EP3873297A1 - Verfahren zur herstellung von bürsten und bürstenherstellungsmaschine - Google Patents

Verfahren zur herstellung von bürsten und bürstenherstellungsmaschine

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Publication number
EP3873297A1
EP3873297A1 EP19790172.1A EP19790172A EP3873297A1 EP 3873297 A1 EP3873297 A1 EP 3873297A1 EP 19790172 A EP19790172 A EP 19790172A EP 3873297 A1 EP3873297 A1 EP 3873297A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drilling
station
stations
brush
tamping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19790172.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bart Gerard Boucherie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GB Boucherie NV
Original Assignee
GB Boucherie NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GB Boucherie NV filed Critical GB Boucherie NV
Publication of EP3873297A1 publication Critical patent/EP3873297A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/06—Machines for both drilling bodies and inserting bristles
    • A46D3/065—Machines for both drilling bodies and inserting bristles of the belt or chain type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/08—Parts of brush-making machines

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing brushes and a brush manufacturing machine.
  • a brush base body In the production of brushes, for example toothbrushes, household brushes or even brushes, it is common for a brush base body to be guided one after the other to different processing stations, at each of which a specific processing step is carried out. For example, several holes can be drilled in the brush base body at one processing station and bundles of bristles are stuffed into the holes at a subsequent work station.
  • slides are usually used which run along a predetermined path in such a way that the basic bristle bodies arranged on them are successively offered to the various stations for processing.
  • the brush manufacturing machine has a loading station, a drilling station, a tamping station and a removal station. Then four slides can be used, which are adjusted one station for each cycle of the brush manufacturing machine.
  • the slides are usually attached to a drive element such as a common carrier or a chain, which adjusts all the slides together.
  • a drive element such as a common carrier or a chain
  • a brush manufacturing machine is known from DE 10 2014 103 599 A1, which is characterized by very short cycle times and thus high productivity. This known machine is described below with reference to Figures 1 to 3.
  • the brush manufacturing machine has a guide block 10, along which a plurality of carriages 12 can be adjusted all round.
  • a plurality of processing stations 14, 16, 18, 20, 22, 24 are arranged around the guide block 10. When the carriages 12 are moved around the guide block 10, they move past the processing stations.
  • the guide block 10 is provided with a guide 26, the function of which is to move the carriage 12 on the guide block 10 so that it can move.
  • the guide 26 is intended in particular to ensure that the slides 12 are guided precisely and with as little tolerance as possible.
  • the guide 26 can be designed, for example, as a guide rail on which the slides 12 are guided with rollers, roller bearings or similar elements.
  • a drive device 28 is provided, with which each carriage can be moved individually and individually around the guide block 10.
  • the only limitation of the individual movability of the sledges is that no sled can overtake the other. Otherwise, each slide can be moved individually and independently of the other slide in terms of travel and speed.
  • the drive device 28 can be formed, for example, by a drive motor on each slide 12, which is coupled to a drive element, for example a drive wheel or a gearwheel, which in turn interacts with a corresponding counter element of the central guide block 10, for example a track or a rack.
  • the Antriebsvor direction 28 can also be designed as a linear motor, which is assigned to the carriage and adjusts this without contact relative to the guide block 10.
  • the drive device 28 can also be formed by a plurality of belt drives with which the slides can be individually adjusted.
  • At least one clamping device 30 for a brush base body 32 is attached to each slide 12.
  • two clamping devices 30 are used per slide. If necessary, more clamping devices can be provided.
  • Each tensioning device 30 can be pivoted or tilted about two axes.
  • a swivel device 36 is provided, with which each clamping device 30 can be swiveled about a swivel axis S.
  • the pivot axis S is aligned parallel to the direction of adjustment of the slide.
  • a tilting device 38 is provided, with which the tensioning device 30 can be tilted about a tilting axis K.
  • the tilt axis K is perpendicular to the adjustment direction V of the slide 12.
  • a height adjustment 40 is provided, with which the carrier 34 can be adjusted in the vertical direction relative to the carriage 12, that is to say in the direction of the double arrow H.
  • the height adjustment 40 adjusts the carrier 34 in the vertical direction, that is to say upwards and downwards.
  • the tilting device 38 can tilt the associated clamping device 30 clockwise and counterclockwise around the tilting axis K (see also the double arrow K in FIG. 1).
  • the pivoting device 36 can pivot the clamping device 30 assigned to it in a clockwise and counterclockwise direction with respect to the pivot axis S (see also the double arrow S in FIG. 2).
  • a control 48 shown schematically here, is provided to adjust the slides 12 along the guide 26 and can be freely programmed in the desired manner. Depending on the desired processing steps, the controller 48 controls the speed and the steps with which the slides 12 move along the guide 26.
  • the processing stations can carry out different processing steps.
  • the processing station 14 can be a loading station, in which empty clamping devices 30 are equipped with brush base bodies 32 to be processed.
  • the processing station 16 here is a drilling station in which a drill 50 is used to drill holes in the brush base body 32 with a reciprocating movement along the direction of the double arrow B.
  • the necessary longitudinal adjustment of the brush base body 32 that is to say along the adjustment direction V of the slide 12 on the guide 26, takes place in that the slide 12 is adjusted in small steps relative to the machining station 16 by means of the drive device 28, specifically for each column of holes to be drilled Holes around the hole spacing.
  • the brush base 32 are adjusted by means of the height adjustment 40, for each row of holes to be drilled by the hole spacing. If the holes in the brush base body 32 are to be drilled in directions that are not parallel to one another, the brush base body 32 is pivoted and / or tilted in a suitable manner by means of the pivoting device 36 and the tilting device 38.
