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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer Anzahl zueinander äquidistanter Bearbeitungsstationen sowie einer Transportvorrichtung zum synchronen Transportieren von Bürstenkörpern von jeweils einer der Bearbeitungsstationen zu einer jeweiligen nachgeordneten Bearbeitungsstation, wobei jeweils ein Bohrwerkzeug und ein Stopfwerkzeug abwechselnd nacheinander als Bearbeitungsstationen angeordnet sind und am Anfang und am Ende der Bearbeitungsstations-Anordnung jeweils ein Bohrwerkzeug vorgesehen ist, und wobei die Transportvorrichtung entlang der Reihe von Bearbeitungsstationen verschiebbare Werkstückhalter aufweist, deren Anzahl um eins geringer ist als die Anzahl der Bearbeitungsstationen, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Werkstückhaltern einerseits und zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen andererseits gleich sind.
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In der
DE 1 164 372 ist eine Bürstenherstellungsmaschine beschrieben, die im wesentlichen drei zusammengeschaltete Greifer hat, die jeweils für eine gleichartige Bewegung ausgelegt sind. Ein erster Greifer holt einen Bürstenkörper aus einer Magazineinrichtung und transportiert diesen zu einem Spannschraubstock im Bereich eines Bohrwerkzeugs.
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Gleichzeitig holt ein zweiter Greifer einen zuvor gebohrten Bürstenkörper und transportiert diesen zu einem Stopfwerkzeug. Ein dritter Greifer entnimmt die gestopfte Bürste aus dem Stopfwerkzeug und führt diese einer Nachbearbeitung zu. Bei dieser vorbekannten Bürstenherstellungsmaschine besteht jedoch der Nachteil, dass durch das Entfernen eines gebohrten Bürstenkörpers aus seiner Spanneinrichtung und dem Einsetzen in eine zweite Spanneinrichtung beim Stopfwerkzeug Ungenauigkeiten beim Positionieren der Bürstenkörper auftreten. Insbesondere bei kompliziert geformten Bürstenkörpern, beispielsweise für Spülbürsten, kann es dadurch vorkommen, dass die zuvor gebohrten Löcher beim Stopfvorgang nicht genau getroffen werden. Die Borstenbündel sind dann nicht ausreichend in dem jeweiligen Bündelloch verankert, so dass sich einzelne Borstenbündel bei der Benutzung der Bürste lösen können.
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Zudem ist bei der vorbeschriebenen Bürstenherstellungsmaschine nachteilig, dass sie nicht als Mehrfachmaschine mit mehreren Bohr- und Stopfwerkzeugen ausgebildet werden kann, um so die Anzahl der pro Zeiteinheit fertiggestellten Bürsten zu erhöhen.
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Die
DE 21 63 692 A zeigt und beschreibt eine Bürstenherstellungsmaschine mit wenigstens zwei Bohrwerkzeugen, zwischen denen jeweils ein Stopfwerkzeug angeordnet ist. Diesen Werkzeugen gegenüberliegend ist ein Karussell mit Spannstellen für Bürstenhölzer angeordnet, das axialverschiebbar ist und mehrere unabhängig voneinander verdrehbare Spannmittelträgergruppen mit Karussellarmen aufweist. Durch eine Axialverschiebung kann eine Spannstelle von einem Bohrwerkzeug zu einem Stopfwerkzeug bewegt werden. Ein mit Borsten versehenes Bürstenholz wird durch eine Verschwenkung des entsprechenden Karussellarmes aus dem Bereich eines Stopfwerkzeugs an eine weitere Bürstenbearbeitungseinrichtung, beispielsweise eine Abschereinrichtung gebracht und kann anschließend nach einer weiteren Schwenkbewegung abgeworfen werden. Eine frei gewordene Spannstelle kann unter einer Beschickungsstelle hindurchlaufen und dabei ein neues Bürstenholz aufnehmen. Beim Verschwenken um 180° wird jeweils eine andere Spannstelle an dem jeweiligen Karussellarm vor eines der Werkzeuge gebracht. Zum Verschwenken der Spannmittelträgergruppen mit ihren Karussellarmen, um diese vor ein Bohrwerkzeug zu bringen beziehungsweise um ein fertig gestopftes Bürstenholz von dem Stopfwerkzeug wegzubewegen, ist eine aufwändige Steuerung erforderlich und es müssen jeweils große Massen bewegt werden. Da an jedem Karussellarm jeweils zwei Spannstellen angeordnet sind, ist eine Vielzahl von Spannstellen erforderlich. Beim Abwerfen eines gestopften Bürstenkörpers besteht zudem die Gefahr einer Beschädigung des Bürstenkörpers.
