JP2023129322A - ブラシユニット - Google Patents

Abstract

【課題】加工されたワークピースの表面上に、これまでの従来技術に比して向上した均一性を有し、加えて、同時に、粗さを必要時に増加させるブラシユニットを提供する。【解決手段】本発明の対象は、ブラシユニット（３）と、回転ブラシ工具と、ブラシユニット（３）によってワークピースの表面を加工するための方法である。このため、ブラシユニット（３）は、回転駆動可能なブラシホルダ（１０，１１）と、外向きに突出するブリステル（５）を有するブリステルリング（８）を有するリングブラシ（４，５）と、回転するブリステルリング（８）内に没入する停止手段（１４）とを有する。本発明によれば、横断面を非円形に形成された停止手段（１４）が、その縦軸（１６）を中心として回転可能に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動可能なブラシホルダと、外向きに突出するブリステルを有するブリステルリングを有するリングブラシと、回転するブリステルリング内に没入する停止手段とを有するブラシユニットに関する。同様に、本発明の対象は、このようなブラシユニットを備えた回転ブラシ工具と、前記ブラシユニットによってワークピースの表面を加工するための方法である。

欧州特許第１８３４７３３号明細書に記載の冒頭で説明した構成の公知のかつ一般的なブラシユニットの場合、回転するブリステルリングに没入する停止手段によってブリステルが所定の時間の間制動されるように、アプローチがなされる。停止手段の通過によるブリステルの解放後には、これにより、即ちブリステル及び／又はブリステルを保持するブラシベルトにより蓄積された運動エネルギーを利用され得る。運動エネルギーは、ブリステルによるワークピースの表面の主に打撃的な加工のために使用される。これにより、いわゆるサンドブラストで認められるのと同等の効果が得られる。サンドブラストに対する欧州特許第１８３４７３３号明細書に記載の公知のアプローチの利点は、ブラスト材なしで作業がなされ、それにより、設備技術的な費用がこれに対して著しく低減される点にある。ブラスト材による環境汚染も、回避され得る。加えて、特に安価な構成と、効率的なアプローチが認められる。これは、効果が証明されている。

国際公開第２０１２０３８５３７号パンフレットに記載の別の一般的な従来技術では、回転するブリステルリングに没入する停止手段が同時にブリステル用の研磨体として形成されるように、アプローチがなされる。この場合、両機能、即ち停止機能と研磨機能の間は、リングブラシの回転方向及び／又はブリステルリングに比した停止手段の調整位置に応じて区別がされ得る。このため、実際に、停止手段は、ブリステルリングに比して調整可能に形成されている。この場合、停止手段の調整は、半径方向及び／又は接線方向に行なわれる。停止手段の偏心的な調整も可能である。加えて、停止手段は、駆動されるブリステルによって調整され得る。

従来技術は、基本的に、ブリステルによるワークピースの表面の加工とこれにより得られる粗さに関して効果が証明されている。但し、これまでのアプローチの場合は、ワークピースの表面が、ブリステルによって惹起される「クレーター」を一貫して均一に備えてはいないことがある。確かに、サンドブラストと同等の設定可能な粗さが得られ、それにより、ワークピースの当該表面の引き続くコーティング、溶接過程等が問題なく達成される。但し、粗さプロファイルは、変動の支配下にあり、即ち、従来技術では、ある程度の異方性を有する。しかしながら、多くの適用のために、処理されたワークピースの表面の等方性で均一な粗さが要求される。

従来技術において認められた粗さプロファイルの異方性もしくは欠如した画一性は、本質的に、ブリステルが典型的にブラシベルトに固定されていることに起因する。ブリステルは、また、しばしばＵ字形のブリステルとして形成されているので、ブリステルを支持するブラシベルトは、その周方向に、それぞれブリステル列とその間に存在する軸方向の間隔とを備えており、これらは、例えばブリステルのＵ字形状のために寄与する。個々のブリステル列の間の間隔は、ワークピース表面の打撃的な加工時に、生じた粗さプロファイルを不均一に形成することを生じさせる。これに対して、実際には、確かに、ブラシユニットもしくはこのブラシユニットを備えた回転ブラシ工具を、ユーザが例えば表面にわたって前後に移動することによって、対処する試みがなされる。

