Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die maschinelle Herstellung einer Segmentbürste und Hilfsmittel zur Durchführung des Verfahrens wie eine Umsetzvorrichtung und eine Presse sowie die Segmentbürste selbst.

Ringförmige Bürsten sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Dabei werden häufig Ringbürsten von großer axialer Länge durch zusammengefasste Segmentbürsten ausgebildet, die beispielsweise auf einem der Lagerung dienenden Hohlzylinder axial verspannt sind.

Derartige Hohlbürsten weisen einen Haltering auf, um den ein Borstenbesatz umgelegt ist, wobei ein radial innen liegender, in einem Querschnitt etwa U-förmiger, umlaufender Niet den Borstenbesatz gegen den Haltering hält.

Die maschinelle Fertigung einer derartigen Segmentbürste ist beispielsweise in der EP 1 044 628 B1 erläutert.

Die in der EP 1 044 628 B1 offenbarte Vorrichtung und das dortige für das maschinelle Herstellen einer Segmentbürste ist wenig flexibel einsetzbar, äußerst komplex und dient ausschließlich der Herstellung von Segmentbürsten mit radial innen liegendem Niet.

Wird dieser Niet eingespart, wird die Segmentbürste durch geringeren Materialeinsatz kostengünstiger und können solche Segmentbürsten ohne Niet zu wesentlich dichteren Ringbürsten zusammengesetzt werden, da eine Beabstandung der Segmentbürsten durch den Niet fehlt.

Allerdings ist die Herstellung von derartigen Segmentbürsten ohne Niet bislang nur manuell möglich, wobei die Drähte vorgebogen und anschließend verpresst werden.

Aus der GB A 744179 ist ein Verfahren für die Herstellung einer Segmentbürste bekannt, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt die Herstellung eines Halbfertigprodukts in Form eines um 90 Grad gebogenen Borstenbesatz erfolgt, indem ein in einer Hülse gefasstes und dieser Hülse axial vorstehendes Borstenbündel durch einen in den axialen Überstand des Borstenbündels einfahrenden kegeligen Dorn einer Presse um 90 Grad über einen auf dem Hülsenrand aufliegenden Ring um 90 Grad abgewinkelt wird. Der Ring mit um 90 Grad abgewinkelten Borstenbesatz wird der Presse entnommen und auf einen gesenkfesten Dorn einer anderen Presse aufgezogen, wobei der Dorn von einem Presstisch radial beabstandet umgeben ist, wodurch eine den Dorn umgebende Ringschulter ausgebildet wird. Liegt eine Abwinklung des Borstenbesatzes auf dieser Ringschulter auf, erfolgt durch Schließen der Presse ein Umbiegen der hin zu den Dorn weisenden, zweiten Abwinklung des Borstenbesatzes hin auf den Ring. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden zwei weitere Metallringe den Borstenbesatz einfassend verpresst, so dass ein möglichst U-förmig profilierter, innerer Haltering ausbildet wird, der den um den Ring umgelegten Borstenbesatz axial und radial von innen einfasst.

Aus der US A 2860921 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, dass die Herstellung einer Walzenbürste aus einzelnen Segmentbürsten erläutert. Hierbei wird ein in einer Hülse gefasstes Borstenbündel über eine radiale, einem Konus vorstehende Kante aufgefächert, bis ein abgebogener Borstenabschnitt auf einer pressentischfesten Auflage aufliegt, die radial beabstandet von einem den Dorn tragenden Stempel durchsetzt wird. Ein mit einem Ring versehener Pressenstempel verpresst den Ring in dem Bereich des den Dorn von dem Pressentisch beabstandenden Spalts gegen einen oberen Abschnitt des den Dorn tragenden Stempels, der radial verfahrbar dann einen zweiten Abschnitt des Borstenbesatzes um den Ring legt. Hierauf folgt ein weiterer Pressschritt, durch den dann die umgelegten Borstenabschnitte mit dem Ring endgültig verpresst werden.

Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren für die maschinelle Herstellung einer Segmentbürste ohne Niet sowie Hilfsmittel für die Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.

