TW202237002A

TW202237002A - 用於製造長形延伸的刷子的方法和用於執行該方法的刷子鑽孔和填塞機

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Publication number: TW202237002A
Application number: TW111105698A
Authority: TW
Inventors: 巴爾特傑勒德布舍裡; 亨克范登布斯基
Original assignee: 比利時商Ｇｂ保捷利公眾有限公司
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2022-10-01
Also published as: CN116916787A; EP4301180A1; WO2022184474A1; DE102021105280A1

Abstract

一種用於製造長形延伸的刷子、尤其是掃帚的方法和一種相應的刷子鑽孔和填塞機，提出使用轉盤，在所述轉盤上支承有用於刷體的多個保持器。刷體固定為，使得其寬度方向沿轉盤的環周方向定向。沿寬度方向的運動經由兩個分開的轉動軸線進行。

Description

用於製造長形延伸的刷子的方法和用於執行該方法的刷子鑽孔和填塞機

本發明涉及一種用於製造具有長形延伸的刷體的長形延伸的刷子的方法以及一種用於執行該方法的刷子鑽孔和填塞機。

尤其，本發明涉及一種方法和一種機器，其中長形延伸的刷體固定在保持器上，所述保持器又固定在圍繞中心軸線轉動的轉盤上。

這種用於刷子的轉盤式鑽孔和填塞機原則上早已眾所周知。優點在於，在轉盤上存在多個保持器，用於容納刷體並且圍繞中心軸線轉動，其中在環周上設有多個工位，即用於刷體和製成的刷的供應和/或移除工位；鑽孔工位，在所述鑽孔工位中在刷體上鑽入孔；以及鄰接於此的填塞工位，在所述填塞工位中借助於錨韌體(意即借助於彎曲的線圈或由扁線構成的小板)將刷毛束插入預先鑽孔的孔中並且固定在其中。

雖然存在下述刷體，所述刷體在注塑時已經獲得用於錨固刷毛束的孔，但是這些孔基本上彼此平行並且沿脫模方向定向。然而，尤其在家務用刷子和掃帚的情況下重要的是，刷毛束不都是平行的，而是可能尤其在刷體的邊緣處具有傾斜的刷毛束。出於該原因，對於這種刷子，即對於尤其是不是牙刷並且不是指甲刷並且通常稱為家務用刷子和掃帚的刷子，單獨地鑽入孔。

因為所謂的孔區具有大量並排設置的孔，在鑽孔工位中並且此後在填塞工位中，刷體相對於鑽頭或填塞工具逐步繼續移動，以便能夠將孔依次鑽入或填塞。刷體相對於鑽孔工具和填塞工具的定向在此部分地與其它孔極度不同，以便能夠實現孔定向。因此，保持器能夠沿至少兩個空間方向以高的速度在各個鑽孔和填塞行程之間精確地運動。為了能夠整體上提供功能非常強大的機器，運動的品質應是盡可能小的。

轉盤，也稱為滾筒，圍繞其中心軸線轉動，並且刷體在現有技術中借助其縱軸線沿環周方向，意即沿轉盤的轉動方向定向。這種類型的具有這種刷體定向的機器已經在市場上獲得認可。部分地存在兩個鑽孔工位和兩個填塞工位，以提高產出率。在小的刷子的情況下能夠實現每分鐘1000個鑽孔和填塞過程，在較大的刷子和掃帚的情況下，其體部的長度為至少約400mm，這種週期數是無法實現的。

本發明的目的是，提供一種用於製造長形延伸的刷子的方法，通過該方法刷子鑽孔和填塞機能夠以更高的週期率運行並且構成為緊湊的。根據本發明的刷子鑽孔和填塞機應實現相同的優點。

