用于制造刷子的机器以及制造刷子的方法与流程

1.本发明涉及一种用于制造刷子的机器以及一种制造刷子的方法。背景技术：2.在制造刷子的过程当中，例如牙刷、家用刷子或者也有画笔，通常情况下，刷子主体依次被引入不同的加工站，在每个加工站中执行特定的加工步骤。例如，可以在一个加工站中在刷子主体上钻几个孔，而在紧跟着的一个加工站中将刷毛束填入孔内。为了调整刷子主体，通常使用滑动件，所述滑动件沿着一条预先确定的路径环行，从而将被暂时收纳在所述滑动件上的刷子主体依次供应给不同的加工站进行加工。在一个很简单的例子中，刷子制造机具有装载站、钻孔站、填充站和提取站。然后，可以使用四个滑动件，在刷子制造机的每一个循环中，所述四个滑动件各自前进一个加工站。通常情况下，滑动件附接到驱动组件上，例如公共托架或链条，该驱动组件将所有滑动件一起调整。3.人们已熟知的机器的缺点是，在滑动件的换位过程当中，从一个加工站到下一个加工站需要一定的时间，这对刷子制造机的生产效率有负面影响。4.为了解决这个问题，在de 10 2014 103 599a1中已知一种刷子制造机，其特征为周期时间短并且因此具有较高生产效率。下面参照图1和图2对该已知机器进行描述。5.该刷子制造机具有导向块10，沿着该导向块10利用输送系统对多个托架12进行周向调节。托架12在此被设计成滑动件。6.围绕着导向块10分布有多个加工站14、16、18、20、22、24。如果围绕着导向块10调整滑动件12，则所述滑动件从加工站前面经过。7.为了调整滑动件12而设置了驱动装置28，通过该驱动装置，每个滑动件可单独围绕导向块10移动。滑动件的单独可移动性的唯一限制则是，任何滑动件都不能超越其它滑动件。否则，每个滑动件就动作路径和移动速度而言都可单独移动，且与其它滑动件无关。8.可以例如通过每个滑动件12上的一个驱动马达形成驱动装置28，该驱动马达与驱动组件联接，例如驱动轮或齿轮，该驱动组件继而又与中央导向块10的相应的对应组件共同作用，例如轨道或齿条。也可将驱动装置28设计成为线性马达，该线性马达被分配给滑动件以及使得该滑动件相对于导向块10无接触移动。也可以由多个带驱动器形成驱动装置28，滑动件可通过所述带驱动器单个移动。在此，通过将带驱动器合理地分配给加工站而能以数量比滑动件少的带驱动器达成目的，因为仅在几个加工站的范围内，例如在钻孔站和填充站的范围内对滑动件进行个别独立调节，便足以实现最小化的循环时间，而在自提取站至装载站时，滑动件可以同步(并且因此借助同一个带驱动器)移动，这对循环时间没有负面影响。9.所提及的驱动装置仅是举例，并非穷尽列举。10.在每个滑动件12上附接至少一个用于刷子主体32的夹紧装置30。在所示的实施例中，每个滑动件使用两个夹紧装置30。如有必要，也可配备更多个夹紧装置。11.每个夹紧装置30可围绕两根轴枢转或者翻转。一方面，设置了枢转装置36，每个夹紧装置30可通过该枢转装置36围绕枢转轴s枢转。枢转轴s平行于滑动件的调整方向。12.此外还设置了翻转装置38，每个夹紧装置30可通过该翻转装置38围绕翻转轴k翻转。翻转轴k垂直于滑动件12的调整方向v。13.此外，设置有高度调节器40，利用该高度调节器40可相对于滑动件12在垂直方向上，即在双向箭头h的方向上调节托架34。14.关于刷子制造机的定向，正如图1和图2中所示，高度调节器40在垂直方向上，即向上和向下调节托架34。参照图1，翻转装置38可使分配给自身的夹紧装置30顺时针和逆时针围绕翻转轴k翻转(也可见图1中的双向箭头k)。参照图1，枢转装置36可使分配于自身的夹紧装置30顺时针和逆时针围绕枢转轴s旋转(也可见图2中的双向箭头s)。15.诸如“上方”或类似的用语在此仅被理解为与附图有关。稍后也可对刷子制造机进行不同的布置，因为导向装置26没有必要如附图所示的那样处于水平延伸的平面上。16.