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Machine à fabriquer des brosses
L'invention concerne une machine à fabriquer de brosses comprenant un dispositif de positionnement pour agencer et / ou positionner des corps de brosse ou des brosses par rapport à au moins un poste de traitement ainsi qu'un dispositif de serrage pour tenir les corps de brosse.
Dans ces machines de fabrication de brosses, on connaît des dispositifs de positionnement pour agencer des corps de brosse ou des brosses par rapport à des machines de traitement comme par exemple des machines de bourrage, des machines à percer, des machines de coupe et des machines similaires, qui à l'aide de broches filetées, de mécanismes, de tables à mouvements croisés et d'éléments similaires exécutent les mouvements de positionnement requis. De plus, on connaît pour ces positionnements des axes dits linéaires avec lesquels des mouvements linéaires peuvent être exécutés et qui peuvent aussi être combinés pour des mouvements à axes multiples.
Mais dans l'ensemble, les efforts pour le positionnement nécessairement précis des brosses ou des corps de brosse sont comparativement grands et, en outre, ces dispositifs de positionnement sont conçus en fonction de leur utilisation et requièrent pour leur adaptation à d'autres modèles de brosse un effort considérable.
La tâche de la présente invention est de créer une machine à fabriquer de brosses comprenant un dispositif de positionnement qui
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permet un positionnement très précis et rapide sans grand déploiement d'énergie mécanique et qui est utilisable de manière souple pour différentes applications et adaptable à moindre frais.
Pour résoudre ce problème, il est notamment proposé conformément à l'invention que le dispositif de positionnement présente un dispositif de positionnement planaire avec un stator en forme de plaque et un rotor relié indirectement ou directement au dispositif de serrage ou à un outil, destiné à positionner le dispositif de serrage ou un dispositif similaire dans au moins un plan.
Avec un tel dispositif de positionnement planaire, il est possible de procéder à des positionnements quelconques dans un plan.
Il s'agit dans ce cas de deux entraînements directs fonctionnant dans deux directions des coordonnées qui peuvent être commandés comme des moteurs pas à pas ou être actionnés en étant réglés comme des systèmes asservis. L'entraînement et le guidage se font sans contact grâce à un coussin d'air et donc sans usure. On peut ainsi réaliser des machines à fabriquer de brosses dans lesquelles le stator en forme de plaque forme une espèce de table qui présente des postes de traitement disposés sur le côté. Les corps de brosse ou les brosses peuvent être amenés aux différents postes de traitement et y être positionnés à l'aide du rotor qui peut être déplacé de manière quelconque dans deux directions des coordonnées sur le stator en forme de plaque.
On a donc une très grande précision de positionnement et une dynamique élevée qui sont inhérentes au système, si bien que des brosses requérant une grande précision de positionnement, en particulier des brosses à dents, peuvent ainsi être fabriquées.
Peuvent être par exemple prévus comme postes de traitement au moins une machine à percer pour percer des trous pour les touffes de poils dans les corps de brosse et/ ou au moins un dispositif de bourrage pour enfoncer les touffes de poils avec les ancres de fixation dans les trous prévus pour les touffes et / ou au moins un poste de coupe. En règle générale, on utilise lors de la fabrication de brosses à
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dents des corps de brosse avec des trous pour les touffes qui ont déjà reçu une injection, si bien qu'un ou plusieurs dispositifs de bourrage et les machines requises pour le traitement ultérieur sont de préférence coordonnés au dispositif de positionnement planaire.
Avec plusieurs dispositifs de bourrage, en particulier pour enfoncer des touffes de poils différentes, les trous pour les touffes d'une première taille peuvent être bourrés par un premier dispositif de garnissage et pour d'autres touffes de poils de diamètre, de forme, de longueur, etc. différents par un ou d'autres dispositifs de garnissage. Le rotor planaire avec le ou les corps de brosse en place exécute un mouvement de trou à trou et l'outil de bourrage exécute de manière habituelle un mouvement de bourrage. De cette manière, des cycles de bourrage élevés avec par exemple plus de quinze opérations de bourrage par seconde sont réalisables avec précision.
