Vorrichtung zum Entgraten ebener Werkstücke

Abstract

 Die Erfindung betrifft das Entgraten oder Verrunden der Kanten ebener Werkstücke, wobei Borsten in wechselnder Richtung über die Kanten geführt werden. Gemäß der Erfindung werden Bürsten mit ebener Grundfläche nach dem Schwingschleifer-Prinzip exzentrisch kreisend bewegt, so dass die Borsten parallel zur Ebene der Werkstücke auf der Oberfläche kreisen. Die seitliche Bewegbarkeit der freien Borstenenden wird beschränkt, z. B. durch Vergießen der Borstenzwischenräume mit einem Elastomer (Fig. 2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten oder Verrunden der Kanten ebener Werkstücke, bei dem Borsten in wechselnder Richtung über die Kanten geführt werden.

[0002] Es ist bekannt, daß beim Bürsten ebener, flächiger Werkstücke, z.B. gestanzter oder geschnittener Bleche für Platinen, Schrankwände, Frontplatten u.a. aus der Blechebene herausstehende Grate abgetragen sowie die Kanten der Werkstücke verrundet werden. Man verwendet hierzu häufig rotierende Walzenbürsten, wobei es jedoch nötig ist, die Werkstücke in mehreren seitlich oder räumlich getrennten Schritten mit jeweils wechselnder Bürstrichtung zu bearbeiten, um eine gleichmäßige Rundum-Entgratung bzw. Kantenverrundung zu erhalten. Daher sind derartige Anlagen verhältnismäßig aufwendig, sowohl hinsichtlich des Antriebes der einzelnen Walzen und deren Handhabung, wie auch hinsichtlich des Platzbedarfs.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ebene Werkstücke in einem Bearbeitungsschritt an allen Kanten zu entgraten und zu verrunden.

[0004] Dies wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Borsten parallel zur Ebene der Werkstücke jeweils um getrennte Rotationsachsen (Kreisschwingung) kreisend über deren Oberfläche geführt werden.

[0005] Bei diesem Verfahren wird die die Borsten tragende Bürste nicht um eine raumfeste Rotationsachse gedreht (dabei würden die Borsten konzentrische Kreisbewegungen und Schleifspuren beschreiben wie die Körner einer Schleifscheibe). Vielmehr wird die Bürste wie ein Schwingschleifer derart exzentrisch kreisend bewegt, daß zwar jede Borste eine Kreisbewegung parallel zur Werkstück-Oberfläche beschreibt, aber jede dieser Kreisbewegungen eine eigene Rotationsachse aufweist (Fig. 1). Dadurch wird jeder Punkt der Oberfläche von den Borsten nacheinander in stets wechselnder Richtung überstrichen und abgeschliffen.

[0006] Da die Borsten jedoch elastisch sind, folgen sie an den Kanten dem Profil der Werkstücke und tragen dabei die Kanten ab oder entschärfen sie durch fortwährendes geringes Umformen. Die nacheinander über die Kanten schleifenden ("stolpernden") Borsten wechseln jedoch entsprechend der exzentrischen Kreisbewegung der Bürste ständig ihre Richtung, so daß es zu einer gleichmäßigen Verrundung kommt, bei Riefen und Schleifspuren praktisch nicht auftreten.

[0007] Damit die einzelnen Borsten der Kreisbewegung der Bürste folgen, ist es erforderlich, daß die seitliche Beweglichkeit der freien Bürstenenden sehr gering, höchstens wenige Millimeter, ist. So muß die maximal mögliche seitliche Ablenkung der auf der Oberfläche aufstehenden Borsten geringer sein als die vom Antrieb der Bürste hervorgerufene Auslenkung des Borsten-Tragkörpers, damit die freien Borstenenden die angestrebte Kreisbewegung auf dem Werkstück beschreiben. Die Borsten normaler Bürsten sind nachgiebig und deren Borstenenden folgen daher der Kreisbewegung nur sehr unvollständig. Es wird daher vorgeschlagen, Bürsten zu verwenden, deren Borsten sehr steif sind. Dies kann durch ein geeignetes Borstenmaterial, z.B. Stahl, erreicht werden. Vorteilhaft kann die seit-. liche Beweglichkeit der Borstenenden dadurch beschränkt werden, daß die Borsten sehr dicht gepackt sind, z.B. mit einer Packungsdichte über 30 %. Es können auch Borsten aus Kunststoff verwendet werden, in denen Schleifmittel eingelagert sind.

