Maschine für die Fertigung von mit Büscheln aus Borsten oder Fasern besteckten Körpern Die Erfindung befasst sich mit einer Maschine für die Fertigung von mit Büscheln aus Borsten oder Fasern besteckten Körpern aller Art, insbesondere von Bürsten, und bezweckt, eine Maschine zu schaf fen, welche die Arbeitsgänge bei Massenfertigung in selbsttätiger Steuerung und' mit grösstmöglicher Lei stung ausführt.
Das zu bearbeitende Einzelwerkstück ist als Körper bezeichnet, worunter in allen Fällen ein aus Holz, Kunststoff oder anderem geeignetem Werkstoff bestehender Körper zu verstehen ist, an dem die Besatz- oder Besteckungsbüschel angebracht werden sollen.
Bei dieser Fertigung besteht bekanntlich die wesentliche Arbeitsmassnahme - abgesehen von dem Herstellen der Löcher des Körpers für die Aufnahme <B>je</B> eines Büschels - in dem Einführen und Befestigen eines Büschels in jedem Loch des Körpers.
Das Büscheleinführen und -befestigen wird mit Bestek- ken bezeichnet, wobei davon ausgegangen wird, dass jedes Büschel in dem Körper durch einen Anker, vorzugsweise in Gestalt eines gebogenen Drahtstük- kes, befestigt wird, und zwar mittels eines maschinell angetriebenen, selbsttätig arbeitenden Besteckwerk- zeuge-s.
Die Herstellungsweise der Löcher des Körpers richtet sich im wesentlichen nach der Art seines Werkstoffes und seiner Fertigung. So werden im all gemeinen bei verformbarem Werkstoff, z. B. Kunst stoff, bereits bei der Formgebung des Körpers auch die Büschellöcher, z. B. durch Einpressen, hergestellt; in diesem Fall kann sich die eigentliche Fertigung auf das Einführen und Befestigen der Büschel beschrän ken.
Wählt man indessen Holz als Werkstoff für den Körper, so müssen in ihm die Büschellöcher durch Bohren hergestellt und diese Massnahme in die Fer- tigung eingezogen werden. Die Erfindung trägt beiden Möglichkeiten Rechnung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine für die Fertigung von mit Büscheln aus Borsten oder Fasern besteckten Körpern, bei der maschinelle Werkzeuge im Bereich einer als Schrititfömderer aus gebildeten, beweglichen Haltevorrichtung für meh rere Körper angeordnet sin@dt,
welche Maschine da durch gekennzeichnet ist, -dass jedem vorgesehenen oder gebohrten Büschelloch des Körpers ein maschi- nelles Werkzeug zugeordnet ist und' diese Werkzeuge in einer oder mehreren Gruppen angeordnet sind, wo bei wenigstens, zwei Werkzeuge der einzigen Gruppe bzw.
der Gruppen in Schrittrichtung hintereinander- liegen.
Mit der Erfindung wird ermöglicht, dass die Lei stung der Maschine auf das nur durch die Grenzen der Schrittgeschwindigkeit des Werkstückförderers beschränkte Höchstmass gesteigert wird und bei jedem Schritte ein;
fertig besteckter Körper anfällt, und zwar ganz unabhängig davon, in wieviel Gruppen oder Stationen die Werrkzeuge angeordnet sind, da es. für die Durchsatzleistung völlig gleichgültig ist, wie viele Körper sich zur gleichen Zeit im Bearbeitungsgang der Maschine befinden bzw. wie viele Einzelwerkzeuge zu einer gleichzeitig arb@eitend#-,n Gruppe oder Station zusammengefasst sind.
Man ist nicht .auf die Einhaltung desjenigen Min- destabstandes zweier benachbarter Büschellöcher be schränkt, der sich: aus der Konstruktionsbreite zweier benachbarter Werkzeuge ergibt; vielmehr können die Büschel so :eng gesetzt werden, wie es die Festigkeit des Körpers erlaubt.
