DE19600192A1 - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Bürstenstopfmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie eine Einrichtung nach dem Anspruch 4.

Bei der üblichen Herstellung von Bürsten durch Stopfen, d. h. durch Einstoßen einzelner Borstenbündel in vorgebohrte oder vorgespritzte Löcher eines Bürstenkörpers, lassen sich die meisten möglichen Fehler bisher nicht während des Stopfens sondern erst an der fertig gestopften Bürste feststellen, und dies nur durch visuelle Inspektion. Hierzu sind Hilfsmittel bekannt wie einfache Sichtstrecken, bei denen die fertigen Bür­ sten zur visuellen Inspektion aufgereiht werden. Bekannt ist auch eine automatische Bildüberwachung, bei der das Bild jeder fertigen Bürste mit einem Sollbild verglichen wird. Einrich­ tungen für die automatische Bildüberwachung sind jedoch teuer und vor allem unter den üblichen, staubigen Produktionsbedin­ gungen unzuverlässig. In jedem Fall werden Fehler der Bebor­ stung nicht schon während sondern erst nach dem Stopfen an der fertigen Bürste erkannt.

Die häufigsten beim Bürstenstopfen vorkommenden Fehler sind die folgenden:

• a) ein Borstenbündel besteht aus zu wenigen oder zu vielen Filamenten,
• b) ein Bürstenkörper hat ein oder mehrere Bohrlöcher von zu geringer Tiefe,
• c) ein aus Kunststoff gespritzter Bürstenkörper hat einge­ sunkene Bereiche
• d) ein Borstenbündel ist in einem Borstenloch schlecht ver­ ankert.

Eine Überwachung des Bürstenstopfens selbst ist bisher nur in der Form bekannt, daß die zum Bewegen des Stößels in Richtung zum Bürstenkörper erforderliche Antriebskraft mit einer vorge­ gebenen höchstzulässigen Antriebskraft verglichen wird und die Stopfmaschine abgeschaltet wird, wenn die tatsächliche Antriebs­ kraft die höchstzulässige überschreitet. Solche Sicherheitsein­ richtungen arbeiten bei schnellaufenden Bürstenstopfmaschinen, z. B. bei Zahnbürstenstopfmaschinen, die bis zu 900 Borstenbün­ del je Minute verarbeiten, nur bedingt zuverlässig, da sie nicht imstande sind, sich anbahnende Fehler rechtzeitig zu er­ kennen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine frühe Erkennung möglichst vieler der beim Bürstenstopfen vorkommenden Fehler zu ermöglichen, um die Bürstenstopfmaschine wirksam vor Beschädigungen zu schützen und um fehlerhafte Bürstenkörper in einem möglichst frühen Stadium des Stopfens ausscheiden zu können.

Gemäß der Erfindung ist die Aufgabe, soweit sie ein Bürsten­ stopfverfahren betrifft, mit den Merkmalen des Anspruch 1, und soweit sie eine Einrichtung an einer Bürstenstopfmaschine be­ trifft, mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Weiterbil­ dungen des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird der Verlauf der Antriebskraft während des gesamten Arbeitszyklus des Stößels festgestellt und analysiert. Zur On-Line-Auswertung werden vorzugsweise die folgenden Meß­ werte aufgenommen und mit Bezugswerten verglichen:

• 1. Größe der Reibung des Befestigungsmittels im Stößelkanal,
• 2. Widerstandskraft beim Falten des Borstenbündels im Stößel­ kanal,
• 3. Größe der gemeinsam vom Borstenbündel und der Krampe im Stößelkanal hervorgerufenen Reibung,
• 4. Größe des Stopfdrucks,
• 5. Zeitpunkt, zu dem das Borstenbündel den Bürstenkörper erreicht, und
• 6. Aufenthaltsdauer des Stößels im Bürstenloch.