为了沿着导向装置26调节滑动件12，此处设置了示意性示出的操控装置48，可以将该操控装置48按照所期望的方式自由程序化。取决于所期望的加工步骤，操控装置48控制滑动件12沿着导向装置26移动的速度和步长。17.加工站可以执行不同的加工步骤。在一个示例中，加工站14可以是装载站，在该装载站中，将待加工的刷子主体32置入空的夹紧装置30。18.加工站16在此是钻孔站，该钻孔站针对每个夹紧装置30具有一个钻孔工具50。可在沿着双向箭头b方向的往返运动中调节钻孔工具50，这样在刷子主体32上钻孔。在此，刷子主体32的必要的纵向调节，即沿着滑动件12在导向装置26上的调整方向v以如下方式来实现：即利用驱动装置28，相对于加工站16以小步长调整滑动件12，特别是对于待钻的每列孔，按孔间距进行调整。利用高度调节器40在垂直方向上调节刷子主体32，特别是对于待钻的每行孔，按孔间距进行调节。如果要在彼此不平行的方向上在刷子主体32上钻孔，则利用枢转装置36和翻转装置38以适当的方式枢转和/或翻转刷子主体32。19.加工站18在此是填充站，在该填充站中，针对每个夹紧装置30具有一个填充工具52。通过填充工具52，可在沿着双向箭头p的往返运动中，将已备好放在储物箱54中的刷毛60的毛束填入刷子主体32的孔内。在此，还通过合理的调控驱动装置28、高度调节器40、枢转装置36以及翻转装置38而使刷子主体32相对于填充工具52就位。20.加工站20可以是提取站，在该提取站中，已配备了刷毛束的刷子主体32被从夹紧装置30中取走或弹出。21.取决于要通过刷子制造机执行的加工步骤，也可使用另外的加工站。例如也可以设置返修站，在该返修站中，可以切割和/或打磨附接于刷子主体32的刷毛60，以得到所期望的长度和/或所期望的造型。在此种情形下，提取站20在调节方向v上自然是设置在返修站的后方。22.刷子制造机可以与注射成型站联接，使得首先在相邻的注射成型站内将刷子主体注射成型或者将附件注射成型在早先做好的刷子主体上。刷毛主体从注射成型站被手动或优选全自动地输送至刷子制造机，并且在装载站联接至刷子制造机。可以以不同的方法实现此过程。如果托架未离开刷子制造机，则刷子制造机内的刷子主体被置入托架。此外，也可以在装载站内，将托架置入已经处于装载状态的制造机中。然而在所示的实施方式中却是，托架在刷子制造机中循环并且因此不离开刷子制造机。23.也可以将刷子制造机进行“双倍”装备，即在一半中配备一个装载站、不同的加工站和一个提取站，以及然后在另一半中又配备一个装载站、多个加工站和一个提取站。以此方法可将每个周期中所制造的刷子数量翻倍。24.可以看出，在刷子主体上钻孔以及置入刷毛的速率，取决于钻孔站和填充站两个之中“最慢的”那个；因为必须在刷子主体上钻出以及填充那么多孔，这两个加工站中的任一个都不能比另一个加工站更快地工作。如果一个比另一个更快，则随后必须等待，直至另一个加工站的工作结束。25.已经发现，钻孔目前是“瓶颈”。鉴于必须将钻屑从孔中清除出去，以及此外不能随意地快速加工所用材料(在塑料制成的刷子主体方面存在材料熔化的风险)，目前，常规钻头和常规钻孔技术已达到了加工极限。技术实现要素：26.本发明的目的在于，创造一种制造刷子的机器和一种制造刷子的方法，通过该机器和该方法可以进一步提高加工速度。27.为了达到这个目的，根据本发明提供一种用于制造刷子的机器，该机器具有：填充站，在该填充站内配备至少一个填充工具；钻孔站，在该钻孔站内配备的钻孔工具比填充站内的填充工具多；以及输送系统，该输送系统具有多个托架单元，所述多个托架单元可独立于彼此移动以及各自承载两个或更多个用于刷子主体的夹紧装置，所述刷子主体可从钻孔站被进一步调整到填充站。为达到上述目的还提供一种用于制造刷子的方法，特别是利用这种机器，其中设置以下步骤：在钻孔站内，在一个加工循环中采用多个钻孔工具在多个刷子主体上钻孔，并且在填充站内，在同一个加工循环中，使用填充工具将刷毛束依次塞入多个刷毛主体的孔中。