DE102017110842A1

DE102017110842A1 - Brush unit and associated rotary brush tool

Info

Publication number: DE102017110842A1
Application number: DE102017110842.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Montabaur
Original assignee: Monti Werkzeuge GmbH
Current assignee: Monti Werkzeuge GmbH
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Bürstenaggregat (3), welches mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter (6) und einer Ringbürste (4, 5) mit einem Borstenkranz mit nach außen abstehenden Borsten (5) ausgerüstet ist. Außerdem ist ein in den rotierenden Borstenkranz eintauchendes Stoppmittel (8) vorgesehen, welches die Borsten (5) für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche (9) durch die Borsten (5) genutzt wird. Erfindungsgemäß sind die Borsten (5) aus einem Material mit einer Elastizitätsgrenze von wenigstens 200 N/mm² hergestellt.

The invention relates to a brushing unit (3) which is equipped with a brush holder (6) which can be driven in rotation and a ring brush (4, 5) with a bristle ring with outwardly projecting bristles (5). In addition, a stop means (8) immersed in the rotating bristle rim is provided, which decelerates the bristles (5) for a certain time, so that after their release the kinetic energy stored thereby for additional beating processing of a workpiece surface (9) by the bristles (5). is being used. According to the invention, the bristles (5) are made of a material having a yield strength of at least 200 N / mm ² .

Description

Die Erfindung betrifft ein Bürstenaggregat, mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter und einer Ringbürste mit einem Borstenkranz mit nach außen abstehenden Borsten, und mit einem in den rotierenden Borstenkranz eintauchenden Stoppmittel, welches die Borsten für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstoffes durch die Borsten genutzt wird.The invention relates to a brush assembly with a rotatably driven brush holder and a ring brush with a bristle rim with outwardly projecting bristles, and with a dipping into the rotating bristle ring stop means, which decelerates the bristles for a certain time, so that after their release the thus stored Kinetic energy for additionally beating processing of a surface of a material is used by the bristles.

Bei einem Bürstenaggregat entsprechend dem eingangs beschriebenen Aufbau, wie es durch die EP 1 834 733 B1 bekannt geworden ist, wird so vorgegangen, dass sich die Ringbürste aus einem Bürstenband und den daran angeschlossenen sowie nach außen abstehenden Borsten zusammensetzt. Sobald die Borsten über das in den rotierenden Borstenkranz eintauchende Stoppmittel bei ihrer Rotation bzw. bei der Rotation des Bürstenhalters laufen, werden die Borsten für eine bestimmte Zeit abgebremst. Durch das Abbremsen mit Hilfe des Stoppmittels wird Bewegungsenergie in der Ringbürste gespeichert. Die Bewegungsenergie wird zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung der Werkstoffoberfläche bzw. der Oberfläche des Werkstoffes durch die Borsten genutzt, sobald die Borsten von dem Stoppmittel freikommen.In a brushing unit according to the structure described above, as determined by the EP 1 834 733 B1 has become known, it is proceeded so that the ring brush composed of a brush belt and connected thereto and outwardly projecting bristles. As soon as the bristles run over the stopping means immersed in the rotating bristle rim during their rotation or during the rotation of the brush holder, the bristles are decelerated for a certain time. By braking with the help of the stop means kinetic energy is stored in the ring brush. The kinetic energy is used for additional beating processing of the material surface or the surface of the material by the bristles, as soon as the bristles are released from the stop means.

Bei diesem Vorgang werden die auf das Stoppmittel auftreffenden Borsten verformt bzw. ändern ihre Winkelstellung gegenüber der Ringbürste. Dadurch kommt es zusätzlich zu einer Abweichung des zylindrischen Bürstenbandes von seiner Zylinderform im Ruhezustand. Das führt insgesamt zur Speicherung der gewünschten Bewegungsenergie, die für die schlagende und nicht schleifende Bearbeitung der Werkstoffoberfläche genutzt wird. Das hat sich bewährt. In this process, the bristles impinging on the stop means are deformed or change their angular position relative to the ring brush. This results in addition to a deviation of the cylindrical brush belt from its cylindrical shape at rest. Overall, this leads to the storage of the desired kinetic energy, which is used for the beating and non-abrasive machining of the material surface. That has proven itself.

Neben solchen Bürstenaggregaten mit Stoppmittel sind im Stand der Technik auch konventionelle Bürstenaggregate ohne Stoppmittel bekannt, wie sie beispielsweise die DE 43 26 793 C1 im Detail behandelt. An dieser Stelle ist vorgesehen, dass sich der Bürstenhalter im Wesentlichen aus zwei über eine geteilte Distanzbuchse distanzierte Stirnscheiben und die Stirnscheiben in vorgegebenen Abstand zum Buchsenmantel angeordnete und über den Scheibenumfang verteilte Axialstege zusammensetzt.In addition to such brush units with stop means conventional brush units without stop means are known in the art, such as the DE 43 26 793 C1 treated in detail. At this point, it is provided that the brush holder is composed essentially of two spaced apart via a split spacer end plates and the end plates arranged at a predetermined distance from the bush jacket and distributed over the disc circumference Axialstege.

Schließlich betrifft das Gebrauchsmuster DE 88 00 781 U1 ein Werkzeug zum Entfernen von Material von einer Oberfläche durch Schlagen. Im Unterschied zu der gattungsbildenden Lehre nach der EP 1 834 733 B1 findet jedoch kein in den Borstenkranz eintauchendes Stoppmittel Verwendung. Vielmehr sind die abstehenden Borsten an ihren freien Enden mit Schlagkörpern aus Hartmaterial ausgerüstet. Bei den Borsten kann es sich um solche aus Metalldraht handeln. Die Schlagkörper sind im Regelfall aus gehärtetem Metall gefertigt.Finally, the utility model concerns DE 88 00 781 U1 a tool for removing material from a surface by hitting it. In contrast to the generic teaching after the EP 1 834 733 B1 however, does not find use in the bristle rim dipping stopper use. Rather, the protruding bristles are equipped at their free ends with impactors made of hard material. The bristles may be those made of metal wire. The impactors are usually made of hardened metal.

