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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehbürsten und
insbesondere auf Drehbürsten mit auswechselbaren Borstenträgern.
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Drehbürsten, die eine ringförmige Anordnung von Borsten
verwenden, werden bei einer Anzahl von Anwendungsbereichen zur
Oberflächenbehandlung verschiedener Gegenstände verwendet. Diese
Bürsten werden bei industriellen Anwendungen zum Abgraten
verwendet und/oder dazu, auf andere Weise verschieden
hergestellten Gegenständen eine Oberflächenbeschaffenheit
bereitzustellen.
Beschreibung des Stands der Technik
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Drehbürsten sind für Oberflächenbehandlungsanwendungen bekannt,
wobei sie eine kreisförmige Nabe umfassen, auf der mit einem
Schleifmittel versehene Fasern durch eine Schicht eines
gehärteten Kunstharzes geklebt sind, wobei das Kunstharz ein Ende
jeder Faser bindet und wobei das entgegengesetzte Ende nach außen
zeigt. Zwar waren diese Bürsten ein großer kommerzieller Erfolg,
doch bringt das Verfahren mit dem sie hergestellt werden
bestimmte Einschränkungen mit sich. Zuerst werden die Bürsten
üblicherweise dadurch hergestellt, daß die einzelnen Fasern in
einer Kurzfaseranordnung ausgerichtet werden, um aufrecht zu
stehen, wobei sich ein Ende in einer Schicht eines Weichharzes
befindet, welches dann ausgehärtet wird, um so den Borstenträger
bereitzustellen. Die Kurzfaseranordnung begrenzt allgemein die
Trimmlänge der Borsten auf weniger als etwa 12 cm. Zweitens bauen
sich einige der gehärteten Kunstharze, die zum Tragen der Borsten
verwendet werden, in der Gegenwart von Lösungsmitteln und heißen,
wäßrigen Lösungen ab, welche Säuremittel oder Ätzmittel enthalten
können, wobei die Verbindung mit den Borsten gelöst oder
geschwächt wird. Schließlich neigen die angeklebten Borsten bei
der Anwendung an einer Drehnabe dazu zu versagen, aufgrund einer
Dauerbiegeermüdung an der Stelle, an welcher die Borste aus dem
gehärteten Kunstharz tritt, bewirkt durch wiederholte Ablenkung
und Rückkehr an die Normalposition, wenn die einzelnen Borsten in
Kontakt mit dem zu behandelnden Gegenstand geraten und wobei
dieser Kontakt bei der Rotation des Rads unterbrochen wird. Dies
stellt auch bei den Bürstenborsten ein Problem dar, die durch
eine mechanische Einrichtung an der Oberfläche einer Nabe
gehalten werden.
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Das U.S. Patent mit der Nummer 4.646.479 und dessen britisches
Gegenstück, die britische Patentanmeldung GB2 106 020 A, erteilt
am 7. April 1983, offenbart eine abgratende zylinderförmige
Bürste, welche eine Spindel umfaßt, an der eine Mehrzahl von
langen, schleifenden Borsten angebracht ist, wobei die
Anordnungsdichte der Borsten auf der Bürste so ist, daß die sich
nach außen erstreckenden Enden sowohl in der Rotationsebene als
auch seitlich entlang der Längsausdehnung der Bürste gebogen
werden können. Die Borsten sind an deren Mitte um eine Stange
gewickelt, die an der Spindelumfangsoberfläche mechanisch durch
mit Zwischenabstand angeordnete Flanschelemente in Position
gehalten wird. Dies führt zu einer Bürstenoberfläche, wobei die
Borsten in fester Position an der Stirnfläche der Spindel
angebracht sind und sie durch die Ablenkung bei der Anwendung
einer Dauerbiegeermüdung unterliegen. Nach wiederholten
Ablenkungen neigen die Borsten dazu an der Stelle der Anbringung
abzubrechen.
