EP3037016B1

EP3037016B1 - Bürstenherstellungsmaschine und verfahren zum einbringen von borstenbündeln in öffnungen eines bündelträgers

Info

Publication number: EP3037016B1
Application number: EP15199499.3A
Authority: EP
Inventors: Bart Gerard Boucherie
Original assignee: GB Boucherie NV
Current assignee: GB Boucherie NV
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: BE1022545B9; TWI674079B; EP3037016A1; CN105708128A; CN105708128B; BE1022545B1; TW201633962A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenherstellungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung von Bürsten.
Es sind verschiedene Ansätze und Verfahren bekannt, um Borstenbündel oder -büschel in einen Bürstenkörper einzusetzen. Insbesondere bei Bürsten, bei denen aufwendige Anordnungen von Borstenbündeln verwendet werden, beispielsweise Zahnbürsten mit unterschiedlich ausgerichteten Borstenbündeln und Borstenbündeln aus unterschiedlichen Borsten, ist das Einbringen der Borstenbündel in die entsprechenden Öffnungen recht aufwendig.
Die gattungsgemäße DE 40 40 297 A1 beschreibt eine Bürstenherstellungsmaschine, bei der Kerben in einem Bündelabnehmerrad aus einem Borstenvorratsbehälter befüllt werden, von wo die so gebildeten Borstenbündel durch eine Einschubvorrichtung in Öffnungen in einem Bündelträger eingestoßen werden.
Die DE 44 13 125 C1 zeigt eine Bürstenherstellungsmaschine, bei der Borstenbündel mithilfe einer Fadenschlaufe in Öffnungen eines Bündelträgers eingezogen werden. Aus einem Vorratsbehälter werden Borsten in Kerben eines Bündelabnehmerrades gedrückt, um die einzelnen Borstenbündel zu bilden. Eine Einschubvorrichtung bringt das jeweilige Borstenbündel in die zugehörige Öffnung im Bündelträger. Der Bündelträger wird während der Fertigung verschoben, sodass jeweils die gewünschte Öffnung bestückt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein zuverlässiges und dennoch flexibles Herstellen von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, zu geringen Kosten zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Bürstenherstellungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 vorgesehen.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, den Bündelabnehmer dazu zu verwenden, zwei oder mehr Borstenbündel vorzuformen, insbesondere auch hinsichtlich des Abstandes voneinander. Auf diese Weise können mehrere Borstenbündel unmittelbar und gleichzeitig in den Bündelträger eingesetzt werden.
Es sind mehrere Bündelabnehmer vorgesehen. Hierdurch kann einerseits die Taktrate gesteigert werden. Andererseits ermöglicht dies, auch sehr komplexe Öffnungsmuster am Bündelträger effizient bestücken zu können.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bündelabnehmer ein Bündelabnehmerrad ist. Dies kann insbesondere in einer einzigen Drehrichtung weiterverstellt werden, sodass entlang dem Umfang des Bündelabnehmerrades mehrere unterschiedliche Bündelaufnahmekerben vorgesehen sein können.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bündelabnehmer ein translatorisch verschiebbarer Bündelabnehmerschieber ist. Hierdurch ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau.
Gemäß einer weiteren Alternative kann vorgesehen sein, dass der Bündelabnehmer eine hin- und hergehend rotatorisch verstellbare Bündelabnehmerschwinge ist. Bei dieser Ausgestaltung kann als Bündelabnehmer ein in seinen Grundzügen bekanntes und damit erprobtes Bauteil verwendet werden.
Es ist vorgesehen, dass mehrere Halter vorgesehen sind sowie ein Halterantrieb, der die Halter relativ zum Bündelabnehmer verstellen kann. Der Halterantrieb gewährleistet, dass die Halter korrekt relativ zum Bündelabnehmer positioniert werden, um ein sich im Bündelabnehmer befindendes Borstenbündel in eine für das Borstenbündel vorgesehene Öffnung einschieben zu können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Halterantrieb ein Halterindexierantrieb ist, der die Halter gleichmäßig weiterverstellt. Auf diese Weise ergibt sich ein geringer Steuerungsaufwand.
Außerdem ist in einer Variante der Erfindung der Halter verstellbar am Halterantrieb angebracht. Auf diese Weise kann der Halter individuell relativ zum Bündelabnehmer ausgerichtet werden. Dies kann mittels eines Halterpositionierantriebs erfolgen, und zwar sowohl entlang der Richtung, in weleher der Halter verstellt wird, als auch quer dazu. Weiterhin ist es möglich, den Halter zu schwenken, sodass Borstenbündel in unterschiedlichen Ausrichtungen am Halter angebracht werden können.
Es ist auch möglich, den Halter relativ zum Bündelabnehmer dadurch individuell zu positionieren, dass ein Bündelabnehmerpositionierantrieb vorgesehen ist, mit dem der Bündelabnehmer relativ zum Halter bzw. zur Position des Halters verstellt wird. Dies hat konstruktiv Vorteile, da der Bündelabnehmerpositionierantrieb grundsätzlich feststehend ausgeführt ist, während der Halterpositionierantrieb umlaufend am Halterantrieb vorgesehen ist.
Falls gewünscht, können mit dem Bündelabnehmerpositionierantrieb auch die Einschubvorrichtung und weitere Bauteile verstellt werden, die am Einschieben der Bündel in die Öffnungen des Bündelträgers beteiligt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bündelaufnahmekerben sich hinsichtlich ihrer Kontur und/oder ihres Querschnitts voneinander unterscheiden. Hierdurch können unterschiedliche Borstenbündel bereits im Bündelabnehmer vorgeformt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Bündelabnehmer an seinem Außenrand mit mehreren Gruppen von Bündelaufnahmekerben versehen ist. Hierdurch kann die Taktfrequenz der Maschine gesteigert werden, da es zwischen dem Einsetzen von zwei Borstenbündeln nicht notwendig ist, den Bündelabnehmer um einen kompletten Zyklus zu verstellen, sondern lediglich von einer Gruppe von Bündelaufnahmekerben zur nächsten.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass sich die Gruppen von Bündelaufnahmekerben untereinander hinsichtlich der Kontur der Bündelaufnahmekerben, des Querschnitts der Bündelaufnahmekerben und/oder der Anzahl der Bündelaufnahmekerben innerhalb einer Gruppe unterscheiden. Mit sich unterscheidenden Gruppen von Bündelaufnahmekerben am Bündelabnehmer können sehr komplexe Bündelmuster an der Bürste erzeugt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bündelaufnahmekerben wenigstens zum Teil eine nicht-kreisförmige Kontur haben. Eine solche Kontur ermöglicht, bereits im Bündelabnehmer rechteckige, ovale, dreieckige oder andere Borstenbündel vorzuformen, die dann in ihnen zugeordnete Öffnungen im Halter eingebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Borstenvorratsbehälter vorgesehen. Hierdurch kann eine Bürste mit geringem Aufwand mit unterschiedlichen Borsten bestückt werden. "Unterschiedliche Borsten" bedeutet dabei, dass die Borsten sich hinsichtlich ihres Materials, ihrer Farbe, ihres Durchmessers und/oder anderer physikalischer Eigenschaften voneinander unterscheiden.
Vorzugsweise ist ein Verstellantrieb für die Vorratsbehälter vorgesehen, mit dem die Borstenvorratsbehälter relativ zu den Bündelabnehmern verstellt werden können. Der Verstellantrieb ermöglicht es, zum jeweils gewünschten Zeitpunkt einen Borstenvorratsbehälter, der mit dem gewünschten Typ von Borsten bestückt ist, geeignet am Bündelabnehmer anzuordnen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Befüllstation vorgesehen, um die Borstenvorratsbehälter mit Borsten zu befüllen. Dies ermöglicht einen automatisierten Betrieb der Maschine.
Es kann weiterhin eine Verschweißstation vorgesehen sein, um Borsten zu verschweißen. Die Borsten können dabei entweder mit benachbarten Borsten und/oder mit dem Material eines Halters verschweißt werden, sodass sie im Halter fest aufgenommen sind.