このような移動が消耗的であり、必要な均一性のために必ずしも寄与し得ないこととは別に、このようなアプローチは、例えば、機械、例えばロボットアームによるワークピースの表面の機械的な加工時に直接的に実現することはできない。更に、従来技術では、ワークピースの表面の更に有効な加工が要求される。ここで、本発明は、全体として対策を意図する。

欧州特許第１８３４７３３号明細書 国際公開第２０１２０３８５３７号パンフレット

本発明の根底にある技術的課題は、このようにして発生させた粗さプロファイルが、これにより加工されたワークピースの表面上に、これまでの従来技術に比して向上した均一性を有するように、このようなブラシユニットを発展させることである。加えて、同時に、粗さを必要時に増加させる可能性を開くべきである。

この技術的課題を解決するため、本発明は、本発明の範囲内の一般的なブラシユニットにおいて、横断面を非円形に形成された停止手段が、その縦軸を中心として回転可能に形成されていること、を提案する。

即ち、本発明の範囲内で、まず最初に、特殊なかつ回転するブリステルリングに没入する停止手段、即ち横断面を非円形に形成されたこのような停止手段が適用される。これは、停止手段が、円形もしくは円状の横断面とは異なる横断面を備えることを意味する。横断面は、例えば、角形もしくは多角形に形成することができる。即ち、従来技術の場合は、停止手段が、主にシリンダ状のピンとして形成されているが、本発明は、円筒状でない、いわば非円形の横断面を有するプリズム状の停止手段でもって作用する。実際に、停止手段は、この目的のため、通常は、少なくとも１つの縦方向ウェブをその周囲に備えている。この縦方向ウェブは、横断面を有利には三角形に形成することができる。

これにより、停止手段は、付加的にその縦軸を中心として回転可能に形成されかつこれに関連して駆動装置を有するとの事実に関連して、全体として、このようにして発生させた粗さプロファイルが従来技術に比して著しく均一化されていることが達成される。別の特別な利点として、向上した粗さが認められる。

実際に、停止手段の当該駆動装置は、リングブラシを有するブラシホルダの駆動装置に従属して又は独立して設計することができる。

前者の場合は、停止手段の駆動がブラシホルダの駆動を介して行なわれることに対応するが、これは、ブラシホルダの駆動が、例えば方向転換部及び場合によっては付加的なギアユニットを介して停止手段に作用し、停止手段をその縦軸を中心として回転させることによる。しかしながら、一般に、停止手段の駆動装置が、リングブラシを有するブラシホルダの駆動装置に独立して設計されるように、アプローチがなされる。この場合、停止手段用の別個かつ専用の駆動装置が設けられている。

更に、大抵、設計は、停止手段が、リングブラシとは逆に周方向に回転するように行なわれる。この場合、停止手段が、リングブラシに比して同じ又は高い周速で回転する場合に、効果が証明されている。

このようにして、まず最初に、停止手段が、少なくとも１つのその縦方向ウェブによってもしくは横断面が非円形の形成に基づいて、リングブラシの駆動時にこれに抗して移動する個々のブリステルを制動するだけでないことが達成される。そればかりか、停止手段の非円形の形成もしくはこの場で大抵は設けられた横断面が三角形の縦方向ウェブも、これに関連して、縦方向ウェブにそれぞれ当たるブリステルが、まずその駆動方向とは逆に曲げ戻されるために寄与する。即ち、ブリステルは、周知のように及び基本的に、従来技術で詳細に説明されるように、停止手段によってその回転時に制動される。停止手段もしくは縦方向ウェブの非円形の形成は、付加的に、当該ブリステルの更なる曲げ戻しのためにも寄与する。

これにより、付加的に曲げ戻されたブリステルは、縦方向ウェブが存在しない領域内で停止手段が当たるブリステルに比して更に高い衝突エネルギーで加工すべきワークピースの表面に当たる。このようにして、従来技術に比して更に強化された、ワークピースの表面の加工が認められる。加えて、リングブラシに比して逆方向の停止手段の回転は、停止手段の１回転が異なる粗さに対応することに寄与する。

