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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Bearbeiten von im wesentlichen flachen Werkstücken, die
in einer Beförderungsebene
relativ zur Vorrichtung zu bewegen sind, mit mindestens einem Schleifkopf
mit einem um eine zur Beförderungsebene
orthogonale Trägerachse
drehbaren Werkzeugträger,
an dem mehrere Schleifbürsten
mit einem Bürstenkörper und
daran befestigten Borsten individuell um eine ihnen eigene Bürstenachse
drehbar gelagert sind.
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Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus
der
US 5,105,583 bekannt.
Darin ist eine Maschine zum Entgraten von Innen- und Außenrändern eines
Metallwerkstückes
gezeigt, das in einer horizontalen Beförderungsebene relativ zur Entgratungsmaschine
bewegt wird. Die Entgratungsmaschine hat einen Planetenschleifkopf
mit einem Planetenträger, der
sich mit niedriger Drehzahl um eine vertikale Trägerachse dreht. Im Planetenträger sind
drei Planetenräder
um vertikale Achsen drehbar gelagert, die sich bei angetriebenem
Planetenschleifkopf mit hoher Drehzahl drehen. Mit den Planetenrädern sind Bürsten verbunden,
deren Borsten vertikal gegen die Oberfläche des Werkstückes angestellt
sind.
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Mit einer derartigen Vorrichtung
können
nicht nur Grate entfernt werden, sondern auch Oxidschichten von
Schnittflächen
entfernt werden. Solche Oxidschichten entstehen beispielsweise beim
Zuschneiden von Metallblechen mit Hilfe von Laserstrahlen oder beim
Autogenschneiden. Da die Grate in der Regel senkrecht von der Werkstücksoberfläche abstehen,
werden sie bei einer Bearbeitung der Oberfläche entfernt, während die
Schnittflächen
senkrecht zur Oberfläche
ausgerichtet sind und eine Bearbeitung in einer zur Oberflächenbearbeitung
senkrechten Bearbeitungsebene erfordern.
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Um das Werkstück gleichzeitig in diesen zueinander
senkrechten Bearbeitungsebenen bearbeiten zu können, müssen die Bürsten, die bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art an sich gegen die Oberfläche des
Werkstückes
angestellt sind, so weich und nachgiebig ausgebildet sein, daß sie sowohl
die Oberfläche
als auch die Schnittflächen
des Werkstückes
erreichen. Je dicker das zu bearbeitende Blech ist, desto weicher
müssen
die Borsten der Schleifbürsten
ausgebildet sein, um die gesamte Schnittfläche bzw. allgemein die Werkstücksränder zu überdecken.
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Allerdings können die Borsten nicht beliebig weich
ausgebildet sein, weil sonst ihre abrasive Wirkung zu gering wird.
Da andererseits die Dicke der Bleche, die mit einem Laser zugeschnitten
werden können,
in letzter Zeit zugenommen hat, ist eine vollständige Bearbeitung der Werkstücksränder mit
einer herkömmlichen
Vorrichtung der eingangs genannten Art mit zufriedenstellender Effizienz
nicht möglich.
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In der oben genannten
US 5,105,583 wurde vorgeschlagen,
die Trägerachse
nicht exakt vertikal (und damit abweichend vom Wortlaut des Oberbegriffes
nicht orthogonal zur Beförderungsebene)
anzuordnen, sondern ihr oberes Ende ein wenig in Vorschubrichtung
des Werkstückes
zu neigen, so daß ein
höherer
Druck auf die Stirnseite des Werkstückes ausgeübt wird. Dadurch kann die abrasive
Wirkung an der Stirnseite des Werkstückes zwar erhöht werden,
nicht aber die an den Seitenrändern,
und an der Endseite des Werkstückes
nimmt die abrasive Wirkung sogar ab.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
anzugeben, die auch bei einer größeren Werkstücksdicke
eine gründliche
und effiziente Bearbeitung der Werkstücksränder ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Enden der Borsten ein
und derselben Schleifbürste
einen uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene haben. Dann können die
Borsten entsprechend ihrem Abstand von der Beförderungsebene unterschiedliche
Bereiche der Werkstücksränder bearbeiten.
