BR102023003900A2 - Conjunto de escovas, ferramenta giratória de escova e método de usinagem - Google Patents

Abstract

O objeto da invenção refere-se a um conjunto de escovas (3), uma ferramenta giratória de escova e um método de usinagem de uma superfície de uma peça de trabalho com uso do conjunto de escovas (3). Para esse fim, o conjunto de escovas (3) tem um prendedor giratório de escova (10, 11) e uma escova anelar (4, 5) que tem uma matriz anular (8) de cerdas projetadas para fora (5) e um elemento de batente (14) engatado na matriz de cerdas giratórias (8). De acordo com a invenção, o elemento de batente (14) é de corte transversal não circular e pode girar em torno do seu eixo geométrico longitudinal (16).

Description

[001] A invenção refere-se a um conjunto de escovas que compreende um prendedor giratório de escova e uma escova anelar tendo uma matriz anular de cerdas projetadas para fora e com um elemento de batente engatado na matriz de cerdas giratórias. Além disso, a invenção se refere a uma ferramenta giratória de escova dotada de tal conjunto de escovas e um método de usinagem de uma superfície de uma peça de trabalho com uso de esse conjunto de escovas.

[002] No caso de um conjunto de escovas conhecido e genérico com a estrutura descrita acima de acordo com o documento n° EP 1 834 733 [US 9.554.642], as cerdas são desaceleradas por um certo tempo por meio do elemento de batente engatado na matriz de cerdas giratórias. Após a liberação das cerdas ao passar pelo elemento de batente, a energia cinética armazenada por essa ação, isto é, através das cerdas e/ou uma tira de escova que segura as cerdas, pode ser usada. A energia cinética é usada para martelar predominantemente em uma superfície da peça de trabalho com as pontas das cerdas. Isso alcança efeitos comparáveis aos observados no chamado jateamento de areia. A vantagem do procedimento conhecido de acordo com o documento n° EP 1 834 733 B1 em relação ao jateamento é que o mesmo funciona sem abrasivos, de forma que o esforço técnico é significativamente reduzido. A poluição ambiental causada por esses abrasivos também pode ser evitada. Além disso, observa-se uma estrutura particularmente econômica e uma abordagem eficiente. Isso foi comprovado.

[003] No estado da técnica genérico adicional de acordo com o documento n° WO 2012/038537 [US 9.918.544], o elemento de batente engatado na matriz anular giratória também é formado como um abrasivo para as cerdas. Pode ser feita uma distinção entre as duas funções, isto é, a função de batente e a função de retificação, de acordo com uma direção de rotação da escova anelar e/ou uma posição na qual o elemento de batente é ajustado em relação à matriz anular. De fato, para esse fim, o elemento de batente é ajustável em relação ao conjunto de cerdas anulares. O ajuste do elemento de batente é realizado radial e/ou tangencialmente. Um ajuste excêntrico do elemento de batente também é possível. Além disso, o elemento de batente pode ser movido pelas cerdas acionadas.

[004] Em princípio, a técnica anterior foi comprovada no que diz respeito a superfícies de peças de trabalho com tratamento de superfície com a ajuda das cerdas e à rugosidade obtida como resultado. No entanto, nas abordagens anteriores, a superfície da peça não é uniformemente dotada de “crateras” causadas pelas cerdas. Níveis de rugosidade ajustáveis comparáveis ao jateamento também são alcançados de modo que um revestimento subsequente, um processo de soldagem etc. da superfície relevante da peça de trabalho seja possível sem que ocorram problemas. No entanto, o perfil de rugosidade está sujeito a flutuações, por isso, tem uma certa anisotropia na técnica anterior. Para muitas aplicações, no entanto, é necessária uma rugosidade isotrópica e uniforme da superfície da peça de trabalho tratada.

