EP4521992A1 - Bürstenstopfvorrichtung und verfahren zum stopfen von bürsten - Google Patents

Bürstenstopfvorrichtung und verfahren zum stopfen von bürsten

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Publication number
EP4521992A1
EP4521992A1 EP23721300.4A EP23721300A EP4521992A1 EP 4521992 A1 EP4521992 A1 EP 4521992A1 EP 23721300 A EP23721300 A EP 23721300A EP 4521992 A1 EP4521992 A1 EP 4521992A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bundle
stuffing
displacers
stuffed
bristles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23721300.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bart Gerard Boucherie
Henk Vandenbussche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GB Boucherie NV
Original Assignee
GB Boucherie NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GB Boucherie NV filed Critical GB Boucherie NV
Publication of EP4521992A1 publication Critical patent/EP4521992A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies
    • A46D3/042—Machines for inserting or fixing bristles in bodies for fixing bristles using an anchor or staple
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies

Definitions

  • the invention relates to a brush stuffing device and a method for stuffing brushes.
  • Brush stuffing devices work with a stuffing tool that can be moved back and forth, which is provided with a bundle of bristles in the retracted position, which is then moved to a receiving opening in a bristle holder and is pushed in by means of a stuffing tongue that is additionally movable in the stuffing tool. If one or more receiving openings have already been stuffed, their bundles of bristles or individual bristles of these bundles of bristles stand in the way of the stuffing tool when stuffing the adjacent receiving opening.
  • Such a bundle displacer is a driven element which, synchronized with the reciprocating stuffing tool, pushes away the previously stuffed bundle of bristles during the next stuffing cycle, so that the receiving opening to be stuffed next is freely accessible for the stuffing process.
  • the tamping stroke is the distance of movement of the tip of the tamping tool between the tamping position and the maximum retracted position.
  • the bundle displacer can then be moved transversely to this receiving opening that has just been stuffed and can bend this bundle of bristles that has just been stuffed laterally and thereby pull its end out of the stuffing tool.
  • the bundle displacer has two functions. He pulls the bundle of bristles that has just been stuffed out of the stuffing tool and also holds it away from the adjacent receiving opening into which the next bundle of bristles is stuffed.
  • the object of the invention is to be able to further increase the clock rate of such a brush stuffing device.
  • a brush stuffing device with a reversibly movable back and forth stuffing tool for stuffing bundles of bristles into a bristle carrier, which has several receiving openings for bundles of bristles, and several bundle displacers which are moved one after the other to the bristle carrier to be stuffed, consisting of one or more mechanical parts, which through direct contact with the already stuffed bristles, displacing them from the receiving opening to be bristled.
  • the brush stuffing device does not work with a single bundle displacer, but with several bundle displacers, which consequently have to cover shorter distances from one cycle to the next than with previous brush stuffing devices in which only one bundle displacer was assigned to the stuffing tool.
  • just one bundle displacer was sufficient and the movements of these two tools could easily be synchronized.
  • clock rate is possible by providing several bundle displacers.
  • the quality of the brushes produced can also be increased because the security is increased that the area in front of the receiving opening to be stuffed remains free of individual bristles during the stuffing process.
  • the next bundle displacer can already be in position and keep the next receiving opening free from springing back bristles of the surrounding bristle bundles that have already been stuffed.
  • the individual movement distances between the cycles are small with the multiple bundle displacers, which means that the cycle rate can be increased.
  • the bundle displacers can be mechanically connected to one another and stored in such a way that they move one after the other to the bristle carrier in a fixed sequence can be moved back and forth from it.
  • the bundle displacers are not only moved laterally to the bristle holder, but also towards and away from it.
  • the mechanical coupling ensures a high level of positional security and reduced electrical effort and also less control effort.
  • the bundle displacers are movable on a closed ring path, which can be oval, polygonal with rounded corners or preferably forms a circular path.
  • a path movement has advantages in terms of storage technology and allows high speeds for the movement of the bundle displacer.
  • the bundle displacers can be mounted so that they can move around an axis which is either at an angle of a maximum of 35° to a radial plane based on the direction of the tamping movement of the tamping tool at the end of the tamping movement or at an angle of 60° to 90°, in particular 60 ° to 80°, to this radial plane.
  • This means that the bundle displacers do not only move in a plane that runs parallel to the front of the bristle carrier, but rather they move towards the stuffing tool, shield the receiving opening to be stuffed and then move further away from the front and the associated receiving opening.
  • the bundle displacers can each have a so-called shielding section with which they displace the bristles and with which they contact them.
  • the shielding sections of all bundle displacers can be moved along a closed ring track for a long time. This ring track runs obliquely to the direction of the stuffing movement of the stuffing tool at the end of the stuffing movement in such a way that the bundle displacer shielding the currently stuffed receiving opening with at least a part of the shielding section is closer to a plane defined by the front of the bristle carrier than all other shielding sections.
  • the shielding section that lies opposite the receiving opening currently to be stuffed is the one closest to this level.
  • the term “tamping movement direction at the end of the tamping movement” means that the movement distance of the tip of the Tamping tool is seen, which is present shortly before the bristle bundle penetrates into the receiving opening and during penetration.
  • This variant also ensures that the shielding section that keeps the currently stuffed receiving opening free is always the shielding section lying closest to the plane through the front of the bristle carrier. This means that when the shielding sections move in the direction of the receiving opening that is currently to be stuffed, the bristle bundles that are clearly distant and are already stuffed are not contacted or only contacted at their ends and are not moved in the direction of the exposed receiving opening, which would be counterproductive.
  • a variant of the invention provides that the bundle displacers are each rod-shaped.
  • these bundle displacers can have a profiled, e.g. curved, free end, which forms the shielding section.
  • These rod-shaped bundle displacers can be attached to a common, rotating shaft.
  • the rod-shaped bundle displacers preferably run parallel to one another or lie in one plane. As long as they lie in one plane, they could run outwards in a star shape from the shaft rotating around an axis, like spokes of a wheel.
  • the bundle displacers can each have a shielding section with which they contact the bristles to be displaced.
  • This shielding section can enclose a passage for the stuffing tool and the bundle of bristles to be stuffed and limit this passage from at least two sides.
  • the bundle displacer in the shielding section can be, for example, U-shaped, L-shaped, closed ring-shaped or circular in order to define the passage.
  • the bundle displacers can be mechanically coupled to one another by a radially external stabilization ring in order to connect the free ends of the bundle displacers to one another near the shielding section or in the area of the shielding section and thus to one another stabilize.
  • the shielding sections can be connected to one another in order to achieve direct coupling of the shielding sections and thus also stabilization.
  • bundle displacers are formed by openings and edges delimiting the openings in a rotatable disk.
  • the invention provides that at least two bundle displacers are provided, but preferably at least three bundle displacers, in order to hold the bundle of bristles that has just been stuffed over several stuffing cycles and not only to keep the receiving opening that is currently being stuffed free.
  • the drive for the bundle displacers is a drive that is mechanically or electronically synchronized with the stuffing tool.
  • a servo motor can be used that is coupled to the stuffing tool or its drive via a so-called electronic “camming”.
  • a mechanical coupling can take place via a gearbox; the use of a belt or toothed belt is also conceivable.
  • tamping strokes After tamping, the following is provided according to a variant:
  • the distance between the bundle displacers and their movement path in relation to the tamping stroke are selected so that a current stuffed receiving opening of a bundle displacer that is kept free (during the period until the subsequently activated bundle displacer sweeps over the receiving opening that is then to be kept free) is moved away from its receiving opening only in the area of the stuffing stroke.
  • the range of motion in side view for his subsequent cycle is therefore limited.
  • This range of movement of the bundle displacers is based on a side view, that is, a view parallel to the plane which is defined by the front of the bristle carrier. It is advantageous if the drive of the bundle displacers is designed in such a way that the bundle displacers can be moved further with adjustable, different wide cycle distances starting from a stuffing position in which they keep a currently stuffed receiving opening free. This means that the pitch is variable and can be adjusted to the bristle length. Longer bristles allow a higher pitch and therefore the bristles to be bent further away than shorter bristles.
  • a method for stuffing brushes by means of a brush stuffing device characterized by the following steps: a) A first bundle displacer is moved transversely to a receiving opening to be stuffed next in a bristle carrier in order to remove previously stuffed bristles from the to bend away the receiving opening to be stuffed next, b) a stuffing tool stuffs a bundle of bristles into the receiving opening to be stuffed, c) the stuffed tool moves back, d) the first bundle displacer is moved away from the receiving opening, e) another bundle displacer is closed transversely a receiving opening to be stuffed immediately afterwards in order to bend away previously stuffed bristles.
