EP0131734A2

EP0131734A2 - Bürstenherstellungsmachine

Info

Publication number: EP0131734A2
Application number: EP84106451A
Authority: EP
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Steinebrunner
Original assignee: Anton Zahoransky GmbH and Co
Current assignee: Anton Zahoransky GmbH and Co
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-01-23
Also published as: EP0131734A3; DE3325100A1

Abstract

Eine Bürstenherstellungsmaschine (1) (Figur 1) weist zum Positionieren von Werkstückhaltern (7), in denen Bürstenkörper (6) zur Bearbeitung eingespannt sind, Drehstrom-Servoantriebsmotoren (8, 8 a, 8 b) auf. Diese Motoren ergeben eine insgesamt hinsichtlich der Antriebe praktisch wartungsfreie Bürstenherstellungsmaschine, wobei die Antriebe auch unempfindlich gegenüber den bei der Bürstenherstellung unumgänglichen Staubentwicklung sind. Durch das günstige Leistungsgewicht dieser Drehstrom- Servoantriebsmotoren können diese auch gut praktisch direkt bei den Positioniervorrichtungen angebaut sein, wobei durch ihr vergleichsweise geringes Gewicht eine hohe, erforderliche Positioniergeschwindigkeit möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenherstellungsmaschine mit wenigstens einer Stopfeinrichtung und/oder mit einer Bohreinrichtung, wobei für die Bürstenkörper eine oder mehrere Halterungen vorgesehen sind und wobei zur Durchführung von Positionierbewegungen der Halterungen sowie für die Zuführung und den Abtransport u. dgl. von Bürstenkörpern ein oder mehrere Antriebe vorgesehen sind.
Bei Bürstenherstellungsmaschinen sind bisher die Arbeitsbewegungen bei der Bürstenherstellung, insbesondere beim Bohren und Stopfen der Bürstenkörper, über Kurvenschablonen od. dgl. übertragen worden. Diese Antriebsart hat sich in der Bürstenindurstrie, insbesondere wegen ihrer Robustheit und einfachen Bedienbarkeit bewährt. Jedoch waren der Arbeitsgeschwindigkeit und der Genauigkeit Grenzen gesetzt, die der mit, der Zeit geforderten Leistung entgegenstanden.
Man hat deshalb auch schon Gleichstrom- oder Schrittmotoren eingesetzt, wobei letztere ein genaueres und bedingt auch, insbesondere bei kleineren Antriebsleistungen, auch ein schnelleres Positionieren zulassen. Diese Motoren sind jedoch aufwendig und teuer. Auch sind eine aufwendige Wartung und erhebliche Maßnahmen erforderlich, um Störungen durch unvermeidbare Staubentwicklung u. dgl. Umgebungseinflüsse bei der Bürstenherstellung in vertretbaren Grenzen zu halten.
Zwar haben sich diese Gleichstrom- bzw. auch die Schrittmotoren im Bereich von Werkzeugmaschinen im wesentlichen bewährt; hier sind jedoch im allgemeinen nicht die hohen Positioniergeschwindigkeiten wie bei der Bürstenherstellung gefordert. Auch spielt dabei das Eigengewicht der Motoren eine untergeordnete Rolle, während bei Bürstenherstellungsmaschinen für mehrere Bewegungsebenen u. dgl. Motoren beim Positionieren mitbewegt werden müssen, was jedoch den erwünschten hohen Positioniergeschwindigkeiten wiederum entgegensteht. Aus diesem Grunde ist auch eine Steigerung der Antriebsleistung, die mit entsprechender Gewichtszunahme des Motors verbunden ist, zur Erzielung höherer Positioniergeschwindigkeiten nur bis zu einer bestimmten, für Bürstenherstellungsmaschinen vergleichsweise niedrigen Grenze möglich.