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Zwar werden in verschiedenen Referenzen Behandlungsscheiben
offenbart, die eine Drehnabe mit einer geschlitzten
Umfangsoberfläche aufweisen, wobei Schleifbündel in jeden Schlitz
eingeführt sind, um so eine Lamellen-Schleifscheibe
bereitzustellen, jedoch ist es nicht bekannt, daß eine dieser
Scheiben anstelle von Schleiflamellen Borsten verwendet. Jedes
Schleifbündel umfaßt gleich ausgerichtete Schleiflamellen und die
Ansammlung der Lamellenbündel sorgt für einen Kreisring von
Schleiflamellen um die Nabe. Solche Lamellenscheiben werden zum
Beispiel in den U.S. Patenten mit den Nummern 3.768.214,
4.217.737 und 4.285.171 offenbart.
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Schließlich wird vor der Offenbarung der vorliegenden Erfindung
die Aufmerksamkeit auf das Patent US-A-4 183 183 gelenkt. In
diesem dem Stand der Technik entsprechenden Patent werden
verschiedene auswechselbare Borstenträger offenbart, die zur
Anbringung an einer Drehnabe dienen, die eine Mehrzahl von
umfänglich mit Zwischenabstand angeordneten Schlitzen aufweist.
Jeder dieser Schlitze ist zu der Umtangsoberfläche der Nabe und
zu den Seitenflächen der Nabe offen, wobei die Öffnungen der
Seitenflächen einen größeren Querschnitt aufweisen als die Breite
der genannten mit Zwischenabstand angeordneten Schlitze, wie sie
an der Peripherie der Nabe gemessen wird.
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Jeder Brostenträger kann folgendes umfassen:
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(a) eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten, die an
deren Mitte um einen Kernstab gefaltet sind, wobei dieser
gefaltete Teil in einem U-förmigen Zugangselement (siehe Figur 7
dieses dem Stand der Technik entsprechenden Patents) gehalten
wird; oder
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(b) ein Bündel lamellenähnlicher Elemente aus Gewebe, Filz,
Abtragblech, Leder oder dergleichen, wobei ein Ende des Bündels
in einem U-förmigen Zugangselement gesichert ist.
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Für jedes Borstenträgerelement besteht ein Verbindungselement,
das aus einem einzelnen, unitären, festen, integralen,
gespritzten Stück eines Urethanstoffs hergestellt ist, wobei
dieses Element an einem Ende einen vergrößerten Kopf aufweist,
der in einen Langschlitz in der Basis des U-förmigen
Zugangselements paßt; sowie einen vergrößerten Kopf an dem
anderen Ende, wobei dieser Kopf in einen der genannten umfänglich
mit Zwischenabstand angeordneten Schlitze der Drehnabe paßt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Drehbürste gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt
folgendes:
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eine Nabe mit einer Umfangsoberfläche und entgegengesetzten
Seitenkanten, wobei die genannte Nabe geschlitzt ist, um eine
Mehrzahl von im Umfang mit Zwischenabständen zueinander
angeordnete Bürstenbefestigungsschlitze bereitzustellen, wobei
jeder der genannten Schlitze zu der genannten Umfangsoberfläche
und zu den genannten Seitenkanten offen ist und wobei jeder
Schlitz so geformt ist, daß er an den Seitenkanten eine größere
Öffnung aufweist als an der Umfangsoberfläche; und
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eine Mehrzahl von auswechselbaren Borstenträgern, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder der genannten Borstenträger folgendes
umfaßt:
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(i) eine Bürste, die eine Mehrzahl von elastisch
flexiblen Borsten aufweist sowie eine Borstenhalteeinrichtung, um
die genannten Borsten in senkrechter, allgemein parallel nach
außen vorstehender Ausrichtung in bezug auf die genannte
Borstenhalteeinrichtung zu halten, wobei die genannte
Borstenhalteeinrichtung entweder durch ein Längselement und einen
U-förmigen Zugang bereitgestellt wird, worin die genannten
Borsten an deren Mitte über das genannte Längselement gefaltet
sind und wobei der gefaltete Teil der Borsten in dem U-förmigen
Zugang gehalten wird, oder dadurch gekennzeichnet, daß die
