EP1663581B1 - Werkzeug zur bearbeitung von oberflächen, kantenbereichen und konturen - Google Patents

Werkzeug zur bearbeitung von oberflächen, kantenbereichen und konturen Download PDF

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EP1663581B1
EP1663581B1 EP04761879A EP04761879A EP1663581B1 EP 1663581 B1 EP1663581 B1 EP 1663581B1 EP 04761879 A EP04761879 A EP 04761879A EP 04761879 A EP04761879 A EP 04761879A EP 1663581 B1 EP1663581 B1 EP 1663581B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
machining
base plate
working angle
edge areas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04761879A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1663581A1 (de
Inventor
Josef Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Profin Progressive Finish AG
Original Assignee
Profin Progressive Finish AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Profin Progressive Finish AG filed Critical Profin Progressive Finish AG
Publication of EP1663581A1 publication Critical patent/EP1663581A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1663581B1 publication Critical patent/EP1663581B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/14—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face
    • B24D13/145—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face having a brush-like working surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a tool for machining surfaces, edge regions and contours with a base plate rotating about a tool axis, a plurality of flexible processing means, which are directed against a workpiece surface and fixed to an end face of the base plate, said processing means rod-shaped and spaced from each other are arranged and the longitudinal axes of these processing means with a right angle to the face of the base plate fictitious axis include a predetermined working angle.
  • Tools of this type are known in many embodiments and serve inter alia for grinding, polishing and deburring of the surfaces, edge regions and contours of workpieces, which were produced by casting, pressing, stamping or similar machining operations.
  • these workpieces are usually mounted on a workpiece carrier and the corresponding rotating tools are arranged on drive units, wherein the workpiece carrier and drive units move relative to each other.
  • a grinding tool of this kind is known, for example, from EP 700 754 A1.
  • rod-shaped abrasives are arranged on a disk-shaped and rotating base plate, which are spaced apart on the end face of the base plate both in the radial direction and in the direction of the circumference.
  • These abrasives are designed as processing means and can have different shapes, for example the shape of a rod-shaped bristle bundle or a rod with a grinding ball at the free end. From this publication is also known to arrange the processing means, or abrasive perpendicular to the end face of the base plate or to arrange all processing means inclined to the end face of the base plate.
  • an operating angle is formed between the longitudinal axis of a single processing means and a fictitious, perpendicular to the end face of the base plate axis, which is in a predetermined relationship to the direction of rotational movement.
  • This known tool is used as a universal tool or equipped for each particular case of work, or a particular workpiece with suitable abrasives, or processing means.
  • a new tool When changing the workpiece to be machined or the materials to be machined, a new tool must be equipped with suitable grinding or machining means and the existing tool to be replaced. In complicated shaped workpieces, it is often necessary to use several tools in a row, wherein the processing means are designed differently in each of the following tools to meet all the requirements of the machining process can.
  • an improved tool of this type is known, which is to be used for deburring car rims, especially aluminum rims.
  • This tool in the form of a head brush is equipped with a plurality of abrasive bristle bundles constituting the processing means. These abrasive bristle bundles are held in a base plate and approximately in the direction of Rotation axis directed against the workpiece to be machined. Some of the abrasive bristle bundles are arranged inclined to the base plate, namely radially inwardly or outwardly inclined. This arrangement is particularly taken to achieve a profiling of the working surface of the head brush.
  • the tool described is suitable for the treatment of car rims, but has similar disadvantages in other shaped workpieces as already described above. Thus, even in complex machining sequences several successively arranged tools are necessary, which must be replaced with a workpiece change and re-optimized.
  • the core of the invention is that groups of processing means are arranged on a base plate of a tool according to the invention, which have different positions.
  • the longitudinal axes measured in the direction of the rotational movement have different working angles between plus 60 ° and minus 60 °.
  • this working angle between the longitudinal axis of the respective processing means and a fictitious axis, which is perpendicular to the end face of the base plate, measured.
  • the multitude, or total number of processing means is divided into subsets or groups. At least a first subset of processing means and thus their longitudinal axes has a neutral working angle of 0 ° and at least a second subset of processing means and thus their longitudinal axes a positive working angle of up to plus 60 °.
  • the two subsets may be mixed with each other or arranged in two distinct areas of the base plate or distributed to a plurality of demarcated areas of the base plate.
  • This can already be a universal tool can be constructed, which is suitable for the processing of a variety of differently shaped workpieces.
  • a further advantage results if at least a third subset of processing means is arranged on the base plate, the longitudinal axes of this group of processing means being arranged at a negative working angle of up to minus 60 °.
  • the individual subsets of processing means may consist of different materials or they may have different dimensions or they are equipped with abrasives of different grain size or they have a combination of several such specifications.
  • Another variation possibility is that the processing means are flexible or at least partially rigid. This leads to further advantages in that subsets of processing means are arranged on the same tool, which have different processing properties with respect to the workpiece to be processed. This allows the optimization of the tool with regard to simple but also complicated machining processes and machining requirements. Due to the variable stocking of a single tool with different processing means several individual tools can be replaced.
  • the base plate may be divided into several areas in the form of concentric rings or the base plate is divided into several areas in the form of circle segments.
  • one of the subsets of processing means with a certain working angle is associated with each of the ring areas or circle segments.
  • the base plate is composed of several components and these components are connected to one another directly or by means of a mounting plate positively and / or non-positively.