Um bei größeren erforderlichen Antriebsleistungen gleichzeitig auch eine vergleichsweise hohe Positioniergeschwindigkeit zu erreichen, sind auch schon Schrittmotoren mit hydraulischen Verstärkern verwendet worden. Dadurch ist jedoch der Aufwand durch die zusätzliche Hydraulik und auch damit in Verbindung stehende Handhabungsnachteile in Kauf zu nehmen. Außerdem können dabei Schwingungsprobleme bei hohen Positioniergeschwindigkeiten auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei hoher Positioniergenauigkeit auch große Positioniergeschwindigkeiten zuläßt. Dennoch soll gleichzeitig der Aufwand insbesondere auch hinsichtlich der Wartung wesentlich verringert bzw. vereinfscht sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß zumindest der oder die für das Positionieren der Bürstenkörper entsprechend einem vorgesehenen Lochfeld vorgesehenen Antriebe als Drehstrom-Servoantriebsmotoren ausgebildet sind.
Diese Drehstrom-Servomotoren sind durch ihre Bauart besonders robust und weitgehend wartungsfrei, so daß sie bei Bürstenherstellungsmaschinen und den dabei auftretenden Belastungen besonders vorteilhaft eingesetzt werden können. Auch weisen diese Motoren ein sehr günstiges Leistungsgewicht auf, das sich besonders bei Bürstenherstellungsmaschinen, bei denen einer oder mehrere der Motoren mitbewegt werden müssen, vorteilhaft auswirkt. Zweckmäßigerweise sind neben den Positionierantrieben für das Lochfeld der Bürste auch die Antriebe für das Zuführen, den Abtransport u. dgl. als Drehstrom-Servoantriebsmotoren ausgebildet. Auch bei diesen Antriebsaufgaben ergeben sich insbesondere durch die weitgehende Wartungsfreiheit Vorteile. Die gesamte Bürstenherstellungsmaschine kann dadurch auch über einen größeren Zeitraum störungsfrei bzw. wartungsfrei arbeiten. Dies ist vor allem in Anbetracht des meist nicht dauernd zur Verfügung stehenden Wartungspersonals bei den Bürstenfabriken von besonderer Bedeutung. Auch die Betriebsüberwachung .und Bedienung stellt bei Verwendung von Drehstrom-Servoantriebsmotoren nur geringe Anforderungen an das Bedienungspersonal, da auch Einstell- und Optimierungsarbeiten z. B. bei der Inbetriebnahme weitgehend entfallen. Vorteilhafterweise sind alle Drehstrom-Servoantriebsmotoren der Bürstenherstellungsmaschine direkt am Stromversorgungsnetz angeschlossen. Durch diese Möglichkeit des direkten Netzbetriebes ergibt sich u. a. durch Wegfall von Transformatoren u. dgl. ein geringerer Gesamtaufwand und auch ein geringerer Energiebedarf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebsmotoren unmittelbar oder über wenigstens eine im wesentlichen starre Getriebeverbindung mit der Positioniervorrichtung od. dgl. verbunden sind. Dadurch können auch bei hohen Positioniergeschwindigkeiten Schwingungen, die sonst gegebenenfalls zu Beschädigungen der Bearbeitungswerkzeuge führen können, vermieden werden. Die praktisch "direkte Anordnung" der Antriebsmotoren bei der Positioniervorrichtung od. dgl. ist insbesondere durch das, geringe Gewicht der Antriebsmotoren bei gleichzeitig hoher Leistung möglich.
Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
Es zeigt stärker schematisiert:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bürstenherstellungsmaschine,
Fig. 2 eine Vorderseitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Bürstenherstellungsmaschine und
Fig. 3 eine Aufsicht einer sogenannten "Trommel" mit Einspannhalterungen für Bürstenkörper sowie einem Antrieb.