genannte Borstenhalteeinrichtung bereitgestellt wird, (b) durch
einen Stapel von Blättern, mit einem Bündel der genannten Borsten
zwischen jedem der genannten Blätter in dem Stapel und mit einer
Einrichtung, welche die Blätter mechanisch zusammenhält; und
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(ii) ein elastisch flexibles Element, das durch ein
elastisches, dauerfest verstärktes Gewebe bereitgestellt wird,
welches ein erstes Ende mit einer Schlaufe aufweist, welches in
dem vergrößerten Teil des Schlitzes in der genannten Nabe durch
ein Verankerungselement in der Schlaufe des genannten Endes mit
Schlaufe befestigt ist, wobei das Element ein entgegengesetztes
Element aufweist, welches an der genannten Halteeinrichtung
befestigt ist, um die genannte Halteeinrichtung in einer
Ruheposition zu positionieren, in bezug zu der genannten Nabe,
dadurch gekennzeichnet, daß die relative Flexibilität der
genannten Borsten und des genannten flexiblen Elements es
ermöglichen, daß das flexible Element in einem größeren Winkel
von der genannten Ruheposition abgelenkt wird als dies für den
Ablenkungswinkel der Borsten der genannten Bürste von der
genannten senkrechten Position der Fall ist, wenn die genannte
Nabe mit den genannten Borsten in Berührung mit einem Werkstück
gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel
des genannten elastisch flexiblen Elements von 0º in der
Ruheposition bis etwa 55º variiert, wenn die genannte Drehbürste
so gedreht wird, daß die genannten Borsten in Kontakt mit einem
Werkstück stehen, und der Ablenkungswinkel der genannten Borsten
variiert von 0º in der Normalausrichtung bis etwa 15º, wenn sich
die genannten Borsten beim Drehen der genannten Drehbürste mit
den genannten Borsten in Kontakt mit einem Werkstück befinden,
wodurch ein Borstenverlust aufgrund von
Dauerbiegeermüdungsverlusten stark reduziert wird.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner einen auswechselbaren
Borstenträger gemäß der vorstehenden Definierung bei (i) und
(ii), zur Anbringung an einer Nabe, die gemäß der vorstehenden
Definierung aufgebaut ist.
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Bei den bevorzugten Borsten handelt es sich um mit einem
Schleifmittel gefüllte Polymerborsten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Drehbürste der
vorliegenden Erfindung.
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Figur 2 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht eines
Borstenträgers der in der Figur 1 dargestellten Art, wobei sich
der Borstenträger an einer Nabe befindet, die zum Teil mit
weggebrochenen Teilen dargestellt ist;
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Figur 3 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht, die eine
herkömmliche Befestigungsweise von Fäden an einer Nabe darstellt,
die dem Stand der Technik enstpricht;
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Figur 4 zeigt eine brückstückartige Seitenansicht einer
weiteren Ausführung der Drehbürste gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei wiederum ein einzelner Borstenträger dargestellt
ist, wobei die Nabe zum Teil weggebrochen abgebildet ist;
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Figur 5 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht des
Borstenträgers aus Figur 1, mit der Ausnahme, daß der
Borstenträger bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn
dargestellt ist, um so die relative Ablenkung der Borstenträger
und der Borsten zu zeigen;
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Figur 6 zeigt eine Seitenansicht einiger Teile einer
Ausführung einer Borstenträgereinrichtung;
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Figur 7 zeigt eine Seitenansicht der Teile aus Figur 6 nach
dem Zusammenbau;
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Figur 8 zeigt eine Seitenansicht der Teile eines
Borstenträgers teilweise zusammengebaut; und
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Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des vollständig
zusammengebauten Borstenträgers, der aus den in der Figur 8
dargestellten Teilen zusammengebaut worden ist.