  • the components have the form of circular rings, which are concentric with each other and form the entire base plate or they consist of circular segments, which are also joined together to form the complete base plate.
  • This embodiment of the invention has the advantage that areas of the base plate, or corresponding components are prefabricated and can be equipped with processing means in different arrangement form and design.
  • a standard set of circular rings or circular segments is provided with different equipment to processing means and joined together as needed to a complete base plate with processing means, or a tool.
  • tools that are optimally adapted to a variety of machining operations and workpieces.
  • a single tool according to the invention can be assembled in a universal manner from different components. This leads to a more versatile tool and significant cost savings.
  • Subsets of processing equipment that are more worn than the other subsets on the same tool can be easily replaced without having to replace and dispose of the entire tool. Furthermore, it leads to additional advantages if at least one of the components of a composite tool has a different thickness. Measured in the direction of the tool axis. As a result, the free length of the processing means can be changed and thus their bending behavior. On the same tool then processing means of different free length are available.
  • Fig. 1 shows a tool according to the invention in a simplified perspective view.
  • This tool comprises a base plate 1 with a drive shaft 29 and is rotatable about the tool axis 2.
  • a plurality of processing means 3-6 are attached on the base plate 1.
  • These processing means 3-6 are rod-shaped and arranged with respect to the end face 11 of the base plate 1 in both the X and Y directions spaced from each other.
  • the end face 11 of the base plate 1 and thus the processing means 3-6 are directed against a workpiece, not shown, to be machined.
  • the total quantity of processing means 3-6 which is arranged on the base plate, is subdivided into partial quantities, wherein at least a first and second subset of processing means 3-6 are present.
  • the processing means 3-6 of each of these subsets are differently arranged and / or formed.
  • the end face 11 of the base plate 1 is divided into a plurality of regions in the form of concentric rings 19-22, these rings 19-22 can only be fictitious or the base plate 1 real divided into circular rings can be.
  • the processing means 3-6 consist in the example described each of a bristle bundle with a plurality of parallel bristles 28 as shown in Fig. 4.
  • the individual bristles 28 of each bundle of bristles consist of a suitable plastic known per se, which is equipped in a manner also known per se with an abrasive.
  • other suitable processing means as are known, for example, from EP 700 754 A1, can also be used.
  • the base plate 1 is effectively composed of a plurality of components in the form of circular rings 19-22, said circular rings are 19-22 interconnected by connecting and fastening means, not shown.
  • Each of the circular rings 19-22 is associated with a subset of processing means 3-6, which have a certain configuration and a predetermined working angle.
  • the outermost circular ring 22 is equipped with processing means 3, which are perpendicular to the end face 11 of the base plate 1, as shown in Fig. 4.
  • the longitudinal axis 7 of each of the processing means 3 extends congruently with a fictitious axis 12 which is perpendicular to the end face 11 of the base plate 1.
  • the processing means 3 are arranged at a neutral working angle of 0 °.
  • working angle 15, 16, 17 is understood to mean an angle which, viewed in the direction of the rotational movement, forms between the longitudinal axes 7 - 10 of the processing means 3-6 and fictitious axes 12, 13, 14.
  • fictitious axes 12, 13, 14 perpendicular to the end face 11 of the base plate 1 and extend through the intersection of the longitudinal axes 7-10 of the processing means 3-6 with the end face 11 of the base plate 1.
  • a processing means 5 in the direction of rotational movement forward inclined, so forms a positive working angle 15, as shown in Fig. 3 and when a processing means 4 is inclined in the direction of the rotational movement 18 to the rear, forms a negative working angle 16, as shown in Fig. 5.
  • the negative working angle 16 can be in a range of 0 ° to minus 60 ° and the positive working angle 15 in a range of 0 ° to plus 60 °.
  • the negative working angle 16 are about minus 15 ° and the positive Working angle 15 approx. Plus 15 °.
  • the choice of working angle 15, 16, 17 is carried out depending on the desired machining effects on the workpiece to be machined, or existing on the workpiece surfaces, edge regions and contours.
  • the second concentric circular ring 21 is equipped with processing means 4, which are arranged at a negative working angle 16.
  • processing means 4 which are arranged at a negative working angle 16.
  • This arrangement is shown in a partial section in Fig. 5 in detail.
  • the longitudinal axis 8 and thus the processing means 4 is inclined towards the direction of rotation 18 to the rear and the fictitious axis 13, a negative working angle 16 is formed.
  • the next concentric annulus 20 is equipped with processing means 5, which are inclined in the direction of rotation 18 forward.
  • This arrangement is shown in Fig. 3 in a partial section.
  • the longitudinal axis 9 and thus the processing means 5 is inclined in the direction 18 of the rotational movement and the longitudinal axis 9 forms with the notional axis 14 a positive working angle 15.
  • the next concentric annulus 19 is again equipped with processing means 6, which are arranged in the same way
  • the processing means 6 are therefore also perpendicular to the end face 11 of the base plate 1.
  • further circular rings can be arranged or depending on the requirement of the machining process, the processing means 3-6 be arranged with a different working angle.
  • the processing means 3-6 are, as shown in Figures 3-5, held in bores 30, 31 or 32 in the base plate 1 and are bonded by means of an adhesive 33, for example a two-component plastic adhesive 33 to the base plate 1.
  • the base plate 1 may also be pot-shaped or formed with an edge. In this case, the processing means can be completely held in a potting compound and this mass forms part of the base plate and fills the pot-like inner area.