Durch geeignete Wahl der Abstände
der Borsten von der Beförderungsebene
können
dann die Werkstücksränder in
ihrer gesamten Breite (d.h. über
die gesamte Dicke des Werkstückes)
bearbeitet werden, ohne daß die
einzelnen Borsten besonders weich ausgebildet sein müßten. Dadurch
läßt sich
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine weitaus größere abrasive
Wirkung erzielen als bei einer herkömmlichen Vorrichtung.
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Ein uneinheitlicher Abstand der Enden
der Borsten von der Beförderungsebene
läßt sich
auf verschiedene Weisen erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Borsten ein und derselben Schleifbürste unterschiedlich lang.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Bürstenkörper gegen
die Beförderungsebene
geneigt und sind die Bürstenachsen
orthogonal zur Beförderungsebene
ausgerichtet. In beiden Fällen
ergibt sich eine gute abrasive Wirkung über die gesamte Breite der
Werkstücksränder. In
beiden Fällen
bleibt der Abstand des Endes einer jeden Borste von der Beförderungsebene
bei Drehung der Schleifbürste
unverändert.
Da die Borsten einen unterschiedlichen Abstand von der Beförderungsebene
haben, nutzen sie sich unterschiedlich stark ab.
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In einer verbesserten Ausführungsform
sind die Bürstenkörper gegen
die Beförderungsebene
geneigt und die Bürstenachsen
orthogonal zu den Bürstenkörpern ausgerichtet.
Das bedeutet, daß sich
der Abstand einer jeden einzelnen Borste von der Beförderungsebene
bei der Drehbewegung der Bürste
um ihre Bürstenachse ändert. Die
Bürste
selbst kann dabei um ihre Bürstenachse rotationssymmetrisch
ausgebildet sein und nützt
sich demzufolge auch gleichmäßig ab.
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Vorzugsweise unterscheiden sich die
Abstände
der Borstenenden von der Beförderungsebene
untereinander um bis zu 1 bis 2 cm. In einer vorteilhaften Weiterbildung
hat die Vorrichtung mehrere Planetenköpfe, die in zwei quer zur Bewegungsrichtung
des Werkstückes
ausgerichteten, in Vorschubrichtung des Werkstückes aufeinander folgenden Reihen
angeordnet sind, wobei die beiden Planetenkopfreihen quer zur Bewegungsrichtung
des Werkstückes
derart gegeneinander versetzt sind, daß die Planetenköpfe der
einen Reihe – in
Bewegungsrichtung des Werkstückes
betrachtet – die
Lücken
zwischen den Planetenköpfen
der anderen Reihe schließen.
Mit einer derartigen Anordnung können
auch große
Werkstücke,
insbesondere Bleche großer
Breite bearbeitet werden.
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Eine weitere Verbesserung kann durch
Einsatz unterschiedlicher Borstenarten erzielt werden. So können sich
die Borsten mindestens einer Schleifbürste von den Borsten der anderen
Schleifbürsten
in ihrer Materialbeschaffenheit, ihrer Struktur, ihrer Oberflächenbeschaffenheit,
ihrer Härte,
ihrer Dicke und/oder ihrer Besatzlänge unterscheiden. Die unterschiedliche
Ausführung
der Borsten kann zum Erzielen des beabsichtigten Ergebnisses eine
unterschiedliche Zustellung der Schleifbürsten in Richtung auf das Werkstück notwendig
machen und auch über die
Nutzungsdauer ein unterschiedliches Verschleißverhalten zeigen. Deshalb
ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Teil der Schleifbürsten einzeln
in Richtung auf das Werkstück
zustellbar ist. Es können auch
die Schleifbürsten
gleicher Art gruppenweise in Richtung auf das Werkstück zustellbar
sein. Hierzu kann ein Träger
mit zentraler Verstellung für
die Schleifbürsten
gleicher Ausführung
verwendet werden. Bei einer alternativen Lösung sind sämtliche Schleifbürsten in
einem gemeinsamen Träger
axial verstellbar angeordnet, die pro Gruppe gleichartiger Schleifbürsten über eine
gemeinsame Stellvorrichtung verstellbar sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung, in der die erfindungsgemäße Lösung anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert wird.