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Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Bürstenherstellungsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Produktionsfehler durch Positionierungenauigkeiten vermieden sind und die als Mehrfachmaschine mit mehreren Bohr- und/oder Stopfwerkzeugen ausgebildet sein kann. Zudem soll die Bürstenherstellungsmaschine konstruktiv einfach und mit reduziertem Platzbedarf realisierbar sein. Um die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöhen zu können, sollen zudem die zu bewegenden Massen reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht insbesondere darin, dass dem oder den Stopfwerkzeug(en) jeweils eine Übergabevorrichtung zum automatischen Entnehmen und/oder Einsetzen eines Bürstenkörpers aus und/oder in einen dem jeweiligen Stopfwerkzeug zugeordneten Werkstückhalter zugeordnet ist.
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An einer Übergabevorrichtung wird jeweils ein ungebohrter Bürstenkörper in einen Werkstückhalter an einem Stopfwerkzeug zugeführt. Die Transportvorrichtung verschiebt nun die Werkstückhalter derart, dass der beziehungsweise die zuvor eingesetzte(n) ungebohrte(n) Bürstenkörper jeweils in den Arbeitsbereich eines Bohrwerkzeugs gelangen. Nach dem Bohren werden die Werkstückhalter mit den gebohrten Bürstenkörpern zurückbewegt, so dass die zuvor gebohrten Bürstenkörper jeweils im Bereich eines Stopfwerkzeugs angeordnet sind und dort gestopft werden können. Da die Bürstenkörper während der Bearbeitung in ihrem jeweiligen Werkstückhalter verbleiben und beim Wechsel der Bürstenkörper vom Bohrwerkzeug zum Stopfwerkzeug kein Umsetzen erforderlich ist, behalten die Bürstenkörper ihre definierte Lage relativ zum Werkstückhalter, so dass ein präzises Einstopfen der Borstenbündel in die Bündellöcher sichergestellt ist.
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Nach dem Stopfen kann eine gestopfte Bürste mit der Übergabevorrichtung aus dem Werkstückhalter entnommen und beispielsweise in einen Auffangbehälter ausgeworfen werden.
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Die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsmaschine kann in vorteilhafter Weise als Mehrfachmaschine mit einer Vielzahl von Bohr- und Stopfwerkzeugen ausgebildet sein zum gleichzeitigen Bearbeiten mehrerer Bürstenkörper, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit erhöht ist.
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Das Bestücken der Übergabevorrichtung(en) mit ungebohrten Bürstenkörpern kann manuell durch eine Bedienperson erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der oder den Übergabevorrichtung(en) jeweils ein Bürstenkörper-Vorratsmagazin zugeordnet ist. Aus diesem Bürstenkörper-Vorratsmagazin kann die Übergabevorrichtung dann jeweils einen Bürstenkörper automatisch entnehmen und einem Werkstückhalter zuführen.
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Ein weiterführender Erfindungsgedanke sieht vor, dass ein Fächerband zum Zuführen von ungebohrten Bürstenkörpern an die Übergabevorrichtung(en) und zum Weitertransport von gestopften Bürstenkörpern vorgesehen ist, das mit einer Antriebseinheit zum schrittweise Transportieren und Positionieren einer Fächerband-Werkstückhalterung in Antriebsverbindung steht. Dadurch ist ein vollautomatischer Betrieb der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine möglich. Neben der automatischen Zuführung von ungebohrten Bürstenkörpern an die Übergabevorrichtung(en) erfolgt auch der Weitertransport nach dem Stopfen, beispielsweise zu einer Nachbearbeitungsstation, automatisch.