  • the arrangement and positioning of the groups of processing agents in this potting compound then takes place with the help of mounting gauges.
  • the subdivision of the total amount of processing means 3-6 into at least two subsets, wherein the processing means associated with each subset has different working angles, enables the design of tools with optimal machining properties. Since the individual quantities different quantities of processing means 3-6 can be assigned, there is an additional possibility of variation of the processing properties. Furthermore, it is possible to impart modified machining properties to each of the sub-sets of processing means 3-6 by additional modification of the material and the mold.
  • the inventive tool shown in Fig. 2 has the same features and properties as the embodiment of FIG.
  • the base plate 1 ', or the end face 11' is divided into several areas, which have the shape of circle segments.
  • four circular segment areas have been selected, each of which has a subset of processing means 3-6 assigned to it.
  • the base plate 1 is effectively composed of four components 23-26 having the shape of circle segments. These four circular segments 23-26 are arranged on a mounting plate 27 and connected by means of fastening means 34, for example screws, with this.
  • On the circular segment 23 processing means 3 are arranged, which have a neutral operating angle of 0 °.
  • the processing means 6 are arranged in the same way, ie the processing means 3 and 6 are perpendicular to the end face 11 of the base plate 1 '.
  • the circular segment 23 has, measured in the direction of the tool axis 2, a different, in this case lower height 35 than the segment 25 and the other two segments 24, 26.
  • the machining center 3 on the circular segment 23 has a greater free length as the processing means 6 on the circle segment 25. This changes the bending ability or elasticity of the processing means 3 and gives an additional possibility of variation.
  • processing means 5 are arranged, which have a positive working angle 15 of about 15 °. They are thus inclined in the direction 18 of the rotational movement to from.
  • processing means 4 are arranged, which have a negative working angle 16. These processing means 4 are thus inclined with respect to the direction 18 of the rotational movement to the rear. Also in this embodiment considerably more Circular segments may be arranged with further subsets of processing means and / or the processing means 3-6 have other processing characteristics due to variation of the material or shape or working angle.
  • both the embodiment according to FIG. 1 as well as the embodiment according to FIG. 2 have the advantage that the base plate 1 or 1 'can be assembled in a mosaic fashion from a plurality of components 19-22 or 23-26.
  • the individual components can be prefabricated in the form of circular rings 19-22 or circular segments 23-26 as a single building modules and are equipped in different ways with processing means 3-6.
  • the processing means 3-6 have in particular different working angles, different materials, different grain sizes and / or different dimensions.
  • a tool according to the invention consists in that machining operations can be carried out with a single tool with variable stocking, for which up to now the use of several tools has been necessary.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen mit einer um eine Werkzeugachse rotierenden Grundplatte, einer Vielzahl von flexiblen Bearbeitungsmitteln, welche gegen eine Werkstückoberfläche gerichtet sind und an einer Stirnfläche der Grundplatte befestigt sind, wobei diese Bearbeitungsmittel stabförmig ausgebildet und voneinander beabstandet angeordnet sind und die Längsachsen dieser Bearbeitungsmittel mit einer rechtwinklig zur Stirnfläche der Grundplatte stehenden fiktiven Achse einen vorbestimmten Arbeitswinkel einschliessen.
  • Werkzeuge dieser Art sind in vielen Ausführungsformen bekannt und dienen unter anderem zum Beschleifen, Polieren und Entgraten der Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen von Werkstücken, welche durch Giessen, Pressen, Stanzen oder ähnlichen Bearbeitungsvorgängen hergestellt wurden. Dabei sind diese Werkstücke zumeist auf einem Werkstückträger befestigt und die entsprechenden rotierenden Werkzeuge sind an Antriebseinheiten angeordnet, wobei sich Werkstückträger und Antriebseinheiten relativ zueinander bewegen.
  • Ein Schleifwerkzeug dieser Art ist beispielsweise aus EP 700 754 A1 bekannt. Bei diesem Werkzeug sind auf einer scheibenförmigen und rotierenden Grundplatte stabförmige Schleifmittel angeordnet, welche auf der Stirnfläche der Grundplatte sowohl in radialer Richtung wie auch in Richtung des Umfanges voneinander beabstandet sind. Diese Schleifmittel sind als Bearbeitungsmittel ausgebildet und können unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise die Form eines stabförmigen Borstenbündels oder eines Stabes mit einer Schleifkugel am freien Ende. Aus dieser Publikation ist auch bekannt, die Bearbeitungsmittel, bzw. Schleifmittel rechtwinklig zur Stirnfläche der Grundplatte anzuordnen oder alle Bearbeitungsmittel zur Stirnfläche der Grundplatte geneigt anzuordnen. Dabei wird zwischen der Längsachse eines einzelnen Bearbeitungsmittels und einer fiktiven, rechtwinklig zur Stirnfläche der Grundplatte stehenden Achse ein Arbeitswinkel gebildet, welcher in einer vorbestimmten Beziehung zur Richtung der Rotationsbewegung steht. Dieses vorbekannte Werkzeug wird als Universalwerkzeug eingesetzt oder jeweils für einen bestimmten Bearbeitungsfall, bzw. ein bestimmtes Werkstück mit geeigneten Schleifmitteln, bzw. Bearbeitungsmitteln bestückt. Bei einem Wechsel des zu bearbeitenden Werkstückes oder der zu bearbeitenden Materialien muss ein neues Werkzeug mit geeigneten Schleif- bzw. Bearbeitungsmitteln bestückt werden und das bisherige Werkzeug ersetzt werden. Bei kompliziert geformten Werkstücken ist es oft notwendig, mehrere Werkzeuge hintereinander einzusetzen, wobei bei jedem der Folgewerkzeuge die Bearbeitungsmittel unterschiedlich ausgestaltet sind, um allen Anforderungen des Bearbeitungsablaufes gerecht werden zu können. Dadurch werden relativ teure und aufwendige Antriebseinheiten benötigt und es entstehen auch hohe Werkzeugkosten, da für einen bestimmten Bearbeitungsablauf mehrere unterschiedliche Werkzeuge benötigt werden. Bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Werkstücke müssen alle Werkzeuge an den neuen Bearbeitungsablauf angepasst und zumeist ausgetauscht werden. Oft wird auf einen Wechsel der Werkzeuge verzichtet, mit der Folge, dass der Bearbeitungsvorgang nicht mehr optimal erfolgt. Kompliziert geformte Teile können oft nur mangelhaft bearbeitet werden. Werkzeuge dieser Art weisen zudem den Nachteil auf, dass bei ungleicher Abnutzung der Bearbeitungs-, bzw. Schleifmittel das ganze Werkzeug ausgewechselt und entsorgt werden muss.