Gelöst wird diese technische Problematik durch ein Verfahren, bei dem gemäß des Anspruchs 1 zunächst auf die Herstellung eines Halbfertigprodukts angestellt ist, bei dem ein um 90° gebogener und ringförmig angeordneter Borstenbesatz mit einer radial nach außen weisenden ersten Abwinklung auf einer Ringschulter eines Rings einer Umsetzvorrichtung aufliegt, mit der zweiten Abwinklung an einem zentralen, axial in dem Ring verschiebbaren und diesem axial vorstehenden Dorn anliegt, wobei ein Haltering die erste Abwinklung axial gegen die Ringschulter und die zweite Abwinklung radial gegen den Dorn hält. Das Halbfertigprodukt mit dem Borstenbesatz auf der Umsetzvorrichtung wird auf eine Presse umgesetzt. Nachfolgend erfolgt ein Verpressen des Borstenbesatzes auf der Umsetzvorrichtung in einer Presse gegen den Haltering, wobei ein Abpressdorn die zweite Abwinklung des Borstenbesatzes zunächst mit einem Aufsatz aufspreizt, den zentralen Dorn axial aus der zweiten Abwinklung auswirft und mit einer Ringschulter die Abwinklungen mit eingefasstem Haltering gegen die Ringschulter verpresst.

Die Herstellung eines um 90° gebogenen und ringförmig angeordneten Borstenbesatzes mit Haltering erfolgt in herkömmlicher Weise in einem bekannten Automaten. In diesen wird dann die Umsetzvorrichtung mit Dorn voran eingebracht, bis die erste Abwinklung auf der Ringschulter aufliegt. Bei aufeinander abgestimmten Abmessungen wie der Dicke des Borstenbesatzes, des Innendurchmessers des Halterings und des Außendurchmessers des Dorns kann dann mit dieser Umsetzvorrichtung der Borstenbesatz mit Haltering, ausreichend stabil auf der Umsetzvorrichtung aufsitzend, einer beispielsweise anderweitig vorhandenen Presse zum Verpressen übergeben werden.

Bei dem Verpressen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn ein Abpressdorn die zweite Abwinklung des Borstenbesatzes zunächst mit einem Aufsatz aufspreizt, womit eine radial nach außen weisende Biegerichtung vorgegeben wird. Trifft der Abpressdorn mit seinem Aufsatz auf den zentralen Dorn, wird dieser aus der zweiten Abwinklung des Borstenbesatzes geschoben, dieser gleichzeitig weitergebogen, bis letztlich zwischen der Ringschulter des Rings und der Ringschulter des Abpressdorns die beiden Abwinklungen des Borstenbesatzes mit eingefasstem Haltering verpresst werden.

Da für ein dauerhaftes Verpressen erhebliche Drucke notwendig sind, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass der Aufsatz des Abpressdorns zumindest abschnittsweise in eine stirnseitige Ausnehmung in den zentralen Dorn eintaucht, womit vorzugsweise über die gesamte Stirnseite des Dorns der Abpressdorn aufliegt.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der zentrale Dorn nach dem Verpressen mittels einer Vorrichtung in seine der Ringschulter des Rings vorstehende Ausgangslage verbracht wird. Erfolgt das Verpressen gegen die Kraft einer Feder, so wird diese Feder nach Zurücknahme des Abpressdorns den zentralen Dorn der Umsetzvorrichtung wieder in die Ausgangslage verbringen. Eine Alternative stellt ein Zylinder mit Kolben dar.

Bei der maschinellen Herstellung einer Segmentbürste nach der Erfindung ist in erster Linie an einen Borstenbesatz aus einem Metall gedacht, das sich dauerhaft verpressen lässt. Es können jedoch auch synthetische Materialen zur Anwendung kommen, insbesondere Kunststoffe, wenn ein entsprechend erwärmter Borstenbesatz verpresst wird, wobei dann an ein Verkleben der Borsten untereinander wie auch an ein Verkleben mit beispielsweise einem Haltering aus einem Kunststoff gedacht sein kann.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Herstellung des Halbfertigproduktes in einem ersten Automaten und das Verpressen in einem von dem ersten Automaten abgesetzten zweiten Automaten. Es wird dann in dem zweiten Automaten bevorzugt auch das Fertigstellen einer Bürste erfolgen, beispielsweise ein Beschnitt, ein Versehen mit Bürstenarmaturen oder dergleichen mehr.

Auch das Umsetzen des Halbfertigproduktes kann automatisch erfolgen, beispielsweise mittels Greifern, Revolveranordnungen, Becher oder Stangen tragenden Ketten oder dergleichen mehr.

