-
Die Erfindung betrifft eine Schlingenwerkzeugspitze einer Bürstenstopfvorrichtung, mit einer Führungsbahn für einen als Drahtschlinge ausgebildeten Anker, der in der Führungsbahn verschoben und darin plastisch umgeformt wird, wobei die Führungsbahn an einem vorderen, an dem zu bestopfenden Bürstenkörper anzusetzenden Ende endet und einen hinteren, dem Ende entfernten Abschnitt sowie einen dem Ende nahen Abschnitt hat.
-
Bürstenstopfvorrichtungen nehmen eine oder mehrere Borsten, bei mehreren Borsten ein Borstenbündel, auf und stopfen es in eine Öffnung in einem Borstenträger. Wenn die Borste oder das Borstenbündel mit einem Anker im Bürstenkörper befestigt wird, kann dieser Anker eine Drahtschlinge sein. Diese Drahtschlinge wird in der sogenannten Schlingenwerkzeugspitze in die Führungsbahn eingebracht und hat spätestens nach dem Einbringen eine u-förmige Gestalt mit einem offenen Ende in Richtung zum Bürstenkörper. Das Borstenbündel oder die singuläre Borste sowie die u-förmige Drahtschlinge werden z.B. in der Schlingenwerkzeugspitze zusammengebracht, wobei das Bündel oder die singuläre Borste innerhalb der u-förmigen Drahtschlinge liegt. Eine Stopfzunge verfährt die Drahtschlinge zusammen mit der Borste oder dem Borstenbündel längs der Führungsbahn und schlägt beide mit hoher Geschwindigkeit in den Bürstenkörper, wo die Drahtschlinge sich in den Boden der zugeordneten Öffnung eingräbt. Während der Verschiebbewegung der Drahtschlinge in der Führungsbahn werden die Schenkel der Drahtschlinge plastisch aufeinander zu gebogen, indem die Führungsbahn sich nahe, aber beabstandet vom Ende der Spitze hin verjüngt. Dabei kann es, je nach Ausführung der Führungsbahn und der gewünschten Gestalt der Drahtschlinge dazu kommen, dass sich die Schenkel der Drahtschlinge sogar überkreuzen, was aber nicht zwingend der Fall sein muss.
-
Die Schlingenwerkzeugspitze ist durch diese permanente Beanspruchung der Drahtschlingen hohen Temperaturen unterworfen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine neue Schlingenwerkzeugspitze, eine Führungsbacke für eine solche Schlingenwerkzeugspitze sowie eine Bürstenstopfvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schlingenwerkzeugspitze zu schaffen, die niedrigeren Belastungen, insbesondere thermischen Belastungen, unterworfen ist.
-
Dies wird durch eine Schlingenwerkzeugspitze einer Bürstenstopfvorrichtung erreicht, mit einer Führungsbahn für einen als Drahtschlinge ausgebildeten Anker, der in der Führungsbahn verschoben und darin plastisch umgeformt wird, wobei die Führungsbahn an einem vorderen, an dem zu bestopfenden Bürstenkörper anzusetzenden Ende endet und einen hinteren, dem Ende entfernten Abschnitt sowie einen dem Ende nahen Abschnitt hat, wobei zumindest eine drehbar gelagerte Umlenkrolle vorgesehen ist, die als Verengung seitlich in die Führungsbahn ragt und die Drahtschlinge plastisch umformt.
-
Die erfindungsgemäße Schlingenwerkzeugspitze ist thermisch deutlich weniger belastet als bisherige, da über die zumindest eine Umlenkrolle die Reibung zwischen der Drahtschlinge und der Spitze stark reduziert wird. Die von der Anmelderin in Tests in der Praxis benutzten neuen Schlingenwerkzeugspitzen zeichneten sich durch deutlich weniger thermischer Belastung und damit höhere Standzeit aus. Der einer Umlenkrolle zugeordnete Schenkel einer Drahtschlinge führt zu einem Drehen der Umlenkrolle bei der Deformation.
-
In der bevorzugten Ausführungsform hat die Schlingenwerkzeugspitze zwei gegenüberliegende Seitenwände, zwischen denen und durch die die Führungsbahn gebildet wird. Diese Seitenwände führen zumindest abschnittsweise die Drahtschlinge und die Stopfzunge.
-
Die zwei Seitenwände können optional durch eine Grundplatte miteinander verbunden sein, wobei optional die Seitenwände jeweils einstückig in die Grundplatte übergehen können. Das bedeutet, die drei Bereiche, nämlich Seitenwände und Grundplatte können im Querschnitt eine u-förmige Gestalt haben oder eine Nut bilden.