根據本發明的用於製造具有長形延伸的刷體的長形延伸的刷子的方法的特徵在於以下步驟：

設置轉盤，所述轉盤圍繞中心軸線轉動，並且在其外部區域上設置有多個沿轉動方向依次設置的保持器，

設置鑽孔工位和沿轉動方向跟隨的填塞工位，

將長形延伸的刷體固定在保持器上，使得刷體的寬度方向沿轉動方向定向，

轉動所述轉盤，使得保持器運動到鑽孔工位中，

在刷體中鑽入多個孔，其中在此刷體在鑽孔過程之間沿寬度方向的運動通過使保持器圍繞兩個平行的、分開的轉動軸線樞轉進行，和

轉動所述轉盤，使得鑽孔的刷體運動到填塞工位中，和

借助於錨韌體將刷毛束填塞到所鑽的孔中，其中刷體在填塞過程之間沿寬度方向的運動通過使保持器圍繞兩個平行的、分開的轉動軸線樞轉進行。

根據本發明的方法確保極其緊湊的轉盤，其中保持器能夠與轉盤的中心軸線具有非常小的間距，使得移動的品質很小。這尤其如下實現：長形延伸的刷體可以說基本上平行地定向(取決於刷體相對於所謂的孔區的定向)。刷體及其孔區的相對於長度較小的寬度引起：儘管刷體的長度相當大，刷體仍然能夠靠近中心軸線設置，尤其是在掃帚的情況下如此。用於實現將刷體靠近中心軸線的這種佈置的另一重要因素從保持器在鑽孔和填塞工位中用於沿寬度方向定向刷體的運動中得出。為此，各個保持器不經由至少一個線性運動和一個線性驅動器驅動，而是僅通過兩個獨立的、由自身的驅動器實現的圍繞兩個彼此間隔開的、平行的、獨立的轉動軸線進行的樞轉運動驅動。轉動軸線本身幾乎不需要在寬度方向上的空間，而是它們的驅動器能夠遠離保持器定位。刷體的定向和沿寬度方向經由兩個轉動軸線的驅動因此以協同的方式完美地相互補充。寬度方向是環周方向，意即轉盤的轉動方向和反向轉動方向。

鑽孔過程和填塞過程分別是相應的工具的單個行程，借助所述工具鑽孔或填塞孔。

當然能夠將多個鑽孔和填塞工具並排設置在鑽孔或填塞工位中，以便能夠同時在相同的刷體或不同的刷體上工作。

根據本發明的一個變型方案，在鑽孔和填塞時，通過將保持器沿縱向方向線性移動以及在保持器沿縱向方向傾斜的情況下，保持器沿縱向方向圍繞另一轉動軸線運動。借助沿著直線的這種運動，能夠沿縱向方向實現大的孔區。經由使保持器樞轉，刷體沿縱向方向傾斜，以便也能夠使鑽孔沿該軸線傾斜。

用於使保持器樞轉以進行運動的軸線，更準確地說用於沿縱向方向樞轉的軸線尤其與環周方向相切或者位於徑向平面(垂直於轉盤的中心軸線的平面)中。

如果通過移動在轉動軸中為了樞轉在寬度方向上延伸的杆而沿縱向方向進行樞轉運動，能夠提高機器的緊湊性。經由所述杆，運動由電驅動器朝向保持器的方向傳遞，或者經由相應的連杆傳遞給保持器，使得能夠將相應的驅動器遠離保持器定位，進而遠離刷體定位。所述杆在轉動軸中或通過轉動軸的設置或延伸一方面確保高的緊湊性，而另一方面，移動的品質非常小，並且此外靠近中心軸線。

螺杆(其中也包括滾珠絲杠)或齒條例如能夠用作為杆。

如上所述，對於在寬度方向上的運動存在兩個轉動軸線，在下文中稱為第一轉動軸線和第二轉動軸線。第一轉動軸線例如是轉盤的中心軸線，使得轉盤的相應的驅動器具有雙重功能。此外，該實施形式的優點在於，第二轉動軸線與第一轉動軸線彼此間能夠具有相對大的間距，這簡化了用於第二轉動軸線的馬達的安置，使得第二轉動軸線整體上與現有技術相比能夠以更接近中心軸線的方式定位。