Der Stand der Technik insbesondere entsprechend der Lehre nach der EP 1 834 733 B1 hat sich grundsätzlich bewährt. Allerdings sind Verbesserungen dergestalt möglich, dass die Funktionssicherheit und gleichzeitig das Bearbeitungsergebnis auf der Werkstoffoberfläche verbessert werden. Hier setzt die Erfindung ein.The prior art, in particular according to the teaching of the EP 1 834 733 B1 has proven itself in principle. However, improvements are possible in such a way that the functional reliability and simultaneously the machining result on the material surface are improved. This is where the invention starts.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Bürstenaggregat so weiterzuentwickeln, dass die Wirksamkeit der Bearbeitung gesteigert ist und zugleich eine erhöhte Funktionssicherheit beobachtet wird.The invention is based on the technical problem of further developing such a brushing unit in such a way that the effectiveness of the machining is increased and at the same time an increased reliability is observed.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Bürstenaggregat im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten aus einem Material mit einer Elastizitätsgrenze von wenigstens 200 N/mm² hergestellt sind. Insbesondere kommt für die Borsten ein Material mit einer Elastizitätsgrenze von 500 N/mm² zum Einsatz. Vorzugsweise verfügt das Material für die Borsten über eine Elastizitätsgrenze von mehr als 1000 N/mm².To solve this technical problem, a generic brush unit in the invention is characterized in that the bristles are made of a material having a yield strength of at least 200 N / mm ² . In particular, a material with a yield strength of 500 N / mm ² is used for the bristles. Preferably, the material for the bristles has an elastic limit of more than 1000 N / mm ² .

Die Borsten werden folglich aus einem speziellen Material hergestellt, dessen Elastizitätsgrenze einen Wert von wenigstens 200 N/mm² aufweist. Dabei bezeichnet wie üblich die Elastizitätsgrenze diejenige Spannung des Materials, ab welcher ein entsprechender Körper bzw. die Borste in konkretem Fall nach dem Ende einer Zug- oder Druckbelastung nicht mehr ihre ursprüngliche Form annimmt. Bei weiterer Erhöhung der Spannung über die Elastizitätsgrenze hinaus erleidet der Körper bzw. die Borste eine plastische Verformung.The bristles are thus made of a special material whose elastic limit has a value of at least 200 N / mm ² . As usual, the elastic limit denotes that tension of the material from which a corresponding body or bristle no longer assumes its original shape in the concrete case after the end of a tensile or compressive load. Upon further increasing the stress beyond the elastic limit, the body or bristle undergoes plastic deformation.

Um die Elastizitätsgrenze der jeweiligen Borste zu bestimmen, wird die Borste im einfachsten Fall mit ihrem einen Ende eingespannt und an ihrem anderen Ende mit einer bestimmten Kraft beaufschlagt, so dass auf diese Weise ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm des fraglichen Körpers aufgenommen werden kann. In diesem Spannungs-Dehnungs-Diagramm bezeichnet nun die Elastizitätsgrenze den Punkt, in welchem die Spannungskurve vom linearen Verlauf abweicht.In order to determine the elastic limit of the respective bristle, the bristle is clamped in the simplest case with its one end and applied with a certain force at its other end, so that in this way a stress-strain diagram of the body in question can be recorded. In this stress-strain diagram, the elastic limit now denotes the point at which the stress curve deviates from the linear course.

Da das genaue Einsetzen der plastischen Verformung und folglich die Elastizitätsgrenze experimentell nicht eindeutig bestimmt werden kann, meint die Erfindung mit der Elastizitätsgrenze entweder die Streckgrenze oder die Dehngrenze bzw. die 0,2 %-Dehngrenze. Dabei bezeichnet die Streckgrenze wie üblich diejenige Spannung, bis zu der der jeweils untersuchte Werkstoff keine sichtbare plastische Dehnung zeigt. Die Streckgrenze kann aus dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm des fraglichen Körpers respektive Werkstoffes abgelesen werden.Since the exact onset of plastic deformation and consequently the elastic limit can not be determined experimentally, the invention with the elastic limit means either the yield strength or the yield strength or the 0.2% proof strength. In this case, the yield strength referred to as usual that voltage up to the each examined material shows no visible plastic strain. The yield strength can be read from the stress-strain diagram of the body or material in question.

Kommt jedoch ein Werkstoff mit kontinuierlichem Fließbeginn zum Einsatz, so wird die Elastizitätsgrenze mit der 0,2%-Dehngrenze gleichgesetzt, üblicherweise mit der Spannung, die nach dem Entlasten eine geringe bleibende Verformung ergibt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt hier eine Verformung von 0,2 % zur Anwendung, so dass als Dehngrenze der übliche Formelwert R_P0,2 maßgeblich ist. Die als Alternative zur Bestimmung der Elastizitätsgrenze herangezogene Streckgrenze wird mit R_e bezeichnet.However, if a continuous flow material is used, the elastic limit is equated with the 0.2% proof stress, usually with the tension giving a low permanent set after unloading. In the context of the present invention, a deformation of 0.2% is used here, so that the usual formula _value R _{P0.2 is} decisive as yield strength. The yield strength used as an alternative to determining the elastic limit is designated R _e .