Darin zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Weiterbildung der Erfindung,
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2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung von 1,
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
herkömmlichen
Vorrichtung bearbeitet wird,
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4 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
Vorrichtung nach einer Ausführungsform
der Erfindung bearbeitet wird,
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5 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung bearbeitet
wird,
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6 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bearbeitet
wird,
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7 einen
die Achse enthaltenden halbschematischen Teilschnitt durch einen
Planetenschleifkopf im Bereich einer Schleifbürste gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung und
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8 eine
teilweise schematische Draufsicht auf den in 7 dargestellten Abschnitt des Planetenschleifkopfes.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 10 zum Bearbeiten
von im wesentlichen flachen Werkstücken, insbesondere Blechen
gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein Transportband 12,
auf dem ein Stahlblech 14 aufliegend in einer horizontalen
Beförderungsebene
transportiert wird. Die Vorschubrichtung des Stahlbleches 14 ist
durch einen Richtungspfeil 16 angezeigt.
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Die Vorrichtung 10 hat vier
gleichartige Plantetenschleifköpfe 18a, 18b, 18c und 18d,
von denen im folgenden der Schleifkopf 18d exemplarisch
beschrieben wird. Der Planetenschleifkopf 18d hat einen
Planetenträger 20,
der um eine vertikale Trägerachse 22 drehbar
ist. Im Planetenträger 20 sind Schleifbürsten 24 um
vertikale Bürstenachsen 26 drehbar
gelagert. Die Schleifbürsten 26 sind
mit Planetenrädern
(nicht gezeigt) gekoppelt und werden über diese auf an sich bekannte
Weise mit einer hohen Drehzahl angetrieben, während der Planetenträger 20 sich
mit einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl dreht.
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Die Planetenschleifköpfe 18a und 18b sind
in einer ersten quer zur Vorschubrichtung 16 ausgerichteten
Reihe angeordnet. Die Planetenschleifköpfe 18c und 18d sind
in einer zweiten quer zur Vorschubrichtung 16 ausgerichteten
Reihe angeordnet. Dabei sind die erste und zweite Reihe derart gegeneinander verschoben,
daß der
Planetenschleifkopf 18c – in Bewegungsrichtung 16 betrachtet – die Lücke zwischen den
Planetenschleifköpfen 18a und 18b schließt bzw. der
Planetenschleifkopf 18b die Lücke zwischen den Planetenschleifköpfen 18c und 18d schließt. Durch diese
Anordnung wird das Stahlblech 14 über seine gesamte Breite gleichmäßig bearbeitet.
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In 2 ist
die Vorrichtung 10 von 1 in einer
Seitenansicht gezeigt. In dieser Darstellung blickt man auf den
in Vorschubrichtung 16 betrachtet rechten Seitenrand des
Stahlbleches 14 (in der Darstellung von 1 der untere Seitenrand). Ferner sind
in 2 der Planetenschleifkopf 18d und
teilweise von diesem verdeckt der Planetenschleifkopf 18b zu
sehen.
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Wie in 2 zu
sehen, bestehen die Bürsten 24 aus
Bürstenkörpern 30 und
daran befestigten Borsten 32. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung haben die Borsten 32 in 2 eine unterschiedliche Länge und
ihre Enden daher einen uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene,
die in 2 unter Bezugszeichen 34 gestrichelt
dargestellt ist. Während
die Bürsten 24 des
Schleifkopfes 18b in 1 und 2 nur die Oberfläche des
Stahlbleches 14 bearbeiten, bearbeiten die Bürsten 24 des Schleifkopfes 18d auch
den Seitenrand 28.
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Im folgenden wird die Bearbeitung
des Seitenrandes 28 bei einer herkömmlichen Vorrichtung und bei
verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung anhand der 3 bis 6 näher erläutert. In 3 ist eine herkömmliche Schleifbürste 36 mit
einem Bürstenkörper 37 und
Borsten 38 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt.
