Bürsten

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Bürstenherstellung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten.

Bei der Herstellung von Bürsten, beispielsweise Zahnbürsten, Haushalts bürsten oder auch Pinseln, ist es üblich, dass ein Bürstengrundkörper nachein ander zu verschiedenen Bearbeitungsstationen geführt wird, an denen jeweils ein spezifischer Bearbeitungsschritt vorgenommen wird. Beispielsweise können an einer Bearbeitungsstation mehrere Löcher in den Bürstengrundkörper gebohrt werden, und an einer nachfolgenden Arbeitsstation werden Borstenbündel in die Löcher gestopft. Zum Verstellen der Bürstengrundkörper werden meist Schlitten verwendet, die entlang eines vorgegebenen Weges so umlaufen, dass die an ihnen temporär aufgenommene Borstengrundkörper nacheinander den verschiedenen Stationen zur Bearbeitung angeboten werden. In einem einfachen Beispiel weist die Bürstenherstellungsmaschine eine Beladestation, eine Bohrstation, eine Stopfstation und eine Entnahmestation auf. Dann können vier Schlitten verwendet werden, die bei jedem Takt der Bürstenherstellungsmaschine jeweils eine Station weiter verstellt werden. Die Schlitten sind üblicherweise an einem Antriebselement wie einem gemeinsamen Träger oder eine Kette angebracht, das alle Schlitten gemeinsam weiterverstellt.

Nachteilig bei den bekannten Maschinen ist, dass beim Weiterverstellen der Schlitten von einer Bearbeitungsstation zur nächsten eine gewisse Zeit vergeht, was sich nachteilig auf die Produktivität der Bürstenherstellungsmaschine auswirkt.

Um dieses Problem zu lösen, ist aus der DE 102014 103599 A1 eine Bürsten herstellungsmaschine bekannt, die sich durch sehr kurze Taktzeiten und damit eine hohe Produktivität auszeichnet. Diese bekannte Maschine wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben. Die Bürstenherstellungsmaschine weist einen Führungsblock 10 auf, entlang dem mittels eines Transportsystems mehrere Träger 12 umlaufend verstellt werden. Die Träger 12 sind hier als Schlitten ausgeführt.

Um den Führungsblock 10 herum sind mehrere Bearbeitungsstationen 14, 16, 18, 20, 22, 24 angeordnet. Wenn die Schlitten 12 um den Führungsblock 10 herum verstellt werden, bewegen sie sich vor den Bearbeitungsstationen vorbei.

Zum Verstellen der Schlitten 12 ist eine Antriebsvorrichtung 28 vorgesehen, mit der jeder Schlitten einzeln und individuell um den Führungsblock 10 herum verfahren werden kann. Die einzige Begrenzung der individuellen Verfahrbarkeit der Schlitten besteht darin, dass kein Schlitten den anderen überholen kann. Ansonsten kann jeder Schlitten hinsichtlich Verfahrweg und Verfahrgeschwindigkeit individuell und unabhängig von den anderen Schlitten bewegt werden.

Die Antriebsvorrichtung 28 kann beispielsweise gebildet sein durch einen Antriebsmotor an jedem Schlitten 12, der mit einem Antriebselement gekoppelt ist, beispielsweise einem Antriebsrad oder einem Zahnrad, das wiederum mit einem entsprechenden Gegenelement des zentralen Führungsblocks 10 zusammen wirkt, beispielsweise einer Laufbahn oder einer Zahnstange. Die Antriebsvor richtung 28 kann auch als Linearmotor ausgeführt sein, der dem Schlitten zugeordnet ist und diesen berührungslos relativ zum Führungsblock 10 verstellt. Die Antriebsvorrichtung 28 kann auch gebildet sein durch mehrere Riemenantriebe, mit denen die Schlitten individuell verstellt werden können. Hierbei ist es möglich, durch geeignetes Zuordnen der Riemenantriebe zu den Bearbeitungsstationen mit weniger Riemenantrieben auszukommen als Schlitten vorhanden sind, da es für eine minimierte Taktzeit ausreicht, die Schlitten lediglich im Bereich von einigen Bearbeitungsstationen individuell und unabhängig voneinander zu verstellen, beispielsweise im Bereich der Bohr- und der Stopfstation, während die Schlitten von einer Entnahme- zu einer Beladestation synchron (und damit mittels desselben Riemenantriebs) verstellt werden können, ohne dass dies die Taktzeit negativ beeinflusst.

