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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bürstenherstellung.
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Insbesondere
betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren, wobei Faserbündel in Öffnungen in
einem Bürstenkörper angebracht
werden, mittels eines Füllwerkzeugs
des Typs, der zumindest aus einem Bündelabnehmer zum Abtrennen
von Faserbündeln
von einem Fasermagazin, einem Mechanismus zum Zuführen von
Befestigungsmaterial, um die Faserbündel in den Öffnungen
zu fixieren, einem sich hin- und herbewegenden Füllwerkzeugschieber, um die
Faserbündel
zu dem Bürstenkörper zu
führen, und
einer Nadel, um jedes betreffende Faserbündel zusammen mit einem aus
dem Befestigungsmaterial gebildeten Befestigungselement in die entsprechende Öffnung zu
stecken, besteht.
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Die
Faserbündel
werden hierbei mittels Befestigungselementen in Form von Klammern
oder Ankern in den Öffnungen
fixiert.
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Traditionell
werden sowohl der Füllwerkzeugschieber
als auch verschiedene andere Teile des Füllwerkzeugs mittels eines mechanischen
Antriebs, insbesondere eines Nockentriebs, gesteuert.
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In
US 3,059,972 wurde bereits
vorgeschlagen, die mechanischen Antriebe durch pneumatische oder
hydraulische Antriebsmittel zu ersetzen. Wie in diesem amerikanischen
Patent beschrieben ist, arbeiten solche pneumatischen oder hydraulischen
Antriebsmittel jedoch langsamer als ein mechanischer Antrieb. Gemäß diesem
Patent ist dies nicht problematisch, da es durch die Verwendung
pneumatischer oder hydraulischer Antriebsmittel einfacher ist, mehrere
Werkzeuge zu installieren. Es ist jedoch deutlich, dass die Verwendung
mehrerer Werkzeuge einen beträchtlichen
Kostenfaktor darstellt und dass zu diesem Zweck mehr Platz erforderlich
ist, wodurch besagte Lösung
wenig wirtschaftlich ist.
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Die
Verwendung hydraulischer oder pneumatischer Antriebsmittel gestattet
jedoch eine individuelle Steuerung, und die Steuerungsmomente können leicht
geändert
werden, jedoch ist sie darin von Nachteil, dass eine präzise Positionseinstellung
relativ schwierig zu verwirklichen ist.
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Es
ist auch bereits bekannt, die Zufuhr des Befestigungsmaterials für die Faserbündel, mit
anderen Worten, des Drahts, woraus die Verankerungsplättchen oder
die Klammern geformt sind, mittels eines Stellmotors zu steuern,
der unter anderem in
DE 4.114.297 beschrieben
ist. Die Verwendung eines Stellmotors ist hier selbstverständlich,
da das Befestigungsmaterial nur in einer Richtung zugeführt werden
muss, nämlich
der Vorwärtsrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung bezweckt ein verbessertes Verfahren und eine
verbesserte Vorrichtung zur Bürstenherstellung,
mittels derer das Einsetzen von Faserbündeln auf flottere Weise vollzogen werden
kann und mittels derer neue Steuermöglichkeiten geschaffen werden.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung in erster Linie ein Verfahren
zur Bürstenherstellung,
wobei Faserbündel in Öffnungen
in einem Bürstenkörper angebracht
werden, mittels eines Füllwerkzeugs
des Typs, der zumindest aus einem Bündelabnehmer zum Abtrennen
von Faserbündeln
von einem Fasermagazin, einem Mechanismus zum Zuführen von Befestigungsmaterial,
um die Faserbündel
in den Öffnungen
zu fixieren, einem sich hin- und herbewegenden Füllwerkzeugschieber, um die
Faserbündel
zu dem Bürstenkörper zu
führen,
und einer Nadel, um jedes betreffende Faserbündel zusammen mit einem aus
dem Befestigungsmaterial gebildeten Befestigungselement in die entsprechende Öffnung zu
stecken, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Füllwerkzeugschieber
mittels eines individuellen elektrischen Antriebselements gesteuert
wird.