In beiden Fällen stellt die Erfindung durch die angegebene Materialwahl sicher, dass die Borsten aus einem Material bzw. Werkstoff hergestellt sind, welches bzw. welcher über eine ausgeprägte Elastizität verfügt. Tatsächlich lässt sich das fragliche Material mit Spannungen von beispielsweise 200 N/mm² verformen, ohne dass dies zu einer dauerhaften Verformung der Borste im konkreten Einzelfall korrespondiert. Vielmehr führt selbst eine solche Spannung im Rahmen der Erfindung zuverlässig dazu, dass die Borste nach ihrer Verformung elastisch zurückgestellt wird. Die betreffende Verformung findet dabei typischerweise dann statt, wenn die fragliche Borste das in den rotierenden Borstenkranz eintauchende Stoppmittel erreicht und von diesem abgebremst wird. Sobald die Borste vom Stoppmittel freikommt, kann sie folglich unter Berücksichtigung dieser Vorgaben elastisch zurückfedern und nimmt ihre ursprüngliche Form und Orientierung im Vergleich zum sie tragenden Bürstenband (wieder) ein. Dadurch ist zunächst einmal die Funktionssicherheit gesteigert, weil mögliche plastische Verformungen der Borsten verhindert werden. Zugleich wird das Bearbeitungsergebnis an der Oberfläche des entsprechend bearbeiteten Werkstückes, der Werkstoffoberfläche, verbessert, weil die betreffende Borste aufgrund ihrer ausgeprägten Elastizität genügend Bewegungsenergie für die anschließende schlagende Bearbeitung speichern kann.In both cases, the invention ensures by the specified choice of material that the bristles are made of a material or material, which or which has a pronounced elasticity. In fact, the material in question can be deformed with stresses of, for example, 200 N / mm ² , without this corresponding to a permanent deformation of the bristle in the specific individual case. Rather, even such a tension in the context of the invention reliably means that the bristle is reset elastically after its deformation. The deformation in question typically takes place when the bristle in question reaches the stop means immersed in the rotating bristle rim and is braked by it. As soon as the bristle is released from the stop means, it can thus elastically spring back in consideration of these specifications and (re) assumes its original shape and orientation in comparison to the brush belt carrying it. As a result, first of all the functional reliability is increased, because possible plastic deformations of the bristles are prevented. At the same time, the processing result on the surface of the correspondingly machined workpiece, the surface of the material, is improved because the bristle in question, due to its pronounced elasticity, can store sufficient kinetic energy for the subsequent beating processing.

Die erläuterte Bemessungsregel mit einer Untergrenze für die Elastizitätsgrenze des Materials von wenigstens 200 N/mm² stellt beispielsweise sicher, dass Kupfer oder Kupferlegierungen überwiegend nicht als Material zur Herstellung der Borsten Verwendung finden können, weil solche Kupferlegierungen oftmals mit Streckgrenzen bzw. einer Elastizitätsgrenze von weniger als 200 N/mm² ausgerüstet sind. Auch Aluminiumlegierungen sind meistens ungeeignet, weil der beschriebene Grenzwert von 200 N/mm² nicht erreicht wird.For example, the illustrated design rule with a lower limit on the elastic limit of the material of at least 200 N / mm ² ensures that copper or copper alloys can not be used predominantly as a material for producing the bristles because such copper alloys often have yield strengths or less elastic limit are equipped as 200 N / mm ² . Also aluminum alloys are mostly unsuitable because the described limit of 200 N / mm ^{2 is} not reached.

Demgegenüber eignet sich als Material zur Herstellung der Borsten typischerweise Stahl und insbesondere Federstahl. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass Stähle und insbesondere Baustähle eine Elastizitätsgrenze bzw. Streckgrenze von in der Regel deutlich mehr als 200 N/mm² aufweisen. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz von Federstahl als Material für die Borsten, weil Federstahl Streckgrenzen von deutlich mehr als 1000 N/mm² erreicht. Beispielsweise werden für nichtrostenden Federstahldraht sogar Streckgrenzen bzw. Elastizitätsgrenzen von mehr als 1500 N/mm² beobachtet, konkret 2000 N/mm² bei einem Durchmesser von 1 mm (vgl. Kraftfahrttechnisches Taschenbuch/Bosch, 20. Auflage, Seite 144). Alternativ zu Stahl können aber auch Titan bzw. Titanlegierungen zum Einsatz kommen, die Elastizitätswerte von deutlich mehr als 200 N/mm² und teilweise sogar von mehr als 1000 N/mm² aufweisen.In contrast, the material used to make the bristles is typically steel, and spring steel in particular. In this case, the invention is based on the knowledge that steels and in particular structural steels have a yield point or yield strength of generally clearly more than 200 N / mm ² . Very particular preference is the use of spring steel as the material for the bristles, because spring steel yield strengths of significantly more than 1000 N / mm ² . For example, even yield strengths or elasticity limits of more than 1500 N / mm ^{2 are} observed for stainless spring steel wire, specifically 2000 N / mm ² at a diameter of 1 mm (see Kraftfahrttechnisches Taschenbuch / Bosch, 20th edition, page 144). As an alternative to steel, however, it is also possible to use titanium or titanium alloys which have elasticity values of significantly more than 200 N / mm ² and sometimes even more than 1000 N / mm ² .

In jedem Fall gewährleistet die erfindungsgemäße Auslegung, dass die Borsten bei ihrer gezielten Verformung mit Hilfe des Stoppmittels keine plastische Deformation erfahren. Zugleich eröffnet das ausgeprägte Elastizitätsverhalten der Borsten die Möglichkeit, in den Borsten signifikant Bewegungsenergie speichern zu können, die für die anschließende schlagende Bearbeitung der Werkstückoberfläche vorteilhaft genutzt werden kann. In die gleiche Richtung zielen Maßnahmen der Erfindung, wonach das Bürstenband Radialverformungen von mehr als 2 % und insbesondere von mehr als 5 % bis maximal 20 % des unverformten Radius zulässt.In any case, the design according to the invention ensures that the bristles do not undergo any plastic deformation during their targeted deformation with the aid of the stopping means. At the same time, the pronounced elastic behavior of the bristles opens up the possibility of being able to store significant kinetic energy in the bristles, which can be advantageously used for the subsequent beating processing of the workpiece surface. In the same direction, measures of the invention, according to which the brush belt permits radial deformations of more than 2% and in particular of more than 5% to a maximum of 20% of the undeformed radius.

