DE60000262T2

DE60000262T2 - Verfahren und entsprechende automatische Maschine zum Herstellen und Formen von Kreisbürsten

Info

Publication number: DE60000262T2
Application number: DE60000262T
Authority: DE
Inventors: Raffaele Nadalini; Marino Romagnoli
Original assignee: Unimac Srl
Current assignee: Unimac Srl
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-01
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2020-04-02
Also published as: DE60000262D1; ITBO990176A1; EP1044628A1; US6578928B1; EP1044628B1; IT1309973B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Zusammensetzen und Formen von kreisförmigen Bürsten (vgl. beispielsweise GB-A 637 322).
Insbesondere betrifft die Erfindung das spezielle Gebiet der Verfahren und entsprechenden automatischen Maschinen zum Zusammenfügen der Bestandteile kreisförmiger Bürsten, um ein Halbfertigprodukt für kreisförmige Bürsten zu bilden, wobei jedes erzeugte Halbfertigprodukt im wesentlichen aufweist: ein kreisförmiges, fertig bearbeitetes Ringelement, das sich entlang seiner Achse in axialer Richtung erstreckt und einen ersten umlaufenden Schenkel, einen im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt, einen zweiten umlaufenden Schenkel sowie eine axiale Mittelbohrung hat, wobei die beiden Schenkel einen umlaufenden, U-förmigen Kanal bilden; einen Ring, der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse erstreckt und zwischen den beiden Schenkeln des fertig bearbeiteten Ringelementes angeordnet ist, wobei seine Achse koaxial zur Achse des Ringelementes verläuft; sowie eine Vielzahl von Borsten, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, in radialer Richtung nach außen ragen und V-förmig so angeordnet sind, daß der Scheitel in den U-förmigen Kanal eingreift, wobei sich der Ring im Bereich des konvexen V-Winkels befindet, der von den Borsten gebildet wird.

Stand der Technik

Um die genannten Bestandteile zusammenzufügen, werden gegenwärtig halbautomatische Vorrichtungen unterschiedlicher Bauarten eingesetzt, bei denen während des Zusammenfügens Eingriffe von außen durch eine Bedienungsperson erforderlich sind, die die verschiedenen Komponenten manuell positionieren muß, die notwendig sind, um das Halbfertigprodukt für die kreisförmige Bürste zu formen, oder halbautomatische und/oder automatische Maschinen, bei denen Mehrfachoperationen notwendig sind.
Dieser bekannte Stand der Technik hat eine Reihe von Nachteilen.
Ein erster Nachteil beruht auf der Tatsache, daß der Einsatz einer Bedienungsperson eine entsprechende Verteuerung verursacht, welche die Herstellungskosten der kreisförmigen Bürste erhöhen.
Ein zweiter Nachteil beruht darauf, daß die Mehrfachoperationen eine lange Bearbeitungszeit erfordern, woraus sich eine geringe Produktionskapazität je Zeiteinheit sowie der Einsatz komplizierter, teurer Maschinen ergeben.
Ein dritter Nachteil besteht darin, daß das Zusammenfügen von Bürsten verhältnismäßig kompliziert ist, eine Vielzahl von Operationen erfordert und zu Fehlfunktionen führt.
Ein vierter Nachteil ist darin zu sehen, daß die Länge mancher Borsten des hergestellten Halbfertigproduktes für die kreisförmigen Bürsten nicht korrekt ist.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erläuterten Nachteile zu vermeiden.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst das Problem zur Bereitstellung eines Verfahrens zum Zusammenfügen und Formen von Halbfertigprodukten für kreisförmige Bürsten entlang einer Montagelinie, die sich entlang ihrer Achse erstreckt, wobei jedes Halbfertigprodukt aufweist:
- ein kreisförmiges, fertigbearbeitetes Ringelement, das sich in axialer Richtung entlang seiner Achse erstreckt und einen ersten umlaufenden Schenkel, einen im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt, einen zweiten umlaufenden Schenkel sowie eine axiale Mittelbohrung hat, wobei die beiden umlaufenden Schenkel einen umlaufenden, U-förmigen Kanal bilden,
- einen Ring, der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse erstreckt und zwischen den beiden Schenkeln des fertigbearbeiteten Ringelementes angeordnet ist, wobei seine Achse koaxial zur Achse des Ringelementes verläuft, sowie
- eine Vielzahl von Borsten, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, in radialer Richtung nach außen ragen und V-förmig so angeordnet sind, daß der Scheitel in den U-förmigen Kanal eingreift, wobei sich der Ring im Bereich des konvexen V-Winkels befindet, der von den Borsten gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Station zum Einsetzen der Borsten vorgesehen ist, in welcher
a) ein abgekanteter, kreisförmiger Ringkörper vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse erstreckt und einen vorderen, konischen, nach hinten divergierenden Profilabschnitt, einen zylindrischen Mittelabschnitt, einen hinteren, umlaufenden und nach hinten divergierenden Schenkel sowie eine axiale Mittelbohrung aufweist und der auf eine Ringtrageinheit fest aufgesetzt ist, die einen vorderen, konischen Kopf aufweist, wobei die Achse des Ringkörpers koaxial zur Achse der Montagelinie verläuft,
b) der Ring mit geringem axialen Abstand vor dem abgekanteten Ringkörper so angeordnet wird, daß die Achse des Ringes koaxial zur Achse der Montagelinie und damit koaxial zur Achse des abgekanteten, kreisförmigen Ringkörpers verläuft,
c) eine Vielzahl von Borsten über den Umfang verteilt eingesetzt wird, indem diese zwischen dem Innenumfang des Ringes und dem Außenumfang des Kopfes und damit dem Außenumfang des abgekanteten, kreisförmigen Ringes durchgeführt werden, bis eine bestimmte Länge der Borsten hinter dem Ring liegt.
Die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung löst ferner das Problem zur Bereitstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Montagelinie zum Zusammenfügen und Formen aufweist, welche sich entlang ihrer Achse erstreckt und aufweist:
- eine Verschiebespindeleinheit, die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, entlang der Achse der Montagelinie in axialer Richtung eine Ringtrageinheit zu halten und zu verschieben, welche von vorn nach hinten gesehen einen konischen Kopf, eine radiale Spreizeinheit und eine Spindel hat,
- eine Abkanteinheit für den kreisförmigen Ring mit einer kreisförmigen Matrize, die sich entlang ihrer Achse in axialer Richtung und koaxial zu der Achse der Montagelinie erstreckt und dazu dient, einen unbearbeiteten, kreisförmigen Ring so abzukanten, daß ein konischer Profilabschnitt, der im Bereich des nach vorn weisenden Kopfes nach hinten divergiert, sowie ein geneigter Profilabschnitt gebildet wird, der ebenfalls zur hinteren Seite des ringförmig umlaufenden Schenkels divergiert,
- eine Ringtraggruppe zum Halten eines Ringes in einer solchen Stellung, daß die Achse koaxial zur Achse der Montagelinie verläuft,
- eine Borstenschneideinrichtung, die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, eine Vielzahl von Bündeln fortlaufender Borsten abzuschneiden, welche sich hinter dem Ring befinden, und
- eine Borstengreifeinheit, die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, die Borsten relativ zu dem Ring zu bewegen.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren der Zeichnung erläutert ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht der Maschine zum Zusammenfügen und Formen,
Fig. 1A eine perspektivische Ansicht der Einzelheit 1A der Fig. 1,
Fig. 1C eine allgemeine, schematische Perspektivdarstellung der Maschine während der Bestückungsoperationen,
Fig. 2 eine allgemeine und schematische Perspektivansicht der Maschine am Ende der Bestückungsoperationen,
Fig. 2A eine schematische Seitenansicht in Schnittdarstellung der Maschine der Fig. 2 in einer vertikalen Längsebene,
Fig. 2B, 2C, 2D und 2E vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 2B, 2C, 2D bzw. 2E der Fig. 2A,
Fig. 3 eine allgemeine, schematische Perspektivansicht der Maschine in einer folgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 3A eine schematische Seitenansicht im Schnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine der Fig. 3,
Fig. 3B und 3C vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 3B bzw. 3C der Fig. 3A,
Fig. 4 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 4A und 4B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 4A bzw. 4B der Fig. 4,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Seitenansicht der Maschine in einer vertikalen Längsebene bei einem folgenden Bearbeitungsschritt,
Fig. 5A, 5B und 5C vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 5A, 5B bzw. 5C der Fig. 5,
Fig. 6 eine schematische Seitendarstellung im Schnitt entlang einer vertikalen Längseben der Maschine bei einem weiteren Bearbeitungsschritt,
Fig. 6A und 6B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 6A bzw. 6B der Fig. 6,
Fig. 7 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 7A und 7B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 7A bzw. 7B der Fig. 7,
Fig. 8 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 8A und 8B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 8A bzw. 8B der Fig. 8,
Fig. 9 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 9A und 9B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 9A bzw. 9B der Fig. 9,
Fig. 10 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 10A und 10B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 10A bzw. 10B der Fig. 10,.
Fig. 11 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 11A und 11B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 11A bzw. 11B der Fig. 11,
Fig. 12 eine schematische Seitendarstellung im Querschnitt entlang einer vertikalen Längsebene der Maschine in einer nachfolgenden Bearbeitungsphase,
Fig. 12A und 12B vergrößerte Darstellungen der Einzelheiten 12A bzw. 12B der Fig. 12,
Fig. 13 eine perspektivische Schemadarstellung der Formmaschine während der Abgabe des erzeugten Halbfertigproduktes für die kreisförmige Bürste,
Fig. 14 und 14A eine Vorderansicht bzw. eine Schnittdarstellung in der Ebene 14A-14A der Fig. 14 einer speziellen Einrichtung der Formmaschine bei einem ersten Bearbeitungsgang,
Fig. 15 und 15A eine Vorderansicht bzw. eine Schnittdarstellung in der Ebene 15A-15A der Fig. 15 der zuvor genannten, speziellen Einrichtung in einer zweiten Bearbeitungsphase und
Fig. 16 und 16A eine teilweise Schnittdarstellung einer schematischen Seitenansicht bzw. eine Schnittdarstellung in der Ebene 16A-16A der Fig. 16 eines Halbfertigproduktes für die kreisförmige Bürste, die mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.