[005] A anisotropia observada na técnica anterior ou falta de uniformidade do perfil de rugosidade pode ser essencialmente atribuída ao fato de que as cerdas são tipicamente ancoradas em uma tira de escova. Uma vez que as cerdas são muitas vezes também formadas como cerdas em formato de U, a tira de escova que suporta as cerdas na sua direção circunferencial é dotada de filas de cerdas e espaços axiais entre os mesmos devido, por exemplo, ao formato de U das cerdas. Esses espaços entre as fileiras de cerdas individuais agora levam ao fato de que o perfil de rugosidade gerado é projetado de forma desigual durante a usinagem de encetamento da superfície de peça de trabalho. Na prática, isso é combatido pelo usuário que move o conjunto de escovas ou uma ferramenta giratória de escova dotada do mesmo para frente e para trás sobre a superfície, por exemplo.

[006] Além do fato de que tal movimento ser cansativo e não poder necessariamente fornecer a uniformidade necessária, tais procedimentos não podem ser realizados e implementados diretamente no caso de, por exemplo, processamento mecânico da superfície da peça de trabalho usando uma máquina como, por exemplo, um braço de robô. Além disso, a técnica anterior requer uma usinagem ainda mais eficaz da superfície da peça de trabalho. Aqui, a invenção como um todo procura remediar a situação.

[007] O objetivo da invenção é desenvolver ainda mais tal conjunto de escovas de modo que o perfil de rugosidade gerado pelo mesmo na superfície da peça de trabalho sendo tratada tenha uma maior uniformidade em relação à técnica anterior. Ao mesmo tempo, deve ser aberta a possibilidade de aumentar a rugosidade, se necessário.

[008] Para atingir esse objetivo, no caso de um conjunto de escovas genérico no contexto da invenção, a invenção propõe que o elemento de batente seja de corte transversal não circular e possa girar em torno de seu eixo geométrico longitudinal.

[009] No contexto da invenção, portanto, um elemento de batente especial engatado na matriz de cerdas giratórias é inicialmente usado, a saber, um que não é circular no corte transversal. Isso significa que o elemento de batente tem um corte transversal que se desvia de um corte transversal redondo ou circular. Pode, por exemplo, ser angular ou poligonal. Assim, enquanto na técnica anterior o elemento de batente é formado predominantemente como um pino cilíndrico, a invenção trabalha com um elemento de batente não cilíndrico ou prismático com um corte transversal não circular. De fato, o elemento de batente para esse fim é normalmente dotado de pelo menos uma nervura longitudinal na sua superfície externa. O corte transversal dessa nervura longitudinal pode ser vantajosamente triangular.

[010] Em conexão com o elemento de batente também girando em torno de seu eixo geométrico longitudinal e, portanto, que tem um acionamento, isso consegue, em geral, que o perfil de rugosidade criado dessa maneira seja claramente uniforme em relação à técnica anterior. Como outra vantagem especial, observa-se um aumento da rugosidade.

[011] De fato, o acionamento relevante do elemento de batente pode ser projetado como dependente ou independente do acionamento do prendedor de escova com a escova anelar.

[012] O primeiro caso é quando o elemento de batente é acionado rotativamente pelo acionamento do prendedor de escova, por exemplo, pelo acionamento do prendedor de escova por meio de um elemento de acoplamento e, quando aplicável, uma transmissão adicional no elemento de batente para girar o mesmo em torno de seu eixo geométrico longitudinal. Em geral, no entanto, é feito de forma que o acionamento do elemento de batente seja independente do acionamento do prendedor de escova com a escova anelar. Nesse caso, um acionamento separado é fornecido para o elemento de batente.

[013] Na maioria dos casos, o projeto também é feito de forma que o elemento de batente gire em oposição à escova circular em sua periferia externa. Foi comprovado que é vantajoso quando o elemento de batente gira à mesma velocidade ou a uma velocidade periférica mais elevada em relação à escova anelar.

