DE69319093T2

DE69319093T2 - Rotierendes werkzeug

Info

Publication number: DE69319093T2
Application number: DE69319093T
Authority: DE
Inventors: Sven-Eric Vaellingby Sjoedin
Original assignee: SJOEDIN SVEN ERIC
Current assignee: SJOEDIN SVEN ERIC
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: EP0624072A1; DE69319093D1; HUT68948A; ES2119889T3; WO1993014685A1; SE501993C2; CZ282314B6; SE9200240L; MX9300472A; PH31513A; TR26718A; RU2096164C1; AU3466693A; MY109000A; RO112486B1; FI943411A0; BR9305799A; US5566666A; HU216392B; JPH07505579A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Werkzeug, das eine drehbar gelagerte Nabe aufweist, an deren Umfang eine Anzahl von Arbeits-Kontaktelementen (4) angeordnet ist.
Insbesondere handelt es sich um ein rotierendes Werkzeug eines Typs, der für das Grobbearbeiten von Oberflächen bestimmt ist, z. B. für das Entrosten von Stahlblechen, das Bearbeiten von Schweißnähten vor dem Auftragen des Schweißwerkstoffs, das Schleifen von Betonflächen, das Abtragen von Farbanstrichen etc..

Stand der Technik

Aus u. a. der DE 26 52 716, FR 718 874, US 1 63-3 274, US 3 958 294, US 4 183 113 und PCT/SE86/00307 sind rotierende Werkzeuge der einleitend beschriebenen Art bekannt, deren Arbeits-Kontaktelemente jeweils am Ende mehr oder minder elastischer Metalldrähte angeordnet sind, die an der Nabe befestigt sind. Ein erheblicher Nachteil dieser Werkzeuge besteht darin, daß neben der in vielen Fällen unbefriedigenden Materialabtragungsleistung und begrenzten Verschleißfestigkeit die Drähte abbrechen, so daß Drahtstücke mit großer Wucht weggeschleudert werden können, was zu Verletzungen führen kann.

Gegenstand der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein rotierendes Werkzeug zu schaffen, das verglichen mit dem Stand der Technik eine sehr große Materialabtragungs-Leistung aufweist und dessen Arbeits- Kontaktelemente so befestigt sind, daß die Gefahr des Loslösens und Wegschleuderns von Metallstücken während des Betriebs sehr gering ist.
Dieses Ziel wird bei einem rotierenden Werkzeug der einleitend beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Nabe wenigstens einen annähernd scheibenförmigen, elastischen und in axialer Richtung elastisch auslenkbaren Nabenabschnitt aufweist, und daß die Arbeits-Kontaktelemente jeweils im Endabschnitt stiftähnlicher Halteelemente angeordnet sind, die so in den Nabenabschnitt eingebettet sind, daß sie den Auslenkbewegungen des scheibenförmigen Nabenabschnitts unter Last zu folgen in der Lage sind.
Vorzugsweise werden die Halteelemente an dem Nabenabschnitt beim Spritzgießen des letzteren angebracht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Halteelemente aus Hülsen, in deren äußerem Endabschnitt das Arbeits-Kontaktelement befestigt ist, wobei die Hülsen durch Spritzgießen des Nabenabschnitts in diesen einsetzbar sind, so daß sein Material auch in die Hülsen eindringt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist jede Hülse einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz auf, der u. a. das Befestigen der Arbeits-Kontaktelemente in dem Endabschnitt der jeweiligen Hülse mittels eines in den Schlitz eingelegten Lötmetallstücks ermöglicht.
Alternativ können die Arbeits-Kontaktelemente jeweils durch Festklemmen in dem Endabschnitt der Hülse befestigt sein, was bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform dadurch erreicht wird, daß das Arbeits-Kontaktelement jeweils in einer kegligen Senkung im Endabschnitt der Hülse plaziert und die Wand der kegligen Senkung durch Festklemmen in Eingriff mit der Seite des Arbeits-Kontaktelements gebracht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Klemmwirkung dadurch verstärkt, daß die Arbeits-Kontaktelemente eine konische Form aufweisen und mit ihrem Fußende am Boden der kegligen Senkung aufliegen.
Ein Werkzeug mit sehr vorteilhaften Arbeitseigenschaften wird dadurch geschaffen, daß entsprechend einer weiteren Ausführungsform der scheibenförmige Nabenabschnitt an seinem Umfang jeweils zwischen den Arbeits-Kontaktelementen Aussparungen aufweist, so daß in dem Scheibenmaterial zahnförmige Abschnitte stehenbleiben, in denen die Arbeits-Kontaktelemente aufgenommen sind.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Werkzeug mindestens zwei scheibenförmige Nabenabschnitte aufweisen, die auf ein und derselben Welle befestigt sind.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen rotierenden Werkzeugs in einer teilweise aufgebrochenen Ansicht,
Fig. 2 einen Schnitt in Richtung der Pfeile II-II durch das Werkzeug nach Fig. 1,
Fig. 3 ein einen Teil des Werkzeugs nach Fig. 1 bildendes Arbeits-Kontaktelement in Draufsicht aus Richtung der Pfeile III-III,
Fig. 4 das Werkzeug aus der Perspektive, zum Veranschaulichen der während des Betriebs erfolgenden automatischen Formanpassung des Werkzeugs an ein Anwendungsbeispiel,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen rotierenden Werkzeugs,
Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt in Richtung der Pfeile VI-VI in Fig. 5, zum Veranschaulichen eines Herstellungsschritts der zum Werkzeug gehörenden Arbeits-Kontaktbaugruppen, und
Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt zum Veranschaulichen eines auf diesen folgenden Schritts.