Beschreibung des Aufbaus der Vorrichtung

Gemäß der nachfolgenden Beschreibung sind das Verfahren und die entsprechende, automatische Vorrichtung zum Zusammenfügen und Formen, die beide Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, so ausgelegt, daß nacheinander Halbfertigprodukte für kreisförmige Bürsten gemäß den Fig. 16 und 16A erzeugt werden können. Jedes erzeugte Halbfertigprodukt, das hier die Bezugsziffer 4 trägt, hat im wesentlichen ein kreisförmiges, fertigbearbeitetes Ringelement 1, das sich in axialer Richtung entlang seiner Achse lx erstreckt und einen ersten umlaufenden Schenkel 1c, einen im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt 1a, einen zweiten umlaufenden Schenkel 1d sowie eine axiale Mittelbohrung 1b hat, wobei die beiden umlaufenden Schenkel 1c, 1d einen umlaufenden, U-förmigen Kanal bilden,
- einen Ring 2, der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse 2x erstreckt und zwischen den beiden Schenkeln 1c, 1d des fertigbearbeiteten Ringelementes 1 angeordnet ist, wobei seine Achse 2x koaxial zur Achse lx des Ringelementes 1 verläuft, sowie
- eine Vielzahl von Borsten 3, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, in radialer Richtung nach außen ragen und V-förmig so angeordnet sind, daß der Scheitel in den U-förmigen Kanal eingreift, wobei sich der Ring 2 im Bereich des konvexen V-Winkels befindet, der von den Borsten 3 gebildet wird.
Wie die Fig. 1, 1C, 2 und 2A zeigen, erstreckt sich die Vorrichtung zum Zusammenfügen und Formen in Längsrichtung und hat eine insgesamt mit 5 bezeichnete, zentrale Montagelinie, die nachstehend näher erläutert wird und so ausgebildet ist, daß sie die ringförmigen Bürsten 4 zusammenfügen und formen kann. Die Montagelinie 5 erstreckt sich entlang ihrer in Fig. 2A und in den nachfolgenden Seitenansichten eingezeichneten Längsachse 5x.
An einer ersten Seite der Montagelinie 5 sind insgesamt mit 6 bezeichnete Zuführmittel angebracht, die dazu dienen, nacheinander unbearbeitete, kreisförmige Ringe 7 zuzuführen, die sich, wie auch Fig. 2C zeigt, axial entlang ihrer eigenen Achse 7x erstrecken und im wesentlichen aus einem zylindrischen Mittelabschnitt 7a, einer hinteren, umlaufenden Wand 7d, die im rechten Winkel zu der Achse 7x verläuft, und einer Mittelbohrung 7b bestehen.
Ebenfalls an der ersten Seite, jedoch weiter vorn, sind zweite Zuführmittel mit Komponenten 8a, 8b, 8c angeordnet, die dazu dienen, einzeln nacheinander weitere Ringe 2 zuzuführen, die sich gemäß Fig. 2E entlang ihrer eigenen Achse 2x erstrecken.
Die ersten, in Fig. 1 gezeigten Zuführmittel 6 haben im wesentlichen einen Greifer 9 mit Zinken 9a und 9b, der an einer drehbaren Gelenkmanschette 10 angebracht ist, so daß der Greifer 9 die unfertigen Ringe 7 einzeln nacheinander in der Nähe des unteren Endes eines Trichters 11 abnimmt und sie anschließend zwangsläufig zu der und in die Montagelinie 5 befördert (vgl. auch Fig. 1C, 2 und 2A), wo er sie innerhalb der Montagelinie 5 so in der genauen Position hält, daß die Achse 7x des unfertigen Ringes 7 koaxial zur Achse 5x der Montagelinie 5 verläuft (vgl. Fig. 2C).
Die zweiten Zuführmittel 8a, 8b, 8c bestehen im wesentlichen aus einem Magazin 8a, das so ausgebildet ist, daß es eine Vielzahl von Ringen 2 vertikal übereinander gestapelt aufnimmt und nacheinander abgibt und weiterleitet, indem diese einzeln vom Boden des Stapels abgenommen werden, ein Übertragungsorgan 8b, das so ausgebildet ist, daß es die im Magazin 8a gestapelten Ringe 2 greift und danach überführt, sowie ein gelenkig gelagertes Positionierorgan 8c, das die Ringe 2 von dem Übertragungsorgan 8b übernimmt und in einen Sitz 12a einer oberen Schale 14a einer Ringtraggruppe 22 positioniert.
Auf der anderen Seite der Montagelinie 5, d. h. auf deren zweiter Seite, sind Entnahme- und Weitergabemittel 13 angeordnet, die - vgl. auch Fig. 13 - so ausgebildet sind, das sie die Halbfertigprodukte 4 für die Bürsten von der Montagelinie 5 abnehmen, damit anschließend ein weiterer Bearbeitungszyklus durchgeführt werden kann.
Wenn man die Fig. 1 von rechts nach links betrachtet, ergibt sich, daß die Montagelinie 5 zusammengesetzt ist aus einer Verschiebespindeleinheit 20, einer Abkanteinheit 21 für die Ringe, einer Ringtraggruppe 22, einer Borstenschneideinrichtung 23 und einer Borstengreifeinheit 24.
Die Verschiebespindeleinheit 20 ist, wie im einzelnen die Fig. 1 und 2A zeigen, an einem ersten Schlitten 25 angebracht, dessen unterer Teil prismatisch mit Längsführungen 26 verbunden ist, die an einem Bett 27 befestigt sind, während der mittlere Teil schraubenförmig mit einer Spindel 28 verbunden ist, die von einem Servomotor 29 angetrieben wird, beispielsweise über eine schraubenförmige Verbindung vom Typ einer Kugelumlaufschraube, so daß der Schlitten 25 auf Befehl und mit der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit und Axialkraft verschoben werden kann, damit die Verschiebespindeleinheit 20 in den beiden Axialrichtungen gemäß Pfeil F1 vertellt werden kann.
Wie insbesondere Fig. 2A zeigt, hat die Verschiebespindeleinheit 20 im wesentlichen einen zylindrischen Träger 30, der an dem ersten Schlitten 25 befestigt ist und in dem ein Rohr 31 drehbar gelagert ist, so daß es relativ zu dem zylindrischen Träger 30 drehbeweglich ist, wobei das Rohr 31 eine solche Länge hat, daß die beiden Enden 32 und 33 axial aus dem zylindrischen Träger 30 vorstehen.
Das erste Ende 32 des Rohres 31 ist fest mit dem unteren Ende eines Armes 34 verbunden, dessen oberer Teil Gabelzinken 35a und 35b aufweist, zwischen die ein Exzenter 36 eingreift, der über einen am Schlitten 25 angebrachten Servomotor 37 so in Drehung versetzt wird, daß bei Betätigung des Servomotors 37 das Rohr 31 in Umfangsrichtung oszillierend bewegt wird.