  • the processing station 18 here is a tamping station, in which a tamping tool 52 in a reciprocating movement along the double arrow P stuffs bundles of bristles 60, which are kept ready in a storage box 54, into the holes in the brush base body 32.
  • the brush base body 32 is positioned relative to the stuffing tool 52 by suitably actuating the drive device 28, the height adjustment 40, the swivel device 36 and the tilting device 38.
  • the processing station 20 can be a removal station in which the brush base body 32 provided with bristle bundles is removed from the clamping device 30 or even ejected.
  • further processing stations can be used.
  • a trimming station can be provided in which the bristles 60 attached to the brush base body 32 are cut and / or ground in order to obtain a desired length and / or a desired profile.
  • the removal station 20, viewed in the adjustment direction V, will of course be arranged behind the trimming station.
  • the brush manufacturing machine can be coupled to an injection molding station, so that in an adjacent injection molding station the brush bodies are first injection molded or additional parts are injection molded onto previously produced brush bodies. These brush bodies are then transported manually or, preferably fully automatically, to the brush production machine from the injection molding station and are coupled into the brush production machine in the loading station. This can be done in different ways. If the carriers do not leave the brush making machine, the brush bodies in the brush making machine are inserted into the carriers. In addition, the carriers could also be used in the loading station in the manufacturing machine already loaded. In the embodiment shown, however, it is the case that the carriers circulate in the brush production machine and thus do not leave it.
  • FIG. 3 shows the tamping tool 52 which is just tending the last holes in the brush base body 32A with bundles of bristles. Since the bristles 60, viewed in the plan view of FIG. 3, are arranged in a fan shape, the bristle base body 32 must be tilted clockwise about the tilt axis K when it is guided past the tamping tool 52 from left to right.
  • the bristle base body 32B to be machined next is correspondingly prepositioned by being counterclockwise tilted from a neutral position into the position shown before the carriage 12B carrying it reaches the machining station 18. In this position, the longitudinal axis L of the first hole of the brush base body B to be plugged is aligned parallel to the plug direction P of the plug tool 52.
  • This pre-positioning can take place on the one hand during the infeed movement from one processing station to the next, or by stopping briefly directly in front of the following processing station. This depends above all on how far the processing stations are from each other and how time-consuming the pre-positioning is, which in turn also depends on the geometry of the brush to be produced.
  • the carriage 12A is moved further in the adjustment direction V, and at the same time the slide 12B is also moved further in the adjustment direction V. Since the brush base body 32B is already “correctly” aligned, the stuffing tool 52 can continue working without a time delay. In practice, the brush base body 32B in the prepositioned state can be brought much closer to the currently processed brush base body 32A than is shown in FIG. 3. Then, when the processing proceeds from the brush base body 32A to the brush base body 32B, the brush base body 32B only has to be adjusted minimally in the longitudinal direction (that is to say in the adjustment direction V).
  • the necessary adjustment movement is so small that the tamping tool can continue to work without interruption and the adjustment does not, or in any case not noticeably, differ from the adjustment that is necessary from hole to hole when tamping one and the same bristle base body.
  • the cycle rate with which the brush base body can be drilled and then fitted with bristles depends on the “slowest” of the two stations, drilling and plugging; Since as many holes have to be drilled per plug base as there are to be plugged, neither of these two stations can work faster than the other. If it does, it must then wait until processing at the other station is complete. It has been found that drilling the holes is currently the "bottleneck". In view of the fact that the drilling chips have to be removed from the hole and that the material cannot be processed as quickly as desired (there is a risk that the material will melt with plastic brush base bodies), the machining limits have currently been reached with conventional drills and conventional drilling techniques.
  • the object of the invention is to provide a method for manufacturing brushes and a brush manufacturing machine with which the processing speed can be increased further.
  • a method for brush production by means of a brush manufacturing machine is provided according to the invention, which has a guide, along which several carriages can be successively moved to several drilling stations and then to at least one tamping station, the drilling stations being operated simultaneously with the at least one tamping station and wherein the number of drilling cycles that each drilling station makes per unit of time is equal to the number of tamping cycles of the at least one tamping station in the same unit of time divided by the ratio of the number of drilling stations to the number of tamping stations.
  • a brush manufacturing machine in particular for carrying out the aforementioned method, with a guide, a plurality of slides which can accommodate one or more brush base bodies and are adjustably received on the guide, a plurality of drilling stations and a tamping station, the Guidance along the plurality of drilling stations and then along the tamping station, and with a controller having a cycle divider module that steps down a cycle speed of the tamping station into a cycle speed of each drilling station that is an nth of the cycle speed of the drilling station, where n is the number of Drilling stations in relation to the number of tamping stations.
  • the invention is based on the basic idea of dividing the work of drilling the holes in the brush base body over two or more drilling stations and reducing the cycle speed of the drilling stations in accordance with the ratio of drilling stations to tamping stations. This allows using the holes Drill two-thirds of the cycle speed (if there are three drilling stations and two tamping stations), half the cycle speed (if there are twice as many drilling stations as there are tamping stations) or a third, a quarter, ... of the cycle speed (if three, four, .. Drilling stations are available) with which tamping is carried out. This leaves enough time to drill the holes with standard drills without having to resort to elaborate techniques that could further increase the drilling speed.