Il est également possible que le rotor portant les corps de brosse exécute un mouvement de positionnement sur le côté près d'un outil de travail stationnaire et aussi en plus un mouvement de levage ou un mouvement de traitement.
Le dispositif de serrage peut être conçu comme un dispositif de serrage multiple afin que plusieurs corps de brosse puissent être bourrés les uns à la suite des autres dans une position de travail du rotor. De ce fait, il reste davantage de temps pour changer les brosses ou encore les corps de brosse.
Il est particulièrement avantageux que le rotor planaire soit relié, pour un axe de mouvement supplémentaire, à au moins un dispositif de levage qui porte le dispositif de serrage, un outil ou un module pour un autre axe de mouvement.
De plus, le rotor planaire peut être relié à au moins un module de rotation qui porte le dispositif de serrage, un outil ou un module pour un autre axe de mouvement.
Enfin, plusieurs dispositifs de positionnement planaires peuvent aussi être reliés ensemble pour le positionnement du dispositif
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de serrage ou d'un dispositif similaire suivant plus de deux axes. La position des axes de mouvement supplémentaires peut, dans ce cas, être quelconque par rapport au plan planaire. De ce fait, des déroulements de mouvements très compliqués peuvent aussi être réalisés.
Quand le rotor planaire est conçu avec un ou plusieurs modules pour des axes de mouvement supplémentaires, il peut être avantageux qu'un ou plusieurs rotors planaires auxiliaires soient associés au rotor planaire et que le ou les rotors planaires auxiliaires aient une relation d'entraînement avec des dispositifs réglables du rotor planaire principal.
Chaque axe de mouvement supplémentaire s'ajoutant aux axes planaires requiert un entraînement correspondant qui accroît le poids total du rotor planaire et réduit de ce fait sa dynamique. Grâce aux rotors planaires auxiliaires susmentionnés qui se trouvent sur le même stator à côté du rotor planaire principal, il y a un entraînement déplacé en pratique latéralement pour un axe de mouvement supplémentaire, par exemple une rotation autour de l'axe Z, qui a une relation d'entraînement avec la partie du rotor planaire principal à faire tourner mais qui ne compromet pas par ailleurs les mouvements de positionnement planaires.
Pour une fabrication de brosses, il est avantageux que plusieurs rotors planaires activables indépendamment les uns des autres soient associés à un stator en forme de plaque. Les rotors planaires se laissent positionner indépendamment les uns des autres sur le stator commun de sorte que, pendant une phase de traitement au cours de laquelle un rotor planaire est activé par exemple près d'un poste de bourrage, un autre rotor planaire se trouve par exemple dans une position de déchargement et de chargement où par exemple des brosses bourrées sont enlevées et des corps de brosse à bourrer sont chargés.
Pour l'opération de changement dans le cas du bourrage, les deux rotors planaires sont positionnés l'un à côté de l'autre, pendant que l'opération
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de bourrage est encore en cours. Après une synchronisation de mouvement, le passage de l'outil de bourrage des brosses bourrées maintenues par le dispositif de serrage d'un des rotors planaires aux corps de brosse à bourrer préparés qui sont maintenus par l'autre rotor planaire s'effectue alors pratiquement sans à-coup par un déplacement latéral parallèle des deux rotors planaires.
Il est également possible que plus de deux rotors planaires soient utilisés en même temps et soient positionnés indépendamment les uns des autres, si bien que des déroulements de fabrication complexes sont également réalisables.
Des conceptions supplémentaires de l'invention sont exposées dans les autres sous-revendications. L'invention sera expliquée plus avant ci-dessous avec ses détails essentiels sur la base des dessins.