  • the method according to the invention provides that at least three bundle displacers are provided.
  • the first bundle displacer should hold the bundle of bristles that has just been stuffed at least until the further bundle displacer has moved in front of the receiving opening into which the next bundle of bristles is stuffed. It can even be further advantageous if this first bundle of bristles is held in the next cycle and so that its bristles cannot spring towards the receiving opening that is currently being stuffed. If long bundles of bristles are stuffed that are longer than the stuffing stroke, the bundle of bristles should be pulled out of the stuffing tool in step d) by the first bundle displacer, preferably also before the next bundle of bristles is introduced into the stuffing tool.
  • the annular path circumscribes an area.
  • This surface is preferably oriented obliquely to a front side facing the stuffing tool.
  • the alignment can take place at an angle of less than 30°. This has the previously mentioned advantage that the bundle displacers move one after the other closer to the plane of the front side of the bristle holder and are closest to this plane when they lie directly in front of the receiving opening to be stuffed that is assigned to it.
  • FIG. 1 shows a first variant of the brush stuffing device according to the invention, here with two bundle displacers,
  • Brush stuffing device here with three bundle displacers,
  • FIG. 3 shows a third variant of the brush stuffing device according to the invention, here with two bundle displacers,
  • Brush stuffing device here with three bundle displacers,
  • FIG. 6 shows the brush stuffing device according to Figure 5 in an advanced stage of stuffing a brush holder in a perspective view
  • FIG. 7 shows the brush stuffing device according to Figure 5 in a perspective view obliquely from below
  • FIG. 8 shows the brush stuffing device according to Figure 5 in a further perspective view
  • FIG. 9 shows a variant of the bundle displacers that can be used in the brush stuffing device according to the invention.
  • FIG. 11 shows a further variant of bundle displacers that are moved along an oval path
  • FIG. 12 shows a sixth variant of the brush stuffing device according to the invention, here with rod-shaped and star-shaped bundle displacers,
  • FIG. 13 shows a seventh variant of the brush stuffing device according to the invention, similar to that in Figure 12, but with an angled one
  • FIG. 14 shows an eighth variant of the brush stuffing device according to the invention
  • FIG. 15 shows a ninth variant of the brush stuffing device according to the invention.
  • FIG. 16 shows a tenth variant of the brush stuffing device according to the invention
  • FIG. 1 shows a brush stuffing device 10, which is provided for stuffing receiving openings 12 in a bristle holder 14.
  • the bristle carrier 14 can be plate-shaped, as shown in Figure 1, or can form a head of a brush or the entire carrier of the brush.
  • the brush stuffing device 10 includes a back and forth movable stuffing tool 16, which moves back and forth linearly or on a curved path is movable.
  • the stuffing tool 16 includes a tip 18, which represents the front end of the stuffing tool 16 and moves directly towards the receiving opening 12 to be stuffed.
  • a channel is formed in the tip 18, in which a bundle of bristles is held and pushed into the associated receiving opening 12 by a stuffing tongue.
  • the brush stuffing device 10 can either work with a so-called anchor or a loop, through which the bristle bundle is permanently embedded in the bristle carrier 14, or work without an anchor, so that the bristle bundles are only pushed into the bristle carrier 14 and then onto others, for example To be attached in a manner, for example by ultrasound technology via a sonotrode or an impact pulse from a tool on a partial circumference or the entire circumference of the opening edge of the receiving opening 12.
  • a further alternative provides that the bristle carrier 14 is not part of the later brush, but a magazine which is filled and the bundles of bristles are then pushed together into receiving openings in the bristle.
  • bundle displacers 20, 22 ensure that the receiving opening 12 currently to be stuffed remains exposed for the advancing movement of the tip 18, although neighboring receiving openings already have bundles of bristles that have bristles which would protrude into the movement path of the tip 18.
  • two bundle displacers 20, 22 are provided. These are, for example, ring-shaped, here even designed in the shape of a circular ring.
  • Both bundle displacers 20, 22 are connected via an associated holder 24, 26 to a shaft, symbolized by its axis 28, which rotates by means of a drive 30.
  • the axis 28 is aligned obliquely to the plane defined by the front side 32 of the bristle holder 14, preferably at an angle of 60 to 90° to this plane, in particular in the range of 60 to 80°.
  • the method described below for stuffing bundles of bristles to produce a brush also applies to the other embodiments.
  • the bundle displacer 22 Before the forward movement or during the forward movement, the bundle displacer 22 has been moved by the drive 30 in front of the receiving opening 12 that is currently to be stuffed.
  • the direction of movement is preferably from a side in which no bundles of bristles have yet been stuffed. This means that from this side the surrounding, already stuffed bundles of bristles are pushed away from the receiving opening 12 that is currently being stuffed and bent. This is particularly necessary because the bundles of bristles do not all run exactly parallel after stuffing, but instead fan out in a certain way similar to a bouquet of flowers.
  • the bundle displacer 20 keeps the area around the receiving opening 12 that is currently to be stuffed free, no bristles stand in the way of the movement of the tip 18, so that the tip 18 can move through the bundle displacer 20 to the receiving opening 12 and the stuffing tongue pushes the bundle of bristles into the receiving opening 12 slides, either with or without an anchor. The tip 18 is then retracted.
  • the tip 18 After the tip 18 has passed the bundle displacer 20 in the backward direction, it is moved away by the drive 30, and the next bundle displacer 22 pushes itself in front of the receiving opening to be stuffed next.
  • three bundle displacers 20, 22, 122 are provided, all of which are moved along a circular path by a drive 30, not shown here.
  • the axis 28 around which the circular path runs is oriented at right angles to the plane that is defined by the front 32.
  • the so-called cycle distance is smaller than in the variant according to Figure 1.
  • the cycle route is the distance that a Bundle displacer travels from cycle to cycle, so here the distance between the bundle displacer 22 and the bundle displacer 20 is mentioned as an example.
  • the variant according to FIG. 3 is a modification of the variant according to FIG. 1, in which, however, as in FIG.
  • the axis 28, around which the bundle displacers 20, 22, 122 according to FIG. 2 rotate, is aligned obliquely to the plane which is defined by the front side 32.
  • the angle of the axis 28 to this plane is in the range of 60 to 90°, in particular in the range of 60 to 80°.
  • the aforementioned plane can also be replaced by a so-called radial plane, namely a radial plane based on the tamping movement direction of the tamping tool, more precisely the tip 18, at the end of the tamping movement.
  • This end of the stuffing movement begins shortly before reaching the front dead center, i.e. close to the front 32 and extends to the near dead center.
  • the plane with the front side 32 is usually also the radial plane.
  • the bundles of bristles run obliquely to the front 32, namely in the case of bristle bundles that sit at an angle, so that there is a deviation in the alignment of the axis 28 to the front 32.
  • the aforementioned angle information refers to the radial plane and not to the plane which is defined by the front side 32.
  • Figure 5 shows a further variant in which not only three, but significantly more bundle displacers are provided.
  • the bundle displacers 20, 22, 122, which are arranged in immediate succession, are provided with reference numbers only as an example.
  • All bundle displacers are arranged along a closed ring, here along a circular path.
  • the adjacent bundle displacers preferably contact each other, as shown in Figure 10.
  • Adjacent bundle displacers can also be attached directly to one another.
  • a disk can act as a holder 24 for all bundle displacers, or the bundle displacers can, as shown in the variant according to FIG. 9, have their own holders 24, 26 with which they are fastened to the common drive shaft.
  • the bundle displacers are additionally coupled to one another by a radially outer stabilizing ring 36, whereby the stabilizing ring 36 also contributes to the fact that already stuffed bundles of bristles are displaced .
  • One variant provides that 36 teeth 38 protrude from the outside of this stabilizing ring, which are intended to additionally hold bristles when they are displaced.
  • Figure 5 symbolically shows a bundle of bristles 40, which is extremely long and which is still held in its bundle displacer 20, although the bundle displacer 20 has already been clocked away and either the bundle displacer 22 or the bundle displacer 122 is used next.
  • the subsequent bundle displacer then shields the next receiving opening from the other bundles of bristles that have already been stuffed.
  • the drive 30 can thus be positioned at a significant distance from the stuffing tool 16.
  • the movements of the bundle displacers and the movement of the stuffing tool 16 are coupled to one another either mechanically or electronically, in the case of an electronic coupling in particular via so-called “camming”.
