DE4033458C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsrotationsbürste zur Oberflächenbearbeitung. Die nachfolgend näher beschriebenen Bürstenbänder sind ohne die erfindungsgemäßen Merkmale an sich vom Prinzip her seit langem bekannt und Standardartikel im Umfeld der Textilindustrie. Solche Bürstenbänder werden als Meterware auf sogenannten Kratzenmaschinen gefertigt. Nach Einführung seriell hergestellter Elektromotoren wurden solche Bürstenbänder dann auch zu Bürstenringen verarbeitet und z. B. in Leder verarbeitenden Betrieben zum Reinigen und Aufrauhen von Leder eingesetzt.

Aus der DE 37 18 932 C2 ist ein Rotationsbürstenwerkzeug mit Rotationsbürste in Form eines als Ring ausgebildeten Bürstenbandes bekannt geworden, bei dem U-förmige Borsten durch das Bürstenband hindurchtreten und radial nach außen ragen. Wesentlich für eine gute Funktion einer solchen Rotationsbürste ist dabei, daß das Bürstenband und die U-förmigen Borsten darin beim Arbeiten flexibel, d. h., mit einer gewissen radialen Nachgiebigkeit bzw. Beweglichkeit gelagert sind, da nur so die erwünschte rückfedernd nachgiebige Ausrichtung der Bürsten beim Arbeitseingriff gewährleistet ist. Das Bürstenband wird bei der DE 37 18 932 C2 deshalb mit einer gummi-elastischen, radial aufweitbaren Spannvorrichtung betrieben. Die Antriebskraftübertragung erfolgt durch Reibschluß. Das Aufspannen des Bürstenringes ist relativ umständlich. Bei unzureichender Verspannung oder Verminderung der Reibung z. B. durch Ölverschmutzung an den Spannflächen ist ein Schlupf oder Durchrutschen des Bürstenringes nicht auszuschließen. Die in der Spannvorrichtung gummi-elastisch flexibel abgestützten Borsten im ebenso abgestützten Bürstenband haben aufgrund der verbleibenden Flexibilität zwar eine gute Abrasionswirkung, sind aber in ihrer Nachgiebigkeit begrenzt und z. B. bei stark profilierten Werkstücken aufgrund der Verspannung des Gummikerns und des Bürstenbandes überfordert. Bei höheren Drehzahlen oder einer Bürstenbandbeschädigung kann ein Reißen des Bandes die Sicherheit beeinträchtigen und Gefahren mit sich bringen.

