DE29620304U1

DE29620304U1 - Schutzbürste

Info

Publication number: DE29620304U1
Application number: DE29620304U
Authority: DE
Original assignee: FORACON MASCHINEN und ANLAGENB
Current assignee: Foracon Maschinen- und Anlagenbau & Co K De GmbH
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2006-11-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, und insbesondere eine Schutzvorrichtung für die Bearbeitungsstelle in Form einer Bürste.

!I. Technischer Hintergrund

Vor allem bei Werkzeugmaschinen, die mittels Laser- oder Wasserstrahl das Werkstück schneiden oder Bearbeiten, insbesondere aus Blechen Konturen herausschneiden, muß die Bearbeitungsstelle gegenüber der Umgebung abgeschirmt werden.

Ganz allgemein dient die Abschirmung dazu, von der Bearbeitungsstelle weggeschleuderte Fluid- und Feststoffteile zurückzuhalten, um eine zu starke Verunreinigung der Umgebung, auch der umgebenden Maschinenteile, zu vermeiden. Spezieil bei Laserschneidmaschinen muß eine derartige Schutzvorrichtung auch einen Blickkontakt mit dem YAG-Laserstrahl an der Bearbeitungsstelle zuverlässig verhindern, um insbesondere Augenverietzungen des Betrachters zu vermeiden, wie sie etwa durch einen unzulässig abgelenkten Laserstrahl auftreten könnten.

Weiterhin kann eine Abschirmung auch dazu dienen, um die Bearbeitungsstelle herum einen abgetrennten Raum zu schaffen, von welchem aus Gas, Flüssigkeiten,

Dämpfe und Feststoffteilchen abgesaugt werden können, bevor sich diese Stoffe allzu sehr in der Umgebung verteilen.

Eine der Möglichkeiten besteht darin, die Bearbeitungsstelle großräumig abzuschirmen, wobei dann ein Großteil der Werkzeugmaschine innerhalb der Abdeckung angeordnet ist, und die Abdeckung aus Sicherheitsglas, Stahlplatten oder ähnlichem besteht.

Weiterhin ist es bekannt, die Bearbeitungsstelle kieinräumig abzuschirmen. Bei landwirtschaftlichen Geräten und Straßenbaumaschinen wird dies mittels Vorhängen aus Ketten gelöst. Bei Werkzeugmaschinen mit weniger gefährlichen Bearbeitungsprozessen geschieht dies mittels Gummilappen etc. Die kleinräumigen Abschirmungen werden dabei mit dem Werkzeug mitgeführt, sind also in der Regel direkt am Werkzeug oder dem Arbeitskopf der Maschine befestigt.
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III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der die Bearbeitungsstelle kieinräumig abgeschirmt ist und die Abschirmung trotz einfachem und kostengünstigem Aufbau sich den unterschiedlichen Bearbeitungsfällen, insbesondere den unterschiedlichen Oberfiächenkonturen der zu bearbeitenden Werkstücke, anpaßt.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

c) Vorteile

Dadurch, daß als Abschirmung eine Bürste, also eine oder mehrere hintereinander angeordnete Reihen von Borsten, verwendet werden, ist die Abschirmung nicht nur kostengünstig und einfach herzustellen, sondern paßt sich auch unterschiedlichen Werkstückoberflächen problemlos an, vor allem wenn die Schutzbürste mit dem Arbeitskopf mitgeführt wird, da sich dadurch die Borsten gleichmäßig entgegen der Vorschubrichtung der Schutzbürste verbiegen.

Durch die Elastizität der Borsten muß auch kein exakter Abstand zwischen der Basis der Bürste und der Werkstückoberfläche eingehalten werden. Der Abstand darf nicht größer sein als der Abstand der freien Enden der Borsten von der Basis der Bürste, jedoch durchaus etwas geringer, da eine Abstandsverringerung durch ein Verbiegen der Borsten ausgeglichen werden kann.

d) weitere Ausgestaltungen

Eine derartige Schutzbürste kann auch auf einfache Art und Weise vollständig um die Bearbeitungsstelle herumlaufen, in Form einer geschlossenen, ringförmigen Kontur, insbesondere einer kreisringförmigen Kontur, geschaffen und am Arbeitskopf, etwa die Schneiddüse oder den Laserkopf umgebend, angeordnet werden.