Am zweiten Ende 33 des Rohres 31 ist ein hohler Formstempel 38 angebracht, in dem ein Teil eines radial aufweitbaren Spreizelementes 39 angeordnet ist, dessen einzelne Spannbacken 39a, 39b, 39c, 39d etc., die in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, an zugehörigen Hebeln 58a, 58b etc. angebracht sind, die an den Anlenkpunkten 59a, 59b etc. innerhalb des hohlen Formstempels 38 schwenkbar gelagert sind. Die Spannbacken 39a, 39b, 39c, 39d etc. werden zur radialen Aufspreizung auf Befehl von einem Konus 40 beaufschlagt (vgl. auch Fig. 11A), der am Ende einer Achse 41 mit quadratischem Querschnitt befestigt ist, so daß diese prismatisch axial innerhalb des Rohres 31 verschiebbar gelagert ist. Über ein Drehgelenk 41a ist das andere, freie Ende der Achse 41 in beiden Axialrichtungen mittels eines Hydraulikzylinders 42 verschiebbar, der an dem Schlitten 25 befestigt ist.
Am freien Ende des Konus 40 ist ein konischer Kopf 43 angebracht, der im Querschnitt ein kurvenförmiges Profil hat, das, wie Fig. 1A im einzelnen zeigt, auf Wunsch mit einer Vielzahl von Längsnuten 44a, 44b, 44c etc. versehen sein kann, welche in Umfangsrichtung gleichen Abstand voneinander haben.
Unter besonderem Hinweis auf den Kopf 43, auf die Spannbacken 39a, 39b, 39c etc. sowie auf den Formstempel 38 ist hervorzuheben, daß aus den nachstehend aufgeführten Gründen diese Elemente eine Ringtrageinheit 43, 39, 38 bilden, die dazu bestimmt ist, die Bohrung 7b der unfertigen Ringe 7 zu erfassen, wobei die Ringtrageinheit 38, 39, 43 ein Außenprofil hat, das von links nach rechts, d. h. von vorn nach hinten gesehen zusammengesetzt ist aus einem ersten konischen Profilabschnitt 56a mit den Längsnuten 44, dessen größter Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Bohrung 7b des Ringes 7 ist, aus einem zweiten, zylindrischen Profilabschnitt 56b, dessen Durchmesser kleiner als der größte Durchmesser des Profilabschnittes 56a ist, wodurch eine umlaufende Nut 56b in der Ringtrageinheit 43, 39, 38 gebildet wird, aus einem dritten Profilabschnitt 56c mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung 7b in dem Ring 7 ist, und aus einem vierten, konisch divergierenden Profilabschnitt 56d.
Wie auch die Fig. 14, 14A, 15 und 15A zeigen, hat die Abkanteinheit 21 für die Ringe im wesentlichen eine vertikale, transversale Druckplatte 45 mit einer zentrischen Bohrung 45a, die mit dem Bett 27 fest verbunden ist über eine horizontale Platte 46 sowie über zwei Seitenwände 46a und 46b, die wie eine Verbindungsplatte wirken, von denen in der Zeichnung nur eine zu sehen ist.
Die in den Fig. 14A und 15A dargestellte, vertikale Platte 45A hat zwei Halbschalen 47a und 47b, die so angeordnet sind, daß sie an der vertikalen Druckplatte 45 anliegen; sie sind an den Enden von zwei Hebeln 48a und 48b angebracht, von denen jeder mit seinem gegenüberliegenden Ende über eine Achse 49 an einem weiteren, seitlichen Träger 50 schwenkbar angelenkt ist. Dieser trägt schwenkbar zwei Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 51a, 51b, die über entsprechende Gelenkhebel 52a, 53a bzw. 52b, 53b auf Befehl die beiden Halbschalen 47a und 47b einander annähern (vgl. Fig. 14 und 14A), um eine Matrize 47a, 47b zu bilden, oder die ebenfalls auf Befehl die beiden Halbschalen 47a und 47b in ihre in Fig. 15 und 15A gezeigte, geöffnete Stellung bringen, damit eine freier axialer Durchgang des auf die nachstehend erläuterte Weise abgekanteten Rings 7 durch die geöffnete Matrize 47a, 47b und durch die Bohrung 45a durchgeführt werden kann.
Aus den nachstehend erläuterten Gründen muß unter besonderem Hinweis auf die Matrize 47a, 47b hervorgehoben werden, daß diese ein Außenprofil hat, das von links nach rechts, d. h. von vorn nach hinten gesehen gemäß Fig. 2B besteht aus einem zylindrischen Profilabschnitt 60a, einem nach hinten divergierenden, konischen Profilabschnitt 60b, dessen größter Durchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Mittelabschnittes 7a des Ringes 7 ist, einem zylindrischen Profilabschnitt 60c mit einem Durchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Mittelabschnittes 7a des unbearbeiteten Ringes 7 ist, sowie einem konischen Profilabschnitt 60d, der nach hinten divergiert.
Wie die Fig. 1, 2E und 2 zeigen, besteht die Ringtraggruppe 22 im wesentlichen aus einer am Bett 27 befestigten, unteren Schale 14b, die so ausgebildet ist, daß sie den unteren Sitz 12b für die Ringe 2 aufweist, sowie aus der oberen Halbschale 14a, die einen oberen Sitz 12a für den soeben erwähnten Ring 2 hat (vgl. auch die Fig. 3 und 3C), wobei die obere Halbschale 14a über eine Schwenkachse 54 an der unteren Schale 14b drehbar gelagert ist, so daß sie in die geöffnete bzw. geschlossene Stellung geschwenkt werden kann, wozu ein Druckzylinder 57a, 57b dient, dessen Zylinder 57a am Bett 27 befestigt ist, während die Kolbenstange 57b über eine Schwenkachse 55 an der oberen Halbschale 14a angelenkt ist.
Mit Hilfe dieser Struktur ist es möglich, auf Befehl die Ringtraggruppe 42 in die in den Fig. 1 und 1C gezeigte, geöffnete Stellung zu bringen, so daß die beiden Halbschalen 14a, 14b geöffnet sind und mit Hilfe der Zuführmittel 8a, 8b, 8c ein Ring 2 in den Sitz 12a gelegt werden kann; gemäß Fig. 13 kann in dieser geöffneten Stellung auch ein Halbfertigprodukt 4 für eine kreisförmige Bürste mit Hilfe der Entnahme- und Weitergabemittel 13 entnommen werden, wobei der zugehörige Ring 12 - wie nachstehend noch erläutert - in den Sitz 12b eingelegt ist; gemäß den Fig. 3 und 3A ist es in dieser geöffneten Stellung ferner möglich, die Ringtraggruppe 22 in die geschlossene Stellung zu bringen, in der die beiden Halbschalen 14a und 14b aneinander anliegen, um auf diese Weise den Ring 2 in den Sitzen 12a und 12b fest in der richtigen Stellung zu halten.
Wie auch die Fig. 10 und 10A zeigen, dient die Borstenschneideinrichtung 23 dazu, eine Mehrzahl von Bündeln 60a, 60b etc. - im dargestellten Ausführungsbeispiel acht Bündel - zu schneiden, die mit gleichem Abstand voneinander auf einem vorbestimmten Umfang angeordnet sind, wobei jedes Bündel wie z. B. das Bündel 60a aus einer Vielzahl von Borsten 61a, 61b, 61c etc. besteht, die aus einem Kunststoff und/oder aus Metall und/oder einem anderen Werkstoff bestehen können.
