DE19718596C2 - Verfahren zum Beschneiden einer Bürste und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschneiden einer Bürste nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Flächenbürsten, Leistenbürsten und Tellerbürsten weisen eine in einer Ebene liegende Bürstenoberfläche auf. Bei einer Walzenbürste liegt dagegen eine Bürstenoberfläche in Form eines Zylinders vor. Die Herstellung der Flächenbürsten erfolgt durch so unterschiedliche Methoden wie Stanzen, Handeinziehen oder Kleben. Derart gefertigte Bürsten weisen Unregelmäßigkeiten in der Borstenhöhe auf. Um eine ebene Bürstenfläche zu erzeugen, müssen die Borsten auf eine gemeinsame Höhe nachgeschnitten werden. Dies geschieht in der Regel mit bekannten Zackenscheren oder Fräsern.

Aus der DE-AS 10 50 729 ist eine Schervorrichtung zur Erzeugung einer ebenen Schnittfläche von schmalen Bürsten- oder Pinselwaren bekannt, bei welcher zwei gegeneinander, jeweils um eine Achse senkrecht zur Bürstenoberfläche rotierende, kreisrunde Messerscheiben zur Anwendung kommen, die sich im Bereich ihrer Schneidkanten überdecken. Die Messerscheiben sind an ihrem Umfang je mit einem Kranz von Schneidzähnen gleicher Teilung versehen. Die Teilkreise der beiden Messerscheiben berühren sich, wobei eine der beiden Scheiben mit einer Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, die der Vorschubsgeschwindigkeit senkrecht zur Rotationsachse der Messerscheiben der durchlaufenden Bestückung entspricht. Die Umfangsgeschwindigkeit der anderen Scheibe ist dabei um ein mehrfaches größer. Als nachteilig ist bei dieser Vorrichtung die geringe Schneidbreite anzusehen, welche durch die maximale Länge der Flanken der Schneidzähne konstruktionsbedingt begrenzt und vergleichsweise schmal ist gegenüber den Schneiden von heute zu meist verwendeten Fräsern.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Beschneiden von Bürsten ist aus der DE 44 25 390 C2 bekannt, bei welcher rotierende Messer eines Fräsers gegen ein relativ gegenüber dem Fräser feststehendes Gegenmesser schneidend durch eine Relativbewegung zwischen Bürste und Fräser beim Schnitt der Borsten eine ebene Bürstenoberfläche erzeugen. Dabei wird die Schnittbreite durch die Messerlänge begrenzt, wobei die typischen Nachteile einer Zackenschere vermieden sind, bei denen bei großen Gegenmessern bei dichtbesetzten Bürsten ein Umlegen der Borsten erfolgt, wenn die Gegenmesser durch die Bürste kämmen und dadurch ein großes Volumen verdrängen.

Die DE 44 25 390 C2 offenbart weiter die Verwendung eines 90°- Prismenmesserkopfs, dessen Drehachse um 45° gegenüber der Schnittebene angestellt ist. Für einen exakten ebenen Schnitt ist demzufolge eine genaue Einstellung nicht nur einer Schnitthöhe, sondern auch der Anstellachse nötig. Darüber hinaus ist der 90°-Prismenmesserkopf ein aufwendig zu fertigendes, teures Werkzeug, bei welchem die Schnittbreite ferner durch den Werkzeugdurchmesser sehr begrenzt ist.

Die EP 0 699 403 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Abrunden der freien Bürstenenden. Es geht aus dieser Druckschrift allgemein das Prinzip hervor, bei einem Bearbeitungsvorgang an einem ebenen Borstenfeld einer Rotationsbewegung des bearbeitenden Werkzeuges eine lineare Bewegung des Werkzeuges gegenüber der Bürste zu überlagern. Hinweise auf Schnittvorgänge sind dieser Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.

Vor diesem technischen Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, bei denen eine durch die Messerbreite begrenzte Schnittfläche und daraus resultierende vielfache Verfahrenswege der Schneidwerkzeuge über größeren Bürstenoberflächen vermieden sind.