Es kann auch eine Endbearbeitungsstation vorgesehen sein, um die Borsten zu schneiden, abzurichten und/oder zu verrunden. Es ist dann nicht mehr notwendig, den Halter mit den Borstenbündeln einer separaten Maschine zuzuführen, in der diese Schritte vorgenommen werden.
Grundsätzlich können auch Borsten verwendet werden, die mechanisch oder chemisch vorgespitzt sind. Ebenso können vorgerundete Borsten verarbeitet werden. In diesen Fällen entfällt das Verrunden in der Endbearbeitungsstation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einführhilfe mit wenigstens einer Bündelführungsöffnung zwischen dem Bündelabnehmer und dem Halter vorgesehen. Die Einführhilfe erleichtert es, die Borstenbündel aus der Bündelaufnahmekerbe in die Öffnung des Halters einzuführen.
Die Einführhilfe kann dazu verwendet werden, die Bündel beim Einschieben geeignet "zu verschieben", um einen Versatz zwischen der Position des Bündels im Bündelabnehmer und der Position der Öffnung im Bündelhalter auszugleichen. Hierfür kann beispielsweise eine Bündelführungsöffnung verwendet werden, die sich schräg durch die Einführhilfe erstreckt.
Die dem Bündelabnehmer zugewandte Seite der Bündelführungsöffnung ist hinsichtlich ihrer Kontur und ihres Querschnitts an die Kontur und den Querschnitt der entsprechenden Bündelaufnahmekerbe angepasst. Dies gewährleistet, dass das Borstenbündel aus der Bündelaufnahmekerbe in die Bündelführungsöffnung eingeschoben werden kann. Das Einschieben der Borstenbündel kann dadurch unterstützt werden, dass eine Einführschräge vorgesehen ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die vom Bündelabnehmer abgewandte Seite der Bündelführungsöffnung eine Kontur hat, die von der Kontur auf der dem Bündelabnehmer zugewandten Seite der Bündelführungsöffnung abweicht. Bei dieser Ausführungsform wird die Einführhilfe dazu verwendet, ein in einer Bündelaufnahmekerbe gehaltenes Borstenbündel, das dort einen von der Kontur der Bündelaufnahmekerbe vorgegebenen Querschnitt aufweist, in ein Borstenbündel mit einer anderen Kontur umzuformen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Bündelführungsöffnung sich zumindest auf der vom Bündelabnehmer abgewandten Seite in einer Richtung erstreckt, die abweicht von der Richtung, in der sich das in der Bündelaufnahmekerbe gehaltenen Borstenbündel erstreckt. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn die zu befüllende Öffnung im Halter schräg zu der Richtung ausgerichtet ist, in der das Borstenbündel in der Bündelaufnahmekerbe gehalten ist. Es ist dann nicht notwendig, den Halter geeignet schräg zu positionieren, damit das Borstenbündel eingeschoben werden kann, sondern die notwendige Umlenkung kann direkt mittels der Bündelführungsöffnung der Einführhilfe erfolgen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einführhilfe auf der dem Bündelabnehmer zugewandten Seite zwei oder mehr getrennte Bündelführungsöffnungen aufweist, die auf der vom Bündelabnehmer abgewandten Seite in einer einzigen Bündelführungsöffnung zusammengeführt sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die Einführhilfe dazu verwendet werden, zwei Borstenbündel mit vorzugsweise unterschiedlichen Borsten zu einem einzigen Borstenbündel zusammenzuführen, das dann in eine zugeordnete Öffnung im Halter eingebracht wird.
Die Einführhilfe kann auch eine große Bündelführungsöffnung aufweisen, in der mehrere Bündel zusammengeführt werden, die dann in eine gemeinsame Öffnung im Bündelträger eingeschoben werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halter nacheinander mit verschiedenen Borstenbündeln bestückt wird, wobei der Halter zwischen den einzelnen Bestückungsvorgängen neu positioniert wird. Dies gewährleistet, dass der Halter für die einzubringenden Borstenbündel jeweils optimal ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halter gemeinsam relativ zu den Bündelabnehmern verstellt werden, wobei der Abstand der einzelnen Bündelabnehmer voneinander sich geringfügig von dem Weg unterscheidet, um den die Halter bei jedem Schritt weiterverstellt werden. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein geringer Aufwand für das Weiterverstellen (Indexieren) der Halter, da diese alle um denselben Weg weiterverstellt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Halter untereinander verbunden sind. Die an unterschiedlichen Positionen des Bündelträgers angeordneten Öffnungen werden bei dieser Ausgestaltung dadurch "angefahren", dass die einzelnen Bündelabnehmer unterschiedlich zu der vorgegebenen Position des Bündelträgers positioniert werden, die der Bündelträger jeweils hat, wenn er mittels des Halters am jeweiligen Bündelabnehmer positioniert ist.
Die Bündelabnehmer können an einem Bündelabnehmerpositionierantrieb angeordnet werden, mit dem die Bündelabnehmer (und ggfls. weitere Bauteile wie beispielsweise die Einschubvorrichtung und auch die Einführhilfe) auf die gewünschte Position ausgerichtet werden können.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Halter gemeinsam mittels des Halterantriebs verstellt werden, jedoch zusätzlich einzeln individuell relativ zum entsprechenden Bündelabnehmer positioniert werden, beispielsweise mittels eines Halterpositionierantriebs. Bei dieser Ausgestaltung wird jeder Bündelträger am entsprechenden Bündelabnehmer so positioniert, dass die zu bestückende Öffnung geeignet relativ zum sich in der entsprechenden Bündelaufnahmekerbe befindenden Borstenbündel ausgerichtet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Bündelabnehmer vorgesehen sind, die jeweils mindestens zwei Bündelaufnahmekerben aufweisen, wobei die in der ersten Bündelaufnahmekerbe des ersten und des zweiten Bündelabnehmers sich befindenden Borstenbündel gleichzeitig in eine zugeordnete Öffnung des Bündelträgers eingeschoben werden, woraufhin die Bündelabnehmer so weiterverstellt werden, dass dem Bündelträger eine zweite Bündelaufnahmekerbe des ersten und des zweiten Bündelabnehmers zugeordnet wird, wobei die Borstenbündel der zweiten Bündelaufnahmekerben gleichzeitig in die nächste Öffnung des Bündelträgers eingeschoben werden. Der Begriff "gleichzeitig" bedeutet hierbei nicht, dass das Einschieben der beiden Borstenbündel exakt zum selben Zeitpunkt (im Sinne desselben Sekundenbruchteils) geschehen muss, sondern innerhalb desselben Zyklus oder Schritts, also zwischen dem Weiterverstellen der Bündelabnehmer von einer in die nächste Position.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

Figur 1 schematisch zwei benachbarte Bündelabnehmer und Borstenvorratsbehälter einer Bürstenherstellungsmaschine;
Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen der beiden Bündelabnehmer von Figur 1;
Figur 3 schematisch eine Ausführungsform einer Bürstenherstellungsmaschine, bei der vier Bündelabnehmer in der Form von Bündelabnehmerrädern verwendet werden;
die Figuren 4a bis 4d vier Bündelabnehmerräder der Maschine von Figur 3, die mit einem Borstenvorratsbehälter und einem Bündelträger zusammenwirken;
Figur 5 eine alternative Ausführungsvariante des Bündelabnehmerrades;
die Figuren 6a bis 6d vier als Bündelabnehmerräder ausgeführte Bündelabnehmer einer Alternative zu der in den Figuren 4a bis 4d gezeigten Ausführungsform;
Figur 7 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Bürstenherstellungsmaschine;
die Figuren 8a bis 8j die bei der Bürstenherstellungsmaschine von Figur 7 verwendeten zehn Bündelabnehmerräder;
die Figuren 9a bis 9c eine Bürstenherstellungsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform in verschiedenen Zuständen bei der Bestückung eines Bündelträgers;
die Figuren 10a bis 10c eine weitere Variante der Bürstenherstellungsmaschine von Figur 9, und
Figur 11 in einer schematischen Ansicht eine Bürstenherstellungsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In den Figuren 1 und 2 sind einige der grundlegenden Bestandteile einer erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine gezeigt. Diese Elemente sind für jede Einschubstation ein Bündelabnehmer 10, der hier als Bündelabnehmerrad ausgeführt ist, ein Borstenvorratsbehälter 20, eine Einschubvorrichtung 40 und ein Halter 50 zum Halten eines Bündelträgers 5, der mit Borstenbündeln versehen werden soll. Weiterhin ist eine Einführhilfe 30 gezeigt.
