Bürstenherstellungsmaschine sowie Verfahren zum Überprüfen von Bürsten

Abstract

 Bei einer Bürstenherstellungsmaschine mit einer Bohr- und/ oder Stopfvorrichtung sowie gegebenenfalls nachgeschalteten weiteren Bearbeitungsvorrichtungen wie z. B. zum Abrunden der Borstenbüschel ist eine Prüfeinrichtung (8) zur Endkontrolle der Bürsten (5) vorgesehen. Dabei weist die Prüfeinrichtung (8) mindestens eine feststehende Aufnahmekamera (8) od. dgl. auf, und es ist eine Transportvorrichtung (39) zum Zuführen und gegebenenfalls Positionieren der Bürsten (5) einer Prüfzone der Aufnahmekamera vorgesehen.
Mit einer solchen Maschine kann man insbesondere ein Prüfverfahren durchführen, bei der die Bürste (5) durch mindestens eine Prüfzone bewegt und dort ihr Borstenfeld (17), gegebenenfalls auch ein Aufdruck (41) od. dgl. auf fehlerhafte Abweichungen von mindestens einem vorgegebenen Muster abgetastet und beim Auftreten einer Abweichung vom Muster mindestens ein Signal abgegeben wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Bürstenherstellungsmaschine mit einer Bohr- und/oder Stopfeinrichtung sowie gegebenenfalls nachgeschalteten, weiteren Bearbeitungsvorrichtungen, z. B. zum Abscheren, zum Abrunden, zum Ausputzen der Borsten, wobei einer Bearbeitungsvorrichtung eine Prüfeinrichtung zur Endkontrolle der Bürsten zumindest auf Vollständigkeit der Borstenfelder nachgeschaltet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Überprüfen von Bürsten.

[0002] Obgleich Bürstenherstellungsmaschinen, im ganzen gesehen, recht zuverlässig arbeiten, ist es insbesondere beim Herstellen von Qualitätsbürsten wie z. B. Zahn-, Handwasch-, Haarbürsten usw. üblich, nach der Fertigstellung der Bürsten eine Qualitätskontrolle durchzuführen. Diese wird bisher in aller Regel manuell durchgeführt. Dabei wird jede einzelne Bürste in die Hand genommen und zumindest sichtkontrolliert. Diese Kontrolle ist jedoch sehr aufwendig, fehlerbehaftet und hinsichtlich der hygienischen Verhältnisse insbesondere z. B. bei Zahnbürsten unbefriedigend.

[0003] Um diese Nachteile wenigstens weitgehend zu vermindern, wurde auch bereits eine Bürstenherstellungsmaschine vorgeschlagen, bei der den Bearbeitungsvorrichtungen eine Meß- und oder Prüfeinrichtung nachgeschaltet ist, mittels der die Bürsten mindestens auf Vollständigkeit des Borstenfeldes kontrolliert werden können (vgl. DE-OS 34 17 086). Diese Prüfeinrichtung kann ein oder mehrere mechanische Abtaster aufweisen, mittels denen bei den einzelnen Lochfeldpositionen der Bürste durch Absenken dieser Abtastelemente auf das Borstenfeld überprüft werden kann, ob alle Borstenbüschel vorhanden sind, wobei in der Regel auch bewegliche optische Prüfeinrichtungen (Kameras) herangezogen wurden.

[0004] Derartige, vorbekannte Prüfeinrichtungen können recht vorteilhaft sein und sind insbesondere als Zusatzgeräte für bestehende Bürstenherstellungsmaschine konzipiert. Jedoch sind bei diesen bekannten Kontrolleinrichtungen die Einrichtung von beweglichen Kameras recht teuer.

[0005] Es besteht daher die Aufgabe, eine Bürstenherstellungsmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der bewegliche Kameras weitestgehend vermieden werden können. Auch soll eine schnellere Prüfzeit erreicht werden, so daß besonders bei Hochleistungsmaschinen auch eine entspechende Prüfung gut möglich wird.

[0006] Die erfindungsgemäße Lösung besteht im wesentlichen darin, daß bei einer Bürstenherstellungsmaschine der eingangs erwähnten Art die Prüfeinrichtung eine oder mehrere feststehende Aufnahmekameras od. dgl. aufweist und daß eine Transportvorrichtung zum Zuführen und/oder Positionieren von Bürsten in eine Prüfzone der Aufnahmekamera(s) vorgesehen ist.