Diese Aufgabenstellung wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnende Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist gemäß des Anspruchs 1 darauf abgestellt, daß der Fräser eine rotierende Relativbewegung um eine senkrecht zur Bürstenoberfläche gerichtete Drehachse ausführt und daß gleichzeitig eine lineare Relativbewegung zwischen Fräser und Bürste senkrecht zur Drehachse erfolgt. Bei einer Umdrehung des Fräsers um die senkrecht zur Bürstenoberfläche stehende Drehachse wird eine Fläche geschnitten, welche zwischen zwei konzentrischen Kreisen liegt. Der radiale Abstand zwischen den konzentrischen Kreisen wird durch die Schneidlänge des Messers bestimmt. Durch die Überlagerung der rotierenden Relativbewegung des Fräsers mit einer linearen Relativbewegung zwischen Fräser und Bürsten wird bei einem linearen Vorschub des Fräsers damit eine Schnittbreite erreicht, welche gleich ist dem Radius des Äußeren der konzentrischen Kreise. Bei einem herkömmlichen Schneidverfahren wäre dagegen eine dem Quotienten aus diesem äußeren Radius und der Schneidlänge entsprechende Anzahl an Vorschüben nötig.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beschneiden einer Bürste wird bevorzugt, daß die rotierende und die lineare Relativbewegung stufenlos regelbar und gekoppelt sind. Es versteht sich, daß die Koppelung derart ausgelegt ist, daß während einer Rotationsbewegung des Fräsers um die Drehachse lediglich ein linearer Vorschub erfolgt, welcher maximal der Messerbreite des Fräsers entspricht. Durch dieses überlappende oder höchstens angrenzende Beschneiden der Borsten wird sichergestellt, daß die gesamte Borstenoberfläche gleichmäßig geschnitten wird. Dies letztlich bei einer Geschwindigkeit, die durch eine stufenlose Einstellung optimal dem Bürstenmaterial, der Bürstendicke usw. angepaßt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Radius der Rotationsbewegung zwischen Drehachse und Fräser variabel einstellbar ist.

Diese Maßnahme ändert den Radius der oben angesprochenen konzentrischen Kreise und bestimmt damit die Schnittbreite bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insgesamt. Eine optimale Anpassung an die Maße der zu bearbeitenden Bürstenoberfläche ist damit gegeben.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist letztlich eine Vorrichtung mit einem Fräser, der von einem Antrieb angetriebene rotierende Messer und ein Gegenmesser aufweist, vorgesehen, bei welcher der Fräser mit seinem Antrieb auf einem Hebelarm befestigt ist, der um eine senkrecht zur ebenen Bürstenoberfläche gerichtete Drehachse rotierbar ist, und bei welcher der Fräser und/oder die Bürste senkrecht zur Drehachse relativ zueinander linear bewegbar sind. Diese relativ einfache Konstruktion gestattet bei einem linearen Vorschub eine gegenüber dem herkömmlichen Stand der Technik wesentlich verbreiterte Schnittbreite.

In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß an dem Hebelarm in Rotationsrichtung hinter dem Gegenmesser eine Auskämmvorrichtung vorgesehen ist. Damit wird die Drehbewegung des Fräsers um die Drehachse zusätzlich dazu benutzt, mittels eines geeigneten Elements durch die Borsten in dem Bereich zu fahren, den das Gegenmesser gerade überfahren hat. Insbesondere werden hierdurch einzelne Borsten wieder aufgerichtet, die entweder durch den vorangegangenen Schneidprozeß oder durch den vorangegangenen Fertigungsprozeß der Bürste umgelegt wurden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 in einer Unteransicht von der Schnittebene weg schematisch die Anordnung der Bauteile einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht gemäß des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß des Pfeils III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Detailzeichnung der Fig. 3 gemäß der Position IV,

Fig. 5 die von einem Schneidmesser überfahrene Fläche bei einer Umdrehung,

Fig. 6 die durch die Rotation und den überlagerten linearen Vorschub entstandene Schnittfläche,

Fig. 7 schematisch in einen Schnitt senkrecht zur Schneidebene den Vorgang des Schneidprozesses und

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Schneidvorgang gemäß des Pfeils VIII in Fig. 7.

Die in Fig. 1 gezeigt Vorrichtung nach der Erfindung weist ein Trägerelement 10 auf, daß für einen linearen Vorschub gemäß des Doppelpfeils 11 auf Schienen 12 verfahrbar ist. Ein linearer Vorschub des Trägerelements 10 mittels in Kontermuttern sich drehender Gewindestange ist gleichfalls möglich, wie auch andere, bekannte konventionelle Vorschübe.

Das Trägerelement 10 trägt an einem Hebelarm 4 befestigt einen Antrieb 3 für einen Fräser 13. Der Fräser 13 rotiert hier um eine Achse 14, die in einer zur Schnittebene (Bürstenoberfläche) 15 parallelen Ebene liegt. Der Fräser 13 schneidet mit Messern 1, die an seinem Umfang angeordnet sind, Borsten 16 gegen ein relativ gegenüber dem Fräser 13 feststehendes Gegenmesser 2, vergleiche auch die Fig. 3 und 4.

Ein Fräser mit stirnseitig angeordneten Messern kann grundsätzlich gleichfalls zum Einsatz kommen, wenn dessen Drehachse senkrecht auf der Schnittebene 15 steht.