如果用於沿寬度方向運動的第二轉動軸線和用於沿縱向方向運動/樞轉的轉動軸線不彼此相交，即使前述杆不延伸穿過轉動軸，也實現了進一步提升緊湊性。對於圍繞兩個轉動軸線即第二轉動軸線和用於縱向方向的轉動軸線的傾斜運動，如果這兩個轉動軸線相交，那麼將是有利的。然而，這引起在相對於中心軸線的徑向方向上的安裝空間增大。

在這種情況下有利的是，用於沿縱向方向的運動/樞轉的轉動軸線比第二轉動軸線在徑向上離中心軸線更遠，其中將該轉動軸線距中心線的最小間距定義為用於沿縱向方向運動/樞轉的轉動軸線的間距。

保持器在縱向方向上的移動能夠通過轉盤的移動進行，意即不通過在轉盤上提供線性引導裝置進行，這又會增大轉盤的結構空間及其品質。尤其，轉盤不是單獨運動，而是與底座一起運動，轉盤固定在底座上。

根據本發明的方法尤其設置用於製造掃帚，所述掃帚具有長度為至少100mm的孔區。

本發明還提供一種用於實施根據本發明的方法的刷子鑽孔和填塞機，所述刷子鑽孔和填塞機具有：

圍繞中心軸線轉動的轉盤，在所述轉盤的外部區域上設有多個沿轉動方向依次設置的保持器，

鑽孔工位和沿轉動方向跟隨的填塞工位，

固定在保持器中的、長形延伸的刷體，其中刷體具有縱向方向和寬度方向，並且刷體安置在保持器中，使得寬度方向沿轉動方向定向，

其中保持器分別為了在寬度方向上運動在鑽孔和填塞時圍繞兩個平行的轉動軸線支承，所述保持器配設有單獨的轉動驅動器。

關於根據本發明的構思參考之前詳述的方法，與此相關的優點也被突出。

用於在鑽孔和填塞時沿縱向方向運動/樞轉的保持器支承在轉動軸線上並且能夠線性移動。通過沿縱向方向樞轉，刷體的縱向端部在圓形軌道上沿具有運動分量的縱向方向上軸向向前和向後運動。

這種線性可移動性能夠構成為，所有保持器通過共同的驅動器一起移動。

在此，一種變型方案在於，轉盤能夠線性移動，尤其通過移動其底座來將所有保持器沿縱向方向線性運動。這減少了用於將轉盤相對於底座支承的耗費，因為這種支承此外也不必具有線性支承件。

本發明的另一變型方案提出，用於寬度運動的轉動軸線包括機械轉動軸，被驅動的杆延伸穿過所述機械轉動軸，所述被驅動的杆產生保持器圍繞用於沿縱向方向運動/樞轉的轉動軸線的樞轉運動。

如上文結合根據本發明的方法所闡述的，所述杆能夠是螺杆或齒條。

進一步減小用於沿縱向方向驅動的運動學的耗費從以下情況中產生：用於在寬度方向上的運動的轉動軸線包括之前已經簡短提及的轉動軸，被驅動的杆延伸穿過所述轉動軸或者被驅動的杆支承在所述轉動軸中，其中用於沿縱向方向運動/樞轉的轉動軸線設置在轉動軸上或轉動軸中。因此不必設有用於轉動軸線的單獨的底座。支承件在寬度方向上非常小地構建。

本發明的另一變型方案提出，轉動軸具有凹部，在所述凹部中支承有可樞轉的臂，所述可樞轉的臂與保持器直接連接。所述可樞轉的臂支承在用於沿縱向方向運動/樞軸的軸線上。如已經闡述的，用於沿縱向方向運動/樞轉的轉動軸線和轉動軸的轉動軸線不應相交。

優選的是，刷體是掃帚的孔區長度為至少100mm的刷體。

孔區的寬度為至少10mm。

轉盤的中心軸線能夠是用於沿寬度方向運動的第一轉動軸線。

在該情況下，本發明的一個變型方案提出，用於沿寬度方向運動的第二轉動軸線位於距第一轉動軸線125mm至175mm的範圍內，意即在250mm至350mm的直徑上圍繞轉動軸線運動。