[0007] Dadurch wird der Aufwand für das Verschieben und genaue Positionieren der Kamera(s) vermieden. Bei Verwendung mehrerer feststehnder Kameras ergibt sich der Vorteil, daß z. B. eine Kamera unter einem Winkel von 90° gegenüber der oder den anderen Kameras angebracht ist, wodurch man die Bürste von verschiedenen Seiten kontrollieren kann. Insbesondere können dadurch von der an der Kopfseite der Bürste angeordneten Kamera eventuell seitlich oder nach oben vorstehende Borsten gut erfaßt werden. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Vorrichtungs-Unteransprüchen aufgeführt.

[0008] Bei einem Verfahren zum überprüfen von Bürsten besteht die erfindungsgemäße Lösung insbesondere darin, daß die Bürste durch mindestens eine Prüfzone bewegt und dort ihr Borstenfeld, gegebenenfalls ihr Aufdruck od. dgl. auf fehlerhafte Abweichungen von mindestens einem vorgegebenen Muster abgetastet und beim Auftreten einer Abweichung vom Muster zumindest ein Signal abgegeben wird. Auch hier kann man mit einer feststehenden Kamera, gegebenenfalls mit mehreren feststehenden Kameras arbeiten und es ergeben sich analoge Vorteile, wie sie vorstehend bereits im Zusammenhang mit der Bürstenherstellungsmaschine beschrieben wurden.

[0009] Sowohl die zur eingangs erwähnten Bürstenherstellungsmaschine gehörige Prüfungseinrichtung mit mindestens einer festehenden Kamera als auch das entsprechende, mit mindestens einer feststehenden Kamera arbeitende Überprüfungsverfahren haben auch noch den Vorteil, daß die Prüfzeiten sehr kurz und dementsprechend der Durchsatz an zu prüfenden Bürsten groß sind. Deshalb kann eine solche Prüfungseinrichtung bzw. ein zugehöriges Verfahren auch gut zur Prüfung der Produkte mehrerer Einzel-Bürstenherstellungsmaschinen eingesetzt werden.

[0010] Zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend wird die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung noch näher erläutert.

[0011] Es zeigen, stärker schematisiert:

Fig. 1 Eine Seitenansicht einer Bürstenherstellungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsstationen und Prüfeinrichtungen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Maschine,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Prüfeinrichtung mit einer Tastfahne,

Fig. 4 eine etwa Fig. 3 entsprechende Darstellung, hier jedoch in Auslenklage der Tastfahne,

Fig. 5 eine Teil-Seitenansicht einer stirnseitig vor einer Aufnahmekamera positionierten Bürste,

Fig. 6 eine Bürste in Stirnansicht mit fehlerhaft angeordneten Borsten,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Prüfeinrichtung mit drei unterschiedlicha angeordneten Aufnahmekameras und

Fig. 8 eine Aufsicht einer Transporteinrichtung mit nebeneinander darauf befindlichen Bürsten im Bereich einer Prüfeinrichtung.

[0012] Von einer im ganzen mit 1 bezeichneten Bürstenherstellungsmaschine ist in Fig. 1 u. 2 im wesentlichen eine Transporteinrichtung mit einem umlaufenden Transportband 2 gezeigt, auf den sich Werkstückhalter 3 für Bürstenkörper 4 bzw. für fertige Bürsten 5 befinden. In Laufrichtung 10 des Transportbandes 2 sind Bearbeitungsvorrichtungen der Bürstenherstellungsmaschine 2 schematisch dargestellt, insbesondere Nachbearbeitungsvorrichtungen. In Fig. 1 erkennt man eine Abscherstation 6 sowie zwei Nachbearbeitungsstationen 7 u. 7a zum Abrunden der Borstenenden. Im weiteren Verlauf des Transportbandes 2 sind dann noch zwei Kontroll- oder Prüfeinrichtungen 8 angeordnet, mittels deren eine Endkontrolle der fertig bearbeiteten Bürsten 5 vorgenommen wird. Obgleich die Anordnung einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung 8 oder des entsprechenden Prüfungsverfahrens nicht an die Anordnung einer bestimmten Bearbeitungs- oder Nachbearbeitungsstation gebunden ist, ist es dort besonders zweckmäßig, wenn die Prüfeinrichtung(en) 8 der letzten Bearbeitungsstation, hier derjenigen 7a zum Abrunden der Borstenenden, nachgeschaltet ist, so daß man eine Endkontrolle der fertig bearbeiteten Bürste 5 erhält. Insbesondere kann mit diesen Prüfeinrichtungen 8 jede Bürste auf Vollständigkeit des Borstenfeldbildes hinsichtlich der Borstenbüschellängen und dgl. auf schnelle Weise kontrolliert werden.