Aus diesen Meßwerten lassen sich folgende Schlüsse ziehen:

Messung 1 gibt Aufschluß über die korrekte Zufuhr, Länge und Anordnung des Befestigungsmittels im Stößelkanal;
Messung 2 zeigt in Verbindung mit Messung 3, ob die Anzahl der Filamente im Borstenbündel korrekt ist;
Messung 3 ist ein weiterer Indikator für die Filamentanzahl;
Messung 4 ist ein Maß dafür, ob das Stopfwerkzeug richtig positioniert ist und ob die Krampe ihre richtige Lage im Bürstenkörper erreicht hat;
Messung 5 liefert Informationen darüber, ob der Stößel seine vorgesehene Länge noch hat oder abgebrochen ist;
Messung 6 läßt erkennen, ob die Lochtiefe und die Stößellänge korrekt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der wichtigsten Baugruppen einer erfindungsgemäß weitergebildeten Bürstenstopf­ maschine und

Fig. 2 bis 12 Kraft-Wegdiagramme der beim Stopfen während eines vollständigen Arbeitszyklus vorgesehenen bzw. ge­ messenen Antriebskräfte.

Gemäß Fig. 1 ist an einem Bürstenträger 10 ein Bürstenkörper 12 befestigt, der Borstenlöcher 14 aufweist. Der Bürstenträger 10 läßt sich, beispielsweise mittels bekannter Verschiebetische mit bis zu fünf unabhängig gesteuerten Achsen, derart bewegen, daß jeweils ein Borstenloch 14 mit der Stopfachse A fluchtet. In diesem Borstenloch 14 wird ein Borstenbündel 16 folgender­ maßen befestigt:

Das Borstenbündel 16 wird von einem Borstenvorrat 18 abgeteilt und in eine Stellung gebracht, in der sich die in der Darstel­ lung gemäß Fig. 1 waagerechte Stopfachse A mittig und rechtwink­ lig durch das Borstenbündel erstreckt. Dann wird ein Befesti­ gungsmittel, beispielsweise eine U-förmige Krampe 20, aus Draht geformt und abgestanzt oder aus einem im dargestellten Beispiel vorgefertigten Strang 22 zugeführt, der aus einer Vielzahl lose, z. B. durch eine Lackschicht, miteinander verbundener gleicher Krampen besteht. Bei jedem Arbeitszyklus gelangt die vorderste noch mit dem Strang 22 zusammenhängende Krampe 20 in eine Ebene, welche die Stopfachse A enthält.

Längs der Stopfachse A ist gemäß Fig. 1 ein Stößel 30 hin- und herbeweglich, der bei seinem nächsten Arbeitshub mit seiner vorderen, in der Darstellung gemäß Fig. 1 unteren, Stirnfläche 32 auf die vorderste Krampe 20 trifft, diese vom Strang 22 löst und sie um das quer zur Stopfachse A angeordnete Borstenbündel 16 herumlegt. Bei weiterer Bewegung in Richtung zum Bürsten­ körper 12 kann der Stößel 30 zusammen mit üblichen und deshalb nicht dargestellten Formbacken bewirken, daß die Schenkel der Krampe 20 nach innen gebogen werden und einander überkreuzen, so daß die Krampe schließlich in Form einer Schlinge zusammen mit dem von ihr umschlungenen Borstenbündel 16 in das zuge­ hörige Borstenloch 14 gestoßen wird und sich in ihm verankert.

Die Stopfmaschine hat ferner eine Schieberführung 34, von der nur die untere Hälfte angedeutet ist, an der ein Schieber 36 in Richtung der Stopfachse A hin- und herbeweglich geführt ist. Der Schieber 36 trägt an seinem hinteren, in Fig. 1 linken Ende einen Bolzen 38, über den er angetrieben wird. Am vorderen, in Fig. 1 rechten Ende des Schiebers 36 ist ein Werkzeugkopf 40 befestigt, der von üblicher Bauart sein kann und deshalb nicht näher dargestellt ist. Längs der Stopfachse A erstreckt sich ein Stößelkanal 42 durch die Schieberführung 34, den Schieber 36 und den Werkzeugkopf 40 hindurch. Der Stößelkanal 42 ist, soweit er sich durch die Schieberführung 34 hindurcherstreckt, auf einer Seite von dieser begrenzt und weist in deren unterem Bereich einen in Fig. 1 nur angedeuteten oberen Einlaß 44 auf, durch den das Befestigungsmittel (hier in Form vorgefertigter Krampen 20 dargestellt) dem Stößelkanal 42 zugeführt wird. In Fig. 1 nimmt der Stößel 30 in bezug auf den Schieber 36 eine Ruhestellung ein, in der die Stirnfläche 32 des Stößels unmit­ telbar hinter diesem oberen Einlaß 44 steht, so daß die un­ terste Krampe 20 des Strangs 22 in den Stößelkanal 42 hineinge­ schoben und darin vom Stößel 30 bei dessen nächstem Vorwärtshub nach vorne gedrückt werden kann.