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Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen.
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Es zeigt, zum Teil stärker schematisiert:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bürstenherstellungsmaschine,
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2 eine Aufsicht einer Bürstenherstellungsmaschine mit einem Fächerband und einer Nachbearbeitungseinrichtung,
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3 eine als Einfachgreifer ausgebildete Übergabevorrichtung,
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4 eine als zweiarmigen Doppelgreifer ausgebildete Übergabevorrichtung, und
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5 eine als einarmigen Doppelgreifer ausgebildete Übergabevorrichtung.
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Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Bürstenherstellungsmaschine weist gemäß 1 insgesamt fünf äquidistante, also mit gleichem Abstand a zueinander beabstandete Bearbeitungsstationen 2, 3 auf, wobei jeweils ein Bohrwerkzeug 2 und ein Stopfwerkzeug 3 abwechselnd nacheinander angeordnet sind und am Anfang und am Ende der Bearbeitungsstations-Anordnung jeweils ein Bohrwerkzeug 2 angeordnet ist.
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Unterhalb der Bearbeitungsstationen ist eine Transportvorrichtung 4 mit vier Werkstückhaltern 5 für Bürstenkörper 6 angeordnet. Der Mitten-Abstand a zwischen den Werkstückhaltern 5 ist dabei gleich dem Abstand a der Bearbeitungsstationen zueinander.
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Die Transportvorrichtung 4 ist zwischen der Position I und der – aus Gründen der Übersichtlichkeit – darunter, strichliniert dargestellten Position II seitlich verstellbar.
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Zu Beginn eines Bearbeitungszyklus befindet sich die Transportvorrichtung 4 beispielsweise in der Position II und in die unterhalb der beiden Stopfwerkzeuge 3 angeordneten Werkstückhalter 5 wird jeweils ein ungebohrter Bürstenkörper 6 eingesetzt. In den beiden anderen Werkstückhaltern 5 befindet sich bereits jeweils ein zuvor gebohrter Bürstenkörper 6. Die Transportvorrichtung bewegt sich anschließend nach links in die Position I, so dass die zuvor eingesetzten Bürstenkörper 6 jeweils unterhalb eines Bohrwerkzeugs 2 angeordnet sind. In dieser Position können die Bürstenkörper 6 unterhalb der Bohrwerkzeuge 2 gebohrt werden, wobei das in 1 außen rechts angeordnete Bohrwerkzeug 2 leer mitläuft. In die zuvor gebohrten Bürstenkörper 6, die nun unterhalb der Stopfwerkzeuge 3 angeordnet sind, werden gleichzeitig Borstenbündel 7 eingestopft.
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Nach dem Stopfen werden die fertig gestopften Bürsten aus den Werkstückhaltern 5 – automatisch oder manuell – entfernt und durch neue, ungebohrte Bürstenkörper 6 ersetzt. Dann bewegt sich die Transportvorrichtung 4 nach rechts zurück in die Position II, in der nun entsprechend die zuvor gebohrten Bürstenkörper 6 gestopft werden und die neu eingesetzten ungebohrten Bürstenkörper 6 gebohrt werden. In dieser Position läuft das Bohrwerkzeug 2 außen links leer mit. Dieser Vorgang wird nun zyklisch wiederholt.
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Da die Bürstenkörper 6 beim Übergeben von einem Bohrwerkzeug 2 an ein Stopfwerkzeug 3 in ihrem jeweiligen Werkstückhalter 5 verbleiben, treten keine Positionier-Ungenauigkeiten auf und das Stopfen erfolgt sehr präzise und ohne Versatz, so dass die Qualität der fertigen Bürsten erhöht und Ausschussproduktion vermieden ist.
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Durch die wechselweise Anordnung der Bearbeitungsstationen mit jeweils einem Bohrwerkzeug 2 am Anfang und am Ende ist eine Bearbeitung der Bürstenkörper 6 in beiden Positionen (I, II) der Transportvorrichtung 4 ohne Leerlauf möglich, wodurch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht wird.