  • Cycle speed means the rate at which a cycle (for example plugging a hole or drilling a hole) can be carried out. For example, if there are two drilling stations at a tamping station, a cycle speed of 50 holes / sec. when drilling and a cycle speed of 100 holes / sec. can be used when stuffing. Accordingly, “cycle ratio” means the ratio of the number of different stations to each other and the resulting reduction in the cycle speed of the drilling stations in relation to the cycle speed of the tamping stations.
  • the hole pattern drilled by one of the drilling stations corresponds to the hole pattern drilled by the other drilling station, shifted by a row of holes. This reduces the effort involved in programming the drilling scheme because the drills for the two drilling stations can be adjusted synchronously. At most, a small adjustment of the orientation of the brush base body is necessary if the orientation of the holes drilled at the same time differs from one another.
  • the drilling stations can be operated synchronously with each other.
  • the slides are preferably further adjusted simultaneously within the two drilling stations and the tamping station, that is to say synchronously from the first drilling station to the next, from the second to either the next or to the tamping station, and from the tamping station to a further processing station. This reduces the cycle times for the completion of a brush.
  • Figure 1 shows a brush manufacturing machine from the prior art in a schematic plan view
  • Figure 2 shows schematically a section along the line II-II of Figure 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a processing station with a currently processed bristle base body and a prepositioned bristle base body to be subsequently processed
  • Figure 4 is a schematic plan view of a brush manufacturing machine according to the invention.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a brush manufacturing machine according to the invention.
  • the same reference numerals are used for the components known from FIGS. 1 to 3, and reference is made to the above explanations in this respect.
  • the difference between the brush manufacturing machine shown in FIG. 4 and the brush manufacturing machine shown in FIGS. 1 to 3 is that in the embodiment according to FIG. 4 there are two drilling stations, namely a drilling station 16A and a drilling station 16B.
  • the two drilling stations 16A, 16B like the tamping station 18, are controlled by a controller 48.
  • the cycle divider module serves to specify the cycle speed for the two drilling stations 16A, 16A, in a fixed reduction ratio relative to the cycle speed of the tamping station 18. This reduction ratio corresponds to the ratio of the number of drilling stations to the number of tamping stations.
  • a tamping station 18 and two drilling stations 16A, 16B are used. Accordingly, the cycle divider module 49 reduces the cycle speed of the tamping station 18 in a ratio of 2: 1. In other words, the cycle speed of the drilling stations 16A, 16B is half the cycle speed of the tamping station.
  • the reduction ratio can be set depending on the configuration of the machine, but is constant during the operation of the machine.
  • each drilling station 16A, 16B drills half of the holes that have to be drilled in a brush base body 32.
  • the brush base bodies 32 are moved synchronously with one another in the drilling stations 16A, 16B, so that the drilling station 16A bores the holes 1, 3, 5, 7,... Of a row of holes in a brush base body 32, while the drilling station 16B holes 2, 4, 6, 8, ... in the same row of holes in another
  • Brush body 32 drills.
  • the order in which one half of the holes are drilled by the drilling station 16A differs from the order in which the drilling station 16B drills “their” half of the holes.
  • all drilling stations are operated synchronously, that is to say drilling the same complete hole pattern simultaneously. This is explained below using FIG. 4. Looking at a particular brush body being moved along the guide, it first encounters the drilling station 16B. This drills (in this example at half the cycle speed like the stuffing station 18) all the holes that have to be drilled on a bristle base. It begins, for example, on the left side of the brush base body 32 and first drills all holes on the left side.
  • the carriage is moved further so that a new brush base body 32 is fed to the drilling station 16B. Since the drilling station 16B always drills a complete hole pattern, the holes are now drilled on the right half of the brush body 32, but on a “new” brush body.
  • the “old” brush base body 32 has been transported to the drilling station 16A, where the holes on the right half of the old brush base body are now drilled.
  • each drilling station 16A is now drilling the holes on the left side of the next brush body, while drilling station 16B is drilling the holes on the right side of a "new" brush body. It is crucial that each drilling station has as much time available for drilling “its” holes as the tamping station needs to fill all holes in a brush base body 32 with bristles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bürstenherstellung mittels einer Bürstenherstellungsmaschine, die eine Führung (26) aufweist, entlang der mehrere Schlitten (12) nacheinander zu mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und anschließend zu einer Stopfstation (18) bewegt werden können, wobei die Bohrstationen (16A, 16B) gleichzeitig mit der Stopfstation (18) betrieben werden und wobei die Anzahl an Bohrzyklen, die jede Bohrstation (16A, 16B) je Zeiteinheit macht, gleich der Anzahl an Stopfzyklen der Stopfstation (18) in derselben Zeiteinheit ist, geteilt durch die Anzahl an Bohrstationen (16A, 16B). Die Erfindung betrifft auch eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer Führung (26), mehreren Schlitten (12), die einen oder mehrere Bürstengrundkörper (32) aufnehmen können und verstellbar an der Führung (26) aufgenommen sind, mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und einer Stopfstation (18), wobei sich die Führung (26) entlang der mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und anschließend entlang der Stopfstation (18) erstreckt, und mit einer Steuerung (48), die ein Zyklusteilermodul (49) aufweist, das eine Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation (18) in eine Zyklusgeschwindigkeit jeder Bohrstation (16A, 16B) untersetzt, die ein n-tel der Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstation (18) ist, wobei n die Anzahl der Bohrstationen (16A, 16B) im Verhältnis zur Anzahl der Stopfstationen (18) ist.

Description

Verfahren zur Herstellung von Bürsten und Bürstenherstellungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten sowie eine Bürstenherstellungsmaschine.