Der ausreichende Anpreßdruck in axialer Richtung der Schutzbürste wird vorzugsweise durch eine Federanordnung zwischen der Bürste und dem sie tragenden Bauteil, beispielsweise dem Arbeitskopf der Werkzeugmaschine, erzielt.

Bei die Arbeitsstelle vollständig umlaufenden Schutzbürsten empfiehlt es sich weiterhin, die Schutzbürste gegebenenfalls langsam rotieren zu lassen, zumindest dann, wenn eine Relativbewegung zwischen der Schutzbürste und der Werkstückoberfläche, auf welcher die Schutzbürste anliegt, stattfindet. Durch diese

Drehung wird sichergestellt, daß sich die Borsten der Schutzbürste - betrachtet in Umfangsrichtung der Schutzbürste - alle in die gleiche Richtung verbiegen, so daß keine unerwünschten große Abstände zwischen den einzelnen Borsten geschaffen werden.
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Ein sicheres Abschirmen der Bearbeitungsstelle und dennoch sicheres Anliegen der freien Enden den Borsten auf der Werkstückoberfläche kann vor allem dadurch erzielt werden, daß die Bürste konisch ausgebildet ist, also sich zum Beispiel von der Basis der Bürste aus kegelstumpfförmig zu den freien Enden hin erweitert.

Aus dem gleichen Grund sind die Schutzbürsten vorzugsweise aus unterschiedlich harten bzw. unterschiedlich elastischen Borsten aufgebaut, in dem beispielsweise die hintereinander angeordneten Reihen, vorzugsweise in radialer Richtung hintereinander liegenden Reihen, der Borsten aus solchen unterschiedlich harten bzw. unterschiedlich elastischen Borsten bestehen.

Die unterschiedlich Härte bzw. unterschiedliche Elastizität kann entweder durch unterschiedliche Materialien der Borsten (z.B. Kunststoff, Glas, Metall) ebenso erzielt werden wie durch unterschiedliche Querschnitte der Borsten bei gleicher Materialwahl.

Die Dichtigkeit der Abschirmung kann entweder dadurch erzielt werden, daß innerhalb der einzelnen Reihen von Borsten die Borsten möglichst eng, also möglichst ohne Abstand, aneinander sitzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die einzelnen Reihen von Borsten, die hintereinander angeordnet sind, in Querrichtung so zueinander versetzt sind, daß nach Anordnung von zwei, drei oder mehr Reihen von Borsten keine direkte Sichtverbindung von Außen zur Bearbeitungsstelle mehr möglich ist.

Ebenso ist vorzugsweise die der Bearbeitungsstelle nächstliegende Reihe von Borsten mit besonders stabilen, starren Borsten auszustatten, um mit hoher kinetischer Energie von der Bearbeitungsstelle weggeschieuderte Teile zuverlässig abfangen zu

können, ohne daß hierdurch die Reihen aus feineren, weniger stabilen Borsten, die primär dem Sichtschutz und der Zurückhaltung von Flüssigkeiten und Gasen dienen, beschädigt werden.