[0013] Wie die nachstehend noch näher beschriebenen Zeichnungsfiguren zeigen, können solche Prüfeinrichtungen 8 zur Kontrolle auf Vollständigkeit des Borstenfeldes oberhalb und/oder seitlich von diesem Borstenfeld angeordnete, mechanische Abtaster aufweisen, die mit entsprechenden Kontakten in Verbindung stehen.

[0014] Fig. 5 zeigt nun eine Bürstenherstellungsmaschine 1 der eingangs erwähnten Art, bei der die Prüfeinrichtung 8 eine feststehende Aufnahmekamera 38 od.dgl. Prüfeinrichtung aufweist, wobei eine Transporteinrichtung 39 zum Zuführen und ggfs. Positionieren der Bürsten 5 in einer Prüfzone 40 (vgl. Fig. 8) der Aufnahmekamera 38 vorgesehen ist. Dabei sind gemäß Fig. 5 und 8 die jeweilige Aufnahmekamera stirnseitig benachbart zum Borstenfeld 17 der entsprechenden Bürsten 5 positioniert. Bei dieser Anordnung können insbesondere die in Fig. 6 dargestellten fehlerhaften Ausbildungen von einzelnen, hier mit 19 bezeichneten Borsten bzw. Borstenbündeln, die z.B. seitlich schräg oder über die freien Borstenenden des übrigen Borstenfeldes hinausstehen, gut erfaßt und als Fehler erkannt werden. Eine Aufsicht der in Fig. 5 gezeigten Prüfeinrichtung zeigt Fig. 8.

[0015] In Fig. 3 u. 4 ist eine Prüfeinrichtung 8 vorgesehen, bei der als mechanischer Abtaster eine oberhalb des Borstenfeldes 17 angeordnete, auslenkbare Tastfahne 34 vorgesehen ist. Diese lagert pendelartig und liegt in Ruhestellung (Fig. 3) an einem Anschlag 35 an. Dabei ist die untere Stirnseite der Tastfahne 34 unmittelbar über der Oberseite des Borstenfeldes 17 positioniert. Dabei kann diese Stirnseite 36 auch in ihrem Längsprofil dem entsprechenden Profil des Borstenfeldes angepaßt sein. Im Ausführungsbeispiel überdeckt die Tastfahne 34 mit einer linearen Stirnseite 36 das entsprechend ebene Borstenfeld 17 einer Bürste 5 in Längsrichtung. Benachbart zur Tastfahne 34 ist ein Lagesensor 37, z.B. eine Reflexlichtschranke, angeordnet, mittels der eine Auslenklage der Tastfahne 34, wie in Fig. 4 dargestellt, signalisiert werden kann. Die Bürsten 5 bewegen sich entsprechend dem Pfeil Pf 1 auf einer hier nicht dargestellten Transportbahn mit entsprechenden Bürstenhalterungen unterhalb der Tastfahne 34 hindurch. Sollte über die vorgesehene Höhe des Borstenfeldes 17 eine oder mehrere Borsten in Fehlstellung 19 vorstehen, so wird die Tastfahne 14 durch die Transportbewegung der Bürste 5 entsprechend mitgenommen. Dadurch kann der Lagesensor 37 diese Bürste 5 als fehlerhaft erkennen. Der Lagesensor arbeitet also in Verbindung mit der Tastfahne insoweit ähnlich wie die bereits in Verbindung mit Fig. 5 u.8 beschriebene Aufnahmekamera 38. Nach dem Durchlauf der geprüften Bürste 5 pendelt die Tastfahne 34 wieder gegen den Anschlag 35 in seine Ausgangslage (Fig.3) zurück.

[0016] In Fig. 7 ist eine Prüfeinrichtung 8 mit mehreren, jeweils feststehend angeordneten Aufnahmekameras 38a, 38b u. 38c gezeigt. Die zu kontrollierenden Bürsten 5 werden dabei mittels der bereits erwähnten Transportvorrichtung 39 an diesen Aufnahmekameras 38 vorbeitransportiert. Im Bereich der Prüfzone 40 (Fig. 8) kann der jeweilige Prüfling während des Prüfvorganges kurzzeitig stillstehend positioniert werden. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit eines kontinuierlichen Durchlaufes, da die Prüfzeiten der Aufnahmekamera(s) 38 sehr kurz sind. In Fig. 8 ist nur eine Aufnahmekamera 8 eingezeichnet; bei dieser Anordnung können selbstverständlich noch die aus Fig. 7 erkennbaren weiteren Aufnahmekameras 8b u. 8c vorgesehen sein.