Bei der Herstellung von Bürsten, beispielsweise Zahnbürsten, Haushalts- bürsten oder auch Pinseln, ist es üblich, dass ein Bürstengrundkörper nachein ander zu verschiedenen Bearbeitungsstationen geführt wird, an denen jeweils ein spezifischer Bearbeitungsschritt vorgenommen wird. Beispielsweise können an einer Bearbeitungsstation mehrere Löcher in den Bürstengrundkörper gebohrt werden, und an einer nachfolgenden Arbeitsstation werden Borstenbündel in die Löcher gestopft. Zum Verstellen der Bürstengrundkörper werden meist Schlitten verwendet, die entlang eines vorgegebenen Weges so umlaufen, dass die an ihnen angeordneten Borstengrundkörper nacheinander den verschiedenen Stationen zur Bearbeitung angeboten werden. In einem einfachen Beispiel weist die Bürstenherstellungsmaschine eine Beladestation, eine Bohrstation, eine Stopfstation und eine Entnahmestation auf. Dann können vier Schlitten verwendet werden, die bei jedem Takt der Bürstenherstellungsmaschine jeweils eine Station weiter verstellt werden. Die Schlitten sind üblicherweise an einem Antriebselement wie einem gemeinsamen Träger oder eine Kette angebracht, das alle Schlitten gemeinsam weiterverstellt. Nachteilig bei den bekannten Maschinen ist, dass beim Weiterverstellen der Schlitten von einer Bearbeitungsstation zur nächsten eine gewisse Zeit vergeht, was sich nachteilig auf die Produktivität der Bürstenherstellungsmaschine auswirkt.
Um dieses Problem zu lösen, ist aus der DE 10 2014 103 599 A1 eine Bürstenherstellungsmaschine bekannt, die sich durch sehr kurze Taktzeiten und damit eine hohe Produktivität auszeichnet. Diese bekannte Maschine wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben. Die Bürstenherstellungsmaschine weist einen Führungsblock 10 auf, entlang dem mehrere Schlitten 12 umlaufend verstellt werden können.
Um den Führungsblock 10 herum sind mehrere Bearbeitungsstationen 14, 16, 18, 20, 22, 24 angeordnet. Wenn die Schlitten 12 um den Führungsblock 10 herum verstellt werden, bewegen sie sich vor den Bearbeitungsstationen vorbei.
Der Führungsblock 10 ist mit einer Führung 26 versehen, deren Funktion darin besteht, die Schlitten 12 verfahrbar am Führungsblock 10 anzubringen. Die Führung 26 soll dabei insbesondere gewährleisten, dass die Schlitten 12 präzise und möglichst toleranzfrei geführt werden.
Die Führung 26 kann beispielsweise als Führungsschiene ausgeführt sein, an der die Schlitten 12 mit Rollen, Wälzlagern oder ähnlichen Elementen geführt sind.
Zum Verstellen der Schlitten 12 ist eine Antriebsvorrichtung 28 vorgesehen, mit der jeder Schlitten einzeln und individuell um den Führungsblock 10 herum verfahren werden kann. Die einzige Begrenzung der individuellen Verfahrbarkeit der Schlitten besteht darin, dass kein Schlitten den anderen überholen kann. Ansonsten kann jeder Schlitten hinsichtlich Verfahrweg und Verfahrgeschwin digkeit individuell und unabhängig von den anderen Schlitten bewegt werden.
Die Antriebsvorrichtung 28 kann beispielsweise gebildet sein durch einen Antriebsmotor an jedem Schlitten 12, der mit einem Antriebselement gekoppelt ist, beispielsweise einem Antriebsrad oder einem Zahnrad, das wiederum mit einem entsprechenden Gegenelement des zentralen Führungsblocks 10 zusammen wirkt, beispielsweise einer Laufbahn oder einer Zahnstange. Die Antriebsvor richtung 28 kann auch als Linearmotor ausgeführt sein, der dem Schlitten zugeordnet ist und diesen berührungslos relativ zum Führungsblock 10 verstellt. Die Antriebsvorrichtung 28 kann auch gebildet sein durch mehrere Riemenantriebe, mit denen die Schlitten individuell verstellt werden können. Hierbei ist es möglich, durch geeignetes Zuordnen der Riemenantriebe zu den Bearbeitungsstationen mit weniger Riemenantrieben auszukommen als Schlitten vorhanden sind, da es für eine minimierte Taktzeit ausreicht, die Schlitten lediglich im Bereich von einigen Bearbeitungsstationen individuell und unabhängig voneinander zu verstellen, beispielsweise im Bereich der Bohr- und der Stopfstation, während die Schlitten von einer Entnahme- zu einer Beladestation synchron (und damit mittels desselben Riemenantriebs) verstellt werden können, ohne dass dies die Taktzeit negativ beeinflusst.
Bei den genannten Antriebsvorrichtungen handelt es sich lediglich um Beispiele und nicht um eine abschließende Aufzählung.
An jedem Schlitten 12 ist mindestens eine Spannvorrichtung 30 für einen Bürstengrundkörper 32 angebracht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden je Schlitten zwei Spannvorrichtungen 30 verwendet. Falls nötig, können auch mehr Spannvorrichtungen vorgesehen werden.
Jede Spannvorrichtung 30 ist um zwei Achsen schwenk- beziehungsweise kippbar. Zum einen ist eine Schwenkvorrichtung 36 vorgesehen, mit der jede Spannvorrichtung 30 um eine Schwenkachse S verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse S ist parallel zur Verstellrichtung der Schlitten ausgerichtet.
Weiterhin ist eine Kippvorrichtung 38 vorgesehen, mit der die Spannvorrichtung 30 um eine Kippachse K gekippt werden kann. Die Kippachse K steht senkrecht zur Verstellrichtung V der Schlitten 12.