Die gleiche Rotationsbürste in Form eines als Ring ausgebildeten Bürstenbandes zeigt auch die DE 37 41 983 C2 in ihrem Unteranspruch 8. Die Antriebsanordnung dieser Bürste beansprucht, unter Verzicht auf ein Spanngummi zu verbesserten Eigenschaften zu kommen, wobei wiederum die Erhaltung der Flexibilität von Bürstenband und -borsten im Betrieb des Werkzeuges als funktionsnotwendig im Vordergrund steht. Als Lösung ist eine Spannvorrichtung beschrieben, die den Bürstenring mit Ringnuten in den Flanschen der Spannvorrichtung an den Bürstenbandrändern formschlüssig umgreift, um dort durch axiale kraftschlüssige Verspannung die reibschlüssige Verbindung herzustellen. Da ein flexibles Bürstenband vorgesehen ist, soll eine innen ins Bürstenband eingeschobene "Stabilisierungsbuchse" das Zusammenquetschen des Bürstenrings infolge der axialen Verspannung verhindern. Dadurch wird nicht nur die radiale Beweglichkeit des Bürstenbandes nach innen und damit die Flexibilität des Bürstenbandes nachteilig behindert, auch die angegebene Funktionsweise erscheint fragwürdig. In der Praxis können beim Arbeiten die Ringnuten das Bürstenband nicht antreiben, sondern allenfalls die gegenüber dem Bürstenring starre Buchse. Die Bürste selbst rutscht bei Belastung in Umfangsrichtung durch, zumal der für die Axialverspannung zur Verfügung stehende Weg durch die gleichzeitig vorgesehenen, den Bürstenring radial außenseitig übergreifenden Axialstege begrenzt ist. Die Axialstege übernehmen somit, das Durchrutschen beendend, den formschlüssigen Antrieb, in dem sie sich an die Borstengruppen anlegen. Das führt dazu, daß die Borsten oberhalb der Axialstege ihre Flexibilität verlieren und sich abbiegen. Dadurch verlieren sie ihre Wirksamkeit und Lebensdauer und brechen bei Drehrichtungswechsel leicht ab. Wegen der axialen Haltestege wird die durch das Bürstenband vorgegebene elastische Lagerung der Borsten wieder eliminiert. Überdies verkürzen die an den Borstenkörpern anliegenden Axialstege erheblich die wirksame Borstenlänge und beschneiden damit zusätzlich den Borsten die für diese Bürstengattung elementar wichtige, funktionsnotwendige Flexibilität, in dem sie die Biegeelastizität der Borsten und deren Neigungsmöglichkeit stark behindern. Gleichzeitig ist die Flexibilität der Bürste auch durch die starre Buchse und durch die formschlüssige Randeinspannung des Bürstenringes in den Flansch-Nuten zum Nachteil der Bürstenwirkung stark verringert. Eine elastische Nachgiebigkeit des Bürstenringes zur Bürstenmittelachse hin ist nicht gegeben. Wird die starre Buchse gegen eine elastische Buchse ausgetauscht oder ganz weggelassen, so ist ein effizientes Arbeiten bei radial auf den Bürstenring wirkenden Arbeitsdruck nicht mehr möglich, weil die U- förmigen Borsten sich dann nach innen einschieben können und unter zeitraubendem Montageaufwand von Hand wieder zurückgedrückt werden müssen und oder auch der Bürstenring eingedrückt werden kann, der dadurch eine axiale Verkürzung erfährt und aus den formschlüssig fixierenden Ringnuten der Flansche springen kann, was gefährlich ist und die Funktion in Frage stellt.

Die DE 88 05 136 U1 zeigt ebenfalls eine Rotationsbürste, wie sie, bis auf die Erwähnung der herstellungsbedingten borstenfreien Bandränder, bereits im Hauptanspruch der DE 37 18 932 C2 beschrieben ist.

Aus der EP 03 39 933 A2 ist u. a. eine Rotationsbürste bekannt, die aus einzelnen, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Bürsten-Ringkörper-Segmenten gebildet wird, die jeweils radial von außen satt auf der Mantelfläche einer starren Nabe anliegen und dabei mit axial verlaufenden Ringkörper-Rippen, die einen schmalen Fuß und breiteren Kopf aufweisen, formschlüssig in zugehörigen Axialnuten der Nabe verankert sind. Die einzelnen, zunächst jeweils ebenen Bürstensegmente, bestehend aus Borsten in einem flexiblen Bürstenband flachen Querschnitts, sind mit ihrem Bürstenrücken auf einzelnen, ebenfalls zunächst ebenen Ringkörpersegmenten aus flexiblem, polymerem Material flachen Querschnitts befestigt. Die Ringkörpersegmente tragen bürstenabgewandt die sich mit dem Abstand verbreiternden Rippen. Erst bei der Montage der Bürsten-Ringkörper-Segmente auf der Nabe werden die zuvor ebenen Segmente so gewölbt, daß sie satt auf der Nabenumfangsfläche aufliegen. Nur dazu dient die Flexibilität des Bürsten- und Ringkörpermaterials. Erst mehrere über den Umfang nebeneinander angeordnete Segmente ergeben schließlich eine Rotationsbürste um den gesamten Nabenumfang. Die Flanken der nach Montage radial ausgerichteten Ringkörper-Rippen liegen formschlüssig an den Flanken der radialen Längsnuten der Nabe an, so daß diese formschlüssige Rippen-Nuten-Verankerung die Bürsten- Ringkörper-Wölbung um den Nabenumfang un die insbesondere radiale Befestigung der Segmente an der Nabe vor allem gegen die Zentrifugalkraft bewirkt und sicherstellt. Eine spürbare radiale Beweglichkeit der Segmente in montierten Zustand aufgrund der Flexibilität deren Materials ist dabei nicht mehr gegeben, schon wegen der satten Anlage an der Mantelfläche der starren Nabe, und sie ist in diesem bekannten Falle auch nicht beabsichtigt oder erwünscht.