刷體具有向外的、意即徑向向外指向的孔區，其外側與中心軸線的最小間距位於250mm至275mm的範圍內，使得外側在具有500mm至550mm的直徑的圓上圍繞中心軸線運動。

10:填塞機

12:轉盤

14:第一轉動軸線

16:保持器

18:刷體

20:孔區

21:刷毛束

22:鑽頭

23:錨韌體

24:儲料倉

26:分離裝置

28:頭部

30:底座

34:第二轉動軸線

36:轉動軸

38:轉動支承件

40:轉動軸線

44:凹部或狹槽

46:轉動銷

48:杆

50:皮帶傳動裝置

52,54:伺服驅動器

56:絲杠

A:方向

B:寬度方向

D₁,D₂:直徑

L:縱向方向

X₁:運動分量

X₂,Y₁,Z_D,Z_F:方向

Y₂:箭頭

從下面的說明書和所參考的圖式中得出本發明的其它特徵和優點。在圖式中示出：

圖1示出用於執行根據本發明的方法的根據本發明的刷子鑽孔和填塞機的一個變型方案的立體圖；

圖2示出根據圖1的刷子鑽孔和填塞機，其中示出一些尺寸；

圖3示出在用於根據本發明的刷子鑽孔和填塞機的刷體保持器的區域中的放大的剖視圖；和

圖4示出用於根據本發明的刷子鑽孔和填塞機的保持器的驅動單元的示意圖。

在圖1中示出構成為轉盤式機器的刷子鑽孔和填塞機10。示意性地和簡化地示出的轉盤12能夠圍繞中心軸線(在下文中也稱為轉動軸線14)轉動，更確切地說在不受限的範圍中轉動。示意性示出的保持器16設置在轉盤12的外側上，在此為三個保持器16，所述保持器將長形延伸的刷體18保持。

刷體18在此是用於掃帚的刷體，所述刷體具有徑向向外定向的孔區20，首先將孔鑽入所述孔區中，並且隨後利用錨韌體23將刷毛束21填塞入這些孔中(參見圖3)。

刷子鑽孔和填塞機具有在轉盤12的環周上分佈的三個工位，這些工位優選沿環周方向彼此間隔120°，但這不應理解為限制性的，工位的數量也不受限制，然而在所示出的變型方案中，其被設計為能夠盡可能緊湊地構造轉盤12。

在沿著中心軸線的前視圖中(沿箭頭A的方向的觀察方向)，在大約11點鐘處存在供應和移除工位，其中刷體18被插入保持器16中並且製成的刷子從所述保持器中取出。這能夠手動或自動地進行。當然也能夠設有彼此分開的供應和移除工位。

沿轉盤12的轉動方向鄰接有具有鑽頭22的鑽孔工位，其中當然多個鑽頭也可以同時工作。

沿轉盤12的運輸方向在鑽孔工位的下游設有填塞工位，所述填塞工位具有用於纖維的儲料倉24、用於刷毛束21的分離裝置26和能夠線性地移動或在彎曲的路徑上移動的頭部28，填塞舌能夠在所述頭部中移動，借助所述填塞舌將錨韌體23連同圍繞錨韌體23折疊的刷毛束21一起以已知的方式塞入刷體18中的孔中。

在填塞機10上加工的刷體18都是長形的並且優選還具有長形的孔區20。孔區優選具有至少100mm的長度(在此沿箭頭A的方向)。

填塞機10的特徵在於高的緊湊性，這能夠通過關於刷體18的佈置和保持器16的移動運動學的協同效應來實現。

在下文中更詳細地描述填塞機10的結構。

轉盤12可轉動地支承在底座30上，例如也將用於轉盤12的轉動驅動器安置在所述底座中。

底座30能夠通過線性驅動器沿方向Y₁移動。通過底座30的這種運動也使轉盤12沿該方向運動。這表示：在不應理解為限制性的所示出的實施形式中，轉盤12不相對於底座沿方向Y₁運動，而是兩者一起運動。

