CN116491756A - 刷总成、旋转刷具以及用于加工工件表面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刷总成(3)，该刷总成配备有能围绕轴线(A)旋转地驱动的刷架(4)并且具有环形刷(5、6)，所述环形刷基本上由刷带(5)和连接在该刷带上的、形成刷毛圈(7)且向外突出的刷毛(6)构成。根据本发明，所述刷带(5)以其纵向延伸尺寸(L)并且因此刷毛圈(7)也偏离垂直定向地相对于所述轴线(A)倾斜延伸地连接到刷架(4)上。

Description

刷总成、旋转刷具以及用于加工工件表面的方法

技术领域

本发明涉及一种刷总成，其包括可围绕轴线旋转地驱动的刷架并且包括环形刷，所述环形刷基本上由刷带和连接在该刷带上的、形成刷毛圈且向外突出的刷毛构成。本发明的技术方案还涉及一种装备有这种刷总成的旋转刷具以及一种用于借助于所述刷总成加工工件表面的方法。

背景技术

在一种开头所述结构的、根据EP1834733B1的已知且同类型的刷总成中这样操作，借助沉入到旋转的刷毛圈中的止动构件将刷毛制动一定时间。在刷毛通过越过止动构件释放后，可以利用由此、即通过刷毛和/或保持刷毛的刷带存储的动能。所述动能用于借助于刷毛对工件表面进行主要为冲击式的加工。由此实现与在所谓的喷砂时观察到的效果类似的效果。根据EP1834733B1的已知操作方式相对于喷砂的优点在于：不使用喷丸进行加工，从而与喷丸相比显著降低了设备技术方面的耗费。也避免了通过喷丸引起的环境负担。此外，观察到特别低成本的结构以及有效的操作方式。这已经得到验证。

在根据WO2012/038537A1的另一同类型的现有技术中这样操作，沉入到旋转的刷毛圈中的止动构件同时构造为用于刷毛的研磨体。在此，可以根据环形刷的转动方向和/或止动构件相对于刷毛圈的调节位置区分两个功能、即止动功能和研磨功能。实际上，为此将止动构件构造成相对于刷毛圈可调节的。止动构件的调节在此沿径向和/或切向进行。也可以偏心地调节止动构件。此外，止动构件可以由被驱动的刷毛调节。

在借助于刷毛加工工件表面和由此达到的粗糙度方面，现有技术基本上已经得到验证。然而，在迄今为止的操作中出现的情况是，工件表面并没有整体均匀地具有由刷毛引起的“凹坑”。虽然实现了与在喷砂时类似的并且也可调节的粗糙度，从而无问题地实现工件相关表面的随后的涂层、焊接过程等。但粗糙度轮廓具有波动，因此在现有技术中具有一定的各向异性。然而，对于许多应用而言，需要处理过的工件表面具有各向同性和均匀的粗糙度。

在现有技术中观察到的粗糙度轮廓的各向异性或缺乏均匀性在核心上可以归因于刷毛通常是锚固于刷带中的。由于刷毛通常也构造为U形刷毛，因此承载刷毛的刷带在其圆周方向上分别装备有刷毛排和位于其间的轴向间距，这些刷毛排和轴向间距例如归因于刷毛的U形形状。各个刷毛排之间的这些间距现在在对工件表面的冲击式加工中导致所产生的粗糙度轮廓不均匀，尽管在实践中尝试通过由使用者使刷总成或配备有该刷总成的旋转刷具例如来回地在表面上运动来应对该问题。

除了这样的运动是费力的并且不一定能确保所需的均匀性之外，例如当用机器、如机器人手臂机加工工件表面时，这种操作方法不能直接实施和实现。此外，在现有技术中还要求对工件表面进行更有效的加工。本发明旨在整体上在此提供补救措施。

发明内容

本发明所基于的技术任务是这样进一步改进这种刷总成，使得以这种方式在用该刷总成加工的工件表面上产生的粗糙度轮廓具有与现有技术相比提高的均匀性。此外，同时应开辟在需要时增加粗糙度的可能性。