-
Die Führungsbahn kann im nahen Abschnitt eine geringere Breite als im entfernten Abschnitt haben, und die Umlenkrolle liegt in einem Übergang vom nahen zum fernen Abschnitt. Prinzipiell könnte die notwendige Verengung für die plastische Deformation der Drahtschlinge nur durch Umlenkrollen erfolgen, jedoch ist es optional ausreichend, die Drahtschlinge nach der Deformation ausschließlich in der Führungsbahn und damit durch die Seitenwände zu führen. Das bedeutet, die Umlenkrolle oder die Umlenkrollen sind Kontaktelemente während der Deformation mit keiner oder wenig Gleitreibung zur Umlenkrolle, und anschließend kann es wieder zu einer reinen Gleitreibung zwischen der Drahtschlinge und der Schlingenwerkzeugspitze kommen. Dies hat auch den Vorteil, dass nach der Umlenkrolle die Stopfzunge durch die Seitenwände geführt werden kann.
-
Vorzugsweise ist jeder Seitenwand eine Umlenkrolle zugeordnet, das heißt, es liegen sich zwei Umlenkrollen bezogen auf die Mittelachse unmittelbar einander gegenüber. Natürlich könnten die Umlenkrollen auch leicht in Verschieberichtung versetzt zueinander sein.
-
Die u-förmige Nut wird durch einen Deckel verschlossen, der an den Seitenwänden anliegt und eine der Grundplatte gegenüberliegende Wand der Führungsbahn bildet und die Führungsbahn umfangsmäßig schließt.
-
Die Umlenkrolle kann über ein Gleit- oder Rollenlager an der Schlingenwerkzeugspitze gelagert sein. Für das Gleitlager kann eine eigene Gleitlagerhülse vorgesehen sein oder die Rolle, die gehärtet ist, gleitet direkt auf einem Zapfen oder Stift.
-
Die obige Aufgabe wird auch durch eine Führungsbacke einer Schlingenwerkzeugspitze nach der Erfindung gelöst, bei der die Führungsbacke zumindest eine Seitenwand einer Führungsbahn für einen als Drahtschlinge ausgebildeten Anker hat und einen dem Ende der Führungsbackenspitze, welches dem Bürstenkörper gegenüber liegt, nahen Abschnitt sowie einen entfernten Abschnitt hat, wobei zwischen dem nahen und dem entfernten Abschnitt eine Umlenkrolle vorgesehen ist, die gegenüber der Seitenwand vorsteht und in die Führungsbahn hineinragt.
-
Die erfindungsgemäße Führungsbacke kann auch nur eine Seitenwand haben und damit eine Seite der Führungsbahn definieren. Wenn es nur eine Wand pro Seite der Führungsbahn gibt, bildet diese Seitenwand auch die gesamte Führungsbacke. Alternativ hierzu besitzt die Führungsbacke beide Seitenwände und bildet somit beide Begrenzungen der Führungsbahn. In diesem Fall könnten die beiden Seitenwände ebenfalls die gesamte Führungsbacke bilden.
-
Die Seitenwand kann, optional, im Übergangsabschnitt kurvenförmig verlaufen, sodass die Führungsbahn im nahen Abschnitt eine geringere Breite als im entfernten Abschnitt aufweist.
-
Schließlich schafft die Erfindung eine Bürstenstopfvorrichtung mit einer Schlingenwerkzeugspitze nach der Erfindung und einer Stopfzunge, die in der Führungsbahn geführt und längs dieser verschoben wird, wobei die Stopfzunge mit ihrer Spitze vom entfernten Abschnitt bis zum Ende der Schlingenwerkzeugspitze verfahrbar ist.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Schlingenwerkzeugspitze,
- 2 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Schlingenwerkzeugspitze mit erfindungsgemäßer Führungsbacke bei abgenommenem Deckel, und
- 3 eine stilisierte Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Führungsbacke und eine erfindungsgemäße Schlingenwerkzeugspitze längs der Schnittlinie III-III in 2 mit Deckel.
-
In 1 ist eine Bürstenstopfvorrichtung gezeigt, die Borsten in einen Borstenträger 10 mit Öffnungen einschiebt und darin mittels eines Ankers in Form einer Drahtschlinge befestigt.