Wie in 3 schematisch
dargestellt, ist die Bürste 36 als
Topfbürste ausgebildet,
bei der die Enden der Borsten 38 einen einheitlichen Abstand
von der Beförderungsebene 34 haben.
Wenn sich die Bürste 36 wie
in 3 dargestellt um
ihre Bürstenachse 26 dreht,
biegen sich ihre Borsten 38 aufgrund der Zentrifugalkraft
nach außen und
kommen dabei mit dem Seitenrand 18 des Bleches 14 über dessen
gesamte Breite (d.h. über
die gesamte Dicke des Bleches 14) in Kontakt. Damit dies
gelingt, müssen
die Borsten 38 allerdings relativ weich sein, was zu Lasten
ihrer Zerspanungskraft geht.
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In 4 ist
die im wesentlichen gleiche Schnittansicht wie in 3 gezeigt, jedoch mit der Schleifbürste 24 mit
unterschiedlich langen Borsten 32, die schon in 2 gezeigt war. Die Borsten 32 der
Schleifbürste 24 sind
deutlich härter
als die Borsten 38 bei der herkömmlichen Schleifbürste von 3, so daß sie aufgrund ihrer geringen
Verformbarkeit jeweils nur einen gewissen Bereich des Seitenrandes 28 bearbeiten
können,
der dem Abstand ihrer Borstenenden von der Beförderungsebene 34 entspricht.
Da aber die Borsten 32 eine unterschiedliche Länge und
ihre Enden somit einen uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene 34 haben, wird
der Seitenrand 18 insgesamt über die ganze Dicke des Bleches 14 bearbeitet.
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In 5 ist
eine den 3 und 4 entsprechende Anordnung
für eine
Schleifbürste 40 nach
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Bei der Schleifbürste 40 haben die
Borsten 42 eine einheitliche Länge, aber ihr Bürstenkörper 44 ist bei
weiterhin vertikaler Bürstenachse 26 gegen
die Beförderungsebene 34 geneigt.
Dadurch haben die Enden der Borsten 42 trotz an sich gleicher
Länge einen
uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene 34,
und der Seitenrand 18 kann über die gesamte Dicke des Stahlbleches 14 bearbeitet
werden, ohne daß hierzu
die Borsten 42 besonders weich ausgebildet sein müßten. In
der Anordnung von 5 vollführt der
Schleifkörper 44 bei
Rotation der Schleifbürste 40 um
ihre Achse 26 eine Taumelbewegung.
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Sowohl bei der Schleifbürste 24 von 4 als auch bei der Schleifbürste 40 von 5 ändert sich der Abstand des
Endes einer jeden Borste von der Beförderungseben 34 bei
der Rotation der Bürste nicht.
Da die Borsten in Abhängigkeit
von ihrem Abstand von der Beförderungsebene
unterschiedlich stark beansprucht werden, nutzen sich die Borsten 32 innerhalb
der Schleifbürste 24 bzw.
die Borsten 42 innerhalb der Schleifbürste 40 unterschiedlich
stark ab. Bei der Schleifbürste 24 von 4 wird die unterschiedliche
Abnutzung noch durch die unterschiedliche Länge der Borsten 32 an
sich verstärkt.
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In 6 ist
eine den Ansichten der 3 bis 5 entsprechende Ansicht für eine Schleifbürste 46 nach
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Die Schleifbürste 46 hat ebenso
wie die Schleifbürste 40 von 5 gleich lange Borsten 48 und
einen Bürstenkörper 50,
der gegen die Beförderungsebene 34 geneigt
ist. Bei der Schleifbürste 46 ist
die Bürstenachse 26 jedoch
orthogonal zum Bürstenkörper 50 und
somit nicht mehr orthogonal zur Beförderungsebene 34.