Weiterhin ist eine Höhenverstellung 40 vorgesehen, mit welcher der Träger 34 in vertikaler Richtung relativ zum Schlitten 12 verstellt werden kann, also in der Richtung des Doppelpfeils H.
Mit Bezug auf die Orientierung der Bürstenherstellungsmaschine, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, verstellt die Höhenverstellung 40 den Träger 34 in vertikaler Richtung, also nach oben und unten. Die Kippvorrichtung 38 kann die ihr zugeordnete Spannvorrichtung 30, bezogen auf Figur 1 , im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kippachse K kippen (siehe auch den Doppelpfeil K in Figur 1 ). Die Schwenkvorrichtung 36 kann die ihr zugeordnete Spannvorrichtung 30, bezogen auf Figur 1 , im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse S schwenken (siehe auch den Doppelpfeil S in Figur 2).
Angaben wie „oben“ oder Ähnliches verstehen sich hier lediglich als Bezugnahme auf die Figuren. Die Bürstenherstellungsmaschine kann später auch anders angeordnet sein, da sich die Führung 26 nicht in einer horizontal erstreckenden Ebene befinden muss, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist. Zum Verstellen der Schlitten 12 entlang der Führung 26 ist eine hier schematisch gezeigte Steuerung 48 vorgesehen, die in der gewünschten Weise frei programmiert werden kann. In Abhängigkeit von den gewünschten Bearbeitungsschritten steuert die Steuerung 48, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchen Schritten sich die Schlitten 12 entlang der Führung 26 verstellen.
Die Bearbeitungsstationen können unterschiedliche Bearbeitungsschritte ausführen. In einem Beispiel kann die Bearbeitungsstation 14 eine Beladestation sein, bei der leere Spannvorrichtungen 30 mit zu bearbeitenden Bürstengrundkörpern 32 bestückt werden.
Die Bearbeitungsstation 16 ist hier eine Bohrstation, bei der ein Bohrer 50 dafür verwendet wird, mit einer hin- und hergehenden Bewegung entlang der Richtung des Doppelpfeils B Löcher in den Bürstengrundkörper 32 zu bohren. Die hierbei nötige Längsverstellung des Bürstengrundkörpers 32, also entlang der Verstellrichtung V der Schlitten 12 auf der Führung 26, erfolgt dadurch, dass der Schlitten 12 mittels der Antriebsvorrichtung 28 in kleinen Schritten relativ zur Bearbeitungsstation 16 verstellt wird, und zwar für jede Spalte von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. In vertikaler Richtung werden die Bürstengrund körper 32 mittels der Höhenverstellung 40 verstellt, und zwar für jede Reihe von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. Falls die Löcher im Bürstengrund körper 32 in Richtungen gebohrt werden sollen, die zueinander nicht parallel sind, wird der Bürstengrundkörper 32 mittels der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 in geeigneter Weise verschwenkt und/oder gekippt.
Die Bearbeitungsstation 18 ist hier eine Stopfstation, in der ein Stopfwerkzeug 52 in einer hin- und hergehenden Bewegung entlang dem Doppelpfeil P Bündel vom Borsten 60, die in einem Vorratskasten 54 bereitgehalten werden, in die Löcher des Bürstengrundkörpers 32 stopft. Auch hierbei wird der Bürstengrundkörper 32 durch geeignetes Ansteuern der Antriebsvorrichtung 28, der Höhenverstellung 40, der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 relativ zum Stopfwerkzeug 52 positioniert.
Die Bearbeitungsstation 20 kann eine Entnahmestation sein, in welcher der mit Borstenbündeln versehene Bürstengrundkörper 32 aus der Spannvorrichtung 30 entnommen oder auch nur ausgeworfen wird. In Abhängigkeit von den Bearbeitungsschritten, die mittels der Bürstenher stellungsmaschine vorgenommen werden sollen, können weitere Bearbeitungs stationen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Trimmstation vorgesehen sein, in der die am Bürstengrundkörper 32 angebrachten Borsten 60 geschnitten und/oder geschliffen werden, um eine gewünschte Länge und/oder ein gewünsch tes Profil zu erhalten. In diesem Fall wird die Entnahmestation 20, betrachtet in der Verstellrichtung V, natürlich hinter der Trimmstation angeordnet werden.
Die Bürstenherstellungsmaschine kann mit einer Spritzgussstation gekoppelt sein, sodass in einer angrenzenden Spritzgussstation die Bürstenkörper zuerst spritzgegossen werden oder Zusatzteile an bereits zuvor hergestellte Bürstenkörper angespritzt werden. Von der Spritzgussstation werden diese Bürstenkörper dann manuell oder, vorzugsweise vollautomatisch, zur Bürstenherstellungsmaschine transportiert und in der Beladestation in die Bürstenherstellungsmaschine eingekoppelt. Dies kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Wenn die Träger die Bürstenherstellungsmaschine nicht verlassen, werden die Bürstenkörper in der Bürstenherstellungsmaschine in die Träger eingesetzt. Darüber hinaus könnten die Träger auch in der Beladestation in die Herstellungsmaschine bereits in beladenem Zustand eingesetzt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist es jedoch so, dass die Träger in der Bürstenherstellungsmaschine umlaufen und dadurch diese nicht verlassen.
Es ist auch möglich, die Bürstenherstellungsmaschine„doppelt“ zu bestücken, also in einer Hälfte eine Beladestation, verschiedene Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation, und anschließend in der zweiten Hälfte wiederum eine Beladestation, mehrere Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation. Auf diese Weise kann die Anzahl der je Takt hergestellten Bürsten verdoppelt werden.