Der Bündelträger 5 enthält mehrere Öffnungen 6, die mit Borstenbündeln bestückt werden sollen.
Wenn mit der Bürstenherstellungsmaschine eine Zahnbürste hergestellt werden soll, kann der Bündelträger 5 der Kopfabschnitt eines Zahnbürstenkörpers sein, in den die Borstenbündel direkt eingesteckt werden.
Der Bündelträger 5 kann auch eine kleine Trägerplatte sein, deren Öffnungen 6 mit den Borstenbündeln versehen werden. Es ist dann möglich, die Borstenbündel am Bündelträger zu befestigen, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, und anschließend den Bündelträger an einem Zahnbürstenkörper anzubringen oder mit Kunststoff zu umspritzen, so dass er Teil des Zahnbürstenkörpers wird.
Der Bündelträger 5 kann auch mit zusätzlichen Elementen bestückt sein, beispielsweise Gummielementen oder Weichplastikelementen.
Der Bündelträger 5 kann auch ein Zwischenträger z.B. aus Metall sein, der die Borstenbündel bis zu einer Weiterverarbeitung hält, beispielsweise bis sie direkt mit dem den Zahnbürstenkörper bildenden Material umspritzt sind, wodurch sie dort befestigt werden.
Allgemein ausgedrückt handelt es sich beim Bündelträger 5 um ein beliebiges Bauteil, das mit Öffnungen versehen ist, in die mehrere Borstenbündel eingesetzt werden sollen. Der Bündelträger 5 kann dann später Teil der herzustellenden Bürste sein oder auch die Borstenbündel lediglich temporär halten, bis diese mit der herzustellenden Bürste verbunden sind.
Die Öffnungen 6 im Bündelträger 5 können verschiedene und voneinander unterschiedliche Konturen haben. Grundsätzlich können alle Öffnungen 6 zwar eine kreisförmige Kontur mit demselben Durchmesser haben. Die Bürstenherstellungsmaschine ermöglicht es jedoch, auch komplexere Öffnungsmuster zu bestücken (siehe insbesondere Figur 2). Als Beispiele sind hier zwei langgestreckte Öffnungen mit unterschiedlichen Größen und zwei kreisförmige Öffnungen mit unterschiedlichen Größen oder Querschnitten gezeigt. Jede der Öffnungen 6 soll ein Borstenbündel 14 aufnehmen, wobei der Querschnitt des Borstenbündels dem Querschnitt oder der Kontur der entsprechenden Öffnung 6 entspricht.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Bündelabnehmer 10 als Bündelabnehmerrad oder -scheibe ausgeführt. Das Bündelabnehmerrad 10 ist so angebracht, dass es um seine Mittelachse gedreht werden kann. Hierfür ist ein (in den Zeichnungen nicht dargestellter) Antrieb vorgesehen. Der Antrieb kann beispielsweise ein Servoantrieb sein, mit dem das Bündelabnehmerrad 10 in einer gesteuerten Weise präzise um einen gewünschten Drehwinkel verstellt werden kann.
Das Bündelabnehmerrad 10 wird insbesondere in einer einzigen Richtung verstellt (siehe beispielsweise den Pfeil in Figur 2).
Jedes Bündelabnehmerrad 10 ist mit wenigstens zwei Bündelaufnahmekerben 12 versehen (in den Figuren 1 und 2 ist zur Vereinfachung lediglich eine einzige Bündelaufnahmekerbe 12 gezeigt), die einem Bündelträger zugeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, einen Bündelträger mit wenigstens zwei Borstenbündeln gleichzeitig zu bestücken.
Jede Bündelaufnahmekerbe 12 ist am Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 so angeordnet, dass sie zum Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 hin geöffnet ist. Anders ausgedrückt: Jede Bündelaufnahmekerbe 12 stellt eine Unterbrechung des kreisförmigen Umfangs des Bündelabnehmerrades 10 dar. Wenn nachfolgend auf die geometrische Form der Bündelaufnahmekerben 12 Bezug genommen wird, wird immer unterstellt, dass die radial außen liegende Seite der Kontur durch eine virtuelle Fortsetzung des Umfangs des Bündelabnehmerrades 10 gebildet ist.
Jede Bündelaufnahmekerbe 12 ist mit einer speziellen Kontur ausgeführt, die der Kontur einer bestimmten der Öffnungen 6 im Bündelträger 5 entspricht.
In Figur 2 ist zu sehen, dass die Bündelaufnahmekerbe 12 einen dreieckigen Querschnitt hat, wobei eine der Spitzen des Dreiecks zur Mitte des Bündelabnehmerrades 10 gerichtet ist. Diese Kontur stimmt mit der Kontur einer dreieckigen Öffnung 6 überein, die im Bündelträger 5 vorgesehen ist. Diese spezielle Öffnung 6 ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 6T bezeichnet.
Der Borstenvorratsbehälter 20 ist so ausgeführt, dass er eine sehr große Anzahl von einzelnen Borsten 22 aufnehmen kann, die hier zwischen schematisch dargestellten Führungen 24 gehalten sind. Zusätzlich zu den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Führungen 24 ist zusätzlich mindestens eine Bodenplatte vorgesehen.
Der Borstenvorratsbehälter 20 ist so angeordnet, dass die darin enthaltenen Borsten dem Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 angeboten werden. Insbesondere werden die Borsten 22 leicht gegen das Bündelabnehmerrad 10 gedrückt.
Das Bündelabnehmerrad 10 wird relativ zum Borstenvorratsbehälter 20 so gedreht, dass die Bündelaufnahmekerbe 12 an den im Borstenvorratsbehälter 20 bereitgestellten Borsten vorbeigeführt wird. Da die Borsten geringfügig gegen das Bündelabnehmerrad 10 beaufschlagt werden, tritt eine gewisse Menge von Borsten 22 in die Bündelaufnahmekerbe 12 ein, bis diese vollständig gefüllt ist und ein Borstenbündel bilden. Wenn das Bündelabnehmerrad 10 weiterverstellt wird, werden die in der Bündelaufnahmekerbe 12 enthaltenen Borsten 22 in der Form eines Borstenbündels 14 in eine Einschubposition transportiert, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist und in der das Borstenbündel 14 in den Bündelträger 5 eingeschoben wird, insbesondere in eine zu bestückende Öffnung 6.
Entlang dem Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 ist eine (hier nicht gezeigte) zusätzliche Führung vorgesehen, mit der verhindert wird, dass die Borstenbündel die Bündelaufnahmekerben 12 verlassen, wenn sie aus der Aufnahmeposition am Borstenvorratsbehälter 20 in die Einschubposition unter der Einschubvorrichtung 40 verstellt werden.
Um das Borstenbündel 14 in die entsprechende Öffnung 6 des Bündelträgers 5 einzuschieben, ist die Einschubvorrichtung 40 vorgesehen, die eine Schub- oder Druckkraft auf die Borstenbündel derart ausübt, dass diese hin zum Bündelträger 5 und in die entsprechende Öffnung 6 eingeschoben werden. Mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 drückt die Einschubvorrichtung 40 das Borstenbündel 14 nach unten, wie durch den Pfeil symbolisiert ist.
Die Borsten werden in den Bündelträger 5 mit einer solchen Geschwindigkeit eingeschoben, dass sie nicht seitlich ausweichen, sondern entlang ihrer Längsachse geradlinig in die entsprechende Öffnung 6 eingeschoben werden.