Le dessin montre de manière partiellement schématisée sur la figure 1 une vue de côté d'un dispositif de bourrage avec un dispositif de positionnement planaire comprenant un stator en forme de plaque et deux rotors planaires, la figure 2 une vue de côté tournée de 90 par rapport à la figure 1 du dispositif de positionnement planaire, la figure 3 une vue du dessus de la structure présentée sur les figures
1 et 2, la figure 4 une vue de côté d'un dispositif de positionnement planaire comprenant un rotor planaire principal et un rotor planaire auxiliaire, la figure 5 une vue de côté tournée de 90 par rapport à la figure 4, la figure 6 une vue du dessus de la structure présentée sur les figures
4 et 5,
la figure 7 une vue de côté ainsi que la figure 8 une vue du dessus d'une machine à fabriquer des brosses avec un poste de bourrage et une machine de coupe ainsi
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qu'un dispositif de positionnement planaire, et la figure 9 une machine à fabriquer des brosses avec un stator en forme de plaque ronde et des postes de traitement disposés sur son pourtour.
Une machine à fabriquer des brosses 1 représentée sur les figures 1 à 3 présente un dispositif de bourrage 2 avec lequel les corps 3 de brosse peuvent être garnis avec des touffes de poils 4. Le dispositif de bourrage 2 présente un outil de bourrage 5 qui peut exécuter un mouvement de bourrage conformément à la double flèche Pf 1. Le mouvement de positionnement de trou à trou, au moyen duquel les différents corps 3 de brosse ayant chaque fois un trou pour les touffes est amené dans la position de bourrage alignée sur l'outil de bourrage 5, a lieu à l'aide d'un dispositif de positionnement planaire 6. Celui-ci présente un stator 7 en forme de plaque et un ou plusieurs rotors planaires 8 servant d'acteurs. Les rotors planaires peuvent être positionnés de manière quelconque dans le plan planaire suivant deux axes (X, Y) et indépendamment les uns des autres.
Dans l'exemple de réalisation représentée, il y a sur le rotor planaire 8 une structure 9 qui peut tourner conformément à la double flèche Pf 2 par rapport au rotor 8. La structure 9 peut en outre être déplacée en hauteur conformément à la double flèche Pf 3. A l'extrémité supérieure de la structure déplaçable en hauteur et qui peut tourner se trouve un dispositif de serrage 10 au moyen duquel les corps 3 de brosse peuvent être maintenus. Dans l'exemple de réalisation, les dispositifs de serrage 10 sont pourvus d'un quadruple moyen de retenue pour accueillir quatre corps 3 de brosse en même temps. Il s'agit ici de corps de brosse ronds tels que ceux utilisés pour les brosses à dents électriques.
Le quadruple moyen de retenue peut tourner conformément à la double flèche Pf4, si bien que les quatre corps de brosse serrés peuvent être amenés dans la position de bourrage l'un après l'autre.
Le dispositif de serrage peut être amené à pivoter dans sa totalité, comme indiqué sur la figure 1, entre une position de bourrage et
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une position de chargement et déchargement indiquée en traits interrompus conformément à la double flèche Pf 5.
Le mouvement de positionnement de trou à trou a lieu d'une part par un mouvement latéral du rotor 8 conformément à la double flèche Pf 6 sur la figure 3 et d'autre part par un mouvement de levage de la structure 9 conformément à la double flèche Pf3 sur la figure 2. La position longitudinale en question des touffes de poils et donc leur décalage est réglé par le positionnement rotatif de la structure 9 conformément à la flèche Pf 2 (figure 3). Enfin, il est encore procédé à une compensation de profondeur par le mouvement de positionnement du rotor 8 conformément à la flèche Pf 7, ce qui est nécessaire en particulier pour des touffes de poils décalées ou des corps de brosse dont la zone de poils a une surface courbe.
De cette façon, tous les mouvements de positionnement nécessaires pour le bourrage des brosses, même pour des modèles de brosse compliqués, peuvent être effectués.
Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 3, il est prévu deux dispositifs de positionnement planaires 6 avec la même structure que celle décrite ci-dessus, dispositifs qui peuvent être associés alternativement au dispositif de bourrage. Pendant que l'un des rotors planaires 8 se trouve devant le dispositif de bourrage 2, le dispositif de serrage 10 de l'autre rotor planaire 8 peut être garni avec des corps 3 de brosse à bourrer ou les brosses bourrées peuvent d'abord être enlevées. Pour enlever et placer les brosses ou les corps de brosse, le dispositif de serrage est amené à pivoter vers le haut conformément à la flèche Pf 5 sur la figure 1.