填塞工位作為整體沿方向Z_F運動和/或僅頭部28運動。在此重要的是，進給運動，意即沿Z_F方向的運動的程度(深度補償)必須是可調節的，因為保持器16根據位置距中心軸線的距離不同。

鑽頭22能夠通過自身的驅動器和相應的線性引導件沿方向Z_D線性調節，所述驅動器能夠固定在底座上，其中調節行程在此也是可變的，也能夠在鑽孔之間是可變的，以便能夠使保持器16的不同的方位根據保持器16的定向及其距中心軸線的不同的間距來補償。

轉盤12圍繞中心軸線的運動產生運動分量X₁。借助該運動分量，不僅保持器16在工位之間運動，而且在鑽孔和填塞工位中，經由該運動分量X₁還確定和產生刷體18相對於相應的加工工具，即相對於鑽頭22和頭部28在所謂的寬度方向B上的定向。

寬度方向B沿轉盤12的環周方向，即運動分量X₁(轉盤12的轉動方向和反向轉動方向)並且垂直於刷體18的所謂縱向方向L伸展。在刷體18沒有彎曲的情況下，在該刷體18被容納在相關的保持器16中的狀態下，縱向方向L平行於中心軸線伸展。

為了將各個孔鑽入孔區20中，保持器16必須沿縱向方向L和寬度方向B調節，更確切地說在行程之間調節。此外必須可行的是，能夠任意地樞轉，從而使孔區20能夠以不同的斜率相對於鑽頭22和頭部28傾斜。這表示：各個鑽孔不僅彼此平行地伸展，而且鑽孔也能夠彼此成角度地伸展。

沿寬度方向B運動不僅經由圍繞中心軸線(在下文中也稱為轉動軸線14)轉動來實現，而且也通過圍繞第二轉動軸線34樞轉來實現，以便使保持器16能夠相對於轉盤12沿方向X₂扭轉。可以說，相應的第二轉動軸線34通過將保持器16支承在轉盤12上或轉盤12中來實現，並且具有自身的驅動器。

對於填塞過程，現在根據圖1產生在寬度方向B上的運動。假設：在保持器16在根據圖1的填塞工位中的位置中，頭部28相對於孔定向，以便能夠填塞所述孔，所述孔位於刷體18的最下方的縱向邊緣上。為了填塞在同一列中的位於刷體18的最上方的縱向邊緣上的孔，轉盤12順時針(參考觀察方向A)樞轉，並且同時保持器16逆時針圍繞第二轉動軸線34樞轉。因此例如能夠填塞豎直地上下相疊的、平行的孔。然而如果所述孔例如在上部的縱向邊緣上傾斜地定向，使得掃帚具有朝向邊緣向外彎曲的刷毛束，如這是常見的情況，則在轉盤12轉動之後，保持器16不那麼強地圍繞第二轉動軸線34逆時針樞轉，使得孔區20不再與頭部28的運動成直角，而是傾斜於頭部28的運動。相同內容適用於在鑽孔工位中的運動。

每個保持器因此圍繞第二轉動軸線34具有其自身的驅動器。

沿寬度方向B運動僅通過圍繞兩個轉動軸線的運動進行，即圍繞在此是中心軸線的第一轉動軸線14和圍繞第二轉動軸線34的運動。

在鑽孔和填塞時沿縱向方向L的定向和運動/樞轉同樣通過用於每個保持器16的兩個自身的驅動器進行，其中純縱向運動通過線性驅動器進行，所述線性驅動器能夠實現保持器16的線性支承以及其沿第一轉動軸線14、第二轉動軸線34的方向的運動。為此，例如，每個保持器16的負責圍繞第二轉動軸線轉動軸線34轉動的所謂的轉動軸36能夠沿轉動軸線的方向或多或少地遠離轉盤12調節。

此外還必須實現一種運動，借助所述運動，刷體18能夠沿第二方向，即沿垂直於圍繞第二轉動軸線轉動軸線34的方向伸展的縱向方向L，豎直或傾斜。為此，轉動支承件38設置在轉動軸36上，所述轉動支承件限定了用於沿縱向方向L進行調節的轉動軸線40和刷體18沿該方向傾斜。該方向借助圖1中的箭頭Y₂表示。

