Bürstenaggregat sowie Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstückoberfläche mit Hilfe des Bürstenaggregates

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist ein Bürstenaggregat (3), welches mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter (10, 11) und einer Ringbürste (4, 5) mit einem Borstenkranz (8) mit nach außen abstehenden Borsten (5) ausgerüstet ist. Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein in den rotierenden Borstenkranz (8) eintauchendes Stoppmittel (14) vorgesehen, welches die Borsten (5) für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstoffes (19) durch die Borsten (5) genutzt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bürstenaggregat, mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter und einer Ringbürste mit einem Borstenkranz mit nach außen abstehenden Borsten.

[0002] Ein derartiges Bürstenaggregat wird in der DE 43 26 793 C1 vorgestellt. Das bekannte Bürstenaggregat hat sich bewährt.

[0003] Darüber hinaus wird in der DE 10 2004 021 188 A1 ein Bürstenaggregat beschrieben, bei welchem mit einem Schleifkörper gearbeitet wird, um die Borstenspitzen nachzuschleifen, damit auf der zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche die gewünschte Rautiefe durchgehend beobachtet wird. Vergleichbar geht die JP 2001334453 A vor.

[0004] Die bekannten Bürstenaggregate haben sich grundsätzlich bewährt, stoßen jedoch dort an Grenzen, wo Rautiefen von 50 µm, 60 µm oder sogar mehr als 70 µm benötigt werden. Denn solche Rautiefen erreicht man bisher üblicherweise nur durch Sandstrahlen. Tatsächlich sind derartige Rautiefen erforderlich, um die jeweilige Werkstofioberfläche beispielsweise vor einem Beschichtungsprozess vorzubereiten, damit anschließend eine sichere Haftung der Beschichtung gewährleistet werden kann. Das beschriebene Sandstrahlen stößt jedoch aus Umweltgründen zunehmend an Grenzen. Denn ein beispielsweise hiermit abgelöster Auftrag auf der Werkstückoberfläche stellt zusammen mit dem notwendigen Sand oftmals Sondermüll dar, welcher hohe Entsorgungskosten nach sich zieht. Außerdem erfordert das Sandstrahlen einen aufwendigen Maschinenpark und zusätzliche Schutzmaßnahmen, um nicht zu berarbeitende Oberflächen zu schützen. Das ist sowohl zeit- als auch kostenaufwendig.

[0005] Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Bürstenaggregat der eingangs beschriebenen Ausführungsform so weiterzuentwickeln, dass mit seiner Hilfe auf Werkstoffoberflächen vergleichbare Rautiefen erzielt werden, die bisher nur durch eine Sandstrahlbearbeitung möglich sind.

[0006] Zur Lösung dieser technischen Problemstellung wird bei einem gattungsgemäßen Bürstenaggregat im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass ein in den rotierenden Borstenkranz eintauchendes Stoppmittel realisiert ist, welches die Borsten für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch (nämlich durch das Abbremsen mit dem Stoppmittel) gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung der Werkstoffoberfläche bzw. der Oberfläche des Werkstoffes durch die Borsten genutzt wird.

[0007] Erfindungsgemäß sorgt also das in den rotierenden Borstenkranz eintauchende Stoppmittel dafür, dass die Borsten temporär, d. h. für eine bestimmte Zeit, abgebremst werden. Das kann dergestalt erfolgen, dass das Stoppmittel verstellbar ausgeführt ist und jeweils bedarfsweise in den Borstenkranz eintaucht und anschließend wieder aus diesem auftaucht bzw. die Borsten nicht mehr beaufschlagt.

[0008] Solange das Stoppmittel in den Borstenkranz eintaucht und die Borsten temporär abbremst, wird bei diesem Vorgang Bewegungsenergie in den Borsten und/oder in der Ringbürste insgesamt gespeichert. Das lässt sich darauf zurückführen, dass das Stoppmittel im Vergleich zu den rotierenden Borsten und der Ringbürste im Ganzen ortsfest (aber dennoch gegebenenfalls radial und/oder axial verstellbar) ausgebildet ist. Dadurch werden die auf das Stoppmittel auftreffenden Borsten verformt bzw. ändern ihre Winkelstellung gegenüber der Ringbürste, so dass insgesamt auf diese Weise (Bewegungs-) Energie gespeichert wird, nämlich in Gestalt von (elastischer) Verformungsenergie.