Bei den genannten Antriebsvorrichtungen handelt es sich lediglich um Beispiele und nicht um eine abschließende Aufzählung. An jedem Schlitten 12 ist mindestens eine Spannvorrichtung 30 für einen Bürstengrundkörper 32 angebracht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden je Schlitten zwei Spannvorrichtungen 30 verwendet. Falls nötig, können auch mehr Spannvorrichtungen vorgesehen werden.

Jede Spannvorrichtung 30 ist um zwei Achsen schwenk- beziehungsweise kippbar. Zum einen ist eine Schwenkvorrichtung 36 vorgesehen, mit der jede Spannvorrichtung 30 um eine Schwenkachse S verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse S ist parallel zur Verstellrichtung der Schlitten ausgerichtet.

Weiterhin ist eine Kippvorrichtung 38 vorgesehen, mit der die Spannvorrichtung 30 um eine Kippachse K gekippt werden kann. Die Kippachse K steht senkrecht zur Verstellrichtung V der Schlitten 12.

Weiterhin ist eine Höhenverstellung 40 vorgesehen, mit welcher der Träger 34 in vertikaler Richtung relativ zum Schlitten 12 verstellt werden kann, also in der Richtung des Doppelpfeils H.

Mit Bezug auf die Orientierung der Bürstenherstellungsmaschine, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, verstellt die Höhenverstellung 40 den Träger 34 in vertikaler Richtung, also nach oben und unten. Die Kippvorrichtung 38 kann die ihr zugeordnete Spannvorrichtung 30, bezogen auf Figur 1 , im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kippachse K kippen (siehe auch den Doppelpfeil K in Figur 1). Die Schwenkvorrichtung 36 kann die ihr zugeordnete Spannvorrichtung 30, bezogen auf Figur 1 , im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Schwenkachse S schwenken (siehe auch den Doppelpfeil S in Figur 2).

Angaben wie „oben“ oder Ähnliches verstehen sich hier lediglich als Bezugnahme auf die Figuren. Die Bürstenherstellungsmaschine kann später auch anders angeordnet sein, da sich die Führung 26 nicht in einer horizontal erstreckenden Ebene befinden muss, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist.

Zum Verstellen der Schlitten 12 entlang der Führung 26 ist eine hier schematisch gezeigte Steuerung 48 vorgesehen, die in der gewünschten Weise frei programmiert werden kann. In Abhängigkeit von den gewünschten Bearbeitungsschritten steuert die Steuerung 48, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchen Schritten sich die Schlitten 12 entlang der Führung 26 verstellen. Die Bearbeitungsstationen können unterschiedliche Bearbeitungsschritte ausführen. In einem Beispiel kann die Bearbeitungsstation 14 eine Beladestation sein, bei der leere Spannvorrichtungen 30 mit zu bearbeitenden Bürstengrundkörpern 32 bestückt werden.

Die Bearbeitungsstation 16 ist hier eine Bohrstation, die je Spannvorrichtung 30 ein Bohrwerkzeug 50 aufweist. Die Bohrwerkzeuge 50 können in einer hin- und hergehenden Bewegung entlang der Richtung des Doppelpfeils B verstellt werden, so dass Löcher in den Bürstengrundkörper 32 gebohrt werden. Die hierbei nötige Längsverstellung des Bürstengrundkörpers 32, also entlang der Verstellrichtung V der Schlitten 12 auf der Führung 26, erfolgt dadurch, dass der Schlitten 12 mittels der Antriebsvorrichtung 28 in kleinen Schritten relativ zur Bearbeitungsstation 16 verstellt wird, und zwar für jede Spalte von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. In vertikaler Richtung werden die Bürstengrundkörper 32 mittels der Höhenverstellung 40 verstellt, und zwar für jede Reihe von zu bohrenden Löchern um den Lochabstand. Falls die Löcher im Bürstengrundkörper 32 in Richtungen gebohrt werden sollen, die zueinander nicht parallel sind, wird der Bürstengrundkörper 32 mittels der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 in geeigneter Weise verschwenkt und/oder gekippt.