Bei der Schleifbürste 46 von 6 ist der Abstand der Enden
der Borsten 48 von der Beförderungsebene 34 nicht
nur insgesamt uneinheitlich, er ändert
sich auch für
jede Borste individuell mit der Drehung, so daß sämtliche Borsten 48 gleichmäßig beansprucht
werden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen
von 4 bis 6 unterscheiden sich die
Abstände
der Borstenenden von der Beförderungsebene 34 innerhalb
der jeweiligen Schleifbürste
um bis zu 1 bis 2 cm, d.h. die Borsten mit dem größten Abstand
von der Beförderungsebene 34 sind
um 1 bis 2 cm weiter von dieser entfernt als diejenigen mit dem
geringsten Abstand. Mit einem derartigen Abstandsbereich lassen
sich die Ränder
von Stahlblechen von 2 cm Dicke und mehr mit den vorgestellten Vorrichtungen von
Oxidschichten befreien, ohne daß die
Borsten besonders weich ausgebildet sein müßten.
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Der Teilschnitt gemäß 7 zeigt einen Planetenträger 20 und
eine Schleifbürste 26,
die mit einer Welle 52 verbunden ist. Mit dieser Welle 52 ist
die Schleifbürste 26 in
einer Mutter 54 frei drehbar, aber axial unverschiebbar
gelagert. Auf dem aus der Mutter 54 herausragenden freien
Ende der Welle 52 ist ein Ritzel 56 drehfest angeordnet,
das mit einem Sonnenrad 58 des Planetenantriebes kämmt.
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Die Mutter 54 hat auf einem
axialen Abschnitt ihres Außenumfanges
ein Gewinde, mit dem sie in eine korrespondierende Gewindebohrung 60 des
Planetenträgers 20 eingeschraubt
ist. Auf dem übrigen
Abschnitt ihres Außenumfanges
ist die Mutter 54 mit einer Verzahnung 62 versehen,
die in Eingriff mit einem an dem Planetenträger 20 koaxial zu diesem
gelagerten und mit einer Innenverzahnung 64 versehenen
Stellring 66 in Eingriff steht. Durch Drehen des Stellringes 66 in
Richtung des Doppelpfeiles 68 in 8 kann die Mutter 54 in dem
Planetenträger 20 in
Richtung des Doppelpfeiles 70 in 7 parallel zur Achse des Planetenträgers 20 verstellt
werden. Der Stellring 66 kann mit den Muttern 54 mehrerer
Schleifbürsten 26 in
Eingriff stehen, um mehrere Schleifbürsten 26 gleichzeitig
relativ zum Planetenträger 20 zu
verstellen. Andere Schleifbürsten
können
an dem Planetenträger
so angeordnet sein, daß sie
durch den Stellring 66 nicht verstellt werden. Auf diese
Weise besteht die Möglichkeit, eine
Gruppe von Schleifbürsten,
die beispielsweise mit einer speziellen Art von Borsten ausgestattet
ist, auf einen anderen Abstand relativ zum Werkstück einzustellen
als den Rest der an demselben Planetenträger angeordneten Schleifbürsten.
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- 10
- Vorrichtung
zum Bearbeiten von flachen Werkstücken
- 12
- Transportband
- 14
- Stahlblech
- 16
- Vorschubrichtung
- 18a
- Planetenschleifkopf
- 18b
- Planetenschleifkopf
- 18c
- Planetenschleifkopf
- 18d
- Planetenschleifkopf
- 20
- Planetenträger
- 22
- Trägerachse
- 24
- Schleifbürste
- 26
- Bürstenachse
- 28
- Seitenrand
- 30
- Bürstenkörper
- 32
- Borsten
- 34
- Beförderungsebene
- 36
- Schleifbürste
- 37
- Bürstenkörper
- 38
- Borsten
- 40
- Schleifbürste
- 42
- Borsten
- 44
- Bürstenkörper
- 46
- Schleifbürste
- 48
- Borsten
- 50
- Bürstenkörper
- 52
- Welle
- 54
- Mutter
- 56
- Ritzel
- 58
- Sonnenrad
- 60
- Gewindebohrung
- 62
- Verzahnung
- 64
- Innenverzahnung
- 66
- Stellring
- 68
- Doppelpfeil
- 70
- Doppelpfeil