Eine Bürstenherstellungsmaschine 1 weist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ein Bohrwerkzeug 2 sowie ein Stopfwerkzeug 3 auf. Mit dieser Bürstenherstellungsmaschine können Bürsten 4 mit in zwei Richtungen geschränkten Borstenbüscheln 5 hergestellt werden. Für die dazu notwendigen Positionierbewegungen von die jeweiligen Bürstenkörper 6 haltenden Werkstückhalter 7 sind drei Drehstrom-Servoantriebsmotoren 8, 8 a, 8 b vorgesehen. Der Motor 8 dient dabei zum Seitenverschwenken und damit zum Positionieren der Bürstenkörper 6 in Querrichtung, während der Motor 8 a (Fig. 1) eine Längsschwenkbewegung und damit ein Positionieren des Bürstenkörpers 6 in Längsrichtung des Bürstenkörper-Lochfeldes 9 (Fig. 3) bewirkt. Durch die hier vorgesehenen Schwenk-Positionierbewegungen erfolgt auch das in zwei Richtungen geschränkte Einsetzen von Borstenbüscheln.
Bei entsprechender anderer Ausbildung des Halte- und übertragungsmechanismus von den Motoren 8, 8 a zu den Werkstückhaltern 7 könnten diese auch in einer Ebene x-y-Positionierungen für gerade eingesetzte Borstenbüschel 5 ausführen.
Für die Längsschwenk-Positionierbewegung (Pfeil Pf 1 in Fig. 1) ist ein Schwenkrahmen 10 vorgesehen, an dem der Motor 8 a angreift. Im oberen Bereich dieses Schwenkrahmens 10 sind die Werkstückhalter 7 seitenverschwenkbar angebracht. In Fig. 2 ist gut erkennbar, daß der Antriebsmotor 8 für die Querpositionier-Schwenkbewegung der Werkstückhalter 7 an dem Schwenkrahmen 10 angebracht ist und die durch den Motor 8 a bewirkte Längspositionierbewegung mitmacht. Die Verwendung von Drehstrom-Servomotoren bzw. AC-Motoren für diese Positionierantriebe bringt neben ihrer weitgehenden Wartungsfreiheit auch ein günstiges Leistungsgewicht mit sich, so daß diese Motoren praktisch unmittelbar an den Positioniervorrichtungen angebracht werden können, wie dies der Querpositionierantrieb mit dem Motor 8 besonders gut zeigt.
Bei Schwenkpositionierbewegungen ändert sich beim Positionieren auch der Abstand zwischen dem zu bearbeitenden Bürstenkörper 6 und dem Bohrwerkzeug 2 bzw. dem Stopfwerkzeug 3. Um diesen Abstand trotz der Schwenkbewegungen gleich zu halten, ist ein sogenannter Tiefenausgleich vorgesehen. Dazu ist der Schwenkrahmen 10 sowie dessen die Schwenklager 11 aufweisendes Trägergestell 12 in der Höhe positionierbar gelagert und mit einem weiteren Drehstrom-Servoantriebsmotor 8 b verbunden.
Zur Umsetzung der rotativen Bewegung der Servoantriebsmotoren 8 a und 8 b in eine lineare Bewegung sind entsprechende Spindelantriebe zwischengeschaltet.
Wie bereits vorerwähnt, können die Drehstrom-Servoantriebsmotoren 8, 8 a wegen ihres geringen Gewichts, insbesondere auch Leistungsgewichts, praktisch unmittelbar mit der jeweils von ihm angetriebenen Positioniervorrichtung verbunden sein.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für den Einsatz eines Drehstrom-Servoantriebsmotors 8 c. Hier dient der Motor 8 c zum Positionieren, insbesondere zum Weiterschalten von einem fertig bearbeiteten Bürstenkörper auf einen nächsten. Die Bürstenkörper sind dabei in Werkstückhaltern 7 einer Trommel 13 gehalten. Diese Trommel 13 muß nach dem Fertigbearbeiten eines Bürstenkörpers 6 eine Fortschaltbewegung zu einem nächsten Bürstenkörper durchführen. Dabei soll jedoch zwischen dem letzten Stopf- bzw. Bohrvorgang bei der dann fertig bearbeiteten Bürste bis zum ersten Bearbeitungsgang der nächsten Bürste praktisch nicht mehr Zeit vergehen als zwischen zwei Bearbeitungsvorgängen bei einer Bürste. Es ist deshalb erforderlich, die Fortschaltbewegung sehr schnell und trotzdem exakt dosiert durchzuführen. Es ist deshalb auch an dieser Stelle der schon vorerwähnte Drehstrom-Servoantriebsmotor 8 c eingesetzt. Im Ausführungsbeispiel treibt er über eine Zahnraduntersetzung 14 direkt die Lagerwelle 15 der Trommel 13 an.