[0009] Sobald die Borsten das Stoppmittel verlassen, weil sie von dem rotativ angetriebenen Bürstenhalter gegenüber dem feststehenden Stoppmittel weiterbewegt worden sind, kommen die Borsten von dem Stoppmittel frei und sind nun in der Lage, die zuvor in den Borsten und/oder der Ringbürste insgesamt gespeicherte Bewegungsenergie kurzfristig abzugeben, indem die fragliche Werkstoffoberfläche zusätzlich schlagend bearbeitet wird.

[0010] D. h., die üblicherweise tangential an den Borstenkranz angestellte Werkstoffoberfläche wird erfindungsgemäß nicht nur schleifend mit Hilfe der Borsten bearbeitet, sondern zusätzlich auch dadurch, dass die Borsten schlagend auf die Werkstoffoberftäche auftreffen. Das lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass die Borsten durch das Stoppmittel primär von ihrem radialen Verlauf im Vergleich zu einem Rotationszentrum bzw. einer Rotationsachse abgelenkt werden. Tatsächlich nehmen die Borsten beim Passieren des Stoppmittels nicht (mehr) eine nahezu senkrechte Position im Vergleich zur Ringbürstenoberfläche ein, sondern werden durch das Stoppmittel in einen spitzwinkligen Verlauf im Vergleich zu der Ringbürstenoberfläche gezwungen. Nach Passieren des Stoppmittels schnellen die Borsten elastisch nachgebend wieder in ihre nahezu senkrechte Position im Vergleich zu der Ringbürstenoberfläche zurück.

[0011] Selbstverständlich können die Borsten im Vergleich zur Ringbürstenoberfläche auch eine von dem geschilderten senkrechten Verlauf abweichende spitzwinklige Stellung von vornherein einnehmen. Dann sorgt das Stoppmittel dafür, dass die Borsten beim Passieren in eine andere und hiervon abweichende Winkelstellung gezwungen werden. Meistens wird der Winkel verkleinert, wenngleich natürlich grundsätzlich auch eine Winkelvergräßerung durch das Überlaufen des Stoppmittels denkbar ist und von der Erfindung umfasst wird. In jedem Fall sorgt das Stoppmittel dafür, dass die Borsten hinsichtlich ihrer Winkelausrichtung im Vergleich zu der Ringbürstenoberfläche eine Veränderung dergestalt erfahren, dass sie nach Passieren des Stoppmittels elastisch nachgebend in ihre ursprüngliche Position wieder zurückschnellen können und bei diesem Vorgang die gewünschte Bearbeitung auf der Werkstoffoberfläche vollziehen.

[0012] Bei diesem Vorgang des Zurückschnellens der Borsten, insbesondere von ihrer spitzwinkligen Ausrichtung zur Ringbürstenoberfläche in ihren demgegenüber senkrechten Verlauf, beschreiben zugehörige Borstenspitzen der Borsten angenähert einen Kreisbogen, welcher die Werkstoffoberfläche nicht tangential berührt. Vielmehr schließt dieser Kreisbogen einen spitzen Winkel ein, so dass sich hieraus die schlagende Bearbeitung der Borsten erklärt. Denn aufgrund des nicht tangentialen sondern vielmehr spitzwinkligen Auftreffens der Borstenspitzen auf die Werkstoffoberfläche wird gleichsam eine hämmernde Bearbeitung erreicht. Hierfür spielt es natürlich auch eine Rolle, ob die Borstenspitzen - optional - abgewinkelt sind und auf diese Weise den hämmernden Effekt verstärken oder gegebenenfalls abschwächen - je nach Bedarf.

[0013] Insgesamt lässt sich auf diese Weise der Auftreffwinkel der Borstenspitzen variieren und erreichen, dass die jeweilige Borste nach ihrem Auftreffen auf die Werkstoffoberfläche zuverlässig zurückspringt. Das ist erforderlich, damit letztlich nur eine hämmernde Bearbeitung der Werkstoffoberfläche erfolgt und nicht noch eine anschließende schleifende Bearbeitung. Denn diese würde die erreichte Rautiefe gegebenenfalls wieder verringern. Um diesen Effekt zu optimieren, müssen die Drehzahl des Bürstenaggregates und/oder der Auftreffwinkel angepasst werden. Selbstverständlich spielt auch die Härte der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstoffes eine nicht unerhebliche Rolle.