Die Bearbeitungsstation 18 ist hier eine Stopfstation, in der je Spannvorrichtung 30 ein Stopfwerkzeug 52 aufweist. Mit dem Stopfwerkzeug 52 können in einer hin- und hergehenden Bewegung entlang dem Doppelpfeil P Bündel vom Borsten 60, die in einem Vorratskasten 54 bereitgehalten werden, in die Löcher des Bürstengrundkörpers 32 gestopft werden. Auch hierbei wird der Bürstengrundkörper 32 durch geeignetes Ansteuern der Antriebsvorrichtung 28, der Höhenverstellung 40, der Schwenkvorrichtung 36 und der Kippvorrichtung 38 relativ zum Stopfwerkzeug 52 positioniert.

Die Bearbeitungsstation 20 kann eine Entnahmestation sein, in welcher der mit Borstenbündeln versehene Bürstengrundkörper 32 aus der Spannvorrichtung 30 entnommen oder auch nur ausgeworfen wird.

In Abhängigkeit von den Bearbeitungsschritten, die mittels der Bürstenher stellungsmaschine vorgenommen werden sollen, können weitere Bearbeitungs stationen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Nachbearbeitungsstation vorgesehen sein, in der die am Bürstengrundkörper 32 angebrachten Borsten 60 geschnitten und/oder geschliffen werden, um eine gewünschte Länge und/oder ein gewünschtes Profil zu erhalten. In diesem Fall wird die Entnahmestation 20, betrachtet in der Verstellrichtung V, natürlich hinter der Nachbearbeitungsstation angeordnet werden.

Die Bürstenherstellungsmaschine kann mit einer Spritzgussstation gekoppelt sein, sodass in einer angrenzenden Spritzgussstation die Bürstenkörper zuerst spritzgegossen werden oder Zusatzteile an bereits zuvor hergestellte Bürstenkörper angespritzt werden. Von der Spritzgussstation werden diese Bürstenkörper dann manuell oder vorzugsweise vollautomatisch zur Bürstenherstellungsmaschine transportiert und in der Beladestation in die Bürstenherstellungsmaschine eingekoppelt. Dies kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Wenn die Träger die Bürstenherstellungsmaschine nicht verlassen, werden die Bürstenkörper in der Bürstenherstellungsmaschine in die Träger eingesetzt. Darüber hinaus könnten die Träger auch in der Beladestation in die Herstellungsmaschine bereits in beladenem Zustand eingesetzt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist es jedoch so, dass die Träger in der Bürstenherstellungsmaschine umlaufen und dadurch diese nicht verlassen.

Es ist auch möglich, die Bürstenherstellungsmaschine „doppelt“ zu bestücken, also in einer Hälfte eine Beladestation, verschiedene Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation, und anschließend in der zweiten Hälfte wiederum eine Beladestation, mehrere Bearbeitungsstationen und eine Entnahmestation. Auf diese Weise kann die Anzahl der je Takt hergestellten Bürsten verdoppelt werden.

Es ist erkennbar, dass die Taktrate, mit der Bürstengrundkörper gebohrt und dann mit Borsten bestückt werden können, von der „langsamsten“ der beiden Stationen Bohren und Stopfen abhängt; da je Bürstengrundkörper so viele Löcher gebohrt werden müssen wie gestopft werden müssen, kann keine dieser beiden Stationen schneller arbeiten als die andere. Falls sie es doch tut, muss sie anschließend warten, bis die Bearbeitung an der anderen Station abgeschlossen ist.