[014] Dessa forma, o elemento de batente garante inicialmente que, com pelo menos uma nervura longitudinal ou devido ao seu projeto transversal não circular, o mesmo não apenas freie as cerdas individuais que avançam contra a mesma ao acionar a escova anelar. Em vez disso, o projeto não circular do elemento de batente ou da nervura longitudinal de corte transversal triangular geralmente fornecida nesse ponto garante nesse contexto que as cerdas que entram em contato com a nervura longitudinal também sejam dobradas para trás contra sua direção de acionamento. Ou seja, as cerdas são conhecidas e basicamente travadas com o auxílio do elemento de batente durante a sua rotação, conforme descrito detalhadamente na técnica anterior. O desenho não circular do elemento de batente ou a saliência longitudinal agora também garante que a cerda em questão se dobre para trás além disso.

[015] Como resultado, as cerdas dobradas entram em contato com a superfície da peça de trabalho a ser usinada com uma energia de impacto ainda maior em relação àquelas cerdas que entram em contato com o elemento de batente em uma área em que não há nervura longitudinal. Dessa forma, é observada uma usinagem ainda mais intensificada da superfície da peça de trabalho do que com os sistemas da técnica anterior. Além disso, a rotação oposta do elemento de batente em relação à escova anelar garante que a rotação do elemento de batente corresponda a diferentes níveis de rugosidade.

[016] Enquanto as cerdas, que também são dobradas para trás com a ajuda da nervura longitudinal, criam crateras particularmente profundas, isso não se aplica às cerdas que não entram em contato com a nervura longitudinal. Essas diferentes profundidades de crateras sobre a superfície externa do elemento de batente giratório levam agora não só a um aumento global da rugosidade da superfície da peça de trabalho processada dessa forma relativamente à técnica anterior, mas também a uma uniformidade adicional do perfil de rugosidade. Isso pode ser atribuído às cerdas, que geralmente ainda estão ancoradas em fileiras longitudinais na faixa da escova, sendo espaçadas umas das outras. No entanto, as diferentes tensões de flexão nas cerdas durante sua rotação levam ao fato de que são parcialmente desviadas de maneira lateral e, dessa forma, não são observadas áreas não usinadas ou pouco usinadas da superfície da peça de trabalho. Claro, isso também se deve ao fato de que as cerdas geralmente estão apenas alguns milímetros distantes umas das outras e a tira de escova geralmente fornece as forças de restauração necessárias para as cerdas como uma tira de tecido devido ao seu projeto. Além disso, consulte as notas explicativas no documento n° EP 1 834 733 B1.

[017] De acordo com uma outra modalidade favorável, o elemento de batente não é apenas dotado de pelo menos uma nervura longitudinal ao longo da sua superfície externa, mas é implementada e fornecida uma pluralidade de nervuras longitudinais distribuídas de modo angular em torno da superfície externa do elemento de batente. As nervuras longitudinais são espaçadas de modo equiangular em torno da superfície externa do elemento de batente, com espaçamento angular uniforme. Além disso, o projeto é feito de modo que cada nervura longitudinal se estenda longitudinalmente do elemento de batente e, com a ajuda do elemento de batente ou de sua nervura longitudinal, todas as cerdas da escova anelar sejam freadas ou também dobradas para trás conforme descrito.

[018] Uma modalidade com significado especial é ainda caracterizada pelo fato de cada nervura longitudinal se estender centrada em espiral no eixo geométrico longitudinal do elemento de batente. A disposição em espiral das nervuras longitudinais em relação à direção longitudinal ou ao eixo geométrico longitudinal do elemento de batente leva ao fato de que, na direção axial, por exemplo, as cerdas conectadas à tira da escova na mesma extensão radial também não são dobradas de volta juntas por uma nervura longitudinal. Em vez disso, apenas cerdas individuais são dobradas para trás pelo elemento de batente em uma direção oposta em relação à escova anelar, o que leva a uma maior uniformidade do perfil de rugosidade da superfície da peça de trabalho. Isso ocorre porque a faixa da escova que suporta as cerdas não é mais deformada axialmente pelas cerdas quando as cerdas entram em contato com o elemento de batente de acordo com a invenção, mas essa deformação é diferente ao longo da direção axial em questão, o que leva a um leve movimento lateral adicional das cerdas e, portanto, ao fato de que as distâncias restantes entre as cerdas individuais também são cobertas. Isso significa que nenhuma área não tratada ou maltratada é observada na superfície da peça de trabalho e a rugosidade geral é claramente uniforme em relação à técnica anterior.