[0014] Als Folge hiervon erreicht die Erfindung auf der Werkstoffoberfläche Rautiefen, die bisher nur durch eine Sandstrahlbearbeitung erzielt werden konnten. Tatsächlich werden Rautiefen von mehr als 50 µm, insbesondere mehr als 60 µm und vorzugsweise sogar solche von mehr als 70 oder 75 µm bis hin zu mehr als 100 µm festgestellt. Bei diesen Rautiefen handelt es sich um sogenannte Mittelrauwerte (Formelzeichen R_a als arithmetischer Mittelwert der absoluten Werte von Profilabweichungen innerhalb einer Bezugsstrecke; (vgl, DIN 4764 sowie DIN ISO 1302).

[0015] Die vorerwähnten Angaben für die Rautiefen beziehen sich auf Oberflächen von unlegierten Stählen als Werkstoffe und hier insbesondere solche vom Typ ST 37.

[0016] Vorteilhafterweise kann das Stoppmittel in vorgegebener Winkelposition in den Borstenkranz eintauchen. In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn das Stoppmittel mit einer auf der Werkstoffoberfläche aufstehenden Normalen einen Winkel im Bereich von 10° bis 70°, insbesondere 20° bis 60° und vorzugsweise 25° bis 45° einschließt. Außerdem mag das Stoppmittel Bestandteil eines Maschinengehäuses eines Rotationsbürstenwerkzeuges und/oder dessen Schutzhaube sein und/oder an diese angeschlossen sein.

[0017] In der Regel handelt es sich bei dem Stoppmittel jedoch um ein von dem eigentlichen Rotationsbürstenwerkzeug unabhängiges Aggregat, meistens einen Bolzen mit zylindrischer Gestalt. Dabei taucht das Stoppmittel bevorzugt radial so weit in den Borstenkranz ein, dass sich eine Außenoberfläche des Stoppmittels und einer Außenoberfläche des Borstenkranzes in etwa decken. Dadurch kann die Schutzhaube ihren bestehenden und vorgegebenen Abstand zur Außenoberfläche des Borstenkranzes beibehalten und sind insbesondere keine Anpassungen erforderlich, sobald mit dem Stoppmittel gearbeitet wird. D. h., das erfindungsgemäße Bürstenaggregat eignet sich hervorragend für die Nachrüstung beispielsweise eines bestehenden Rotationsbürstenwerkzeuges, in dem das Stoppmittel zusätzlich vorgesehen wird.

[0018] Dabei hat es sich bewährt, wenn das Stoppmittel an ein Maschinengehäuse des das Bürstenaggregat aufnehmenden Rotationsbürstenwerkzeuges angeschlossen wird. Das kann über einen Ausleger oder sonst wie geschehen.

[0019] Üblicherweise verfügt die Ringbürste über ein Bürstenband mit den daran angeschlossenen und nach außen abstehenden Borsten. Dieses Bürstenband stellt sicher, dass die Borsten beim Passieren des Stoppmittels von ihrer zumeist senkrechten Stellung im Vergleich zur Ringbürstenoberfläche bzw. Bürstenbandoberfläche problemlos in den beschriebenen spitzwinkligen Verlauf zu der besagten Oberfläche übergehen können und hierbei die Bewegungsenergie überwiegend in dem Bürstenband elastisch gespeichert wird.

[0020] Der Bürstenhalter verfügt in der Regel über eine Distanzbuchse, welche zwei Stirnscheiben in beabstandeter Stellung hält. Die Distanzbuchse dient zur Aufnahme des Bürstenbandes. Es ist aber auch möglich, ohne Distanzbuchse zu arbeiten. Dann übernimmt das ringförmige Bürstenband gleichsam die Funktion der Distanzbuchse. Schließlich hat es sich bewährt, wenn die Borsten in Rotationsrichtung vorlaufend abgeschrägte Borstenspitzen aufweisen. Denn dadurch wird der beschriebene schlagende Effekt der Borsten bzw. Borstenspitzen noch verstärkt, weil diese nahezu senkrecht auf die Werkstoffoberfläche auftreffen und den bereits erläuterten hämmernden Effekt erzeugen.

