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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine mit
einer Fördereinrichtung
für Bürstenkörper oder
Bürsten,
wobei entlang der Fördereinrichtung
Bearbeitungsstationen angeordnet sind.
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Bekannt
ist es, für
die Fördereinrichtung
eine umlaufende Kette mit daran befestigten Haltern für die Bürstenkörper oder
Bürsten
einzusetzen. Damit ist ein Transport der Bürstenkörper oder Bürsten von einer Bearbeitungsstation
zu einer nächsten
möglich. Allerdings
erfolgt der Weitertransport synchron, so dass die Bearbeitungsstation
mit der längsten
Bearbeitungszeit den Transporttakt vorgibt.
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Bei
den Bearbeitungsstation sind meist Bearbeitungsbewegungen, also
Hin- und Herbewegungen oder weitergehende Positionierbewegungen
erforderlich. Wegen der Kopplung der Halter für die Bürstenkörper oder Bürsten an die Kette müssen die Bearbeitungswerkzeuge
diese Bewegungen selbst durchführen,
was aber meist einen hohen Aufwand bedeutet. Als Positioniereinrichtungen
werden beispielsweise Gewindespindeln, Getriebe, Kreuztische und
dergleichen eingesetzt. In der Regel sind solche Posi tioniereinrichtungen
anwendungsbezogen aufgebaut und erfordern zum Umrüsten auf
andere Bürstenmuster
einen erheblichen Aufwand.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine mit
einer Fördereinrichtung
zu schaffen, die einerseits hinsichtlich der Fördereinrichtung aber andererseits
auch hinsichtlich der Positioniereinrichtungen einen reduzierten
Aufwand erfordert. Dabei soll trotzdem eine präzise und schnelle Positionierung
ermöglicht
sein und auf einfache Weise und mit geringem Aufwand eine Umstellung
auf unterschiedliche Bürstenmuster
möglich sein.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
dass die Fördereinrichtung
wenigstens einen Förderabschnitt
mit einem Linearmotor aufweist, der zum Transport der Bürstenkörper oder
Bürsten
sowie zu deren Positionierung bei zumindest einer Bearbeitungsstation ausgebildet
ist.
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Der
Einsatz eines oder mehrerer Linearmotoren ermöglicht nicht nur schnelle Förderbewegungen,
sondern auch Positionierbewegungen, so dass die Bearbeitungswerkzeuge
selbst in vielen Fällen keine
weitere Positionierbewegung durchführen müssen, also in diesen Fällen starr
angeordnet sein können.
Dabei weist der Linearmotor zweckmäßigerweise einen sich im wesentlichen
entlang des Förderabschnitts
erstreckenden Stator und einen oder mehrere Läufer auf, die jeweils mit wenigstens
einer Kassette als Spanneinrichtung und Halter für die Bürstenkörper oder Bürsten verbindbar sind.
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Besonders
vorteilhaft ist der Einsatz mehrerer Läufer für jeweils einen Linearmotor,
weil die Läufer
eines Linearmotors unabhängig
voneinander positionierbar sind.
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Dadurch
können
bei den verschiedenen Bearbeitungsstationen an die jeweils vorgesehene
Bearbeitung angepasste, voneinander unabhängige Arbeitsbewegungen durchgeführt werden.
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Beim
Abscheren von Borstenbündeln
kann so eine Hin- und Herbewegung in Transportrichtung mit unterschiedlichen
Hubgeschwindigkeiten ausgeführt
werden, während
unabhängig
von dieser Bewegung an einer anderen Arbeitsstation, die dem selben Linearmotor
zugeordnet ist, ein anderer Hin- und Herbewegungsablauf vorgesehen
ist.
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Nach
einer Ausführungsform
kann die Fördereinrichtung
als Umlauf-Fördereinrichtung
ausgebildet sein und wenigstens zwei Förderabschnitte mit jeweils
wenigstens einem Linearmotor aufweisen.
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Insbesondere
kann dabei die als Umlauf-Fördereinrichtung
ausgebildete Fördereinrichtung
zwei etwa parallel zueinander angeordnete Förderabschnitte und an deren
Enden Übergabevorrichtungen
zum Umsetzen der Kassetten von einem auf den anderen Förderabschnitt
aufweisen.
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Damit
ist ein vom Grundprinzip mit der umlaufenden Kette vergleichbares,
jedoch wesentlich flexibleres Fördersystem
vorhanden, das besonders platzsparend ist und das sich in der Praxis
bewährt hat.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung kann die Fördereinrichtung einen Förderabschnitt
haben, der einen beispielsweise einer Stopfeinrichtung oder einer
Borstenbündel-Verdrängereinrichtung
zugeordneten Planarmotor mit einem Planarstator und wenigstens einem
Planarläufer
aufweist.