[019] A rotação oposta do elemento de batente em relação à escova anelar garante que as cerdas que entram em contato com a nervura longitudinal também sejam dobradas para trás. Aqui, a invenção também se baseia no fato de que as cerdas são geralmente dotadas de uma extremidade angular que entra em contato com a nervura longitudinal ou com a pluralidade de nervuras longitudinais. A angulação das cerdas segue o movimento de rotação da escova anelar.

[020] Como resultado, é fornecido um conjunto de escovas que funciona com um elemento de batente especialmente projetado que geralmente gira na direção oposta à escova circular (na área de contato) e, devido ao seu corte transversal não circular, garante uma deflexão diferente das cerdas ao entrar em contato com o elemento de batente. Essa deflexão variável das cerdas e a diferente energia cinética associada não apenas garantem que a superfície da peça de trabalho seja processada com maior rugosidade, mas, em particular, que o perfil de rugosidade seja homogêneo. Obviamente, isso se aplica não apenas ao conjunto de escovas de acordo com a reivindicação 1, mas também e independentemente disso para a ferramenta giratória de escova de acordo com a reivindicação 12 e o método de usinagem da superfície da peça de trabalho de acordo com as reivindicações independentes 13 e 14. É nesse ponto que as vantagens principais podem ser observadas.

[021] A seguir, a invenção é descrita em mais detalhes com referência a um desenho que mostra uma modalidade. No mesmo: a Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma ferramenta giratória de escova dotada de um conjunto de escovas e a Figura 2 mostra uma versão modificada da modalidade da Figura 1.

[022] O desenho mostra uma ferramenta giratória de escova dotada de um alojamento 1 e um acionamento 2 para um conjunto de escovas 3 mantido no mesmo. Nessa modalidade, mas não restrita à mesma, o conjunto de escovas 3 tem uma escova anelar 4, 5 formada por uma tira de escova 4 a partir da qual as cerdas se estendem para fora.

[023] Pode ser visto que as cerdas 5 se estendem radialmente em relação a um eixo de rotação 6 e se projetam essencialmente para fora de uma superfície da escova anelar 4, 5 ou de uma superfície da tira de escova 4. As cerdas 5 são cerdas em formato de U 5 feitas de aço e encaixadas nos orifícios de montagem 7 e que se estendem através dos mesmos na faixa de escova 4 como mostrado na vista detalhada na Figura 1. As cerdas 5 formam uma matriz anular 8 com lacunas 9. A escova anelar 4, 5 é girada pelo acionamento 2 e suportada por um prendedor de escova 10, 11. Com efeito, o prendedor de escova 10, 11 é formado por um anel 10 e um núcleo 11 encaixado no seu interior e que transporta a tira da escova 4 com as cerdas 5. Como exemplo, um prendedor de escova 10, 11 pode ser usado nesse momento conforme descrito em detalhes no documento n° EP 1 834 733.

[024] As Figuras 1 e 2 mostram que o prendedor de escova 10, 11 é dotado de almas axiais 12 que se projetam nas folgas 9 através da escova anelar 4, 5 ou da tira de escova 4. Dessa forma, em geral, o prendedor de escova 10, 11 prende com segurança rotacionalmente a escova anelar 4, 5 a uma haste de acionamento 13 do acionamento 2 da ferramenta giratória de escova, de modo que o conjunto de escovas 3 possa ser acionado rotativamente de acordo com a modalidade com um movimento anti-horário em torno do eixo 6, conforme mostrado nas Figuras 1 e 2.