[0021] Gegenstand der Erfindung ist auch ein Rotationsbürstenwerkzeug, wie es im Anspruch 9 beschrieben wird und darüber hinaus ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstoffoberfläche nach Anspruch 10. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf eine spezielle Ringbürste.

[0022] Im Ergebnis werden ein Bürstenaggregat, ein Rotationsbürstenwerkzeug sowie ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstoffoberfläche vorgestellt, mit deren Hilfe Rautiefen auf dieser Werkstoffoberfläche erzielt werden, die bisher nur durch Sandstrahlen erreicht werden konnten. Das erzielt die Erfindung im Kern durch das wenigstens eine Stoppmittel, welches in den rotierenden Borstenkranz eintaucht. Auf diese Weise werden die Borsten für eine bestimmte Zeit abgebremst und werden die rotierenden Borsten und/oder die Ringbürste im Ganzen durch Speicherung von Bewegungsenergie elastisch verformt. Hierdurch sind die Borsten in der Lage, die Werkstoffoberfläche nicht nur rotierend, sondern zugleich schlagend infolge der nach Passieren des Stoppmittels (kurzfristig) frei werdenden gespeicherten Bewegungsenergie zu bearbeiten.

[0023] Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Borsten infolge der speziellen Bearbeitungsweise nicht an ihren Borstenspitzen nachgeschärft zu werden brauchen, sondern vielmehr eine im Wesentlichen gleichbleibende Rautiefe während der gesamten Nutzungsdauer der Ringbürste beobachtet wird. Das gilt für eine Vielzahl verschiedener Borsten, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können. Soll jedoch die Rautiefe gesteigert werden, so empfiehlt es sich, die Borsten jeweils nachzuschärfen. Denn es hat sich gezeigt, dass durch dieses Nachschärfen die Rautiefe noch einmal um wenigstens 20 % oder noch mehr gesteigert werden kann. Um dieses Nachschärfen zu erreichen, arbeitet die Erfindung vorteilhaft mit einem Schleifstein oder einem vergleichbaren Schleifkörper.

[0024] Dabei kann die Auslegung so getroffen werden, dass mit unterschiedlichen Drehrichtungen des Bürstenaggregates einerseits zur Bearbeitung und andererseits zum Schärfen gearbeitet wird. In der einen Drehrichtung mag das Stoppmittel in den Borstenkranz einfahren, wohingegen in der anderen Drehrichtung der Schleifkörper entweder alternativ oder ergänzend die Borstenspitzen bearbeitet. In diesem Zusammenhang ist es ergänzend denkbar, das Anstellen und Fortbewegen des Schleifkörpers an das Ein- und Ausschalten der anderen Drehrichtung (zum Schärfen) zu koppeln.

[0025] Als Borsten mag die Erfindung beispielsweise auf U-förmige Borsten zurückgreifen, die jeweils in das Bürstenband eingesteckt und hierin verankert werden. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, an dieser Stelle andere Materialien, beispielsweise Kunststoffe, für die Herstellung der Borsten einzusetzen. Darüber hinaus können selbstverständlich Werkstoffkombinationen Berücksichtigung finden.

[0026] So ist es denkbar, beispielsweise mit Kunststoffborsten zu arbeiten, die an ihren Borstenspitzen mit Metallkugeln oder vergleichbaren Schlagwerkzeugen (auch aus Stein) ausgerüstet sind. In diesem Zusammenhang haben sich insbesondere Kunststoffe wie Polyethylene, Polytetrafluorethylene aber auch Polypropylene als günstig erwiesen.

[0027] Infolge der gleichsamen Pendelbewegung der Borsten durch das Stoppmittel, die damit verbundene Schrägstellung der Borsten und deren Zurückschnellen werden zugehörige Aufnahmen im Borstenband geweitet, welches den beschriebenen schlagenden Effekt seitens der Borstenspitzen auf die Werkstoffoberfläche noch verstärkt. Sofern erforderlich, kann das die Borsten abbremsende Stoppmittel gekühlt werden. Denkbar ist es hier beispielsweise, das Stoppmittel hohl auszuführen und Abluft oder Kühlluft für oder von dem zugehörigen Rotationsbürstenwerkzeug als Kühlmedium zu nutzen, Daneben lassen sich natürlich auch thermoelektrische Effekte durch beispielsweise Einbau eines Peltierelementes vorteilhaft für die Kühlung des Stoppmittels heranziehen.