为了解决该技术任务，本发明在同类型的刷总成中在本发明的范围内提出：所述刷带以其纵向延伸尺寸并且因此刷毛圈也与相对于刷架的轴线的垂直定向偏离地相对于所述轴线倾斜延伸地连接到刷架上。

在此情况下，通常这样操作，使得刷带的纵向延伸尺寸与刷架的轴线围成一个约60°至小于90°的锐角。优选在此情况下中观察到大约70°至85°的锐角。特别优选在此情况下大约85°的角度已经被证实为是有利的。

通过刷带的和因此刷毛圈的相对于旋转驱动的刷架的轴线的这种“倾斜位置”提供了对工件表面的特别均匀的加工，因为相对于刷架的轴线倾斜延伸的刷毛圈在最终效果中确保对工件表面的摆动(taumelnd)旋转加载。这种摆动运动的原因是刷毛圈的刷毛相对于刷架的轴线倾斜延伸。如果现在观察刷毛圈的一转，则该转在刷架的侧视图中对应于：刷毛在刷架的一转中关于工件的表面不描绘同一半径并且因此在截面中在一个点上加工表面或者说在实际中沿着或多或少明显的线加工表面。更确切地说，在刷架相对于与之相对固定的工件及其表面旋转时，刷带和因此刷毛圈的倾斜位置确保相关刷毛在刷架的侧视图中沿轴向扫过工件表面的一定区域，即所谓的加工区域。

刷毛在侧视图中的这种往复运动在本申请的范围中被解释为摆动运动。因为如果将刷毛圈想象为相对于刷架的轴线倾斜地嵌入刷架中的圆盘，则所讨论的刷毛圈圆盘在刷架的侧视图中或前视图中进行摆动运动，因为属于相关圆盘的旋转轴线在刷毛圈旋转时改变方向，如下面参考实施例将更详细解释的那样。在任何情况下，整体上导致对工件表面的摆动旋转加载，其确保表面的特别均匀的加工。要明确的是，尤其是没有观察到如现有技术中那样的可能的不均匀性。

根据另一种有利的实施方式，所述刷带围绕刷架的轴线延伸多于一圈并且连接到该刷架上。此外，在此还这样设计，使得刷带螺旋形地包围刷架。在此通常这样操作，使得相对于刷架的轴线螺旋形延伸的刷带具有恒定的升角，因此由刷带相对于刷架的轴线描述的螺旋规则地延伸。原则上，当然也可以想到不规则的延伸。

通过刷带的延伸相对于刷架轴线的这种附加的螺旋形设计，实际上限定了多个刷毛圈圆盘——如果希望如此的话。这些圆盘围绕其假想的旋转轴线进行相应的摆动运动。这于是导致通过摆动运动形成并且被相应刷毛扫过的各个轴向工作区域或者说加工区域相互重叠。这种相互重叠于是又整体上导致待以这种方式加工的工件在其表面上配备了具有迄今为止未观察到的均匀性的粗糙度轮廓，也就是说，在其中在表面上看属于粗糙度轮廓的各个凹坑大部分以相同的深度和彼此相同的间距均匀分布地设置。

为了具体地并且在个别情况下实现刷带相对于刷架轴线的螺旋形延伸，具体而言，刷架具有用于容纳刷带的、在环周侧延伸的凹槽。在此大多这样操作，使得刷带基本上侧向无间隙地嵌入相关凹槽中。有利的是，凹槽在此由相应的凹槽壁来限定。凹槽壁在此通常相对于刷架的圆柱面垂直竖立。事实上已经证明特别有利的是，包括凹槽和凹槽壁的刷架构造为塑料成型件和尤其是塑料注塑件。

现在为了将刷带固定在相关的凹槽中，将刷带至少点状地与刷架连接。所述连接在此通常机械地和/或粘附地实现。通常，刷带构造为织物带、如聚酰胺织物带。

此外并且有利的是，所描述的刷总成可以附加地装备有一个沉入到旋转的刷毛圈中的止动构件。借助于该止动构件可以特别有利地并且积极地影响粗糙度，如这在本申请人的EP1834733 B1中详细描述的那样。原则上，这种止动构件当然也不是必要的。