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Die
Verwendung eines individuellen elektrischen Antriebselements, im
Gegensatz zu der Verwendung eines gemeinsamen Elektromotors, dessen Bewegung
mittels eines Nockentriebs zu den verschiedenen Teilen des Füllwerkzeugs übertragen wird,
bietet den Vorteil, dass ein Antrieb erhalten wird, der nicht nur
flott gesteuert werden kann, sondern der auch sehr rasch arbeiten
kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
wird der Weg des Füllwerkzeugschiebers
mittels einer Steuerung des elektrischen Antriebselements in Funktion
der zu fertigenden Bürsten
eingestellt oder angepasst.
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Dies
bietet den Vorteil, dass kein unnötig langer Weg zurückgelegt
werden muss, und dass es während
der Produktion verschiedener Bürsten
einfach ist, eine Anpassung an die neue Weglänge vorzunehmen.
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Spezieller
wird der Weg vorzugsweise in Funktion der Faserlänge der in den Öffnungen
anzubringenden Faserbündel
eingestellt.
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Außer dem
Antrieb des Füllwerkzeugschiebers
mittels eines individuellen elektrischen Antriebselements können auch
andere Teile des Füllwerkzeugs
oder anderer verwandter anzutreibender Teile mittels eines individuellen
elektrischen Antriebselements gesteuert werden. Vorzugsweise sind
hierbei eines oder mehrere, und noch besser jedes der folgenden
Teile betroffen:
- – die oben erwähnte Nadel;
- – der
oben erwähnte
Bündelabnehmer;
- – der
oben erwähnte
Mechanismus zum Zuführen des
Befestigungsmaterials;
- – ein
Drahtabschneider zum Abschneiden des Befestigungsmaterials, falls
ein solcher Drahtabschneider verwendet wird;
- – ein
Klammerformer, falls Klammern verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird ein Stellmotor für
die oben erwähnten
elektrischen Antriebselemente verwendet, wie etwa ein Servomotor,
Schrittmotor oder dergleichen. Ein solcher Motor kann sowohl aus
einem rotierenden Motor bestehen, dessen Rotationsbewegung nötigenfalls
mittels einer geeigneten Übersetzung
in eine lineare Bewegung umgewandelt werden kann, als auch aus einem
Linearmotor, manchmal auch Betätigungsmotor
genannt, wobei beispielsweise ein erstes Teil, das mit festen Magneten
versehen ist, entlang einem zweiten Teil bewegt werden kann, das
mit Elektromagneten versehen ist, die betätigt werden können.
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Wie
bekannt ist, kann ein solches Füllwerkzeug
auch mit zusätzlichen
Zubehörteilen
oder verwandten Teilen ausgerüstet
sein, wie beispielsweise einem Abschlussmechanismus, um, in Funktion
des zu vervollständigenden
Füllzyklus,
zu verhindern, dass Fasern von dem falschen Fasermagazin abgenommen
werden, usw. Vorzugsweise werden alle Bewegungen des Füllwerkzeugs
oder verwandter Teile in diesem Fall mittels individueller elektrischer Antriebselemente
gesteuert. Somit kann das Ganze vollständig elektrisch gesteuert werden,
sodass ein zeitraubender mechanischer Antrieb ausgeschlossen werden
kann.
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Es
ist anzumerken, dass die Erfindung sowohl ein Verfahren und eine
Vorrichtung betrifft, wobei ein Füllwerkzeug mit nur einem Füllwerkzeugschieber
verwendet wird, als auch wobei ein Füllwerkzeug mit zwei Füllwerkzeugschieber
oder einem aus einem oder mehreren sich bewegenden Teilen zusammengesetzten
Füllwerkzeugschieber
verwendet wird. In diesem Fall können
einer oder mehrere dieser Füllwerkzeugschieber
oder der bewegenden Teile gemäß der Erfindung
mit einem individuellen elektrischen Antriebselement versehen sein.
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Es
ist auch anzumerken, dass mit einem 'individuellen elektrischen Antriebselement' ein Antriebselement
gemeint ist, das relativ örtlich
arbeitet, wobei jedoch nicht ausgeschlossen ist, dass mehrere Teile
gleichzeitig mittels eines solchen 'individuellen elektrischen Antriebselements' angetrieben werden können. Mit 'individuell' ist nämlich gemeint,
dass kein großer
gemeinsamer Elektromotor mehr verwendet wird, dessen Antriebsmoment
auf die verschiedenen Teile des Füllwerkzeugs übertragen
wird, das mittels eines Nockentriebs zu bewegen ist.