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Mit
einem solchen Planarmotor können
in einer Ebene beliebige Positionierungen vorgenommen werden. Es
handelt sich dabei um einen in zwei Koordinatenrichtungen arbeitenden
Direktantrieb, mit dem die Positionierung der Bürstenkörper insbesondere bei der Stopfeinrichtung
mit einer Loch zu Loch-Bewegung vorgenommen werden kann.
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In
Kombination mit den Linearantrieben, die dort eingesetzt werden,
wo eine Transportbewegung sowie eine in gleicher Richtung orientierte,
einachsige Positionierbewegung genügt, ist insgesamt eine Fördereinrichtung
gebildet, die bezüglich
der Funktion und der Kosten optimal an die jeweiligen Anforderungen
bei den einzelnen Arbeitsstationen ausgelegt ist.
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Ein
Planarmotor kann auch bei einer Borstenbündel-Verdrängereinrichtung eingesetzt
werden, wo Bürsten
mit unterschiedlich langen Borsten für einen Abscher- oder Schleifvorgang
vorbereitet werden. Dabei werden die längeren Borsten seitlich verdrängt und
dabei umgebogen, so dass die kürzeren Borsten
für die
Bearbeitung zugänglich
sind. Dies erfolgt mit seitlich in das Borstenfeld eingreifenden, durch
eine einfache Servoachse gesteuert Verdrängergabeln. Bei nicht in einer
geraden Reihe stehenden Borstenbündeln
müssen
die Verdrängergabeln und
die Bürsten
relativ zueinander so positioniert werden, dass die Verdrängergabeln
entsprechend dem zum Beispiel Zick-Zack-förmigen Verlauf der zu verdrängenden
Borstenbündel
in das Borstenfeld eingreifen. Durch den Einsatz eines Planarmotors können die
Kassetten, in denen die zu bearbeitenden Bürsten eingespannt sind, sowohl
in Transportrichtung als auch quer dazu positioniert werden, wobei beide
Bewegungen so gesteuert werden können, dass
beliebige Borstenbündel
verdrängt
und andere, kürzere
Borstenbündel
bearbeitet werden können.
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Für mehr als
zweiachsige Positionierungen besteht in Verbindung mit einem Planarmotor
die Möglichkeit
der Erweiterung, indem der Planarläufer mit wenigstens einer Hubeinrichtung
für eine
zusätzliche
Bewegungsachse verbunden ist.
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Weiterhin
kann der Planarläufer
mit wenigstens einer Rotationseinrichtung verbunden sein.
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An
der jeweils zusätzlichen
Bewegungsachse ist dann ein Halter für zum Beispiel eine Kassette oder
eine weitere Bewe gungsachse vorgesehen.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Musterwechselmagazin
zur Aufnahme unterschiedlicher Kassetten für verschiedene Bürstenmuster
vorgesehen.
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Für einen
Musterwechsel, also eine Umstellung der Maschine auf andere Bürstenmuster,
können
die aus einem Arbeitsdurchlauf ankommenden, musterspezifischen Kassetten
in einem Musterwechselmagazin magaziniert werden, während andere Kassetten
für das
neue Bürstenmuster
aus diesem oder einem weiteren Musterwechselmagazin entnommen und
in den Bearbeitungsumlauf eingeschleust werden. Der Wechsel auf
ein anderes Bürstenmuster
kann somit kontinuierlich und unterbrechungslos erfolgen. Auch die
bei den einzelnen Bearbeitungsstationen für unterschiedliche Bürstenmuster
gegebenenfalls unterschiedlichen Bearbeitungs- und Positionierbewegungen
tragen durch die voneinander unabhängig arbeitenden Läufer der
Linearmotoren beziehungsweise des oder der Planarmotoren mit dazu
bei, dass der Musterwechsel kontinuierlich und unterbrechungslos
erfolgen kann.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend
ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der
Zeichnungen noch näher
erläutert.
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Es
zeigt zum Teil etwas schematisiert:
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1 eine
Seitenansicht einer Bürstenherstellungsmaschine
mit einer umlaufenden Fördereinrichtung,
die zwei Förderabschnitte
jeweils mit einem Linearmotor aufweist,
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2 eine
Seitenansicht einer Bürstenherstellungsmaschine
mit einer der umlaufenden Fördereinrichtung
zugeordneten Stopfstation mit einem Planarmotor und
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3 eine
Detailansicht im Bereich einer Musterwechselstation.