[0017] Bei Fig. 7 erkennt man an der Prüfeinrichtung 8 besonders gut, daß zwei Aufnahmekameras 38a u. 38b winklig zueinander angeordnet sind. Sie können gleichzeitig das Borstenfeld 17 in Stirnseitenrichtung und Aufsicht-Richtung überprüfen. Die oberhalb des Borstenfeldes 17 angeordnete Aufnahmekamera 38b dient dabei insbesondere zum Erkennen von Fehlern durch fehlende oder unvollständige Borstenbüschel, während die stirnseitig angeordnete Aufnahmekamera 38a die in Verbindung mit Fig. 6 dargestellten und beschriebenen Fehler gut erfassen kann. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 7 gehört zur Prüfeinrichtung 8 noch eine dritte Aufnahmekamera 38c zur Kontrolle eines Stempelaufdruckes 41.

[0018] Gegebenenfalls kann z. B. eine der an sich festehenden Aufnahmekameras 38 od.dgl. seitlich verfahrbar ausgebildet sein, beispielsweise zur Kontrolle des Borstenfeldes 17 und des Stempelaufdruckes 41 (Fig. 7).

[0019] Gegebenenfalls kann die relativ zum Prüfling feststehende Aufnahmekamera 38 bei einem kontinuierlichen Durchlauf der zu kontrollierenden Bürsten 5 bereichsweise in Transportrichtung während des Prüfvorganges mitlaufend angeordnet sein. Bei stillstehender Aufnahmekamera 38 kann auch eine schrittweise Transportbewegung mit während der Prüfphase kurzzeitigem Stillstand des Prüflings zweckmäßig sein. Wird bei einer solchen schrittweisen Transportbewegung eine der Aufnahmekameras 38 für mehrere Prüfstellen - z.B. Borstenfeld-Aufsicht und Stempel-Aufdruck (vgl. Fig. 7) verwendet -, so kann diese Kamera 38b für den zweiten Prüfvorgang einen Transportschritt bei gleichzeitiger Umpositionierung mitmachen, um eine gleichmäßige Schrittfolge praktisch ohne Totzeit zu erzielen.

[0020] Die Überprüfung der Bürsten 5 mit Aufnahmekameras 38 erfolgt mittels einer Vergleichsmessung mit einem in der jeweiligen Kamera abgespeicherten Referenzmuster einer Gut-Bürste. Dabei besteht die Möglichkeit, mehrere Referenzmuster in einer Kamera abzuspweichern, so daß diese auch verschiedene Bürsten prüfen oder aber an unterschiedlichen Prüfstellen eingesetzt werden können. Dabei werden dann die Referenzmuster entsprechend umgeschaltet. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, daß eine von der übrigen Bürstenherstellungsmaschine getrennte Prüfeinrichtung 8 für mehrere Bürstenmaschinen eingesetzt werden kann. Bei diesem wechsel- oder wahlweisen Kontrollieren unterschiedlicher Bürsten kann die Umschaltung auf die verschiedenen Referenzmuster entweder züglich und vorzugsweise automatisch entsprechend der Produktionsfolge erfolgen; oder aber man kann die Umschaltung von einer Kennung an den Bürsten bzw. den Zuführvorrichtungen od.dgl. steuern. Eine weitere Möglichkeit zur Überprüfung von unterschiedlichen Bürsten 5 innerhalb einer Produktionsfolge besteht darin, daß in der Kamera alle vorgesehenen, unterschiedlichen Bürsten 5 als Referenzmuster abgespeichert sind. Befindet sich ein Prüfling dann im Prüfbereich dieser Aufnahmekamera, so können alle abgespeicherten Referenzmuster nacheinander aktiviert und mit dem Prüfling verglichen werden. Wir die Übereinstimmung mit einem dieser Referenzmuster festgestellt, so gilt dieser Prüfling als "gut". Im andern Falle wird die Bürste aus dem weiteren Transportweg ausgeschieden.