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Unter
Berücksichtigung
des Vorangehenden ist es beispielsweise nicht ausgeschlossen, die
Nadel und den Füllwerkzeugschieber
mittels eines gemeinsamen individuellen elektrischen Antriebselements
zu steuern, wobei, während
des Einsteckens eines Faserbündels,
ein Antriebsteil mittels besagten Antriebselements vorwärtsbewegt
wird, wodurch die Nadel zuerst verschoben wird und der Füllwerkzeugschieber
erst nach einem spezifischen Verschieben der Nadel mitverschoben
wird. Natürlich
sind auch andere Kombinationen möglich,
wobei verschiedene zu bewegende Teile mittels eines gemeinsamen
individuellen elektrischen Antriebselements gesteuert werden.
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Zweitens
betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Bürstenherstellung,
spezieller gemäß dem oben
erwähnten
Verfahren, von dem ein Füllwerkzeug
umfassenden Typ, welche zumindest aus einem Bündelabnehmer zum Abtrennen
von Faserbündeln
von einem Fasermagazin, einem Mechanismus zum Zuführen von
Befestigungsmaterial, um die Faserbündel in den Öffnungen
zu fixieren, einem sich hin- und herbewegenden Füllwerkzeugschieber, um die
Faserbündel
zu dem Bürstenkörper zu
führen, und
einer Nadel, um jedes betreffende Faserbündel zusammen mit einem aus
dem Befestigungsmaterial gebildeten Befestigungselement in die entsprechende Öffnung zu
stecken, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllwerkzeugschieber
mit einem individuellen elektrischen Antriebselement versehen ist.
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Vorzugsweise
sind auch ein oder mehrere der folgenden Teile des Füllwerkzeugs
mit einem individuellen elektrischen Antriebselement versehen:
- – die
obenerwähnte
Nadel;
- – der
obenerwähnte
Bündelabnehmer;
- – der
obenerwähnte
Mechanismus zum Zuführen des
Befestigungsmaterials;
- – ein
Drahtabschneider zum Abschneiden des Befestigungsmaterials;
- – ein
Klammerformer.
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Erfindungsgemäß sind alle
betreffenden elektrischen Antriebselemente vorzugsweise an eine Steuereinheit
gekoppelt, die für
eine synchronisierte Steuerung sorgt.
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Es
ist anzumerken, dass der Antrieb mittels eines individuellen elektrischen
Antriebselements auch in Kombination mit bestimmten anderen Teilen als
dem Füllwerkzeugschieber
vorteilhaft ist, und insbesondere in Kombination mit Teilen, die
eine Hin- und Herbewegung ausführen,
da dies eine reibungslose Steuerung und Einstellung gestattet. Unter
Berücksichtigung
dessen betrifft die Erfindung gemäß einem speziellen unabhängigen Aspekt
auch eine Vorrichtung zur Bürstenherstellung,
von dem ein Füllwerkzeug
umfassenden Typ, wobei dieses Füllwerkzeug
eines oder mehrere der folgenden Teile umfasst, die hin- und herbewegt
werden können:
- – einen
Drahtabschneider;
- – einen
Klammerformer;
- – einen
Bündelabnehmer;
- – eine
Nadel;
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines dieser
Teile mittels eines individuellen elektrischen Antriebselements
gesteuert wird.
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Der
Ausdruck 'elektrisches
Antriebselement' ist
in einem breiten Sinn zu interpretieren, und mit diesem Ausdruck
sind nicht nur elektromagnetische Antriebssysteme gemeint, wie etwa
Dreh- oder Linear-Elektromotoren, sondern auch andere Antriebselemente,
wie beispielsweise piezoelektrische Antriebsmittel.
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Zur
besseren Erläuterung
der Merkmale der Erfindung ist die folgende bevorzugte Ausführung nur als
Beispiel beschrieben, ohne in irgendeiner Weise einschränkend zu sein,
unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
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1 schematisch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
darstellt;
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2 die
Vorrichtung von 2 in einer anderen Position
darstellt.
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Wie
in den Figuren dargestellt, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung 1 zum
Zuführen
von Faserbündeln 2 in
die Öffnungen 3 eines
Bürstenkörpers 4, wobei
ein Füllwerkzeug 5 verwendet
wird, dem die Bürstenkörper 4 vorgelegt
werden können,
beispielsweise in einen Bürstenkörperhalter 6 eingeklemmt.