-
Der Borstenträger 10 kann der komplette Bürstenkörper sein oder auch nur ein Teil des Bürstenkörpers, zum Beispiel ein Plättchen oder dergleichen.
-
Die Bürstenstopfvorrichtung umfasst eine Schlingenwerkzeugspitze 12, ein Borstenmagazin 14, einen um eine Achse X schwenkbaren Bündelabnehmer 16 sowie eine Stopfzunge 18. Eine sogenannte Ankerzuführung 20 führt Anker in Richtung des Pfeiles A seitlich und in Draufsicht rechtwinklig zur Stopfrichtung der Schlingenwerkzeugspitze 12 zu.
-
In der dargestellten Ausführungsform wird der Anker in der Vorrichtung aus einem Draht 22 abgeschnitten, das von einer Rolle abgewickelt und über einen elektrischen Antrieb 24 der Schlingenwerkzeugspitze 12 zugeführt wird.
-
Die Bewegung der Schlingenwerkzeugspitze kann entweder linear sein oder längs einer Kreisbahn oder einer anders gekrümmten Bahn.
-
Nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel die Schlingenwerkzeugspitze 12 auf einer Welle 26 und kann um eine Achse D hin- und hergeschwenkt werden, und zwar von einer in 1 gezeigten Stopfposition (vorderster Totpunkt) bis in eine entgegengesetzte sogenannte Bündelaufnahmeposition, die den entgegengesetzten, hinteren Totpunkt darstellt.
-
Die Bewegung der Schlingenwerkzeugspitze 12, die hier längs einer Kreisbahn verläuft, kann aber, wie gesagt, linear sein oder längs einer anderen, eventuell gekrümmten Bahn verlaufen. In der dargestellten Ausführungsform sitzt die Schlingenwerkzeugspitze 12 auf einem Verbindungsarm 28 zur Welle 26.
-
Die Stopfzunge 18 ist an ihrem rückwärtigen Ende an einem Verbindungsarm 30 angelenkt, der ebenfalls um die Achse D schwenkbar ist. Kurvenrollen 32 erlauben die Ansteuerung der Verbindungsarme 28, 30.
-
Die Bewegung der Stopfzunge 18 ist nicht identisch mit der Bewegung der Schlingenwerkzeugspitze, vielmehr eilt die Stopfzunge 18 bei der Bewegung zwischen der Stopfposition und der Bündelaufnahmeposition der Bewegung der Schlingenwerkzeugspitze voraus.
-
Die Schlingenwerkzeugspitze 12 hat einen vorderen Teil 34, der den Borstenträger 10 kontaktieren kann oder ganz nahe an seine Oberfläche herangefahren werden kann. Der vordere Teil 34 ist an seinem hinteren Ende an einem sogenannten Zwischenabschnitt 36 befestigt und kann auch einstückig in diesen übergehen.
-
Der vordere Teil 34 und der Zwischenabschnitt 36 haben eine Führungsbahn 38 für die Stopfzunge 18 in ihrem Inneren.
-
Von der Oberseite 40 geht ein Zuführkanal 42 für Draht 22 aus, der bis zur Führungsbahn 38 hindurchgeht, dort aber endet. Eine Bearbeitungseinheit 36 dient zum Abschneiden der Anker, d.h. der Drahtschlingen, vom Draht 22.
-
Über eine Einschuböffnung 54 werden vereinzelte Borstenbündel zwischen dem vorderen Teil 34 und dem Zwischenabschnitt 36 in die Führungsbahn 38 eingeschoben und stehen dann vor der Drahtschlinge, hinter der wiederum das vordere Ende der Stopfzunge 18 liegt. Die Zunge drückt dann das zu einer u-förmigen Drahtschlinge gebogene Drahtstück mit den Schenkeln des „U“ voraus in Richtung des Borstenbündels und dann weiter durch die Werkzeugspitze 12.
-
2 zeigt stilisiert die Schlingenwerkzeugspitze 12, optional auch nur den vorderen Teil 34 derselben.
-
Die Führungsbahn 38 wird seitlich durch zwei Führungsbacken 60, 62 begrenzt, die je eine Seitenwand 64, 66 aufweisen oder bilden, wobei die Seitenwände 64, 66 die Führungsbahn 38 seitlich begrenzen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Führungsbacken 60, 62 nur die Seitenwände 64, 66, so dass Die Führungsbacken 60, 62 gleichzeitig die Seitenwände 64, 66 bilden und umgekehrt.