  • Aus EP 983 825 A2 ist ein verbessertes Werkzeug dieser Art bekannt, welches zum Entgraten von Autofelgen, insbesondere Aluminiumfelgen, eingesetzt werden soll. Dieses Werkzeug in der Form einer Kopfbürste ist mit einer Vielzahl von Schleifborstenbündeln bestückt, welche die Bearbeitungsmittel bilden. Diese Schleifborstenbündel sind in einer Grundplatte gehalten und etwa in Richtung der Rotationsachse gegen das zu bearbeitende Werkstück gerichtet. Einige der Schleifborstenbündel sind dabei geneigt zur Grundplatte angeordnet, und zwar radial nach innen oder aussen geneigt. Diese Anordnung wird insbesondere getroffen, um eine Profilierung der Arbeitsfläche der Kopfbürste zu erreichen. Das beschriebene Werkzeug ist für die Bearbeitung von Autofelgen geeignet, weist jedoch bei anders geformten Werkstücken ähnliche Nachteile auf wie bereits oben beschrieben. So sind auch hier bei komplizierten Bearbeitungsabläufen mehrere nacheinander angeordnete Werkzeuge notwendig, welche bei einem Werkstückwechsel ausgetauscht und neu optimiert werden müssen.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zu schaffen, mit welchem Oberflächen, Kantenbereiche und Konturen in einfacher wie auch komplizierter Ausgestaltung in gleicher Weise optimal bearbeitet werden können. Es sollen mit dem gleichen Werkzeug unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen erfüllt werden können, so dass mehrere hintereinander angeordnete Werkzeuge vermieden oder mindestens deren Zahl wesentlich reduziert werden kann. Im Weiteren sollen Teilmengen der Bearbeitungsmittel auf dem Werkzeug in einfacher Weise austauschbar und ersetzbar sein, um beispielsweise Anpassungen an unterschiedliche Bearbeitungsabläufe zu ermöglichen oder abgenutzte Bearbeitungsmittel ersetzen zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass auf einer Grundplatte eines erfindungsgemässen Werkzeuges Gruppen von Bearbeitungsmitteln angeordnet werden, welche unterschiedliche Stellungen aufweisen. Dazu weisen deren Längsachsen in Richtung der Rotationsbewegung gemessen unterschiedliche Arbeitswinkel zwischen plus 60° und minus 60° auf. Dabei wird dieser Arbeitswinkel zwischen der Längsachse des jeweiligen Bearbeitungsmittels und einer fiktiven Achse, welche rechtwinklig zur Stirnfläche der Grundplatte steht, gemessen. Die Vielzahl, bzw. Gesamtzahl der Bearbeitungsmittel ist in Teilmengen bzw. Gruppen unterteilt. Mindestens eine erste Teilmenge von Bearbeitungsmitteln und damit deren Längsachsen weist einen neutralen Arbeitswinkel von 0° auf und mindestens eine zweite Teilmenge von Bearbeitungsmitteln und damit deren Längsachsen einen positiven Arbeitswinkel von bis zu plus 60°. Bei dieser Grundanordnung der Bearbeitungsmittel können die beiden Teilmengen untereinander vermischt sein oder in zwei abgegrenzten Bereichen der Grundplatte angeordnet sein oder auf mehrere abgegrenzte Bereiche der Grundplatte verteilt sein. Damit kann bereits ein Universalwerkzeug aufgebaut werden, welches für die Bearbeitung einer Vielzahl von unterschiedlich geformten Werkstücken geeignet ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn auf der Grundplatte mindestens eine dritte Teilmenge von Bearbeitungsmitteln angeordnet ist, wobei die Längsachsen dieser Gruppe von Bearbeitungsmitteln in einem negativen Arbeitswinkel von bis zu minus 60° angeordnet werden. Mit dieser vorteilhaften Anordnung können praktisch alle denkbaren Bewegungs-, bzw. Bearbeitungsabläufe der Bearbeitungsmittel erwirkt werden. Die einzelnen Teilmengen von Bearbeitungsmitteln können dabei aus unterschiedlichen Materialien bestehen oder sie können unterschiedliche Abmessungen aufweisen oder sie sind mit Schleifmitteln von unterschiedlicher Körnung ausgerüstet oder sie weisen eine Kombination von mehreren derartigen Spezifikationen auf. Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht darin, dass die Bearbeitungsmittel flexibel oder mindestens teilweise starr ausgebildet sind. Dies führt zu weiteren Vorteilen, indem am gleichen Werkzeug Teilmengen von Bearbeitungsmitteln angeordnet sind, welche mit Bezug auf das zu bearbeitende Werkstück unterschiedliche Bearbeitungseigenschaften aufweisen. Dies ermöglicht die Optimierung des Werkzeuges im Hinblick auf einfache aber auch auf komplizierte Bearbeitungsabläufe und Bearbeitungsanforderungen. Durch den variablen Besatz eines einzigen Werkzeuges mit unterschiedlichen Bearbeitungsmitteln können mehrere Einzelwerkzeuge ersetzt werden.