[0021] Mit der oder den Aufnahmekameras 38 od.dgl. Prüfeinrichtungen kann auch eine Auswerteeinheit verbunden sein, die z.B. bei Häufung von Fehlern ein Signal gibt. Eine solche Häufung von Fehlern kann z.B. vorliegen, wenn eine vorgebbare Anzahl von fehlerhaften Bürsten hintereinander auftritt oder aber wenn eine gewisse, vorgebbare Anzahl von fehlerhaften Bürsten in einem bestimmten Zeitraum auftreten.

[0022] Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können insbesondere für Zahnbürsten, aber auch für andere Qualitätsbürsten verwendet werden.

[0023] Erwähnt sei noch, daß mehrere Aufnahmekameras 38 auch dann zweckmäßigerweise vorgesehen sein können, wenn in einer Blickrichtung eine vollständige Kontrollmöglichkeit nicht gegeben ist, z.B. wegen sich z.T. gegenseitig abdeckender Borstenbüschel 9.

[0024] Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Ansprüche

1. Bürstenherstellungsmaschine (1) mit einer Bohr-und/oder Stopfvorrichtung sowie gegebenenfalls nachgeschalteten, weiteren Bearbeitungsvorrichtungen (7), z.B. zum Abscheren, zum Abrunden, zum Ausputzen der Borstenbüschel (9), wobei den Bearbeitungsvorrichtungen eine Prüfeinrichtung (8) zur Endkontrolle der Bürsten (5) zumindest auf Vollständigkeit des Borstenfeldes (17) nachgeschaltet ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Prüfeinrichtung (8) mindestens eine feststehende Aufnahmekamera (38) od. dgl. Prüfeinrichtung aufweist, und daß eine Transportvorrichtung (39) zum Zuführen und gegebenenfalls Positionieren der Bürsten (5) in eine Prüfzone (4o) der Aufnahmekamera(s) (38) od. dgl. (34, 37) vorgesehen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Aufnahmekameras (38) od. dgl. winklig, vorzugsweise etwa rechtwinklig zueinander angeordnet sind, insbesondere zum Erfassen eines stirnseitigen Bereiches des Borstenfeldes (17) sowie des Borsten- oder Lochfeldes od. dgl. einer Bürste (5) in Aufsicht.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kamera (38) od. dgl. der Prüfeinrichtung (8) oder die zu überprüfende Bürste (5) in mehrere Prüfpositionen verfahrbar ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (8) wenigstens einen mechanischen Abtaster (8) mit einer oberhalb des Borstenfeldes (17) angeordneten, auslenkbaren Tastfahne (34) od. dgl. aufweist, die mit ihrer dem Borstenfeld (17) zugewandten Stirnseite mit geringem Abstand zu den freien Borstenenden angeordnet und relativ zum Borstenfeld bewegbar ist-

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastfahne (34) od. dgl. Abtastorgan etwa pendelartig verschwenkbar oberhalb einer Transportbahn für die Bürsten (5) gelagert und daß ein Lagesensor (37) zum Erfassen einer Auslenklage der Tastfahne (34) od. dgl. vorgesehen ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (39) für d ie Bürsten (5) einen Antrieb für eine schrittweise Transportbewegung aufweist und daß die Stillstandsphasen mindestens der Prüfzeit der Aufnahmekameras (38) bzw. der Tastfahne (34) mit Lagesensor (37) entspricht.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (39) einen Antrieb für eine etwa kontinuierliche Transportbewegung aufweist und daß die Zuführeinrichtung (39) oder die Bürste (5) vorzugsweise eine Kennung zum Auslösen der Aufnehmekamera (38) trägt.

8. Verfahren zum Überprüfen von Bürsten, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (5) durch mindestens eine Prüfzone (4o) bewegt und dort ihr Borstenfeld (17), gegebenenfalls ihr Aufdruck (41) und dgl. auf fehlerhafte Abweichungen von mindestens einem vorgegebenen Muster abgetastet und bei Auftreten einer Abweichung vom Muster zumindest ein Signal abgegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum wechsel- oder wahlweisen Kontrollieren unterschiedlicher herzustellender Bürsten (5) entsprechende Referenzmuster in der jeweiligen Kamera abgespeichert werden, und daß die Umschaltung auf die verschiedenen Muster zyklisch und vorzugsweise automatisch erfolgt oder von einer Kennung an den Bürsten (5) bzw. den Transporteinrichtungen (39) od. dgl. dafür gesteuert wird.

1₀. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Bürsten-Prüfling (5) während eines Prüfvorganges alle in einer Kamera (38) abgespeicherten Referenzmuster nacheinander aktiviert und mit dem Prüfling (5) verglichen werden.

Zeichnung