Ebenso empfiehlt es sich, die radial außen liegenden Bereiche der Schutzbürste wiederum mit etwas weniger weichen, starreren Borsten auszustatten, die eine relativ gute Formhaltung des Außenumfanges der Schutzbürste gewährleisten, und dadurch eine Auslenkung der - in radialer Richtung betrachtet - in der Mitte liegenden, weichen Borsten nach außen verhindert.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Borsten gegenüber der Mittelachse konisch nach außen geneigt, und/oder auch bei Betrachtung einer Abwicklung des Umfanges der Schutzbürste gegenüber der Mittelachse schräg im Winkel angeordnet. Insbesondere kann es dabei vorteilhaft sein, die einzelnen Reihen bzw. in radialer Richtung vorhandenen unterschiedlichen Bereiche von Reihen von Borsten mit einer unterschiedlichen, insbesondere einer gegenläufigen, Neigung gegenüber der Mittelachse - in der Abwicklung betrachtet - auszustatten.

e) Ausführungsbeispiele

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung einer ringförmigen Schutzbürste parallel zur

Werkstückoberfläche, und

Fig. 2: die Schutzbürste der Fig. 1 im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Schutzbürste 5 kreisringförmig angeordnete Reihen 9a - 9f von Borsten 4 aufweist, die die Bearbeitungsstelle 3 und damit auch den Laser-Schneidkopf 2 ringförmig umgeben. Zu diesem Zweck ist - wie besser in

Fig. 1 zu erkennen - die Schutzbürste 5 an der Werkzeugmaschine 1, insbesondere an deren Arbeitskopf 3, befestigt. Die Befestigung ist jedoch keine starre Befestigung, sondern die Basis 14 der Bürste, in welcher die Borsten 4 aufgenommen sind, ist in Längsrichtung, also in Richtung der Mittelachse 8, mittels einer die Basis umgebenden Führungshülse 11 geführt. Dabei ist die Basis 14 gegenüber der Werkzeugmaschine 1 mittels Druckfedern 10 gefedert, die auch bei Abstandsveränderungen zwischen dem Arbeitskopf 3 und der Oberfläche des Werkstückes 7 im wesentlichen immer eine Auflage der Schutzbürste 5 mit gleichem Druck auf der Oberfläche des Werkstückes 7 bewirken.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß in radialer Richtung 6 die Schutzbürste aus unterschiedlichen Bereichen aufgebaut ist, wobei bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schutzbürste davon auszugehen ist, daß die Borsten alle aus dem gleichen Material bestehen, aiso mit zunehmender Dicke der Borsten auch deren Steifigkeit zunimmt und Biegsamkeit abnimmt.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die innerste Reihe 9f die dicksten Borsten aufweist, und in dieser innersten Reihe 9f die Borsten 4 auch mit geringst möglichem Abstand zueinander angeordnet sind. Diese sehr stabilen Borsten der Reihe 9f sollen einen guten mechanischen Widerstand gegen die kinetische Energie von von der Bearbeitungssteiie 3 weggeschleuderten Teilchen bieten.

Die nach außen anschließenden Reihen 9e, 9d, 9c bestehen aus den dünnsten Borsten 4 dieser Schutzbürste 4. In diesen drei Reihen sind die Borsten 4 innerhalb einer Reihe mit Abstand zueinander angeordnet. Die einzelnen Reihen sind jedoch in Querrichtung so zueinander versetzt, daß dennoch keine Blickverbindung von außen zur Bearbeitungsstelle 3 möglich wäre, auch ohne die innen liegende Reihe 9f und die außen anschließenden Reihen 9a und 9b von Borsten.

Im außen liegenden Bereich sind zwei Reihen 9b und 9a von mitteldicken Borsten 4 angeordnet, deren Dicke geringer ist als die von Reihe 9f, jedoch größer als der Borsten der Reihen 9c - 9e im mittleren radialen Bereich.

Die Borsten in den Reihen 9&agr; und 9b sind wiederum innerhalb der Reihen mit Abstand zueinander angeordnet, und die Reihen sind so zueinander in Querrichtung versetzt, so daß eine Borste der einen Reihe zwischen zwei Borsten der anderen Reihe sitzt. Diese Borsten der äußeren Reihen 9a, 9b dienen dazu, die Formhaltigkeit der Schutzbürste an deren Außenkontur möglichst gut sicherzustellen, also unter Umständen eine Auslenkung der weichen Borsten des radialen mittleren Bereiches nach außen zu verhindern.