  • the drive 30 is preferably an electric servo motor.
  • the drive 30 for the movement of the stuffing tool 16 takes place mechanically via a cam drive, but alternatively also via a servo motor or a combination of both.
  • the bundle displacers ( some of which have been omitted from the drawing for the sake of clarity, together with the stabilizing ring 36 displace the already stuffed bristle bundles 40 in the vicinity of the receiving opening currently to be stuffed.
  • FIGs 7 and 8 show from different perspectives that bristle bundles 40 are still held by their assigned bundle displacer 20 for one or more cycles.
  • the bristle bundles 40 used here are extremely long, even longer than the so-called stuffing stroke, i.e. the movement distance of the tip 18 between its two dead centers.
  • the bundle of bristles 40 is still in the tip 18 when it has just been stuffed and the tip 18 has already been moved to its rear dead center. Then the bundle displacer 20 pulls the bundle of bristles 40 out of the tip 18 by moving to the side.
  • the axis 28, around which the bundle displacers 20, 22, 122 are moved along their circular path is not perpendicular to the radial plane, but rather oblique to it.
  • the radial plane refers to the movement path of the stuffing tool 16, more precisely the tip 18, at the end of the stuffing movement. As explained, this radial plane can also coincide with the plane defined by the front side 32, depending on the orientation of the receiving opening relative to the front side 32.
  • the angle of the radial plane to the axis 28 is between 60° to 90°, in particular 60 to 80°.
  • the bundle displacers 20, 22, 122 are movable here along a closed ring track (here circular track). Due to the oblique alignment of the ring track to the tamping movement direction of the tamping tool at the end of the tamping movement itself, the currently active bundle displacer 20 is closer to the front when viewed from the side than all other bundle displacers. Seen in side view, a bundle displacer moves cyclically closer and closer to the receiving opening and thus closer to the plane that is defined by the front of the bristle carrier until it lies in front of its assigned receiving opening and shields it. He then gradually moves away from the plane again.
  • a bundle displacer can be designed so that only one section comes into contact with bristles.
  • the entire bundle displacer 20, 22, 122 comes into contact with the bundle, so that its so-called shielding section is formed by the entire bundle displacer itself.
  • bundle displacers 22, 22, 122 are provided which only come into contact with bristles in a partial area, this partial area then being referred to as a so-called shielding section 50.
  • the variant according to Figure 11 is presented, in which the bundle displacers 20, 22, 122 do not rotate along a circular path, but on another, closed ring path in the form of an oval.
  • the bundle displacers sit, for example, on holders 24, 26, which in turn are attached to a chain 52 or a belt that is driven and rotates. This chain or band will of course not only rotate around, but also move laterally relative to the stuffing tool 16.
  • the bundle displacers 20, 22, 122 are rod-shaped and extend outwards from the shaft in a star shape, through which the axis 28 runs.
  • the entire bundle displacer is not also a shielding section 50; rather, the shielding section 50 is defined by a front end region.
  • the shielding section 50 is defined by a U-shaped bent end of the otherwise rod-shaped bundle displacer 20, 22, 122.
  • the shielding section here runs in a U-shape, although other geometries are also possible, for example an L or similar geometries.
  • the shielding section will be able to shield bristles from at least two sides and expose a passage from these two sides for the stuffing tool 16.
  • the axis 28 is either parallel to the radial plane and thus to the plane defined by the front side 32, or at an acute angle to this plane, here at an angle of a maximum of 25 °.
  • the rod-shaped bundle displacers 20, 22 run parallel to the axis 28.
  • Figure 16 shows a slightly different orientation of the axis 28 relative to the front 32.
  • the bundle displacers are formed by openings and edges delimiting the openings in a rotatable disk.
  • this embodiment according to Figure 10 in such a way that the edge of the disk is formed by the stabilizing ring 36 and the openings are symbolized by the bundle displacers 20, 22, 122.
  • the orientation of the annular path of the individual bundle displacers to the front side 32 can also be defined such that the annular path along which the bundle displacers are moved circumscribes a surface, in particular a flat surface, which runs obliquely to the front side 32.
  • the angle of the planes to one another is preferably, and this is not to be understood as limiting, less than 30°.
  • the distance between the bundle displacers and the movement path of the bundle displacers in relation to the stuffing stroke are chosen so that a bundle displacer 20 that keeps a currently stuffed receiving opening 12 free is moved away from this receiving opening 12 only in the area of the stuffing stroke until the subsequently activated bundle displacer 22 reaches the receiving opening that is then to be kept clear painted over.
  • This is related to the side view. This means that the currently active bundle displacer 20 is not moved far away from the front 32 until the next bundle displacer, here the bundle displacer 22, comes into action so that the bundle displacer 20 also holds its bundle of bristles in the following cycle.
  • the cycle distance can be designed to be variable in all embodiments, which means that the distance that a bundle displacer covers after the stuffing process of its receiving opening until the subsequent stuffing process can be of different lengths.
  • the pivot angle can be changed from cycle to cycle, or in the variant according to Figure 5, for example, a bundle displacer can be skipped, so that, for example, after moving the tip 18 through the bundle displacer 20 as next the bundle displacer 122 is activated, whereas the bundle displacer 22 has no function. This allows you to react variably to the different bristle lengths.
  • Different attachments with bundle displacers can also be used in the same brush stuffing device.
  • attachments are plugged onto the specified shaft or, more generally speaking, attached to it, in which more than the five or six bundle displacers shown run outwards in a star shape.
  • bundle displacers can be put together in the form of rings with different circular diameters, or other round rings (e.g. oval) or polygonal (e.g. triangle, square, ...) rings.
  • This also allows the cycle distance to be changed and adapted to the bundle length. This means that a modular system can be easily provided, with minimal conversion to other brushes and other bundle lengths can be responded to. If the drive 30 is controlled electronically, the adjustment of the cycle distance is also problem-free on the drive side.

Landscapes

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Abstract

Eine Bürstenstopfvorrichtung (10) umfasst ein reversibel hin und her verfahrbares Stopfwerkzeug (16) zum Stopfen von Borstenbündeln (40) in einen Borstenträger (14). Dieser Borstenträger (14) hat mehrere Aufnahmeöffnungen für Borstenbündel (40). Die Bürstenstopfvorrichtung arbeitet mit mehreren Bündelverdrängern (20, 22, 122), welche bereits gestopfte Borsten von der nachfolgend zu beborstenden Aufnahmeöffnung verdrängen. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zum Stopfen von Bürsten beschrieben.

Description

Bürstenstopfvorrichtung und Verfahren zum Stopfen von Bürsten
Die Erfindung betrifft eine Bürstenstopfvorrichtung sowie ein Verfahren zum Stopfen von Bürsten.
Bürstenstopfvorrichtungen arbeiten mit einem hin und her beweglichen Stopfwerkzeug, das in der zurückgefahrenen Position mit einem Borstenbündel versehen wird, welches dann zu einer Aufnahmeöffnung in einem Borstenträger bewegt wird und dabei mittels einer im Stopfwerkzeug zusätzlich beweglichen Stopfzunge eingestoßen wird. Wenn schon eine oder mehrere Aufnahmeöffnungen bestopft sind, stehen deren Borstenbündel oder einzelne Borsten dieser Borstenbündel beim Bestopfen der benachbarten Aufnahmeöffnung dem Stopfwerkzeug im Wege.
Aus diesem Grund wird bei solchen Bürstenstopfvorrichtungen ein sogenannter Bündelverdränger eingesetzt. Ein solcher Bündelverdränger ist ein angetriebenes Element, welches, synchronisiert mit dem hin- und herbewegten Stopfwerkzeug, das oder zuvor bestopfte Borstenbündel beim nächsten Stopfzyklus wegdrängt, sodass die als nächstes zu bestopfene Aufnahmeöffnung für den Stopfvorgang frei zugänglich ist.