Die Einschubvorrichtung 40 kann als Stempel oder Kolben ausgeführt sein, der ein Borstenbündel oder auch mehrere nebeneinanderliegende Borstenbündel gleichzeitig aus dem Bündelabnehmerrad 10 durch die Einführhilfe 30 in den Bündelträger 5 einschiebt.
Um zu gewährleisten, dass das Borstenbündel korrekt in die entsprechende Öffnung 6 des Bündelträgers 5 eintritt, ist die Einführhilfe 30 zwischen dem "vorderen" Ende des Borstenbündels 14 und der gegenüberliegenden Seite des Bündelträgers 5 angeordnet. Dabei ist die Einführhilfe 30 hier als eine Platte ausgeführt, die mit Einführöffnungen 32 versehen ist. Diese haben eine Kontur, die der Kontur der Bündelaufnahmekerbe 12, des darin enthaltenen Borstenbündels 14 und der entsprechenden Öffnung 6 entspricht, in die das Borstenbündel eingeschoben werden soll.
In Figur 2 hat beispielsweise die Einführhilfe 30 eine dreieckige Einführöffnung 32 für das dreieckige Borstenbündel 14, das von dem in Figur 1 auf der linken Seite gezeigten Bündelabnehmerrad 10 bereitgestellt wird, und eine kreisförmige Einführöffnung 32 für das kreisförmige Borstenbündel 14, das von dem in Figur 1 auf der rechten Seite gezeigten Bündelabnehmerrad 10 bereitgestellt wird. Jede der Einführöffnungen 32 ist auf der dem Bündelabnehmerrad zugewandten Seite mit einer Fase 34 versehen, sodass das Einschieben der Borstenbündel 14 erleichtert ist.
Während des Betriebs wird ein Bündelträger 5 mittels des Halters 50 geeignet unterhalb des Bündelabnehmerrades 10 positioniert. Hierfür können ein Halterantrieb, ein Halterpositionierantrieb und/oder ein Bündelabnehmerpositionierantrieb verwendet werden, die später erläutert werden.
Wenn ein Borstenbündel 14 vom Borstenvorratsbehälter 20 in die Einschubposition oberhalb des Bündelträgers 5 transportiert wurde, schiebt die Einschubvorrichtung 40 das Borstenbündel 14 zuerst durch die Einführöffnung 32 der Einführhilfe 30 und dann in die entsprechende Öffnung 6 des Bündelträgers 5 ein. In Figur 2 ist ein Bündelträger 5 zu sehen, der bereits mit einem Borstenbündel 14 mit kreisförmigem Querschnitt versehen ist und der als Nächstes mit einem Borstenbündel 14 mit dreieckigem Querschnitt versehen wird.
Während des Einschiebens wird jedes Borstenbündel vollständig durch die Einführhilfe 30 hindurchgeschoben, sodass das Ende des Borstenbündels 14, an dem die Einschubvorrichtung 40 angreift, im weitesten Sinne bündig mit der dem Bündelabnehmerrad 10 zugewandten Seite des Bündelträgers 5 ist.
Abweichend von "geraden" Einführöffnungen 32 können auch Einführöffnungen verwendet werden, die zum Umformen und/oder Umlenken der in sie eingeschobenen Borstenbündel dienen. So kann beispielsweise ein Borstenbündel beim Einschieben aus einer vertikalen Erstreckungsrichtung in eine schräg dazu verlaufende Richtung umgelenkt werden, so dass es optimal in eine schräg zur vertikalen Richtung verlaufende Öffnung 6 im Bündelträger 5 eingeschoben werden kann. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, das das Borstenbündel aus einer ersten Querschnittsform, die von der Kontur der Bündelaufnahmekerbe 12 im Bündelabnehmer 10 vorgegeben ist, in eine zweite Querschnittsform umgeformt wird, beispielsweise von rund auf eckig. Weiterhin ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass zwei oder mehr auf der "Oberseite" der Einführhilfe 30 getrennt beginnende Einführöffnungen 32 sich im weiteren Verlauf treffen, so dass zwei oder mehr Borstenbündel, die in separaten Bündelaufnahmekerben 12 am Bündelabnehmer gehalten sind, zu einem einzigen Bündel vereinigt werden, das dann in die Öffnung des Bündelträgers 5 eingeschoben wird.
Die Einführöffnungen können auch dazu verwendet werden, die Borstenbündel seitlich zu verlagern, um einen Versatz zwischen der Position des Bündels in der Bündelaufnahmekerbe und der Position der Öffnung im Bündelträger auszugleichen.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform der Bürstenherstellungsmaschine gezeigt, bei der vier unterschiedliche Bündelabnehmerräder 10 gezeigt sind, wobei jedes Bündelabnehmerrad erst mehrere Borstenbündel mit unterschiedlichen Konturen bildet und diese dann aus der Aufnahmeposition in eine Einschubposition transportiert.
Während des Betriebs werden die Bündelabnehmerräder 10 jeweils in einer einzigen Richtung verstellt (in den Figuren entgegen dem Uhrzeigersinn).
Die in Figur 3 gezeigte Bürstenherstellungsmaschine verwendet mehrere Borstenvorratsbehälter 20, die an einem Borstenbehälter-Verstellantrieb 26 angebracht sind. Der Borstenbehälter-Verstellantrieb 26 ist hier ähnlich wie ein Karussell ausgeführt, welches Borstenvorratsbehälter 20 entlang den Bündelabnehmerrädern 10 und auch entlang einer Befüllstation 28 verstellt, an der jeder der Borstenvorratsbehälter 20 mit neuen Borsten 22 versorgt wird. Zum Transportieren der Vorratsbehälter kann ein Servoantrieb verwendet werden.
Die Halter 50 sind an einem Halterantrieb 52 angeracht, der hier ebenfalls nach Art eines Karussells ausgeführt ist. Der Halterantrieb 52 kann insbesondere ein Halterindexierantrieb sein, mit dem die Halter 50 (und damit die daran angeordneten Bündelträger 5) nacheinander um Schritte derselben Größe entlang den einzelnen Bündelabnehmerrädern 10 verstellt werden.
Wie durch einen Vergleich der Position der Bündelträger 5 in Bezug auf den Außenumfang des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Bündelabnehmerrades 10 gesehen werden kann, werden die Bündelträger 5 den Bündelabnehmerrädern 10 in unterschiedlichen Positionen präsentiert.
Der Bündelträger 5 wird dem ersten Bündelabnehmerrad 10 so präsentiert, dass der Außenumfang des ersten Bündelabnehmerrades 10 mit dem außenliegenden rechten Rand des Bündelträgers "zusammenwirkt". Anders ausgedrückt: Der rechte äußere Rand wird den Bündelaufnahmekerben 12 des Bündelabnehmerrades 10 präsentiert.
Der Außenumfang des zweiten Bündelabnehmerrades 10 wirkt mit dem rechten mittleren Abschnitt des Bündelträgers 5 zusammen.
Der Außenumfang des dritten Bündelabnehmerrades 10 wirkt mit dem linken mittleren Abschnitt des Bündelträgers 5 zusammen.
Der Außenumfang des vierten Bündelabnehmerrades 10 wirkt schließlich mit dem außenliegenden linken Rand des Bündelträgers 5 zusammen.
Die unterschiedlichen Positionen des Bündelträgers 5 an den entsprechenden Bündelabnehmerrädern 10 wird durch einen Halterpositionierantrieb 54 erzielt, der schematisch im Detail 3 von Figur 3 gezeigt ist. Der Halterpositionierantrieb 54 ist zwischen dem Halterantrieb 52 und dem Halter 50 wirksam und so ausgelegt, dass er den Halter 50 geringfügig nach vorne und hinten (siehe den Pfeil P) bezüglich der Richtung verstellen kann, in der die Halter 50 vom Halterantrieb 52 verstellt werden. Zusätzlich kann der Halterpositionierantrieb 54 so ausgeführt sein, dass er die Halter 50 geringfügig dreht, sodass der Bündelträger 5 dem entsprechenden Bündelabnehmerrad 10 unter unterschiedlichen Winkeln präsentiert werden kann (siehe Pfeil R). Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Halterpositionierantrieb 54 die Halter quer zur Verstellrichtung des Halterantriebs 52 verstellt.