在圖3中示出轉動軸36的結構。如已經在圖1中可見的，轉動軸36具有某種類型的凹部或狹槽44，可樞轉的保持器16部分地容納在所述凹部或狹槽中。

保持器16以其轉動軸線、在此更準確地說以轉動銷46支承在轉動支承件38中。因此，經由凹部或狹槽44產生轉動軸36的兩個相對置的壁，轉動支承件38分別設置在所述壁中。

此外，杆48沿第二轉動軸線34的方向延伸，其中該杆48在所示出的實施形式中是齒條，所述齒條與保持器16的帶齒的部段(臂)嚙合。通過沿箭頭B的方向移動所述杆48，保持器16圍繞轉動軸線40進而沿箭頭Y₂的方向樞轉。

杆48部分地延伸穿過轉動軸36並且可相對於轉動軸36沿箭頭B的方向調節。然而，杆48與轉動軸36一起圍繞第二轉動軸線34沿方向X₂樞轉，以便能夠沿該方向調節保持器，進而調節刷體18。

轉動軸36沿第二轉動軸線34的方向的之前提及的運動在圖3中通過箭頭C表示。

圖4示出可選的驅動器。在當前情況下僅非常象徵性地示出的轉動軸36例如能夠經由皮帶傳動裝置50、鏈傳動裝置或其它傳動裝置而置於轉動中。為此用52表示相應的伺服驅動器。

另一伺服驅動器54負責杆48的線性調節，其方式為：所述伺服驅動器借助其驅動軸調節絲杠56，所述絲杠抗扭地、但是可軸向位移地支承在轉動軸36中。

伺服驅動器54的轉動運動因此被轉換成軸向運動。

另一特徵能夠在圖3中可見。第二轉動軸線34偏離轉動軸線40伸展，使得這兩個轉動軸線34、40不相交。然而，轉動軸線40位於第二轉動軸線34的徑向平面中，這不應理解為限制性的。

在圖2中的填塞機10的緊湊性也能夠經由數值來定義。因此，轉動軸線34圍繞中心軸線遷移的直徑D₁為250mm至350mm。

保持器16也設置為非常靠近中心軸線。在定向方面完全徑向向外的孔區20在具有僅500mm至550mm的直徑D₂的圓上圍繞中心軸線遷移。

因此，用於製造具有長形延伸的刷體的長形延伸的刷子的相應的方法包括以下步驟：

設置轉盤12，所述轉盤圍繞中心軸線轉動並且在其外部區域上設置有沿轉動方向依次設置的多個保持器16，

設置鑽孔工位和沿轉動方向跟隨的填塞工位，

將長形延伸的刷體18固定在保持器16上，使得刷體18的寬度方向B沿轉動方向定向，其中因此例如長形延伸的刷體的縱向方向平行於中心軸線伸展，

轉動轉盤12，使得保持器16移動到鑽孔工位中，

在刷體18中鑽入多個孔，其中刷體在鑽孔過程之間沿寬度方向B的運動通過使保持器16圍繞兩個平行的、分開的轉動軸線14、34樞轉進行，和

轉動轉盤12，使得將鑽孔的刷體18移動到填塞工位中，和

借助於錨韌體23將刷毛束21填塞到所鑽的孔中。

在鑽孔和填塞時，至少通過沿縱向方向L移動保持器16並且在期望的傾斜時還通過使保持器16圍繞轉動軸線40樞轉，使保持器16沿縱向方向運動。

相應的轉動軸線40在此能夠與環周方向相對於中心軸線相切。

關於保持器16圍繞轉動軸線40的運動，代替齒條，如在圖3中示出的，也能夠使用絲杠56，所述絲杠於是延伸至保持器16，並且在該處與斜齒或螺母或滾珠螺母嚙合。

要強調的是，上述特徵不一定在功能上相互關聯，而是也能夠有利地單獨用於不同地構成的鑽孔和填塞機中。