Aus der DE-PS 5 69 722 geht eine Walzenbürste für Straßenreinigungsmaschinen hervor, bei der die Bürstenbündel in starren Ringkörpern eingespannt sind und die starren Ringkörper aus Leichtmetall radial innenliegend einige ebenfalls starre Augen zum Anschluß durchgehender Ankerschrauben zum axialen Verspannen der Bürstenringe und der beiden endseitigen scheibenförmigen antriebskuppelnden Stirnseiten der Bürstenwalze aufweisen. Es handelt sich somit nicht um eine Rotationsbürste mit flexiblem Bürstenband mit flachem Querschnitt, nicht um U-förmige Borstenkörper und es besteht keine radial flexible Beweglichkeit eines Bürstenbandes im Betrieb.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsrotationsbürste zu entwickeln, die alle vorgenannten Nachteile vermeidet, die mit hoher Sicherheit arbeitet, auf jegliche Spannvorrichtung verzichtet, ohne aufwendige Montagevorgänge handhabbar ist und mit der vor allem beim Betrieb die radiale Borstenbandflexibilität zum Erzielen höchster Arbeitseffektivität erhalten bleibt sowie möglichst hohe Drehzahlen zu bewältigen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, nämlich durch eine Sicherheitsrotationsbürste zur Oberflächenbearbeitung mit folgenden Merkmalen:

• - Es ist ein ein- oder mehrteiliges flexibles Bürstenband (1) mit flachem Querschnitt vorgesehen, das als geschlossener Bürstenring ausgebildet ist, wobei an dem Bürstenband (1) Borstenkörper (2) befestigt sind,
• - die Borstenkörper (2) sind U-förmig ausgebildet, wobei ihre freien Schenkel zumindest teilweise radial nach außen durch das Bürstenband (1) durchtreten und mit ihren freien Enden überwiegend radial nach außen aus dem Bürstenband (1) ragen,
• - im Inneren des Bürstenbandes (1) sind als einzige Lagerung und Fixierung als Schlaufen (4) ausgebildete Mitnehmerelemente (3) zum formschlüssigen Eingreifen einer Mitnehmerkupplung zum Antrieb des Bürstenbandes (1) angeordnet, wobei das Bürstenband (1) unverspannt bleibt und auch beim Arbeiten eine spürbare radiale Flexibilität beibehält, die beim Betrieb eine spürbare radial nach innen und außen gerichtete elastische Beweglichkeit des Bürstenbandes (1) zuläßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche festgelegt.

Durch die Anordnung der Mitnehmerelemente innerhalb des Bürstenrings werden erhebliche Vorteile geschaffen. Die formschlüssige Atriebs-Verbindung verhindert zuverlässig Schlupf, d. h. ein Verdrehen des Bürstenringes gegenüber der Mitnehmerkupplung und erspart jegliche Spannvorrichtung und den Spannvorgang. Wegen des Wegfalls der nachteiligen axialen Haltestege gegenüber der Bürste gemäß der DE 37 41 983 C2 bleibt die funktionsentscheidende Bürsten-Flexibilität aufgrund der Biegeelastizität der Borsten voll erhalten, ebenso wie der funktionsnotwendige Borsten-Bewegungswinkel in Umfangsrichtung, der aus der Lagerung der Borsten im elastisch-flexibel beweglichen Bürstenband resultiert, als infolge der auch beim Arbeiten weitgehend unbeeinträchtigt bleibenden Bandflexibilität, da auch beim angetriebenen Bürstenband infolge der formschlüssigen Bürstenringaufnahme in den Schlaufen stets radial ein- und auswärts noch eine spürbare örtliche Beweglichkeit der einzelnen Bürstenbandbereiche, d. h. die elastische Flexibilität des Bürstenbandes erhalten bleibt.