縦方向ウェブによって付加的に曲げ戻されたブリステルが特に深いクレーターを発生させるが、これは、縦方向ウェブに当たらないブリステルには当て嵌まらない。回転する停止手段の周囲に見られるこれら異なるクレーター深さは、このようにして加工されたワークピースの表面の全体として従来技術に対して高い粗さを生じさせるだけでなく、粗さプロファイルの付加的な均一化も生じさせる。これは、未だ一般に縦方向に列をなしてブラシベルトに固定されたブリステルが互いに離間していることに起因し得る。但し、回転時のブリステルの異なる曲げ応力は、ブリステルが、これにより部分的に横に撓まされ、このようにしてワークピースの表面の全く加工されない又は僅かにしか加工されない領域が認められなくなる。これには、当然、ブリステルが、一般に数ミリメートルしか互いに離間してなく、ブラシベルトが、その設計により通常は織物ベルトとしてブリステルのための必要な復元力を提供するという状況も寄与する。これについては、補足的に欧州特許第１８３４７３３号明細書の説明も参照されたい。

別の有利な形態によれば、停止手段が、その周囲に少なくとも１つの縦方向ウェブを備えているだけでなく、一般に、停止手段の周囲にわたって分配されて配置された複数の縦方向ウェブが実現されて設けられている。この場合、縦方向ウェブは、同じ角度間隔を有し、この同じ角度間隔を考慮して停止手段の周囲にわたって分配されて配置されている。この場合、設計は、付加的に、それぞれの縦方向ウェブが、停止手段の縦方向に延在するように行なわれ、これにより、停止手段もしくはその縦方向ウェブによって、リングブラシの全てのブリステルが、説明したように制動あるいは付加的に曲げ戻される。

特に重要な実施形態は、更に、それぞれの縦方向ウェブが、停止手段の縦方向もしくは縦軸に対して螺旋状に延在すること、を特徴とする。停止手段の縦方向もしくは縦軸に比して螺旋状の縦方向ウェブの配置は、軸方向に見て、例えば同じ半径方向の広がり内でブラシベルトに接続されたブリステルが、共に縦方向ウェブによって付加的に曲げ戻されることを生じさせる。むしろ、それぞれ個々のブリステルだけが、リングブラシに比して逆方向の停止手段によって付加的に曲げ戻され、これが、ワークピースの表面の粗さプロファイルの更に向上した均一化を生じさせる。何故なら、ブリステルを支持するブラシベルトは、停止手段にブリステルが当たる時に、本発明によりもはや、いわばブリステルによって企図される軸方向には変形されないで、この変形が、当該軸方向に沿って異なり、これが、ブリステルの極僅かな付加的な横方向の移動を生じさせ、従って、これにより個々のブリステルの間に残っている間隔もカバーされることになる。即ち、ワークピースの表面には、もはや全く処理されない又は僅かにしか処理されない領域が認められず、全体として、粗さは、従来技術に対して著しく均一化されている。

この場合、リングブラシに比して逆方向の停止手段の回転は、全体として、縦方向ウェブにそれぞれ当たるブリステルが付加的に曲げ戻されることを保証する。この場合、本発明は、加えて、ブリステルが大抵は１つの縦方向ウェブもしくは複数の縦方向ウェブに当たる角度を付けた終端を備えているとの認識に基づく。この場合、ブリステルの角度付けは、リングブラシの回転運動に従う。

その結果、特別に設計された停止手段でもって作用するブラシユニットが提供されるが、この停止手段は、通常は（接触領域内の）リングブラシとは逆に周方向に回転し、横断面が非円形のその特性に基づいて、停止手段に当たる時にブリステルが異なるように撓むために寄与する。ブリステルのこの変化する撓みと、これに関連する異なる運動エネルギーは、粗さを向上させたワークピースの表面の加工のために寄与するだけでなく、特に、粗さプロファイルが均一化されるために寄与する。これは、当然、請求項１によるブラシユニットに当て嵌まるだけでなく、同様にかつこれに依存せずに、請求項１２による回転ブラシ工具並びに独立請求項１３及び１４によるワークピースの表面を加工するための方法にも当て嵌まる。ここに、重要な利点が見られる。

以下で、本発明をただ１つの実施例を図示した図面により詳細に説明する。

ブラシユニットを備えた回転ブラシ工具の第１の実施形態の斜視図 図１による対象の変形を加えた実施バリエーション

図には、機械ハウジング１と、単に暗示的に示した、機械ハウジング内に収容されたブラシユニット３用の駆動ユニット２とを備えた回転ブラシ工具が図示されている。ブラシユニット３は、リングブラシ４，５を有し、このリングブラシは、この実施例ではかつ限定的ではないが、ブラシベルト４と、このラシベルトに接続されかつ外向きに突出するブリステル５とから成る。