[0008] Bevorzugt wird der Zwischenraum zwischen den Borsten mit einer Füllmasse ausgefüllt, die plastisch oder elastisch ist, wobei diese einem höheren Abrieb unterworfen ist als die Borsten selbst. Nach kurzen Betriebsdauern werden dabei durch den Abrieb die freien Borstenenden in einer Tiefe von einem Millimeter oder etwas darüber freigelegt, so daß die freien Borstenenden zwar dem Kantenprofil elastisch folgen können, jedoch durch die verbleibende FUllmasse in ihrer seitlichen Bewegung beschränkt sind. Vorteilhaft kann in die Füllmasse ein Schleifmittel eingelagert sein, so daß beim Abrieb der Füllmasse zusätzliches Schleifmaterial auf die zu bearbeitende Oberfläche gelangt.

[0009] Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und Figuren wird die Erfindung näher erläutert.

[0010] In Fig. 1 sind die Bewegungsbahnen 20 der einzelnen Borsten, die bei einer exzentrischen Bewegung der Bürste entstehen und jeweils Kreise um getrennte Rotationsachsen 21 darstellen, schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform zum Halten und Transportieren des Werkstückes bei der Durchführung des Verfahrens gezeigt. Die Fig. 4 bis 6 betreffen vorteilhafte Ausführungen der beim Verfahren verwendbaren Bürsten.

[0011] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht entsprechend Fig. 2 aus einem Spanntisch 1 zum Halten eines Werkstückes 2. Der Spanntisch 1 kann dabei z.B. als Magnetspanntisch ausgebildet sein oder Saugnäpfe oder mechanische Halterungen für das Werkstück enthalten. Der Tischfläche gegenüber ist eine Bürste 3 angeordnet, die eine ebene Grundfläche 4 und darauf senkrecht stehende, auf das Werkstück gerichtete Bürsten 5 enthält. Die Bürste 3 wird von einem Antriebsmotor 6 in eine exzentrisch kreisende Bewegung versetzt.

[0012] Die exzentrische Kreisbewegung wird hervorgerufen, indem die Antriebswelle 7 einen am Bürstenkörper 3 befestigten Exzenter 8 antreibt. Die exzentrische Kreisbewegung entsteht dabei aus infinitesimalen Parallelverschiebungen der Bürste, die sich zu einer geschlossenen Kreisbahn zusammensetzen. Vorteilhaft ist zur Führung der Bürste wenigstens ein zweiter Exzenter 9 an der Bürste angeordnet, der von einer zweiten Antriebswelle 10 angetrieben wird. Diese zweite Antriebswelle 10 wird mittels Zahnkränzen 11 und einem Zahnriemen 12 synchron vom Antrieb 6 angetrieben.

[0013] Vorteilhaft ist die Exzentrizität der Exzenter 8 und 9 verstellbar, um die Amplitude der exzentrischen Kreisbewegung der Nachgiebigkeit der Borsten des Werkzeuges anzupassen. Um die Vorrichtung der jeweiligen Werkstückdicke anzupassen und bei Abrieb der Borsten nachzustellen, ist der Abstand zwischen dem Spanntisch 1 und der Bürste 3 verstellbar. Hierzu dient eine Schiene 14.

[0014] Für lange Werkstücke oder für einen kontinuierlichen Betrieb ist es vorteilhaft, die Vorrichtung als Durchlauf-Bearbeitungsmaschine auszubilden, d.h. das Werkstück wird während der Bearbeitung unter dem Werkzeug (Bürste) verschoben. Hierzu ist eine Transporteinrichtung für das Werkstück nötig. Dazu können Rollen 30 (Fig. 3) dienen, die das Werkstück zum Halten auf den Tisch 33 pressen und, sofern ein Rollenantrieb 31 vorgesehen ist, transportieren. Vorteilhaft stehen diesen Rollen 30 Gegenrollen 32 zur Bildung von Transportrollen-Paaren gegenüber. Der Abstand der Walzenpaare muß kleiner sein als die WerkstUcklänge, weshalb die Rollen 30 vorteilhaft in Aussparungen 34 der Bürste 35 angeordnet werden. Die Aussparungen sind dabei so groß gewählt, daß die Schwingkreisbewegung der Bürste durch die Rollen nicht behindert wird. Bei hinreichend geringem Rollenabstand können sowohl lange wie kurze Werkstücke ohne Umrüstung an der gleichen Vorrichtung bearbeitet werden.