28.本发明基于此理念，即通过使用钻孔工具多于填充工具的方法来消除加工速度中的“瓶颈”。考虑一个简单的例子，其中每个托架单元具有两个夹紧装置，在一个加工周期当中，在每个刷子主体上用一个钻孔工具完全钻孔，同时在同一个加工周期当中，两个之前已经钻孔完毕且被收纳于另一个托架单元内的刷子主体则被一个唯一的填充工具填入刷毛束。最终，(在同一例子当中)钻孔速度仅需是刷毛束填充速度的一半。29.换个说法就是，钻孔站的钻孔速度，由每单位时间内所钻孔的数量和钻孔工具的数量的乘积确定，大于或等于填充站的填充速度，该填充速度则由每单位时间内所填充的孔的数量和填充工具的数量的乘积确定。以此方式，所有需要在一个周期内钻出的孔最迟在同一周期内所有待填充的孔都配有刷毛束时已全部钻成。因此，填充工具不再需要等到钻孔站内的所有孔都钻完，而是所使用的钻孔工具数量能确保及时完成。30.根据本发明的一个优选实施方式，在一个加工周期内完成所有待钻孔的时间为加工周期时长的90％或更小、优选小于70％并且特别优选小于60％。一般而言，钻孔速率不等于填充速率，而是明显地大于填充速率。结果是，在一个由填充站设定的加工周期内，有可用于在钻孔前或钻孔后进一步调节刚好不在填充站的托架单元的时间。取决于钻孔速率超过填充速率的“多余量”，空闲时间只单独用于对应的托架单元仅经过从一个站到另一个站的路径(即转位)。但是如果多余量足够大，则该多余量可用于使对应的托架单元向另一个站移动，例如向返修站移动，该返修站(在输送系统的调节方向上来看)位于填充站的后面，或者向装载站移动，在该装载站内可将未装配的刷子主体送入夹紧装置并且/或者将已填充的刷子主体从夹紧装置中移出。装载站在此(在输送系统的调节方向上来看)位于钻孔站的前面。31.其中，取决于所使用的托架单元的数量，可能有不同的配置。32.如果配备了两个托架单元，在一个加工周期当中，可在填充站内填充一组刷子主体，而另一组刷子主体则在钻孔站内被加工以及经过至少另一个站。33.如果配备了三个托架单元，则可在一个加工周期当中，在填充站内填充一组刷子主体，在钻孔站内加工另一组刷子主体，而又一另外一组刷子主体经过至少另一个站。由此在加工刷子主体时产生更大的自由度。34.也可设置，所述又一另外一组刷子主体不是经过一个另外的站，而是两个另外的站。这些站可以是例如返修站和装载站。35.在返修站内可对填入刷子主体的刷毛束的刷毛进行返修，特别是切割、打磨、修圆和/或开槽。36.在装载站内，可将刷子主体置入夹紧装置中和/或从夹紧装置中移出。移出可在重力的作用下进行，使得当夹紧装置打开时，刷子主体从夹紧装置中掉出来，或者通过机器取出。其中刷子主体可用手或利用自动化的进给装置置入。37.取决于填充工具的填充速率超过每个单独钻孔工具的钻孔速率的多余量，每个托架单元的夹紧装置的数量也可以变化。如果填充工具比钻孔工具快得多，例如可以为每个托架单元设置三个夹紧装置(然后例如三个钻孔工具)。附图说明38.下面根据多个实施方式来阐述本发明，所述多个实施方式在附图中示出。39.附图中：40.图1示出了从现有技术已知的刷子制造机的示意性俯视图；41.图2示出了图1的机器的钻孔站的侧视图；42.图3示出了根据本发明的第一实施方式的机器的示意性侧视图；43.图4示出了图3的机器的俯视图；44.图5示出了图3的机器的输送系统的示意性透视图；45.图6示出了图3的机器的实施例变型的俯视图；46.图7示出了图3的机器的另一实施例变型的示意性侧视图；47.图8示出了根据本发明的第二实施方式的机器的示意性俯视图；以及48.图9示出了图8的机器的输送系统的示意性透视图。具体实施方式49.图3至图5示出了根据第一实施方式用于制造刷子的机器。