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Um die Anzahl der pro Zeiteinheit bearbeiteten Bürstenkörper 6 zu erhöhen, können weitere Stopfwerkzeuge 3 und Bohrwerkzeuge 2 in der Bearbeitungsstations-Anordnung vorgesehen sein. Die Anordnung kann jeweils um ein Stopfwerkzeug-Bohrwerkzeug-Paar erweitert werden, wobei pro Bearbeitungsstations-Paar zwei zusätzliche Werkstückhalter 5 für die Transportvorrichtung 4 benötigt werden.
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2 zeigt eine Bürstenherstellungsmaschine 1 mit einem Fächerband 8, das vor der Bearbeitungsstations-Anordnung in Transportrichtung Pf1 entlang läuft. Ungebohrte Bürstenkörper 6a werden aus einem Bürstenkörper-Vorrat 9 entnommen und jeweils in ein Fach 10 mit einer nicht näher dargestellten Fächerband-Werkstückhalterung des Fächerbandes 8 eingesetzt (Pf2). Das Übergeben eines Bürstenkörpers 6a von dem Bürstenkörper-Vorrat 9 an ein Fach 10 kann dabei manuell durch eine Bedienperson oder automatisch mit einer Übergabevorrichtung erfolgen.
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Im Bereich der Stopfwerkzeuge 3 ist jeweils eine Übergabevorrichtung 11 vorgesehen, mit der ein ungebohrter Bürstenkörper 6a in einen Werkstückhalter 5 der Transportvorrichtung 4 eingesetzt beziehungsweise ein gestopfter Bürstenkörper 6c auf das Fächerband 8 zurückgelegt werden kann (Pfeile Pf3).
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Wie zuvor beschrieben, wird die Transportvorrichtung 4 mit den Werkstückhaltern 5 nach dem Einsetzen ungebohrter Bürstenkörper 6a seitlich verschoben, so dass die ungebohrten Bürstenkörper 6a in den Arbeitsbereich der Bohrwerkzeuge 2 gelangen und gebohrt werden können. Nach dem Bohren verschiebt sich die Transportvorrichtung 4 mit den Werkstückhaltern 5 zurück und die gebohrten Bürstenkörper 6b können an den Stopfwerkzeugen 3 gestopft werden. Die gestopften Bürstenkörper 6c werden anschließend mit der jeweiligen Übergabevorrichtung 11 in ein Fach 10 auf dem Fächerband 8 zurückgelegt.
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Nach einem Übergabevorgang wird das Fächerband 8 um eine Schrittweite weiterbewegt, die dem Zweifachen des Mitten-Abstandes b zweier Fächer 10 zueinander entspricht. Der Abstand c der beiden Übergabevorrichtungen 11 beziehungsweise der Stopfwerkzeuge 3 zueinander ist dabei so gewählt, dass zwischen den beiden Übergabevorrichtungen 11 zwei Fächer 10 des Fächerbandes 8 angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass einerseits jeder der ungebohrten Bürstenkörper 6a von einer der Übergabevorrichtungen 11 an ein Stopfwerkzeug 3 zugeführt wird und andererseits stets ein ungebohrter Bürstenkörper 6a an beiden Übergabevorrichtungen 11 bereitgehalten wird und im Gegenzug jeweils ein leeres Fach 10 zum Zurückgeben eines gestopften Bürstenkörpers 6c an den Übergabevorrichtungen 11 bereitsteht.
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Bei einer Bürstenherstellungsmaschine mit drei Stopfwerkzeugen 3 wäre der Abstand der dann drei Übergabevorrichtungen 11 beziehungsweise der Stopfwerkzeuge 3 zueinander so zu wählen, dass zwischen den Übergabevorrichtungen 11 jeweils drei Fächer 10 des Fächerbandes 8 angeordnet sind und so weiter.