Wesentliches Merkmal der beschriebenen Bürstenherstellungsmaschine ist, dass ein Bürstengrundkörper, bevor er der nächsten Bearbeitungsstation angeboten wird, vorpositioniert wird. Dies wird anhand von Figur 3 erläutert. In Figur 3 ist das Stopfwerkzeug 52 zu sehen, das gerade die letzten Löcher des Bürstengrundkörpers 32A mit Borstenbündeln bestopft. Da die Borsten 60, betrachtet in der Draufsicht von Figur 3, fächerförmig angeordnet sind, muss der Borstengrundkörper 32 im Uhrzeigersinn um die Kippachse K gekippt werden, wenn er von links nach rechts am Stopfwerkzeug 52 vorbeigeführt wird. Der als nächstes zu bearbeitende Borstengrundkörper 32B wird entsprechend vorpositioniert, indem er, bevor der ihn tragende Schlitten 12B die Bearbeitungs station 18 erreicht, entgegen dem Uhrzeigersinn aus einer Neutralposition in die gezeigte Stellung gekippt wird. In dieser Stellung ist die Längsachse L des ersten zu bestopfenden Lochs des Bürstengrundkörpers B parallel zur Stopfrichtung P des Stopfwerkzeugs 52 ausgerichtet.
Dieses Vorpositionieren kann einerseits während der Zustellbewegung von einer Bearbeitungsstation in die darauffolgende erfolgen oder durch ein kurzes Stoppen unmittelbar vor der darauffolgenden Bearbeitungsstation. Dies kommt vor allem darauf an, wie weit die Bearbeitungsstationen voneinander entfernt sind und wie zeitaufwendig die Vorpositionierung ist, was wiederum auch von der Geometrie der herzustellenden Bürste abhängt.
Wenn sämtliche Löcher des Bürstengrundkörpers 32A mit Borsten gefüllt sind, wird der Schlitten 12A in der Verstellrichtung V weiter verstellt, und gleichzeitig wird auch der Schlitten 12B in der Verstellrichtung V weiter verstellt. Da der Bürstengrundkörper 32B bereits„richtig“ ausgerichtet ist, kann das Stopfwerkzeug 52 ohne Zeitverzögerung Weiterarbeiten. In der Praxis kann der Bürstengrund körper 32B im vorpositionierten Zustand sehr viel näher an den aktuell bearbeiteten Bürstengrundkörper 32A herangeführt werden, als dies in Figur 3 gezeigt ist. Dann muss, wenn die Bearbeitung vom Bürstengrundkörper 32A zum Bürstengrundkörper 32B fortschreitet, der Bürstengrundkörper 32B nur minimal in Längsrichtung (also in der Verstellrichtung V) verstellt werden. Im optimalen Fall ist die nötige Verstellbewegung so klein, dass das Stopfwerkzeug ununterbrochen Weiterarbeiten kann und die Verstellung sich nicht oder jedenfalls nicht merklich von der Verstellung unterscheidet, die beim Bestopfen ein und desselben Borstengrundkörpers von Loch zu Loch notwendig ist.
Es ist erkennbar, dass die Taktrate, mit der Bürstengrundkörper gebohrt und dann mit Borsten bestückt werden können, von der„langsamsten“ der beiden Stationen Bohren und Stopfen abhängt; da je Bürstengrundkörper so viele Löcher gebohrt werden müssen wie gestopft werden müssen, kann keine dieser beiden Stationen schneller arbeiten als die andere. Falls sie es doch tut, muss sie anschließend warten, bis die Bearbeitung an der anderen Station abgeschlossen ist. Es hat sich herausgestellt, dass derzeit das Bohren der Löcher den „Flaschenhals“ darstellt. Im Hinblick darauf, dass die Bohrspäne aus dem Loch entfernt werden müssen und außerdem das Material nicht beliebig schnell bearbeitet werden kann (bei Bürstengrundkörpern aus Kunststoff besteht das Risiko, dass das Material schmilzt), sind aktuell mit üblichen Bohrern und üblichen Bohrtechniken die Bearbeitungsgrenzen erreicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Bürsten und eine Bürstenherstellungsmaschine zu schaffen, mit denen die Bearbeitungsgeschwindigkeit weiter gesteigert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bürstenherstellung mittels einer Bürstenherstellungsmaschine vorgesehen, die eine Führung aufweist, entlang der mehrere Schlitten nacheinander zu mehreren Bohrstationen und anschließend zu mindestens einer Stopfstation bewegt werden können, wobei die Bohrstationen gleichzeitig mit der mindestens einen Stopfstation betrieben werden und wobei die Anzahl an Bohrzyklen, die jede Bohrstation je Zeiteinheit macht, gleich der Anzahl an Stopfzyklen der mindestens einen Stopfstation in derselben Zeiteinheit ist, geteilt durch das Verhältnis der Anzahl von Bohrstationen zur Anzahl der Stopfstationen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch eine Bürstenherstellungsmaschine, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, vorgesehen, mit einer Führung, mehreren Schlitten, die einen oder mehrere Bürstengrundkörper aufnehmen können und verstellbar an der Führung aufgenommen sind, mehreren Bohrstationen und einer Stopfstation, wobei sich die Führung entlang der mehreren Bohrstationen und anschließend entlang der Stopfstation erstreckt, und mit einer Steuerung, die ein Zyklusteilermodul aufweist, das eine Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation in eine Zyklusgeschwindigkeit jeder Bohrstation untersetzt, die ein n-tel der Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstation ist, wobei n die Anzahl der Bohrstationen im Verhältnis zur Anzahl der Stopfstationen ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Arbeit des Bohrens der Löcher im Bürstengrundkörper auf zwei oder mehr Bohrstationen aufzuteilen und die Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstationen entsprechend dem Verhältnis von Bohrstationen zu Stopfstationen zu verringern. Dies ermöglicht, die Löcher mit Zweidrittel der Zyklusgeschwindigkeit (wenn drei Bohrstationen und zwei Stopfstationen vorhanden sind), der halben Zyklusgeschwindigkeit (wenn doppelt so viele Bohrstationen vorhanden sind wie Stopfstationen) oder einem Drittel, einem Viertel, ... der Zyklusgeschwindigkeit zu bohren (wenn drei, vier, ... Bohrstationen vorhanden sind), mit der gestopft wird. Somit bleibt ausreichend Zeit, um die Löcher mit Standardbohrern zu bohren, ohne dass auf aufwendige Techniken zurückgegriffen werden muss, mit denen die Bohrgeschwindigkeit weiter gesteigert werden könnten.