Es hat sich herausgestellt, dass derzeit das Bohren der Löcher den „Flaschenhals“ darstellt. Im Hinblick darauf, dass die Bohrspäne aus dem Loch entfernt werden müssen und außerdem das Material nicht beliebig schnell bearbeitet werden kann (bei Bürstengrundkörpern aus Kunststoff besteht das Risiko, dass das Material schmilzt), sind aktuell mit üblichen Bohrern und üblichen Bohrtechniken die Bearbeitungsgrenzen erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maschine und ein Verfahren zur Bürstenherstellung zu schaffen, mit denen die Bearbeitungsgeschwindigkeit weiter gesteigert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Maschine zur Bürstenherstellung vorgesehen, mit einer Stopfstation, in der mindestens ein Stopfwerkzeug vorgesehen ist, einer Bohrstation, in der mehr Bohrwerkzeuge vorgesehen sind als Stopfwerkzeuge in der Stopfstation, und einem Transportsystem, das mehrere Trägereinheiten aufweist, die unabhängig voneinander bewegbar sind und jeweils zwei oder mehr Spannvorrichtungen für Bürstengrundkörper tragen, die von der Bohrstation zur Stopfstation weiterverstellt werden können. Zur Lösung der Aufgabe ist auch ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten vorgesehen, insbesondere mit einer solchen Maschine, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: In einer Bohrstation werden in einem Bearbeitungszyklus mit mehreren Bohrwerkzeugen Löcher in mehrere Bürstengrundkörper gebohrt, und in einer Stopfstation werden in demselben Bearbeitungszyklus mit einem Stopfwerkzeug nacheinander Borstenbündel in die Löcher von mehreren Bürstengrundkörpern eingebracht.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den „Flaschenhals“ bei der Bearbeitungsgeschwindigkeit dadurch zu entfernen, dass mehr Bohrwerkzeuge verwendet werden als Stopfwerkzeuge. Betrachtet man ein einfaches Beispiel, bei dem jede Trägereinheit zwei Spannvorrichtungen aufweist, wird in einem Bearbeitungszyklus mit jeweils einem Bohrwerkzeug ein Bürstengrundkörper vollständig gebohrt, während im selben Bearbeitungszyklus zwei zuvor gebohrte Bürstengrundkörper, die in einer anderen T rägereinheit aufgenommen sind, mittels eines einzigen Stopfwerkzeugs mit Borstenbündeln versehen werden. Letztendlich müssen also die Löcher (bei diesem Beispiel) nur halb so schnell gebohrt werden wie sie mit Borstenbündeln befüllt werden.

Anders ausgedrückt, ist eine Bohrrate der Bohrstation, die sich bestimmt aus der Anzahl der je Zeiteinheit gebohrten Löcher multipliziert mit der Anzahl der Bohrwerkzeuge, größer oder gleich als eine Stopfrate der Stopfstation, die sich bestimmt aus der Anzahl der je Zeiteinheit bestopften Löcher multipliziert mit der Anzahl der Stopfwerkzeuge. Auf diese Weise sind alle in einem Bearbeitungs zyklus zu bohrenden Löcher spätestens dann gebohrt, wenn alle innerhalb desselben Bearbeitungszyklus zu bestopfenden Löcher mit einem Borstenbündel versehen sind. Es ist also nicht mehr notwendig, dass das Stopfwerkzeug wartet, bis in der Bohrstation alle Löcher gebohrt sind, sondern es werden so viele Bohrwerkzeuge verwendet, dass diese rechtzeitig fertig sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Zeitdauer, innerhalb der alle in einem Bearbeitungszyklus zu bohrenden Löcher fertiggestellt sind, 90 % oder weniger der Zeitdauer des Bearbeitungszyklus, vorzugsweise weniger als 70 % und besonders bevorzugt weniger als 60 %. Allgemein ausgedrückt, ist also die Bohrrate nicht gleich der Stopfrate, sondern merklich größer als diese. Hieraus resultiert, dass innerhalb eines Bearbeitungszyklus, der von der Stopfstation vorgegeben wird, Zeit zur Verfügung steht, die dazu genutzt werden kann, die T rägereinheit, die sich gerade nicht in der Stopfstation befindet, vor oder nach dem Bohren weiterzuverstellen. Dabei kann abhängig von dem „Überschuss“ der Bohrrate über die Stopfrate die freie Zeit allein dafür verwendet werden, dass die entsprechende Trägereinheit lediglich den Weg von einer Station zu anderen durchläuft (also indexiert wird). Wenn der Überschuss allerdings groß genug ist, kann der Überschuss auch dazu verwendet werden, die entsprechende Trägereinheit zu einer weiteren Station zu verstellen, beispielsweise zu einer Nachbearbeitungsstation, die - in einer Verstellrichtung des Transportsystems betrachtet - hinter der Stopfstation angeordnet ist, oder zu einer Ladestation, in der unbestückte Bürstengrundkörper den Spannvorrichtungen zugeführt und/oder bestopfte Bürstengrundkörper aus den Spannvorrichtungen entnommen werden können. Die Ladestation ist dabei - in der Verstellrichtung des Transportsystems gesehen - vor der Bohrstation angeordnet.