  • Die Zuordnung der einzelnen Teilmengen von Bearbeitungsmitteln mit unterschiedlichen Arbeitswinkeln zu einem bestimmten Bereich der Grundplatte bringt den Vorteil, dass die Bestückung der Grundplatte mit den Bearbeitungsmitteln vereinfacht wird. Dabei kann die Grundplatte in mehrere Bereiche in der Form von konzentrischen Ringen unterteilt sein oder die Grundplatte wird in mehrere Bereiche in der Form von Kreissegmenten aufgeteilt. Dabei ist jedem der Ringbereiche, bzw. Kreissegmente eine der Teilmengen von Bearbeitungsmitteln mit einem bestimmten Arbeitswinkel zugeordnet. Besonders vorteilhaft ist im Weiteren die Lösung, dass die Grundplatte aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und diese Bauteile direkt oder mittels einer Montageplatte form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Bauteile weisen dabei die Form von Kreisringen auf, welche konzentrisch zueinander stehen und die gesamte Grundplatte bilden oder sie bestehen aus Kreissegmenten, welche ebenfalls zur vollständigen Grundplatte zusammengefügt werden. Diese erfindungsgemässe Ausführungsform bringt den Vorteil, dass Bereiche der Grundplatte, bzw. entsprechende Bauteile vorgefertigt werden und mit Bearbeitungsmitteln in unterschiedlicher Anordnungsform und Ausgestaltung bestückt werden können. Dabei wird ein Standardsatz von Kreisringen oder Kreissegmenten mit unterschiedlicher Bestückung an Bearbeitungsmitteln bereitgestellt und bei Bedarf zu einer vollständigen Grundplatte mit Bearbeitungsmitteln, bzw. einem Werkzeug zusammengefügt. Auf diese Weise lassen sich in sehr kurzer Zeit und in optimaler Weise Werkzeuge aufbauen, welche in optimaler Weise an unterschiedlichste Bearbeitungsvorgänge und Werkstücke anpassbar sind. In vielen Fällen ist es nicht mehr notwendig, mehrere Werkzeuge hintereinander anzuordnen, sondern ein einziges efindungsgemässes Werkzeug kann in universeller Weise aus verschiedenen Bauteilen zusammengefügt werden. Dies führt zu einem vielseitiger einsetzbaren Werkzeug und zu erheblichen Kosteneinsparungen. Teilmengen von Bearbeitungsmitteln, welche stärker abgenutzt werden als die anderen Teilmengen auf dem gleichen Werkzeug, können in einfacher Weise ersetzt werden, ohne dass das ganze Werkzeug ersetzt und entsorgt werden muss. Im Weiteren führt es zu zusätzlichen Vorteilen, wenn mindestens eines der Bauteile eines zusammengesetzten Werkzeuges eine unterschiedliche Dicke aufweist. Dies in Richtung der Werkzeugachse gemessen. Dadurch kann die freie Länge der Bearbeitungsmittel verändert werden und damit deren Biegeverhalten. Auf dem gleichen Werkzeug sind dann Bearbeitungsmittel von unterschiedlicher freier Länge vorhanden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Werkzeuges in vereinfachter Darstellung mit in Kreisringen angeordneten Teilmengen von Bearbeitungsmitteln,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Werkzeuges mit in Kreissegmenten angeordneten Teilmengen von Bearbeitungsmitteln,
    Fig. 3
    einen Teilquerschnitt durch ein Bearbeitungsmittel mit positivem Arbeitswinkel,
    Fig. 4
    einen Teilquerschnitt durch ein Bearbeitungsmittel mit neutralem Arbeitswinkel, und
    Fig. 5
    einen Teilquerschnitt durch ein Bearbeitungsmittel mit negativem Arbeitswinkel.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Werkzeug in vereinfachter perspektivischer Darstellung. Dieses Werkzeug umfasst eine Grundplatte 1 mit einer Antriebswelle 29 und ist um die Werkzeugachse 2 rotierbar. An der Grundplatte 1 sind eine Vielzahl von Bearbeitungsmitteln 3-6 befestigt. Diese Bearbeitungsmittel 3-6 sind stabförmig ausgebildet und in Bezug zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 sowohl in X- wie in Y-Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Die Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 und damit die Bearbeitungsmittel 3-6 sind gegen ein nicht dargestelltes zu bearbeitendes Werkstück gerichtet. Die gesamte Menge von Bearbeitungsmitteln 3-6, welche an der Grundplatte angeordnet ist, ist in Teilmengen unterteilt, wobei mindestens eine erste und zweite Teilmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6 vorhanden sind. Dabei sind die Bearbeitungsmittel 3-6 jeder dieser Teilmengen unterschiedlich angeordnet und/oder ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist die Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 in mehrere Bereiche in der Form von konzentrischen Ringen 19-22 aufgeteilt, wobei diese Ringe 19-22 nur fiktiv sein können oder die Grundplatte 1 real in Kreisringe unterteilt sein kann. Die Bearbeitungsmittel 3-6 bestehen im beschriebenen Beispiel je aus einem Borstenbündel mit einer Vielzahl von parallelen Borsten 28 wie in Fig. 4 ersichtlich. Die einzelnen Borsten 28 jedes Borstenbündels bestehen aus einem an sich bekannten geeigneten Kunststoff, welcher in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einem Schleifmittel ausgerüstet ist. Es können aber auch andere geeignete Bearbeitungsmittel, wie sie beispielsweise aus EP 700 754 A1 bekannt sind, eingesetzt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Grundplatte 1 effektiv aus mehreren Bauteilen in der Form von Kreisringen 19-22 zusammengesetzt, wobei diese Kreisringe 19-22 durch nicht dargestellte Verbindungs- und Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Jedem der Kreisringe 19-22 ist eine Teilmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6 zugeordnet, welche eine bestimmte Ausgestaltung und einen vorbestimmten Arbeitswinkel aufweisen.