Alternativ zu einem Halterpositionierantrieb kann auch ein Bündelabnehmerpositionierantrieb verwendet werden, mit dem die Position des Bündelabnehmers relativ zum Halterantrieb eingestellt werden kann. Der Bündelabnehmerpositionierantrieb kann beispielsweise als Schiebeführung oder Schlitten ausgeführt sein, mit dem der Bündelabnehmer entlang der Verstellrichtung der Halter geeignet positioniert werden kann. Am Bündelabnehmerpositionierantrieb können auch die Einschubvorrichtung und die Einführhilfe angebracht sein, so dass sie synchron mit dem Bündelabnehmer verstellt werden.
In Figur 4a sind im Detail die verschiedenen Bündelaufnahmekerben 12 gezeigt, die am Außenumfang des ersten Bündelabnehmerrades 10 angeordnet sind. Es ist zu sehen, dass eine Gruppe von Bündelaufnahmeöffnungen 12 vorgesehen ist, die unterschiedliche Formen haben, beispielsweise eine kreisförmige Kontur, eine parallelogrammartige Kontur, eine dreieckige Kontur und eine rechteckige Kontur. Diese Bündelaufnahmekerben 12 formen Borstenbündel 14, welche denselben Querschnitt oder dieselbe Kontur wie die entsprechende Bündelaufnahmekerbe 12 haben und die dann weitertransportiert werden, sodass sie in der Einschubposition dem entsprechenden Bündelträger 5 präsentiert werden. Dort werden sie in die entsprechende Öffnung 6 eingeschoben.
In Figur 4a ist zu sehen, dass die Öffnungen 6 im Bündelträger 5 nicht exakt mit den Bündelaufnahmekerben 12 am Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 ausgerichtet sind. Dies stellt allerdings kein Problem dar, weil die Einführhilfe 30 dafür verwendet wird, die Borstenbündel 14 geeignet in die zugeordneten Öffnungen 6 zu führen und dabei auch einen gewissen Versatz auszugleichen.
Die Einführhilfe 30 ist in Figur 4 nicht dargestellt, um den Blick auf den Bündelträger 5 nicht zu verstellen.
In Figur 4b ist das zweite Bündelabnehmerrad 10 gezeigt, das an seinem Außenumfang mit einer Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12 versehen ist, die hier alle einen kreisförmigen Querschnitt oder eine kreisförmige Kontur haben, jedoch mit unterschiedlichen Durchmessern. Diese Bündelaufnahmekerben 12 dienen dazu, sechs Öffnungen 6 im Bündelträger 5 mit sechs Borstenbündeln 14 zu versorgen. Auch hier ist zu sehen, dass die Position der Bündelaufnahmekerben 12 nicht notwendigerweise exakt mit der Position der Öffnungen 6 im Bündelträger 5 übereinstimmen muss.
In Figur 4c ist das Bündelabnehmerrad 10 mit einer anderen Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12 versehen, nämlich zwei Bündelaufnahmekerben mit einer kreisförmigen Kontur und einer zwischen diesen angeordneten langlochartigen Bündelaufnahmekerbe 12. Es ist zu sehen, dass die in diesen Bündelaufnahmekerben 12 gehaltenen Borstenbündel 14 in der Einschubposition in zugeordnete Öffnungen 6 im Bündelträger 5 eingeschoben werden, wobei diese Öffnungen wieder nicht perfekt mit den Bündelaufnahmekerben 12 des Bündelabnehmerrades 10 ausgerichtet sind.
In Figur 4d ist der abschließende Schritt des Einschiebens von Borstenbündeln 14 in die verbleibenden Öffnungen des Bündelträgers 5 gezeigt, wobei die am Außenumfang des vierten Bündelabnehmerrades 10 angeordneten Bündelaufnahmekerben 12 eine Kontur haben, die spiegelbildlich zu den am Außenumfang des ersten Bündelabnehmerrades 10 angeordneten Bündelaufnahmekerben 12 ist.
In Figur 4d ist zu sehen, dass der Versatz zwischen den beiden äußeren, parallelogrammartigen Bündelaufnahmekerben 12 relativ zu den zugeordneten Öffnungen 6 im Bündelträger 5 nicht unerheblich ist. Dennoch ermöglicht es die Einführhilfe 30, die Borstenbündel in die zugehörigen Öffnungen 6 des Bündelträgers 5 geeignet einzuschieben.
Wenn alle Öffnungen 6 im Bündelträger 5 mit ihren Borstenbündeln 14 versehen sind, transportiert der Halterindexierantrieb 52 die Bündelträger 5 zu einer schematisch gezeigten Endbearbeitungsstation 60, bei der die Borstenbündel endbearbeitet werden. Die Endbearbeitung kann darin bestehen, die Borsten auf die gewünschte Länge zu beschneiden und/oder auszurichten. Ferner können die Borsten an ihren freien Enden abgerundet werden.
Wenn vorgerundete Borsten verwendet werden, kann der Aufwand für das Verrunden geringer ausfallen oder das Verrunden kann vollständig entfallen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine bestimmte Konturierung oder Profilierung der Gesamtheit der Bündel durch axiales Verschieben der Borsten relativ zum Bündelträger erzielt wird.
Nachdem die Borsten in der Endbearbeitungsstation 60 endbearbeitet sind, transportiert der Halterindexierantrieb 52 die Bündelträger 5 zu einer Verschweißstation 62, bei der die Enden der im Bündelträger aufgenommenen Borsten so erwärmt werden, dass das Material der Borsten geringfügig aufschmilzt. Es ist dabei auch möglich, dass das Material, aus dem der Bündelträger 5 besteht, geringfügig angeschmolzen wird. Hierbei verbinden sich die Borsten stoffschlüssig untereinander und gegebenenfalls mit dem Bündelträger 5 ähnlich wie bei einem Verschweißen.
Es ist grundsätzlich möglich, die Reihenfolge der Endbearbeitungsstation 60 und der Verschweißstation 62 gegeneinander zu vertauschen, sodass zuerst die Borsten fest miteinander und gegebenenfalls mit dem Bündelträger 5 verbunden und erst anschließend endbearbeitet werden.
In Figur 5 ist eine alternative Ausgestaltung des Bündelabnehmerrades 10 gezeigt. Das Bündelabnehmerrad 10 ist hier an seinem Außenumfang mit vier Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 versehen, wobei jede Gruppe einer Gruppe von Bündelaufnahmekerben entspricht, die an den vier Bündelabnehmerrädern 10 der Figuren 4a bis 4d vorgesehen sind.
Während des Betriebs wird jedes Bündelabnehmerrad 10 in Schritten von 90° weiterverstellt. Jede dieser Positionen entspricht einer Einschubposition der in der entsprechenden Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12 angeordneten Borstenbündeln 14 sowie der Aufnahmeposition für die nachfolgende Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12.
Grundsätzlich können die Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 auch ungleichmäßig am Umfang des Bündelabnehmerrades 10 verteilt sein, wobei dann das Bündelabnehmerrad 10 zwischen jedem Takt um einen geeigneten, dann aber von 90° abweichenden Winkel weiterverstellt wird.
Mit dem in Figur 5 gezeigten Bündelabnehmerrad 10 müssen die Bündelträger 5 nicht zwischen den verschiedenen Bündelabnehmerrädern 10 weiterverstellt werden, um mit den Borsten versehen zu werden, wie dies in der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 der Fall ist. Stattdessen ist es nur notwendig, den Halter 50 relativ zum Bündelabnehmerrad 10 geringfügig zu verstellen, um die mit dem nächsten Satz von Borstenbündeln 14 zu versehenden Öffnungen 6 besser mit den zugehörigen Bündelaufnahmekerben 12 der nächsten Gruppe von Bündelaufnahmekerben auszurichten. Diese Verstellung kann mittels des Halterantriebs 52 oder des Halterpositionierantriebs 54 erfolgen.
Wenn alle Öffnungen 6 gefüllt sind, wird der Halter 50 weiterverstellt, um dem Bündelabnehmerrad 10 den nächsten Bündelträger 5 zu präsentieren.