Genaue Beschreibung
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In bezug auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnungen, ist die
Drehbürste (0) mit einer zylinderförmigen Nabe (11) dargestellt,
die eine geschlitzte Umfangsoberfläche (12) aufweist, um so die
Schlitze (13) durch die Oberfläche (12) bereitzustellen, um so
eine Mehrzahl von Borstenträgern (14) zu halten, wobei sich in
jedem Schlitz (13) ein Borstenträger (14) befindet. Der
Borstenträger (14) umfaßt eine Bürste (15), welche eine Mehrzahl
von elastisch flexiblen Borsten (16) aufweist sowie eine
Borstenhalteeinrichtung (17), zum Halten der Borsten in einer
normalen, allgemein parallelen, nach außen vorstehenden
Ausrichtung in bezug auf die Borstenhalteeinrichtung (17). Der
Borstenträger (14) umfaßt an dem der Bürste (15)
gegenüberliegenden Ende eine längliche Verankerungseinrichtung
(20), die zum Eingriff in einen der Schlitze (13) adaptiert ist.
Ein elastisch flexibles Element (21) mit einem ersten Ende (22),
das an der Verankerungseinrichtung (20) angebracht ist und mit
einem gegenüberliegenden Ende (23), das an der Halteeinrichtung
(17) angebracht ist, hält die Halteeinrichtung (17) in einer
radialen Ruheposition relativ zu der Nabe (11).
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Wie dies in Figur 5 dargestellt ist, ermöglichen es die relative
Flexibilität der Borsten (15) und des flexiblen Elements (21),
daß das flexible Element (21) mit dem größeren Winkel (A) aus
einer Ruheposition innerhalb A' abgelenkt werden kann, im
Vergleich zu dem Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16) der Bürste
(15) aus der normalen Position B', wenn die Nabe (11) gedreht
wird, wobei sich die Borsten (16) (als einzelne Borste
dargestellt) in Kontakt mit einem Werkstück (nicht abgebildet)
befinden. Diese relative Ablenkung reduziert wesentlich die
Dauerbiegeermüdung der Borsten.
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Die Nabe (11) ist allgemein zylinderförmig und zur Drehung an
einer geeigneten Achse (nicht abgebildet) angepaßt und sie ist
aus einem geeigneten Material hergestellt, welches die Drehkräfte
und die mechanische Bewegung der Borstenträger (14) aushält, wenn
die Drehbürste (10) unter normalen Betriebsbedingungen gedreht
wird. Geeignete Materiale zur Gestaltung der Nabe (11) umfassen
eine Reihe verschiedener Metalle, wie etwa Aluminium, Eisen und
Eisenlegierungen, wie etwa Stahl, Messing und dergleichen, sowie
Kunststoff mit hohem Spannungswert, wie etwa Nylon und
dergleichen. Das bevorzugte Material zur Herstellung der Nabe
(11) ist Aluminium.
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Die Ausmaße der Nabe (11) sind von dem bestimmten
Anwendungsbereich abhängig und sind entsprechend veränderbar. Der
Durchmesser der Nabe (11) liegt kennzeichnenderweise im Bereich
von 5 bis 30 Zentimetern. Die Länge der Nabe (11) variiert
kennzeichnenderweise zwischen 3 und 200 Zentimetern, wobei jedoch
auch kürzere und längere Längen in Frage kommen.