Fig. 1 ist zu entnehmen, daß zur verschiebbaren Aufnahme der Bündel 60a, 60b etc. acht Teleskoprohre 62a, 62b etc. vorgesehen sind, die mit gleichem Umfangsabstand voneinander auf einem Teilkreis angeordnet sind, auf dem die Teleskoprohre 62a, 62b etc., wie Fig. 10A zeigt, erste Abschnitte 63a, 63b etc. haben, deren freies Ende im Bereich von acht Axialbohrungen 64a, 64b etc. befestigt sind, welche in ein Drehmesser 65 der Borstenschneideinrichtung 23 eingearbeitet sind, während am entgegengesetzten Ende zweite Segmente 66a, 66b etc. der Teleskoprohre mit ihren freien Enden im Bereich von acht axialen Bohrungen 67a, 67b etc. befestigt sind, die in eine erste Backe 68 der nachstehend näher erläuterten Borstengreifeinheit 24 eingearbeitet sind.
Diese Borstengreifeinheit 23 enthält im wesentlichen und schematisch das genannte Drehmesser 65, dessen Axialbohrungen 64a, 64b etc. in der Nähe ihres rechten Endes innere Schneidwinkel haben, wobei das Drehmesser 65 über einen Stift 99 drehbar gelagert ist, der von einem festen Messer 70 absteht, das daneben angeordnet ist und eine Mehrzahl axialer Bohrungen 71a, 71b etc. aufweist, die in der Nähe ihres linken Endes innere Schneidwinkel aufweisen. Das feste Messer 70 ist an einem zweiten Schlitten 74 befestigt, der axial verschiebbar und prismatisch mit Längsführungen 75 verbunden ist, die am Bett 27 befestigt sind.
Wie Fig. 1 zeigt, hat das Drehmesser 65 zusätzlich einen Flansch 73, der von einer Seite radial absteht und mit einem Druckzylinder 76a, 76b verbunden ist. Dieser hat einen im Punkt 77 auf dem Schlitten 74 angelenkten Zylinder 76a, während das freie Ende der zugehörigen Kolbenstange 76b im Punkt 78 am radialen Ende des Flansches 73 angelenkt ist, so daß bei Betätigung des Druckzylinders 76a, 76b auf Befehl das Drehmesser 65 verschwenkt wird, während das Messer 70 fest bleibt. Auf diese Weise werden alle acht Bündel 60a, 60b etc. der Borsten, die sich in den zugehörigen acht Bohrungen 64a-71a, 64b-71b etc. befinden, an den in Fig. 10A gezeigten Stellen Ta und Tb abgeschert.
In Fig. 10B ist zu erkennen, daß die Borstengreifeinheit 24 im wesentlichen schematisch die erste Backe 68 aufweist, die frei drehbar ist und ebenfalls mit einer entsprechenden Zahl von hier acht zylindrischen Bohrungen 67a, 67b etc. versehen ist; sie ist relativ zu einem vertikalen Träger 79 drehbar gelagert, der auf einem dritten Schlitten 80 angebracht ist, welcher ebenfalls axial verschiebbar und prismatisch mit den Längsführungen 75 verbunden ist, die an dem Bett 27 befestigt sind.
Neben der ersten Backe 68 befindet sich eine zweite Backe 81, die ebenfalls eine entsprechende Anzahl von hier acht zylindrischen Bohrungen 82a, 82b etc. aufweist und die relativ zu der ersten Backe 68 über eine Drehachse 83 drehbar gelagert ist. Die zweite Backe 81 ist, wie auch Fig. 1 zeigt, fest mit einem Zahnsegment 84 verbunden, dessen Zähne in Eingriff mit einem Ritzel 85 sind, das von einer Achse 88 absteht, die so gelagert ist, daß sie durch einen Flansch 89 verdreht werden kann, der fest mit der ersten Backe 68 verbunden ist. Die Achse 88 kann durch einen Servomotor 90 in Drehung versetzt werden, der vorzugsweise ein hydraulischer Motor und ebenfalls an dem Flansch 89 befestigt ist.
Durch Betätigen des Servomotors 90 kann mit diesem Aufbau - vgl. auch Fig. 10B - die Winkelstellung zwischen den beiden Backen 81 und 68 verändert werden, wobei es auch möglich ist, zwischen den beiden Backen 81 und 68 ein Drehmoment zu erzeugen und aufrecht zu halten, so daß die axiale Ausrichtung zwischen den Bohrungen 82 und 67 verschoben wird, wodurch die Borsten der Bündel 60 zusammengedrückt werden, um eine Axialverschiebung der Borsten 61 relativ zu der Borstengreifeinheit 24 zu verhindern; wie aus Fig. 9B ersichtlich, ist es umgekehrt auch möglich, die Bohrungen 82 und 67 axial zueinander auszurichten, so daß die Bündel 60 und damit auch die zugehörigen Borsten 61 relativ zu der Borstengreifeinheit 24 axial beweglich sind.
Bezüglich der Borstengreifeinheit 24 ist aus den nachstehend erläuterten Gründen ebenfalls darauf hinzuweisen, daß - vgl. Fig. 1 - die frei drehbare Backe 68 über eine Teleskopstange 72 mit dem Drehmesser 65 verbunden ist, so daß beide zusammen rotieren können.
Der zweite Schlitten 74, der dazu dient, die Borstenschneideinrichtung 23 zu tragen, sowie der dritten Schlitten 80, der die Aufgabe hat, die Borstengreifeinheit 24 zu tragen, sind axial miteinander verbunden durch wenigstens eine Pneumatikeinheit 91a, 91b (es besteht auch die Möglichkeit, an der gegenüberliegenden Seite eine zweite Pneumatikeinheit anzuordnen), die als pneumatische Feder wirkt, wobei die Pneumatikeinheit 91a, 91b einen Zylinder 91a hat, der fest mit dem dritten Schlitten 80 verbunden ist, sowie eine Kolbenstange 91b, die fest mit dem zweiten Schlitten 74 verbunden ist.
Wie im einzelnen Fig. 10 zeigt, hat der dritte Schlitten 80 einen Abschnitt, der über eine Schraubverbindung mit einer Spindel 94 in Eingriff ist, die von einem Servomotor 95 angetrieben wird, beispielsweise über eine Schraubverbindung vom Typ einer Kugelumlaufschraube, so daß die Borstengreifeinheit 24 auf Befehl mit der gewünschten Verschiebegeschwindigkeit und dem gewünschten Axialdruck in den durch den Pfeil F2 angegebenen Axialrichtungen bewegt werden kann, wodurch über die Pneumatikeinheit 91a, 91b auch die Borstenschneideinrichtung 23 verschoben wird, was nachstehend noch näher erläutert wird.
Der dritte Schlitten 80 hat vertikale Träger 95a, 95b, die dazu dienen, Rohre 97a, 97b, 97c etc. zu halten, die mit gleichem Winkelabstand voneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind und deren Zahl der Zahl der Bohrungen in der Borstenschneideinrichtung 23 und der Borstengreifeinheit 24 entspricht, wobei die Rohre 97a, 97b, 97c etc. verschiebbar die Bündel 60a, 60b etc. aufnehmen.
In Arbeitsrichtung vor oder links von den Rohren 97a, 97b, 97c etc. sind Einrichtungen angeordnet, die zur Bildung und/oder Zuführung der Bündel 60a, 60b etc. dienen und hier weder beschrieben noch dargestellt sind, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Die Vorrichtung hat außerdem elektrische und/oder elektronische und/oder mechanische und/oder computergesteuerte Mittel zur Synchronisation, zur Steuerung und zur Betätigung der verschiedenen Erfassungs- und Betätigungsorgane.