Um die Taktrate von solchen Bürstenstopfvorrichtungen zu erhöhen, ist es vorteilhaft, den Stopfhub so klein wie möglich zu halten. Der Stopfhub ist die Bewegungsstrecke der Spitze des Stopfwerkzeugs zwischen der gestopften Position und der maximal zurückgefahrenen Position. Wenn die Länge des Borstenbündels allerdings länger als der Stopfhub ist, können die bereits Borstenbündel mit ihrem freien Ende noch im Stopfwerkzeug stecken, wenn dieses Borstenbündel schon komplett in der Aufnahmeöffnung verankert ist. Der Bündelverdränger kann dann quer zu dieser gerade gestopften Aufnahmeöffnung bewegt werden und dieses gerade gestopfte Borstenbündel seitlich biegen und dabei sein Ende aus dem Stopfwerkzeug herausziehen. In diesem Fall hat der Bündelverdränger also zwei Funktionen. Er zieht das gerade gestopfte Borstenbündel aus dem Stopfwerkzeug heraus und hält es auch noch entfernt von der benachbarten Aufnahmeöffnung, in die das nächste Borstenbündel gestopft wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Taktrate einer solchen Bürstenstopfvorrichtung weiter erhöhen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Bürstenstopfvorrichtung gelöst, mit einem reversibel hin und her verfahrbaren Stopfwerkzeug zum Stopfen von Borstenbündeln in einen Borstenträger, der mehreren Aufnahmeöffnungen für Borstenbündel hat, und mehreren nacheinander zum zu bestopfenden Borstenträger bewegten Bündelverdrängern bestehend aus einem oder mehreren mechanischen Teilen, welche durch direkten Kontakt mit den bereits gestopften Borsten, diese von der nachfolgend zu beborstenden Aufnahmeöffnung verdrängen.
Die erfindungsgemäße Bürstenstopfvorrichtung arbeitet nicht mit einem singulären Bündelverdränger, sondern mit mehreren Bündelverdrängern, die folglich geringere Wegstrecken von einem Takt zum nächsten zurücklegen müssen als bei den bisherigen Bürstenstopfvorrichtungen, bei denen nur ein Bündelverdränger dem Stopfwerkzeug zugeordnet war. Bislang war man der Ansicht, dass, nachdem ein Stopfwerkzeug hin und her bewegt wird, auch nur ein Bündelverdränger ausreichend ist und die Bewegungen dieser beiden Werkzeuge einfach synchronisiert werden können. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch das Vorsehen von mehreren Bündelverdrängern eine erhebliche Taktratensteigerung möglich ist. Zudem kann auch die Qualität der erzeugten Bürsten erhöht werden, weil die Sicherheit erhöht wird, dass der Bereich vor der zu bestopfenden Aufnahmeöffnung frei von einzelnen Borsten während des Stopfvorgangs bleibt. Wenn der Bündelverdränger, welcher gerade die zu bestopfende Aufnahmeöffnung frei legt, zur Seite gefahren wird, kann der nächste Bündelverdränger bereits in Position sein und die nächste Aufnahmeöffnung vor zurückfedernden Borsten der umliegenden schon gestopften Borstenbündel freizuhalten. Die einzelnen Bewegungsstrecken zwischen den Takten sind bei den mehreren Bündelverdrängern gering, wodurch die Taktrate erhöht werden kann.
Die Bündelverdränger können mechanisch miteinander verbunden und so gelagert sein, dass sie in einer festen Abfolge nacheinander zum Borstenträger hin und von ihm weg beweglich sind. Die Bündelverdränger werden bei der vorliegenden Erfindung also nicht nur seitlich zum Borstenträger bewegt, sondern auch zu ihm hin und von ihm weg. Die mechanische Koppelung sorgt für eine hohe Positionssicherheit und für einen reduzierten elektrischen Aufwand und auch einen geringeren Steuerungsaufwand.
Eine Variante zieht vor, dass die Bündelverdränger auf eine geschlossene Ringbahn beweglich sind, die oval ausgeführt sein kann, mehreckig mit abgerundeten Ecken oder bevorzugt eine Kreisbahn ausbildet. Eine solche Bahnbewegung hat lagerungstechnische Vorteile und lässt hohe Geschwindigkeiten für die Bewegung des Bündelverdrängers zu.
Die Bündelverdränger können dabei um eine Achse herum verfahrbar gelagert sein, die entweder in einem Winkel von maximal 35° zu einer radialen Ebene bezogen auf die Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs am Ende der Stopfbewegung liegt oder in einem Winkel von 60° bis 90°, hierbei insbesondere 60° bis 80°, zu dieser radialen Ebene. Das bedeutet, die Bündelverdränger wandern nicht ausschließlich in einer Ebene, die parallel zur Vorderseite des Borstenträgers verläuft, sondern sie bewegen sich zum Stopfwerkzeug hin, schirmen die zu bestopfende Aufnahmeöffnung ab und bewegen sich anschließend wieder weiter weg von der Vorderseite und der zugeordneten Aufnahmeöffnung.
Die Bündelverdränger können jeweils einen sogenannten Abschirmungsabschnitt haben, mit dem sie die Borsten verdrängen und mit dem sie diese kontaktieren. Die Abschirmungsabschnitte aller Bündelverdränger sind z.B. längst einer geschlossenen Ringbahn beweglich. Diese Ringbahn verläuft derart schräg zu der Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs am Ende der Stopfbewegung, dass der die aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung abschirmende Bündelverdränger mit mindestens einem Teil des Abschirmungsabschnitts näher an einer durch die Vorderseite des Borstenträgers definierten Ebene ist als alle anderen Abschirmungsabschnitte. Der Abschirmungsabschnitt, der der aktuell zu bestopfenden Aufnahmeöffnung gegenüberliegt, ist der dieser Ebene am nächsten gelegene. Der Begriff „Stopfbewegungsrichtung am Ende der Stopfbewegung“ bedeutet, dass hier auf die Bewegungsstrecke der Spitze des Stopfwerkzeugs gesehen wird, die kurz vor dem Eindringen des Borstenbündels in die Aufnahmeöffnung und beim Eindringen vorliegt.
Auch durch diese Variante wird erreicht, dass der Abschirmungsabschnitt immer, welcher gerade die aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung freihält, der am nächsten der Ebene durch die Vorderseite des Borstenträgers liegende Abschirmungsabschnitt ist. Damit werden bei der Bewegung der Abschirmungsabschnitte in Richtung zu der aktuell zu bestopfenden Aufnahmeöffnung die deutlich entfernt liegenden, schon bestopften Borstenbündel nicht oder nur an ihren Enden kontaktiert und nicht etwa in Richtung zu der frei liegenden Aufnahmeöffnung bewegt, was kontraproduktiv wäre.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Bündelverdränger jeweils stabförmig sind. Diese Bündelverdränger können aber ein profiliertes, z.B. gebogenes, freies Ende haben, weiches den Abschirmungsabschnitt bildet. Diese stabförmigen Bündelverdränger können auf einer gemeinsamen, rotierenden Welle befestigt sein.
Vorzugsweise verlaufen die stabförmigen Bündelverdränger parallel zueinander oder sie liegen in einer Ebene. Soweit sie in einer Ebene liegen, könnten sie von der um eine Achse rotierenden Welle sternförmig nach außen verlaufen, wie Speichen eines Rades.
Wie bereits erwähnt, können die Bündelverdränger jeweils einen Abschirmungsabschnitt haben, mit dem sie die zu verdrängenden Borsten kontaktieren. Dieser Abschirmungsabschnitt kann einen Durchgang für das Stopfwerkzeug und das zu stopfenden Borstenbündel umschließen und diesen Durchgang von wenigstens zwei Seiten begrenzen.
Hierbei kann der Bündelverdränger im Abschirmungsabschnitt zum Beispiel U- , L-, geschlossen ringförmig oder kreisförmig sein, um den Durchgang zu definieren.
Die Bündelverdränger können durch einen radial außenliegenden Stabilisierungsring mechanisch miteinander gekoppelt sein, um die freien Enden der Bündelverdränger nahe des Abschirmungsabschnitts oder im Bereich des Abschirmungsabschnitts miteinander zu verbinden und damit gegenseitig zu stabilisieren. Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Abschirmungsabschnitte miteinander verbunden sein, um eine unmittelbare Koppelung der Abschirmungsabschnitte zu erreichen und auch damit eine Stabilisierung.
Eine Alternative hiervon sieht vor, dass die Bündelverdränger durch Öffnungen und durch die Öffnungen begrenzende Ränder in einer drehbaren Scheibe gebildet sind.
Die Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Bündelverdränger vorgesehen sind, vorzugsweise jedoch mindestens drei Bündelverdränger, um das gerade gestopfte Borstenbündel über mehrere Stopfzyklen hinweg festzuhalten und nicht nur die gerade zu bestopfende Aufnahmeöffnung freizuhalten.