Es sind zwei weitere Gesichtspunkte für die Be stimmung der Anzahl. von Werkzeugen und insbeson- dere von Besteckwerkzeugen je Gruppe oder Station massgebend;
nämlich d:ie Längenausdehnung der Maschine, die mit der Anzahl der Stationen wächst, das heisst um so grösser wird, je weniger Werkzeuge jede Station enthält, und anderseits die Festigkeit des Körperwerkstoffes gegenüber eher Beanspruchung durch das gleichzeitige, mit einem Stoss oder Schlag verbundene Befestigen einer grösseren Anzahl, unter Umständen sämtlicher Büschel in den Löchern des Körpers,
wofür neben dem Lochabstand seine Werk- stoffeigenschaften massgebend sind, die z. B. bei Holz, bei Kunststoffen oder bei Stahl mit besonderen Einlagen für das Haften dfer Büschelanker ganz unter- schiedlich sein können.
Im allgemeinen wird man bestrebt sein, eine mög lichst grosse Anzahl von Werkzeugen in jeder Gruppe oder Station unterzubringen. Dabei ist es für ihren Raumbedarf und damit für ihre Anzahl, mitbestim mend, ob die Büsehellöcher sämtliche rechtwinklig bzw. normal oder auch teilweise geneigt zur Bestek- kungsfläche des Körpers verlaufen.
Das Ausmass des Vorschubschrittes des Werk stückförderers ergibt sich aus dem Abstande, in dem die Körper auf dem Förderer und auch die Bearbei tungsstellen der Stationen in der Förderrichtung hin tereinanderliegen.
Die Schrittgeschwindigkeit des För derers und die Arbeitsbewegungen der Werkzeuge sin'zweckmässig @so aufeinander abgestimmt, dass sich eine taktmässige Arbeitsweise der gesamten Maschine ergibt, bei der in jedem Takte ein fertig besteckter Körper anfällt.
Die Erfindung ist an Hand von drei Ausführungs- beispielen zur Herstellung von Bürsten näher erläu tert, welche Beispiele auf der Zeichnung veranschau- licht sind.
In Fig. 1 ist das erste Beispiel schematisch wieder gegeben.
Das zweite Beispiel ist in Fig. 2 in Seitenansicht und in Fig. 3 in Stirnansicht nach Pfeil III der Fig. 2 dargestellt, während in Fig. 4 ein Bürstenkörper in Oberansicht gezeigt ist.
Das dritte Beispiel ist in grösserem Massstabe in Fig. 5 in Seitenansicht wiedergegeben.
Dem in Fig. 1 schematisch veranschaulichten Bei spiel liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürste zu fer- tigen, deren Bürstenkörper k mit acht Büscheln aus Borsten, Haaren odetr Fasern rechtwinklig zur Be- steckungsfläche zweireihig in einem so kleinen Büschel- und Reihenabstand t zu bestecken ist, dass zwei benachbarte Werkzeuge gerade noch im Abstand 2t angeordnet werden können.
Somit werden jeweils nur zwei Werkzeuge zu einer Gruppe zusammengefasst und auf die sich daraus ergebenden vier Gruppen StI bis StIV längs und quer zur Fördbrrichtwng feines als Werkstückträger dienenden Schrittförderers c in der Anordnung verteilt, die in Fig. 1 durch die aus- gefüllten Kreise (Büschellöcher) angedeutet ist.
Den beiden Werkzeugen jeder Gruppe sind also stets die selben beiden Löcher zugewiesen, und jeder Bearbei- tungsvorgang wiederholt sich bei jedem neu vor geschobenen Werkstück in -dem gleichen Takte wie das Fortschreiten des Schrittförderers c um die Schrittgrösse s zwischen je zwei benachbarten Werk- zeuggruppen StI bis StIV. Nach jeweils vier Schritten oder Takten ist die Bearbeitung eines Bürstenkörpers b vollendet; nach jedem Takte fällt ein fertig bearbei teter Bürstenkörper an.
