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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zahnbürsten-Herstellungsmaschine mit einer ein Stopfwerkzeug
aufweisenden Stopfeinrichtung zum Einstopfen von Borstenbündeln in
Bürstenkörper-Löcher und
zum Befestigen der Borstenbündel
darin, insbesondere mittels Ankerplättchen, sowie mit mehreren, auf
einer der Stopfeinrichtung zugeordneten Trommel oder dergleichen
Transporteinrichtung befindlichen Bürstenkörper-Werkstückhaltern.
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Zahnbürsten werden
häufig
auch mit in Bezug auf die Lochfeldebene schräg stehenden Borstenbündeln bestückt. Dazu
sind die Bürstenkörper-Löcher entsprechend
schräg
angeordnet. In der Praxis werden auch diese schräg stehenden Bürstenkörper-Löcher mit
einem zur Lochfeldebene etwa rechtwinklig stehenden Stopfwerkzeug
bestückt.
Bis zu einem bestimmten Schrägwinkel,
der etwa 10° betragen
kann, ist dies praktisch ohne Nachteile möglich. Ist jedoch der Schrägwinkel
noch größer, so
treten Probleme auf, weil die Ankerplättchen einseitig im Lochgrund
aufschlagen und dadurch die Belastung der im Stopfwerkzeug geführten Ausstoß-Zunge
erhöht
ist, was entweder zu einer erhöhten
Abnützung oder
auch zum Brechen der Zunge führen
kann.
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Außerdem besteht
das Problem, dass die einzelnen Filamente der Borstenbündel verdreht
werden, so dass diese dann unschön
aussehen.
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In
Längsrichtung
schrägstehende
Borstenbündel
haben häufig
einen größeren Schrägwinkel, so
dass gerade hierbei die vorgenannten Probleme auftreten können.
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Bei
der Bürstenherstellungsmaschine
gemäß der
DE 25 36 964 A1 sind
ein oder mehrere Werkstückhalter
zwischen einer Stopf- und
einer einem Magazin zugeordneten Einfüllstellung verschwenkbar. Gegebenenfalls
können
mehrere Werkstückhalter
nebeneinander vorgesehen sein, um gleichzeitig mehrere Bürstenkörper mit
einer entsprechenden Anzahl von Stopfwerkzeugen bearbeiten zu können. Um
insbesondere bei eng nebeneinander angeordneten Bündel-Aufnahmelöchern eine Schwächung des
Bürstenkörpers oder
eine Rissbildung zu vermeiden, können
die Bürstenkörper mit
ihren Werkstückhaltern
in eine Schräglage
verschwenkt werden, um das Lochfeld des Bürstenkörpers innerhalb der Stopfebene
gegenüber
dem Stopfwerkzeug zu verdrehen. Bedarfsweise können die Werkstückhalter
in nicht näher
beschriebener Weise auch zum Stopfen von schräg stehenden Borstenbündeln geschwenkt
werden, jedoch ist die Vorrichtung konstruktiv sehr aufwändig und
bietet nicht die Vorteile einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches
mit einer umlaufenden Trommel oder dergleichen Transporteinrichtung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine der
eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch in Längsrichtung
des Borstenfeldes schrägstehende
Borstenbündel
gestopft werden können,
ohne dass die Gefahr der Beschädigung
oder erhöhten
Abnützung
des Stopfwerkzeuges besteht. Dabei sollen auch Schrägwinkel
möglich
sein, die über
10° hinausgehen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Werkstückhalter
jeweils um eine quer zur Längserstreckung
des Bürstenkörpers verlaufende
Achse verschwenkbar gelagert und vor dem Stopfwerkzeug der Stopfeinrichtung
mit einem Schwenk-Positionierantrieb
kuppelbar oder gekuppelt sind und dass die Werkstückhalter
eine Kupplungseinrichtung zum Kuppeln jeweils des in Stopfposition
befindlichen Werkstückhalters
mit dem Positionierantrieb aufweisen.
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Damit
besteht nun die Möglichkeit,
auch in Längsrichtung
sehr stark geschränkte
Borstenbündel,
die beispielsweise einen Schrägwinkel
von 20° aufweisen,
stopfen zu können,
ohne dass hierbei die Gefahr der Beschädigung des Stopfwerkzeuges
oder des Verdrehens der Borstenbündel-Filamente
besteht. Auch hierbei kann zwischen der Längsachse des Stopfwerkzeugs
und der Längsachse
eines in Stopfposition befindlichen, mit einem Borstenbündel zu
stopfenden Bürstenkörper-Lochs,
eine Winkelabweichung von der Fluchtrichtung bestehen. Wie bisher
kann eine solche Abweichung beispielsweise 10° betragen, ohne dass Nachteile
auftreten. In Verbindung mit der Schrägstellung des Werkstückhalters ergibt
sich so bei einem Schwenkwinkel des Werkstückhalters von vorzugsweise
+/– 20°, ausgehend von
einer Neutrallage, eine zulässige
Schrägstellung der
Borstenbündel
relativ zur Lochfeldebene, von bis zu 30°.