Tatsächlich sind zunächst einmal die Borsten aus Stahl und insbesondere Federstahl in dem fraglichen Bürstenband verankert. Bei den Borsten handelt es sich im Regelfall um U-förmige Borsten, die das Bürstenband von innen her durchgreifen, so dass ihre U-Basis am Innenumfang des Bürstenbandes anliegt. Sobald nun die Borsten das in den rotierenden Borstenkranz eintauchende Stoppmittel erreichen, werden nicht nur die Borsten mit Hilfe des Stoppmittels elastisch verformt, sondern erfährt auch das Bürstenband eine Verformung, nämlich in Radialrichtung bzw. eine entsprechende Radialverformung.In fact, first of all, the bristles made of steel and in particular spring steel are anchored in the brush belt in question. As a rule, the bristles are U-shaped bristles, which pass through the brush belt from the inside, so that their U-base bears against the inner circumference of the brush belt. Now, as soon as the bristles reach the stopping means immersed in the rotating bristle rim, not only the bristles are elastically deformed with the aid of the stop means, but also the brush belt undergoes a deformation, namely in the radial direction or a corresponding radial deformation.

Im Rahmen der Erfindung werden nun diese Radialverformungen des Bürstenbandes bzw. dessen Fähigkeit zur Radialverformung näher spezifiziert und eingegrenzt. Tatsächlich lässt das Bürstenband nämlich Radialverformungen von mehr als 2 %, insbesondere von mehr als 5 % bis maximal 20 % des unverformten Radius zu.In the context of the invention, these radial deformations of the brush belt or its ability to radial deformation are now specified and limited. In fact, the brush belt allows for radial deformations of more than 2%, in particular of more than 5% to a maximum of 20% of the undeformed radius.

Das heißt, das Bürstenband verfügt infolge der angegebenen Untergrenze von mehr als 2 %, insbesondere von mehr als 5 % über eine inhärente Flexibilität und Elastizität, die solche Radialverformungen von mehr als 5 % des unverformten Radius zulässt. Zugleich ist die maximale Elastizität des Bürstenbandes begrenzt, um einen nach wie vor einwandfreien und funktionssicheren Betrieb des erfindungsgemäßen Bürstenaggregates zu gewährleisten. Tatsächlich empfiehlt die Erfindung an dieser Stelle Radialverformungen von maximal 20 % des unverformten Radius. Diese Obergrenze erklärt sich dadurch, dass noch größere Radialverformungen des Bürstenbandes dazu führen oder führen können, dass die Borsten beim Erreichen und Passieren des Stoppmittels während der Rotation des Borstenkranzes ansonsten zu stark in eine schräge oder nahezu tangentiale Ausrichtung im Vergleich zur Ringbürste ausweichen oder ausweichen können, so dass hierdurch der Effekt des Stoppmittels und die Möglichkeit zur Speicherung an Bewegungsenergie eingeschränkt wird.That is, due to the specified lower limit of more than 2%, in particular more than 5%, the brush belt has an inherent flexibility and elasticity which are such radial deformations of more than 5% of the undeformed radius allows. At the same time, the maximum elasticity of the brush belt is limited in order to ensure a still flawless and functionally reliable operation of the brush assembly according to the invention. In fact, the invention recommends at this point radial deformations of a maximum of 20% of the undeformed radius. This upper limit can be explained by the fact that even greater radial deformations of the brush belt can lead or lead to the bristles otherwise dodging or dodging excessively in an oblique or nearly tangential orientation when the stop means is reached and passed during the rotation of the bristle rim so that this restricts the effect of the stopping means and the ability to store kinetic energy.

Nach bevorzugter Ausführungsform empfiehlt die Erfindung, dass das Bürstenband Radialverformungen von maximal 10 % des unverformten Radius zulässt. In Verbindung mit der Untergrenze für die Radialverformungen von 2 % bzw. mehr als 5 % ergeben sich folglich im Rahmen der bevorzugten Variante Radialverformungen des Bürstenbandes im Bereich von 2 % bis 10 %.According to a preferred embodiment, the invention recommends that the brush belt permits radial deformations of at most 10% of the undeformed radius. In conjunction with the lower limit for the radial deformations of 2% and more than 5%, consequently, within the scope of the preferred variant, radial strains of the brush belt in the range of 2% to 10% result.

Diese Bemessungsregeln haben insgesamt zur Folge, dass das erfindungsgemäße Bürstenaggregat sowohl funktionssicher als auch besonders effektiv arbeitet. Denn die geforderte Elastizitätsgrenze für das Material der Borsten stellt sicher, dass diese über eine signifikante Elastizität verfügen, um mit Hilfe des Stoppmittels gezielt verformt werden zu können. Das geschieht, ohne dass plastische Verformungen zu befürchten sind. In Verbindung mit den möglichen Radialverformungen des Bürstenbandes von mehr als 2 % bis maximal 20 % des unverformten Radius wird zugleich sichergestellt, dass die jeweilige Borste beim Passieren des Stoppmittels zunächst einmal tangential nicht ausweichen kann, sondern das Bürstenband entsprechende Rückstellkräfte aufbaut, so dass die Borste bei diesem Vorgang wunschgemäß verformt wird.Overall, these design rules result in the brush assembly according to the invention being both functionally reliable and particularly effective. Because the required elastic limit for the material of the bristles ensures that they have a significant elasticity in order to be able to be deformed specifically with the aid of the stop means. This happens without fear of plastic deformation. In conjunction with the possible radial deformations of the brush belt of more than 2% to a maximum of 20% of the undeformed radius is also ensured that the respective bristle when passing the stop means initially tangential can not escape, but the brush belt corresponding restoring forces builds up so that the bristle is deformed as desired in this process.