„Zyklusgeschwindigkeit“ bedeutet die Rate, mit der ein Zyklus (also beispiels weise Stopfen eines Lochs oder Bohren eines Lochs) durchgeführt werden kann. Wenn beispielsweise zwei Bohrstationen bei einer Stopfstation vorhanden sind, kann ein Zyklusgeschwindigkeit von 50 Löchern/sec. beim Bohren und eine Zyklusgeschwindigkeit von 100 Löchern/sec. beim Stopfen verwendet werden. Dementsprechend bedeutet „Zyklusverhältnis“ das Verhältnis der Anzahl von unterschiedlichen Stationen zueinander und die sich daraus ergebende Verringerung der Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstationen im Verhältnis zur Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstationen.
Wenn zwei Bohrstationen vorhanden sind, kann gemäß einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das von einer der Bohrstationen gebohrte Lochbild dem von der anderen Bohrstation gebohrten Lochbild, verschoben um eine Lochreihe, entspricht. Hierdurch verringert sich der Aufwand der Programmierung des Bohrschemas, da die Bohrer für die beiden Bohrstationen synchron verstellt werden können. Es ist allenfalls eine kleine Anpassung der Ausrichtung des Bürstengrundkörpers im Winkel nötig, falls sich die Ausrichtung der gleichzeitig gebohrten Löcher voneinander unterscheidet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass alle Bohrstationen exakt dasselbe Lochbild bohren, die Bürstengrundkörper jedoch dann weiterverstellt werden, wenn eine Bohrstation„ihren“ Anteil am Lochbild gebohrt hat. Hierdurch verringert sich der Programmier- und Steuerungsaufwand für die Bohrstationen, da nur ein einziges Lochbild programmiert werden muss.
Um den Steuerungsaufwand weiter zu verringern, können die Bohrstationen synchron miteinander betrieben werden. Die Schlitten werden vorzugsweise innerhalb der beiden Bohrstationen und der Stopfstation gleichzeitig weiterverstellt, also synchron aus der ersten Bohrstation zur nächsten, aus der zweiten zur entweder nächsten oder zur Stopfstation, und aus der Stopfstation zu einer weiteren Bearbeitungsstation. Dies vermindert die Taktzeiten für die Fertigstellung einer Bürste.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Figur 1 eine Bürstenherstellungsmaschine aus dem Stand der Technik in einer schematischen Draufsicht;
Figur 2 schematisch einen Schnitt entlang der Linie ll-ll von Figur 1 ;
Figur 3 in einer vergrößerten Ansicht eine Bearbeitungsstation mit einem aktuell bearbeiteten Borstengrundkörper und einem vorpositionierten, anschließend zu bearbeitenden Borstengrundkörper; und
Figur 4 in einer schematischen Draufsicht eine erfindungsgemäße Bürsten herstellungsmaschine.
In Figur 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine gezeigt. Für die von den Figuren 1 bis 3 bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der in Figur 4 gezeigten Bürstenherstellungs maschine und der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Bürstenherstellungs maschine besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 zwei Bohrstationen vorhanden sind, nämlich eine Bohrstation 16A und eine Bohrstation 16B. Die beiden Bohrstationen 16A, 16B werden ebenso wie die Stopfstation 18 von einer Steuerung 48 angesteuert.
Ein weiterer Unterschied zwischen der aus dem Stand der Technik bekannten Bürstenherstellungsmaschine und der in Figur 4 gezeigten Bürsten herstellungsmaschine besteht darin, dass bei der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine ein Zyklusteilermodul 49 vorgesehen ist. Dieses ist in die Steuerung 48 integriert.
Das Zyklusteilermodul dient dazu, die Zyklusgeschwindigkeit für die beiden Bohrstationen 16A, 16A vorzugeben, und zwar in einem festen Untersetzungs verhältnis relativ zur Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation 18. Dieses Untersetzungsverhältnis entspricht dem Verhältnis der Anzahl von Bohrstationen zur Anzahl von Stopfstationen. Im gezeigten Ausführungs beispiel werden eine Stopfstation 18 und zwei Bohrstationen 16A, 16B verwendet. Dementsprechend untersetzt das Zyklusteilermodul 49 die Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation 18 im Verhältnis 2:1 . Anders ausgedrückt: Die Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstationen 16A, 16B ist halb so groß wie die Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation.
Das Untersetzungsverhältnis kann abhängig von der Konfiguration der Maschine eingestellt werden, ist jedoch während des Betriebs der Maschine konstant.