Dabei sind abhängig von der Anzahl der verwendeten Trägereinheiten verschiedene Konfigurationen möglich.

Wenn zwei Trägereinheiten vorgesehen sind, kann während eines Bearbeitungszyklus ein Satz von Bürstengrundkörpern in der Stopfstation bestopft werden, während ein weiterer Satz von Bürstengrundkörpern in der Bohrstation bearbeitet wird und mindestens eine weitere Station durchläuft. Wenn drei Trägereinheiten vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, dass während eines Bearbeitungszyklus ein Satz von Bürsteng rundkörpern in der Stopfstation bestopft wird, während ein weiterer Satz von Bürstengrundkörpern in der Bohrstation bearbeitet wird und ein wiederum weiterer Satz von Bürstengrundkörpern mindestens eine weitere Station durchläuft. Hierdurch ergeben sich mehr Freiheitsgrade bei der Bearbeitung der Bürstengrundkörper.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der wiederum weitere Satz von Bürstengrundkörpern nicht nur eine weitere Station durchläuft, sondern zwei weitere Stationen. Bei diesen Stationen kann es sich beispielsweise um eine Nachbearbeitungsstation und eine Ladestation und handeln.

In der Nachbearbeitungsstation können die Borsten der in den Borstengrundkörper eingebrachten Borstenbündel nachbearbeitet werden, insbesondere beschnitten, geschliffen, abgerundet und/oder geschlitzt werden.

In der Ladestation können Bürstengrundkörper in Spannvorrichtungen eingebracht und/oder aus diesen entfernt werden. Das Entfernen kann unter der Wirkung von Schwerkraft erfolgen, so dass die Bürstengrundkörper aus den Spannvorrichtungen herausfallen, wenn diese geöffnet werden, oder durch maschinelles Entnehmen. Die Bürstengrundkörper können dabei von Hand oder mittels einer automatisierten Zuführvorrichtung eingesetzt werden.

Abhängig vom Überschuss der Stopfrate des Stopfwerkzeugs über der Bohrrate jedes einzelnen Bohrwerkzeugs, kann auch die Anzahl der Spannvorrichtungen je Trägereinheit variiert werden. Wenn das Stopfwerkzeug sehr viel schneller als die Bohrwerkzeuge ist, können beispielsweise drei Spannvorrichtungen je Trägereinheit (und dann beispielsweise auch drei Bohrwerkzeuge) vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen.

Figur 1 in einer schematischen Draufsicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Maschine zur Bürstenherstellung;

Figur 2 in einer Seitenansicht eine Bohrstation der Maschine von Figur 1 ; Figur 3 in einer schematischen Seitenansicht eine Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 die Maschine von Figur 3 in einer Draufsicht;

Figur 5 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht das

Transportsystem der Maschine von Figur 3;

Figur 6 in einer Draufsicht eine Ausführungsvariante der Maschine von Figur 3;

Figur 7 in einer schematischen Seitenansicht eine weitere Ausführungsvariante der Maschine von Figur 3;

Figur 8 in einer schematischen Draufsicht eine Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 9 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht das

Transportsystem der Maschine von Figur 8.

In den Figuren 3 bis 5 ist eine Maschine zur Bürstenherstellung gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Für die Bauteile und Elemente, die von der Maschine der Figuren 1 und 2 bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.

Die Maschine gemäß den Figuren 3 bis 5 weist ein schematisch gezeigtes Transportsystem 11 auf, das dazu dient, die Bürstengrundkörper 32 zwischen verschiedenen Stationen weiterzutransportieren.

Das Transportsystem 11 weist zwei Trägereinheiten 12 auf, die an einer hier schematisch gezeigten Führung 26 angebracht und mittels einer Antriebsvorrichtung unabhängig voneinander verstellt werden können. Konkret sind die Trägereinheiten 12 um eine Mittelachse M drehbar angebracht und geführt. Hierfür können Antriebswellen oder andere geeignete Bauteile verwendet werden, deren Konstruktion im Einzelnen nicht relevant ist. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Trägereinheiten individuell voneinander zu verstellen (mit der Einschränkung, dass eine Trägereinheit nicht die andere überholen kann). Jede T rägereinheit 12 ist mit zwei Spannvorrichtungen 30 versehen, die jeweils einen Bürstengrundkörper 32 lösbar aufnehmen können. Die Spannvor richtungen 30 können dabei, ähnlich wie bei der aus den Figuren 1 und 2 bekannten Maschine, schwenkbar angebracht sein.