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Aufgrund
der Kupplungseinrichtung kommt jeweils der Werkstückhalter,
der vor der Stopfeinrichtung positioniert ist, in Antriebsverbindung
mit dem Positionierantrieb, so dass nur ein einziger, im Bereich
des Stopfwerkzeuges angeordneter Positionierantrieb erforderlich
ist.
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Gegebenenfalls
kann der Antrieb für
die Positionierbewegung auch von dem Antrieb der Stopfeinrichtung
abgeleitet werden. Wegen der beengten Platzverhältnisse ist es jedoch vorzugsweise
vorgesehen, dass als Positionierantrieb ein CNC-gesteuerter Servomotor
oder dergleichen Antrieb vorgesehen ist.
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Zweckmäßigerweise
ist eine an dem Werkstückhalter
angreifende Rastvorrichtung vorgesehen, die ihn in Neutrallage insbesondere
bezüglich
der vorgesehenen Schwenkbewegung hält. Damit werden die nicht
in Stopfposition befindlichen Werkstückhalter in gleicher Lage gehalten,
so dass bei Nachbearbeitungsstationen, die der Stopfstation nachgeordnet
sind, die gestopften Bürsten
in gleicher Position den Bearbeitungswerkzeugen zugeführt werden.
Außerdem
ist dadurch das Kuppeln der Werkstückhalter mit dem bei der Stopfeinrichtung
befindlichen Positionierantrieb vereinfacht.
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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:
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1 eine
Seitenansicht eines Werkstückhalters
mit gehaltenem Bürstenkörper,
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2 eine
Aufsicht des in 1 gezeigten Werkstückhalters
mit Bürstenkörper,
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3 eine
als Trommel ausgebildete Transporteinrichtung mit vier am Umfang
angeordneten Werkstückhaltern,
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4 eine
Seitenansicht einer Zahnbürste mit
in Längsrichtung
geschränkten
Borstenbündeln und
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5 eine
Teilseitenansicht eines längsgeschnittenen
Bürstenkörpers mit
schrägstehendem Bürstenkörper-Loch
und dort angesetztem Bostenbündel.
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Von
einer Zahnbürsten-Herstellungsmaschine
ist in 3 eine Transporteinrichtung 1 mit einer Trommel 2 und
vier an deren Umfang angeordneten Werkstückhaltern 3 erkennbar.
Diese Werkstückhalter 3 sind
nacheinander durch Drehen der Trommel 2 gemäß dem Pfeil
Pf in Stopfposition bei einem zu einer Stopfeinrichtung gehörenden Stopfwerkzeug 4 sowie
auch bei hier nicht näher
dargestellten Bearbeitungsstationen positionierbar.
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Einer
dieser Werkstückhalter 3 ist
in 1 in Seiten- und in 2 in Aufsicht
gezeigt. Diese Werkstückhalter 3 weisen
Klemmbacken 5 zum Halten eines Bürstenkörpers 6 auf.
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Zum
Herstellen von Bürsten 7 (4)
mit in Längsrichtung
geschränkten
Borstenbündeln 8 sind die
Bürstenkörper-Löcher 9 (vgl. 1 und 5) zur
Lochfeldoberfläche 10 entsprechend
schrägstehend
angeordnet. Bis zu einem gewissen Schrägwinkel ist es zwar möglich, Borstenbündel gerade,
d. h. rechtwinklig zur Lochfeldoberfläche 10 einzustopfen, bei
größeren Schrägwinkeln
führt dies
jedoch zu erhöhter
Abnutzung und gegebenenfalls Beschädigung des Stopfwerkzeuges.