ブリステル５が、回転軸６に比して半径方向に延在し、実質的にリングブラシ４，５の表面もしくはブラシベルト４の表面上に直立することが認められる。ブリステル５は、鋼から成るＵ字形のブリステル５であり、これらブリステルは、図１のクリップから理解できるように、ブラシベルト４内の単に暗示的に示した収容孔７に差し込まれかつこれら収容孔に通される。ブリステル５は、中断部９を有するブリステルリング８を形成する。リングブラシ４，５は、駆動ユニット２によって回転駆動され、ブラシホルダ１０，１１によって支持される。実際に、ブラシホルダ１０，１１は、リング１０と、このリング内に挿入可能で、ブリステル５を有するブラシベルト４を支持するインサート１１とから成る。模範的に、この場では、欧州特許第１８３４７３３号明細書内で詳細に説明されるようなブラシホルダ１０，１１を使用することができる。

図１及び２から、ブラシホルダ１０，１１が、それぞれ、中断部９の領域内でリングブラシ４，５もしくはブラシベルト４を把持する軸方向ウェブ１２を備えていることが認められる。このようにして、ブラシホルダ１０，１１は、全体として、回転ブラシ工具の駆動ユニット２の駆動ピン１３上でのリングブラシ４，５の確実な保持のために寄与し、この駆動ピンにより、ブラシユニット３が、この実施例によれば図１及び２に示した回転軸６を中心とする反時計回り運動をもたらす回転をさせられる。

本発明にとって特に重要であるのは、回転するブリステルリング８に没入する停止手段１４である。停止手段１４は、アーム１５を介して回転ブラシ工具の機械ハウジング１に接続されたシリンダ状のピン１４である。この場合、停止手段１４もしくはピン１４は、駆動ユニット２の駆動ピン１３に対して平行もしくは回転軸６に対して平行にアーム１５に接続されている。この場合、停止手段１４の長さは、実質的にブラシベルト４の幅に一致するように、従って停止手段１４がリングブラシ４，５に比して軸方向に全く又は僅かにしか突出しないように選択されている。

本発明によれば、停止手段１４は、横断面を非円形に形成され、その縦軸１６を中心として回転する。実際に、この実施例による停止手段もしくはピン１４の横断面が非円形の形成は、停止手段１４が少なくとも１つの縦方向ウェブ１７をその周囲に備えているように実現されている。この実施例から、停止手段１４の周囲にわたって分配されて配置された複数の縦方向ウェブ１７が設けられていることが認められる。この場合、縦方向ウェブ１７は、一般に同じ角度間隔で停止手段１４の周囲にわたって分配されて配置されている。

それぞれの縦方向ウェブ１７が横断面を三角形に形成されていることが認められる。加えて、設計は、図１による実施例の範囲内で、それぞれの縦方向ウェブ１７が、この場では停止手段１４の縦方向に、従って縦軸１６に沿って延在する。これに対して、図２による実施例の場合、設計は、それぞれの縦方向ウェブ１７が停止手段１４の縦方向、従ってその縦軸１６に比して螺旋状に延在するように行なわれる。両場合で、限定的ではないが、停止手段１４の周囲にわたってそれぞれ均一に分配されて配置された４つの縦方向ウェブ１７を有するように作業がなされる。即ち、縦方向ウェブ１７は、停止手段もしくはピン１４の周囲にそれぞれ９０°間隔で分配されて存在する。

既に説明したように、停止手段１４は、本発明の範囲内で、その縦軸１６を中心として回転可能に形成されている。この目的のため、停止手段１４は、図１では単に暗示的に示された駆動装置１８を有する。この場合、設計は、停止手段１４が機械ハウジング１内の駆動装置もしくは駆動ユニット２を介して、しかも本発明によればリングブラシ４，５の回転方向とは逆の周方向の回転方向に駆動されるように行なうことができる。これは、明らかに停止手段１４とブリステル５の接触領域に当て嵌まる。これは、この実施例によれば、リングブラシ４，５と停止手段１４の両方が反時計回りに回転することを意味する。但し、リングブラシ４，５が、周囲側でそのブリステル５でもって停止手段１４の周囲に当たり、両者が反時計回りに回転するので、それぞれ周囲側で逆の運動が行なわれる。これにより、個々のブリステル５は、停止手段１４への衝突時に、従来技術の場合のように制動されるだけでなく、付加的に設けられた縦方向ウェブ１７によって付加的な曲げ戻しを、即ちリングブラシ４の回転とは逆に受けるので、それぞれの縦方向ウェブ１７に当たるブリステル５は、既に説明したように、高い運動エネルギーで、加工すべきワークピースの表面に当たる。