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Die Anzahl der Schlitze in der Umfangsoberfläche ist ebenfalls
variabel, abhängig von dem Durchmesser der Nabe und von der Größe
der Borstenträger. Bei dickeren Borstenträgern und einer Nabe mit
geringerem Durchmesser, sind weniger Borstenträger notwendig,
wohingegen bei Naben mit größerem Durchmesser und schmäleren
Borstenträgern allgemein mehr Borstenträger verwendet werden
müssen. Die Anzahl der Borstenträger sollte ausreichend sein, um
für eine geeignete radiale Anordnung der Borsten für den
bestimmten Anwendungsbereich zu sorgen. Kennzeichnenderweise
liegt bei einer Nabe mit einem Durchmesser von 5 cm die Anzahl
der Borstenträger im Bereich von 12, wobei die Anzahl der
Borstenträger bei einer Nabe mit einem Durchmesser von 30 cm im
Bereich von etwa 60 Stück liegt. Es wird davon ausgegangen, daß
nicht alle Schlitze mit einem Borstenträger versehen werden
müssen. Zum Beispiel kann jeder zweite Schlitz freigelassen
werden oder eine andere Art eines Behandlungsgeräts aufweisen,
wie etwa ein Element, das aus Schleiferzeugnissen mit geringer
Dichte hergestellt ist, wie das unter der Handelsbezeichnung
"Scotch Brite" erhältliche Erzeugnis, oder die Schlitze können
beschichtete Schleifklappen oder Streifen umfassen.
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Zwar ist die kennzeichnende Entfaltung der Schlitze parallel zu
der Drehachse, jedoch kann die Anordnung zur Erzielung bestimmter
Ergebnisse verändert werden. Zum Beispiel können die Schlitze
spiralartig sein, wie dies in dem vorstehend genannten U.S.
Patent mit der Nummer 4.285.171 offenbart ist, oder sie können in
bezug auf die Drehachse angewinkelt sein.
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Der Schlitz (13) ist vorzugsweise unterhalb der Umfangsoberfläche
(12) vergrößert und zu mindestens einer der Endoberflächen der
Nabe (11) offen, so daß ein passend geformtes Verankerungselement
(20) (wie etwa ein Metallstab) von der Öffnung in der
Endoberfläche eingeschoben werden kann, um so mechanisch mit
einer Schlaufe der Verankerungselements (20) in der Nabe (11)
einzugreifen, um so zu verhindern, daß die Schlaufe von der Nabe
(11) losgelöst wird, wenn die Schleifscheibe gedreht wird.
Alternativ können der vergrößerte Teil des Verankerungselements
(20) und das elastisch flexible Element (21) aus einem formbaren
Material, wie zum Beispiel Nylon, als eine Einheit geformt sein,
oder auf andere Weise als eine Einheit geformt sein, wie zum
Beispiel durch maschinelle Bearbeitung oder auf andere geeignete
Weise.
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Es können ebenso andere Nabenbauarten nützlich sein und sie
müssen zur Anbringung der Borstenträger nicht unbedingt Schlitze
aufweisen. Es kann zum Beispiel die in dem U.S. Patent mit der
Nummer 3.768.214 offenbarte Nabe verwendet werden. Dieses Patent
wird hier durch Verweis bezüglich dessen Aussagen für den
Nabenaufbau eingefügt. Es wird hiermit festgestellt, daß bei der
Verwendung einer solchen Nabe auch das entsprechende, ebenfalls
offenbarte Bürstenverankerungselement verwendet werden soll.
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Die elastisch flexiblen Borsten (16) sind vorzugsweise aus
Polymeren wie etwa Nylon gebildet, das vorzugsweise mit
Schleifpartikeln gefüllt ist. Zur Herstellung der Borsten (16)
können auch andere Stoffe verwendet werden, zum Beispiel Polymere
ohne Schleifwirkung, Schleifdrähte oder Drähte ohne
Schleifwirkung oder dergleichen. Die Schleifpartikel, welche die
Borsten (16) tränken, sind vorzugsweise aus Siliziumkarbid oder
Aluminiumoxid gebildet, obwohl auch andere Schleifmittel
verwendet werden können, wie etwa keramische Schleifmittel (zum
Beispiel unter der Handelsbezeichnung "Cubitron" erhältlich) und
Schmelz-Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmittel, wie etwa das
unter der Handelsbezeichnung ,"NorZon" erhältliche Mittel. Die
Faserlänge beträgt vorzugsweise mindestens 12 cm, jedoch kann sie
in der Länge zwischen etwa 2 cm und etwa 25 cm variieren. Ferner
sind längere und kürzere Faserlängen möglich. Der
Faserdurchmesser kann ebenso beachtlich variieren, jedoch liegt
er kennzeichnenderweise in dem Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 mm.