In den Figuren 6a bis 6d ist eine alternative Ausführungsform der Bürstenherstellungsmaschine gezeigt. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass der Bündelträger 5 mit Borstenbündeln 14 versehen ist, die sich voneinander unterscheiden, und zwar nicht nur hinsichtlich ihrer Kontur.
Jedem der vier Bündelabnehmerräder 10 ist ein Borstenvorratsbehälter 20 zugeordnet, der unterschiedliche Arten oder Typen von Borsten 22a bis 22d enthält. Der Unterschied zwischen den Borsten kann in der Farbe, dem Material, dem Durchmesser oder anderen Eigenschaften liegen.
Das in Figur 6a gezeigte erste Bündelabnehmerrad 10 ist dafür vorgesehen, dem Bündelträger 5 insgesamt vier Borstenbündel 14 zuzuführen, wobei der Halter 50 in der Richtung des Pfeils A verstellt wird, damit das erste Bündelabnehmerrad 10 die beiden Gruppen von Borstenbündeln 14 geeignet für die zugeordneten Öffnungen 6 bereitstellen kann.
Das in Figur 6b gezeigte zweite Bündelabnehmerrad 10 ist dafür vorgesehen, drei Gruppen von Borstenbündeln 14 bereitzustellen, nämlich zwei Borstenbündel an jedem seitlichen Abschnitt des Bündelträgers 5 und zwei auf der Mittellinie angeordnete Borstenbündel. Auch hier wird der Halter 50 zwischen jedem Einschubschritt mittels des Halterpositionierantriebs neu positioniert.
Das in Figur 6c gezeigte dritte Bündelabnehmerrad 10 ist dafür vorgesehen, drei Gruppen von Borstenbündeln bereitzustellen. Dementsprechend sind am Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 drei Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 vorgesehen.
Das vierte Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 6d) ist ähnlich wie das in Figur 6a gezeigte erste Bündelabnehmerrad mit zwei Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 versehen, um den entsprechenden Öffnungen 6 des Bündelträgers 5 zwei Gruppen von Borstenbündeln 14 zum Einschieben bereitzustellen.
Da alle Halter 50 zum gleichen Zeitpunkt weiterverstellt oder indexiert werden, müssen offensichtlich das zweite und das dritte Bündelabnehmerrad 10 für einen Zyklus dreimal weiterverstellt werden, während das erste und das vierte Bündelabnehmerrad 10 innerhalb desselben Zyklus lediglich zweimal weiterverstellt werden müssen. Dies kann dadurch realisiert werden, dass entweder eine höhere Betriebsgeschwindigkeit für das zweite und dritte Bündelabnehmerrad 10 gewählt wird oder für das erste und das vierte Bündelabnehmerrad 10 ein kurze Pause nach dem zweiten Weiterverstellen implementiert wird, während der der dritte Einschubvorgang für das zweite und dritte Bündelabnehmerrad 10 ausgeführt wird.
In Figur 7 ist eine dritte Ausführungsform der Bürstenherstellungsmaschine gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen Bezug genommen.
Der Unterschied zwischen der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass bei der dritten Ausführungsform eine sehr große Anzahl von Bündelabnehmerrädern 10 verwendet wird. Hier sind zehn Bündelabnehmerräder 10 vorgesehen.
Wie in Figur 7 zu sehen ist, sind die Bündelabnehmerräder 10 so angeordnet, dass die Position des Bündelträgers 5 bezüglich des Außenumfangs der einzelnen Bündelabnehmerräder jeweils unterschiedlich ist. Beim ersten Bündelabnehmerrad 10 ist der Bündelträger 5 so angeordnet, dass dessen rechte Außenrand am Außenumfang des Bündelabnehmerrades 10 liegt.
Entlang der verschiedenen Bündelabnehmerräder 10 betrachtet "bewegt sich" der Außenumfang des entsprechenden Bündelabnehmerrades 10 radial nach links, bis schließlich der Außenumfang des zehnten Bündelabnehmerrades 10 am linken Außenrand des Bündelträgers 5 liegt.
Aufgrund der hohen Anzahl von Bündelabnehmerrädern 10 ist es möglich, ein Borstenbündel 14 in eine an einer beliebigen Position des Bündelträgers 5 angeordnete Öffnung einzuschieben, ohne dass ein Halterpositionierantrieb 54 notwendig ist. Anders ausgedrückt: es wird beim Bestücken mit Borstenbündeln "gewartet", bis die entsprechende Öffnung an dem Bündelabnehmerrad angekommen ist, an dem sie mit einem Borstenbündel bestückt werden kann.
Ein weiterer Unterschied zwischen der in Figur 7 gezeigten dritten Ausführungsform und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass sehr viele unterschiedliche Borstenvorratsbehälter 20 (also Vorratsbehälter 20, die mit unterschiedlichen Typen von Borsten 22 bestückt sind) am Borstenbehälter-Verstellantrieb 26 angeordnet sind. Diese werden an einer Befüllstation 28 mit neuen Borsten versehen.
Die Reihenfolge der unterschiedlichen Borstenvorratsbehälter 20a bis 20d und die Abfolge, in der die verschiedenen Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 am Außenumfang der verschiedenen Bündelabnehmerräder 10 angeordnet sind, sind so aufeinander abgestimmt, dass alle Öffnungen 6 der Bündelträger 5 mit dem gewünschten Typ von Borstenbündel 14 versehen werden können. Dies wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die Figuren 8a bis 8j für ein Beispiel einer Bürste erläutert, die mit vier unterschiedlichen Typen von Borsten versehen werden soll, die in unterschiedlich geformten Borstenbündeln angeordnet sind.
Das in Figur 8a gezeigte erste Bündelabnehmerrad 10 ist mit keiner Bündelaufnahmekerbe 12 versehen, da keine der Öffnungen 6 des Bündelträgers 5 sich in einer Position befindet, die besonders dafür geeignet ist, mit dem ersten Bündelabnehmerrad 10 bestückt zu werden.
Das zweite Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8b) ist mit vier Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 versehen, die hier mit dem Bezugszeichen 12A bis 12D versehen sind. Die Bündelaufnahmekerben 12A bis 12D sind dafür vorgesehen, Borstenbündel 14A bis 14D vom entsprechenden der Borstenvorratsbehälter 20A bis 20D zu erhalten.
Das zweite Bündelabnehmerrad 10 ist hier mit zwei Bündelaufnahmekerben 12A mit parallelogrammartiger Kontur versehen, mit denen zwei Borstenbündel gebildet werden, die aus einem ersten Borstentyp 22A bestehen. Weiterhin sind zwei Bündelaufnahmekerben 12B vorgesehen, die eine dreieckige Kontur haben und dem Bündelträger 5 zwei Borstenbündel 14 präsentieren, die aus einem zweiten Typ von Borsten 22B bestehen.
Weiterhin ist das zweite Bündelabnehmerrad 10 mit zwei Bündelaufnahmekerben 12C versehen, die eine kreisförmige Kontur haben und dem Bündelträger 5 zwei Borstenbündel 14 aus einem dritten Borstentyp 22C präsentieren. Dies sind die Borstenbündel, die in Figur 8b gerade dem Bündelträger 5 präsentiert werden. Schließlich ist das zweite Bündelabnehmerrad 10 mit zwei Bündelaufnahmekerben 12D versehen, die eine allgemein rechteckige Kontur haben und zwei Borstenbündel bereitstellen, die aus einem dritten Borstentyp 22d bestehen.
Ein kompletter Betriebszyklus besteht darin, das zweite Bündelabnehmerrad 10 viermal weiterzuverstellen, während auch die Borstenvorratsbehälter 20 viermal weiterverstellt werden, sodass es dem Bündelabnehmerrad 10 möglich ist, vier unterschiedliche Sätze von Borstenbündeln 14A bis 14D aufzunehmen und diese im nächsten Schritt dem Bündelträger 5 zu präsentieren, sodass sie in die geeignete Öffnung 6 eingeschoben werden.