Auch für andere rasche Umschalt- bzw. Positionierbewegungen bei der Bürstenherstellungsmaschine 1 ist der Einsatz von Drehstrom-Servoantriebsmotoren insbesondere wegen deren weitgehender Wartungsfreiheit vorteilhaft. Beispielsweise könnten solche Motoren auch für Hilfsfunktionen wie das Umschalten von Borstenmaterialzuführungen u. dgl. verwendet werden.
Die vorerwähnte, weitgehende Wartungsfreiheit und auch die Unempfindlichkeit gegenüber ungünstigen Umgebungsbedingungen (Staub u. dgl.) dieser Drehstrom-Servomotoren ist auch deshalb von wesentlicher Bedeutung, da Bürstenfabriken meist nur kleinere Handwerksbetriebe mit wenigen Beschäftigten sind, die eine komplizierte Bedienung, Einrichtungs- und Optimierungsarbeiten bei den Antrieben nicht vornehmen können.
Die Bürstenherstellungsmaschinen werden in der Regel für eine Vielzahl von Bürstenmustern eingerichtet. Das Umstellen auf verschiedene Muster, das sonst häufig auch Optimierungsanpassungen erforderte, läßt sich bei Verwendung von Drehstrom-Servomotoren problemlos durchführen. Erwähnt sei auch noch, daß die AC-Motoren ein um ca. 60 % geringeres Gewicht gegenüber Gleichstrom-Motoren bei geringeren Außenabmessungen und trotzdem gleicher Leistung aufweisen. Auch ergibt sich durch die Möglichkeit des direkten Netzbetriebes eine wesentliche Energieersparnis. Auch können aufgrund der besseren Wärmeabfuhr bei Drehstrom-Servomotoren, insbesondere durch die außen im Ständer liegenden Wicklungen, im Vergleich zu Gleichstrom-Motoren kleinere Motoren werwendet werden. Auch die Verwendung eines Zusatzlüfters bei den AC-Motoren zur Erhöhung der Belastbarkeit ist problemlos möglich, während bei DC-Motoren aufgrund der erforderlichen Innenbelüftung dem Lüfter ein Filter vorgeschaltet werden muß, um den in der Umgebung herrschenden starken Staubanfall vom Inneren des Motors fernzuhalten.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Bürstenherstellungsmaschine mit wenigstens einer Stopfeinrichtung und/oder mit einer Bohreinrichtung, wobei für die Bürstenkörper eine oder mehrere Halterungen vorgesehen ist und zur Durchführung von Positionierbewegungen der Halterung und/oder für die Zuführung und den Abtransport od. dgl. von Bürstenkörpern ein oder mehrere Antriebe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest der oder die für das Positionieren der Bürstenkörper (6) entsprechend einem vorgesehenen Lochfeld vorgesehenen Antriebe als Drehstrom-Servoantriebsmotoren (8, 8 a, 8 b, 8 c) ausgebildet sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Positionierantrieben (8, 8 a, 8 b) für das Lochfeld der Bürste auch die Antriebe (8 c) für das Zuführen, den Abtransport u. dgl. als Drehstrom-Servoantriebsmotor (8 c) ausgebildet sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Drehstrom-Servoantriebsmotoren (8, 8 a, 8 b, 8 c) direkt am Stromversorgungsnetz angeschlossen sind.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren unmittelbar oder über wenigstens eine im wesentlichen starre Getriebeverbindung mit der Positioniervorrichtung od. dgl. verbunden sind.