Wenn die Schutzbürste bei einem Bearbeitungsverfahren eingesetzt wird, bei welchem Hitze bzw. Funken entstehen, also beim Laserschneiden oder Brennschneiden, sind auf der Innenseite oder Außenseite des Kranzes von Borsten 4 Streifen 15 aus nicht brennbarem Material, insbesondere nicht brennbarem Textilgewebe, vorgelagert, wie in Fig. 1 in der rechten Bildhälfte dargestellt. Diese Streifen 15 sind wie die Borsten an der Basis 14 der Schutzbürste 5 befestigt, und hängen von dort bis auf das Werkstück 7 oder knapp oberhalb des Werkstückes 7 herab. Durch das teilweise Überlappen der Gewebestreifen in Umfangsrichtung können Funken oder glühende Teile diesen Vorhang aus den Streifen 15 nicht durchdringen und die unter Umständen schmelzbaren Borsten 4 nicht erreichen und beschädigen.

Wie Fig. 2 zeigt, verlaufen die Borsten aller Reihen 9a bis 9f im Längsschnitt betrachtet, wie in Fig. 2 rechts außen erkennbar, parallel zueinander, jedoch konisch schräg nach außen abstrebend von ihrem Befestigungspunkt in der Basis 14 zum Werkstück 7 hin.

Zusätzlich weisen die Borsten des radial inneren Bereiches (9f) des radialen mittleren Bereiches (z.B. Reihen 9c - 9e) und die Reihen des radial äußeren Bereiches (Reihen 9a, 9b) unterschiedliche Seitenneigungen auf:
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Während die Borsten der innersten Reihe 9f - in der im mittleren Bereich der Fig. 2 ersichtlichen Abwicklung ringförmigen Schutzbürste 5 - gegenüber der Mittelachse 8

unter einem Winkel von 5 bis 50, vorzugsweise von ca. 20 Grad nach außen geneigt sind, sind die in dieser Abwicklung dahinter liegenden Borsten der Reihen 9d, 9c... nach rechts außen geneigt, und zwar vorzugsweise um den gleichen Winkelbetrag.
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Die Basis 14, in welcher die Borsten befestigt sind, kann entweder einstückig ausgebildet sein, oder sie kann aus mehreren konzentrisch ineinander liegenden Ringen (14a, 14b, 14c, 14d ...) bestehen, welche jeweils die Bereiche mit unterschiedlichen Borsten, also etwa den radial inneren, radial mittleren und radial äußeren Bereich, tragen. Dadurch ist, je nach Bearbeitungsfall - eine einfache und schnelle Zusammenstellung der notwendigen Schutzbürste aus dem einzelnen notwendigen Borstenarten möglich.

Die Basis 14 kann insgesamt ringförmig, also mit einer großen Öffnung in der Mitte, angeordnet sein, oder scheibenförmig mit Absaugöffnungen 12, über welche Flüssigkeiten und Gase, aber auch Feststoffe aus dem durch die Schutzbürste abgeschirmten Bereich von der Bearbeitungsstelle 3 abgesaugt werden können. Zu diesem Zweck werden an die Absaugöffnungen 12 direkt entsprechende - in den Zeichnungen nicht dargestellte - Absaugleitungen angeschlossen.
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Weiterhin kann zwischen der Basis 14 und der sie führenden Führungshüise 11 an einem bestimmten Punkt in axialer Richtung zwischen der Normalstellung der Basis 14 und dem freien Ende der Führungshülse 11 ein - nicht dargestellter Verschleißsensor angeordnet sein, der bei Annäherung der Basis 14 an den Sensor ein Verschleißsignal abgibt, da dann die Borsten 4 auf eine nicht mehr tolerierbare Kürze abgeschliffen sind.