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Eine
in 1 gezeigte Bürstenherstellungsmaschine 1 weist
eine Fördereinrichtung 2 für Bürsten 3a auf,
wobei entlang der Fördereinrichtung
Bearbeitungsstationen angeordnet sind. Die Fördereinrichtung 2 ist
als Umlauf-Fördereinrichtung
ausgebildet und weist zwei im Ausführungsbeispiel etwa parallel
zueinander angeordnete Förderabschnitte 4 und 5 mit
jeweils wenigstens einem Linearmotor 6 auf.
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Die
Linearmotoren 6 haben jeweils einen sich im wesentlichen
entlang des Förderabschnitts erstreckenden
Stator 7, auf dem mehrere Läufer 8 unabhängig voneinander
bewegbar sind.
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Die
Läufer 8 sind
luftgelagert, so dass sie sich durch ein zwischen Läufer und
Stator gebildetes Luftkissen berührungsfrei
und damit verschleißfrei bewegen.
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Da
die Läufer 8 magnetisch
an dem Stator 7 gehalten werden, ist eine beliebige Anordnung
und damit auch eine Über-Kopf-Anordnung der Linearmotoren
möglich.
Dadurch ist eine hohe Flexibilität bei
der Anordnung der Bürstenherstellungsmaschine gegeben,
da deren Lage an die vorgegebenen Platzverhältnisse anpassbar ist.
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Die
Läufer
sind mit einer Kassette 9 verbindbar, die jeweils als Spanneinrichtung
für im
Ausführungsbeispiel
zwei Bürsten 3a (oder
Bürstenkörper 3 gemäß 2)
dient.
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Die
Linearmotoren 6 dienen sowohl zum Transport der Bürsten 3a im
Bereich der Förderabschnitte 4, 5 sowie
zu deren Positionierung bei den Bearbeitungsstation.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 1 sind entlang des (unteren) Förderabschnitts 5 der
Reihe nach in Transportrichtung gemäß dem Pfeil Pf1 als Bearbeitungsstationen
eine Frässtation 10,
eine erste Fräs-
und/oder Schleifstation 11 sowie eine zweite Fräs- und/oder
Schleifstation 12 angeordnet. Die Fräs- und/oder Schleifstationen 11, 12 können je nach
den zu bearbeitenden Bürsten
nur Fräswerkzeuge
oder Schleifwerkzeuge oder aber ein Fräswerkzeug und nachgeordnet
ein Schleifwerkzeug aufweisen. Die Fräs- und/oder Schleifstationen 11 könnte beispielsweise
ein Fräswerkzeug
und ein Schleifwerkzeug und die Fräs- und/oder Schleifstationen 12 nur
Schleifwerkzeuge aufweisen.
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Entlang
des (oberen) Förderabschnitts 4 sind
der Reihe nach in Transportrichtung gemäß dem Pfeil Pf2 als Bearbeitungsstationen
eine Stempelstation 13, eine Folienprägestation 14, eine
Absaugstation 15 sowie eine Kontrollstation 16 insbesondere mit
einem Kamerasystem angeordnet. Daran schließen eine Entnahmestation 17 und
ein Musterwechselmagazin 18 und schließlich eine Zuführstation 17a an.
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Bei
der Stempelstation 13 können
die Bürsten 3a beispielsweise
mit einem Produktionscode versehen werden. Dazu kann die Stempelstation eine
Lasereinrichtung aufweisen.
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Bei
der Folienprägestation 14 werden
die Bürstenkörper mit
einem Aufdruck versehen und bei der Absaugstation 15 können unter
anderem Schnitt- und Schleifpartikel entfernt werden. Abschließend erfolgt
dann noch eine Kontrolle der fertigen Bürsten bei der Kontrollstation 16.
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Die
fertigen Bürsten
werden dann von der Transporteinrichtung entfernt, wobei sie von
den sie haltenden Kassetten 9 getrennt werden. Im Wechsel werden
der dann den leeren Kassetten unbearbeitete Bürsten bei der Zuführstation 17a zugeführt und
eingespannt.
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An
den Enden der Förderabschnitte 4, 5 sind Übergabevorrichtungen
zum Umsetzen der Kassetten 9 von einem auf den anderen
Förderabschnitt 4 beziehungsweise 5 angeordnet,
die im Ausführungsbeispiel
als Umlenkräder 19 zum
mechanischen oder magnetischen Halten der Kassetten 9 oder
dergleichen Werkstückhalter
während
der Umsetzbewegung ausgebildet sind.
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Erwähnt sei
noch, dass die Übergabevorrichtung(en)
anstatt der Umlenkräder
Transportgreifer zum Erfassen und Umsetzen von Kassetten aufweisen
können.