Um insgesamt eine hohe Taktrate zu erhalten, bohrt jede Bohrstation 16A, 16B die Hälfte der Löcher, die bei einem Bürstengrundkörper 32 gebohrt werden müssen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Bürstengrundkörper 32 in den Bohrstationen 16A, 16B synchron miteinander bewegt werden, sodass die Bohrstation 16A die Löcher 1 , 3, 5,7, ... einer Lochreihe in einem Bürstengrundkörper 32 bohrt, während die Bohrstation 16B synchron die Löcher 2, 4, 6, 8, ... derselben Lochreihe bei einem anderen
Bürstengrundkörper 32 bohrt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Reihenfolge, in der die eine Hälfte der Löcher von der Bohrstation 16A gebohrt wird, sich von der Reihenfolge unterscheidet, mit der die Bohrstation 16B„ihre“ Hälfte der Löcher bohrt.
Besonders bevorzugt wird, dass alle Bohrstationen synchron betrieben werden, also gleichzeitig dasselbe vollständige Lochbild bohren. Dies wird nachfolgend anhand von Figur 4 erläutert. Betrachtet man einen bestimmten Bürstengrundkörper, der entlang der Führung bewegt wird, trifft er zunächst auf die Bohrstation 16B. Diese bohrt (in diesem Beispiel mit der halben Zyklusgeschwindigkeit wie die Stopfstation 18) sämtliche Löcher, die an einem Borstengrundkörper gebohrt werden müssen. Dabei fängt sie beispielsweise auf der linken Seite des Bürstengrundkörpers 32 an und bohrt zunächst sämtliche Löcher auf der linken Seite.
Nachdem die Bohrstation 16B das letzte Loch in der linken Hälfte des Bürstengrundkörpers 32 gebohrt hat, wird der Schlitten weiterbewegt, so dass der Bohrstation 16B ein neuer Bürstengrundkörper 32 zugeführt wird. Da die Bohrstation 16B immer ein vollständiges Lochbild bohrt, werden nun die Löcher auf der rechten Hälfte des Bürstengrundkörpers 32 gebohrt, allerdings auf einen„neuen“ Bürstengrundkörper.
Der„alte“ Bürstengrundkörper 32 ist zur Bohrstation 16A weitertransportiert worden, wo nun die Löcher auf der rechten Hälfte des alten Bürstengrund- körpers gebohrt werden.
Wenn dies abgeschlossen ist, werden die Schlitten wiederum weitergestellt, so dass die Bohrstation 16A nun die Löcher auf der linken Seite des nächsten Bürstengrundkörpers bohrt, während die Bohrstation 16B die Löcher auf der rechten Seite eines„neuen“ Bürstengrundkörpers bohrt. Entscheidend ist, dass jede Bohrstation zum Bohren„ihrer“ Löcher genauso viel Zeit zur Verfügung hat, wie die Stopfstation benötigt, um sämtliche Löcher eines Bürstengrundkörpers 32 mit Borsten zu bestopfen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bürstenherstellung mittels einer Bürstenherstellungsmaschine, die eine Führung (26) aufweist, entlang der mehrere Schlitten (12) nacheinander zu mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und anschließend zu mindestens einer Stopfstation (18) bewegt werden können, wobei die Bohrstationen (16A, 16B) gleichzeitig mit der mindestens einen Stopfstation (18) betrieben werden und wobei die Anzahl an Bohrzyklen, die jede Bohrstation (16A, 16B) je Zeiteinheit macht, gleich der Anzahl an Stopfzyklen der mindestens einen Stopfstation (18) in derselben Zeiteinheit ist, geteilt durch das Verhältnis der Anzahl von Bohrstationen zur Anzahl der Stopfstationen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Bohrstationen (16A, 16B) vorgesehen sind, die mit der halben Zyklusgeschwindigkeit betrieben werden wie die Stopfstation (18).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das von einer der Bohrstationen (16A, 16B) gebohrte Lochbild dem von der anderen Bohrstation (16B, 16A) gebohrten Lochbild, verschoben um eine Lochreihe, entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei Bohrstationen (16) vorgesehen sind, die mit einem Drittel der Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation (18) betrieben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstationen (16) synchron miteinander betrieben werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle
Bohrstationen (16A, 16B) exakt dasselbe Lochbild bohren, die Bürstengrundkörper (32) jedoch dann weiterverstellt werden, wenn eine Bohrstation einen dem Zyklusverhältnis entsprechenden Anteil am Lochbild gebohrt hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten (12) innerhalb der beiden Bohrstationen (16A, 16B) und der Stopfstation (18) gleichzeitig weiterverstellt werden.
8. Bürstenherstellungsmaschine, insbesondere zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Führung (26), mehreren Schlitten (12), die einen oder mehrere Bürstengrundkörper (32) aufnehmen können und verstellbar an der Führung (26) aufgenommen sind, mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und einer Stopfstation (18), wobei sich die Führung (26) entlang der mehreren Bohrstationen (16A, 16B) und anschließend entlang der Stopfstation (18) erstreckt, und mit einer Steuerung (48), die ein Zyklusteilermodul (49) aufweist, das eine Zyklusgeschwindigkeit der Stopfstation (18) in eine Zyklusgeschwindigkeit jeder Bohrstation (16A, 16B) untersetzt, die ein n-tel der Zyklusgeschwindigkeit der Bohrstation (18) ist, wobei n die Anzahl der Bohrstationen (16A, 16B) im Verhältnis zur Anzahl der Stopfstationen (18) ist.
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