Die Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeuge braucht nicht grösser zu sein als die Schrittgeschwindigkeit des Förderers c, für deren obere Grenze die Beherrschung der zu bewegenden Massen massgebend ist.
Die Fig. 1 stellt eine Werkzeugstation <I>St</I> dar und gilt sowohl für eine Bohr- als auch für die vorhan dene, aber nicht gezeigte Besteckstation. Die Bürsten körper k sind zunächst zu bohren und dann zu be stecken; es werden eine jeweils aus vier Werkzeug- gruppen I bis IV zusammengesetzte Bohrstation und eine ebensolch,: Besteckstation in Förderrichtung f hintereinander über dem Förderer c angeordnet.
Es ist indessen auch möglich, die beiden Stationen auf zuteilen und hinter jeder Bohrgruppe die Besteck gruppe für dieselben Büschellöcher anzuordnen.
Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsmöglichkeit der neuen Maschine für die Serienfertigung einer Bürste mit rechtkantigem Bürstenkörper und recht winklig zu seiner Unterfläche - die hier nach oben weist - in ihn eingesetzten Büscheln.
Als Werkstückträger dient ein endloser Band- oder Kettenförderer 1, der im Bereiche der Bearbei tungsmassnahmen über ein festes Wideriager 2 läuft. Jedes Werkstück, nämlich jeder Bürstenkörper 3 ist auf dem Förderer 1 zwischen zwei auf diesem sitzen den Widerlagern 4, 5 eingespannt; der Einspanuvor- gang vollzieht sich in beliebiger, hier nicht dargestell ter Weise, zweckmässig automatisch, und Entspre chendes gilt für das Abnehmen der fertigen Bürsten von dem Förderer 1.
Der Förderer 1 wird derart an getrieben, d'ass er sich in Schritten bestimmter Grösse und mit Pausen bestimmter Dauer in Pfeilrichtung x (Fig. 2) bewegt.
Oberhalb des Förderers 1 und des festen Wider lagers 2 sind die Bearbeitungswerkzeuge angordnet, und zwar sind an einem gemeinsamen Träger 6 selbst tätig arbeitende Bohrmaschinen 7 und Besteck maschinen 8 an sich bekannter Bauart gelagert. Die Bohrmaschinen 7 bilden die Bohrstation und' sind hier in zwei Gruppen Bol und Do2 unterteilt; das gleiche ist bei der Besteckstati@on der Fall, deren Maschinen 8 in zwei Gruppen Bel und Be2 auf geteilt sind.
Die Bürstenkörper 3 sind auf dem För derer 1 im gleichen Abstande a angeordnet; der Ab stand a ist gleich der Länge des Schrittes, den d--r Förderer 1 bei jedem Takte der Maschine in Richtung <I>x</I> zurücklegt. Der Abstand cc gilt auch für die An ordhung der Maschinengruppen, jedoch mit der Mass gabe, dass die Gruppen<I>Bot und</I> Be2 um das Mass je einer Büschelteilu.ng <I>b</I> der Bürste in Richtung<I>x</I> ver setzt sind.
Damit wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 der Umstand berücksichtigt, däss die Teilung b kleiner ist als der geringste Abstand, in dem zwei benachbarte Besteckmaschinen 8 wegen ihres Breitenmasses angeordnet werden können. Die sem Umstande trägt ferner die Unterteilung chr Bestackstation in zwei Maschinengruppen Bel und Be2 und deren Versetzung um die Teilung<I>b</I>
Rech nung, wobei die Gruppe Bel die ungeradzahligen und die Gruppe Be2 die geradzahligen Büschellöcher der Bürstenkörper besteckt und- demgemäss die Maschinen in jeder Gruppe im Absta.nde 2b angeordnet sind'. Das gleiche gilt von den beiden Maschinengruppen Bol un<I>d Bot</I> der Bohrstation.