本发明的技术方案也涉及一种例如在权利要求13中详细描述的旋转刷具以及一种根据权利要求14和15所述的用于加工相关工件表面的方法。

附图说明

下面借助于仅示出一种实施例的附图更详细阐述本发明。附图如下：

图1以透视图示出根据本发明的刷总成连同旋转刷具；

图2以细节图示出根据本发明设计的刷架；和

图3以侧视图示出在加工工件表面时的刷架和根据本发明提供的对相关表面的摆动旋转加载。

具体实施方式

在图1中示出旋转刷具，所述旋转刷具配备有机器壳体1和仅示意性示出并且容纳在机器壳体中的用于刷总成3的驱动单元2。刷总成3具有能围绕轴线A旋转地驱动的刷架4。刷架4是图2中的细节图的对象。

此外，设置有环形刷5、6，所述环形刷基本上由刷带5和连接在刷带上且形成刷毛圈7的且向外突出的刷毛6构成。尤其是在根据图3的示意性侧视图中可以看出，单个刷毛6如何锚固于刷带5中。为此，各个刷毛6可以设计成U形的并且穿过刷带5中的相应容纳孔5a。这仅在图3中详细示出。

根据本发明，现在这样设计，使得刷带5以其在图2以及图3中示出的纵向延伸尺寸L并且因此也使得刷毛圈7与相对于刷架4的轴线A的垂直定向偏离地相对于所述轴线A倾斜延伸地连接到刷架4上。实际上，在该实施例中并且根据图2和3在此情况下在一方面刷带5的纵向延伸尺寸L和另一方面刷架4的轴线A之间观察到一个锐角α。根据该实施例，所讨论的锐角α取大约70°至85°范围内的值，但在任何情况下都小于90°。大多数情况下，在此使用大约85°范围中的角度α，这当然仅是示例性的。

通过刷带5和因此刷毛圈7或者更确切地说从刷带5向外突出的刷毛6相对于刷架4的轴线A的倾斜位置，整体上实现对图3中示出的工件表面9的摆动旋转加载。这可以参考图3最好地理解。

如果在此(假想)假设，刷带5和连接在刷带上的刷毛6以及因此刷毛圈7整体描述一个圆盘，则所讨论的圆盘在刷架4围绕其轴线A旋转时在图3中所示的旋转中自身围绕圆盘自身的旋转轴线R旋转。刷架4的旋转和圆盘的倾斜位置现在使得相关的和假想的旋转轴线R经历图3中所示的方向变化。在最终效果方面，在此观察到假想的圆盘的旋进运动或者说摆动运动，该旋进运动或摆动运动根据假想的圆盘的旋转轴线R的不同定向表现出来。

这种摆动运动和随之而来的环形刷5、6对工件表面9的摆动旋转加载现在使得，相应的刷毛6在其旋转期间不仅点状地加载工件的相关表面9，而是更多地扫过工件表面9上的轴向伸展的且在图3中示出的加工区域B。

由于刷毛6通常构造成U形的并且因此在它们之间具有微小的间距，因此现在整体上使得，各个刷毛6不再——像现有技术中那样——实际上条状地加载工件的所讨论的表面9，而且刷毛6的各个加工区域B相互重叠并且以此方式整体上确保相关工件表面9上的特别均匀的粗糙度轮廓。这在粗糙度轮廓的结果和设计中迄今没有被观察到。

刷带5现在不仅围绕刷架4延伸一圈，而且围绕刷架4的轴线A延伸多于一圈并连接到刷架上。实际上，刷带5螺旋形地包围刷架4。在此，总体这样设计，使得螺旋形于刷架4的轴线A延伸的刷带5具有恒定的升角，即在最终效果中，图2中所示的在刷带5的相应纵向延伸尺寸L和刷架4轴线A之间的各个角度α分别设计成一样大的。也就是说涉及均匀的螺旋，在该螺旋中，刷带4围绕相关轴线A延伸。