Mit anderen Worten wird nicht jedes Borstenbündel durch dieselben Bündelverdränger berührt, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
Der Antrieb für die Bündelverdränger ist ein Antrieb, der mechanisch oder elektronisch mit dem Stopfwerkzeug synchronisiert ist. Beispielsweise kann bezüglich der elektronischen Synchronisierung ein Servomotor eingesetzt werden, der mit dem Stopfwerkzeug oder dessen Antrieb über ein sogenanntes elektronisches „Camming“ gekoppelt ist.
Eine mechanische Koppelung kann über ein Getriebe erfolgen, dabei ist auch der Einsatz eines Riemens oder Zahnriemens denkbar.
Um zu gewährleisten, dass ein Bündelverdränger sein Borstenbündel nach dem Stopfen noch über mehreren Zyklen, also Stopfhübe, hinweg hält, ist gemäß einer Variante Folgendes vorgesehen: Der Abstand der Bündelverdränger zueinander und ihre Bewegungsbahn in Relation zum Stopfhub sind so gewählt, dass ein eine aktuell gestopfte Aufnahmeöffnung freihaltender Bündelverdränger (während des Zeitraums bis der anschließend aktivierte Bündelverdränger die anschließend freizuhaltende Aufnahmeöffnung überstreicht) von seiner Aufnahmeöffnung weg nur im Bereich des Stopfhubes wegbewegt wird. Der Bewegungsbereich in Seitenansicht für seinen nachfolgenden Zyklus ist also begrenzt. Dieser Bewegungsbereich der Bündelverdränger ist bezogen auf eine Seitenansicht, das heißt, eine Ansicht parallel zur Ebene, welche durch die Vorderseite des Borstenträgers definiert ist. Es ist von Vorteil, wenn der Antrieb der Bündelverdränger so ausgebildet ist, dass die Bündelverdränger ausgehend von einer Stopfposition, in der sie eine aktuell gestopfte Aufnahmeöffnung freihalten, mit verstellbar unterschiedlichen weiten Taktstrecken weiterbewegt werden können. Das bedeutet, der Taktabstand ist variabel und kann an die Borstenlänge angepasst werden. Längere Borsten erlauben es, einen höheren Taktabstand zu haben und dementsprechend die Borsten weiter weg zu biegen als kürzere Borsten.
Die vorgenannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Verfahren zum Stopfen von Bürsten mittels einer Bürstenstopfvorrichtung nach der Erfindung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ein erster Bündelverdränger wird quer zu einer als nächstes zu bestopfenden Aufnahmeöffnung in einem Borstenträger verfahren, um zuvor gestopfte Borsten von der als nächstes zu stopfenden Aufnahmeöffnung weg zu biegen, b) ein Stopfwerkzeug stopft ein Borstenbündel in die zu bestopfende Aufnahmeöffnung, c) das bestopfte Werkzeug fährt zurück, d) der erste Bündelverdränger wird von der Aufnahmeöffnung weg bewegt, e) ein weiterer Bündelverdränger wird quer zu einer unmittelbar darauffolgend zu bestopfenden Aufnahmeöffnung verfahren, um zuvor gestopfte Borsten weg zu biegen.
Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass wenigstens drei Bündelverdränger vorgesehen sind.
Im Schritt d) sollte der erste Bündelverdränger das gerade gestopfte Borstenbündel noch wenigstens solange halten, bis der weitere Bündelverdränger sich vor diejenige Aufnahmeöffnung bewegt hat, in die das nächste Borstenbündel gestopft wird. Hierbei kann es sogar weiter vorteilhaft sein, wenn auch noch im übernächsten Takt dieses erste Borstenbündel gehalten wird und damit seine Borsten nicht zur derjenigen Aufnahmeöffnung federn können, die gerade bestopft wird. Werden lange Borstenbündel gestopft, die länger als der Stopfhub sind, sollte das Borstenbündel im Schritt d) durch den ersten Bündelverdränger aus dem Stopfwerkzeug gezogen werden, vorzugsweise auch bevor das nächste Borstenbündel in das Stopfwerkzeug eingeführt wird.
Wenn die Bündelverdränger längs einer ringförmigen Bahn getaktet umlaufen und nacheinander gestopfte Borstenbündel verdrängen, umschreibt die ringförmige Bahn eine Fläche. Diese Fläche als vorzugsweise zu einer dem Stopfwerkzeug zugewandten Vorderseite schräg ausgerichtet. Die Ausrichtung kann dabei in einem Winkel kleiner 30° erfolgen. Dies hat den zuvor bereits erwähnten Vorteil, dass sich die Bündelverdränger nacheinander näher zu der Ebene der Vorderseite des Borstenträgers bewegen und dieser Ebene am nächsten sind, wenn sie unmittelbar vor der ihr zugeordneten, zu bestopfenden Aufnahmeöffnung liegen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine erste Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung, hier mit zwei Bündelverdrängern,
- Figur 2 eine zweite Variante erfindungsgemäßen
Bürstenstopfvorrichtung, hier mit drei Bündelverdrängern,
- Figur 3 eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung, hier mit zwei Bündelverdrängern,
- Figur 4 eine vierte Variante der erfindungsgemäßen
Bürstenstopfvorrichtung, hier mit drei Bündelverdrängern,
- Figur 5 eine fünfte Variante der erfindungsgemäßen
Bürstenstopfvorrichtung mit sich zu einem Kreis ergänzenden Bündelverdrängern,
- Figur 6 die Bürstenstopfvorrichtung nach Figur 5 in einem fortgeschrittenen Stadium des Bestopfens eines Bürstenträgers in perspektivischen Ansicht, - Figur 7 die Bürstenstopfvorrichtung nach Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten,
- Figur 8 die Bürstenstopfvorrichtung nach Figur 5 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
- Figur 9 eine Variante der Bündelverdränger, die bei der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung eingesetzt werden können,
- Figur 10 die Bündelverdränger, die bei der Ausführungsform nach Figur 5 eingesetzt sind,
- Figur 11 eine weitere Variante von Bündelverdrängern, die längs einer ovalen Bahn bewegt werden,
- Figur 12 eine sechste Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung, hier mit stabförmigen und sternförmigen angeordneten Bündelverdrängern,
- Figur 13 eine siebte Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung, ähnlich zu der in Figur 12, jedoch mit abgewinkelten
Bürstenverdrängern,
- Figur 14 eine achte Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung,
- Figur 15 eine neunte Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung, und
- Figur 16 eine zehnte Variante der erfindungsgemäßen Bürstenstopfvorrichtung
In Figur 1 ist eine Bürstenstopfvorrichtung 10 gezeigt, die zum Stopfen von Aufnahmeöffnungen 12 in einem Borstenträger 14 vorgesehen ist.
Der Borstenträger 14 kann plättchenförmig ausgebildet sein, wie in Figur 1 dargestellt, oder einen Kopf einer Bürste oder den gesamten Träger der Bürste bilden.
Die Bürstenstopfvorrichtung 10 umfasst ein hin und her verfahrbares Stopfwerkzeug 16, welches linear oder auf einer gekrümmten Bahn hin und her verfahrbar ist. Das Stopfwerkzeug 16 umfasst eine Spitze 18, die das vorderste Ende des Stopfwerkzeugs 16 darstellt und unmittelbar an die zu bestopfende Aufnahmeöffnung 12 heranfährt. In der Spitze 18 ist ein Kanal ausgebildet, in welchem ein Borstenbündel gehalten und von einer Stopfzunge in die zugeordnete Aufnahmeöffnung 12 gestoßen wird.
Die Bürstenstopfvorrichtung 10 kann dabei entweder mit einem sogenannten Anker oder einer Schlinge arbeiten, durch den das Borstenbündel in den Borstenträger 14 bleibend eingebettet wird, oder ohne Anker arbeiten, so dass die Borstenbündel nur in den Borstenträger 14 eingeschoben werden, um danach zum Beispiel auf andere Weise befestigt zu werden, z.B. durch Ultraschalltechnik über eine Sonotrode oder einen Schlagimpuls eines Werkzeugs auf einen Teilumfang oder den gesamten Umfang des Öffnungsrandes der Aufnahmeöffnung 12.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass der Borstenträger 14 nicht Teil der späteren Bürste ist, sondern ein Magazin, welches befüllt wird und dessen Borstenbündel dann gemeinsam in Aufnahmeöffnungen der Borste geschoben werden.