对于从图1和图2中已知的机器部件和组件，采用相同的附图标记，并且在这方面参考上述解释。50.根据图3至图5的机器具有示意性示出的输送系统11，该输送系统11用于在不同的加工站之间输送刷子主体32。51.输送系统11具有两个托架单元12，可将所述两个托架单元12附接于此处示意性示出的导向装置26上，并且可利用驱动装置对其彼此独立地进行调节。具体地，托架单元12围绕中心轴线m可旋转地附接和被导向。为此可使用传动轴或其它适合的构件，该构件的细节结构并不重要。因此可以相互独立地调节各个托架单元(带有限制条件，一个托架单元不能超过其它的托架单元)。52.每个托架单元12配备两个夹紧装置30，所述两个夹紧装置各自可以可释放地收纳一个刷子主体32。其中，夹紧装置30可类似于在图1和图2中已知的机器中可枢转地安装。53.正如在图3和图4中所见，机器在此有钻孔站16和填充站18。54.在图4中示出钻孔站16和填充站18关于中心轴线m在直径上彼此相对。然而这并不是强制性的；所述加工站也可以以不同于180°的角度距离分布。55.正如图3中所见，钻孔站16具有两个钻孔工具50，所述两个钻孔工具被分配给托架单元12的两个夹紧装置30。在图4的视图中，两个钻孔工具50中仅上部钻孔工具可见。56.正如此外在图3中所见，填充站18具有一个唯一的填充工具52。为了能够给两个夹紧装置30的刷子主体32配备刷毛束，该填充工具可调节地安装(详见箭头p)，以便可对两个刷子主体32进行加工。57.也可以固定附接填充工具52以及垂直调节托架单元12或安装在该托架单元12上的支架，该支架承载夹紧装置30，使得填充工具可将刷毛束置入刷子主体32。58.尽管在图3至图5中示出了一个实施方式，在该实施方式中，托架单元12围绕中心轴线m可枢转地附接，但也可以如图1和图2所示出那样，沿导轨调节托架单元。59.在一个简单实施例中假设，每个钻孔工具50每分钟可以钻孔大约500个，而填充工具52每分钟用刷毛束填充大约1000个孔。可见，尽管与填充工具52相比，每个钻孔工具50每单位时间内可钻出的孔的数量更少，但总体上，机器的性能不受影响，填充工具却可以不间断地工作。简而言之，这是因为，可以通过钻孔工具50的加倍来平衡较低的速度。由此最终得出钻孔站的钻孔速率，即每单位时间和每个钻孔工具所钻的孔的数量与钻孔工具数量的乘积，该钻孔速率在此等于填充站的填充速率，即每单位时间和每个填充工具所填充的孔的数量和填充工具数量的乘积。具体地，钻孔速率为每分钟1000个孔，以及填充速率同样也是每分钟1000个孔。60.当钻孔站的钻孔速率不仅仅是等于而是大于填充站的填充速率时，特别有利。例如，继续上面的例子，填充速率是每分钟1000个孔，而如果每个钻孔工具50每分钟可钻大约700个孔，则钻孔速率可达到每分钟1400个孔。在此种情况下，应在一个加工周期内所钻出的所有的孔，比所有应在同一个加工周期内用刷毛束来填充的孔提前完工。61.由此而产生了一个可有利地加以利用的空闲时间段。62.参考图6作如下阐述，如何来利用以如下方式所产生的空闲时间段：处于钻孔站16的所有刷子主体，比所有位于填充站18内的被填充的刷子主体32更快地完成钻孔。63.在图6所示出的机器中，在输送方向t上来看，两个另外的加工站70、72分布在填充站18的后面。64.加工站70可以是返修站，在该返修站内修整用刷毛束填充的刷子主体32的刷毛，例如修剪、打磨、倒圆和/或开槽。65.加工站72是装载站，在该装载站内，将已用刷毛60填充的刷子主体从夹紧装置30中移出，并且将新的、仍未用刷毛填充的刷子主体32置入夹紧装置30。66.在这种机器中，填充站18用刷毛束填充两个刷子主体32所需的时间可被视为一个加工周期。在该加工周期内，在加工站70、72、16内以同一个托架单元12进行几个不同的步骤。67.