Weiter vorne weist der Schieber 36 einen sich über seine halbe Breite erstreckenden zweiten, seitlichen Einlaß 46 auf, in den bei jedem Arbeitszyklus ein Borstenbündel 16 eingelegt wird. Quer zu diesem zweiten Einlaß 46 ist im Schieber 36 ein Fenster 48 ausgebildet, in das ein sichelförmiger Bündelförderer 50 hinbewegbar ist. Der Bündelförderer 50 hat einen äußeren Umriß in der Form eines Kreisbogens, der durch eine Kerbe 52 unter­ brochen ist. Um den Mittelpunkt dieses Kreisbogens ist der Bündelförderer 50 in einer zur Stopfachse A parallelen Ebene hin- und herschwenkbar zwischen einer Ausgangsstellung im Be­ reich des Borstenvorrats 18, wo der Bündelförderer 50 mit sei­ ner Kerbe 52 ein Borstenbündel 16 aufnimmt, und der in Fig. 1 abgebildeten Endstellung, in der sich das noch in der Kerbe 52 liegende Borstenbündel 16 quer durch den Stößelkanal 42 er­ streckt. Damit auf dem Weg vom Borstenvorrat 18 zum Stößelkanal 42 keine Borsten aus der Kerbe 52 herausfallen können, gleitet der Bündelförderer 50 auf diesem Weg mit seinem äußeren Umriß auf einem kreisbogenförmigen konkaven Gegenstück 54.

Die gemäß Fig. 1 noch in Höhe des ersten Einlasses 44 im Stößel­ kanal 42 stehende Krampe 20 wird bei der Vorwärtsbewegung des Stößels 30, während der Schieber 36 noch stillsteht, vom Stößel nach vorne gedrückt und über das im zweiten Einlaß 46 liegende Borstenbündel 16 geschoben. Vom zweiten Einlaß 46 an nach vorne hat der Stößelkanal 42 einen größeren Querschnitt, so daß er das Borstenbündel 16 aufnehmen kann, das bei fort­ gesetzter Vorwärtsbewegung des Stößels 30, während der Schieber 36 noch stillsteht, aus der Kerbe 52 des Bündelförderers 50 nach vorne herausgedrückt und V-förmig gebogen wird. Sobald das Borstenbündel 16 die Kerbe 52 verlassen hat, wird der Bündel­ förderer 50 nach links in seine Ausgangsstellung zurück ge­ schwenkt und dadurch aus dem Fenster 48 herausgezogen. An­ schließend beginnt der Schieber 36 einen Vorwärtshub, der dann endet, wenn der Werkzeugkopf 40 am Bürstenkörper 12 aufsitzt. Währenddessen und im Anschluß daran wird die Abwärtsbewegung des Stößels 30 im Stößelkanal 42 fortgesetzt, wobei die Krampe 20, falls gewünscht, von im Werkzeugkopf 40 angeordneten, nicht dargestellten Formbacken üblicher Art schlingenförmig um das Borstenbündel 16 herumgelegt und schließlich zusammen mit die­ sem in das mit der Stößelachse A fluchtende Borstenloch 14 ge­ stoßen wird.