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Die
bei der Zuführ-
und Entnahmestation 17 zugeführten und in den Kassetten 9 eingespannten, unbearbeiteten
Bürsten 3a werden
mit dem am linken Ende der Förderabschnitte
anschließenden
Umlenkrad 19 zu dem unteren Linearmotor 6 transportiert, wobei
die jeweils mit einem Läufer 8 gekoppelten Kassetten 9 mechanisch
oder magnetisch am Umlenkrad 19 festgehalten werden.
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Die
Läufer 8 mit
den Kassetten 9 werden dann auf dem Stator 7 des
unteren Linearmotors 6 aufgesetzt und von diesem in eine
passende Ausgangslage gebracht und zur Frässtation 10 gefördert, womit
ein Bearbeitungsumlauf entlang der Bearbeitungsstationen 10 bis 16 beginnt.
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Die
Läufer 8 mit
den Kassetten 9 werden von einer zur nächsten Station weitertransportiert
und am Ende des unteren Förderabschnitts 5 erfolgt
wieder eine Umsetzung auf den oberen Förderabschnitt 4 und
dort ein Transport entlang der Bearbeitungsstationen 13 bis 16.
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Die
Läufer 8 der
Linearmotoren 6 sind unabhängig voneinander positionierbar,
so dass die jeweiligen Positionierungen der Kassetten 9 und
damit der von diesen gehaltenen Bürsten bei den Bearbeitungsstationen
an den jeweiligen Bearbeitungsvorgang angepasst vorgenommen werden
können.
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So
besteht die Möglichkeit,
bei Abscheren der Borsten bei einer Frässtation die Kassette 9 mit einer
oder mehreren Bürsten 3a relativ
zu einem Fräser
mit einem Gegenmesser vor- und
zurückzufahren,
wobei ein langsamer Vorlauf und ein schneller Rücklauf vorgesehen sein kann.
Auch beim Schleifen ist eine Hin- und Herbewegung der Bürsten vorteilhaft,
wobei hier ein anderer Bewegungsablauf vorgesehen sein kann. Jeweils
nach den Bearbeitungen werden die Kassetten 9 weitertransportiert.
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Am
Ende eines Arbeitsdurchlaufs werden die fertigen Bürsten bei
der Entnahmestation 17 von den Kassetten 9 getrennt
und beispielsweise einer Verpackungseinrichtung zugeführt. Am
Transportende des Förderabschnitts 4 befindet
sich eine Zuführstation 17a,
wo unbearbeitete Bürsten
zugeführt
und in die von den Läufern 8 gehaltenen
Kassetten 9 eingesetzt werden.
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Die
Bürstenherstellungsmaschine 1a kann, wie
in 2 gezeigt, auch eine Stopfeinrichtung 21 aufweisen,
die insbesondere an den Enden der Förderabschnitte 4, 5 angeordnet
sein kann. In diesem Fall entfällt
das eine Umlenkrad 19, anstatt dem eine durch die Pfeile
Pf3 angedeutete Umsetzeinrichtung mit Transportgreifer zum Erfassen
und Umsetzen der Kassetten 9 vorgesehen sind. Bei Einsatz
einer Stopfeinrichtung werden anstatt unbearbeiteter Bürsten, mit
Borstenbündel-Löcher versehene
Büstenkörper 3 bei
der Zuführstation 17a zugeführt. Bei
der Stopfeinrichtung werden dann Borstenbündel in die Büstenkörper-Löcher eingestopft.
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Die
Stopfeinrichtung kann eine konventionelle Stopfmaschine aufweisen.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
arbeitet die Stopfeinrichtung 21 in Verbindung mit einem Planarmotor 22 zur
Positionierung der Büstenkörper während des
Stopfvorgangs.
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Der
Planarmotor 22 ist Teil eines dritten Förderabschnitts 25 der
Fördereinrichtung 2a.
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Mit
dem Planarmotor 22 können
insbesondere die Loch-Zu-Loch-Positionierbewegungen
durchgeführt
werden, mittels denen die einzelnen Bürstenkörper 3 jeweils mit
einem Bündelloch
in eine mit dem Stopfwerkzeug 23 fluchtende Stopfposition
gebracht werden. Der Planarmotor 22 weist einen plattenförmigen Stator 24 auf,
auf dem mehrere Läufer 8 als Aktoren
positioniert werden können.
Die Läufer 8 können dabei
in der planaren Ebene in zwei Achsen (X, Y) beliebig und unabhängig voneinander
positioniert werden.