Wie in den Figuren 3 und 4 zu sehen ist, weist die Maschine hier eine Bohrstation 16 und eine Stopfstation 18 auf.

In Figur 4 sind die Bohrstation 16 und die Stopfstation 18 einander diametral gegenüberliegend bezogen auf die Mittelachse M dargestellt. Dies ist jedoch nicht zwingend; die Stationen können auch in einem anderen Winkelabstand als 180° angeordnet sein.

Wie in Figur 3 zu sehen ist, weist die Bohrstation 16 zwei Bohrwerkzeuge 50 auf, die den beiden Spannvorrichtungen 30 der Trägereinheit 12 zugeordnet sind. In der Darstellung von Figur 4 ist nur das obere der beiden Bohrwerkzeuge 50 zu sehen.

Wie weiterhin in Figur 3 zu sehen ist, weist die Stopfstation 18 ein einziges Stopfwerkzeug 52 auf. Dieses ist, um die Bürstengrundkörper 32 der beiden Spannvorrichtungen 30 mit Borstenbündeln versehen zu können, so verstellbar angebracht (siehe den Pfeil P), dass die beiden Bürstengrundkörper 32 bearbeitet werden können.

Es ist genauso gut möglich, dass das Stopfwerkzeug 52 stationär angebracht ist und die Trägereinheit 12 bzw. ein daran montierter Halter, der die Spannvorrichtungen 30 trägt, so vertikal verstellt wird, dass das Stopfwerkzeug die Borstenbündel in die Bürstengrundkörper 32 einbringen kann.

Auch wenn in den Figuren 3 bis 5 eine Ausführungsform gezeigt ist, bei der die Trägereinheiten 12 um eine Mittelachse M schwenkbar angebracht sind, können die Trägereinheiten genauso gut in derselben Weise entlang einer Führungsbahn verstellt werden, wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist.

In einem einfachen Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass jedes Bohrwerkzeug 50 rund 500 Löcher pro Minute bohren kann, während das Stopfwerkzeug 52 rund 1000 Löcher pro Minute mit Borstenbündeln bestopfen kann. Es ist zu sehen, dass trotz der geringeren Anzahl der Löcher, die jedes Bohrwerkzeug 50 je Zeiteinheit im Vergleich mit dem Stopfwerkzeug 52 bohren kann, insgesamt die Leistung der Maschine nicht leidet, sondern das Stopfwerkzeug ununterbrochen arbeiten kann. Dies ist, vereinfacht gesagt, darauf zurückzuführen, dass durch die Verdopplung der Bohrwerkzeuge 50 die geringere Geschwindigkeit ausgeglichen werden kann. Letztendlich ergibt sich damit eine Bohrrate der Bohrstation, also die Anzahl der je Zeiteinheit und je Bohrwerkzeug gebohrten Löcher multipliziert mit der Anzahl der Bohrwerkzeuge, die hier gleich der Stopfrate der Stopfstation ist, also die Anzahl der je Zeiteinheit und je Stopfwerkzeug bestopften Löcher multipliziert mit der Anzahl der Stopfwerkzeuge. Konkret beträgt die Bohrrate 1000 Löcher je Minute, und die Stopfrate beträgt ebenfalls 1000 Löcher je Minute.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bohrrate der Bohrstation nicht lediglich gleich der Stopfrate der Stopfstation ist, sondern größer. Beispielsweise kann die Stopfrate, um beim obigen Beispiel zu bleiben, bei 1000 Löchern je Minute liegen, während eine Bohrrate von 1400 Löchern je Minute erreicht werden kann, wenn jedes Bohrwerkzeug 50 etwa 700 Löcher je Minute bohren kann. In diesem Fall sind sämtliche Löcher, die in einem Bearbeitungszyklus gebohrt werden sollen, früher fertiggebohrt als alle Löcher bestopft sind, die in demselben Bearbeitungszyklus mit Borstenbündeln versehen werden sollen.