駆動装置１８は、リングブラシ４，５を有するブラシホルダ１０，１１の駆動装置もしくは駆動ユニット２に従属するように設計することができる。この場合、停止手段１４の駆動運動は、駆動ユニット２の駆動運動から導き出される。しかしながら、一般に、停止手段１４の駆動装置１８は、ブラシホルダ１０，１１の駆動装置もしくは駆動ユニット２に独立するように設計されている。いずれにしても、停止手段１４は、その縦軸１６を中心として回転駆動される。この場合、停止手段１４の周速は、一般に、リングブラシ４，５の周速と同じ又はそれより高く設計されている。このようにして、示してないワークピースの明示的に図示してない表面は、従来技術に比して向上した粗さを備えているだけでなく、比較的均一化された表面加工も達成される。ここに、重要な利点が見られる。

Claims (14)

1. 回転駆動可能なブラシホルダ（１０，１１）と、外向きに突出するブリステル（５）を有するブリステルリング（８）を有するリングブラシ（４，５）と、回転するブリステルリング（８）内に没入する停止手段（１４）とを有するブラシユニットにおいて、
   横断面を非円形に形成された停止手段（１４）が、その縦軸（１６）を中心として回転可能に形成されていること、を特徴とするブラシユニット。
2. 停止手段（１４）が、駆動装置（１８）を備えること、を特徴とする請求項１に記載のブラシユニット（３）。
3. 停止手段（１４）の駆動装置（１８）が、リングブラシ（４，５）を有するブラシホルダ（１０，１１）の駆動装置（２）に従属して又は独立して形成されていること、を特徴とする請求項２に記載のブラシユニット（３）。
4. 停止手段（１４）が、リングブラシ（４，５）と逆に周方向に回転すること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
5. 停止手段（１４）が、リングブラシ（４，５）に比して同じ又は高い周速で回転すること、を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
6. 停止手段（１４）が、その周囲に少なくとも１つの縦方向ウェブ（１７）を備えていること、を特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
7. 停止手段（１４）の周囲にわたって分配されて配置された複数の縦方向ウェブ（１７）が設けられていること、を特徴とする請求項６に記載のブラシユニット（３）。
8. 縦方向ウェブ（１７）が、同じ角度間隔で停止手段（１４）の周囲にわたって分配されて配置されていること、を特徴とする請求項６または７に記載のブラシユニット（３）。
9. それぞれの縦方向ウェブ（１７）が、停止手段（１４）の縦方向に延在すること、を特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
10. それぞれの縦方向ウェブ（１７）が、停止手段（１４）の縦方向に対して螺旋状に延在すること、を特徴とする請求項６～９のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
11. それぞれの縦方向ウェブ１７）が、横断面を三角形に形成されていること、を特徴とする請求項６～１０のいずれか１項に記載のブラシユニット（３）。
12. 機械ハウジング（１）と、ブラシユニット（３）と、ブラシユニット（３）用の駆動装置（２）とを有し、ブラシユニット（３）が、回転駆動可能なブラシホルダ（１０，１１）と、外向きに突出するブリステル（５）を有するブリステルリング（８）を有するリングブラシ（４，５）と、回転するブリステルリング（８）に没入する停止手段（１４）とを備える回転ブラシ工具において、
    停止手段（１４）が、横断面を非円形に形成され、その縦軸（１６）を中心として回転可能に形成されていること、を特徴とする回転ブラシ工具。
13. 回転駆動可能なブラシホルダ（１０，１１）と、外向きに突出するブリステル（５）を有するブリステルリング（８）を有するリングブラシ（４，５）と、回転するブリステルリング（８）に没入する停止手段（１４）とを有するブラシユニット（３）によってワークピースの表面を加工するための方法において、
    停止手段（１４）が、その縦軸（１６）を中心として回転すること、を特徴とする方法。
14. 停止手段（１４）が、リングブラシ（４，５）とは逆に周方向にかつ好ましくはリングブラシに対して同じ又は高い周速で回転すること、を特徴とする請求項１３に記載の方法。

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