[0028] Als Antriebe für das Bürstenaggregat empfiehlt die Erfindung den Rückgriff auf jedwede geeigneten Antriebsmotoren, beispielsweise solche, die pneumatisch arbeiten, aber auch Elektromotoren, Verbrennungsmotoren usw.. Darüber hinaus hat es gezeigt, dass durch den Rückgriff auf das Stoppmittel die erreichbare Rautiefe um deutlich mehr als 30 % im Vergleich zu der Rautiefe ohne Stoppmittel gesteigert werden kann. Ja es sind sogar Werte von bis zu 50 % und mehr denkbar. Vergleichbare Steigerungsraten bei der Rautiefe werden beobachtet, wenn zusätzlich noch die Borstenspitzen (in regelmäßigen Abständen) geschärft werden. Dadurch steht insgesamt ein Bürstenaggregat bzw. ein Rotationsbürstenwerkzeug zur Verfügung, welches in der Lage ist, Oberflächen von Werkstoffen so aufzurauhen, wie man dies bisher nur per Sandstrahlen beobachtet hat. Ferner hat sich gezeigt, dass die Anzahl der Borsten pro Flächeneinheit im Vergleich zu bekannten Ringbürsten verringert werden kann. Dadurch wird auch die Reibung an dem Stoppmittel vermindert, ohne dass sich an den zuvor beschriebenen Steigerungsraten für die Rautiefe etwas ändert. Auf diese Weise wird der Antrieb durch das Stoppmittel nicht übermäßig belastet und treten unter dem Strich auch keine Wärmeprobleme bzw. Überhitzungen an dem Stoppmittel durch erhöhte Reibung auf. Tatsächlich haben sich an dieser Stelle maximal 16 Borsten pro cm² auf einer jeweiligen Besatzfläche als günstig erwiesen. Zudem kann vorteilhaft mit insgesamt vier Unterbrechungen zwischen den einzelnen Besatzflächen entlang des Umfangs der Ringbürste gearbeitet werden. Selbstverständlich sind auch mehr Unterbrechungen möglich und werden von der Erfindung umfasst. Genauso gut sind prinzipiell auch nur drei oder zwei Unterbrechungen oder auch gar keine Unterbrechungen denkbar. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

[0029] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1

Das erfindungsgemäße Rotationsbürstenwerkzeug inklusive hiervon angetriebenem Bürstenaggregat in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 und 3

jeweils eine Detailansicht des Bürstenaggregates im Betrieb und

Fig. 4

das Bürstenaggregat mit seinen Einzelteilen.

[0030] In der Fig. 1 ist ein Rotationsbürstenwerkzeug dargestellt, welches mit einem Maschinengehäuse 1 und einer lediglich angedeuteten und darin aufgenommenen Antriebseinheit 2 für ein Bürstenaggregat 3 ausgerüstet ist. Das Bürstenaggregat 3 verfügt über eine Ringbürste 4, 5, die sich im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend aus einem Bürstenband 4 und daran angeschlossenen und nach außen abstehenden Borsten 5 zusammensetzt.

[0031] Man erkennt, dass sich die Borsten 5 radial im Vergleich zu einem Rotationszentrum bzw. einer Rotationsachse 6 erstrecken und im Wesentlichen senkrecht auf einer Oberfläche der Ringbürste 4, 5 bzw. einer Oberfläche des Bürstenbandes 4 aufstehen. Bei den Borsten 5 handelt es sich um U-förmige Borsten aus Stahl, die in lediglich in der Fig. 4 angedeutete Aufnahmebohrungen 7 im Bürstenband 4 eingesteckt und durch diese hindurchgesteckt werden. Die Borsten 5 formen einen Borstenkranz 8 mit Unterbrechungen 9. Die Ringbürste 4, 5 wird von einem rotativ mit Hilfe der Antriebseinheit 2 angetriebenen Bürstenhalter 10, 11 getragen. Tatsächlich setzt sich der Bürstenhalter 10, 11 aus zwei Stirnscheiben 10 zusammen, welche durch eine Distanzbuchse 11 in beabstandeter Stellung zueinander gehalten werden. Auf die Distanzbuchse 11 kann vorliegend auch verzichtet werden. Dann übernimmt das Bürstenband 4 der Ringbürste 4, 5 die Funktion der Distanzbuchse 11.