Si le dispositif de serrage 10 du rotor planaire 8 ne se trouvant pas tout à fait en position de bourrage est garni de corps de brosse, le rotor 8 est amené à proximité du rotor planaire se trouvant en position de bourrage et synchronisé sur le mouvement de positionnement en cours du rotor planaire 8 se trouvant en position de bourrage. Après que les brosses ont été bourrées, un changement de
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position plus rapide des deux rotors planaires 8 intervient, en ce sens que ceux-ci sont déplacés en parallèle jusqu'à ce que le rotor planaire garni avec les nouveaux corps 3 de brosse se trouve en position de bourrage et que le rotor planaire avec les brosses dont le bourrage est terminé se trouve dans une position décalée latéralement par rapport à celle-ci.
Sur les figures 2 et 3, on peut clairement voir qu'il y a une surface libre à droite à côté du rotor planaire 8 se trouvant en position de bourrage dans la région de laquelle le rotor planaire peut être déplacé avec les brosses dont le bourrage est terminé. Le déroulement décrit cidessus se poursuit alors en sens inverse, c'est-à-dire que du côté droit, des brosses terminées sont enlevées et de nouveaux corps de brosse sont mis en place et qu'ensuite, le rotor se trouvant exactement en position de bourrage est déplacé vers la gauche, tandis que dans le même temps, le nouveau rotor chargé est également amené parallèlement vers la gauche devant l'outil de bourrage 5.
Les figures 4 à 6 montrent une machine à fabriquer des brosses 1a avec un dispositif de bourrage 2 et un dispositif de positionnement planaire 6 qui présente également une structure pivotante 9. Contrairement à l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 3, l'entraînement rotatif pour la structure 9 ne se trouve toutefois pas ici sur le dispositif de positionnement planaire 6 mais il y a ici un rotor planaire auxiliaire 8a qui est disposé latéralement à côté du rotor planaire principal 8. Ce rotor planaire auxiliaire 8a est relié à la structure pivotante 9 par une connexion d'entraînement 11. Il est possible de faire tourner la structure 9 conformément à la double flèche Pf 2 grâce aux mouvements correspondants de positionnement planaire du rotor planaire auxiliaire 8a exécutés conformément aux doubles flèches Pf 8 et Pf 9 sur la figure 6.
Un découplage par rapport aux autres mouvements de positionnement du rotor planaire 8 peut avoir lieu par une connexion d'entraînement 11 réalisée de manière correspondante ou grâce à une synchronisation de mouvement du rotor planaire auxiliaire 8a.
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Les figures 7 et 8 montrent une machine à fabriquer des brosses 1 b dans laquelle un dispositif de bourrage 2 et un poste de coupe 12 lui faisant suite sont prévus. Les deux postes de traitement sont disposés l'un à côte de l'autre sur un côté longitudinal du stator 7 en forme de plaque.
Après le bourrage des corps 3 de brosse par le dispositif de bourrage 2, le rotor planaire 8 est amené dans la position indiquée par traits interrompus sur les figures 7 et 8 devant le poste de coupe où les touffes de poils insérées sont coupées à leurs extrémités utiles et, le cas échéant, profilées. Les brosses terminées sont alors enlevées et des corps 3 de brosse à bourrer sont alors fixés en position de serrage. Le rotor planaire 8 est alors déplacé à nouveau dans la position de bourrage près du dispositif de bourrage 2. Le déchargement et le chargement de brosses ou de corps de brosse peuvent également avoir lieu dans la région du dispositif de bourrage 2.
Si deux rotors planaires 8 sont utilisés, il est possible qu'un traitement ait lieu en même temps près du dispositif de bourrage 2 ainsi que du poste de coupe. On peut exploiter le fait que le temps de traitement au niveau du poste de coupe 12 est plus court qu'au niveau du dispositif de bourrage 2, si bien qu'après la coupe, il reste encore assez de temps pour décharger les brosses terminées et pour fixer en position de serrage de nouveaux corps de brosse à bourrer.