Beim Bestopfen wird durch Bündelverdränger 20, 22 erreicht, dass die gerade aktuell zu bestopfende Aufnahmeöffnung 12 freigelegt bleibt für die zustoßende Bewegung der Spitze 18, obwohl benachbarte Aufnahmeöffnungen schon Borstenbündel aufweisen, die Borsten haben, welche in die Bewegungsbahn der Spitze 18 hineinragen würden.
In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Bündelverdränger 20, 22 vorgesehen. Diese sind beispielhaft ringförmig, hier sogar kreisringförmig ausgeführt.
Beide Bündelverdränger 20, 22 sind über einen zugeordneten Halter 24, 26 mit einer Welle, symbolisiert durch deren Achse 28, verbunden, die mittels eines Antriebs 30 rotiert.
Die Achse 28 ist bei dieser Ausführungsform schräg zu der Ebene ausgerichtet, die durch die Vorderseite 32 des Borstenträgers 14 definiert ist, und zwar vorzugsweise in einem Winkel von 60 bis 90° zu dieser Ebene, insbesondere im Bereich von 60 bis 80°. Das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Stopfen von Borstenbündeln zum Herstellen einer Bürste betrifft auch die übrigen Ausführungsformen.
In der Ausgangsstellung des Stopfwerkzeugs ist dieses in der maximal von der Vorderseite 32 entfernten Stellung. In dieser wird ein zu stopfendes Borstenbündel in den entsprechenden Kanal im Stopfwerkzeug 16 eingeschoben.
Vor der Vorwärtsbewegung oder während der Vorwärtsbewegung ist der Bündelverdränger 22 durch den Antrieb 30 vor die aktuell zu bestopfende Aufnahmeöffnung 12 bewegt worden. Die Bewegungsrichtung erfolgt vorzugsweise von einer Seite aus, in der noch keine Borstenbündel gestopft sind. Das bedeutet, von dieser Seite aus werden die umliegenden, schon gestopften Borstenbündel von der aktuell zu bestopfenden Aufnahmeöffnung 12 weggedrängt und gebogen. Dies ist insbesondere deshalb notwendig, weil die Borstenbündel nach dem Stopfen nicht alle exakt parallel verlaufen, sondern sich in gewisser Weise ähnlich einem Blumenstrauß auffächern.
Indem der Bündelverdränger 20 den Bereich um die aktuell zu bestopfende Aufnahmeöffnung 12 freihält, steht keine Borste der Bewegung der Spitze 18 im Wege, so dass die Spitze 18 sich durch den Bündelverdränger 20 hindurch zur Aufnahmeöffnung 12 bewegen kann und die Stopfzunge das Borstenbündel in die Aufnahmeöffnung 12 schiebt, entweder mit oder ohne einen Anker. Anschließend wird die Spitze 18 zurückgefahren.
Nachdem die Spitze 18 den Bündelverdränger 20 in Rückwärtsrichtung passiert hat, wird dieser durch den Antrieb 30 wegbewegt, und der nächste Bündelverdränger 22 schiebt sich vor die als nächstes zu bestopfende Aufnahmeöffnung.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 sind drei Bündelverdränger 20, 22, 122 vorgesehen, die alle durch einen hier nicht gezeigten Antrieb 30 längs einer Kreisbahn bewegt werden. Die Achse 28, um die die Kreisbahn herum verläuft, ist bei dieser Variante rechtwinkelig zur Ebene ausgerichtet, die durch die Vorderseite 32 definiert ist. Bei dieser Variante ist die sogenannte Taktstrecke geringer als bei der Variante nach Figur 1. Die Taktstrecke ist die Strecke, die ein Bündelverdränger von Takt zu Takt zurücklegt, also hier die Strecke zwischen dem Bündelverdränger 22 und dem Bündelverdränger 20 als Beispiel genannt.
Die Variante nach Figur 3 ist eine Abwandlung der Variante nach Figur 1 , bei der jedoch wie bei Figur 2 die Achse 28 rechtwinkelig zur Ebene ausgerichtet ist, die durch die Vorderseite 32 definiert ist.
Bei der Variante nach Figur 4 hingegen wird die Achse 28, um die herum die Bündelverdränger 20, 22, 122 nach Figur 2 rotieren, schräg zur Ebene ausgerichtet, die durch die Vorderseite 32 definiert ist. Auch hier, wie bei der Variante nach Figur 1, ist der Winkel der Achse 28 zu dieser Ebene im Bereich von 60 bis 90°, insbesondere im Bereich von 60 bis 80° gelegen.
Die vorgenannte Ebene kann auch ersetzt werden durch eine sogenannte radiale Ebene, und zwar eine radiale Ebene bezogen auf die Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs, genauer gesagt der Spitze 18, am Ende der Stopfbewegung. Dieses Ende der Stopfbewegung beginnt kurz vor Erreichen des vorderen Totpunkts, also nahe an der Vorderseite 32 und erstreckt sich bis zum nahegelegenen Totpunkt. Da jedoch dieses Ende der Stopfbewegung vorzugsweise senkrecht zur Vorderseite 32 verläuft, ist üblicherweise die Ebene mit der Vorderseite 32 auch die Radialebene. Jedoch kann es sein, dass die Borstenbündel schräg zur Vorderseite 32 verlaufen, nämlich bei schräg sitzenden Borstenbündeln, so dass sich hier eine Abweichung der Ausrichtung der Achse 28 zur Vorderseite 32 ergibt. Die vorgenannten Winkelangaben beziehen sich in diesem Fall auf die radiale Ebene und nicht auf die Ebene, welche durch die Vorderseite 32 definiert ist.
Figur 5 zeigt eine weitere Variante, bei der nicht nur drei, sondern deutlich mehr Bündelverdränger vorgesehen sind. Nur beispielhaft sind dabei die Bündelverdränger 20, 22, 122, die unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet sind, mit Bezugszeichen versehen.
Alle Bündelverdränger sind längs eines geschlossenen Rings, hier längs einer Kreisbahn angeordnet. Vorzugsweise kontaktieren sich die benachbarten Bündelverdränger, wie dies in Figur 10 dargestellt ist. Benachbarte Bündelverdränger können dabei auch unmittelbar aneinander befestigt sein. Als Halter 24 für sämtliche Bündelverdränger kann beispielsweise eine Scheibe fungieren, oder die Bündelverdränger können, wie in der Variante nach Figur 9 dargestellt, eigene Halter 24, 26 besitzen, mit denen sie an der gemeinsamen Antriebswelle befestigt sind.
Der Unterschied zwischen den Varianten nach den Figuren 9 und 10 besteht darin, dass bei der Variante nach Figur 10 die Bündelverdränger durch einen radial außen liegenden Stabilisierungsring 36 noch zusätzlich miteinander gekoppelt sind, wobei der Stabilisierungsring 36 ebenfalls dazu beiträgt, dass bereits gestopfte Borstenbündel verdrängt werden.
Eine Variante sieht vor, dass an der Außenseite dieses Stabilisierungsrings 36 Zähne 38 abstehen, welche Borsten beim Verdrängen zusätzlich halten sollen.
Figur 5 zeigt symbolisch ein Borstenbündel 40, welches extrem lang ausgebildet ist und welches noch in seinem Bündelverdränger 20 gehalten ist, obwohl der Bündelverdränger 20 bereits weggetaktet wurde und als nächstes entweder der Bündelverdränger 22 oder der Bündelverdränger 122 zum Einsatz kommt. Das bedeutet, die einzelnen Borstenbündel werden auch nach ihrer Bestopfung zumindest für einen Takt noch in ihrem zugeordneten Bündelverdränger gehalten. Die nachfolgenden oder der nachfolgende Bündelverdränger schirmt dann bereits die nächste Aufnahmeöffnung vor den anderen schon gestopften Borstenbündeln ab.
In Figur 5 ist auch zu erkennen, wie der Antrieb für die Bewegung der Bündelverdränger 20, 22, 122 erfolgt, nämlich hier beispielsweise über einen Riemen 42, der mit dem Antrieb 30 in Bewegung gesetzt wird.
Damit kann der Antrieb 30 deutlich beabstandet vom Stopfwerkzeug 16 positioniert sein.
Im Übrigen, dies gilt für alle Ausführungsformen, sind die Bewegungen der Bündelverdränger und die Bewegung des Stopfwerkzeugs 16 miteinander entweder mechanisch oder elektronisch gekoppelt, bei einer elektronischen Koppelung insbesondere über ein sogenanntes „Camming“.
Der Antrieb 30 ist hierbei vorzugsweise ein elektrischer Servomotor. Der Antrieb 30 für die Bewegung des Stopfwerkzeugs 16 erfolgt in diesem Fall mechanisch über einen Nockenantrieb, aber alternativ auch über einen Servomotor oder über eine Kombination von beiden.