Es kommt also zu einem gewünschten Wechselspiel zwischen einerseits der elastischen Auslenkung der jeweiligen Borste beim Passieren des Stoppmittels und andererseits dem Aufbau der zugehörigen federelastischen Rückstellkräfte infolge der Radialverformung des Bürstenbandes. Durch die Balance zwischen der jeweils elastischen Auslenkung der Borste und der zugehörigen federelastischen Rückstellkraft des Bürstenbandes im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgaben wird sichergestellt, dass sowohl die Borsten als auch das Bürstenband Bewegungsenergie des rotierenden Bürstenhalters bzw. der Ringbürste zu speichern in der Lage sind. Diese gespeicherte Bewegungsenergie wird nach dem Passieren des Stoppmittels frei und kann mit Hilfe der gleichsam zurückschnellenden und folglich beschleunigten Borsten für die schlagende Bearbeitung der Werkstückoberfläche vorteilhaft genutzt werden. Als Ergebnis werden signifikante Rautiefen in der bearbeiteten Oberfläche beobachtet, die regelmäßig Werte von deutlich mehr als 50 µm betragen, wie dies bereits im Stand der Technik nach der EP 1 834 733 B1 im dortigen Abschnitt [0014] beschrieben worden ist. Allerdings konnten bisher keine sicheren Kriterien dafür angegeben werden, dass die betreffenden Werte zuverlässig erreicht werden.So it comes to a desired interplay between on the one hand the elastic deflection of the respective bristle when passing the stop means and on the other hand, the structure of the associated resilient restoring forces due to the radial deformation of the brush belt. The balance between the respective elastic deflection of the bristle and the associated resilient restoring force of the brush belt in the context of the inventive provisions ensures that both the bristles and the brush belt kinetic energy of the rotating brush holder and the ring brush are able to store. This stored kinetic energy is released after passing through the stop means and can be advantageously used with the help of the quasi-recoil and thus accelerated bristles for the beating processing of the workpiece surface. As a result, significant roughness depths are observed in the machined surface, which are regularly values of significantly more than 50 microns, as already in the prior art after EP 1 834 733 B1 has been described in the local section [0014]. However, so far no reliable criteria could be specified for reliably achieving the relevant values.

Als Bürstenband zur Herstellung der Ringbürste hat sich typischerweise der Einsatz eines textilen Flächengebildes aus Kunststoff als besonders günstig erwiesen. Dabei wird meistens mit einem ein- oder mehrschichtig aufgebauten Kunststoffgewebe und/oder einem gewebeverstärkten Kunststoff gearbeitet. Im erstgenannten Fall setzt sich das Bürstenband aus einer oder mehreren Gewebeschichten zusammen, wobei die jeweilige Gewebeschicht aus Kunststofffäden hergestellt ist. An dieser Stelle haben sich insbesondere Fäden aus thermoplastischen Kunststoffen besonders bewährt. Beispielsweise mag als thermoplastischer Kunststoff Polyamid oder auch Polyester zum Einsatz kommen.As a brush belt for the production of the ring brush typically has the use of a textile fabric made of plastic proved to be particularly favorable. It is usually worked with a single or multi-layered plastic fabric and / or a fabric-reinforced plastic. In the former case, the brush belt is composed of one or more fabric layers, wherein the respective fabric layer is made of plastic threads. At this point, in particular threads made of thermoplastic materials have proven particularly useful. For example, may be used as thermoplastic polyamide or polyester.

Alternativ hierzu kann das Bürstenband aber auch aus einem Kunststoff hergestellt sein, in dem ein Gewebe eingebettet ist. Bei dem Gewebe mag es sich um ein Stahlgewebe, ein Kunststoffgewebe, ein Glasfasergewebe etc. handeln, welches insgesamt zur Verstärkung der solchermaßen gebildeten Kunststoffmatrix bzw. des auf diese Weise realisierten Bürstenbandes dient. Auch in diesem Fall kommt als mit dem entsprechenden Verstärkungsgewebe ausgerüsteter Kunststoff vorteilhaft Polyamid oder auch Polyester zum Einsatz. Beide Kunststoffe zeichnen sich zunächst einmal durch ein günstiges Temperaturverhalten, eine einfache Verarbeitung, geringen Wassergehalt und günstigen Preis aus.Alternatively, the brush belt can also be made of a plastic in which a fabric is embedded. The fabric may be a steel fabric, a plastic fabric, a glass fiber fabric, etc., which overall serves to reinforce the plastic matrix formed in this way or the brush belt realized in this way. Also in this case comes as plastic equipped with the corresponding reinforcing fabric advantageously polyamide or polyester used. Both plastics are characterized first by a favorable temperature behavior, a simple processing, low water content and low price.

Hinzu kommt, dass bei Rückgriff auf Polyamid zur Herstellung der Kunststofffäden für das ein- oder mehrschichtig aufgebaute Kunststoffgewebe die weitere Möglichkeit besteht, dass das fragliche ein- oder mehrschichtige Kunststoffgewebe bzw. das solchermaßen realisierte Bürstenband beispielsweise unter einer gewissen Vorspannung auf einen das Bürstenband im Innern aufnehmenden Stützring oder eine Distanzbuchse aufgebracht werden kann. Diese Vorspannung aufgrund der Elastizität von Polyamidfäden zur Herstellung des ein- oder mehrschichtig aufgebauten Kunststoffgewebes für das Bürstenband hat zur Folge, dass das Bürstenband ein gewisses Wärmeschrumpfverhalten zeigt. Das heißt, bei zunehmender Temperatur zieht sich das Bürstenband geringfügig zusammen und wird dadurch besonders fest auf dem Stützring gehalten. Gleichwohl reicht die Elastizität des solchermaßen hergestellten Bürstenbandes nach wie vor aus, um die erfindungsgemäßen Vorgaben zu erfüllen, nämlich Radialverformungen von mehr als 2 % bis maximal 20 % des unverformten Radius zuzulassen.In addition, when resorting to polyamide for producing the plastic threads for the single or multi-layered plastic fabric, there is the further possibility that the single-layer or multi-layer plastic fabric in question or the brush tape thus realized, for example under a certain bias on a brush belt inside receiving support ring or a spacer can be applied. This bias due to the elasticity of polyamide threads for producing the single or multi-layered plastic fabric for the brush belt has the consequence that the brush belt shows a certain heat shrinkage behavior. That is, with increasing temperature, the brush belt pulls slightly together and is thus held particularly firmly on the support ring. Nevertheless, the elasticity of the brush belt produced in this way is still sufficient to prevent the to meet the requirements of the invention, namely to allow radial deformations of more than 2% to a maximum of 20% of the undeformed radius.