Beschreibung von Ausführungsformen

Das rotierende Werkzeug weist nach einer ersten und aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform eine drehbar gelagerte Nabe 2 auf, an deren Umfang eine Anzahl von Arbeits-Kontaktelementen 4 aus z. B. Hartmetall auf eine nachfolgend noch genauer beschriebene Weise angeordnet ist. Die Nabe weist einen runden, annähernd scheibenförmigen Nabenabschnitt 6 auf, der aus einem auslenkfähigen und elastischen Material besteht, z. B. aus einem Elastomer.
Die Nabenscheibe 6 weist einen mittigen Durchgang 8 auf, mit dem sie auf eine drehbare Welle 10 aufgesetzt ist, auf welcher sie auf geeignete Weise festgelegt ist, z. B. mit Hilfe von Muttern 12 zwischen zwei festen metallischen Haltescheiben 14. Die Welle 10 kann so ausgelegt sein, daß sie mittels einer nicht gezeigten Hilfsvorrichtung in Drehung versetzt wird, z. B. mit einer herkömmlichen Bohrmaschine, in deren Bohrfutter die Welle 10 befestigt ist.
Die Arbeits-Kontaktelemente 4 sind als kurze Stifte ausgebildet, die jeweils am Ende von stiftähnlichen Halteelementen 16 befestigt sind, die in einer im wesentlichen speichenartigen Anordnung in der Nabenscheibe 6 auf die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Weise aufgenommen sind. Die Arbeits- Kontaktelemente 4 und ihr jeweiliges Halteelement 16 werden im nachfolgenden auch als Arbeits-Kontaktbaugruppen 4, 16 bezeichnet.
Aus Fig. 3 sind die bei einer ersten Ausführungsform der Arbeits-Kontaktbaugruppen als kurze Stifte ausgebildeten Arbeits-Kontaktelemente 4 ersichtlich, die jeweils in dem freien Endabschnitt einer Hülse angelötet sind, die das zugehörige stiftähnliche Halteelement 16 bildet und einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 18 aufweist. Konkret sind die Kontaktelemente 4 jeweils im Endabschnitt der zugehörigen Hülse 16 mittels eines in den Schlitz 18 der Hülse eingebrachten Lötmetallstücks 20 befestigt.
Die Hülsen 16 ragen um einen kurzen Betrag ihrer Länge, der annähernd der Länge des Arbeits-Kontaktelements 4 entsprechen kann, über den Umfangsrand der Nabenscheibe 6 hinaus. Die Hülsen 16 dürfen jedoch nicht so lang sein, daß ihr innenliegendes Ende zwischen den Haltescheiben 14, deren Außenumfang in Fig. 1 mit einer Strichlinie 22 gezeigt ist, festgeklemmt ist. Die Hülsen sind also bezüglich der Welle 10 nicht festgelegt, sondern ermöglichen das Biegen der Nabenscheibe 6 bei der aus Fig. 4 ersichtlichen Verwendung des Werkzeugs und sind in der Lage, diese Bewegung mitzuvollziehen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird das Werkzeug zum Bearbeiten der Oberfläche eines winkelförmig gebogenen Werkstücks 24 verwendet, wobei die Nabenscheibe unter dem Einfluß der aufgebrachten Kraft ausgelenkt ist.
Die stiftähnlichen Halteelemente 16 mit den daran befestigten Hartmetall-Kontaktelementen 4 sind in der Nabenscheibe 6 aufgenommen, was mit dem Spritzgießen letzterer realisiert wird. Bei den aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Halteelementen 16 in der Form von geschlitzten Hülsen füllt das Nabenmaterial das Hülseninnere beim Spritzgießen aus, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, und dank des Längsschlitzes 18 kann die Luft beim Füllen problemlos aus dem Hülseninneren entweichen. Auf diese Weise sind die Hülsen sehr sicher befestigt, so daß eine Zerstörung, bei der einzelne Stücke während des Betriebs weggeschleudert werden könnten, praktisch ausgeschlossen ist. Die Befestigung wird während des Betriebs von der radialen Ausdehnung der elastischen Scheibe 6 aufgrund der Zentrifugalkraft sogar noch zusätzlich verstärkt, da die Scheibe als Folge dünner bzw. gedehnt wird und das wiederum dazu führt, daß das Scheibenmaterial in ungefähr axialer Richtung an die Hülsen angepreßt wird.