Zum Zuführen des Strangs 22 ist eine nur angedeutete Strang­ führung 56 vorgesehen, die in den ersten Einlaß 44 mündet. Auf den Strang 22 wirkt eine in Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutete Vorschubkraft 58, die dafür sorgt, daß jeweils die unterste Krampe 20 des Strangs 22 durch den ersten Einlaß 44 in den Stößelkanal 42 gelangt, sobald der Stößel 30 soweit nach links bewegt worden ist, daß seine Stirnfläche 32 vor diesem Einlaß 44 liegt.

Der Stößel 30 wird von einem stärkeren Stößelstiel 62 gehalten, der über zwei Halterungen 64 und 66 mit einem Hebel 68 verbun­ den ist. Dieser Hebel 68 setzt die Bewegung einer Kurvenscheibe 70 (oder eines Pleuels) in eine translatorische Bewegung des Stößels 30 um. In Fig. 1 wird der Hebel 68 um einen mit dem Ma­ schinenständer fest verbundenen Drehpunkt 72 geschwenkt. Am Hebel 68 ist ein Kopierbolzen 74 angebracht, der die Kontur der Kurvenscheibe 70 abgreift und somit diese Kontur in eine Schwenk­ bewegung des Hebels 68 umsetzt.

Entsprechend wird die Bewegung des Schiebers 36 erzeugt, die für die Erfindung nicht von Bedeutung ist und deshalb nicht näher dargestellt wird.

Zwischen den beiden Halterungen 64 und 66 befindet sich eine Federung 76, z. B. ein Federpaket oder eine pneumatische Kol­ benzylindereinheit. Die Federung 76 dient zum Sichern des Stößels 30. Wenn die Stößelkraft eine gewisse Grenze über­ schreitet, wird die Federung 76 zusammengedrückt und dadurch der Stößel 30 vor Beschädigung geschützt und gegebenenfalls mittels eines Schalters die Maschine abgeschaltet. Diese Sicherung ist Stand der Technik.

Zwischen den beiden Halterungen 64 und 66 ist nun zusätzlich eine Kraftmeßvorrichtung 78, beispielsweise eine hochdynamische piezoelektrische Kraftmeßdose, eingebaut. Die Kurvenscheibe 70 ist auf einer sie - und somit den Stößel 30 - antreibenden Wel­ le 80 befestigt. Dieser Welle 80 ist eine Wegmeßvorrichtung 82 zugeordnet, beispielsweise in Form eines mit der Kurvenscheibe zusammenwirkenden Winkelgebers. Damit läßt sich im laufenden Betrieb der Maschine der Kraft-Weg-Verlauf F_t erfassen. Dieser Kraft-Weg-Verlauf, den die Kraftmeßvorrichtung 78 letztlich als Spannungssignal liefert, wird von einem Vergleicher 84 (z. B. in Form von Logikschaltungen oder Kleinrechner oder SPS) aus­ gewertet und mit in einem Speicher 86 gespeicherten Solldaten verglichen. Nötigenfalls wird die Maschine über einen elektri­ schen Schalter abgeschaltet.

In Fig. 2 bis 4 sind die einzelnen Komponenten der Kraft dar­ gestellt, die im Verlauf eines bei 0° beginnenden und bei 360° endenden Arbeitszyklus unter normalen Umständen auf den Stößel 30 einwirken. Dies sind gemäß Fig. 2 die Trägheitskräfte durch die zyklische Beschleunigung und Verzögerung des Stößels 30, gemäß Fig. 3 Trägheits- und Reibungskräfte beim Beschleunigen und weiteren Verschieben eines Borstenbündels 16 und des zugehörigen Befestigungsmittels 20 im Stößelkanal 42 und gemäß Fig. 4 die beim Einstoßen des Borstenbündels 16 und der Krampe 20 in ein Bürstenloch 14 sowie beim anschließenden Herausziehen des Stößels 30 aus diesem entstehenden Kräfte.