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Der
Werkstückhalter 3 ist
für solche,
sehr stark in Längsrichtung
geschränkt
angeordnete Borstenbündel 8 um
eine quer zur Längserstreckung
des Bürstenkörpers verlaufende
Achse 11 verschwenkbar gelagert. Mit Hilfe eines nur teilweise
dargestellten Positionierantriebs 12 kann der gesamte Werkstückhalter 3 mit
dem von ihm gehaltenen Bürstenkörper 6 verschwenkt
und in eine Position gebracht werden, wo das mit einem Borstenbündel 8 zu
stopfende Bürstenkörper-Loch 9 und
das Stopfwerkzeug miteinander fluchten oder nur eine im zulässigen Winkelbereich
liegende Winkelabweichung aufweisen. Wegen der zulässigen Toleranz,
die im Bereich von bis zu 10° liegen
kann, ist die Positionierung des Werkstückhalters 3 um die
Achse 11 weitgehend unkritisch, so daß dementsprechend auch keine
hochpräzisen
Positionierantriebe erforderlich sind.
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Die
Schwenkachse 11 ist, wie gut in 1 erkennbar,
etwa mittig der Längserstreckung
des Bürstenkörper-Lochfeldes 13 angeordnet.
Befindet sich die Schwenkachse 11 rückseitig zum Bürstenkörper 6 beabstandet
und, wie im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 gezeigt,
etwa in einer in Verlängerung
der schrägstehenden
Bürstenkörper-Löcher liegenden Schnittebene,
so ist beim Stopfen dieser Löcher
keine Ausgleichsbewegung des Werkstückhalters 3 in Längsrichtung
des Bürstenkörpers erforderlich.
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An
den Werkstückhaltern 3 greift
jeweils eine Rastvorrichtung 14, mittels der die Werkstückhalter
in einer Neutralstellung (1) gehalten
werden. In der Neutralstellung verläuft die Lochfeldoberfläche 10 bei einem
vor einem Stopfwerkzeug befindlichen Bürstenkörper etwa rechtwinklig zur
Stopfwerkzeug-Längsachse.
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Im
Ausführungsbeispiel
weist die Rastvorrichtung 14 ein federdruckbeaufschlagtes,
hier kugelförmiges
Rastelement 15 auf, daß in
eine entsprechende Rastvertiefung 16 des Werkstückhalters 3 eingreift.
Die Rastverbindung ist einerseits so bemessen, daß der Werkstückhalter 3 gegen
Verschwenken um die Achse 11 genügend gesichert ist, wenn die
Bürsten 7 bei
einer der Stopfeinrichtung nachgeordneten Bearbeitungsstation bearbeitet,
beispielsweise abgeschert oder geschliffen werden. Andererseits
ist aber die Haltekraft auch nur so groß, daß sie beim Schwenkpositionieren
des Werkstückhalters 3 bei
der Stopfstation ausgerastet bzw. überrastet werden kann.
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Zur Übertragung
einer Schwenkpositionierbewegung um die Achse 11 wird der
jeweils bei der Stopfstation 17 (3) befindliche
Werkstückhalter mit
dem Positionierantrieb 12 (1) gekoppelt.
Die dazu vorgesehene Kupplungseinrichtung 18 weist an jedem
Werkstückhalter
einen bolzenförmigen
Kupplungshebel 19 auf, der in Stopfposition des Werkstückhalters
mit einem Antriebshebel 20 kuppelt. Der Antriebshebel ist
dabei als Mitnehmergabel mit einem Schlitz 21 ausgebildet
und so angeordnet, daß der
in Stopfposition einlaufende Werkstückhalter 3 automatisch
mit seinem bolzenförmigen
Kupplungshebel 19 bei dem Antriebshebel 20 einkuppelt.
Nachdem Stopfvorgang und dem dann folgenden Weiterschalten der Trommel 2 um
90° kommt
der Kupplungshebel 19 und der Antriebshebel 20 wieder
außer
Eingriff, wobei dann der Werkstückhalter 3 durch die
Rastvorrichtung 14 in Neutrallage gehalten wird. Es ist
somit durch die Kupplungseinrichtung 18 ein automatisches
Kuppeln und Trennen beim Verdrehen der Trommel 2 möglich.
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Der
Antriebshebel 20 ist Teil des Positionierantriebes 12,
zu dem vorzugsweise noch ein hier nicht dargestellter Servomotor
oder dergleichen Antrieb gehört.
Es ist aber auch möglich,
eine mechanische Antriebsübertragung
von der Stopfeinrichtung abzuleiten. Weiterhin besteht die Möglichkeit,
am Werkstückhalter
bei der Schwenkachse 11 ein Zahnrad anzuordnen, das mit
einer Antriebs-Zahnstange kämmt. Dabei
kann jeder Werkstückhalter
einen solchen Zahnrad-Zahnstangenantrieb aufweisen, wobei jeweils
die Zahnstange des bei der Stopfeinrichtung positionierten Werkstückhalters
mit einem Positionierantrieb kuppelt.