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Der
Planarmotor 22 kann vergleichsweise klein sein und dementsprechend
kostengünstig,
weil nur eine kleine Fläche
für die
Positionierung und das Zu- und Abführen von Kassetten erforderlich
ist.
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Die
Läufer
können
bedarfsweise mit einer Hubeinrichtung und/oder einer Rotationseinrichtung für zusätzliche
Bewegungsachsen verbunden sein.
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Damit
kann bei Bürstenkörpern mit
gewölbter
Borstenfeldoberfläche
und/oder bei geschränkten Borstenbündeln ein
Tiefenausgleich vorgenommen werden.
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Über eine
Drehpositionierung kann die jeweilige Längsstellung der Borstenbündel und
damit deren Schränkung
eingestellt werden.
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Für einen
Musterwechsel, also einer Umstellung auf andere Bürsten, ist
in den Ausführungsbeispielen
nach 1 und 2 eine Musterwechselstation 20 vorgesehen.
Diese ist am Transportende des Förderabschnitts 4 angeordnet
und weist ein Musterwechselmagazin 18 zur Aufnahme unterschiedlicher
Kassetten 9 für
verschiedene Bürstenmuster
auf.
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Die
unterschiedlichen Kassetten weisen unter anderem musterspezifisch
ausgebildete Halterungen auf.
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Bei
einem Musterwechsel werden die bislang verwendeten Kassetten 9 von
den sie tragenden Läufern 8 getrennt
und in dem Musterwechselmagazin 18 magaziniert.
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Über ein
besonderes Musterwechselprogramm wird entweder die Stopfmaschine
stillgelegt oder bei einer Maschine ohne Stopfmaschine wird die
Bürsteneingabe
unterbrochen. Alle anderen Arbeitsgänge laufen weiter. Nur nach
dem Entladen der fertigen Bürste
wird diese Kassette nicht mehr mit einem neuen Körper gefüllt, sondern in das Musterwechselmagazin 18 eingeschoben.
Vorteilhaft ist es, wenn dieses Magazin quer zur normalen Laufrichtung
der Kassetten steht. Ein Zylinder schiebt diese leeren Kassetten
in Querrichtung in das Musterwechselmagazin 18. Jede weitere
leere Kassette wird gleichfalls eingeschoben und drückt die
schon im Magazin befindlichen Kassetten weiter zurück. Am Schluss
sind alle Kassetten im Magazin und keine mehr im Umlauf.
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Danach
wird ein danebenliegendes Magazin in die Position des zuvor gefüllten Magazins
gebracht. In diesem zweiten Magazin sind andere Kassetten 9,
eingerichtet auf das neue Bürstenmuster. Ein
weiterer Zylinder schiebt jeweils eine neue Kassette in Arbeitsstellung.
Auf der Zuführstation 17a werden
die Kassetten mit zu bearbeitenden Bürsten 3a (1)
und bei Verwendung einer Stopfeinrichtung 21 (2)
mit Bürstenkörpern 3 gefüllt. Von
der Zuführstation 17a erfolgt
dann ein Weitertransport zu den nachfolgenden Bearbeitungsstationen.
Möglich sind
auch mehrere Magazine für
weitere Bürstenmuster.
In 3 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Musterwechselstation 20a gezeigt.
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Auch
hier werden am Ende eines Arbeitsdurchlaufs zunächst die fertigen Bürsten bei
der Entnahmestation 17 aus den Kassetten 9 entnommen.
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Die
bislang verwendeten Kassetten 9 werden dann von den sie
tragenden Läufern 8 getrennt und
in dem Musterwechselmagazin 18 magaziniert.
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Dann
werden dem Musterwechselmagazin einem zusätzlich vorge sehenen Magazin 18a andere Kassetten 9a,
passend zu den neuen Bürstenmustern,
entnommen und anstatt der vorherigen Kassetten 9 mit den
Läufern 8 verbunden.
Diesen Kassetten 9a werden dann bei der Zuführstation 17a die
neuen, unbearbeiteten Bürsten 3a oder
bei Verwendung einer Stopfeinrichtung 21 (2)
Bürstenkörper 3 zugeführt und
die Bearbeitung kann unterbrechungslos weiterlaufen.
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Es
können
der Anzahl der vorgesehenen, unterschiedlichen Bürstenmuster entsprechend viele Magazine 18 vorgesehen
sein, wobei die Magazine insgesamt auswechselbar sein können. Es
können auch
Kassetten 9 verwendet werden, die auf unterschiedliche
Bürstenmuster
umstellbar sind, was nach der Entnahme dieser Kassetten aus dem
Produktionskreislauf vorgenommen werden kann. Die Anzahl der bereitzustellenden
Kassetten kann dadurch geringer sein.