[025] Um elemento de batente 14 engatado na matriz de cerdas giratórias 8 é de particular importância. O elemento de batente 14 é um pino [não] cilíndrico 14 transportado em um braço 15 do alojamento 1 da ferramenta giratória de escova. O elemento de batente ou pino 14 é conectado paralelamente à haste de acionamento 13 do acionamento 2 ou paralelo ao eixo geométrico de rotação 6 ao braço 15. O comprimento do elemento de batente 14 é selecionado de modo que corresponda essencialmente à largura da faixa de escova 4, consequentemente o elemento de batente 14 não se projeta de modo axial completamente através da escova anelar 4, 5 ou apenas se projeta a partir da mesma a uma extensão insignificante.

[026] De acordo com a invenção, o corte transversal do elemento de batente 14 é não circular e gira em torno de seu eixo geométrico longitudinal 16. De fato, o desenho de corte transversal não circular do auxiliar de batente ou pino 14 de acordo com a modalidade ilustrada é realizado e implementado de modo que o elemento de batente 14 seja dotado de pelo menos uma nervura longitudinal 17 em sua superfície externa. Nessa modalidade, pode ser visto que uma pluralidade de nervuras longitudinais 17 são distribuídas de modo angular em torno da superfície externa do elemento de batente 14. As nervuras longitudinais 17 são geralmente equidistantes de modo angular sobre a superfície externa do elemento de batente 14.

[027] Pode ser visto que o corte transversal de cada nervura longitudinal respectiva 17 é triangular. Além disso, o projeto no contexto da modalidade de acordo com a Figura 1 é feito de modo que cada nervura longitudinal 17 se estenda nesse momento longitudinalmente do elemento de batente 14 e, consequentemente, ao longo do eixo geométrico longitudinal 16. Por outro lado, na modalidade de acordo com a Figura 2, o projeto é tal que as nervuras longitudinais 17 se estendem em espiral em relação à direção longitudinal do elemento de batente 14 e, consequentemente, seu eixo geométrico longitudinal 16. Em ambos os casos, quatro nervuras longitudinais 17 equidistantes de modo angular em torno da superfície externa do elemento de batente 14 não são usadas de forma restritiva. Isso significa que as nervuras longitudinais 17 são distribuídas em intervalos de 90° na superfície externa do elemento de batente ou pino 14.

[028] Conforme já explicado, o elemento de batente 14 é giratório no contexto da invenção em torno de seu eixo geométrico longitudinal 16. Para esse efeito, o elemento de batente 14 apresenta um acionamento representado esquematicamente em 18 na Figura 1. O projeto pode ser feito de modo que o elemento de batente 14 seja acionado através do acionamento 18 ou do acionamento 2 dentro do alojamento 1 e que, de acordo com a invenção, em um sentido angular de rotação oposto ao sentido de rotação da escova anelar 4, 5. Isso se aplica explicitamente à área de contato das cerdas 5 com o elemento de batente 14. De acordo com a modalidade, isso equivale ao fato de que tanto a escova anelar 4, 5 quanto o elemento de batente 14 giram no sentido anti-horário. No entanto, como a escova anelar 4, 5 entra em contato com a superfície externa do elemento de batente 14 nas extremidades das cerdas 5 e ambas giram no sentido anti-horário, uma rotação oposta na periferia externa. Como resultado, as cerdas individuais 5 não são apenas desaceleradas quando entram em contato com o elemento de batente 14 como na técnica anterior, mas sofrem uma dobra adicional pelas nervuras longitudinais 17 também fornecidas. Assim, ao contrário da rotação da escova anelar 4, as cerdas 5 que entram em contato com as respectivas nervuras longitudinais 17 batem com uma energia cinética aumentada em uma superfície de uma peça a ser usinada, como já foi explicado acima.