Die Ausbildung der Mitnehmerelemente als Schlaufen hat zudem den besonderen Vorteil, daß bei einem Störfall wie einem Bürstenbandriß die Rotationsbürste weiterhin an die Mitnehmerkupplung des Antriebs gekoppelt bleibt. In einer Weiterbildung der Erfindung wird im Bürstenring ein zusätzlicher Ringkörper angeordnet, durch den auch die Schlaufen gebildet werden können. Dieser Ringkörper verhindert das Hineinschieben der Borsten aus dem Bürstenring in Richtung zur Bürstenmittelachse. Die Bürsten-Flexibilität, d. h. deren Nachgiebigkeit zur Mittelachse hin und die Elastizität der Borsten und Borstengruppen in ihrer Winkelstellung zur Umfangstangente lassen sich durch Bestimmung von Dicke und Materialzusammensetzung des Bürstenringes und des Ringkörpers einstellen. Bei Zusammenschluß mehrerer Bürstensegmente zu einem Ring ist es möglich, verschiedene Borstentypen in einer Rotationsbürste zu verbinden. Der mit dem Bürstenband fest verbundene (vulkanisiert, geklebt, vernäht) in seiner Elastizität bzw. Flexibilität einstellbare Ringkörper bewirkt eine rückstell-elastische Arbeitsweise der Borsten, ohne daß sich diese irreversibel, aus dem Bürstenband heraus, radial ins Innere des Bürstenringes schieben lassen. In weiterer Ausgestaltung kann die Rückstelleigenschaft (Nachgiebigkeit des Bürstenbandes in radialer Richtung, also hin zu und weg von der Bürstenmittelachse) der Borsten und Borstengruppen durch z. B. Einbringen von Moosgummi o. ä. in den hohlen Bürstenring erhöht werden. Zum formschlüssigen Eingriff einer Mitnehmerkupplung in die Bürstennabe können die Schlaufen oder entsprechende schlaufenartige, zu den Achsen der Mitnehmerarme koaxiale Ausnehmungen ausgespart bleiben.

Im folgenden werden Auführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht einer erfindungsgemäßen Sicherheits- Rotationsbürste mit verschiedenen möglichen Mitnehmerelementen im Inneren des Bürstenringes,

Fig. 2 eine Sicherheitsrotationsbürste mit fest verbundenem Ringkörper und in verschiedener Weise angeordneten Schlaufen,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Sicherheitsrotationsbürste mit fest verbundenem Ringkörper und nachgiebig weicher Innenfüllung,

Fig. 4 eine Schnittzeichnung der Rotationsbürste.

Die Fig. 1 stellt verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sicherheitsrotationsbürste dar, bei der U- förmige Borsten 2 durch das Bürstenband 1 gesteckt sind. Das Bürstenband 1 ist zu einem Ring verriegelt, wobei die freien Borstenenden radial nach außen ragen. Im Inneren des Bürstenringes sind schlaufenförmige Mitnehmerelemene 3 angebracht, die zugleich mehrere Bürstenbandsegmente zu einem Ring verbinden können. Die Mitnehmer einer Antriebskupplung werden in die Mitnehmerelemente geschoben, bilden damit die Bürstenbandlagerung und -halterung unter Beibehaltung einer radial nachgiebig-flexiblen spürbaren Bürstenbandbeweglichkeit und ermöglichen damit gleichzeitig den formschlüssigen Bürstenband-Antrieb.

Detail A bildet einen innen im Bürstenband 1 befestigten schlaufenförmigen Mitnehmer 3 ab, Detail B den Fuß eines schlaufenförmigen Mitnehmers 3, der gleichzeitig Bürstenbandsegmente verbindet, Detail C einen solchen Mitnehmer 3 mit dem schlaufenförmigen Kopfstück, der Schlaufe 4. Detail D zeigt eine Mitnehmer-Schlaufe 4, die durch Kleben, Vulkanisieren, Nähen oder Klammern aus dem Bürstenband 1 selbst geformt ist.

Bei der Fig. 2 ist die Sicherheitsrotationsbürste innen mit einem elastisch-flexiblen, fest verbundenen Ringkörper 5 versehen, wobei die Mitnehmer im Detail A, B, C und D ähnlich gestaltet sind wie in Fig. 1. Detail E zeigt eine aus dem Ringkörper 5 geformte Mitnehmer-Schlaufe 4.