Fig. 2 lässt erkennen, dass die Bohrmaschinen 7 jeder Gruppe in zwei par allelen Reihen in Richtung x und, in Querrichtung zu x versetzt angeordnet sind, was dementsprechend in gleicher, wenn auch nicht dargestellter Weise für die Besteckmaschinen 8 zutrifft.
Somit stellt die Maschine nachdem Ausführungs- beispiel in Fig.2 und 3 Bürsten mit der aus Fig.4 ersichtlichen Anordnung .der Büschellöcher 9 her.
Zum gruppenweise vereinigten Antriebe der Bohr maschinen 7 dienen über Zahnradvorgelege IQ Elek tromotoren 11, die auf dem Träger 6 gelagert sind. Bei jeder Gruppe der Besteckmaschimen 8 sind zum Antriebe für den Vorschub des nadelartigen Besteck- werkzeuges Elektromotoren 12 vorgesehen, die eben falls auf d'em Träger 6 gelagert sind. Indessen ist hier - ebenso wie beiden Bohrmaschinen - auch ein Ein zelantrieb möglich.
Der Träger 6 ist in Führungen 13 senkrecht be weglich geführt und hängt unter Aufnahme des Hauptteiles seines Gewichtes durch nicht dargestellte Federn an zwei Stangen 14, die sich gemäss Fig. 2 mit je einer Rolle 15 auf je einer Nockenscheibe 16 ab stützen;
die Nockenscheiben 16 sitzen undrehbar auf je einer Welle 17 und die Wellen 17 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 18 angetrieben. Diese Steuerung bewirkt ein taktmässiges Heben und Senken des Trägers 6 nebst den Bohr- und Besteck stationen gegenüber den Bürstenkörpern 3 auf dem Förderer 1.
über die Arbeitsweise die- Maschine braucht hier nach nur noch folgendes gesagt zu werden: Der Förderer 1 wird laufend mit Bürstenkörpern 3 besetzt und bewegt sich absatzweise in Schritten von der Länge a mit zwischen ihnen liegenden Pausen von bestimmter gleicher Dauer.
Auf diese Förderbewe- gung sind! die Bewegungen dies Trägers 6 in diel Weise abgestimmt, dass sämtliche Bohrspindeln und Besteckköpfe sofort an jedem der Bürstenkörper an liegen, sobald ein Förderschritt beendet ist und jeden Bürstenkörper in die genau vorbestimmte Arbeits lage unter je einer Bohr- bzw. Besteckgruppe ge bracht hat.
Ihren nunmehr sofort erfolgenden Bohr bzw. Besteckvorschub steuern die Werkzeuge 7, 8 selber, und zwar in Synchronisierung ihres Antriebes mit den Bewegungen dies Trägers 6 und des Förderers 1, so dass sich eine genau taktmässige Arbeitsweise ergibt, bei der zur Fertigung jeder Bürste zweimal zwei, also vier Takte -erforderlich sind und nach jedem Takte eine fertige Bürste anfällt,
die hinter der Sta tion Be2 in an sich bekannter Weise von dem För derer 1 abgenommen wird, dessen Geschwindigkeit so gross gewählt werden kann, wie es die Trägheit der zu bewegenden Massen zulässt.
Entfällt bei genügend grossem Abstarndle .diel Büschellöcher die oben erwähnte Notwendigkeit, die Bohr- und die Besteckstation in mehrere.
Gruppen aufzuteilen, so kann man den Aufbau der Maschine in der Weise vereinfachen, dass sie jeweils im. ersten Takt sämtliche Löcher bohrt und sie jeweils im zwei- ten Takt :sämtliche besteckt, so dass sich eine Zwei- taktarbeitsweise ergibt.
Anderseits kann die Maschine je nach den Erfor dernissen der Büschelanordnung im Bürstenkörper auch mit solcher Anordnung und Aufteilung der Werkzeugstationen und -gruppen ausgebildet werden, dass sich eine Arbeitsweise in sechs, acht odier noch mehr Takten ergibt, bei dar ebenfalls nach jedem Takte eine fertig besteckte Bürste anfällt.