[029] O acionamento 18 pode ser projetado dependendo do acionamento ou do acionamento 2 do prendedor de escova 10, 11 com a escova anelar 4, 5. Nesse caso, o impulso de acionamento do elemento de batente 14 é derivado daquele do acionamento 2. Para esse propósito, o acionamento 2 pode funcionar através, por exemplo, de uma correia dentada ou de um elemento de transmissão semelhante no sentido apropriado no elemento de batente 14. Em geral, no entanto, o acionamento 18 do elemento de batente 14 é projetado independentemente do acionamento ou do acionamento 2 do prendedor de escova 10, 11. De qualquer maneira, o elemento de batente 14 é acionado rotativamente em torno de seu eixo geométrico longitudinal 16. A velocidade periférica do elemento de batente 14 é geralmente igual ou superior à velocidade periférica da escova anelar 4, 5. Dessa forma, a superfície (não mostrada expressamente) da peça de trabalho (não mostrada) não é apenas dotada de uma rugosidade aumentada em relação à técnica anterior, mas também é obtido um tratamento de superfície uniforme. É nesse ponto que as vantagens principais podem ser observadas.

Claims (14)

1. Conjunto de escovas (3), que compreende um prendedor giratório de escova (10, 11) e uma escova anelar (4, 5) que tem uma matriz anular (8) de cerdas projetadas para fora (5) e com um elemento de batente (14) engatado na matriz de cerdas giratórias (8), caracterizado por o elemento de batente (14) ser de corte transversal não circular e ser giratório ao redor de seu eixo geométrico longitudinal (16).

2. Conjunto de escovas (3), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poro elemento de batente (14) ser dotado de um acionamento (18).

3. Conjunto de escovas (3), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado poro acionamento (18) do elemento de batente (14) ser dependente ou independente de um acionamento (2) do prendedor de escova (10, 11) que transporta a escova anelar (4, 5).

4. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado poro elemento de batente (14) girar no sentido contrário a uma direção de rotação da escova anelar (4, 5).

5. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado poro elemento de batente (14) girar com uma velocidade periférica igual ou maior a da escova anelar (4, 5).

6. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado poro elemento de batente (14) ser dotado de pelo menos uma nervura longitudinal (17) em sua superfície externa.

7. Conjunto de escovas (3), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado poruma pluralidade das nervuras longitudinais (17) serem distribuídas de modo angular em torno de uma superfície externa do elemento de batente (14).

8. Conjunto de escovas (3), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado poras nervuras longitudinais (17) serem de modo angular equidistantes em torno da superfície externa do elemento de batente (14).

9. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado porcada nervura longitudinal (17) se estender longitudinalmente do elemento de batente (14).

10. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado porcada nervura longitudinal (17) se estender longitudinalmente do elemento de batente (14) em uma espiral.

11. Conjunto de escovas (3), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado porcada nervura longitudinal (17) ser de corte transversal triangular.

12. Ferramenta giratória de escova que tem um alojamento (1), um conjunto de escovas (3) e um acionamento (2) para o conjunto de escovas (3), sendo que o conjunto de escovas (3) que tem um prendedor giratório de escova (10, 11) e uma escova anelar (4, 5) que tem uma matriz anular (8) de cerdas projetadas para fora (5) e um elemento de batente (14) engatado na matriz de cerdas giratórias (8), caracterizada por o elemento de batente (14) ser de corte transversal não circular e ser giratório ao redor de seu eixo geométrico longitudinal (16).

13. Método de usinagem uma superfície de uma peça de trabalho com um conjunto de escovas (3) que tem um prendedor giratório de escova (10, 11) e uma escova anelar (4, 5) que tem uma matriz anular (8) de cerdas projetadas para fora (5) e um elemento de batente (14) engatado no anel de cerdas giratórias (8) caracterizado por o elemento de batente (14) ser de corte transversal não circular e girar ao redor de seu eixo geométrico longitudinal (16).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado poro elemento de batente (14) girar no sentido contrário à escova anelar (4, 5) e, de preferência, na mesma ou em uma velocidade periférica maior.