In Figur 6 ist zu sehen, dass bereits zwei Reihen von Aufnahmeöffnungen gestopft sind und die dritte Reihe von unten nun von rechts nach links bestopft wird. Zu sehen ist auch, dass die einzelnen Borstenbündel 40 sich leicht konisch auffächern und damit der Bewegung der Spitze 18 beim Stopfen im Wege stünden.
Die Bündelverdränger, von denen hier rein der Übersichtlichkeit halber einige zeichnerisch weggelassen sind, verdrängen zusammen mit dem Stabilisierungsring 36 die bereits gestopften Borstenbündel 40 im Umfeld der aktuell zu bestopfenden Aufnahmeöffnung.
Die Figuren 7 und 8 zeigen aus unterschiedlichen Blickwinkeln, dass Borstenbündel 40 noch einen oder mehrere Takte lang von ihrem zugeordneten Bündelverdränger 20 gehalten werden. Die hier verwendeten Borstenbündel 40 sind extrem lang, und zwar noch länger als der sogenannte Stopfhub, also die Bewegungsstrecke der Spitze 18 zwischen ihren beiden Totpunkten. In diesem Fall steckt das Borstenbündel 40 noch in der Spitze 18, wenn es gerade gestopft wurde und die Spitze 18 schon in ihren hinteren Totpunkt überführt wurde. Dann zieht der Bündelverdränger 20 durch seine Bewegung zur Seite das Borstenbündel 40 aus der Spitze 18 heraus.
Wie man gut insbesondere in Figur 8 sehen kann, ist auch bei dieser Ausführungsform die Achse 28, um die die Bündelverdränger 20, 22, 122 längs ihrer Kreisbahn bewegt werden, nicht senkrecht zur radialen Ebene, sondern schräg hierzu. Auch hier bezieht sich die radiale Ebene auf die Bewegungsbahn des Stopfwerkzeugs 16, genauer der Spitze 18, am Ende der Stopfbewegung. Diese radiale Ebene kann, wie erläutert, je nach Ausrichtung der Aufnahmeöffnung relativ zur Vorderseite 32 auch mit der Ebene zusammenfallen, die durch die Vorderseite 32 definiert ist.
Auch hier beträgt der Winkel der radialen Ebene zur Achse 28 zwischen 60° bis 90°, insbesondere 60 bis 80°. Die Bündelverdränger 20, 22, 122 sind hier längs einer geschlossenen Ringbahn (hier Kreisringbahn) beweglich. Durch die schräge Ausrichtung der Ringbahn zur Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs am Ende der Stopfbewegung selbst kommt es dazu, dass der gerade aktive Bündelverdränger 20 näher an der Vorderseite in Seitenansicht gesehen liegt als alle anderen Bündelverdränger. In Seitenansicht gesehen, bewegt sich also ein Bündelverdränger taktweise immer näher zu der Aufnahmeöffnung hin und damit näher zur Ebene, die durch die Vorderseite des Borstenträgers definiert ist, bis er vor seiner zugeordneten Aufnahmeöffnung liegt und diese abschirmt. Anschließend bewegt er sich wieder schrittweise von der Ebene weg.
Ein Bündelverdränger kann so ausgeführt sein, dass er nur mit einem Abschnitt in Kontakt mit Borsten kommt. Bei den Varianten, die bislang erläutert wurden, kommt der gesamte Bündelverdränger 20, 22, 122 in Kontakt mit dem Bündel, so dass sein sogenannter Abschirmungsabschnitt durch den kompletten Bündelverdränger selbst gebildet ist. Bei Ausführungsformen wie in den Figuren 12 bis 16 hingegen sind Bündelverdränger 22, 22, 122 vorgesehen, die nur auf einem Teilbereich in Kontakt mit Borsten kommen, wobei dieser Teilbereich dann als sogenannter Abschirmungsabschnitt 50 bezeichnet wird.
Für diese Abschirmungsabschnitte 50 gilt dann, dass sie sich optional auf ihrer geschlossenen Ringbahn taktweise weiterbewegen und dass diese Ringbahn, wie anhand des Beispiels nach den Figuren 5 bis 8 gerade erläutert, zu der Vorderseite des Borstenträgers 14 und der damit definierten Ebene hin bewegen und dann wieder von dieser Ebene weg bewegen.
Bevor auf die Ausführungsformen nach den Figuren 12 bis 16 Bezug genommen wird, wird die Variante nach Figur 11 vorgestellt, bei der die Bündelverdränger 20, 22, 122 nicht längs einer Kreisbahn umlaufen, sondern auf einer anderen, geschlossenen Ringbahn in Form eines Ovals. Hier sitzen die Bündelverdränger beispielsweise auf Haltern 24, 26, die wiederum auf einer Kette 52 oder einem Band befestigt sind, das angetrieben ist und umläuft. Diese Kette oder dieses Band wird dann natürlich nicht nur umlaufen, sondern auch noch seitlich relativ zum Stopfwerkzeug 16 bewegt.
Bei der Variante nach Figur 12 sind die Bündelverdränger 20, 22, 122 stabförmig ausgeführt und erstrecken sich sternförmig von der Welle nach außen, durch die die Achse 28 verläuft. Bei dieser Variante ist nicht der gesamte Bündelverdränger auch gleichzeitig ein Abschirmungsabschnitt 50, vielmehr wird der Abschirmungsabschnitt 50 durch einen vorderen Endbereich definiert.
Bei der Variante nach Figur 13 ist der Abschirmungsabschnitt 50 durch ein U- förmig gebogenes Ende des ansonsten stabförmigen Bündelverdrängers 20, 22, 122 definiert. Der Abschirmungsabschnitt verläuft also hier U-förmig, wobei auch andere Geometrien möglich sind, zum Beispiel ein L oder ähnliche Geometrien. Bei diesen gebogenen oder gekrümmten Varianten wird der Abschirmungsabschnitt Borsten von wenigstens zwei Seiten aus abschirmen können und einen Durchgang von diesen zwei Seiten für das Stopfwerkzeug 16 freilegen.
Bei der Variante nach Figur 14 liegt die Achse 28 entweder parallel zur radialen Ebene und damit zu der Ebene, die durch die Vorderseite 32 definiert ist, oder unter einem spitzen Winkel zu dieser Ebene, hier in einem Winkel von maximal 25°. Die stabförmigen Bündelverdränger 20, 22 verlaufen hier parallel zur Achse 28.
Bei der Variante nach Figur 15 sind als einziger Unterschied nicht mehr zwei Bündelverdränger wie bei der Variante nach Figur 14, sondern drei Bündelverdränger 20, 22, 122 vorgesehen.
Figur 16 zeigt eine noch etwas andere Ausrichtung der Achse 28 relativ zu der Vorderseite 32.
Nicht dargestellt ist eine Variante, bei der die Bündelverdränger durch Öffnungen und die Öffnungen begrenzende Ränder in einer drehbaren Scheibe gebildet sind. Man kann sich diese Ausführungsform entsprechend Figur 10 so vorstellen, dass der Rand der Scheibe durch den Stabilisierungsring 36 gebildet ist und die Öffnungen durch die Bündelverdränger 20, 22, 122 symbolisiert werden.
Die Ausrichtung der ringförmigen Bahn der einzelnen Bündelverdränger zur Vorderseite 32 kann auch so definiert werden, dass die ringförmige Bahn, entlang der die Bündelverdränger bewegt werden, eine Fläche umschreibt, insbesondere eine ebene Fläche, die zu der Vorderseite 32 schräg verläuft. Der Winkel der Ebenen zueinander beträgt vorzugsweise, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, weniger als 30°.
Der Abstand der Bündelverdränger zueinander und die Bewegungsbahn der Bündelverdränger in Relation zum Stopfhub so gewählt, dass ein eine aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung 12 freihaltender Bündelverdränger 20 von dieser Aufnahmeöffnung 12 nur im Bereich des Stopfhubs weg bewegt wird, bis der anschließend aktivierte Bündelverdränger 22 die anschließend freizuhaltende Aufnahmeöffnung überstreicht. Dies ist bezogen auf die Seitenansicht. Das bedeutet, der gerade aktive Bündelverdränger 20 wird von der Vorderseite 32 weg nicht weit weggefahren, bis der nächste Bündelverdränger, hier der Bündelverdränger 22, in Aktion kommt, damit der Bündelverdränger 20 auch noch im nachfolgenden Takt sein Borstenbündel hält.
