die RoEe46 des Kontaktes 44 auf den Nocken 29 (Abb. 5) und schließt dadurch den Kontakt 44 mit der Wirkung, daß der als Umkehrmotor ausgebildete Elektromotor 27 über seine Feldspule 47 Strom erhält und in dem Sinne umläuft, daß er über das Band 25 und die Stange 23 die Schiene 19 nebst dem Lenker 21 in Pfeilrichtung d verschiebt, womit das Gestell 1 mit der Schablone 4 und den Werkstücken 2 und 3 im Sinne des Pfeiles b um eine Lochreihe nach unten geschwenkt wird. Diese Einschaltung des Motors 27 wird dadurch ermöglicht, daß die Scheibe 31, nachdem sie mit ihrem Nocken den Bewegungsschritt des Bandes 28 bewirkt hat, nunmehr über einen Hebel 48 (s. auch Abb. 1) einen Kontakt 49 in der Stromzuleitung zum Motor 47 schließt und genügend lange geschlossen hält. Die Rolle 46 nimmt mit dem Kontaktpaar 43, 44 ίο an der Vorschubbewegung der Schiene 19 und des ihr folgenden Systems teil und verläßt dabei das nunmehr stillstehende Nockenstück 29, so daß dieses wieder zwischen die beiden Kontaktrollen 46 zu liegen kommt (Abb. 4) und der Motor 27 durch Öffnen des Kontaktes 44 abgeschaltet wird. Bewegen sich — etwa infolge von Schaltverzögerungen, Massenträgheitskräften, Ungenauigkeiten od. dgl. — das Gestelll und die Schiene 19 samt ihrem Kontaktpaar 43, 44 zu weit im Sinne der Pfeile d bzw. c, so läuft die Rolle 46 des Kontaktes 43 auf das Nockenstück 29 und schaltet den Motor 27 über seine andere Feldspule 50 im entgegengesetzten Umlaufsinne ein, und zwar so lange, bis das Nockensrück 29 seine Ruhelage gemäß Abb. 4 zwischen den beiden Rollen 46 einnimmt, wozu notfalls noch ein weiteres Kontaktspiel erforderlich ist.

Bei jedem Schaltschritt bewegt das Steuerband 28 ein neues Nockensrück 29 zwischen die Rollen 46 des Kontaktpaares 43, 44, wodurch die Werkstücke mit dem jeweils nächstunteren Loch 5 einer senkrechten Lochreihe vor die Werkzeuge 7 und 8 geschwenkt werden. Nach Fertigstellung einer senkrechten Reihe erscheint auf dem Steuerband 28 ein Nockenstück 30 und bewirkt über das Kontaktpaar 41,42 und den Motor 26 ein waagerechtes Verschwenken des Gestelles gemäß Pfeil a, wodurch die benachbarte senkrechte Lcohreihe vor die Werkzeuge 7, 8 gebracht und das unterste Loch dieser Reihe bearbeitet wird. Das nun folgende Nockenstück 29 ist derart auf dem Band 28 angeordnet, daß es bei dessen nächstem Schritt zuerst den Kontakt 43 schließt, wodurch der Motor 27 über die Spule 50 erregt wird und nach Schließen des Kontaktes 49 im entgegengesetzten Sinne umläuft, So daß er den Lenker 21 in Pfeilrichtung e verschiebt. Dadurch wird das Gestell 1 so weit nach unten verschoben, daß jetzt das zweite Loch der neuen Reihe vor den Werk-• zeugen liegt. Die nächsten Nockenstücke 29 steuern das Gestelll weiter schrittweise im Sinne seiner senkrechen Verschiebung gemäß Pfeil b in der Richtung, daß die Löcher der neuen senkrechten Reihe von unten nach oben nacheinander in den Arbeitsweg der Werkzeuge 7, 8 gelangen.

Zur Erzielung größtmöglicher Genauigkeit und Übereinstimmung beim Arbeiten der Werkzeuge 7, 8 und der Steuerung durch den Fühler 6 ist für diesen — wie in Abb. 6 veranschaulicht — beim Einführen seiner kegeligen Spitze in die sich nach außen kegelig erweiternden Schablonenlöcher 5 die Möglichkeit einer genau zentrierten Feineinstellung gegeben, und zwar dadurch, daß das Gestelll nebst seinem gesamten Verstellantrieb ungezwungen einer geringfügigen seitlichen Verschiebung der Schablone 4 durch die Fühlerspitze bei ihrem Eindringen in ein trichterförmiges Loch 5 folgen kann. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Scheibe 31 mit ihrem Nocken den Hebel 48 mit der Wirkung verschwenkt, daß über einen Lenker 54, einen Hebel 55 und eine