Der Fräser 13 ist mit seinem Antrieb 3 an einem Hebelarm 4 befestigt, der um eine Mittelachse (Drehachse) 5 rotierbar am linear verschiebbaren Trägerelement 10 befestigt. Bei einer Umdrehung des Hebelarms wird von den Messern 1 eine Fläche gemäß Fig. 5 überfahren, welche von konzentrischen Kreisen 17, 18 begrenzt wird. Damit wird der Abstand X zwischen den Kreisen 17, 18 durch die Schnittlänge der Messer 1 vorgegeben. Neben der rotierenden Relativbewegung des Fräsers 13 um die senkrecht zur Bürstenoberfläche gerichtete Drehachse 5 erfolgt gleichzeitig eine lineare Relativbewegung gemäß des Pfeils 11 zwischen Fräser 13 und Bürste senkrecht zu dieser Drehachse 5, wodurch sich eine von den Messern überstrichene Fläche gemäß Fig. 6 ergibt.

Hierbei ist von Vorteil, daß ein Schnitt der Bürstenoberfläche 15 tatsächlich in beide Richtungen des Vorschubes, gemäß Pfeil 11, grundsätzlich erfolgen kann, da keine Vorschubrichtung für den Schnitt selbst priviligiert ist.

Die rotierende und lineare Relativbewegungen sind stufenlos regelbar. Damit ist die Schneidleistung an beliebiges Besatzmaterial wie Synthetik, Draht, abrasives Material oder Naturborsten anpaßbar. Die Bewegungen sind jedoch dahingegen gekoppelt, daß der Linearvorschub der Bürste relativ zur Drehachse 5 derart einstellbar ist, daß die Vorschubgeschwindigkeit einen Wert aufweist, daß pro Umdrehung um die Achse 5 nur ein linearer Weg verfahren wird, der einem Teil der Messerbreite X entspricht. Theoretisch sind maximale Vorschübe pro Umdrehung möglich, die der Messerbreite X entsprechen. Beträgt der Vorschub jedoch nur einen Teil der Messerbreite X, wird die Bürstenoberfläche mehrfach überfahren und wird dadurch sichergestellt, daß auch einzelne Borsten, die nicht abgeschnitten wurden, bei der rückwärtigen Bewegung des Fräsers 13 über die beschnittene Bürstenoberfläche 15 jetzt abgeschnitten werden. Dies insbesondere auch deshalb, da durch die Drehung des Fräsers einmal die rechte bzw. die linke Seite des Gegenmessers 2 in Vorschubrichtung 11 weist.

Der Radius zwischen der Drehachse 5 und dem Fräser 13 ist variabel einstellbar in der Richtung des Doppelpfeils 19. Hierdurch kann der Radius der konzentrischen Kreise 17, 18 variiert werden, bei gleichzeitig konstantem Abstand X. Es ist damit die Gesamtschneidbreite der Vorrichtung, die dem äußeren Radius 17 entspricht, einer zu beschneidenden Bürstenoberfläche anpaßbar.

In der Zeichnung nicht dargestellt ist die Möglichkeit, daß die Drehbewegung des Fräsers 13 um die Drehachse 5 zusätzlich dazu benutzt werden kann, eine Auskämmvorrichtung mitzubewegen, d. h. ein geeignetes Element, das durch die Borsten in dem Bereich fährt, den das Gegenmesser gerade überfahren hat. Die Auskämmvorrichtung richtet einzelne Borsten wieder auf, die entweder durch den vorangegangenen Schneidprozeß oder durch den vorangegangenen Fertigungsprozeß der Bürste umgelegt wurden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Beschneiden einer Bürste, bei dem die gegen ein feststehendes Gegenmesser schneidenden rotierenden Messer eines Fräsers durch eine Relativbewegung zwischen Bürste und Fräser beim Schnitt der Borsten eine ebene Bürstenoberfläche erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (13) eine rotierende Relativbewegung um eine senkrecht zur Bürstenoberfläche (15) gerichtete Drehachse (5) ausführt und daß gleichzeitig eine lineare Relativbewegung (11) zwischen Fräser (13) und Bürste senkrecht zur Drehachse (5) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden und die linearen Relativbewegungen stufenlos regelbar und gekoppelt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius zwischen Drehachse (5) und Fräser (13) variabel einstellbar ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Fräsers (13) um die Drehachse (5) eine Auskämmvorrichtung mitbewegt, welche durch die Borsten (16) in den Bereich fährt, den das Gegenmesser (2) gerade überfahren hat.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Fräser (13), der von einem Antrieb (3) angetriebene rotierende Messer (1) und ein Gegenmesser (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (13) mit seinem Antrieb (3) auf einem Hebelarm (4) befestigt ist, der um eine senkrecht zur ebenen Bürstenoberfläche (15) gerichtete Drehachse (5) rotierbar ist, und daß der Fräser (13) und/oder die Bürste senkrecht zur Drehachse (5) relativ zueinander linear bewegbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (4) in Rotationsrichtung um die Drehachse (5) eine hinter dem Gegenmesser (2) angeordnete Auskämmvorrichtung trägt.