Die Taktstrecke kann bei allen Ausführungsformen variabel ausgeführt sein, das heißt, dass die Strecke, die ein Bündelverdränger nach dem Stopfvorgang seiner Aufnahmeöffnung bis zum darauffolgenden Stopfvorgang zurücklegt, unterschiedlich weit sein kann. So kann beispielsweise bei der Variante nach den Figuren 1 bis 4 der Schwenkwinkel von Takt zu Takt verändert werden, oder bei der Variante nach Figur 5 kann zum Beispiel ein Bündelverdränger übersprungen werden, so dass beispielsweise nach dem Bewegen der Spitze 18 durch den Bündelverdränger 20 als nächstes der Bündelverdränger 122 aktiviert wird, wohingegen der Bündelverdränger 22 keine Funktion hat. Damit kann variabel auf die unterschiedlichen Borstenlängen reagiert werden.
Auch können unterschiedliche Aufsätze mit Bündelverdrängern in derselben Bürstenstopfvorrichtung eingesetzt werden. So werden beispielsweise mit Bezug auf die Figuren 12 und 13 Aufsätze auf die angegebene Welle gesteckt oder, allgemeiner gesagt, an ihr angebracht, bei denen mehr als die dargestellten fünf oder sechs Bündelverdränger sternförmig nach außen laufen. Bei der Figuren 9 und 10 wiederum lassen sich zum Beispiel Bündelverdränger in Form von Ringen mit unterschiedlichen Kreisdurchmesser zusammensetzen, oder auch andere runde Ringe (z.B. Oval) oder mehreckige (z.B. Dreieck, Viereck, ...) Ringe. Auch damit kann die Taktstrecke verändert und an die Bündellänge angepasst werden. Somit kann auf einfache Weise ein Baukastensystem vorgesehen werden, mit dem durch minimalen Umbau auf andere Bürsten und andere Bündellängen reagiert werden kann. Falls der Antrieb 30 elektronisch gesteuert wird, ist die Verstellung der Taktstrecke auch antriebsseitige ohne Probleme.

Claims

Ansprüche
1. Bürstenstopfvorrichtung, mit einem reversibel hin und her verfahrbaren Stopfwerkzeug (16) zum Stopfen von Borstenbündeln (40) in einen Borstenträger (14), der mehrere Aufnahmeöffnungen für Borstenbündel (40) hat, und mehreren nacheinander zum zu bestopfenden Borstenträger (14) bewegten Bündelverdrängern (20, 22, 122) bestehend aus einem oder mehreren mechanischen Teilen, welche durch direkten Kontakt mit den bereits gestopften Borsten, diese von der nachfolgend zu beborstenden Aufnahmeöffnung (12) verdrängen.
2. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) mechanisch miteinander verbunden und so gelagert sind, dass sie in einer festen Abfolge nacheinander zum Borstenträger (14) hin und von ihm weg beweglich sind.
3. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) auf einer geschlossenen Ringbahn beweglich sind, insbesondere auf einer Kreisbahn.
4. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) um eine Achse herum verfahrbar gelagert sind, wobei die Achse (28) entweder in einem Winkel von maximal 35° zu einer radialen Ebene bezogen auf die Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs (16) am Ende der Stopfbewegung liegt oder in einem Winkel von 60° bis 90°, insbesondere 60° bis 80°, zu dieser radialen Ebene.
5. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) jeweils einen Abschirmungsabschnitt (50) haben, mit dem sie die Borsten verdrängen, wobei die Abschirmungsabschnitte (50) aller Bündelverdränger (20, 22, 122) längs einer geschlossenen Ringbahn beweglich sind und die Ringbahn derart schräg zu der Stopfbewegungsrichtung des Stopfwerkzeugs (16) am Ende der Stopfbewegung verläuft, dass der die aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung (12) abschirmende Bündelverdränger (20, 22, 122) mit mindestens einem Teil seines Abschirmungsabschnitts (50) näher an einer durch eine Vorderseite (32) des Borstenträgers (14) definierten Ebene ist als alle anderen Abschirmungsabschnitte (50).
6. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) jeweils stabförmig sind, insbesondere mit einem gebogenen, freien, den Abschirmungsabschnitt (50) mit den zu verdrängenden Borsten bildenden Ende, wobei die stabförmigen Bündelverdränger (20, 22, 122) auf einer gemeinsamen, rotierenden Welle befestigt sind, vorzugsweise wobei die Bündelverdränger (20, 22, 122) parallel zueinander verlaufen oder in einer Ebene liegen, insbesondere von der gemeinsamen, um eine Achse (28) rotierenden Welle sternförmig nach außen verlaufen.
7. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) jeweils einen Abschirmungsabschnitt (50) haben, mit dem sie die zu verdrängenden Borsten kontaktieren, wobei der Abschirmungsabschnitt (50) einen Durchgang für das Stopfwerkzeug (16) und das zu stopfende Borstenbündel (40) umschließt und diesen Durchgang von wenigstens zwei Seiten begrenzt.
8. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) im Abschirmungsabschnitt (50) II-, L-, geschlossen ringförmig oder kreisringförmig sind, um den Durchgang zu definieren.
9. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) durch einen radial außen liegenden Stabilisierungsring (36) mechanisch miteinander gekoppelt und/oder im Abschirmungsabschnitt (50) miteinander verbunden sind.
10. Bürstenstopfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) durch Öffnungen und die Öffnungen begrenzende Ränder in einer drehbaren Scheibe gebildet sind.
11. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3 Bündelverdränger (20, 22, 122) vorgesehen sind. 12. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Bündelverdränger (20, 22, 122) getaktet ist und mit der Bewegung des Stopfwerkzeugs (16) gekoppelt ist, insbesondere elektronisch.
13. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Bündelverdränger (20, 22, 122) zueinander und ihre Bewegungsbahn in Relation zum Stopfhub so gewählt sind, dass ein eine aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung (12) freihaltender Bündelverdränger (20, 22, 122) von der Aufnahmeöffnung (12) in Seitenansicht gesehen nur im Bereich des Stopfhubes weg bewegt wird, bis der anschließend aktivierte Bündelverdränger (20, 22, 122) die anschließend freizuhaltende Aufnahmeöffnung (12) überstreicht.
14. Bürstenstopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (30) der Bündelverdränger (20, 22, 122) so ausgebildet ist, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) ausgehend von einer Stopfposition, in der sie eine aktuell bestopfte Aufnahmeöffnung (12) freihalten, mit verstellbar unterschiedlich weiten Taktstrecken weiterbewegt werden können.
15. Verfahren zum Stopfen von Bürsten mittels einer Bürstenstopfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ein erster Bündelverdränger (20, 22, 122) wird quer zu einer als nächstes zu bestopfenden Aufnahmeöffnung (12) in einem Borstenträger (14) verfahren, um zuvor gestopfte Borsten von der als nächstes zu stopfenden Aufnahmeöffnung (12) weg zu biegen, b) ein Stopfwerkzeug (16) stopft ein Borstenbündel (40) in die zu bestopfende Aufnahmeöffnung, c) das Stopfwerkzeug (16) fährt zurück, d) der erste Bündelverdränger (20, 22, 122) wird von der Aufnahmeöffnung
(12) weg bewegt, und e) ein weiterer Bündelverdränger (20, 22, 122) wird quer zu einer unmittelbar darauf folgend zu bestopfenden Aufnahmeöffnung (12) verfahren, um zuvor gestopfte Borsten weg zu biegen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) der erste Bündelverdränger (20, 22, 122) das gerade gestopfte Borstenbündel
(40) noch wenigstens so lange hält, bis der weitere Bündelverdränger (20, 22, 122) sich vor die Aufnahmeöffnung (12) bewegt hat, in die das nächste Borstenbündel (40) gestopft wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Borstenbündel (40) gestopft werden, die länger als der Stopfhub sind und dass im Schritt d) der erste Bündelverdränger (20, 22, 122) das gerade gestopfte Borstenbündel (40) aus dem Stopfwerkzeug (16) zieht
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverdränger (20, 22, 122) längs einer ringförmigen Bahn getaktet umlaufen und nacheinander gestopfte Borstenbündel (40) verdrängen, wobei die ringförmige Bahn eine Fläche umschreibt, die zu einer dem Stopfwerkzeug (16) zugewandten Vorderseite (32) des Borstenträgers (14) weist, insbesondere schräg zur Vorderseite (32) ausgerichtet ist.
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