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Geeignete Schleiffasern sind bereits im Handel erhältlich. Zum
Beispiel vertreibt die E. I. DuPont deNemours Company unter der
Handelsbezeichnung "Tynex" einen für diesen Zweck geeigneten
Nylon-Schleiffaden, wie etwa Tynex A0376, 0378 und 9376, die mit
einem Siliziumkarbid-Schleifmittel gefüllt sind und Tynex A9336,
der mit einem Aluminiumoxid-Schleifmittel gefüllt ist. Diese
Fasern sind im Handel in Faserdurchmessern im Bereich von 18-60
Milliinch (durchschnittlicher Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5
mm) erhältlich, wobei sie Schleifpartikel mit einer Körnung von
etwa 30 bis 600 aufweisen (durchschnittliche Partikelgröße von
etwa 20 bis 600 Mikrometern), mit einer Durchsetzung mit
Schleifmittel im Bereich von 30-40 Gewichtsprozent. Die Fasern
sind auf Spulen oder in Strängen in Längen bis zu etwa 100 cm
erhältlich. Ähnlich nützliche Fasern sind unter der
Handelsbezeichnung "Nybrad" von der Alliled Fibers Company
erhältlich. Jede dieser Fasern kann gekräuselt sein.
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Die Schleifpartikelgröße, mit der die Borste (16) gefüllt wird,
kann in der Größe variieren, wobei Partikel mit geringerem
Durchmesser bei Fäden mit geringeren Durchmessern verwendet
werden, jedoch liegt die Schleifkörnung allgemein im Bereich
einer Körnung von etwa 30 bis 600. Die Durchsetzung der Fasern
mit
Schleifmittel kann in ähnlicher Weise beachtlich variieren,
jedoch liegt sie vorzugsweise im Bereich von 10 bis 20% des
Volumens.
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Die Faserhalteeinrichtung ist von geeigneter Art, um die Borsten
(16) in geeigneter Ausrichtung in Position zu halten, ohne daß
bei der Drehung ein ungewollter Borstenverlust auftritt. Die
Borstenhalteeinrichtung (17) kann einen Block eines gehärteten
Harzes aufweisen, der eine Ansammlung vorher entfalteter Fasern
hält. Eine bevorzugte Borstenhalteeinrichtung, wie sie in den
Figuren 6-9 dargestellt ist, wird dadurch bereitgestellt, daß
eine Mehrzahl von Fäden (32) in der Mitte um ein geeignetes
Element (30) gefaltet wird und zwischen den entgegengesetzten
Kanten eines Metallzugangs (31) gehalten wird, wobei sich der
Zugang mechanisch im Eingriff über das gefaltete Ende der Fäden
befindet, um diese in Position zu halten.
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Die Figur 4 offenbart ein weiteres Verfahren zum Halten der
Borsten (16) in Position, wobei mit Zwischenabstand versehene
Blätter (40) verwendet werden, die aus einem geeigneten Material
wie etwa Papier oder Pappe hergestellt sind, wobei sich zwischen
den Blättern ein Fadenbündel befindet, um so für einen Stapel zu
sorgen, der mechanisch auf geeignete Weise befestigt wird, wie
etwa durch Klammern (41) und wobei die Blätter ferner durch die
Anwerdung vor oder die Aushärtung in einem härtbaren Harz weiter
verstärkt werden können.
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Das flexible Element (21) kann auf verschiedene Weise
bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann es sich dabei um ein
dünnes Stück aus Kunststoff oder Metall handeln, das zwar
ausreichend flexibel ist, aber auch eine gewisse Steifheit
aufweist, oder es kann durch einen gefalteten Metallstreifen oder
Textilstreifen (60) bereitgestellt werden, zum Beispiel aus
Nylonfasern, wie dies in den Figuren 6-9 dargestellt ist. Ein
besonders geeignetes Streifenmaterial ist ein polymerverstärktes
Gewebe, das mit Nylon hergestellt wird.