[0032] Anhand der Fig. 4 erkennt man, dass die beiden Stirnscheiben 10 mit Axialstegen 12 ausgerüstet sind, mit welchen sie die Ringbürste 4, 5 bzw. das Bürstenband 4 im Bereich der Unterbrechungen 9 übergreifen. Beide Stirnscheiben 10 werden mit der dazwischen befindlichen Distanzbuchse 11 respektive dem Bürstenband 4 inklusive daran angeschlossenen Borsten 5 gegeneinander verspannt, um einen sicheren Halt der Ringbürste 4, 5 auf einem Antriebszapfen 13 der Antriebseinheit 2 des Rotationsbürstenwerkzeuges zu gewährleisten. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels und nicht einschränkend sind drei gleichmäßig über den Umfang des Bürstenbandes 4 verteilte Unterbrechungen 9 realisiert. Es können aber auch vier Unterbrechungen 9 vorgesehen werden, die dann mit entsprechenden Axialstegen 12 übergriffen werden. Die Dichte der Borsten 5 beträgt ebenfalls nicht einschränkend maximal 16 Borsten/cm² auf der jeweiligen Besatzfläche zwischen den einzelnen Unterbrechungen 9. Hier kann auch mit maximal 14 Borsten/cm² gearbeitet werden.

[0033] Für die Erfindung wesentlich ist nun ein in den rotierenden Borstenkranz 8 eintauchendes Stoppmittel 14, Bei dem Stoppmittel 14 handelt es sich nicht einschränkend um einen beispielsweise zylindrischen Zapfen 14, welcher über einen Ausleger 15 an das Maschinengehäuse 1 des Rotationsbürstenwerkzeuges angeschlossen ist. Das Stoppmittel 14 bzw. der Zapfen 14 ist parallel zum Antriebszapfen 13 der Antriebseinheit 2 bzw. zur Rotationsachse 6 an dem Ausleger 15 angeordnet und an diesen beispielsweise schraubend angeschlossen. Die Länge des Stoppmittels 14 ist dabei so gewählt, dass sie im Wesentlichen der Breite des Bürstenbandes 4 entspricht, folglich das Stoppmittel 14 axial im Vergleich zu der Ringbürste 4, 5 nicht übersteht.

[0034] Das Stoppmittel 14 ist ortsfest im Vergleich zu der rotierenden Ringbürste 4, 5 angeordnet, kann aber beispielsweise in Pfeilrichtung radial verstellt und somit in die Borsten 5 bzw. den Borstenkranz 8 eintauchen und aus diesem auftauchen. Darüber hinaus lässt sich das Stoppmittel 14 natürlich auch axial verstellen, was jedoch nicht dargestellt ist. Außerdem verfügt das Stoppmittel 14 optional über eine Kühlung bzw. eine Kühlvorrichtung, die jedoch ebenfalls nicht gezeigt ist.

[0035] Man erkennt, dass das Stoppmittel 14 radial so weit in den Borstenkranz 8 eintaucht, dass sich eine Außenoberfläche 16 des Stoppmittels 14 und eine Außenoberfläche 17 des Borstenkranzes 8 in etwa decken. Dadurch kann eine nur angedeutete Schutzhaube 18 von ihrem Abstand zur Außenoberfläche 17 des Borstenkranzes 8 unverändert an dem Maschinengehäuse 1 angebracht werden, ob nun das Stoppmittel 14 montiert ist oder nicht. Das Stoppmittel 14 schließt mit einer Oberfläche eines Werkstoffes 19 bzw, der darauf aufstehenden Normalen N einen Winkel α ein, der im Ausführungsbeispiel Werte zwischen 30° und 40° einnimmt. Selbstverständlich kann das Stoppmittel 14 auch Bestandteil des Maschinengehäuses 1 respektive der Schutzhaube 18 des Rotationsbürstenwerkzeuges sein.