Hierdurch ergibt sich ein zeitlicher Freiraum, der sinnvoll genutzt werden kann.

Anhand von Figur 6 wird nachfolgend erläutert, wie der zeitliche Freiraum genutzt werden kann, der sich dann ergibt, wenn alle Bürstengrundkörper, die sich in der Bohrstation 16 befinden, schneller fertiggebohrt sind als alle Bürstengrundkörper 32 fertig bestopft sind, die sich in der Stopfstation 18 befinden.

Bei der in Figur 6 gezeigten Maschine sind, in einer Transportrichtung T gesehen, hinter der Stopfstation 18 zwei weitere Stationen 70, 72 angeordnet.

Bei der Station 70 kann es sich um eine Nachbearbeitungsstation handeln, bei der die Borsten eines mit Borstenbündeln bestückten Borstengrundkörpers 32 nachbearbeitet werden, beispielsweise beschnitten, geschliffen, abgerundet und/oder geschlitzt. Bei der Station 72 handelt es sich um eine Ladestation, in der Bürstengrundkörper, die mit Borsten 60 bestückt sind, aus den Spannvorrich tungen 30 entfernt werden, und neue, noch nicht mit Borsten bestückte Bürstengrundkörper 32 in die Spannvorrichtungen 30 eingesetzt werden.

Bei dieser Maschine kann die Zeit, die die Stopfstation 18 benötigt, um die beiden Bürstengrundkörper 32 mit Borstenbündeln zu versehen, als ein Bearbeitungszyklus angesehen werden. Innerhalb dieses Bearbeitungszyklus finden in den Stationen 70, 72, 16 mit ein und derselben Trägereinheit 12 mehrere verschiedene Schritte statt.

Der Bearbeitungszyklus beginnt, wenn eine Trägereinheit, deren Bürstengrundkörper 32 vollständig mit Borstenbündeln bestückt ist, aus der Stopfstation 18 herausbewegt wird (im gezeigten Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn). Gleichzeitig wird eine neue Trägereinheit, die mit vollständig gebohrten Bürstengrundkörpern 32 versehen ist, in die Stopfstation 18 bewegt, sodass dort das Stopfwerkzeug 52 beginnt, die Löcher zu bestopfen.

Die Trägereinheit 12, die die Stopfeinheit 18 verlässt, wird zunächst zur nächsten Station indexiert, also weiterverstellt. Es sei angenommen, dass dies hier 0,5 Sekunden dauert.

In der Nachbearbeitungsstation 70 werden die Borsten 60 beschnitten, was rund 10 Sekunden dauert. Anschließend wird die Trägereinheit 12 weiterverstellt zur Ladestation 72 (mit einer Indexierzeit von wieder 0,5 Sekunden), und die bestückten Bürstengrundkörper 32 werden ausgeworfen. Anschließend werden neue (also noch nicht mit Löchern versehene) Bürstengrundkörpern 32 in die Spannvorrichtungen 30 eingesetzt. Dies dauert insgesamt rund 3 Sekunden.

Die Trägereinheit 12 mit den neuen Bürstengrundkörpern wird dann zur Bohrstation 16 weiterindexiert (wieder mit einer angenommenen Indexierzeit von 0,5 Sekunden), und in der Bohrstation 16 werden die Löcher in die Bürstengrund körper 32 gebohrt. Hier sei angenommen, dass alle Löcher zusammen in 15 Sekunden gebohrt werden können. Zum Indexieren hin zur Stopfstation 18 werden dann weitere 0,5 Sekunden benötigt. Es ist zu sehen, dass in der Zykluszeit von 30 Sekunden, die durch die Stopfgeschwindigkeit in der Stopfstation 18 vorgegeben ist, die Bürsteng rund körper zur Nachbearbeitungsstation 70 transportiert werden können, dort bearbeitet werden können und in der Ladestation 72 ausgeworfen werden können. Weiterhin können in der Ladestation 72 neue Bürstengrundkörper 32 aufgenommen und in der Bohrstation 16 gebohrt werden.