Aus Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs ersichtlich. Dabei weisen ähnliche oder ähnlich arbeitende Elemente wie in den vorher beschriebenen Figuren auch die gleichen Bezugszeichen auf.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weist der scheibenförmige Nabenabschnitt 6 jeweils zwischen den Arbeits-Kontaktelementen 4 Umfangsaussparungen 30 auf, so daß das Scheibenmaterial jeweils zahnförmige Abschnitte 32 bildet, in denen die Arbeits- Kontaktbaugruppen 4, 16 aufgenommen sind. Wie die Praxis gezeigt hat, bewirkt diese Anordnung ein verstärktes Vibrieren der Arbeits-Kontaktelemente 4 zum Umfang hin, wenn sich das Werkzeug dreht, sowie kurze Bewegungen in Richtung der Länge der Arbeits-Kontaktbaugruppen. Das führt wiederum dazu, daß jeder Arbeitskontakt während einer Werkzeugumdrehung eine begrenzte Anzahl von Malen auf die Werkstückoberfläche auftrifft, wobei diese Anzahl im praktischen Anwendungsfall typischerweise in einer Größenordnung von 4 liegt. Ein ähnliches Verhalten läßt sich in gewissem Maße auch mit der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform erzielen.
Die Praxis hat gezeigt, daß der eben beschriebene Effekt insbesondere bei der Ausführungsform nach Fig. 5 zu einer wesentlichen Verbesserung des Arbeitsergebnisses führt, das mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug erzielbar ist.
Aus Fig. 6 und 7 sind zwei Herstellungsschritte für eine zweite Ausführungsform der Arbeits-Kontaktbaugruppe 4, 16 ersichtlich, die bei der Ausführungsform nach Fig. 5 alternativ verwendbar ist. Das stiftähnliche Halteelement 16 ist auch hier in Form einer Hülse ausgebildet, die jedoch nicht geschlitzt ist. Die Hülse 16 weist in einem ihrer Endabschnitte eine keglige Senkung 34 auf, in der das Arbeits-Kontaktelement 4 aufgenommen ist, das sich hier konisch in Richtung des eigentlichen Arbeitskontakts 36 verjüngt.
Aus Fig. 6 ist ein Schritt ersichtlich, bei dem das Arbeits-Kontaktelement 4 in der kegligen Senkung 34 angeordnet, jedoch noch nicht in dieser befestigt ist. Bei einem nächsten Schritt wird die Umfangswand der Senkung in Richtung der konischen Fläche des Arbeits-Kontaktelements 4 gebogen, so daß sich die aus Fig. 7 ersichtliche Anordnung ergibt, bei der die Wand der kegligen Senkung das Element 4 infolge des Eingriffs der Senkungswand in die konische Fläche des Elements 4 permanent festhält. Diese Eingriffsverbindung hat sich in der Praxis als absolut sicherer Schutz vor dem Lockern des Arbeits- Kontaktelements 4 während des Betriebs erwiesen und gewährleistet trotzdem auch, daß die Luft problemlos durch die Senkung 34 entweichen kann, wenn der Gießwerkstoff während des Spritzgießens und Einbettens der Arbeits-Kontaktbaugruppen in das Innere der Hülse 16 eingefüllt wird.
Bei einer praktischen Implementierung des erfindungsgemäßen Werkzeugs entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 weist die Hülse 16 eine Länge von 33 mm und das Arbeits- Kontaktelement eine Länge von 5,8 mm auf. Der obere und der untere Durchmesser des Elements 4 betragen 1,8 mm bzw. 2,5 mm. Die Relativmaße von Arbeits-Kontaktelement und Scheibe 6 ergeben sich aus dem Vergleich der Länge der gestrichelt dargestellten Baugruppe 4' mit dem Durchmesser der Scheibe 6.
In einigen Anwendungsbereichen kann es von Vorteil sein, wenn zwei oder mehr Nabenscheiben 6 auf ein und derselben Weite 10 befestigt sind, wie aus Fig. 4 anhand der Strichpunkt-Linie ersichtlich ist, so daß man ein Werkzeug mit größerer axialer Ausdehnung erhält. Im Gegensatz zur Darstellung nach Fig. 4 müssen diese Nabenscheiben jedoch nicht in einem Abstand voneinander angeordnet sein, sondern können genausogut unmittelbar nebeneinander zwischen zwei gemeinsamen Haltescheiben 14 auf der Welle plaziert sein.