[0015] Zur Erprobung geeigneter Bürsten wurden zunächst unter dem Namen "Feilbürsten" handelsübliche Stahldrahtbürsten verwendet, deren Borsten etwa 0,2 mm Durchmesser und etwa 5 mm freie Borstenlänge bei einer Besatzdichte von etwa 2 % besitzen. Derartige Bürsten zeigen zwar bereits eine erhebliche Entgratung und Umformung der Kanten gestanzter Bleche, jedoch weisen die Kanten Riefen auf. Das Arbeitsergebnis kann verbessert werden, wenn die Packung der Stahlborsten erheblich dichter gewählt wird, z.B. zu 60 % Besatzdichte. Man kann aber aus den genannten handelsüblichen Bürsten auch dadurch geeignete Bürsten für das Verfahren herstellen, daß die Zwischenräume mit einer Elastomermasse ausgegossen werden. Beim Betrieb wird die Elastomermasse an der Oberfläche ausgerieben und es entsteht die in Fig. 4 gezeigte Struktur, bei der die Drähte 40, die mittels eines Tragkörpers 41 am BürstenrUcken 42 befestigt sind, etwa einen Millimeter aus der Elastomerschicht 43 herausragen.

[0016] Mit einer durch einen derartigen Elastomer-Verguß stabilisierte Strahldrahtbürste (Grundfläche 6 x 6 cm), deren Borsten eine Dicke von etwa 0,08 mm und eine Länge von ca. 15 mm bei einer Besatzdichte von etwa 7 % besitzen, wurden gestanzte Tiefziehbleche 8 x 8 cm mit künstlichen Graten verschiedener Stärke als Prüfkörper behandelt. Dazu wurde die Bürste als "Schleifschuh" auf einen Schwingschleifer (Frequenz etwa 50 Hz, Amplitude etwa 4 mm) gespannt. Nach einer kurzen Einlaufzeit betrug die Länge der frei aus dem Elastomer-VerguB herausstehenden Drahtborstenenden etwa 1 mm. An den Kanten wurde eine Materialabtragung von etwa 0,1 mm innerhalb 30 sec. erzielt. Die Oberfläche der Kanten war praktisch riefenfrei.

[0017] Ferner wurden Borsten verwendet, wie sie bei sogenannten "flexiblen Schleifahlen" verwendet werden. Derartige Bürsten sind bisher nur in Flaschenbürsten-Form erhältlich (Fig. 5). Sie besitzen z.B. Borsten 50 aus Polyamid mit etwa 1 mm Durchmesser und einer freien Borstenlänge von etwa 10 mm. An ihrem Ende sind Schleifkugeln 51 mit etwa 4 mm Durchmesser befestigt, die aus einem Siliziumkarbid der Körnung 320, das mit Kunstharz gebunden ist, bestehen. Die Besatzdichte beträgt etwa 30 %. Eine derartige Walzenbürste wurde fest eingespannt und das Werkstück zur Simulierung des Arbeitsvorganges auf einen Schwingschleifer befestigt. Die Relativbewegung zwischen den Borsten und der Werkstückoberfläche entspricht dabei weitgehend der Bewegung beim erfindungsgemäßen Verfahren. Das Werkstück zeigt nach der Behandlung eine gute Entgratung und Kantenverrundung. Eine Bürste mit ebener Grundfläche, die nach diesem Prinzip aufgebaut ist (Fig. 5), ist daher für ein derartiges Verfahren ebenfalls geeignet.