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Die gestopften Bürstenkörper 6c werden mit dem Fächerband 8 an eine nachgeordnete Nachbearbeitungseinrichtung 12 gebracht und mit einer weiteren Übergabevorrichtung 11a an die Nachbearbeitungseinrichtung 12 übergeben beziehungsweise nach der Nachbearbeitung, beispielsweise Beschleifen der freien Borstenenden, auf das Fächerband 8 zurückgegeben. Danach können die nachbearbeiteten Bürstenkörper 6d beispielsweise einer nicht dargestellten Verpackungseinrichtung zugeführt werden.
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Um ein zuverlässiges Greifen und Erfassen der Bürstenkörper 6, 6a–d durch die Übergabevorrichtungen 11, 11a sicherzustellen, insbesondere bei geformten Bürstenkörpern 6, 6a–d, können die Fächer 10 des Fächerbandes 8 entsprechende Ein- beziehungsweise Ausformungen oder formangepasste Einsätze aufweisen. Es können auch zwei parallel laufende, in unterschiedlichen Höhen angeordnete Bänder vorgesehen sein, auf denen die Bürstenkörper 6, 6a–d mit ihren Endbereichen aufliegen.
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Es ist auch möglich, eine Nachbearbeitung der gestopften Bürsten direkt auf dem Fächerband 8 durchzuführen. Dazu können die Bürstenkörper 6, 6a–d auf dem Fächerband 8 mittels Spanneinrichtungen festgespannt werden, wobei die Spanneinrichtungen auf dem Fächerband 8 selbst vorgesehen sein können oder von Außen bereitgehalten werden.
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Um eine besonders präzise und lageinvariante Übergabe der Bürstenkörper 6, 6a–d an die Werkstückhalter 5 unterhalb der Stopfwerkzeuge 3 sicherzustellen, können die Bürstenkörper 6.
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6a–d vor der Abnahme durch die Übergabevorrichtung 11 durch feststehende, nicht dargestellte Zentriereinrichtungen, die auf die längsseitigen Enden der Bürstenkörper 6, 6a–d einwirken, ausgerichtet werden.
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In den 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen einer Übergabevorrichtung 11 dargestellt.
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3 zeigt eine als Einfachgreifer ausgebildete Übergabevorrichtung 11, die eine drehbare Greifer-Lagerung 13 aufweist, an der ein Greifer-Arm 14 mit einer Greif-Vorrichtung 15 für einen Bürstenkörper 6 schwenkbar gelagert ist. Mit dem Greifer-Arm 14 und der Greif-Vorrichtung 15 kann ein Bürstenkörper 6 von dem Fächerband 8 an einen Werkstückhalter 5 im Bereich eines Stopfwerkzeuges 3 durch Drehen der Greifer-Lagerung 13 um eine Drehachse A1 und des Greifer-Arms 14 um eine Drehachse A2 übergeben und von dort nach erfolgter Bearbeitung an das Fächerband 8 zurückgegeben werden.
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Um die Übergabegeschwindigkeit zu erhöhen kann die Übergabevorrichtung 11 als Doppelgreifer ausgebildet sein. 4 zeigt eine als zweiarmigen Doppelgreifer ausgebildete Übergabevorrichtung 11, bei der die Greifer-Lagerung 13 um eine Drehachse A1 und die beiden Greifer-Arme 14 jeweils um eine Drehachse A2 verschwenkbar sind.
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Bei der Übergabevorrichtung 11 gemäß 5 ist nur ein Greifer-Arm 14 vorgesehen, der jedoch an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Greif-Vorrichtung 15 aufweist und so ebenfalls als Doppelgreifer einsetzbar ist. Der Greifer-Arm 14 ist hier sowohl um eine Drehachse A1 als auch um eine zweite Drehachse A2 verschwenkbar gelagert.
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In beiden Anordnungen gemäß 4 und 5 kann jeweils ein ungebohrter Bürstenkörper 6 mit einer der Greif-Vorrichtungen 15 von dem Fächerband 8 entnommen und dem jeweiligen – in den Figuren nicht dargestellten – Werkstückhalter 5 angenähert werden, so dass die Totzeit, in der ein gestopfter Bürstenkörper 6 entnommen und ein ungebohrter Bürstenkörper 6 der Bearbeitungsstations-Anordnung zugeführt wird, minimiert werden kann.