Claims

1. Rotierendes Werkzeug, das eine drehbar gelagerte Nabe mit einer an ihrem Umfang angeordneten Anzahl von Arbeits- Kontaktelementen (4) aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Nabe wenigstens einen annähernd scheibenförmigen, elastischen und in axialer Richtung elastisch auslenkbaren Nabenabschnitt (6) aufweist, und daß die Arbeits- Kontaktelemente in den Endabschnitten stiftähnlicher Halteelemente (16) angeordnet sind, die ihrerseits derart in den Nabenabschnitt (6) eingebettet sind, daß sie Auslenkbewegungen des scheibenförmigen Nabenabschnitts unter Last folgen können.

2. Werkzeug nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (16) steif sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente durch Spritzgießen des Nabenabschnitts in diesem befestigt sind.

4. Werkzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1-3; dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente aus Hülsen (16) bestehen, in deren äußerem Endabschnitt das Arbeits-Kontaktelement (4) befestigt ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 2 und 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (16) durch Spritzgießen des Nabenabschnitts in diesem befestigt sind, so daß sein Material auch in die Hülsen eingedrungen ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (16) einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz aufweisen.

7. Werkzeug nach Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits-Kontaktelemente (4) mit Hilfe eines in den Schlitz (18) eingebrachten Lötmetallstücks im Endabschnitt der jeweiligen Hülse (16) befestigt sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 4 oder 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits-Kontaktelemente (36) durch Festklemmen im Endabschnitt der jeweiligen Hülsen befestigt sind.

9. Werkzeug nach Anspruch 8; dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits-Kontaktelemente (36) in einer kegeligen Senkung (34) im Endabschnitt der jeweiligen Hülsen angeordnet und durch den festen Sitz der Seitenfläche des Arbeits- Kontaktelements an der Wand der kegeligen Senkung befestigt sind.

10. Werkzeug nach Anspruch 9; dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits-Kontaktelemente konisch sind und mit ihrer Grundfläche am Boden der kegeligen Senkung (34) aufliegen.

11. Werkzeug nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Nabenabschnitt (6) zwischen den Arbeits-Kontaktelementen (4) Umfangsaussparungen (30) unter Ausbildung von zahnartigen Abschnitten (32) des Scheibenmaterials aufweist, in welche die Arbeits-Kontaktbaugruppen (4, 16) eingebettet sind.

12. Werkzeug nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei auf der gleichen Welle (10) befestigte scheibenförmige Nabenabschnitte aufweist.