Abhängig von der Art der Nachbearbeitung, die in der Nachbearbeitungs station 70 vorgenommen wird, kann dort möglicherweise auch eine Bearbeitungszeit von weniger als 10 Sekunden ausreichen. Falls beispielsweise eine Zeitdauer von 7 Sekunden für die Nachbearbeitung ausreicht, stünde mehr Zeit in der Ladestation 72 für den Wechsel der Bürstengrundkörper zur Verfügung. Es wäre auch möglich, die Bohrgeschwindigkeit zu verringern, was sowohl für die Qualität der Bohrlöcher als auch für die Standzeit der verwendeten Bohrer vorteilhaft ist.

In Figur 7 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt, die sich von den vorhergehenden Ausgestaltungen dadurch unterscheidet, dass an jeder Trägereinheit 12 nun drei Spannvorrichtungen 30 vorhanden sind. Dementsprechend verlängert sich die Zeit jedes Bearbeitungszyklus, wenn man beim obigen Beispiel bleibt und dieselbe Stopfrate annimmt, von 30 Sekunden auf 45 Sekunden, während die zum Indexieren, Nachbearbeiten und Laden nötigen Zeitdauern identisch bleiben. Flieraus ergibt sich, dass in der Bohrstation nunmehr 30 Sekunden zur Verfügung stehen.

Es handelt sich bei den genannten Zahlen lediglich um Beispiele. Abhängig von den verwendeten Werkzeuge, dem Material der Bürstengrundkörper und der Art der herzustellenden Bürsten ergeben sich unterschiedliche Werte für die jeweils sinnvoll möglichen Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Bürsten mit langen Borsten führen zu einer geringeren Stopfgeschwindigkeit, da das Stopfwerkzeug längere Wege zurücklegen muss. Bei Spülbürsten mit sehr wenigen Borstenbündeln wird der relative Anteil der Zeit, der zum Indexieren nötig ist, größer als bei einer Bürste, bei der in einem Bürstengrundkörper sehr viele Löcher gebohrt und bestopft werden müssen. Die Tiefe und der Durchmesser eines zu bohrenden Loches haben ebenso wie das Material des Bürstengrundkörpers einen Einfluss; bei Kunststoff muss die Bohrgeschwindigkeit so gering bleiben, dass das Material nicht schmilzt. Schließlich wirkt sich die Zeit aus, die für eine Nachbearbeitung der Borsten eines bestopften Bürstengrundkörpers erforderlich ist.

Abhängig von diesen Parametern kann es sich als sinnvoll erweisen, anstelle von zwei Spannvorrichtungen je Trägereinheit den zusätzlichen Aufwand für eine dritte Spannvorrichtung in Kauf zu nehmen. Es kann sich auch als sinnvoll erweisen, die Bohrgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern.

In den Figuren 8 und 9 ist schematisch eine Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform oder den Ausführungsvarianten bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.

Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform drei Trägereinheiten 12 verwendet werden, die unabhängig voneinander verstellt werden können. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel können die drei Trägereinheiten 12 in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform rotatorisch um die Mittelachse M verschwenkt werden.

Auch bei der zweiten Ausführungsform werden eine Ladestation 72, eine Bohrstation 16, eine Stopfstation 18 und eine Nachbearbeitungsstation 70 verwendet. In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist die Anordnung der verschiedenen Stationen relativ zueinander hier nur beispielhaft zu verstehen; anstelle der hier gezeigten Anordnung mit einem Winkel von 90° zueinander können auch andere Winkel gewählt werden.

Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform die Stationen, die während eines Bearbeitungszyklus durchlaufen werden müssen, nicht mehr mit einer Trägereinheit 12 durchlaufen werden müssen, sondern aufgeteilt auf zwei Trägereinheiten „abgearbeitet“ werden können. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann sich beispielsweise diejenige Trägereinheit 12, die sich gerade in der Bohrstation 16 befindet, dort genauso lange aufhalten wie diejenige Trägereinheit, die sich in der Stopfstation 18 befindet. Während dieses Bearbeitungszyklus kann dann die dritte Trägereinheit 12 die Nachbearbeitungs station 70 und die Ladestation 72 durchlaufen.

Der besondere Vorteil der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass entweder mehr Zeit zum Bohren zur Verfügung steht, oder - anders als bei der in Figur 7 gezeigten Variante - nicht zusätzliche Spannvorrichtungen 30 verwendet werden müssen, um den gewünschten Zeitgewinn gegenüber dem von der Stopfstation 18 vorgegebenen Bearbeitungszyklus zu gewinnen.