Fig. 5 zeigt die Summe aller in Fig. 2 bis 4 dargestellten Kräfte, also den Verlauf der unter normalen Umständen insgesamt auf den Stößel 30 einwirkenden vorgesehenen Antriebskraft F_tv. Dieser im folgenden als Sollwertverlauf bezeichnete Verlauf der vorge­ sehenermaßen auf den Stößel 30 insgesamt einwirkenden Antriebs­ kräfte F_tv ist in Fig. 6 bis 12 jeweils mit einer vollen Linie dargestellt, als Grundlage für Vergleiche mit abweichenden Ver­ läufen, die im Betrieb durch Messungen der auf den Stößel 30 tatsächlich einwirkenden gesamten Antriebskräfte F_tm festge­ stellt werden und in Fig. 6 bis 12 mit unterbrochenen Linien dargestellt sind.

Fig. 6 zeigt mit strichpunktierten Linien eine im Bereich von 180° durch ein fehlendes oder zu kurzes Bürstenloch 14 oder durch falsche Positionierung des Stopfwerkzeugs in bezug auf den Bürstenkörper 12 hervorgerufene Abweichung vom Sollwert­ verlauf. Wenn die Abweichung einen bestimmten Prozentsatz über­ schreitet, muß die Stopfmaschine abgeschaltet werden, damit der Stößel 30 vor Beschädigung geschützt wird. Ergänzend wird der Stößel 30 durch die ihm vorgeordnete Federung 76 geschützt die eine pneumatische Kolbenzylindereinheit sein kann.

Wenn der Stößel 30 zu kurz ist, beispielsweise weil er abge­ brochen ist, wird das Borstenbündel 16 samt Befestigungsmittel 20 nur unvollständig in das Borstenloch 14 eingestoßen, was die Haltbarkeit des Borstenbündels herabsetzt, zumindest aber die Gefahr mit sich bringt, daß einzelne Filamente verrutschen oder bei Gebrauch aus dem Borstenloch herausrutschen. Ähnliches zeigt sich bei Bürstenkörpern aus Kunststoff mit starken Ein­ fallstellen. In beiden Fällen taucht der Stößel 30 zu spät in das Borstenloch 14 ein. Der für das Einstoßen charakteristische Kraftanstieg kommt um ein Intervall Δϕ zu spät und die Kraft­ amplitude ist geringer, wie in Fig. 7 dargestellt. Durch einen Zeitvergleich wird dieser Fehler erkannt. Versuche haben ge­ zeigt, daß schon Verkürzungen des Stößels 30 um 0,1mm zuver­ lässig erkennbar sind. Da ein solcher Fehler relativ ungefähr­ lich ist, wird die Stopfmaschine vorzugsweise erst dann abge­ schaltet, wenn der gleiche Fehler mehrmals hintereinander auf­ getreten ist.

Die Länge, um die sich der Stößel 30 beim Stopfen aus dem Werk­ zeugkopf 50 herausbewegt, läßt sich entsprechend der Tiefe der Bürstenlöcher 14 einstellen. Deshalb kann es vorkommen, daß der Stößel 30 beim Einstoßen in das Bürstenloch 14 zu weit aus dem Werkzeugkopf 40 herausragt. Dies äußert sich in einem um Δϕ verfrühten Eintauchen in das Bürstenloch 14 und in einem über­ höhten Kraftverlauf. Somit bestehen zwei Möglichkeiten der Er­ kennung. Um diesen Fehler von demjenigen eines fehlenden oder zuwenig tiefen Bürstenlochs 14 zu unterscheiden, ist gemäß Fig. 8 eine Zeitmessung vorgesehen. Falls der Stopfvorgang zu früh beginnt, wird - vorzugsweise erst im Wiederholungsfall - die Stopfmaschine abgeschaltet und eine entsprechende Fehler­ meldung abgegeben.