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Das
Füllwerkzeug 5 besteht
hauptsächlich aus
einem Bündelabnehmer 7 zum
Abtrennen von Faserbündeln 2 von
einem Fasermagazin 8, einem Mechanismus 9 zum
Zuführen
von Befestigungsmaterial zum Fixieren der Faserbündel 2 in den Öffnungen 3,
einem sich hin- und herbewegenden Füllwerkzeugschieber 11,
der sich in dem eigentlichen Werkzeug 12 befindet, um die
Faserbündel 2 zu
dem eigentlichen Bürstenkörper 4 zu
führen,
und einer Nadel 13, um jedes betreffende Faserbündel 2 zusammen
mit einem aus dem Befestigungsmaterial 10 hergestellten
Befestigungselement 14 in die entsprechende Öffnung 3 einzubringen.
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Hierbei
kann der Füllwerkzeugschieber 11 in dem
Teil 15 bewegt werden, das fest angeordnet ist. In diesem
Füllwerkzeugschieber 11 ist
ein Förderkanal 16 geformt,
worin die obenerwähnte
Nadel 13 ihrerseits verschoben werden kann.
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Der
Bündelabnehmer 7 ist
auf bekannte Weise in Form eines Halbmonds ausgeführt und
besteht aus einem Körper 17,
der hin- und herrotiert werden kann, mit einer Aussparung 19 in
dem kreisförmigen Außenrand 18,
um eine Anzahl von Fasern 20 aus dem Fasermagazin 7 herauszunehmen,
um jedesmal ein Faserbündel 2 zu
formen.
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In
dem Fall, dass, wie dargestellt, ein Mehrfach-Fasermagazin
8 verwendet wird,
mit mehreren Faserzuführkanälen
21-
22,
ist ein Mechanismus
23 vorgesehen, der es ermöglicht,
Fasern
20 nach Wunsch aus dem einen oder dem anderen Faserzuführkanal
21 beziehungsweise
22 zu
entnehmen. In dem angeführten
Beispiel ist dieser Mechanismus
23 auf die Weise, wie in
EP 0.681.796 beschrieben,
ausgeführt,
wobei Schließvorrichtungen
24-
25 abwechselnd
vor jedem der Faserzuführkanäle
21-
22 plaziert
werden können.
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Der
Mechanismus 9 zum Zuführen
des Befestigungsmaterials 10 besteht aus einem Drahtzuführmechanismus
mit einer Führung 26,
die in den Förderkanal 16 mündet, sodass
das Befestigungsmaterial 10, das beispielsweise aus einem
Metalldraht oder synthetischen Draht geformt ist, bis in den Förderkanal 16 zugeführt werden
kann.
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Die
Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass zumindest der Füllwerkzeugschieber 11 mit einem
individuellen elektrischen Antriebselement 27, wie etwa
einem Stellmotor, insbesondere einem Servomotor oder dergleichen,
versehen ist.
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Wie
dargestellt, können
auch die anderen anzutreibenden Teile mit einem individuellen elektrischen
Antriebselement ausgerüstet
sein. Spezieller wird in dem angeführten Beispiel ein individuelles
Antriebselement 28 für
die Nadel 13, ein individuelles Antriebselement 29 für den Bündelabnehmer 7,
ein individuelles Antriebselement 30 für die Zufuhr des Befestigungsmaterials 10 und
ein individuelles Antriebselement 31 für den oben erwähnten Mechanismus 23 verwendet.
All diese Antriebselemente 28-29-30-31 bestehen
vorzugsweise ebenfalls aus Servomotoren, Schrittmotoren oder dergleichen.
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Es
ist deutlich, dass Übertragungsmechanismen
zwischen jedem der Antriebselemente 27 bis 31 und
dem jeweiligen zu verschiebenden Teil vorgesehen sein können. In
dem angeführten
Beispiel sind die Antriebselemente 27 und 28 direkt
an den Füllwerkzeugschieber 11 und
die Nadel 13 gekoppelt. Das Antriebselement 29 wirkt
mit einem Hebel 32 zusammen, der auf feste Weise mit dem
rotierenden Bündelabnehmer 7 verbunden
ist. Das Antriebselement 30 wirkt mit einem rotierbaren
Andrückrad 33 zusammen,
jedoch sind andere Voranbewegungsmechanismen für die Zufuhr des Befestigungsmaterials 10 nicht
ausgeschlossen. Das Antriebselement 31 ist an einen rotierbaren
Träger 34 gekoppelt,
worauf die Schließvorrichtungen 24-25 vorgesehen
sind.