Beschreibung der Funktionsweise

Der Betrieb der Vorrichtung zum Zusammenfügen und Formen, die oben hinsichtlich ihres Aufbaus erläutert wurde, und insbesondere ein Arbeitszyklus zur Serienherstellung von Halbfertigprodukten 4 für kreisförmige Bürsten nacheinander besteht zu Beginn, wie die Fig. 1, 1C, 2, 2A, 2C und 2E zeigen, darin, daß die Montagelinie 5 beschickt wird.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht diese Beschickung im einzelnen darin, daß vom unteren Ende des Trichters 11 mit Hilfe des mit den Zinken 9a und 9b versehenen Greifers 9 ein unfertiger Ring 7 entnommen wird, der gemäß den Fig. 2, 2A und 2C so in die Montagelinie 5 eingesetzt wird, daß die Achse 7x des Ringes 7 koaxial zur Achse 5x der Montagelinie 5 verläuft.
Bei der Beschickung ist, wie Fig. 1 zeigt, ferner vorgesehen, daß ein Ring 2 durch das Magazin Sa zugeteilt wird, der durch das Organ 8b entnommen und zu dem Positionierorgan 8c gebracht wird, wobei der Ring 2 von dem Positionierorgan 8c erfasst und (vgl. Fig. 1c) in den oberen ringförmigen Sitz 12c der oberen Schale 14a der Ringtraggruppe 22 gelegt wird, wo er eingeklemmt wird. Das Positionierorgan 8c wird dann wieder entfernt (vgl. Fig. 2), wonach die obere Halbschale 14a durch Betätigen des Druckzylinders 57a, 57b geschlossen wird, wobei der Ring 2 auch in dem Sitz 12b der unteren Halbschale 14 so ruht, daß die Achse 2x des Ringes 2 koaxial zur Achse 5x der Montagelinie 5 verläuft.
Nachdem auf diese Weise die Bestückung erfolgt ist, ist die in Fig. 2A und den entsprechenden Detaildarstellungen 2B, 2C, 2D, 2E gezeigte Konfiguration hergestellt.
Aus den Fig. 3 und 3A geht hervor, daß durch Betätigen des Servomotors 29 der erste Schlitten 25 nach links verschoben wird, wodurch auch die Ringtrageinheit 43, 39, 38 vorgeschoben wird. Da diese ebenfalls koaxial zur Achse 5x der Montagelinie 5 verläuft, greift dabei der konische Kopf 43, der ggf. einen Druck ausübt, in die Mittelbohrung 7b des unfertigen Ringes 7 ein, der in seiner Stellung von den Zinken 9a und 9b des Greifers 9 gehalten wird, bis die in Fig. 3B gezeigte Position erreicht ist, in der der Greifer 9 wieder in seine Stellung neben dem Trichter 11 zurückgekehrt ist, um eine darauf folgende Beschickung durchzuführen (vgl. Fig. 3).
Wie aus den Fig. 4 und 4A hervorgeht, ist der unfertige Ring 7 durch die Ringtrageinheit 43, 39, 38 um ein weiteres Stück nach links in eine Abkantstation ST1 vorgeschoben worden, in welche der unfertige Ring 7 gegen die Matrize 47a, 47b der Abkanteinheit 21 befördert wurde, welche die beiden Halbschalen 47a und 47b in der geschlossenen Stellung präsentiert. Mit Hilfe der Profilabschnitte 60a, 60b, 60c, 60d der Matrize 47a, 47b, und der Profilabschnitte 56a, 56b, 56c, 56d in der Ringtrageinheit 43, 39, 38, die wie ein Formstempel wirkt, erfährt der unfertige Ring 7 eine erste Abkantverformung. Dabei wird in der Nähe des zylindrischen vorderen Abschnittes 7a ein konischer Profilabschnitt 7ap gebildet, der nach hinten divergiert, wobei das vordere Ende dieses konischen Profilabschnittes 7ap in Umfangsrichtung in die Profilnut 56b eingreift. Der Ring erfährt außerdem eine zweite Abkantung, bei der die hintere, rechtwinklig abstehende Wand 7d nach hinten abgeknickt wird, wodurch ein geneigter Schenkel 7dp gebildet wird, so daß der nachstehend mit 107 bezeichnete, abgekantete und kreisförmige Ringkörper entsteht.
Aus den Fig. 5 und 5A geht hervor, daß durch Betätigen der beiden Pneumatik- oder Hydraulikzylinder 51a und 51b (vgl. auch die Fig. 14 und 15) die beiden Halbschalen 47a und 47b in die geöffnete Stellung überführt worden sind; durch Betätigen des Servomotors 29 wurde die Ringtrageinheit 43, 39, 38 zusammen mit dem abgekanteten, kreisförmigen Ringkörper 107 weiter nach links verschoben, so daß sie nach dem Durchlauf durch die Bohrung 45a der vertikalen, transversalen Druckplatte 45 in einer Station ST2 zum Einbringen der Borsten angehalten wurde, in der der Kopf 43 der Ringtrageinheit 43, 39, 38 teilweise in den Ring 2 eingreift, der von der Ringtraggruppe 22 in seiner Stellung gehalten wird.
Aus den Fig. 5 und 5B geht ferner hervor, daß bei dem zuvor erläuterten Arbeitszyklus die Borstenschneideinrichtung 23, wie sich nachstehend noch näher ergibt, die durchlaufenden Bündel 60a, 60b etc. in der Nähe der Punkte Ta, Tb etc. durchtrennt hat; außerdem sind bei den beiden Backen 68 und 81 der Borstengreifeinheit 24 die entsprechenden Bohrungen 82a-67a, 82b- 67b etc. axial nicht zueinander ausgerichtet, so daß sie die Bündel 60a, 60b etc. festklemmen und zusammendrücken, wodurch eine Axialverschiebung der Borsten 61 verhindert wird.
Während die Borstengreifeinheit 24, wie die Fig. 6, 6A und 6B zeigen, in der Klemmstellung für die Bündel 60a, 60b etc. gehalten und der Servomotor 95 betätigt wird, wird der Schlitten 80 in Richtung auf die Ringtraggruppe 22 vorgeschoben, wobei über die Pneumatikeinheit 91a, 91b auch der Schlitten 74 vorgeschoben wird. Bei dieser Vorschubbewegung trifft zunächst das Messer 70 auf die Ringtraggruppe 22, worauf durch die kontinuierliche Weiterbewegung des Schlittens 80 die Pneumatikeinheit 91a, 91b komprimiert wird aufgrund der relativen axialen Näherungsbewegung, die zwischen der Borstengreifeinheit 24 und der Borstenschneideinrichtung 23 erzeugt wurde, so daß die freien Enden der Borsten 61 der Bündel 60a, 60b, 60c etc. zwischen den Innendurchmesser des Ringes 2 und den Außendurchmesser des Kopfes 43 mit kurvenförmigem Profil eingeschoben werden.
Wie Fig. 6A im einzelnen zeigt, treffen bei dieser Einschubphase die vorderen Enden der Borsten 61 der Bündel 60a, 60b etc. zunächst auf eine konische Oberfläche 70c in der Borstenschneideinrichtung 23, wodurch die Borsten eine fächerförmige Stellung einnehmen; anschließend treffen die Borsten auf den Kopf 43 und werden teilweise in die in Fig. 1A gezeigten Längsnuten 44 eingeschoben, wonach sie durch den Zwischenraum hindurchtreten, der zwischen dem Innenumfang des Ringes 2 und dem Kopf 43 gebildet wird. Anschließend bewegen sie sich in Richtung auf den abgekanteten, kreisförmigen Ringkörper 107.
Zumindest während dieser Phase des Einführens der Borsten der Bündel 60a, 60b etc. werden der Kopf 43 und der hohle Formstempel 38 und damit auch der auf den Formstempel 38 aufgezogene Ringkörper 107 um die Achse 5x der Montagelinie 5 in oszillierende Drehbewegungen ersetzt, wozu der Servomotor 37 betätigt wird, der das Rohr 31 in Umfangsrichtung oszillierend antreibt.
Anhand der Fig. 6A ist darauf hinzuweisen, daß die vorderen Enden der Borsten 61, die axial in Richtung auf das vordere Ende des Ringes 7 vorstehen, nicht mit dem Kopf kollidieren, da beispielsweise die Borste 61y in Fig. 6A mit ihrem vorderen Ende auf dem konischen Profilabschnitt 7ap des abgekanteten, kreisförmigen Ringkörpers 107 mit einem Winkel auftrifft, der kein rechter Winkel ist, so daß sie sofort radial nach außen abgelenkt wird, unterstützt durch die oszillierende Drehbewegung, die der Kopf 43 und der Ringkörper 107 ausführen.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die vorderen Enden der anderen Borsten 61, die axial gegen den flanschartigen Schenkel 7dp des abgekanteten Ringkörpers 107 vorstehen, nicht an dem flanschartigen Schenkel 7dp anstoßen, da, wie beispielsweise die Borste 61z in Fig. 6A zeigt, das vordere Ende dieser Borste 61z auf den konischen Profilabschnitt 7dp des halbfertigen Ringkörpers 107 mit einem Winkel auftrifft, der kein rechter Winkel ist, so daß diese sofort radial nach außen abgelenkt wird, unterstützt durch die oszillierenden Drehbewegungen des Kopfes 43 und des abgekanteten, kreisförmigen Ringkörpers 107.