Bei einer drehbaren Anordnung der Schutzbürste 5 wird vorzugsweise nicht nur die Basis 14 sondern auch deren Führungshülse 11 gedreht, um einen Verschleiß zwischen den beiden Teilen durch die Relativdrehung zu vermeiden. Die Drehung sollte dabei eine Umfangsgeschwindigkeit der Schutzbürste 5 ergeben, die größer ist als die Relativbewegung des im Einsatz befindlichen Arbeitskopfes gegenüber der

Werkstückoberfläche, um eine Auslenkung der Borsten primär aufgrund der Drehung der Schutzbürste und nicht primär aufgrund der Relativbewegung zwischen Arbeitskopf und Werkstück zu bewirken, falls die Schutzbürste mit dem Arbeitskopf mitgeführt wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

5	1.	Werkzeugmaschine
	2.	Laser-Schneidkopf
	3.	Bearbeitungsstelle
	4.	Borsten
	5.	Schutzbürste
10	&oacgr;.	radiale Richtung
	7.	Werkstücke
	8.	Mittelachse
	9.	Reihen von Borsten (a - f)
	10.	Feder
15	&Pgr;.	Führungshülse
	12.	Absaugöffnung
	13.	Laserstrahl
	14.	Basis der Bürste
	15.	Streifen
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Claims

1. Werkzeugmaschine (1) mit einem Arbeitskopf, insbesondere einem Laserschneidkopf (2),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bearbeitungsstelle (3) der Werkzeugmaschine (1) gegenüber der Umgebung mittels der Borsten (4) einer Schutzbürste (5) abgeschirmt ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) wenigstens eine endlose Reihe von Borsten (4) aufweist, welche die Bearbeitungsstelle (3) umgibt, insbesondere ringförmig, insbesondere kreisförmig umgibt.

3. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) in radialer Richtung Reihen mit unterschiedlich elastischen Borsten (4) aufweist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) in radialer Richtung Reihen mit unterschiedlich dicken Borsten (4) aufweist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) in radialer Richtung Reihen mit unterschiedlich abriebresistenten Borsten (4) aufweist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) an der Werkzeugmaschine (1), insbesondere am Arbeitskopf, befestigt ist und die Borsten (4) der Schutzbürste (5) mit den freien Enden auf der Oberfläche des Werkstückes (7) aufliegen.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste (5) in Richtung auf die freien Enden der Borsten (4) kraffbeaufschlagt, insbesondere federkraftbeaufschlagt, ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Borsten (4) der Schutzbürste (5) wenigstens teilweise zur Mittelachse (8) der Schutzbürste (3) konisch geneigt angeordnet sind.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Borsten (4) der Schutzbürste (5) in einer zur Mittelachse (8) parallelen Ebene, jedoch in Umfangsrichtung der Schutzbürste (5) geneigt verlaufend, angeordnet sind.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die Neigungen der Borsten (4) in unterschiedlichem radialen Abstand von der Mittelachse (8) unterschiedlich, insbesondere entgegengesetzt, sind.

11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Borsten (4) so eng und/oder die Reihen (9) der Bürste (5) so zueinander versetzt angeordnet sind und/oder die Anzahl der in radialer Richtung hintereinander

angeordneten Reihen so groß ist, daß keine Sichtverbindung von außen an die Bearbeitungsstelle (3) möglich ist.

12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Borsten (4) der Schutzbürste (5) ausreichend starr sind, um die aufgrund der Bearbeitung von innen gegen den Ring von Borsten (4) geschleuderten Fluid- und Feststoffteilchen zurückhalten zu können.

13. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Schutzbürste gegenüber dem sie tragenden Bauteil der Werkzeugmaschine drehbar, insbesondere um die Mittelachse (8) der Schutzbürste (5) drehbar,

angeordnet ist.
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14. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

auf der der Bearbeitungsstelle zugewandten oder abgewandten Seite der Reihe von Borsten eine Reihe von in Umfangsrichtung wenigstens teilweise überlappenden Streifen (15) aus nicht brennbarem Material, insbesondere nicht brennbarem Textilgewebe von der Basis (14) der Schutzbürste (5) herabhängt.