此外，在此这样设计，使得刷带4基本上侧向无间隙地嵌入在环周侧延伸的凹槽10中，如参照图2可以理解的那样。相关凹槽10在此由分别相对于圆柱面竖起的凹槽壁11来限定。刷架4与凹槽10和界定凹槽10的凹槽壁11一起在此整体上构造为塑料件并且优选构造为塑料注塑件。凹槽10和凹槽壁11在此也可被打印或通过三维成型过程被引入。也可以想到通过例如铣削圆柱形塑料件以机械方式制造凹槽10以及凹槽壁11。

刷带5至少点状地与刷架4连接。点状连接在此可以机械地和/或粘附地实现。此外，大多这样设计，使得刷带4作为织物带尤其是由聚酰胺织物制成。附加地，还可以设置有沉入到旋转的刷毛圈7中并且仅在图1中示出的止动构件12，该止动构件连接到在那里示出的旋转刷具或其机器壳体1的伸出件13上。

一旦现在刷架4围绕其轴线A旋转，所属工件的表面9就会被加载已经提到的摆动旋转。此外，如图3所示，刷带4的每个单独的刷毛6或每个螺旋在工件的表面9上加工已经提到的并且轴向伸展的加工区域B。以这种方式，各个加工区域B重叠并且使得表面9具有特别均匀的粗糙度轮廓。根据该实施例，各个刷毛6由钢制成。原则上，当然也可以想到其它材料如塑料或组合。

Claims (15)

1.一种刷总成(3)，包括能围绕轴线(A)旋转地驱动的刷架(4)并且包括环形刷(5、6)，所述环形刷基本上由刷带(5)和连接在该刷带上的、形成刷毛圈(7)且向外突出的刷毛(6)构成，其特征在于，所述刷带(5)以其纵向延伸尺寸(L)并且因此刷毛圈(7)也与相对于刷架(4)的轴线(A)的垂直定向偏离地相对于所述轴线(A)倾斜延伸地连接到刷架(4)上。

2.根据权利要求1所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(5)的纵向延伸尺寸(L)和刷架(4)的轴线(A)相互围成一个大约60°至小于90°、优选70°至85°并且特别优选大约85°的锐角(α)。

3.根据权利要求1或2所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(5)围绕刷架(4)的轴线(A)延伸多于一圈并且连接到该刷架上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(5)螺旋形地包围刷架(4)。

5.根据权利要求4所述的刷总成(3)，其特征在于，相对于刷架(4)的轴线(A)螺旋形延伸的所述刷带(5)具有恒定的升角。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷架(4)具有用于容纳刷带(5)的、在环周侧延伸的凹槽(10)。

7.根据权利要求6所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(5)基本上侧向无间隙地嵌入所述凹槽(10)中。

8.根据权利要求6或7所述的刷总成(3)，其特征在于，所述凹槽(10)由分别相对于圆柱面垂直竖立的凹槽壁(11)限定。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(5)至少点状地与刷架(4)连接。

10.根据权利要求9所述的刷总成(3)，其特征在于，所述连接机械地和/或粘附地实现。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的刷总成(3)，其特征在于，所述刷带(4)构造为织物带，并且所述刷架(4)构造为塑料成型件。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的刷总成(3)，其特征在于，附加地设置有沉入到旋转的刷毛圈(7)中的止动构件(12)。

13.一种旋转刷具，包括机器壳体(1)、驱动单元(2)和刷总成(3)，其特征在于，所述刷总成(3)根据权利要求1至12中任一项构造。

14.一种用于借助于根据权利要求1至12中任一项所述的刷总成(3)加工工件的表面(9)的方法，据此，所述环形刷(5、6)的相对于刷架(4)的轴线(A)倾斜延伸的刷毛圈(7)摆动旋转地加载所述表面(9)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，由所述刷带(5)的每个螺旋在所述表面(9)上产生的各个加工区域(B)在边缘侧重叠。