Aus den Fig. 7, 7A und 7B geht hervor, daß durch Betätigen des Servomotors 95 der Schlitten 80 weiter nach rechts vorgeschoben worden ist, bis er an einer vorbestimmten Stelle angehalten wird, um eine gewünschte Länge 98a der Borsten 61 hinter dem Ring 2 zu erzielen.
In den Fig. 8, 8A und 8B ist dargestellt, daß nach der Einführung der gewünschten Länge 98a der Borsten unter Beibehaltung der Klemmstellung der Borstenschneideinrichtung 23 und durch Betätigen des Servomotors 29 der Schlitten 25 mit der Verschiebespindeleinheit 20, die die Ringtrageinheit 43, 39, 38 trägt, in Richtung auf den Ring 2 vorgeschoben worden sind, bis die Borsten 61a, 61b, 61c etc. zwischen dem Innendurchmesser des Ringes 2 und dem Ringkörper 107 mit einer solchen Stärke eingeklemmt sind, daß die Axialverschiebung der Borsten verhindert wird.
Bei diesem Bearbeitungsschritt, der dazu dient, eine bestimmte Länge 98a der Borsten 61 hinter dem Ring 2 zu erzielen, kann es bei bestimmten Borstenarten vorkommen, daß einige Borsten, beispielsweise die Borste 61k der Fig. 6A, beim Einschieben durch einen Axialdruck auf einen Punkt im hinteren Bereich der Borste 61k, d. h. zwischen den beiden Backen 81, 68, eine übergroße, anomale Biegeverformung Fk erfährt, so daß der Abschnitt der Borste 61k hinter dem Ring 2 kürzer als die gewünschte Länge 98a der anderen Borsten 61 ist.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die Borstengreifeinheit 24 nach Bedarf in Richtung auf den Ring 2 weiter vorgeschoben, bis hinter dem Ring 2 ein Abschnitt von Borsten vorliegt, deren Länge größer als die gewünschte Länge 98a ist, worauf die Borstengreifeinheit 24 relativ zu dem Ring 2 wieder zurückgezogen wird, wodurch auf die Borsten 61 ein axialer Zug ausgeübt wird, bis die gewünschte Länge 98a der Borsten 61 vor dem Ring 2 erreicht ist.
Auf diese Weise wird jede nicht genaue Abbiegung Fk der Borste 61k in dieser ersten Phase, d. h. in der axialen Schubphase, in der zweiten Phase, der axialen Zugphase, vermieden, wobei diese zweite Phase dazu dient, die gewünschte Länge 98a der Borsten hinter dem Ring 2 zu bestimmen. Falls erforderlich, kann auch diese zweite Phase durchgeführt werden, nachdem die Näherungsbewegung zwischen dem Ringkörper 107 und dem Ring 2 stattgefunden hat.
Nachdem gemäß den Fig. 9, 9A und 9B die Borsten zwischen dem Ring 2 und dem abgekanteten Ringkörper 107 eingeklemmt wurden, ist auf Befehl durch Betätigen des Servomotors 90 die Borstengreifeinheit 24 in die Öffnungsstellung gebracht worden, in der die Bohrungen 82a-67a, 82b-67b etc. axial zueinander ausgerichtet sind, wodurch die Bündel 60a, 60b etc. freigegeben werden und frei durch die Borstengreifeinheit 24 hindurchlaufen können. Damit kann auch der Schlitten 80 durch Betätigung des Servomotors 95 nach links verschoben werden, so daß zu Beginn eine Verschiebung der Borstengreifeinheit 24 nach links erfolgt, wodurch die Pneumatikeinheit 91a, 91b ausgefahren wird. Wenn diese in die Nähe des Endes ihres Ausfahrhubs gekommen ist, wird der Schlitten 74 und damit auch die Borstenschneideinrichtung 23 zurückgefahren, während die Borsten 60a, 60b etc. der Bündel 61 weiterhin unbeweglich und stationär bleiben, da sie zwischen dem Ring 2 und dem abgekanteten Ringkörper 107 eingeklemmt sind.
Wenn der Schlitten 80 gemäß den Fig. 10, 10A und 10B eine vorbestimmte Axialstellung erreicht hat, in der die Länge der Borsten 61 vor dem Ring 2 vorzugsweise ein Maß 98b hat, das gleich der Länge 98a der vorlaufenden Länge der Borsten 61 hinter dem Ring 2 ist, d. h. in der ein gewünschter Abstand zwischen den Schneidpunkten Ta, Tb etc. der Borstenschneideinrichtung 23 und dem Ring 2 erreicht ist, wird zunächst der Servomotor 95 angehalten, worauf die Borstenschneideinrichtung 23 in eine Klemmstellung gebracht wird; durch Betätigen des Druckzylinders 76a, 76b wird das Drehmesser 65 verdreht, wodurch die Borsten 61a, 61b, 61c etc. jedes Bündels 60a, 60b etc. an den Punkten Ta, Tb etc. durchtrennt werden, d. h. an den gewünschten Stellen.
Bei der erläuterten Ausführungsform für die praktische Durchführung der Erfindung sind acht Bündel und Bohrungen vorgesehen, wobei die Bündel 60a, 60b etc. durch eine Winkelverdrehung von 45º des Drehmessers 65 abgetrennt werden; diese Winkeldrehung entspricht dem Winkelabstand zwischen zwei Bohrungen bzw. Bündeln in Umfangsrichtung, so daß nach dem Schnitt die Bohrungen 64a, 64b etc. im Drehmesser 65 erneut axial zu den Bohrungen 61a, 61b etc. des festen Messers 70 ausgerichtet sind, jedoch um einen Winkelschritt relativ zu der Anfangsstellung versetzt.
Aufgrund der Teleskopstange 62, die das Drehmesser 65 mit der Backe 68 verbindet, hat aus nachstehend ersichtlichen Gründen die Drehbewegung von 45º des Drehmessers 65 eine Rotation von 45º der Borstengreifeinheit 24 zur Folge und damit auch der gesamten Einheit, die gebildet wird durch die Backe 68, den Flansch 89, den Motor 90, das Ritzel 85, das Zahnsegment 84 und die andere Backe 81.
Aus den Fig. 11, 11A und 11B geht hervor, daß durch Betätigung des Hydraulikzylinders 42 die Achse 41 und der damit verbundene Konus 40 nach links verschoben werden, wobei der Konus 40 durch seine Einwirkung auf die Spreizelemente 39a, 39b, 39c etc. diese radial nach außen aufgeweitet hat, so daß der vordere Rand 7ap, 7a des Ringkörpers 107 und die entsprechende Form des flanschartigen Schenkels 1c radial nach außen abgewinkelt werden, wodurch das in den Fig. 16 und 16A gezeigte Halbfertigprodukt 4 erzeugt wird.
Aus den Fig. 12, 12A und 12B geht hervor, daß nach Beendigung der soeben erläuterten Formgebung die Achse 41 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht wird, wonach durch Betätigen des Servomotors 29 der Schlitten 25 und damit die Verschiebespindeleinheit 20 nach rechts verschoben werden, wobei das Halbfertigprodukt 4 fest bleibt, weil der Ring 2 in der Ringtraggruppe 22 eingeklemmt ist.
Schließlich zeigt Fig. 13, daß nach dem Öffnen der oberen Schale 14a der Ringtraggruppe 22 die Entnahme- und Weitergabemittel 13 ein Halbfertigprodukt 4 für eine kreisförmige Bürste abgenommen und entfernt haben, damit ein neuer Bearbeitungszyklus folgen kann.
Dieser neue Bearbeitungszyklus ist dem zuvor erläuterten gleich mit dem einzigen Unterschied, daß zum Abtrennen der Borsten, d. h. zur Durchführung der in Fig. 10 gezeigten Operation, das Drehmesser 65 in die entgegengesetzte Richtung um 45º verdreht wird, so daß aufgrund der Verbindung durch die Teleskopstange 42 eine Rotation der Borstengreifeinheit 24 um 45º in Gegenrichtung zu der zuvor erläuterten Richtung erfolgt, bis die Stellung der Fig. 9 wieder erreicht wird.
Die zuvor erläuterte Beschreibung des Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung zum Zusammenfügen und Formen bezieht sich auf ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel, so daß Abänderungen und/oder Varianten durchgeführt werden können, die sich durch die Praxis im Einsatz und in der Verwendung ergeben und die im Rahmen des Erfindungsgedankens für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen liegen.