-
Die Schlingenwerkzeugspitze 12 hat ein vorderes, dem Borstenträger 10 zugewandtes Ende 68, an dem die Führungsbahn 38 endet. Von diesem Ende 68 aus umfasst die Führungsbahn einen vorderen, dem Ende 68 nahen Abschnitt 70, sowie einen dem Ende 68 entfernten Abschnitt 72. Wie in 2 zu sehen, ist die Breite B der Führungsbahn 38 im vorderen Abschnitt 70 kleiner als im hinteren Abschnitt 72.
-
Die Seitenwände 64, 66 haben einen Übergangsabschnitt 74 zwischen den Abschnitten 70 und 72. In diesem Übergangsabschnitt ist in jeder Führungsbacke 60, 62 eine Umlenkrolle 76 untergebracht, wobei die jeweilige Führungsbacke 60, 62 eine zur Umlenkrolle 76 komplementäre, leicht größere Ausnehmung 78 hat, in der die Umlenkrolle 76 liegt. Jedoch ragt die Umlenkrolle 76 etwas in die Führungsbahn 38 hinein und verengt diese im Übergangsabschnitt 74 und bildet sozusagen in diesem Bereich die Begrenzung für die in der Führungsbahn verschobene Drahtschlinge 80.
-
Ein Deckel 82 jedefalls schließt die Führungsbahn 38 umfangsmäßig, wie 3 zu entnehmen ist. In 3 ist auch zu sehen, dass die Umlenkrollen 76 etwas in die Führungsbahn 38 seitlich hineinstehen.
-
Die Führungsbacken 60, 62 können separate Teile sein oder einstückig ineinander übergehen, durch eine Grundplatte 84 (siehe 3), die dann auch den Boden der Führungsbahn 38 oder den Deckel bildet, je nachdem, ob der Deckel 82 oben oder unten liegt.
-
Wenn die Führungsbacken 60, 62 separate Teile sind, werden sie auf der Grundplatte 84 befestigt.
-
In der in 3 gezeigten Ausführungsform hat auch der Deckel 82 eine Nut, die einen Teil der Führungsbahn 38 bildet, wobei dies nur optional der Fall ist. Auch muss nicht, wie es in 3 dargestellt ist, die jeweilige Umlenkrolle 76 in den Deckel 82 hineinragen. Die Achsen der Umlenkrollen sind in den Führungsbacken 60, 62 und im Deckel 82 gelagert.
-
Die Umlenkrollen 76 sind hier zylindrisch dargestellt, sie können aber auch auf ihrer Mantelfläche eine Profilierung haben, z.B. eine Umfangsnut.
-
Die Funktionsweise der Bürstenstopfvorrichtung wird im Folgenden bezogen auf den letzten Teil der Bewegung der Stopfzunge 18 erläutert.
-
In der Schlingenwerkzeugspitze 12 liegt die u-förmig gebogene Drahtschlinge 80 mit zwei nach vorne, d.h. zum Ende 68 hinweisenden Schenkeln 90, die zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise noch parallel zueinander verlaufen. Die Drahtschlinge 80 nimmt das Borstenbündel 94 (siehe 2) auf. Die Einheit aus Drahtschlinge 80 und Stopfzunge 18 wird innerhalb der Führungsbahn 38 durch die Stopfzunge 18 in Richtung Ende 68 verschoben, wobei vorzugsweise die Führungsbahn 38 im Abschnitt 72 etwas breiter ist als die maximale Breite der Drahtschlinge 80, sodass hier keine Klemmung und damit erhöhte Reibung auftritt.
-
Sobald die Schenkel 90 die Umlenkrollen 76 kontaktiert haben, werden sie durch diese nach innen, aufeinander zu gedrängt und dabei plastisch umgeformt. Dabei können die Schenkel 90 nahe zueinander verlaufen oder einander berühren, wie in der linken, oberen Darstellung einer Drahtschlinge 80 in 2 gezeigt ist, oder die Schenkel 90 können sich in Draufsicht sogar kreuzen, wie in der rechten, oberen Darstellung der Drahtschlinge 80 in 2 gezeigt.
-
Im vorderen Abschnitt 70 ist die Drahtschlinge 80 jeweils seitlich sehr eng geführt, unter Umständen mit beidseitigem Kontakt mit der jeweiligen Seitenwand 64, 66, in der Führungsbahn 38. Auch die Stopfzunge 18 wird an ihrem vorderen Ende im Abschnitt 70 seitlich eng geführt, damit der Stopfvorgang sehr exakt erfolgen kann.