Es ist auch möglich, das Borstenbündel 16 on-line-/in-line auf korrekte Dicke (richtige Anzahl der Filamente) zu prüfen. Der Borstentransport längs des Stößelkanals 42 äußert sich zunächst in einer Widerstandskraft, die beim Falten des Borstenbündels 14 überwunden werden muß, und dann in einer Reibkraft entlang des Stößelkanals 42. Falls die Dicke des Borstenbündels 16 das gewünschte Maß übersteigt, d. h. falls zuviele Filamente im Bor­ stenbündel sind, steigen die Widerstands- und Reibkräfte ent­ sprechend, wie in Fig. 9 mit einer gestrichelten Linie angedeu­ tet ist. Umgekehrtes gilt gemäß der gepunkteten Linie in Fig. 9 für den Fall, daß die Bündeldicke das vorgesehene Maß unter­ schreitet.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, gewisse Probleme auf zu­ decken, die durch das Befestigungsmittel 20, z. B. in Form einer Krampe, beim Stopfvorgang hervorgerufen werden. Nachdem das Befestigungsmittel 20 durch den ersten Einlaß 44 in den Stößel­ kanal 42 eingeführt worden ist, wird es vom Stößel 30 zunächst zum zweiten seitlichen Einlaß 46 gestoßen, und nimmt von dort an das Borstenbündel 16 mit. Dieser Transportvorgang längs des Stößelkanals 42 äußert sich in einer Reibkraft. Nach Mitnahme des Borstenbündels 16 kann zwar nicht mehr zwischen den durch das Befestigungsmittel 20 und den durch das Borstenbündel 16 hervorgerufenen Reibkräften unterschieden werden; durch Dif­ ferenzbildung zwischen der ermittelten Reibkraft des Befesti­ gungsmittels 20 alleine vor dem zweiten seitlichen Einlaß 46 und der nachfolgenden, vom Befestigungsmittel 20 und vom Bor­ stenbündel 16 gemeinsam hervorgerufenen Reibkraft läßt sich jedoch auf die vom Borstenbündel 14 allein hervorgerufene Reib­ kraft schließen, wie in Fig. 9 dargestellt ist.

Ein Fehler des Befestigungsmittels (z. B. zu langer oder zu kur­ zer Draht, verklemmter Draht, Draht mit Grat durch schlechten Schnitt) äußert sich in einer Abweichung der Reibkraft, wie mit einer strichpunktierten Linie in Fig. 10 dargestellt ist.

Das Stopfwerkzeug hat abnutzbare Teile, an denen das Befesti­ gungsmittel 20, das Borstenbündel 14 und der Stößel 30 entlang­ gleiten. Deshalb ändert sich der Sollwertverlauf mit der Zeit durch Verschleiß. So ergibt sich ein niedrigeres Kraftniveau, wie in Fig. 11 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist. Wenn als Befestigungsmittel eine Schlinge vorgesehen ist, die in bekannter Weise im Stopfwerkzeug gebildet wird, dann kann die beschriebene Abnutzung allmählich verhindern, daß die Schlinge die gewünschte U-Form annimmt; ihre Schenkel können auseinanderklaffen. Zwar sind die Symptome - Abweichung vom Sollwertverlauf - ähnlich wie im Falle eines zu dünnen Bor­ stenbündels 16, doch handelt es sich im letztgenannten Fall um eine zufällige, stochastisch auftretende Abweichung, während es sich bei Fehlern durch Abnutzung um eine systematische Abwei­ chung handelt, die sich allmählich einstellt. Somit können diese beiden Fehler auseinandergehalten werden.

Ebenso können sich im Stopfwerkzeug festgeschraubte Führungs- und Formbacken lockern oder es können sich Stufen bilden. Dies äußert sich gemäß der strichpunktierten Linie in Fig. 12 in einer oder mehreren steilen Kraftspitzen, so daß wiederum eine rechtzeitige Erkennung möglich ist, ehe ein größerer Schaden entsteht. Anhand des Zeitpunktes bzw. Winkels, bei dem eine solche Kraftspitze auftritt, läßt sich feststellen, an welchem Bauteil, insbesondere an welcher Führungs- oder Formbacke, ein Defekt aufgetreten ist.

Für die Kraftmessungen wird vorzugsweise eine piezoelektrische Kraftmeßdose verwendet. Diese gibt zuerst eine Ladung ab, die dann durch einen Ladungsverstärker in eine Spannung umgewandelt wird. Somit steht zur Auswertung der zeitliche Verlauf eines Spannungssignals zur Verfügung.