Das dritte Ausführungsbeispiel betrifft eine erfin- dungsgemässe Maschine zur Fertigung von Bürsten mit einer, kugelhaubenförmigen Besteckfläche 22 des Bürstenkörpers 21 und strahlenfärrniger räumlicher Anordnung der Büschel bzw. ihrer Löcher 23.
Hier sind sämtliche Bohrwerkzeuge 24 zu einer Bohrstation und sämtliche Besteckwerkzeuge 25 zu einer Besteck station zus.ammengefasst, woraus sieh eine zweitaktige Arbeitsweise ergibt.
Fig. 5 zeigt in einer mittleren senkrechten Schnittd'arstellüng jeweils nur diejenigen Werkzeuge 24 und 25, dä-e in der Zeichenebene liegen;
die wirklich-; Anordnung ist räumlich, und zwar der art, dass je ein voller Kranz von Einstellwerkzeugen auf einem Kegelmantel und auf jedier Station drei derartige Kegelmäntel konzentrisch iüeim.and@erliegen, wobei ein mittleres Werkzeug in der gemeinsamen senkrechten Achse der Kegelmäntel angeordnet ist.
Sämtliche Bohrwerkzeuge 24, deren jedes mit einem Antriebsmotor 26 für den Umlauf .und: den Vorschub die- Spind'el ausgerüstet ist, sind in einem feststehen den Werkzeughalber 27 von ebenfalls kugelhauben- förmiger Gestalt längsverschieblich gelagert;
ihre Ab- wärtsbewegung führen .sie in den Führungen des Hal ters 27 unter ihrem Eigengewicht oder unter Fed-ler- wiTkung aus, während für ihren Rückschub Seilzüge 28 vorgesehen sind; die von einer gemeinsamen, ab satzweise angetriebenen Kurbelscheibe 29 gesteuert werden.
Indessen können die axialen Spindelbewe- gungen auch durch ein Getriebe in der Maschine selbst und über ihren Antriebsmotor gesteuert werden.
In ähnlicher Weise sind die Besteckwerkzeuge 25 gelagert, jedoch in fester Anordnung, wenn sich bei ihnen nur die Besfiecknadel oder die Nadelführung bewegt. Dieser unterschiedlichen Arbeitsweise der beiden Werkzeuge 24 und, 25ist die Zufühzung der Bürstenkörper 21 zu jeder der beiden Stationen aa- gepasst, und' zwar mittels folgender Vorrichtung:
Als WeTkstückförd@erer dient eine endlose Gelenk kette<B>30</B> in einer sich über den Arbeitsbereich erstrek- kenden Führung 31 mit einem schrittweise erfolgen- dien Antriebe, wobei die Länge a jedes Schrittes gleich dem Abstande der beiden Werkzeugstationen ist.
Für jeden Bürstenkörper 21 ist ein Halter 32 vor gesehen, der von der Kette 30 mitgenommen wird, und zwar mittels einer Gabel 33, die von oben:
einen Gelenkbolzen de Kette 30 umfasst. Während die Kette 30 im ersten Takte den Halter 32 m t dem Bür stenkörper 21 unter die Bohrstation führt, befindet sich die Kurbelscheibe 29 in ihrer oberen Scheitellage, in der sie sämtliche Bohrwerkzeuge 24 so weit in ihren Halter 27 hochgezogen hat,
wie es die Bogen höhe der Kugelhaube des Bürstenkörpers erfordert. Während dies nunmehr folgenden Stillstandes der Kette 30 senken sich sämtliche Bohrwerkzeuge 24 durch die weitere Drehung der Kurbelscheibe 29 auf das Werkstück 21 herab und bohren sämtliche Büschellöcher 23.