Das dritte Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8c) ist mit einer einzigen Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12B versehen, die dafür dienen, den entsprechenden Öffnungen 6 im Bündelträger 5 zwei Borstenbündel zu präsentieren, die aus dem zweiten Borstentyp 22B bestehen.
Das vierte Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8d) ist mit zwei Gruppen von Bündelaufnahmekerben versehen, nämlich einer ersten Gruppe von kleineren, annähernd kreisförmigen Bündelaufnahmekerben 12C und einer zweiten Gruppe von größeren, annähernd kreisförmigen Bündelaufnahmekerben 12D. Während des Betriebs der Bürstenherstellungsmaschine wirken diese mit Vorratsbehältern zusammen, welche den entsprechenden Typ von Borsten enthalten, sodass zwei Gruppen von Öffnungen 6, die eine kreisförmige Kontur, aber unterschiedliche Durchmesser haben, mit Borstenbündeln 14C, 14D versehen werden.
Das fünfte Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8e) ist mit einer einzigen Bündelaufnahmekerbe 12C versehen, die eine langgestreckte Kontur hat und dem Bündelträger 5 ein Borstenbündel 14C mit einer langgestreckten Kontur bereitstellt.
Das sechste Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8f) ist an seinem Außenumfang mit zwei kleineren Bündelaufnahmekerben 12C versehen, die zwei Borstenbündel 14C bilden, die dafür vorgesehen sind, in entsprechende Öffnungen 6 am Bündelträger 5 eingeschoben zu werden.
Das siebte Bündelabnehmerrad 10 (siehe Figur 8g) ist an seinem Außenumfang mit zwei parallelogrammartigen Bündelaufnahmekerben 12A versehen. Diese dienen dazu, den entsprechenden Öffnungen 6 im Bündelträger 5 zwei Borstenbündel 14A zuzuführen.
Das achte Bündelabnehmerrad 10 ist mit zwei Gruppen von Bündelaufnahmekerben versehen, nämlich zwei dreieckigen Bündelaufnahmekerben 12B und zwei rechteckigen Bündelaufnahmekerben 12D. Diese stellen dem Bündelträger 5 zwei Sätze von Borstenbündeln bereit, die aus unterschiedlichen Borsten bestehen, nämlich zwei Borstenbündel 14B, die aus dem zweiten Borstentyp 22B bestehen, und zwei Borstenbündel 14D, die aus dem vierten Borstentyp 22D bestehen.
Das neunte und das zehnte Bündelabnehmerrad 10 sind an ihrem Außenumfang mit keinerlei Bündelaufnahmekerbe versehen, da bereits mit dem achten Bündelabnehmerrad 10 sämtliche Öffnungen 6 des Bündelträgers 5 mit Borstenbündeln bestückt wurden.
Auch bei der dritten Ausführungsform können die Bündelträger 5, nachdem sie mit Borstenbündeln bestückt sind, einer Endbearbeitungsstation und einer Verschweißstation zugeführt werden. Diese Stationen sind allerdings in Figur 7 nicht gezeigt.
Es ist zu sehen, dass die Bürstenherstellungsmaschine sehr flexibel ist, da vielen unterschiedlichen Stellen eines Bündelträgers 5 viele verschiedene Arten von Borstenbündeln zugeführt werden können. Falls gewünscht, kann eine kleinere oder auch eine größere Anzahl von unterschiedlichen Borstentypen verwendet werden, als dies in den Ausführungsformen gezeigt ist. Es ist auch möglich, am Außenumfang eines Bündelabnehmerrades 10 eine größere Anzahl an Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12 vorzusehen. Falls gewünscht, können die Bündelabnehmerräder 10 auch unterschiedliche Durchmesser haben, sodass die Borstenbündel zu einer bestimmten Stelle des Bündelträgers zugeführt werden können.
Es ist auch möglich, einen Halterpositionierantrieb 54 auch bei der Bürstenherstellungsmaschine gemäß der dritten Ausführungsform zu verwenden. Mit dem Halterpositionierantrieb können insbesondere die Bündelträger 5 relativ zu den Bündelabnehmerrädern 10 geringfügig verschwenkt werden, wenn dort Borstenbündel schräg eingesetzt werden sollen, sodass sie sich also mit einem von 90° verschiedenen Winkel bezüglich einer Ebene erstrecken sollen, die durch den Bündelträger 5 definiert ist.
In den Figuren 9a bis 9c ist eine Bürstenherstellungsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der wesentliche Unterschied zwischen der Bürstenherstellungsmaschine gemäß der Figur 9 und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass der Bündelabnehmer hier nicht als Rad ausgeführt ist, sondern als Schieber.
Der Bündelabnehmerschieber 10 ist translatorisch verschiebbar, führt also eine hin- und hergehende Bewegung in der Richtung des Pfeils P von Figur 9a aus. An einem der Längsränder des Bündelabnehmerschiebers 10 sind mehrere Bündelaufnahmekerben 12 vorgesehen (siehe Figur 9c), die mit Borsten aus einem Borstenvorratsbehälter 20 bestückt werden.
In einem ersten Schritt eines kompletten Zyklus ist der Bündelabnehmerschieber 10 so angeordnet, dass die Bündelaufnahmekerben 12 dem Borstenvorratsbehälter 20 gegenüberliegen (siehe Figur 9a). Ein Teil der Borsten aus dem Borstenvorratsbehälter 20 tritt in die Bündelaufnahmekerben 12 ein, sodass dort entsprechend Borstenbündel 14 mit einem Querschnitt gebildet werden, welcher der Kontur der Bündelaufnahmekerben 12 entspricht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Bündelaufnahmekerben 12 einen kreisförmigen, einen langgestreckten, einen dreieckigen und wieder einen kreisförmigen Querschnitt.
In einem zweiten Schritt wird der Bündelabnehmerschieber 10 translatorisch so verstellt, dass die in den Bündelaufnahmekerben 12 gehaltenen Borstenbündel 14 geeignet relativ zum Bündelträger 5 positioniert sind (siehe Figur 9b).
Auch bei der zweiten Ausführungsform kann die Einführhilfe 30 verwendet werden, die hier aber zum Zwecke der größeren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
In einem dritten Schritt werden die Borstenbündel 14 durch die Einschubvorrichtung 40 aus den Bündelaufnahmekerben 12 und in die Öffnungen des Bündelträgers 5 eingeschoben (siehe Figur 9c).
In einem weiteren, in den Zeichnungen nicht dargestellten Schritt kehrt dann der Bündelabnehmerschieber 10 in den in Figur 9a gezeigten Ausgangszustand zurück, wo er erneut mit Borsten befüllt wird. In diesem nicht dargestellten Schritt wird auch der Bündelträger 5 geeignet weiterverstellt, sodass dem Bündelabnehmerschieber 10 ein neuer Bündelträger 5 präsentiert wird.
In den Figuren 10a bis 10c ist eine Ausführungsvariante zu der aus Figur 9 bekannten Bürstenherstellungsmaschine gezeigt.
Auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 10 wird ein Bündelabnehmerschieber 10 verwendet. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 9 weist der Bündelabnehmerschieber 10 allerdings nicht nur eine einzige Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12 auf, sondern zwei Gruppen von Bündelaufnahmekerben.
In Figur 10a befindet sich der Bündelabnehmerschieber 10 in einem Ausgangszustand, in welchem die Bündelaufnahmekerben 12A mit Borsten aus einem Borstenvorratsbehälter 20A befüllt werden.
In Figur 10b ist der Bündelabnehmerschieber 10 so verstellt, dass die in den Bündelaufnahmekerben 12A der ersten Gruppe gehaltenen Borstenbündel 14A dem Bündelträger 5 präsentiert werden, sodass sie mittels der Einschubvorrichtung 40 in die Öffnungen des Bündelträgers eingeschoben werden können. Gleichzeitig befindet sich eine zweite Gruppe von Bündelaufnahmekerben 12B gegenüber einem zweiten Borstenvorratsbehälter 20B, in dem ein anderer Typ von Borsten 22 aufgenommen ist. Der zweite Borstenvorratsbehälter 20B wurde während des Verstellens des Bündelabnehmerschiebers 10 aus der in Figur 10a gezeigten Position in die in Figur 10b gezeigte Position gegen den Borstenvorratsbehälter 20A ausgetauscht, beispielsweise mittels des Verstellantriebs 26.