Der Sollverlauf der in Fig. 2 bis 4 dargestellten einzelnen Kräfte sowie der in Fig. 5 dargestellten Gesamtkraft F_tv ist idealisiert. Diesem Verlauf sind gewisse hochfrequente Schwin­ gungen überlagert, die sich aus der Eigenfrequenz der bei der Kraftübertragung beteiligten Bauteile ergeben und in Fig. 2 bis 5 nicht dargestellt sind. Solche Schwingungen, die für eine Schadensfrüherkennung nicht relevant sind, lassen sich durch einen Tiefpaßfilter eliminieren. Ebensowenig wird der in Fig. 2 dargestellte sinusförmige Kraftverlauf infolge der zyklischen (positiven und negativen) Beschleunigung des Stößels 30 für die Schadensfrüherkennung benötigt. Dieser niederfrequente Kraftan­ teil kann durch einen Hochpaßfilter unterdrückt werden.

Um unnötige Stillstandszeiten der Bürstenstopfmaschine durch Zufälligkeiten bei der Signalauswertung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Signale z. B. mittels einer SPS statistisch auszuwerten. Damit läßt sich erreichen, daß die Bürstenstopf­ maschine erst abgestellt wird, wenn der gleiche Fehler mit einer vorgegebenen Häufigkeit innerhalb eines definierten Zeit­ intervalls auftritt.

Diejenigen Fehler, die sich durch eine Abweichung der gemes­ senen Antriebskraft F_tm von der vorgesehenen Antriebskraft F_tv erkennen lassen, erfordern eine übliche und deshalb nicht dar­ gestellte Komparatorschaltung. Durch eine Timerschaltung - die mit der Wegmeßvorrichtung 82 gekoppelt ist, wird das für den jeweiligen Fehler relevante Zeitfenster eingestellt, durch Ein­ stellen mehrerer Zeitfenster lassen sich die einzelnen Fehler auseinanderhalten. Eine Logikschaltung erkennt und entscheidet für jedes der Zeitfenster, und somit für jeden individuellen Fehler, ob die Antriebskraft F_tm zu hoch oder zu niedrig ist, und ob ein Toleranzfeld (Z) überschritten wird, so daß die Bürstenstopfmaschine abgeschaltet und ein Fehlersignal abgegeben werden muß.

Manche Fehler, beispielsweise das Anstoßen des Stößels 30 am Bürstenkörper 12, lassen sich an einer zeitlichen Verschiebung eines charakteristischen Kraftanstiegs erkennen. Es hat sich gezeigt, daß das Differential des Signalverlaufs derartige Kraftanstiege gut hervortreten läßt und sonstige, langsamere Kraftänderungen weitgehend unterdrückt. Die Flanke des dif­ ferenzierten Kraftanstiegs kann durch einen Schmitt-Trigger zu einem Sprung gewandelt werden, der sich gut für elektronische Detektion und Logikentscheidungen eignet.

Claims (5)