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Alle
Antriebselemente 27 bis 31 sind an eine Steuereinheit 35 gekoppelt,
die es ermöglicht,
diese Antriebselemente auf synchronisierte Weise zu steuern.
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Die
Arbeitsweise der Vorrichtung ist diesen bekannten Vorrichtungen
vergleichbar, jedoch mit dem Unterschied, dass der Antrieb jetzt über eine elektronische
oder elektrische Steuerung und mittels individueller Antriebselemente 27 bis 31 stattfindet. Deutlichkeitshalber
ist die Arbeitsweise hiernach kurz illustriert. Der Bündelabnehmer 7 wird
zyklisch hin- und hergedreht, sodass die Aussparung 19 sich
jedesmal entlang den Faserzuführkanälen 21-22 bewegt.
In Funktion der Position der Schließvorrichtungen 24-25 werden
somit Fasern 20 aus dem einen oder dem anderen Faserzuführkanal 21-22 genommen
und in das eigentliche Werkzeug 12 gebracht, welche Position
in 1 dargestellt ist.
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Das
drahtförmige
Befestigungsmaterial 10 reicht mit seinem vorderen Ende
bis in den Förderkanal 16.
Durch anschließendes
Verschieben des Schiebers 11 oder der Nadel 13 nach
vorn wird ein Stück
Material des drahtförmigen
Befestigungsmaterials 10 abgeschnitten, sodass beispielsweise,
wie in 2 dargestellt, ein Verankerungsplättchen 36 geformt
wird. Dieses Verankerungsplättchen
wird durch die Nadel 13 weiter nach vorn geschoben, sodass das
Faserbündel 20,
das in der Aussparung 19 vorhanden ist, schließlich nach
vorn mitgenommen wird, hin zu dem vorderen Ende 37 des
Werkzeugs 12.
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Inzwischen
wird auch der Füllwerkzeugschieber 11 bis
zu dem Bürstenkörper 4 hin
verschoben, wie in 2 dargestellt, sodass das Faserbündel 2 zusammen
mit dem Verankerungsplättchen 36 in
der betreffenden Öffnung 3 festgedrückt wird.
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Anschließend bewegen
sich die betreffenden Teile zurück,
um einen neuen Zyklus zu beginnen. Wenn die Nadel 13 in
die Position von 1 zurückgezogen worden ist, wird
das Befestigungsmaterial 10 mittels des Antriebselements 30 etwas
nach vorn verschoben, sodass während
des nächsten
Zyklus wieder ein Verankerungsplättchen
abgeschnitten werden kann.
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Erfindungsgemäß gestattet
das Antriebselement 27 des Füllwerkzeugschiebers 11 vorzugsweise
eine einstellbare Verschiebung, sodass die Bewegung in Funktion
der zu fertigenden Bürsten,
spezieller in Funktion der Länge
der Faserbündel 2,
gesteuert werden kann.
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Das
Verfahren der Erfindung kann leicht aus der oben beschriebenen Arbeitsweise
der Vorrichtung abgeleitet werden.
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Obwohl
die Figuren ausschließlich
eine Ausführung
darstellen, wobei Verankerungsplättchen 36 für die Befestigungselemente 14 verwendet
werden, ist deutlich, dass die Erfindung auch in Ausführungen angewendet
werden kann, wobei andere Befestigungselemente 14 angewendet
werden, wie beispielsweise Klammern, spezieller Draht-Heftklammern.
In diesem Fall kann der übliche
Klammerformer auch mittels eines oder mehrerer elektrischer Antriebselemente
gesteuert werden.
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Im
Fall von Ausführungen,
wobei das Befestigungsmaterial 10 nicht direkt mittels
des Schiebers 11 oder der Nadel 13 abgeschnitten
wird, sondern mittels eines speziellen Drahtabschneiders, ist deutlich,
dass ein solcher Drahtabschneider ebenfalls mittels eines elektrischen
Antriebselements in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gesteuert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebene,
als Beispiel angeführte
und in den begleitenden Zeichnungen dargestellte Ausführung begrenzt;
vielmehr können
ein solches Verfahren und eine Ausführung zur Bürstenherstellung gemäß allen
möglichen
Varianten verwirklicht werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.