Il est indiqué par des traits interrompus sur la figure 8 que le stator 7 en forme de plaque peut être un peu plus grand quand deux rotors planaires 8 sont utilisés et qu'il y a alors assez de place pour ramener les rotors planaires 8 par l'arrière à l'opposé du côté où sont disposés les dispositifs de traitement 2 et 12. Le mouvement de retour est indiqué par les trois flèches Pf 8. De ce fait, le rotor planaire 8 garni de corps 3 de brosse à bourrer peut déjà être amené dans une position d'attente pour le bourrage pendant que les corps de brosse de l'autre rotor planaire 8 sont encore bourrés par le dispositif de bourrage 2. Le changement des deux rotors planaires 8 peut de ce fait être effectué très
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rapidement au niveau du dispositif de bourrage 2.
L'exemple de réalisation selon la figure 9 montre une machine à fabriquer des brosses 1 c dans laquelle le dispositif de positionnement planaire 6 présente un stator 7 rond, en forme de plaque, autour duquel une série de postes de traitement, dans l'exemple de réalisation les dispositifs de bourrage 2 à 2c et les postes de coupe 12 à 12b, sont disposés.
La possibilité existe de ce fait qu'un seul rotor planaire 8 soit amené successivement aux différents postes de travail et que les corps de brosse ou les brosses maintenus par lui dans des dispositifs de serrage 10 soient traités. Toutefois, il est de préférence prévu qu'il y ait au moins un nombre de rotors planaires 8 correspondant au nombre des postes de travail, rotors planaires qui peuvent être alternativement associés, chacun à son tour, aux différents postes de traitement. Le sens de rotation des rotors planaires 8 sur le stator 7 stationnaire en forme de plaque est indiqué par la flèche Pf 9.
Le ou les rotors planaires 8 sont équipés respectivement d'une structure 9 présentant un module de rotation afin que le dispositif de serrage 10 puisse être orienté chaque fois vers l'outil de traitement dans les différents postes de traitement. Ces modules de rotation guident ainsi le mouvement de positionnement par rotation, tandis que le rotor planaire 8 effectuent des mouvements de positionnement dans le plan planaire correspondant aux coordonnées X et Y.
Un avantage particulier réside dans le fait qu'en utilisant plusieurs rotors planaires 8, des mouvements quelconques et indépendants les uns des autres peuvent être effectués. Étant donné que cela se fait par commande électronique, des connexions d'entraînement mécaniques ne sont pas nécessaires. De ce fait, il y a d'une part un déploiement d'énergie mécanique considérablement moindre et, d'autre part, une adaptation et modification pratiquement quelconque des mouvements de positionnement des rotors planaires 8 est possible dans près des différents postes de traitement ou aussi lors
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du changement d'un poste de travail à l'autre.
Les lignes d'alimentation des différents rotors planaires 8 peuvent être fournies dans le cas de rotors planaires 8 circulants par des raccordements rotatifs. D'autre part, il est également possible de faire tourner tout d'abord les rotors planaires 8 pour une première opération de traitement de moins d'une révolution ou de quelques révolutions dans un sens et puis ensuite en sens de rotation inverse afin q'une alimentation des rotors planaires 8 puisse avoir lieu par des câbles qui sont amenés de préférence de manière centrée par rapport au stator 7.
Des lignes d'alimentation sont nécessaires, d'une part, pour amener de l'air pour fournir un coussinet d'air aux rotors planaires 8 et, d'autre part, pour alimenter en courant et commander électroniquement les rotors planaires 8.
Il faut encore mentionner que le plan planaire du stator 7 peut être disposé d'une manière quelconque. À côté d'une disposition horizontale où les rotors planaires tournent au-dessus de la plaque horizontale du stator 7, toute autre position peut également être prévue, des dispositions en tête étant possible, étant donné que les rotors planaires 8 sont maintenus magnétiquement sur le stator 7. Cela permet aussi une flexibilité élevée au niveau de la disposition de la machine à fabriquer des brosses, étant donné que sa position peut être adaptée à la place disponible prédéfinie.