当一个托架单元从填充站18中移出(在所示实施例中为逆时针)时，其中该托架单元的刷子主体32完全已用刷毛束填充，加工周期开始。同时，一个新的、配备有完全钻孔的刷子主体32的托架单元移动进入填充站18，于是在那里填充工具52开始填充孔。68.离开填充站18的托架单元12，首先转位去往下一个加工站，即进一步调整。假设这个动作在此持续0.5秒。69.在返修站70内切割刷毛60，这个动作持续大约10秒钟。然后托架单元12进一步调整去往装载站72(转位时间又是0.5秒钟)，以及已填充的刷子主体32弹出。然后，新的(即尚未开孔的)刷子主体32被置入夹紧装置30。这持续总共约3秒钟。70.带有新的刷子主体的托架单元12然后进一步调整去往钻孔站16(又是0.5秒钟的假设转位时间)，以及在钻孔站16内在刷子主体32上钻孔。此处假设，可总共在15秒内钻出所有的孔。然后为了转位去往填充站18，则又需要0.5秒。71.可以看到，在由填充站18中的填充速度所确定的30秒周期时间内，可将刷子主体送至返修站70，在那里加工以及可在装载站72中弹出。此外，可在装载站72中收纳新的刷子主体32以及在钻孔站16中在所述刷子主体32上钻孔。72.取决于在返修站70中所执行的返工方式，在那里也可能少于10秒的处理时间就足够。如果例如对于返工7秒钟的时长就足够，则在装载站72中有更多时间用来更换刷子主体。降低钻孔速度也是可能的，这对于钻孔的质量和所使用的钻头的寿命都是有利的。73.图7示出一个另外的技术方案，该技术方案与上述技术方案的区别在于，在每个托架单元12上现在有三个夹紧装置30。相应地，如果坚持上述示例并且假设同样的填充速率，则每个加工周期的时间将从30秒延长至45秒，而用于转位、返工和装载所需的时长保持不变。由此得出，在钻孔站内现在有30秒的时间可供使用。74.给出的数字仅是示例。取决于所使用的工具、刷子主体的材料和待制造刷子的类型，得出关于每种情况下合理、可能的加工速度的不同数值。带有长刷毛的刷子导致较慢的填充速度，因为填充工具必须经过较长的路径。在带有极少刷毛束的洗碗刷的情况下，对于转位所必需的时间的相对比例大于在如下刷子情况下的时间相对比例，在该刷子中，必须在刷子主体上钻出和填充非常多的孔。一个待钻的孔的深度和直径同样具有如同刷子主体材料的影响；如果是塑料，必须保持如此低的钻孔速度，使得材料不熔化。最后，对已填充刷子主体的刷毛进行返工所需要的时间也会产生影响。75.根据这些参数，事实证明，在每个托架单元两个夹紧装置的基础上以额外费用为代价来设置第三个夹紧装置，可能是有意义的。增大或减小钻孔速度也可能是有用的。76.图8和图9示意性地示出一个根据第二实施方式的机器。对于由第一实施方式或实施例变型已知的组件则采用相同的附图标记，并且在这方面参考上述解释。77.第一和第二实施方式的区别在于，在第二实施方式中使用了三个托架单元12，可对所述托架单元12彼此独立地进行调整。78.在所示出的实施例中，三个托架单元12可以如同在第一实施方式中那样，以同样的方式围绕中心轴线m枢转。79.在第二实施方式中也采用了装载站72、钻孔站16、填充站18和返修站70。正如同在第一实施方式中一样，不同加工站相对于彼此的分布在此仅作为示例来看；取代此处所示出的彼此成90°角分布，也可选择其它角度。80.第一和第二实施方式之间的根本区别在于，在第二实施方式中，在一个加工周期中必须通过的加工站，不再需要利用一个托架单元12来通过，而是可以分配给两个托架单元来“处理”。在所示出的实施例中，例如当前处于钻孔站16中的托架单元12在那里停留的时间可与处于填充站18中的托架单元一样久。在这个加工周期内，则第三个托架单元12可经过返修站70和装载站72。81.第二实施方式的特别优点在于，或是有更多时间可供钻孔，或是(不同于图7所示出的变型)不必使用额外的夹紧装置30，以对比由填充站18预先确定的加工周期来赢得所期望的时间增益。