Greift man dagegen auf Polyesterfäden für die Herstellung des ein- oder mehrschichtig aufgebauten Kunststoffgewebes beim Bürstenband zurück, so ist demgegenüber im Betrieb und bei einer etwaigen Erwärmung des Bürstenbandes damit zu rechnen, dass dieses seinen Durchmesser vergrößert. Gleichwohl lässt auch das solchermaßen realisierte Bürstenband entsprechend den erfindungsgemäßen Vorgaben Radialverformungen von mehr als 2 % bis maximal 20 % des unverformten Radius zu. Dabei versteht es sich insgesamt, dass das zuvor beschriebene geringfügige Wärmeschrumpfverhalten des Bürstenbandes aus Polyamid im Vergleich zur ebenfalls geringfügigen Wärmedehnung bei Rückgriff auf Polyester für das Bürstenband selbstverständlich Arbeitstemperaturen meint, die deutlich unterhalb der Schmelztemperatur der betreffenden Kunststoffe liegt, typischerweise 80 °C und insbesondere 100 °C nicht überschreiten. Andernfalls sind zusätzliche Kühlmaßnahmen für das Bürstenaggregat erforderlich, die im einfachsten Fall auf eine Luftkühlung durch zugeführte Kühlluft hinauslaufen.If, on the other hand, one resorts to polyester yarns for the production of the single-layer or multi-layered plastic fabric in the brush belt, it is to be expected during operation and during a possible heating of the brush belt that this will increase its diameter. Nevertheless, the brush belt realized in this way also permits radial deformations of more than 2% to a maximum of 20% of the undeformed radius in accordance with the specifications according to the invention. It goes without saying that the above-described slight heat shrinkage behavior of the polyamide brush strip compared to the likewise slight thermal expansion in recourse to polyester for the brush belt of course means working temperatures that is well below the melting temperature of the plastics in question, typically 80 ° C and especially 100 Do not exceed ° C. Otherwise, additional cooling measures for the brushing unit are required, which in the simplest case amount to an air cooling by supplied cooling air.

Darüber hinaus wird für die Borsten im Rahmen der Erfindung ein bestimmtes Durchmesser-/Längenverhalten beobachtet, welches besonders vorteilhaft ist. Tatsächlich empfiehlt die Erfindung an dieser Stelle ein Verhältnis des Durchmessers im Vergleich zur Länge der betreffenden Borste von 1:20 und mehr. Besonders bevorzugt werden Verhältnisse des Durchmessers zur Länge von 1:30 und mehr beobachtet. Darüber hinaus empfiehlt die Erfindung in diesem Zusammenhang eine Obergrenze für das fragliche Verhältnis, die vorliegend ein Verhältnis des Durchmessers zur Länge der betreffenden Borste von 1:80 im Maximum vorgibt. Dabei können die Borsten konkret Durchmesser von im Regelfall weniger als 2 mm und insbesondere 1 mm und weniger aufweisen. - Gegenstand der Erfindung ist auch ein Rotationsbürstenwerkzeug, wie es im Anspruch 10 näher beschrieben wird.In addition, a specific diameter / length behavior is observed for the bristles in the context of the invention, which is particularly advantageous. In fact, the invention recommends at this point a ratio of the diameter compared to the length of the respective bristles of 1:20 and more. Particularly preferred ratios of the diameter to the length of 1:30 and more are observed. In addition, the invention recommends in this context an upper limit for the ratio in question, which in the present case predetermines a ratio of the diameter to the length of the relevant bristle of 1:80 in the maximum. In this case, the bristles can concretely have diameters of usually less than 2 mm and in particular 1 mm and less. - The invention is also a rotary brush tool, as described in more detail in claim 10.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

1 das erfindungsgemäße Rotationsbürstenwerkzeug inklusive Bürstenaggregat in einer Ansicht,
2 den Gegenstand nach der 1 teilweise in schematischer Darstellung beim Passieren des Stoppmittels und
3 einen Detailausschnitt aus der 2.

In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment; show it:

1 the rotary brush tool according to the invention including brush unit in a view
2 the object after the 1 partly in schematic representation when passing the stop means and
3 a detail from the 2 ,

In der 1 ist ein Rotationsbürstenwerkzeug dargestellt, welches mit einem Maschinengehäuse 1 und einer lediglich angedeuteten und im Innern des Maschinengehäuses 1 aufgenommenen Antriebseinheit 2 für ein Bürstenaggregat 3 ausgerüstet ist. Das Bürstenaggregat 3 setzt sich seinerseits aus einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter 6 und einer Ringbürste 4, 5 zusammen. Die Ringbürste 4, 5 wird in dem Bürstenhalter 6 aufgenommen und rotiert mit diesem.In the 1 a rotary brush tool is shown, which with a machine housing 1 and one merely indicated and inside the machine housing 1 recorded drive unit 2 for a brushing unit 3 equipped. The brush unit 3 is in turn made of a rotatably driven brush holder 6 and a ring brush 4 . 5 together. The ring brush 4 . 5 is in the brush holder 6 recorded and rotated with this.

Die Ringbürste 4, 5 weist ihrerseits ein Bürstenband 4 und an das Bürstenband 4 angeschlossene und nach außen abstehende Borsten 5 auf. Da das Bürstenband 4 nicht durchgängig mit Borsten 5 ausgerüstet ist, verfügt die Ringbürste 4, 5 über einen Borstenkranz mit den nach außen abstehenden Borsten 5, welcher Unterbrechungen 7 aufweist. Zum grundsätzlichen Aufbau gehört dann noch ein Stoppmittel 8, welches ortsfest im Vergleich zu der rotierenden Ringbürste 4, 5 angeordnet ist. Dazu mag das Stoppmittel 8 an das Maschinengehäuse 1 angeschlossen sein. Tatsächlich mag die Ringbürste 4, 5 entsprechend der Pfeildarstellung in der 1 im Gegenuhrzeigersinn rotieren.The ring brush 4 . 5 in turn has a brush belt 4 and to the brush belt 4 connected and outwardly projecting bristles 5 on. As the brush belt 4 not consistent with bristles 5 equipped, has the ring brush 4 . 5 over a bristle rim with the outwardly projecting bristles 5 which interruptions 7 having. The basic structure then includes a stop means 8th which is stationary in comparison to the rotating ring brush 4 . 5 is arranged. The stop means like this 8th to the machine housing 1 be connected. In fact, the ring brush likes 4 . 5 according to the arrow in the 1 rotate counterclockwise.

Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass das Stoppmittel 8 radial so weit in den Borstenkranz eintaucht, dass die Borsten 5 beim Passieren des Stoppmittels 8 zunächst für eine bestimmte Zeit abgebremst werden. Nachdem die Borsten 5 das Stoppmittel 8 passiert haben, treffen sie auf eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes bzw. eine entsprechende Werkstückoberfläche 9. Dabei wird die zuvor in den Borsten 5 respektive im Bürstenband 4 gespeicherte Bewegungsenergie frei und zur schlagenden Bearbeitung der Werkstückoberfläche 9 genutzt, wie dies grundsätzlich bekannt ist.The overall design is such that the stop means 8th radially so far immersed in the bristle ring that the bristles 5 when passing the stop means 8th be slowed down first for a certain time. After the bristles 5 the stop means 8th have happened, they hit a surface of a workpiece to be machined or a corresponding workpiece surface 9 , This is the previously in the bristles 5 respectively in the brush band 4 stored kinetic energy free and for striking machining of the workpiece surface 9 used, as is known in principle.

Im Rahmen der Erfindung sind die Borsten 5 aus einem Material mit einer Elastizitätsgrenze von wenigstens 200 N/mm² hergestellt. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels kommen Borsten 5 aus Federstahl zum Einsatz. Außerdem lässt das Bürstenband 4 Radialverformungen 10 in gewisser Größe zu. Diese Radialverformungen 10 erkennt man insbesondere in der 2, welche den Gegenstand nach der 1 detailliert im Bereich des Stoppmittels 8 vergrößert darstellt. Tatsächlich werden die fraglichen Radialverformungen 10 primär im Bürstenband 4 bzw. in dem Bereich beobachtet, in welchem die Borsten 5 an das Bürstenband 4 angeschlossen und zugleich durch das Stoppmittel 8 abgebremst werden.Within the scope of the invention are the bristles 5 made of a material having an elastic limit of at least 200 N / mm ² . In the context of the embodiment bristles come 5 made of spring steel for use. In addition, the brush band leaves 4 radial deformations 10 in a certain size too. These radial deformations 10 one recognizes in particular in the 2 which the object after the 1 detailed in the area of the stop means 8th enlarged represents. In fact, the radial deformations in question become 10 primarily in the brush belt 4 or observed in the area in which the bristles 5 to the brush belt 4 connected and at the same time by the stop means 8th be slowed down.

Die Radialverformungen 10 sind nun erfindungsgemäß so bemessen, dass hierzu eine Abweichung des Radius ΔR vom unverformten Radius R gehört und zugelassen wird, die zwischen 2 % bis maximal 20 % beträgt. Das heißt, es gilt: $Δ R \sim 0,02 \dots 0,2 R .$

The radial deformations 10 are now according to the invention dimensioned so that this is a deviation of the radius .DELTA.R from undeformed radius R is heard and allowed, which is between 2% to a maximum of 20%. That is, it applies:

Δ R ~ 0.02 ... 0.2 R,

Dadurch wird einerseits verhindert, dass die Borsten 5 beim Passieren des Stoppmittels 8 während ihrer Rotationsbewegung gleichsam tangential ausweichen können und stellt das Bürstenband 4 andererseits federelastische Rückstellkräfte zur Verfügung, die sicherstellen, dass die betreffende Borste 5 beim Passieren des Stoppmittels 8 elastisch verformt wird. Die hierzu korrespondierende elastische Verformung deutet insbesondere die noch einmal detaillierter ausgelegte 3 an. Tatsächlich wird die betreffende Borste 5 beim Passieren des Stoppmittels 8 elastisch ausgelenkt und nimmt einen mehr oder minder gekrümmten Verlauf im Vergleich zur gestreckten Anordnung ohne Beaufschlagung mit dem Stoppmittel 8 ein. Durch den gekrümmten Verlauf der jeweiligen Borste 5 beim Passieren des Stoppmittels 8 ist die fragliche Borste 5 in der Lage, Bewegungsenergie zu speichern. Gleiches gilt für das elastische Bürstenband 4. This on the one hand prevents the bristles 5 when passing the stop means 8th can dodge tangentially during their rotational movement and represents the brush belt 4 On the other hand, resilient restoring forces are available to ensure that the bristle in question 5 when passing the stop means 8th is elastically deformed. The elastic deformation corresponding to this interprets, in particular, the again detailed design 3 at. In fact, the bristle in question 5 when passing the stop means 8th elastically deflected and takes a more or less curved course compared to the extended arrangement without exposure to the stop means 8th one. Due to the curved course of the respective bristle 5 when passing the stop means 8th is the bristle in question 5 able to store kinetic energy. The same applies to the elastic brush belt 4 ,

Dabei kommt es insgesamt zu einer Balance zwischen einerseits den federelastischen Rückstellkräften des Bürstenbandes 4, die primär durch ihre Radialverformung 10 verursacht werden und andererseits der elastischen Auslenkung der betreffenden Borste 5. Das führt dazu, dass ein besonders hoher Betrag an Bewegungsenergie bzw. Rotationsenergie sowohl in der jeweiligen Borste 5 als auch im Bürstenband 4 gespeichert wird und für die anschließende schlagende Bearbeitung der Werkstückoberfläche 9 zur Verfügung steht.This results in a total balance between on the one hand the elastic restoring forces of the brush belt 4 primarily due to their radial deformation 10 caused on the other hand, the elastic deflection of the respective bristle 5 , This leads to a particularly high amount of kinetic energy or rotational energy both in the respective bristle 5 as well as in the brush band 4 is stored and for the subsequent beating processing of the workpiece surface 9 is available.