[0018] Auch mit Borsten aus Polyamid und darin eingebettetem Siliziumkarbid-Schleifkörnern der Körnung 120, wie sie bei handelsüblichen Walzen-Schleifbürsten verwendet werden, kann durch entsprechend hohe Besatzdichte ein gutes Arbeitsergebnis erzeugt werden. Zur Erprobung wurde loses Borstenmaterial derartiger Schleifbürsten mit einer Borstenlänge von etwa 1 cm auf einer 6 x 6 cm großen Fläche zu einer Packungsdichte von 60 % dicht gepackt und mit einem Tragkörper verklebt. Fig. 6 zeigt die Strüktur, bei der auf dem Tragkörper 60 die Borsten 61 mittels einer Schicht 62 aus geschmolzenem Borstenmaterial befestigt sind. Diese Art der Befestigung, bei der auf Haltebänder verzichtet wird, ermöglicht die angestrebte hohe Packung. Bei der Behaadlung der er- wähnten Probekörper aus gestanzten Tiefziehblechen mit einer derartigen Bürste wurde nachgewiesen, daß bereits nach 30 sec. die feinsten Stanzgrate und messerscharfen Kanten soweit entschärft sind, daß die Schnittverletzungsgefahr beseitigt ist.

[0019] Um das gleiche Arbeitsergebnis mit einer Vorrichtung, die 4 schnell rotierende Bürsten enthält, er- zielen, muß Werkstück zwar nur eine erheblich kürzere (etwa um den Faktor 10 kleinere) Zeit be- arbeitet werden als beim Verfahren gemäß der Erfindung. Während nämlich beim Verfahren nach der Erfindung die Boroten die Kanten abreiben, schlageen die Borten rotierender Walzenbürsten gegen die Kanten. Jedoch sind hierbei 4 Bearbeitungsschritte (4 nacheinander angeordnete, um verchiedene Rotationsachsen rotierende Bürsten) anstelle eines einzigen Be- arbeitungsschrittes nötig. Die hohe Leistungsfähigkeit von Bürstmaschinen mit rotierenden Walzenbürsten kann jedoch häufig nicht genutzt werden, so daß eine einfachere und kostengüstigere "Schwingbürstmaschine" gemäß der Erfindung in den meisten Fällen wirt- schaftlicher ist. Außerdem benötigt die Vorrichtung nach der Erfindung nur wenig Platz und wenig Platz und kann daher auch in Längstaktmaschine und Fertigungsstraßen eingesetzt werden, in denen für 3 Walzenbürsten kein Platz vorhanden wäre. Insbesondere kann das Verfahren in Verbindung mit einem Vorschleifen angewendet wer- den. So können z.B. die bei einem Brennschneiden entstehenden Schneidwülste mit einer Bandschleifmaschine grob entfernt werden, wobei der Bandschleifmaschine eine Schwingbürst-Vorrichtung nachgeschaltet ist, die die entstehenden Schleifgrate entfernt und die Kanten verrundet. Dabei kann eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Entgraten oder Verrunden der Kanten ebener Werkstücke, bei dem Borsten in wechselnder Richtung über die Kanten geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten parallel zur Ebene der Werkstücke jeweils um getrennte Rotationsachsen kreisend (Kreisschwingung) über die Werkstück-Oberfläche geführt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spanntisch zum Halten des ebenen Werkstücks, einer Bürste mit ebener, dem Spanntisch gegenüberstehenden Grundfläche und auf der Grundfläche senkrecht stehenden, auf das Werkstück gerichteten Borsten, deren freie Enden nur geringfügig seitlich bewegbar sind, und einem Antrieb für eine parallel zur Werkstückebene exzentrisch kreisende Bewegung (Kreisschwingung) der Bürste.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die seitliche Bewegbarkeit der freien Borstenenden durch eine dichte Packung der Borsten beschränkt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Borsten aus Stahl sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Borsten aus Kunststoff mit eingelagerten Schleifmitteln bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Borsten von einer plastischen oder elastischen Füllmasse ausgefüllt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die FUllmasse Schleifmitteln eingelagert sind.

8. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Bürste und Spanntisch verstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück von Rollen auf dem Spanntisch gehalten wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in Aussparungen der Bürsten angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9. oder 10, d a - durch gekennzeichnet, daß das Werkstück von den Rollen und gegenüberstehenden Gegenrollen transportiert wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mehrere synchron angetriebene Exzenter enthält.

Zeichnung