  • Der äusserste Kreisring 22 ist mit Bearbeitungsmitteln 3 bestückt, welche rechtwinklig zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 stehen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Längsachse 7 eines jeden der Bearbeitungsmittel 3 verläuft dabei deckungsgleich mit einer fiktiven Achse 12, welche rechtwinklig zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 steht. Damit sind die Bearbeitungsmittel 3 in einem neutralen Arbeitswinkel von 0° angeordnet. Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff Arbeitswinkel 15, 16, 17 ein Winkel verstanden, welcher sich in Richtung der Rotationsbewegung gesehen, zwischen den Längsachsen 7-10 der Bearbeitungsmittel 3-6 und fiktiven Achsen 12, 13, 14 bildet. Dabei stehen die fiktiven Achsen 12, 13, 14 rechtwinklig zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1 und verlaufen durch den Schnittpunkt der Längsachsen 7-10 der Bearbeitungsmittel 3-6 mit der Stirnfläche 11 der Grundplatte 1. Ist ein Bearbeitungsmittel 5 in Richtung der Rotationsbewegung nach vorne geneigt, so bildet sich ein positiver Arbeitswinkel 15, wie in Fig. 3 dargestellt und wenn ein Bearbeitungsmittel 4 in Richtung der Rotationsbewegung 18 nach hinten geneigt ist, bildet sich ein negativer Arbeitswinkel 16, wie in Fig. 5 dargestellt. Die negativen Arbeitswinkel 16 können dabei in einem Bereiche von 0° bis minus 60° liegen und die positiven Arbeitswinkel 15 in einem Bereiche von 0° bis plus 60°. Im dargestellten Beispiel gemäss den Figuren 1, 3 und 5 betragen die negativen Arbeitswinkel 16 ca. minus 15° und die positiven Arbeitswinkel 15 ca. plus 15°. Die Wahl des Arbeitswinkels 15, 16, 17 erfolgt dabei in Abhängigkeit der gewünschten Bearbeitungswirkungen am zu bearbeitenden Werkstück, bzw. den am Werkstück vorhandenen Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen.
  • Der zweite konzentrische Kreisring 21 ist mit Bearbeitungsmitteln 4 bestückt, welche in einem negativen Arbeitswinkel 16 angeordnet sind. Diese Anordnung ist in einem Teilschnitt in Fig. 5 im Detail dargestellt. Dabei ist die Längsachse 8 und damit das Bearbeitungsmittel 4 gegen die Rotationsrichtung 18 nach hinten geneigt und zur fiktiven Achse 13 ist ein negativer Arbeitswinkel 16 gebildet. Der nächste konzentrische Kreisring 20 ist mit Bearbeitungsmitteln 5 bestückt, welche in Richtung der Rotationsbewegung 18 nach vorne geneigt sind. Diese Anordnung ist in Fig. 3 in einem Teilschnitt dargestellt. Dabei ist die Längsachse 9 und damit das Bearbeitungsmittel 5 in Richtung 18 der Rotationsbewegung geneigt und die Längsachse 9 bildet mit der fiktiven Achse 14 einen positiven Arbeitswinkel 15. Der nächste konzentrische Kreisring 19 ist wieder mit Bearbeitungsmitteln 6 bestückt, welche in gleicher Weise angeordnet sind, wie die Bearbeitungsmittel 3 auf dem äusseren Kreisring 22. Die Bearbeitungsmittel 6 stehen somit ebenfalls rechtwinklig zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1. Bei Bedarf können weitere Kreisringe angeordnet sein oder je nach Anforderung des Bearbeitungsprozesses die Bearbeitungsmittel 3-6 mit einem anderen Arbeitswinkel angeordnet sein. Die Bearbeitungsmittel 3-6 sind, wie in den Figuren 3-5 dargestellt, in Bohrungen 30, 31 oder 32 in der Grundplatte 1 gehalten und werden mittels einer Klebemasse 33, z.B. einem Zweikomponenten-Kunststoffkleber 33 mit der Grundplatte 1 verklebt. Die Grundplatte 1 kann aber auch topfartig bzw. mit einem Rand ausgebildet sein. In diesem Fall können die Bearbeitungsmittel vollständig in einer Vergussmasse gehalten sein und diese Masse bildet einen Teil der Grundplatte und füllt den topfartigen Innenbereich aus. Die Anordnung und Positionierung der Gruppen von Bearbeitungsmitteln in dieser Vergussmasse erfolgt dann mit Hilfe von Montagelehren. Die Unterteilung der Gesamtmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6 in mindestens zwei Teilmengen, wobei die jeder Teilmenge zugeordneten Bearbeitungsmittel unterschiedliche Arbeitswinkel aufweist, ermöglicht die Gestaltung von Werkzeugen mit optimalen Bearbeitungseigenschaften. Da den einzelnen Mengen unterschiedliche Stückzahlen von Bearbeitungsmitteln 3-6 zugeordnet werden können, ergibt sich eine zusätzliche Variationsmöglichkeit der Bearbeitungseigenschaften. Im Weiteren ist es möglich, jeder der Teilmengen von Bearbeitungsmitteln 3-6 durch zusätzliche Veränderung des Materials und der Form geänderte Bearbeitungseigenschaften zu verleihen.
  • Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemässe Werkzeug weist die gleichen Merkmale und Eigenschaften wie das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 auf. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Grundplatte 1', bzw. deren Stirnfläche 11' in mehrere Bereiche aufgeteilt, welche die Form von Kreissegmenten haben. Im vorliegenden Fall wurden vier Kreissegmentbereiche gewählt, welchen je eine Teilmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6 zugeordnet ist. Die Grundplatte 1 ist effektiv aus vier Bauteilen 23-26 zusammengesetzt, welche die Form von Kreissegmenten aufweisen. Diese vier Kreissegmente 23-26 sind auf einer Montageplatte 27 angeordnet und mittels Befestigungsmitteln 34, z.B. Schrauben, mit dieser verbunden. Auf dem Kreissegment 23 sind Bearbeitungsmittel 3 angeordnet, welche einen neutralen Arbeitswinkel von 0° aufweisen. Auch auf dem Kreissegment 25 sind die Bearbeitungsmittel 6 in gleicher Weise angeordnet, d.h. die Bearbeitungsmittel 3 und 6 stehen rechtwinklig zur Stirnfläche 11 der Grundplatte 1'. Das Kreissegment 23 weist jedoch, in Richtung der Werkzeugachse 2 gemessen, eine unterschiedliche, in diesem Fall geringere Höhe 35 auf als das Segment 25 und die beiden anderen Segmente 24, 26. Dadurch weisen die Bearbeitungsmitte 3 auf dem Kreissegment 23 eine grössere freie Länge auf als die Bearbeitungsmittel 6 auf dem Kreissegment 25. Dies verändert die Biegefähigkeit bzw. Elastizität der Bearbeitungsmittel 3 und ergibt eine zusätzliche Variationsmöglichkeit. Auf dem Kreissegment 24 sind Bearbeitungsmittel 5 angeordnet, welche einen positiven Arbeitswinkel 15 von ca. 15° aufweisen. Sie sind somit in Richtung 18 der Rotationsbewegung nach vom geneigt. Auf dem Kreissegment 26 sind Bearbeitungsmittel 4 angeordnet, welche einen negativen Arbeitswinkel 16 aufweisen. Diese Bearbeitungsmittel 4 sind somit mit Bezug zur Richtung 18 der Rotationsbewegung nach hinten geneigt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel könner weitere Kreissegmente mit weiteren Teilmengen von Bearbeitungsmitteln angeordnet sein und/oder die Bearbeitungsmittel 3-6 weisen infolge Veränderung des Materials oder der Form oder des Arbeitswinkels andere Bearbeitungseigenschaften auf.
  • Sowohl die Ausführungsform gemäss Fig. 1 wie auch die Ausführungsform gemäss Fig. 2 weisen den Vorteil auf, dass die Grundplatte 1, bzw. 1' mosaikartig aus mehreren Bauteilen 19-22, bzw. 23-26 zusammengesetzt werden kann. Dabei können die einzelnen Bauteile in der Form der Kreisringe 19-22 oder der Kreissegmente 23-26 als einzelne Baumodule vorgefertigt werden und in unterschiedlicher Weise mit Bearbeitungsmitteln 3-6 bestückt werden. Die Bearbeitungsmittel 3-6 weisen dabei insbesondere unterschiedliche Arbeitswinkel, unterschiedliche Materialien, unterschiedliche Körnungen und/oder unterschiedliche Dimensionen auf. Es ist somit möglich, ein erfindungsgemässes Werkzeug genau nach den Anforderungen des Bearbeitungsprozesses für ein bestimmtes Werkstück zusammenzustellen und dabei einzelne Kreisringe 19-22 oder Kreissegmente 23-26 zu wählen, auf welchen Bearbeitungsmittel 3-6 aus dem geeigneten Material, mit den geeigneten Dimensionen, einem geeigneten Schleifmittel und einem optimierten Arbeitswinkel angeordnet sind. Die Kombination der unterschiedlichen Teilmengen von Bearbeitungsmitteln 3-6 zur Gesamtmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6, welche auf der Grundplatte 1, bzw. 1' angeordnet sind, ermöglicht eine optimale Anpassung an die Bearbeitungsanforderungen. Im Weiteren lassen sich die erfindungsgemässen Werkzeuge dieser Art in einfacher und kostengünstiger Weise zusammenstellen und bei Bedarf können auch einzelne oder mehrere der Bauteile 19-22, bzw. 23-26 ausgetauscht werden. Dadurch können Anpassungen an den Bearbeitungsprozess vorgenommen werden, ohne dass jeweils das ganze Werkzeug ausgetauscht werden muss. Werden einzelne Bereiche der Gesamtmenge von Bearbeitungsmitteln 3-6 stärker abgenutzt, so können die Abmessungen der Bauteile 19-22, bzw. 23-26 so gewählt werden, dass abgenutzte Bereiche durch neue Elemente ersetzt werden können. Dies ermöglicht auch den Ersatz von Teilmengen von Bearbeitungsmitteln 3-6, welche stärker abgenutzt werden als andere, so dass das gesamte Werkzeug wesentlich länger eingesetzt werden kann als die bisher bekannten Lösungen. Ein wesentlicher Vorteil eines erfindungsgemässen Werkzeuges besteht jedoch darin, dass mit einem einzigen Werkzeug mit variablem Besatz Bearbeitungen ausgeführt werden können, für welche bisher der Einsatz von mehreren Werkzeugen notwendig war.