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Der Ablenkungswinkel (A) des elastisch flexiblen Elements (21)
variiert kennzeichnenderweise von 0º in einer Ruheposition bis
etwa 55º, wenn die Scheibe gedreht wird, wobei sich die Borsten
in Kontakt mit einem Werkstück befinden. In ähnlicher Weise
variiert der Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16)
kennzeichnenderweise zwischen etwa 0º und 15º, wobei sich die
Borsten (16) in Kontakt mit dem Werkstück befinden. Die Ablenkung
hängt natürlich von dem Berührungsgrad und der relativen
Flexibilität jedes Materials ab, jedoch ist der Ablenkungswinkel
(A) des flexiblen Elements (21) immer größer als der
Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16).
Beispiele
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Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele
dargestellt, wobei sich alle Teile auf das Gewicht beziehen,
solange nichts anderes dargelegt wird.
Beispiel 1
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Eine 20er-Bürste, mit einem Außendurchmesser von 20 Inch (51 cm),
ein 4-Inch (10 cm) breites Drehbürstenrad der in der Figur 1
dargestellten Art, wurden vorbereitet. Zwar kann das Kräuseln
einer gefalteten Ansammlung von Fasern in einem Metallzugang
fortlaufend durch eine Reihe von Kräuselrollen erreicht werden,
jedoch wurde die Kräuselung einer ausgelegten Reihe von Fasern
mit einer Tiefe von 10-12 Fasern in einem Bankschraubstock
erreicht. Der Metallzugang wurde aus ASTM A366, 18 Gauge (0,046
Inch, 1,2 mm), totweichem, kaltgewalztem Stahl gebildet, um so
einen U-förmigen Querschnittsbereich bereitzustellen, mit einer
1/2 Inch (13 mm) Basis und mit 1/2 Inch (13 mm) Füssen (ungefähre
Abmessungen) . Die Fasern hatten einen Durchmesser von 0,04 Inch
(1 mm), waren mit Schleifmittel gefüllte gekräuselte Fasern, die
eine Körnung von 80 (durchschnittliche Partikelgröße von etwa 200
Mikrometern) Al&sub2;O&sub3; Schleifkörnchen aufwiesen, wobei die Fasern im
Handel als DuPont "Tynex" Fasern erhältlich sind. Der Zugang (31)
wurde in einer Blech-Abkantpresse vorgeformt. Eine 31x32
Panamabindung eines 7,4 Unzen/Yard² (251 g/m²), 17 Milliinch
(0,43 mm) dicken Nylongewebes, das durch Sättigung mit etwa 21
Körnern je 4x6 Inch-Bereich (88 g/m²) verstärkt worden ist und
mit einer Rückenappretur von Polyurethan mit etwa 30 Körnern je
4x6 Inch-Bereich (125 g/m²), wurde gefaltet, so genäht, daß es
die Schlaufe (60) bildete und in Klebeverbindung mit dem
Metallzugang gebracht (wie dies in den Figuren 7-9 dargestellt
ist). Die Faserauffüllung wurde in den Metallzugang gedrückt,
unter Verwendung eines länglichen Elements oder eines Kernstabs
(30). Ein letzter Umschlag des Metallzugangs sperrte den Kernstab
(30) und die Fasermittelbereiche in dem Metallzugang.