1. Verfahren zum Überwachen einer Bürstenstopfmaschine mit

• - einem Bürstenträger (10) zum Halten eines Bürstenkörpers (12) mit Borstenlöchern (14), von denen jeweils eines auf eine Stopf­ achse (A) ausgerichtet wird,
• - einem Schieber (36), der an einer Schieberführung (34) in Richtung der Stopfachse (A) hin- und herbeweglich ist und einen an den Bürstenkörper (12) anlegbaren Werkzeugkopf (40) trägt,
• - einem längs der Stopfachse (A) durch den Schieber (36) und den Werkzeugkopf (40) hindurchgehenden Stößelkanal (42), der einen ersten Einlaß (44) für ein Befestigungsmittel (20) und einen zweiten Einlaß (46) für Borstenbündel (16) aufweist,
• - einem Bündelförderer (50) zum Fördern jeweils eines Borsten­ bündels (16) von einem Borstenvorrat (18) zum zweiten Einlaß (46),
• - einem Stößel (30), der im Stößelkanal (42) längs der Stopf­ achse (A) hin- und herbewegbar ist zwischen einer Ruhestellung, in der er hinter dem ersten Einlaß (44) zurückgezogen ist, und einer Stopfstellung, in der er aus dem Werkzeugkopf (40) her­ ausragt, um in ein Borstenloch (14) einzugreifen, und
• - einer Einrichtung zum Abschalten der Bürstenstopfmaschine bei Überschreitung einer vorgegebenen, zum Bewegen des Stößels (30) erforderlichen Antriebskraft, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgesehener Verlauf der An­ triebskraft (F_tv) für die gesamte hin- und hergehende Bewegung des Stößels (30) gespeichert wird,
• - die tatsächliche Antriebskraft (F_tm) während der gesamten hin- und hergehenden Bewegung des Stößels (30) gemessen wird und
• - die gemessene Antriebskraft (F_tm) mit der vorgesehenen An­ triebskraft (F_tv) ständig verglichen und die Stopfmaschine ab­ geschaltet wird, wenn die beiden Kräfte (F_tv und F_tm) sich über eine vorgegebene Toleranzzone (Z) hinaus voneinander unter­ scheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der vorgesehenen An­ triebskraft (F_tv) bei einem Probebetrieb (teach in) der Stopf­ maschine gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der vorgesehenen An­ triebskraft (F_tv) an den Verlauf der bei mehreren vorangehenden hin- und hergehenden Bewegungen des Stößels (30) gemessenen Antriebskraft (F_tm) angepaßt wird, wenn diese im gesamten Ver­ lauf der hin- und hergehenden Bewegung des Stößels (30) die vorgegebene Toleranzzone (Z) nicht verlassen hat.

4. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 an einer Bürstenstopfmaschine mit

• - einem Bürstenträger (10) zum Halten eines Bürstenkörpers (12) mit Borstenlöchern (14), von denen jeweils eines auf eine Stopfachse (A) ausgerichtet wird,
• - einem Schieber (36), der an einer Schieberführung (34) in Richtung der Stopfachse (A) hin- und herbeweglich ist und einen an den Bürstenkörper (12) anlegbaren Werkzeugkopf (40) trägt,
• - einem längs der Stopfachse (A) durch den Schieber (36) und den Werkzeugkopf (40) hindurchgehenden Stößelkanal (42), der einen ersten Einlaß (44) für ein Befestigungsmittel (20) und einen zweiten Einlaß (46) für Borstenbündel (16) aufweist,
• - einem Bündelförderer (50) zum Fördern jeweils eines Borsten­ bündels (16) von einem Borstenvorrat (18) zum zweiten Einlaß (46), und
• - einem Stößel (30), der im Stößelkanal (42) längs der Stopf­ achse (A) hin- und herbewegbar ist zwischen einer Ruhestellung, in der er hinter dem ersten Einlaß (44) zurückgezogen ist, und einer Stopfstellung, in der er aus dem Werkzeugkopf (40) her­ ausragt, um in ein Borstenloch (14) einzugreifen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - dem Stößel (30) eine Wegmeßvorrichtung (82) zugeordnet ist, die Wegmeßsignale entsprechend der hin- und hergehenden Bewegung des Stößels (30) abgibt,
• - dem Stößel (30) ferner eine Kraftmeßvorrichtung (78) zugeordnet ist, die eine bei der hin- und Hergehenden Bewegung des Stößels (30) auftretende Antriebskraft (F_tm) mißt und, mit den Wegmeßsignalen koordiniert, Kraftmeßsignale abgibt, - einem Speicher (86), in dem ein vorgesehener Verlauf der Antriebskraft (F_tv) in Abhängigkeit vom Stößelweg speicherbar ist,
• - einem Vergleicher (84), der an mehreren Stellen der hin- und hergehenden Bewegung des Stößels (30) die gemessene Antriebs­ kraft (F_tm) mit der vorgesehenen Antriebskraft (F_tv) vergleicht und bei Überschreitung einer vorbestimmten Differenz zwischen beiden ein Signal zum Anschalten der Bürstenstopfmaschine ab­ gibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßvorrichtung (82) ein Dreh­ winkelgeber an einer den Stößel (30) antreibenden Welle (80) ist.