[0036] Die Borsten 5 sind in der durch einen Pfeil in den Fig. 2 und 3 angedeuteten Rotationsrichtung R mit vorlaufend abgeschrägten Borstenspitzen 5' ausgerüstet, was natürlich nicht zwingend ist. Insgesamt wird durch die beschriebene Topologie erreicht, dass die Borsten 5 die Oberfläche des Werkstoffes 19 nicht nur schleifend, sondern zusätzlich auch schlagend bearbeiten. Das erzielt die Erfindung im Detail wie folgt. Dadurch, dass das Stoppmittel 14 in den Borstenkranz 8 eintaucht, werden die Borsten 5 für eine bestimmte Zeit abgebremst, nämlich solange, wie das Stoppmittel 14 die Borsten 5 und/oder die Ringbürste 4, 5 im Ganzen elastisch nachgebend verformt bzw. verformen kann.

[0037] Tatsächlich wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels und nicht einschränkend primär das Bürstenband 4 durch das Stoppmittel 14 verformt, weil die üblicherweise senkrecht auf dem Bürstenband 4 aufstehenden Borsten 5 in eine spitzwinklige Position im Vergleich zur Oberfläche des Bürstenbandes 4 gezwungen werden. Denn die Borstenspitzen 5' bzw. die Borsten 5 im Ganzen werden von dem Stoppmittel 14 in ihrer rotierenden Bewegung gehindert, wohingegen die Aufnahmebohrungen 7 und das Bürstenband 4 unverändert rotativ weiterbewegt werden. Diese spitzwinklige Stellung der Borsten 5 beim Passieren des Stoppmittels 14 erkennt man insbesondere bei einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3.

[0038] Sobald die Borsten 5 einen spitzen Winkel im Vergleich zur Oberfläche des Bürstenbandes 4 erreicht haben, der dazu korrespondiert, dass die Borstenspitzen 5' von dem Stoppmittel 14 nicht mehr zurückgehalten werden können, schnappen die Borsten 5 zurück. Bei diesem Vorgang beschreiben die Borstenspitzen 5' einen Kreisbogen 20, welcher von der Außenoberfläche 17 des Borstenkranzes 8 bzw. dem zugehörigen Kreisbogen abweicht. Diese Abweichung drückt sich in einem Winkel β gegenüber der Normalen N in einem Berührungspunkt bzw. einer Berührungsfläche 21 aus, in welchem die Borsten 5 bzw. deren Borstenspitzen 5' die Oberfläche des Werkstoffes 19 berühren bzw. schleifend an diesem entlanggleiten. Tatsächlich schließen die Borsten 5 ohne das Stoppmittel 14 in dem Berührungspunkt 21 mit der Oberfläche des Werkstoffes 19 im Wesentlichen einen rechten Winkel ein, weil die Oberfläche des Werkstoffes 19 regelmäßig tangential an die Außenoberfläche 17 des Borstenkranzes 8 gehalten bzw. zu dieser ausgerichtet wird.

[0039] Dadurch, dass der von den Borsten 5 infolge des überlaufenen Stoppmittels 14 beschriebene Kreisbogen 20 von der Außenoberfläche 17 des Borstenkranzes 8 abweicht, ist der zwischen diesem Kreisbogen 20 und der Normalen N eingeschlossene Winkel β nicht mehr rechtwinklig, sondern vielmehr spitzwinklig. Als Folge hiervon treffen die Borstenspitzen 5' im Bereich des Berührpunktes 21 bzw. der zugehörigen Berührungsfläche nahezu senkrecht auf die Oberfläche des Werkstoffes 19 auf und verfügen zudem über eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Oberfläche des Werkstoffes 19, wie in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist. Dementsprechend arbeiten die Borsten 5 bzw. deren Borstenspitzen 5' schlagend oder gleichsam hämmernd auf die Oberfläche des Werkstoffes 19 im Anfangsbereich der Berührungsfläche 21 und gehen danach in die gewohnte schleifende Bearbeitung über.