Beispiel 2
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Eine 15er-Bürste mit einem 9-Inch (23 cm) Außendurchmesser und
einer Breite von 2 Inch (5 cm), sowie ein Drehbürstenrad mit
einer Nabe der in der Figur 4 dargestellten Art, die einen
Durchmesser von 3 Inch (7,6 cm) aufwies, wurden vorbereitet. Eine
Ansammlung von nicht gekräuselten DuPont "Tynex" Fasern (getränkt
mit SiC Schleifkörnern mit Körnung 180, mit einer
durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 80 Mikrometern), von
etwa 2-1/2 Inch (6,4 cm), einem Durchmesser von 0,035 Inch (0,89
mm) und mit einer Durchmessertiefe von 10 bis 12 Fasern, wurde
auf die gewünschte Länge ausgelegt. Ein Inch (2,5 cm) eines Endes
der Faseransammlung wurde in ein zweiteiliges, wärmehärtbares
Polyurethanharz eingetaucht, um so die Faseransammlungsenden zu
verbinden. Eine zweite ähnlich präparierte Faseransammlung wurde
vorbereitet und die beiden Bündel wurden auf die Seiten eines
verstärkten Nylongewebes der in dem Beispiel 1 beschriebenen Art
positioniert. Zwei stützende Außentafeln aus einem 20 Milliinch
(0,5 mm) dicken Faserpapier, das im Handel von der MVF Company
als Vulkanfiber erhältlich ist, umgab die beiden Bündel und das
Gelenkende. Der vollständige Gesamtzusammenbau wurde durch eine
Reihe von Metallklammern dauerhaft verbunden. Andere
Einrichtungen, die zur Befestigung hätten verwendet werden
können, umfassen Nähte, Mieten oder ähnliche Vorrichtungen.
Kontrollbeispiel
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Ein im Handel erhältliches Bürstenband Brushlon mit einem
Durchmesser von 9 Inch (23 cm) und einer Breite von 2 Inch (5
cm), mit "Tynex" Fasern mit einer Fasertrimmlänge von 0,035 Inch
(0,89 mm), die mit einem Polyurethanharz daran geklebt sind,
wurde zwischen Flanschen gehalten, um so ein Zylinderbürstenrad
bereitzustellen.
Auswertung
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Die Bürste aus Beispiel 1 lief ununterbrochen 300 Stunden auf
einem Laborversuchsgerät bei 280 U/min mit einem 3/4 Inch (etwa
19 mm) Unterbrechungskontakt mit einem Werkstück aus Metall, ohne
daß ein Borstenverlust auftrat sowie ohne erkennbare
Faserbiegeermüdung. Eine Kontrollbürste der gleichen Größe,
welche das in der Figur 3 dargestellte Verfahren der Befestigung
anwendet, lief unter den gleichen Bedingungen und wies ebenfalls
keinen Borstenverlust auf, zeigte jedoch bei der Verwendung eine
Faserbewegung, die zu einer Faserbiegeermüdung führen würde sowie
zu einem Versagen, wenn die Bürste über einen längeren Zeitraum
gelaufen wäre.
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Die Bürste aus Beispiel 2 lief ununterbrochen 12 Stunden auf
einem Laborversuchsgerät bei 1800 U/min mit einem 1/4 Inch (etwa
6 mm) Unterbrechungskontakt mit einem Werkstück aus Metall, ohne
daß ein Borstenverlust auftrat sowie ohne erkennbare
Faserbiegeermüdung. Die Bürste aus dem Kontrollbeispiel lief auf
dem gleichen Gerät unter gleichen Bedingungen, jedoch hatte sie
vor Ablauf der 12 Stunden alle Borsten durch Versagen verloren,
wobei die Fasern an der Faserbasis nahe des Anbringungspunkts
gebrochen sind.
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Zwar sind die Grundsätze der Erfindung in den illustrativen
Ausführungen deutlich gemacht worden, jedoch erkennt der Fachmann
sofort, daß viele Modifikationen bezüglich des Aufbaus, der
Anordnung, der Proportionen, der Elemente, der Materiale und der
Bestandteile bei der Anwendung der Erfindung durchgeführt werden
können, sowie daß ferner Modifikationen durchgeführt werden
können, die für spezifische Umgebungen und Betriebsbedingungen
adaptiert sind, ohne dabei von den Grundsätzen der Erfindung
abzuweichen. Die anhängigen Ansprüche schließen alle diese
Modifikationen ein.