Claims

1. Verfahren zum Zusammenfügen und Formen von Halbfertigprodukten (4) für kreisförmige Bürsten entlang einer Montagelinie (5), die sich entlang ihrer Achse (5x) erstreckt, wobei jedes Halbfertigprodukt (4) aufweist:

- ein kreisförmiges, fertigbearbeitetes Ringelement (1), das sich in axialer Richtung entlang seiner Achse (1x) erstreckt und einen ersten umlaufenden Schenkel (1c), einen im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt (1a), einen zweiten umlaufenden Schenkel (1d) sowie eine axiale Mittelbohrung (1b) hat, wobei die beiden umlaufenden Schenkel (1c, 1d) einen umlaufenden, U- förmigen Kanal bilden,

- einen Ring (2), der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse (2x) erstreckt und zwischen den beiden Schenkeln (1c, 1d) des fertigbearbeiteten Ringelementes (1) angeordnet ist, wobei seine Achse (2x) koaxial zur Achse (lx) des Ringelementes (1) verläuft, sowie

- eine Vielzahl von Borsten (3), die über den Umfang verteilt angeordnet sind, in radialer Richtung nach außen ragen und V- förmig so angeordnet sind, daß der Scheitel in den U-förmigen Kanal eingreift, wobei sich der Ring (2) im Bereich des konvexen V-Winkels befindet, der von den Borsten (3) gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Station (ST2) zum Einsetzen der Borsten vorgesehen ist, in welcher

a) ein abgekanteter, kreisförmiger Ringkörper (107) vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung entlang seiner Achse (7x) erstreckt und einen vorderen, konischen, nach hinten divergierenden Profilabschnitt (7ap), einen zylindrischen Mittelabschnitt (7a), einen hinteren, umlaufenden und nach hinten divergierenden Schenkel (7dp-1d) sowie eine axiale Mittelbohrung (7b) aufweist und der auf eine Ringtrageinheit (43, 39, 38) fest aufgesetzt ist, die einen vorderen, konischen Kopf (43) aufweist, wobei die Achse (7x) des Ringkörpers (107) koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) verläuft,

b) der Ring (2) mit geringem axialen Abstand vor dem abgekanteten Ringkörper (107) so angeordnet wird, daß die Achse (2x) des Ringes (2) koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) und damit koaxial zur Achse (7x) des abgekanteten, kreisförmigen Ringkörpers (107) verläuft,

c) eine Vielzahl von Borsten (61) über den Umfang verteilt eingesetzt wird, indem diese zwischen dem Innenumfang des Ringes (2) und dem Außenumfang des Kopfes (43) und damit dem Außenumfang des abgekanteten, kreisförmigen Ringes (107) durchgeführt werden, bis eine bestimmte Länge (98a) der Borsten (61) hinter dem Ring (2) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt c die folgenden Operationen durchgeführt werden:

d) der abgekantete, kreisförmige Ringkörper (107) wird axial gegen den Ring (2) gedrückt, wodurch eine Axialverschiebung der Borsten (61a, 61b, 61c etc.) zwischen den beiden Elementen (107, 2) verhindert wird,

e) die Vielzahl der fortlaufenden Borsten (61a, 61b, 61c etc.) wird an einer Stelle vor dem Ring (2) durchtrennt, wodurch eine bestimmte Länge (98b) für die Borsten (61) vor dem Ring (2) erzielt wird,

f) der vordere Abschnitt (7ap-7a) des abgekanteten Ringkörpers (107) wird radial aufgeweitet, wodurch ein weiterer Schenkel (1c) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Kopf (43) eine Vielzahl von Längsnuten (44) aufweist, die über dem Umfang verteilt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während der Phase c der Kopf (43) relativ zu seiner Achse (5x) Winkeloszillationen ausführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während der Phase c der Ringkörper (107) relativ zu seiner Achse (7x) Winkeloszillationen ausführt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Phase c):

c1) die Borsten (61) in Richtung auf den Ring (2) und auf den abgekanteten, kreisförmigen Ringkörper (107) axial vorgeschoben werden, bis die Länge der Borsten hinter dem Ring (2) länger als die gewünschte Länge (98a) ist, und

c2) auf die Borsten (61) ein axialer Zug ausgeübt wird, bis hinter dem Ring (2) die gewünschte Länge (98a) der Borsten (61) erreicht ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Station (ST2) zum Einsetzen der Borsten eine Faltstation (ST1) vorgesehen ist, in welcher:

- ein unbearbeiteter, kreisförmiger Ring (7) angeordnet wird, der sich entlang seiner Achse (7x) in axialer Richtung erstreckt und einen vorderen, zylindrischen Abschnitt (7a), eine hintere, umlaufende Wand (7d) sowie eine axiale Mittelbohrung (7b) hat und der auf eine Ringtrageinheit (43, 39, 38) fest aufgesetzt ist, die einen Formstempel (38) aufweist, wobei die Achse (7x) des unbearbeiteten, kreisförmigen Ringes (7) koaxial zu der Achse (5x) der Montagelinie (5) verläuft,

- eine kreisförmige Matrize (47a, 47b) vorgesehen ist, die sich vor dem unbearbeiteten Ring (7) entlang ihrer Achse (47x) erstreckt, wobei sich die Achse (47x) der kreisförmigen Matrize (47a, 47b) koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) und damit koaxial zur Achse (7x) des unbearbeiteten Ringes (7) erstreckt,

- der unbearbeitete Ring (7) dadurch verformt wird, daß er zwischen dem Formstempel (38) und der Matrize (47a, 47b) eingeklemmt wird, wodurch der abgekantete, kreisförmige Ringkörper (107) gebildet wird, der einen vorderen, konischen, nach hinten divergierenden Profilabschnitt (7ap) und einen hinteren, umlaufenden und nach hinten divergierenden, geneigten Schenkel (7dp) aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (47a, 47b) zwei Halbschalen (47a, 47b) aufweist, die in einer vertikalen Querebene so bewegbar sind, daß sie in eine erste, geschlossene Stellung, in der die beiden Halbschalen eine kreisförmige Matrize (47a, 47b) mit einer koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) ausgerichteten Achse (47x) bilden, und in eine zweite, geöffnete Stellung gebracht werden können, in der die beiden Halbschalen (47a, 47b) geöffnet sind, so daß der unbearbeitete Ring (7) zwischen beiden frei hindurchtreten kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Druckseite der Matrize (47a, 47b) gegenüberliegenden Seite eine vertikale, transversale Druckplatte (45) angeordnet ist, die eine zentrische Bohrung (45a) aufweist, deren Achse (45x) koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) verläuft und deren Durchmesser größer als der maximale Durchmesser des unbearbeiteten Ringes (7) ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von vorn nach hinten gesehen die Ringtrageinheit (43, 39, 38) einen konischen Kopf (43) zur Führung der Borsten (61) bei deren Einsetzen, eine radiale Spreizeinheit (39) zum radialen Aufweiten des vorderen Abschnittes des abgekanteten Ringkörpers (107) sowie einen Formstempel (38) zum Abkanten des unbearbeiteten, kreisförmigen Ringes (7) aufweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von vorn nach hinten gesehen die Ringtrageinheit (43, 39, 38) besteht aus einem konischen Profilabschnitt (56a), dessen größter Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Bohrung (7b) des kreisförmigen Ringes (7) ist, aus einem Profilabschnitt (56b), dessen Durchmesser kleiner als der größte Durchmesser des vorhergehenden, konischen Profilabschnittes (56a) ist, wodurch in der Ringtrageinheit (43, 39, 38) eine umlaufende Nut (56b) gebildet wird, aus einem Profilabschnitt (56c) mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung (7b) in dem kreisförmigen Ring (7) ist, sowie aus einem konischen, nach hinten divergierenden Profilabschnitt (56d).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der nach vorn weisende Kopf des vorderen, konischen Profilabschnittes (7ap), welcher in Richtung auf den abgekanteten, kreisförmigen Ringkörper (107) nach hinten divergiert, in die umlaufende Nut (56b) eingreift, die in der Ringtrageinheit (43, 39, 38) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Montagelinie (5) zum Zusammenfügen und Formen aufweist, welche sich entlang ihrer Achse (5x) erstreckt und aufweist:

- eine Verschiebespindeleinheit (20), die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, entlang der Achse (5x) der Montagelinie (5) in axialer Richtung eine Ringtrageinheit (43, 39, 38) zu halten und zu verschieben, welche von vorn nach hinten gesehen einen konischen Kopf (43), eine radiale Spreizeinheit (39) und eine Spindel (38) hat,

- eine Abkanteinheit (21) für den kreisförmigen Ring mit einer kreisförmigen Matrize (47a, 47b), die sich entlang ihrer Achse (47x) in axialer Richtung und koaxial zu der Achse (5x) der Montagelinie (5) erstreckt und dazu dient, einen unbearbeiteten, kreisförmigen Ring (7) so abzukanten, daß ein konischer Profilabschnitt (7ap), der im Bereich des nach vorn weisenden Kopfes nach hinten divergiert, sowie ein geneigter Profilabschnitt (7dp) gebildet wird, der ebenfalls zur hinteren Seite des ringförmig umlaufenden Schenkels (7d) divergiert,

- eine Ringtraggruppe (22) zum Halten eines Ringes (2) in einer solchen Stellung, daß die Achse (2x) koaxial zur Achse (5x) der Montagelinie (5) verläuft,

- eine Borstenschneideinrichtung (23), die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, eine Vielzahl von Bündeln (60) fortlaufender Borsten (61) abzuschneiden, welche sich hinter dem Ring (2) befinden, und

- eine Borstengreifeinheit (24), die auf Befehl axial beweglich ist und dazu dient, die Borsten (61) relativ zu dem Ring (2) zu bewegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebespindeleinheit (20) auf einem Schlitten (25) gehalten ist, der mit einem unteren Teil prismatisch mit Längsführungen (26) verbunden ist, welche an einem Bett (27) der Vorrichtung befestigt sind, und der mit einem Mittelteil schraubenförmig mit einer Spindel (28) verbunden ist, welche von einem Servomotor (29) angetrieben wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstengreifeinheit (24) von einem eigenen Schlitten (80) getragen ist, der mit einem unteren Teil prismatisch mit Längsführungen (75) verbunden ist, die an einem Bett (27) der Vorrichtung befestigt sind, während er mit einem Mittelteil schraubenförmig mit einer Spindel (94) verbunden ist, die von einem Servomotor (95) angetrieben wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenschneideinrichtung (23) von einem eigenen Schlitten (74) getragen ist, die mit einem unteren Teil prismatisch mit Längsführungen (75) verbunden ist, welche an einem Bett (27) der Vorrichtung befestigt sind, wobei der Schlitten (74) axial mit dem Schlitten (80) gekoppelt ist, der über eine Hydraulikeinheit (91a, 91b) die Borstengreifeinheit (24) trägt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstengreifeinheit (24) aufweist:

- einen vertikalen Träger (79),

- eine erste Backe (68) mit einer Vielzahl axialer Bohrungen (67a, 67b etc.), die über den Umfang verteilt sind, wobei die Backe mit dem vertikalen Träger (79) so verbunden ist, daß sie relativ zu diesem drehbar ist,

- eine zweite Backe (81), die neben der ersten Backe (68) angeordnet ist und ebenfalls eine Vielzahl axialer, über den Umfang verteilter Bohrungen (82a, 82b etc.) aufweist, und die über eine Drehachse (83) mit der ersten Backe (68) drehbar verbunden ist,

- ein Zahnsegment (84), das mit der zweiten Backe (81) fest verbunden und so ausgebildet ist, daß es die erste Backe (68) relativ zu der Drehachse (83) über einen Winkelbereich bewegt, und

- ein Ritzel (85), das mit dem kreisförmigen Zahnsegment (84) kämmt und von einem Flansch (89) getragen ist, der fest mit der ersten Backe (68) verbunden ist, wobei das Ritzel von einem Servomotor (90) angetrieben wird, der an dem Flansch (89) befestigt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstengreifeinheit (24) eine erste Backe (68) aufweist, die über eine Teleskopstange (72) mit einem Drehmesser (65) der Borstenschneideinrichtung (23) derart verbunden ist, daß die Drehungen des Drehmessers (65) eine Drehung der Einheit verursachen, welche gebildet wird durch die erste Backe (68), den Flansch (69), den Motor (90), das Ritzel (85), das Zahnsegment (84) und die zweite Backe (81).