Gabelanordnung 56 die Umlenkrollen 57 und 58 der Bänder 25 bzw. 24 im Sinne eines Nachlassens der Bandspannung verschoben werden. Der dadurch entstehende Schlupf gestattet es den Bändern 24, 25, den obenerwähnten geringfügigen Verschiebungen der Schienen 18,19 und des gesamten Gestellsystems 1 beim genauen Zentrieren der Schablonenlöcher 5 durch die Spitze des Fühlers 6 ungehemmt zu folgen. Dadurch werden etwaige Ungenauigkeiten in der Einstellung selbsttätig ermittelt und berichtigt und die Präzision der Arbeisvorgänge gewährleistet; eine Addition etwaiger kleiner Einstellfehler von Loch zu Loch wird auf jeden Fall ausgeschlossen.

In der Mitte des Steuerbandes 28 ist nicht nur eine Spur von Löchern 51 für nicht dargestellte Mitnehmerstifte der Walze 36 vorgesehen, sondern auf entsprechender Länge auch ein Nockenstück 52 für einen Schalter 53, der den Motor 17 nach Durchlauf eines Fertigungsprogramms des Bandes 28 stillsetzt, so daß das fertig besteckte Werkstück 3 abgenommen, an seine Stelle das fertig gebohrte Werkstück 2 gesetzt und ein neues, noch ungebohrtes Werkstück eingespannt werden kann.

Durch Einstellung eines dem Motor 27 wie auch dem Motor 28 vorgeschalteten Widerstandes 59 (Abb. 4) kann man die Verstellgeschwindigkeit regeln, so daß man das Gestell 1 bei Werkstücken mit größerem Lochabstand schneller als bei kleineren Lochabständen verstellen kann. Ferner ist es für ein schnelles und genaues Arbeiten des Verstellantriebes zweckmäßig, die Motoren 27 und 28 mit kleinen Bremsmagneten auszustatten. Grundsätzlich wird die Arbeitsgeschwindigkeit des Automaten durch die Drehzahl des Hauptantriebsmotors 27 bestimmt, so daß man durch deren Regelung gewünschtenfalls beim Anlaufen eines Bandes 28 zum Steuern eines von ihm verkörperten Arbeitsprogramms zunächst langsam und im Dauerbetrieb schneller arbeiten kann.

Als Verstelltriebwerke kann man statt der als Umkehrmotoren ausgebildeten Elektromotoren 26,27 auch solche mit magnetischen Umkehrkupplungen vorsehen, deren Antriebsriemenscheiben mit Freilauf ausgestattet sind; ein solcher schnell ansprechender Verstellantrieb ermöglicht eine entsprechend große Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine. Die gleiche Wirkung läßt sich dadurch erzielen, daß man pneumatische oder hydraulische Verstelltriebwerke vorsieht, wobei die Steuerorgane 41 bis 44 (s. besonders Abb. 3) unter analoger Beibehaltung des Schalt-Schemas nach Abb. 4 als Ventile ausgebildet werden. Auch bei diesen Verstelltriebwerken ist ihre Entkupplung für den oben beschriebenen Vorgang der Feineinstellung des Schablonenfühlers 6 leicht durchzuführen.

Im allgemeinen entsprechen der Verschiebeweg der Schienen 18,19 und die Länge des unter ihnen liegenden waagerechten Stranges des Steuerbandes der größten Länge des Werkstückes. Indessen kann man bei besonders großen Werkstücken oder bei solchen mit außergewöhnlicher Lochteilung statt der Lenker 20, 21 eine Hebelanordnung mit entsprechendem Übersetzungsverhältnis vorsehen.

Das Steuerband 28 kann aus Gummi, Leder oder Kunststoff bestehen; aus gleichem Werkstoff wählt man die Nockenstücke 29, 30, die somit durch einfaches Aufkleben auf dem Band befestigt werden können. Dies erleichtert erheblich den Aufbau des Steuerbandes für ein neues Bearbeitungsprogramm. Diese Umstellung ist überhaupt in einfacher Weise dadurch möglich, daß man, von der fertigen Lochscheibe ausgehend, das Gestell 1 mit der Hand oder über Handschalter 60, 61 (Abb. 4) mittels der Motoren 26, 27 von Loch zu Loch verschiebt und die Nockenstücke von der erforderlichen Länge an den durch die jeweilige Einstellung der Kontaktpaare 41 bis 44 sich ergebenden Stellen auf das Steuerband aufklebt.

Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, erfordert der automatische Betrieb der Maschine nur einen verhältnismäßig geringen Aufwand an Steuer- und Schaltorganen. Die um eine senkrechte und eine waagerechte Achse bewegliche Halterung der Schablone und der Werkstücke ist dieselbe wie bei einem Halbautomaten für die gleichen Arbeitsvorgänge; dasselbe gilt für die Lagerung und den Antrieb der Werkzeuge und des Fühlers. Die Handverstellung des Gestelles 1, die das Merkmal eines Halbautomaten ist, läßt sich daher lediglich durch Anbau der selbständigen, vom vorhandenen Werkzeugmotor 17 angetriebenen Steuer- und Schaltorgane ersetzen, so daß die Erfindung den weiteren Vorzug hat, einen Halbautomaten in einfacher Weise in einen Vollautomaten zu verwandeln, und zwar ohne daß man auf den Vorteil des Halbautomaten, eine schnelle Umstellung auf ein neues Arbeitsprogramm zu ermöglichen, verzichten muß. Außerdem benötigt die vollautomatisch arbeitende Maschine nach der Erfindung im Betriebe keinerlei besondere Aufsicht oder Wartung.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Automatische Bürstenfertigungsmaschine, bei der eine Schablone nebst den zu bearbeitenden Bürstenkörpern in festem gegenseitigem Abstand in zwei zueinander rechtwinkligen Achsen gegenüber dem Schablonenfühler und dem oder den Werkzeugen, z.B. einem Bürstenbesteck- und/oder einem Bohrwerkzeug, beweglich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Verstellbewegungen des Schablonen- und Werkstückträgers (1) über ein den Arbeitsablauf wiedergebendes, als Steuerorgan an sich bekanntes Band (28) und andererseits die Arbeitsbewegungen des Schablonenfühlers (6) und des oder der Werkzeuge (7,8) in gegenseitiger Abstimmung von einer gemeinsamen Steuerwelle (15), vorzugsweise von der Hauptantriebswelle der Maschine, über ein Schrittschaltwerk (34) gesteuret werden und daß das Steuerband (28) Steuerorgane (41 bis 44) für zwei Triebwerke (26, 27) beeinflußt, die dem Schablonen- und Werkstückträger (1) die Verstellbewegungen erteilen.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane (41 bis 44) für die Triebwerke (26, 27) zum Verstellen des Schablonen- und Werkstückträgers (1) an den Verstellbewegungen dieses Trägers (1) teilnehmen.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die VersteUtriebwerke (26, 27) als in ihrem Umlaufsinne umsteuerbare Elektromotoren (26, 27) ausgebildet sind und jedem Verstellmotor zur Steuerung des Umlaufsinnes

ein Paar Schaltorgane (41, 42 bzw. 43, 44) zugeordnet ist und daß jedes Paar mit Kontakten (45, 46) in der Spur von auf dem Steuerband (28) angeordneten Erhebungen (29,30) liegt.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte (45) mit ihren vorzugsweise mit einer Rolle (46) besetzten Verstellgliedern in einem Abstand angeordnet sind, der etwa der Länge einer Erhebung (29, 30) des Steuerbandes entspricht.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane (41, 42 bzw. 43, 44) für jedes Verstelltriebwerk (26 bzw. 27) an einem hin- und herbeweglichen Organ (19,18) befestigt sind, das seinen Antrieb von dem Ver-Stelltriebwerk (26 bzw. 27) erhält und mit dem Schablonen- und Werkstückträger (1) in Antriebsverbindung steht.

6. Maschine nach einem derAnsprüche3bis5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stromzufuhr zu den elektrischen VersteUmotoren (26, 27) ein Schaltorgan (49) angeordnet ist, daß von der Hauptantriebswelle (15) der Maschine derart gesteuert wird, daß die Motoren (26, 27) nur während des Stillstandes der Werkzeuge (7, 8) an die Stromzufuhr angeschlossen sind.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herbeweglichen Verstellorgane (18,19) für den Schablonen- und Werkzeugträger (1) über einen Band- oder Riementrieb (24,25) mit einer verstellbaren Spannrolle (57, 58) angetrieben werden, die in Abhängigkeit von den Arbeitsbewegungen des Schablonenfühlers (6) derart gesteuert wird, daß das Band oder der Riemen bei der Feineinstellung der Schablone (4) schlüpfen kann.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (29, 30) des Steuerbandes aus biegsamem Stoff bestehen und auf dem Band durch Klebung befestigt sind.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerband (28) außer dem Antrieb über ein Schrittschaltwerk (34) einen kontinuierlichen Antrieb (38,39,37) seitens der Hauptwelle (15) der Maschine erhält und zwischen den Angriffsstellen beider Antriebe schlaff läuft.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerband (28) mit Erhebungen (52) für ein Schaltorgan (53) zum Anfahren und Stillsetzen des Hauptmotors (17) der Maschine versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1037 231.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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