Die Umsetzvorrichtung für das Umsetzen eines Halbfertigproduktes einer Segmentbürste kann vielgestaltig ausgebildet sein. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass ein zwei Ringschultern ausbildender Ring vorgesehen ist, dass in den Ring ein zentraler Dorn einschiebbar ist bis zu einem Anschlag einer dornfesten Ringschulter an die untere Ringschulter des Rings für eine Anlage der Abwinklungen eines um 90° gebogenen Borstenbesatzes der Segmentbürste auf der oberen Ringschulter des Rings und an dem Dorn, wobei für ein Umsetzen des abgewinkelten Borstenbesatzes dieser von einem Haltering axial gegen die obere Ringschulter des Rings und radial gegen den Dorn gehalten ist.

Insbesondere die dem aufgenommen, um 90° gebogenen Borstenbesatz gegenüberliegende Seite der Umsetzvorrichtung nach der Erfindung ist in Anpassung an vorhandene Gerätschaften wie Pressen, deren Aufnahmen etc. weitestgehend frei gestaltbar. Es ist jedoch darauf zu achten, dass der zentrale Dorn vollständig in dem Ring verschiebbar angeordnet ist.

In konstruktiver Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Dorn in der borstenbesatzseitigen Stirnseite eine Ausnehmung aufweist, deren Querschnitt axial zumindest abschnittsweise dem eines Aufsatzes eines Abpressdorns einer Presse entspricht. Dabei ist insbesondere an einen formschlüssigen Übergang von dem zentralen Dorn auf den Aufsatz bzw. den Abpressdorn gedacht, so dass die Kraft der Presse über die gesamte Querschnittsfläche des Abpressdorns wirkt.

Die zweite Stirnseite des Dorns kann eine zylinderförmige Ausnehmung aufweisen, so dass die Umsetzvorrichtung nach der Erfindung auf einen Stift, ein Rohr oder dergleichen aufgesetzt werden kann, beispielsweise für eine Übergabe von einem ersten an einen zweiten Fertigungsautomaten.

In weiterer, nicht notwendiger Ausgestaltung der Umsetzvorrichtung nach der Erfindung kann vorgesehen werden, dass der Ring hülsenartig ausgebildet einen Adapter für ein Einsetzen in eine Aufnahme einer Presse aufweist. Adapter und Aufnahme sind dann optimal auch aufeinander abgestimmt.

Ist insbesondere der Ring hülsenartig ausgebildet, kann ferner vorgesehen werden, dass ringfest eine Vorrichtung für ein Verbringen des während des Verpressens verschobenen Dorns zurück in seine Ausgangslage vorgesehen ist, beispielsweise eine Druckfeder oder ein Zylinder mit Kolben.

Sollen Kunststoffborsten erfindungsgemäß verarbeitet werden, kann es zweckmäßig sein, eine Heizung vorzusehen, die sowohl dornfest als auch ringfest ausgebildet sein kann. Zweckmäßigerweise wird eine solche Heizung elektrisch betrieben werden.

An die Presse für das Verpressen des Borstenbesatzes mit dem Haltering sind in mehrfacher Hinsicht Anforderungen zu stellen, so das Erzeugen eines vergleichsweise hohen Pressendrucks wie auch eine exakte Führung bei dem Verpressen, da die zu verpressende Fläche gering ist.

Insbesondere ist bei einer derartigen Presse vorgesehen, dass eine Aufnahme hülsenartig ausgebildet ist für das Einbringen des Dorns der Umsetzvorrichtung, wie voranstehend erläutert, dass eine freie axiale Länge in der Hülse für ein axiales Verschieben des Dorns bei dem Verpressen ausreichend bemessen ist und dass ein stirnseitiger Rand der Aufnahme als Widerlager für den Ring ausgebildet ist.

Wird eine solche Aufnahme vorgesehen, ist es zweckmäßiger, diese anstelle der Umsetzvorrichtung mit einer Vorrichtung für ein Verbringen des während des Verpressens verschobenen Dorns zurück in seine Ausgangslage zu versehen, wobei eine derartige Vorrichtung eine Druckfeder oder ein Zylinder mit Kolben sein kann. Gleichfalls wird dann diese Aufnahme eine Heizung für das Verpressen von Borsten aus Kunststoff aufweisen.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1:

ein Halbfertigprodukt in einer Seitenansicht,

Fig. 2:

einen Schnitt gemäß der Linie II, II in Figur 1,

Fig. 3:

eine isometrische Darstellung des Halbfertigprodukts und

Fig. 4:

eine Pressenanordnung.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Umsetzvorrichtung 1 ist konstruktiv einfach gehalten. Die Umsetzvorrichtung 1 weist einen Ring 2 auf, durch den, senkrecht zur axialen Erstreckung des Rings 2, zwei Ringschultern 3,4 stirnseitig ausgebildet werden. Innerhalb des Rings 2 ist ein zentraler Dorn 5 axial verschiebbar, jedoch hin zu einem um 90° abgewinkelten Borstenbesatz 6 nur bis zu dem in Figur 2 dargestellten Anschlag einer dornfesten Ringschulter 7 an der unteren Ringschulter 4 des Rings 2.