Bei dem Bürstenband 4 handelt es sich um ein textiles Flächengebilde aus Kunststoff, welches ringförmig ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel kommt ein ein- oder mehrschichtig aufgebautes Kunststoffgewebe zum Einsatz, welches aus jeweils Polyamidfäden aufgebaut ist. Das fragliche Kunststoffgewebe bzw. das Bürstenband 4 mag dabei unter Spannung auf einen die Ringbürste 4 außenumfangseitig aufnehmenden Stützring 11 bzw. eine Distanzbuchse 11 aufgezogen sein. Dadurch kommt es während des Betriebes und bei ansteigender Temperatur des Bürstenbandes 4 dazu, dass dieses geringfügig von seinem Durchmesser bzw. Radius R her schrumpft. Gleichwohl werden natürlich nach wie vor die Radialverformungen 10 des Bürstenbandes 4 im beschriebenen Umfang zugelassen, das heißt in Verbindung mit Radiusänderungen ΔR zwischen 2 % bis maximal 20 % des unverformten Radius R. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass das Verhältnis des Durchmessers zur Länge der betreffenden Borste 5 mehr als 1:20 und maximal 1:100 beträgt. Das bedeutet im konkreten Einzelfall, dass die jeweilige Borste 5 bei einem Durchmesser von beispielsweise 1 mm eine Länge von 20 mm im Minium und maximal 100 mm aufweist.In the brush band 4 it is a textile fabric made of plastic, which is annular. In the exemplary embodiment, a single or multi-layered plastic fabric is used, which is constructed from each polyamide threads. The plastic fabric in question or the brush belt 4 like while under tension on a ring brush 4 outer circumference receiving supporting ring 11 or a spacer bush 11 be raised. This occurs during operation and with increasing temperature of the brush belt 4 that this shrinks slightly from its diameter or radius R ago. Nevertheless, of course, the radial deformations continue to be 10 of the brush belt 4 admitted in the extent described, that is in connection with radius changes .DELTA.R between 2% to a maximum of 20% of undeformed radius R. In addition, the design is such that the ratio of the diameter to the length of the bristle concerned 5 more than 1:20 and a maximum of 1: 100. This means in a particular case that the respective bristle 5 at a diameter of for example 1 mm has a length of 20 mm in minium and a maximum of 100 mm.

Außerdem erkennt man anhand der figürlichen Darstellungen, dass die jeweilige Borste 5 mit Borstenspitzen 5' ausgerüstet ist, die winklig im Vergleich zu den in unbeaufschlagtem Zustand radial verlaufenden Borsten 5 angeordnet sind. Tatsächlich beobachtet man ausweislich der 3 zwischen der jeweils in unbeaufschlagtem Zustand radial verlaufenden Borste 5 und der Borstenspitze 5', einen eingeschlossenen stumpfen Winkel α, welcher Werte von 100° bis ca. 160° einnimmt oder einnehmen kann. Besonders bevorzugt werden stumpfe Winkel α im Bereich zwischen 120° und 150° beobachtet.In addition, it can be seen from the figurative representations that the respective bristle 5 with bristle tips 5 ' is equipped, the angled compared to the unencumbered state radially extending bristles 5 are arranged. In fact, it is evident that the 3 between each in the unencumbered state radially extending bristle 5 and the bristle tip 5 ' , an included obtuse angle α, which can take or take values of 100 ° to about 160 °. Particularly preferred obtuse angles α are observed in the range between 120 ° and 150 °.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1834733 B1 [0002, 0005, 0006, 0022]
DE 4326793 C1 [0004]
DE 8800781 U1 [0005]

Claims

Brush assembly (3), comprising a brush holder (6) which can be driven in rotation and a ring brush (4, 5) with a bristle ring with outwardly projecting bristles (5), and with a stop means (8) which dips into the rotating bristle ring and which 5) brakes for a certain time, so that after their release the kinetic energy stored thereby for additional beating processing of a workpiece surface (9) is used by the bristles (5), characterized in that the bristles (5) made of a material having a elastic limit of at least 200 N / mm ² , in particular of at least 500 N / mm ² and preferably of at least 1000 N / mm ² are produced.

Brush unit (3) after Claim 1 , characterized in that the bristles (5) made of steel, in particular spring steel.

Brush unit (3) after Claim 1 or 2 , characterized in that the bristles (5) receiving the brush belt (4) Radialverformungen (10), which correspond to radius changes (.DELTA.R) of 2% and more to a maximum of 20% of the undeformed radius (R).

Brushing unit (3) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the brush belt (4) allows radial deformations (10) belonging to radius changes (ΔR) of at most 10% of the undeformed radius (R).

Brushing unit (3) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the brush belt (4) is made as a textile fabric made of plastic.

Brushing unit (3) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the brush belt (4) is constructed of a single or multi-layered plastic fabric and / or a fabric-reinforced plastic.

Brushing unit (3) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the brush belt (4) is made of a thermoplastic material.

Brush unit (3) after Claim 7 , characterized in that is used as thermoplastic polyamide and / or polyester.

Brushing unit (3) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the brush belt (4) temperature-dependent changed its undeformed radius (R).

Rotary brush tool, comprising a machine housing (1), a brush unit (3) and a drive unit (2) for the brush unit (3), wherein the brush unit (3) comprises a brush holder (6) and a ring brush (4, 5) which can be driven in rotation Having bristle ring with outwardly projecting bristles (5), and wherein a dipping into the rotating bristle ring stop means (8) is provided, which decelerates the bristles (5) for a certain time, so that after their release, the kinetic energy stored thereby additionally beating Machining a workpiece surface (9) is used by the bristles (5), characterized in that the bristles (5) made of a material having a elastic limit of at least 200 N / mm ² , in particular of at least 500 N / mm ² and preferably at least 1000 N / mm ² are made.