Hiernach werden die Bohrwerk zeuge 24 wieder in ihre obere Stellung gezogen, so dass die Kette 30 dien gebohrten Bürstenkörper 21 im zweiten Takte unter der Bohrstation fortziehen und unter die Besbeckstatiorn fördern kann..
Da die Besteckwerkzeuge 25 axial unverschieblich angeord net sind, wird ihnen der Bürstenkörper 21 am Ende des Schrittes a aus der Führung 30 durch eine senk- rechte Hubbewegung des Halters 32 zugeführt, und zwar mittels einer durch die Kette 31 hindurchgrei fenden, in beliebiger Weise gesteuerten Hebevorrich tung 34,
wobei sich<B>die</B> Gabel 33 von ihrem Ketten- bolzen abhebt. In. der Arbeitsstellung wird der Bür- stenkörper 21 seitlich in einer festen Führung 35 gehalten.
Nunmehr findet der Besteckvorgang statt, der sich sehr schnell abspielt und nach dem der Werk stückhalter 32 sofort wieder mit der Kette 30 gekup pelt wird, so düss sich. nach Fertigstellung der Bürste der nächste Förderschritt bzw. Arbeitstakt anschlie- Ben kann.
Auch hier fällt bei jedem Takte eine fer tige Bürste an.
Das Anheben des Werkstückes kann hier entfal- len, wenn die Besteckmaschinen 25 in ähnlicher Weise axial verschiebbar gelagert sind, wie dies oben für die Bohrmaschinen gezeigt wurde.
Bei geringerem Abstande der Büsohellöcher 23 kann auch die Maschine nach; Fig. 5 mit Untertei- Tung jeder Station in zwei oder mehr Werkzeuggrup pen ausgeführt werden, wie es oben zu der Maschine nach Fig. 1 und 2 erläutert wurde.
Im vorstehenden sind lediglich drei Ausfiihrungs- möglichkeiten der neuen Maschine als Beispiele be handelt; wie ihre Erläuterungen jedoch erkennen las sen, kann die Maschine im Rahmen der Erfindung jeder beliebigen Bürstenkörperform entsprechend aus geführt werden.
Es ist damit möglich, sie nicht nur für die Her stellung von, Bürsten mit parallelen, vorwiegend recht winklig zum Bürstenkörper gerichteten Büscheln zu bauen, sondern auch derart, dass sie zur Fertigung von Bürsten geeignet ist, bei denen die Büschel in verschiedenen Richtungen, z.
B. teilweise in Schräg- reihen der strahlenförmig, verlaufen. Die Maschine ist gewöhnlich mit Besteckwerk- zeugen dieser Anordnung ausgerüstet; die Boh rwerk- zeuge treten in Vorschaltung zu jenen dann hinzu, wenn gemäss vorstehendem die Körper ohne vor gefertigte Büschellöcher in den Arbeitsgang kommen.
Es ist aber grundsäzlich auch möglich, die Maschine nur zur Bohrung der Büschelbohrungen zu benützen.
Die beschriebenen Maschinen weisen ebenfalls den wesentlichen Vorteil auf, dass trotz der gesteiger ten Durchsatzl'eistung die einzelnen Werkzeuge, z. B. Besteckwerkzeuge, deren jedes in der gebräuchlichen Ausbildung ja eine Werkzeugmaschine für sich dar stellt, nicht durch zu hohe minutliche Stichzahl über mässig beansprucht und schnellem Verschleiss aus gesetzt werden, wie es z.
B. bei einer bekannten Maschine -der Fall ist, bei der die Bürstenkörper nach jedem Bestecken nur um eine Lochteilung vorrücken; vielmehr brauchen die neuen Werkzeuge nach jedem Vorrücken des Werkstückes nur einmal von Station zu Station, also bei dementsprechend grösseren Schrit ten und mit geringerer minutlicher Stichzahl zu arbei ten, was sich auf ihre Arbeitsgenauigkeit und ihre Lebensdauer günstig auswirkt.