Auf der oberen Ringschulter 3 des Rings 2 liegt eine erste Abwinklung 8 des ringförmig angeordneten Borstenbesatzes 6 mit radial nach außen weisenden Borsten auf.

Die zweite Abwinklung 9 des Borstenbesatzes 6 erstreckt sich ringförmig und anliegend um den zentralen Dorn 5 und steht diesem axial vor.

Ein Haltering 10 hält die erste Abwinklung 8 axial gegen die Ringschulter 3 des Rings 2 und die zweite Abwinklung radial gegen den Dorn 5.

Die Fertigung des um den Haltering 10 um 90° abgewinkelten Borstenbesatzes 6 kann in herkömmlicher Weise in einem Automaten erfolgen. Es wird dann die Umsetzvorrichtung 1 in den Automaten eingebracht, beispielsweise mit einer Ausnehmung 11 in der dem Borstenbesatz 6 abgewandten Stirnseite 12 auf einem Hubkolben aufsitzend.

Nach der Fertigstellung des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Halbfertigprodukts kann dieses auf der Umsetzvorrichtung 1, beispielsweise mit der Ausnehmung 11 auf einem Stift, einem Rohr oder dergleichen aufsitzend, an einen zweiten Automaten mit einer Presse für die Fertigstellung übergeben werden.

Figur 4 zeigt die Anordnung eines Abpressdorns 13 über einer Umsetzvorrichtung 14 mit Ring 15 und zentralem Dorn 16.

Pressenfest weist diese Anordnung eine hülsenartige Aufnahme 17 auf, in die der Dorn 16 soweit eingeschoben wird, bis der Ring 15 mit seiner unteren Ringschulter 18 vollflächig auf den stirnseitigen Rand 19 der Aufnahme 17 aufliegt.

Die axiale Ersteckung der Hülse 17 ist derart bemessen, dass der zentrale Dorn 16 vollständig unter die obere Ringschulter 20 des Rings 15 gegen die Kraft einer Feder 21 verschoben werden kann.

Bei dem Verpressen wird ein spitzkegeliger Aufsatz 22 des Abpressdorns 13 den axial dem Dorn 16 vorstehenden Borstenbesatz aufspreizen und damit die radiale Richtung für ein Verpressen vorgeben. Dieser kegelförmige Aufsatz 22 wird dann auf den zentralen Dorn 16 auftreffen und dort in einer stirnseitigen Ausnehmung 23 aufgenommen, so dass der Abpressdorn 13 und der zentrale Dorn 16 formschlüssig verbunden sind.

Mit voranschreitendem Pressvorgang wird der zentrale Dorn 16 in die hülsenartige Aufnahme 17 gegen die Kraft der Feder 21 verschoben und erfolgt ein Verpressen des Borstenbesatzes um einen Haltering zwischen einer Ringschulter 24 des Abpressdorns 13 und der oberen Ringschulter 20 des Rings 15, wobei der äußere Durchmesser der Ringschulter 24 dem der Ringschulter 20 entspricht.

Dabei kann, sowohl hinsichtlich des Aufspreizens des Borstenbesatzes als auch für dessen Verpressen, eine Ausrundung 26 noch hilfreich sein, die in dem Übergang eines zylindrischen Abschnitts 27 hin zu einem die Ringschulter 24 ausbildenden Zylinder 28 des Abpressdorns 13 angeordnet ist, in Fig. 4 lediglich in der linken Bildhälfte angedeutet.

Ist der Verpressvorgang abgeschlossen und wird der Abpressdorn 13 zurückgenommen, wird durch die Kraft der Feder 21 der zentrale Dorn 16 wieder in die dargestellte Position, die Ausgangslage zurück verschoben.

In einer Variante kann vorgesehen sein, dass die Umsetzvorrichtung einen hülsenartigen Ring aufweist, etwa gemäß der Darstellung in Figur 4 gebildet durch den Ring 15 und der Aufnahme 17, und über einen Adapter, beispielsweise in Form eines Stiftes 25 für ein Einsetzen in eine pressenseitige Aufnahme verfügt.