Eine erfindungsgemäße Sicherheitsrotationsbürste mit fest verbundenem Ringkörper und mit einer elastisch-nachgiebigen Innenfüllung zeigt Fig. 3. Die Innenfüllung kann aus Moosgummi o. ä. bestehen und ist mit dem Ringkörper 5 fest verbunden. In der Füllung sind schlaufenartige Ausnehmungen zu sehen, in die die Antriebskupplung eingreifen kann.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Sicherheitsrotationsbürste der vorbeschriebenen Art. Die U-förmigen Borsten sind bis zum Anschlag durch das Bürstenband 1 geschoben und werden von dem fest mit dem Bürstenband 1 verbundenen flexiblen Ringkörper 5 abgestützt. Eine mit Antriebsflansch für Motoren versehene Mitnehmerkupplung ist durch die Mitnehmer-Schlaufen 4 geschoben und mit einem Deckelflansch verriegelt. Da der flexible Bürstenbandring mit oder ohne flexiblem Ringkörper an seiner Innenumfangsfläche nicht starr abgestützt ist, behält das Bürstenband funktionsentscheidend vor allem radial elastische Flexibilität für eine spürbare radiale elastische Nachgiebigkeit und Borsten-Neigungsstellung bei.

Claims (7)

1. Sicherheitsrotationsbürste zur Oberflächenbearbeitung mit folgenden Merkmalen:

• - Es ist ein ein- oder mehrteiliges flexibles Bürstenband (1) mit flachem Querschnitt vorgesehen, das als geschlossener Bürstenring ausgebildet ist, wobei an dem Bürstenband (1) Borstenkörper (2) befestigt sind,
• - die Borstenkörper (2) sind U-förmig ausgebildet, wobei ihre freien Schenkel zumindest teilweise radial nach außen durch das Bürstenband (1) durchtreten und mit ihren freien Enden überwiegend radial nach außen aus dem Bürstenband (1) ragen,
• - im Inneren des Bürstenbandes (1) sind als einzige Lagerung und Fixierung als Schlaufen (4) ausgebildete Mitnehmerelemente (3) zum formschlüssigen Eingreifen einer Mitnehmerkupplung zum Antrieb des Bürstenbandes (1) angeordnet, wobei das Bürstenband (1) unverspannt bleibt und auch beim Arbeiten eine spürbare radiale Flexibilität beibehält, die beim Betrieb eine spürbare radial nach innen und außen gerichtete elastische Beweglichkeit des Bürstenbandes (1) zuläßt.

2. Sicherheitsrotationsbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Bürstenringes ein Ringkörper (5) aus flexiblem Band mit flachem Querschnitt angeordnet ist und das Bürstenband (1) mit seinem inneren Bürstenrücken (6) und der Ringkörper (5) mit seiner äußeren Mantelfläche gegeneinander unverdrehbar und dauerhaft fest miteinander verbunden sind, so daß der Ringkörper (5) die Rücken der Borstenkörper (2) abdeckt.

3. Sicherheitsrotationsbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (4) der Mitnehmerelemente (3) vom Bürstenband (1) gebildet werden.

4. Sicherheitsrotationsbürste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (4) der Mitnehmerelemente (3) vom Ringkörper (5) gebildet werden.

5. Sicherheitsrotationsbürste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufen (4) der Mitnehmerelemente (3) vom Ringkörper (5) und dem daran befestigten Bürstenband (1) gleichzeitig gebildet werden.

6. Sicherheitsrotationsbürste nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlraum des Ringkörpers (5) eine elastisch-nachgiebige Füllung (7) beinhaltet, die mit dem Ringkörper eine feste Verbindung eingeht.

7. Sicherheitsrotationsbürste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (7) mindestens eine zu den Schlaufen koaxial angeordnete Ausnehmung (8) aufweist, in die schlaufenförmige Mitnehmerelemente (3) oder vom Ringkörper (5) gebildete Schlaufen (4) oder Mitnehmerkupplungen eingreifen können.