Wenn die Bündelaufnahmekerben 12B befüllt sind, wird der Bündelabnehmerschieber 10 so weiterverstellt, dass die darin enthaltenen Borstenbündel 14B dem Bündelträger 5 präsentiert werden, der gleichzeitig mittels des Halterpositionierantriebs geeignet verstellt wird. Die Borstenbündel 14B können dann mittels der Einschubvorrichtung 40 eingeschoben werden.
Gleichzeitig (oder spätestens beim Zurückstellen des Bündelabnehmerschiebers 10 in die in Figur 10a gezeigte Stellung) werden wieder die Borstenvorratsbehälter 20A, 20B geeignet umgesetzt, wie durch den Pfeil T in Figur 10c symbolisiert.
In Figur 11 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform gemäß Figur 11 und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht darin, dass bei Figur 11 der Bündelabnehmer als Bündelabnehmerschwinge 10 ausgeführt ist, die um eine Schwenkachse D in einer hin- und hergehenden Bewegung verstellt werden kann.
Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform. Es sind zwei unterschiedliche Borstenvorratsbehälter 20A, 20B vorgesehen, aus denen unterschiedliche Gruppen von Bündelaufnahmekerben 12A, 12B jeweils Borsten entnehmen können. Diese werden dann beim geeigneten Weiterverschwenken der Bündelabnehmerschwinge 10 einem Bündelträger 5 zugeführt, in den sie eingeschoben werden können.

Claims

Bürstenherstellungsmaschine mit einem Halter (50) zum Halten eines Bündelträgers (5), einem Borstenvorratsbehälter (20), einem Bündelabnehmer (10), der an einem Außenrand mit mindestens zwei Bündelaufnahmekerben (12) versehen ist, die einem Bündelträger (5) zugeordnet sind, wobei der Bündelabnehmer (10) mit dem Borstenvorratsbehälter (20) zusammenwirkt, und mit einer mechanischen Einschubvorrichtung (40), die Borstenbündel aus den Bündelaufnahmekerben (12) in einer Richtung, die allgemein senkrecht zur Verstellrichtung des Außenrandes des Bündelabnehmers (10) ist, zum Halter (50) hin zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bündelabnehmer (10) vorgesehen sind und mehrere Halter (50) sowie ein Halterantrieb (52), der die Halter (50) relativ zum Bündelabnehmer (10) verstellen kann, wobei der Halter (50) verstellbar am Halterantrieb (52) angebracht ist und/oder ein Bündelabnehmerpositionierantrieb vorgesehen ist, mit dem der Bündelabnehmer (10) relativ zum Halter (50) bzw. zur Position des Halters (50) verstellt wird.
Bürstenherstellungsmaschine, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bündelabnehmer ein Bündelabnehmerrad (10) ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bündelabnehmer ein translatorisch verschiebbarer Bündelabnehmerschieber (10) ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bündelabnehmer eine hin- und hergehend rotatorisch verstellbare Bündelabnehmerschwinge (10) ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterantrieb ein Halterindexierantrieb (52) ist, der die Halter gleichmäßig weiterverstellt.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (50) mittels eines Halterpositionierantriebs (54) verstellbar am Halterantrieb (52) angebracht ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelaufnahmekerben (12) sich hinsichtlich ihrer Kontur und/oder ihres Querschnitts voneinander unterscheiden.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bündelabnehmer (10) an seinem Außenrand mit mehreren Gruppen von Bündelaufnahmekerben (12) versehen ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gruppen von Bündelaufnahmekerben (12) untereinander hinsichtlich der Kontur der Bündelaufnahmekerben, des Querschnitts der Bündelaufnahmekerben (12) und/oder der Anzahl der Bündelaufnahmekerben (12) innerhalb einer Gruppe unterscheiden.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelaufnahmekerben (12) wenigstens zum Teil eine nicht-kreisförmige Kontur haben.
Bürstenherstellungsmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Borstenvorratsbehälter (20) vorgesehen sind.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellantrieb (26) für die Borstenvorratsbehälter (20) vorgesehen ist, mit dem die Borstenvorratsbehälter (20) relativ zu den Bündelabnehmern (10) verstellt werden können.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befüllstation (28) vorgesehen ist, um die Borstenvorratsbehälter (20) mit Borsten zu befüllen.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschweißstation (62) vorgesehen ist, um die Borsten zu verschweißen.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endbearbeitungsstation (60) vorgesehen ist, um die Borsten zu schneiden, abzurichten und/oder zu verrunden.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einführhilfe (30) mit wenigstens einer Einführöffnung (32) zwischen dem Bündelabnehmer (10) und dem Halter (50) vorgesehen ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Bündelabnehmer (10) zugewandte Seite der Bündelführungsöffnung hinsichtlich ihrer Kontur und ihres Querschnitts an die Kontur und den Querschnitt der entsprechenden Bündelaufnahmekerbe (12) angepasst ist.
Bürstenherstellungsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Bündelabnehmer abgewandte Seite der Bündelführungsöffnung eine Kontur hat, die von der Kontur auf der dem Bündelabnehmer (10) zugewandten Seite der Bündelführungsöffnung (32) abweicht.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelführungsöffnung (32) sich zumindest auf der vom Bündelabnehmer (10) abgewandten Seite in einer Richtung erstreckt, die abweicht von der Richtung, in der sich die in der Bündelaufnahmekerbe (12) gehaltenen Borstenbündel (14) erstrecken.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (30) auf der dem Bündelabnehmer (10) zugewandten Seite zwei oder mehr getrennte Bündelführungsöffnungen (32) aufweist, die auf der vom Bündelabnehmer (10) abgewandten Seite in einer einzigen Bündelführungsöffnung (32) zusammengeführt sind.
Bürstenherstellungsmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (30) auf der dem Bündelabnehmer (10) zugewandten Seite eine Bündelführungsöffnung (32) aufweist, in der mehrere Bündel vereinigt werden, die dann in eine Öffnung (6) des Bündelträgers (5) eingeschoben werden.
Verfahren zum Einschieben von Borstenbündeln (14) in Öffnungen (6) eines Bündelträgers (5) mittels einer Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
einem Bündelabnehmer (10), der mit mindestens zwei Bündelaufnahmekerben (12) versehen ist, werden Borsten (22) zugeführt, die ein Borstenbündel (14) bilden,

der Bündelträger (5) wird geeignet relativ zum Bündelabnehmer (10) positioniert,

die Borstenbündel (14) werden mechanisch in mindestens eine Öffnung (6) des Bündelträgers (5) eingeschoben.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (50) relativ zu den Bündelabnehmern (10) verstellt werden, wobei der Abstand der einzelnen Bündelabnehmer (10) voneinander sich geringfügig von dem Weg unterscheidet, um den die Halter (50) bei jedem Schritt weiterverstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (50) gemeinsam mittels eines Halterindexierantriebs (52) verstellt werden, jedoch zusätzlich einzeln individuell relativ zum entsprechenden Bündelabnehmer (10) mittels eines Halterpositionierantriebs (54) positioniert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bündelabnehmer (10) vorgesehen sind, die jeweils mindestens zwei Bündelaufnahmekerben (12) aufweisen, wobei die in der ersten Bündelaufnahmekerbe (12) des ersten und des zweiten Bündelabnehmers (10) enthaltenen Borstenbündel (14) gleichzeitig in eine zugeordnete Öffnung (6) des Bündelträgers (5) eingeschoben werden, woraufhin die Bündelabnehmer (10) so weiterverstellt werden, dass dem Bündelträger (5) eine zweite Bündelaufnahmekerbe (12) des ersten und des zweiten Bündelabnehmers (10) zugeordnet wird, wobei die Borstenbündel (14) der zweiten Bündelaufnahmekerben (12) gleichzeitig in die nächste Öffnung (6) des Bündelträgers (5) eingeschoben werden.