[0040] Das Stoppmittel 14 sorgt also dafür, dass die Borsten 5 für eine bestimmte Zeit abgebremst werden. Nach ihrer Freigabe wird die durch dieses Abbremsen in der Ringbürste 4, 5 gespeicherte Bewegungsenergie innerhalb einer deutlich kürzeren Zeitspanne frei und zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung der Oberfläche des Werkstoffes 19 durch die Borsten 5 genutzt. Tatsächlich wird diese Bewegungsenergie primär in dem Bürstenband 4 gespeichert, weil dieses eine Abweichung vom zylindrischen Verlauf einnimmt, wie man insbesondere in der Fig. 3 erkennt, wo diese Abweichung mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist.

Ansprüche

1. Bürstenaggregat (3), mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter (10, 11) und einer Ringbürste (4, 5) mit einem Borstenkranz (8) mit nach außen abstehenden Borsten (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein in den rotierenden Borstenkranz (8) eintauchendes Stoppmittel (14) vorgesehen ist, welches die Borsten (5) für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstoffes (19) durch die Borsten (5) genutzt wird.

2. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppmittel (14) ortsfest und gegebenenfalls verstellbar angebracht und in vorgegebener Winkelposition im Vergleich zu einer Rotationsachse (6) in den Borstenkranz (8) eintaucht.

3. Bürstenaggregat (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppmittel (14) radial so weit in den Borstenkranz (8) eintaucht, dass sich eine Außenoberfläche (16) des Stoppmittels (14) und eine Außenoberfläche (17) des Borstenkranzes (8) in etwa decken.

4. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppmittel (14) an ein Maschinengehäuse (1) und/oder eine Schutzhaube (18) eines das Bürstenaggregat (3) aufnehmenden Rotationsbürstenwerkzeuges angeschlossen und/oder Bestandteil desselben ist.

5. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppmittel (14) mit einer auf der Oberfläche des Werkstoffes (19) aufstehenden Normalen (N) einen Winkel (α) im Bereich von 10° bis 70°, insbesondere 20° bis 60°, vorzugsweise 25° bis 45°, einschließt.

6. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbürste (4, 5) ein Bürstenband (4) mit den daran angeschlossenen und nach außen abstehenden Borsten (5) aufweist.

7. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (10, 11) zwei durch eine Distanzbuchse (11) beabstandete Stirnscheiben (10) aufweist.

8. Bürstenaggregat (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsten (5) in Rotationsrichtung (R) vorlaufend abgeschrägte Spitzen (5') aufweisen.

9. Rotationsbürstenwerkzeug, mit einem Maschinengehäuse (1) und einer Antriebseinheit (2) für ein Bürstenaggregat (3), mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter (10, 11) und einer Ringbürste (4, 5) mit einem Borstenkranz (8) mit nach außen abstehenden Borsten (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein in den rotierenden Borstenkranz (8) eintauchendes Stoppmittel (14) vorgesehen ist, welches die Borsten (5) für eine bestimmte Zeit abbremst, so dass nach ihrer Freigabe die hierdurch gespeicherte Bewegungsenergie zur zusätzlich schlagenden Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstoffes (19) durch die Borsten (5) genutzt wird.

10. Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstoffes (19) mit Hilfe eines Bürstenaggregates (3), mit einem rotativ antreibbaren Bürstenhalter (10, 11) und einer Ringbürste (4, 5) mit nach außen abstehenden Borsten (5), wonach die rotierenden Borsten (5) und/oder die Ringbürste (4, 5) unter Rückgriff auf ein Stoppmittel (14) sowie durch Speicherung von Bewegungsenergie elastisch verformt werden, so dass die Borsten (5) die Oberfläche des Werkstoffes (19) nicht nur rotierend sondern zugleich schlagend infolge der nach Passieren des Stoppmittels (14) frei werdenden gespeicherten Bewegungsenergie bearbeiten.

11. Ringbürste (4, 5), mit einem Borstenkranz (8) mit nach außen abstehenden Borsten (5) für einen rotativ antreibbaren Bürstenhalter (10, 11) eines Bürstenaggregates (3), dadurch gekennzeichnet, dass maximal 16 Borsten (5) pro cm², insbesondere maximal 14 Borsten (5) pro cm², auf einer Besatzfläche realisiert sind.

Zeichnung