Claims (12)

  1. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, mit einer um eine Werkzeugachse (2) rotierenden Grundplatte (1), einer Vielzahl von flexiblen Bearbeitungsmitteln (3-6), welche gegen eine Werkstückoberfläche gerichtet sind und an der Grundplatte (1) befestigt sind, wobei diese Bearbeitungsmittel (3-6) stabförmig ausgebildet und voneinander beabstandet angeordnet sind und die Längsachsen (7-10) dieser Bearbeitungsmittel (3-6) mit einer rechtwinklig zur Stirnfläche (11) der Grundplatte (1) stehenden fiktiven Achse (12-14) einen vorbestimmten Arbeitswinkel (15, 16, 17) einschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswinkel (15, 16, 17) der Bearbeitungsmittel-Längsachsen (7-10), in Richtung (18) der Rotationsbewegung gemessen, zwischen plus 60° und minus 60° festgelegt sind und dabei ein positiver Arbeitswinkel (15) in der Rotationsrichtung (18) nach vorne geöffnet ist und ein negativer Arbeitswinkel (16) gegen die Rotationsrichtung (18) nach hinten geöffnet ist, die Vielzahl der Bearbeitungsmittel (3-6) in Teilmengen unterteilt ist und in jeder Teilmenge die Längsachsen (7-10) der zugehörigen Teilanzahl von Bearbeitungsmitteln (3-6) einen Arbeitswinkel (15, 16, 17) aufweisen, welcher sich vom Arbeitswinkel (15, 16, 17) der anderen Teilmengen unterscheidet, wobei mindestens eine erste Teilmenge von Bearbeitungsmitteln (3, 6) und damit deren Längsachsen (7, 10) in einem neutralen Arbeitswinkel (17) von 0° und mindestens eine zweite Teilmenge von Bearbeitungsmitteln (5) und damit deren Längsachsen (9) in einem positiven Arbeitswinkel (15) von bis zu plus 60° angeordnet ist.
  2. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dritte Teilmenge von Bearbeitungsmitteln (4) an der Grundplatte (1) befestigt ist, wobei deren Längsachsen (8) in einem negativen Arbeitswinkel (16) von bis zu minus 60° angeordnet sind.
  3. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Teilmengen, von Bearbeitungsmitteln (3-6) mit unterschiedlichen Arbeitswinkeln (15, 16, 17), in einem bestimmten Bereich der Grundplatte angeordnet ist.
  4. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) in mehrere Bereiche in der Form von konzentrischen Ringen (19-22) unterteilt ist und jedem der Ringbereiche (19-22) eine der Teilmengen von Bearbeitungsmitteln (3-6) mit einem bestimmten Arbeitswinkel (15, 16, 17) zugeordnet ist.
  5. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) in mehrere Bereiche in der Form von Kreissegmenten (23-26) aufgeteilt ist und jedem der Kreissegmente (23-26) eine der Teilmengen von Bearbeitungsmitteln (3-6) mit einem bestimmten Arbeitswinkel (15, 16,17) zugeordnet ist.
  6. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1; 1') aus mehreren Bauteilen (19-22, bzw. 23-26) zusammengesetzt ist, diese Bauteile (19-22; 23-26)direkt oder mittels einer Montageplatte (27) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind und diese Bauteile die Form eines Kreisringes (19-22) oder eines Kreissegmentes (23-26) aufweisen.
  7. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bauteile der Grundplatte (1; 1') je mit Bearbeitungsmitteln (3-6) bestückt sind, welche in einem vorbestimmten Arbeitswinkel (15, 16, 17) angeordnet sind und dabei mindestens zwei Bauteile (19-22; 23-26) Bearbeitungsmittel (3-6) mit unterschiedlichen Arbeitswinkeln (15, 16, 17) aufweisen.
  8. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bauteile (19-22; 23-26) in Richtung der Werkzeugachse (2) mindestens teilweise eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
  9. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Bearbeitungsmittel (3-6) aus einem Borstenbündel mit einer Vielzahl von parallelen Borsten (28) besteht.
  10. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmittel (3-6) der einzelnen Teilmengen aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  11. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmengen von Bearbeitungsmitteln (3-6) je mit Schleifmitteln von unterschiedlicher Körnung ausgerüstet sind.
  12. Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen, Kantenbereichen und Konturen, nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmengen von Bearbeitungsmitteln (3-6) je unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
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