Vorrichtung zum Entgraten ebener Werkstücke

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgraten oder Verrunden der Kanten ebener Werkstücke, bei der Bürsten die Werkstücke mit wechselnder Bürstrichtung bearbeiten.

[0002] Es ist bekannt, daß beim Bürsten ebener, flächiger Werkstücke, z.B. gestanzter oder geschnittener Bleche für Platinen, Schrankwände, Frontplatten aus der Blechebene herausstehende Grate abgetragen sowie die Kanten oder 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] Weiterhin ist durch die DE-AS 10 03 624 eine Vorrichtung für die Oberflächenbehandlung von Platten oder Bändern mittels hin-und herbewegten Bürsten bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jeder von einseitig eingespannten Blattfedern getragene Bürstenträger durch eine Koppel mit einer ihm zugeordneten, exzentrische Massen aufweisenden, schnell umlaufenden Welle verbunden, die in Lagern läuft, die durch einen um eine feststehende Achse hin-und herschwingbaren Lenker geführt sind.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, ebene Werkstücke in einem Bearbeitungsschritt an allen Kanten zu entgraten und zu verrunden.

[0005] Dies wird gemaß der Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist 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, wobei deren auf der Werkstückoberfläche aufstehende Enden eine maximale seitliche Ablenkung aufweisen die geringer ist als die vom Antrieb der Bürste hervorgerufene Auslenkung des Borstentragkörpers, und einem Antrieb für eine parallel zur Werkstückebene exzentrisch kreisende Bewegung der Bürste.

[0006] Bei dieser Vorrichtung 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.

[0007] 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 der Riefen und Schleifspuren praktisch nicht auftreten. Damit die einzelnen Borsten der exzentrischen 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 seitliche 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 Füllmasse in ihrer seitlichen Bewegung beschränkt sind. Vorteilhaft kann in die Füllmasse ein Schleifmittel eingelagert sein, so daß beim Abrieb der Füllmasse zusatzliches 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 Vorrichtung gemäß der Erfindung. In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform zum Halten und Transportieren des Werkstückes gezeigt. Die Fig. 4 bis 6 betreffen vorteilhafte Ausführungen der verwendbaren Bürsten.

[0011] Die Vorrichtung gemäß der Erfindung 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 Borsten 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 Werkstücklänge, weshalf die Rollen 30 vorteilhaft in 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 0,2mm Durchmesser und etwa 5mm 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 kan aber aus den genannten handelsüblichen Bürsten auch dadurch geeignete Bürsten 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 an Bürstenrücken 42 befestigt sind, etwa einen Millimeter aus der Elastomerschicht 43 herausragen.

[0016] Mit einer durch einen derartigen Elastomer-Verguß stabilisierte Stahldrahtbürste (Grundfläche 6x6cm), deren Borsten eine Dicke von etwa 0,08mm und eine Länge von ca. 15mm bei einer Besatzdichte von etwa 7% besitzen, wurden gestanzte Tiefziehbleche 8x8cm mit künstlichen Graten verschiedener Stärke als Prüfkörper behandelt. Dazu wurde die Bürste als "Schleifschuh" auf einen Schwingschleifer (Frequenz etwa 50 Hz, Amplitude etwa 4mm) gespannt. Nach einer kurzen Einlaufzeit betrug die Länge der frei aus dem Elastomer-Verguß 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. 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 10mm. An ihrem Ende sind Schleifkugeln 51 mit etwa 4mm 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 einer exzentrischen Kreisbewegung. 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 ebenfalls geeignet.

[0017] 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 6x6cm großen Fläche zu einer Packungsdichte von 6096 dicht gepackt und mit einem Tragkörper verklebt. Fig. 6 zeigt die Struktur, 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 Behandlung der erwähnten 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.

[0018] Um das gleiche Arbeitsergebnis mit einer Vorrichtung, die vier schnell rotierende Bürsten enthält, zu erzielen, muß das Werkstück zwar nur eine erheblich kürzere (etwa um den Faktor 10 kleinere) Zeit bearbeitet werden als bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Während nämlich bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Borsten die Kanten abreiben, schlagen die Borsten rotierender Walzenbürsten gegen die Kanten. Jedoch sind hierbei vier Bearbeitungsschritte (vier nacheinander angeordnete, um verschiedene Rotationsachsen rotierende Bürsten) anstelle eines einzigen Bearbeitungsschrittes nötig. Die hohe Leistungsfähigkeit von Bürstmaschinen mit rotierenden Walzenbürsten kann jedoch häufig nicht genutzt werden, so daß eine einfachere und kostengünstigere "Schwingbürstmaschine" gemäß der Erfindung in den meisten Fällen wirtschaftlicher ist. Außerdem benötigt die Vorrichtung nach der Erfindung nur wenig Platz und kann daher auch in Längstaktmaschine und Fertigungsstraßen eingesetzt werden, in denen für drei Walzenbürsten kein Platz vorhanden wäre. Insbesondere kann die Vorrichtung in Verbindung mit einem Vorschleifen angewendet werden. 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. Vorrichtung zum Entgraten oder Verrunden der Kanten ebener Werkstücke, bei der Bürsten die Werkstücke mit wechselnder Bürstrichtung bearbeiten, gekennzeichnett durch einen Spanntisch (1) zum Halten des ebenen Werkstücks (2), einer Bürste (3) mit ebener, dem Spanntisch (1) gegenüberstehenden Grundfläche (4) und auf der Grundfläche (4) senkrecht stehenden, auf das Werkstück (2) gerichteten Borsten (5) wobei deren auf der Werkstückoberfläche aufstehende Enden eine maximale seitliche Ablenkung aufweisen die geringer ist als die vom Antrieb der Bürste hervorgerufene Auslenkung des Borstentragkörpers, und einem Antrieb (6) für eine patallei zur Werkstückebene exzentrisch kreisende Bewegung der Bürste (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Bewegbarkeit der freien Borstenenden durch eine dichte Packung der Borsten (5) beschränkt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Borsten aus Stahl sind.

4. Vorrichtung nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten aus Kunststoff mit eingelagerten Schleifmitteln bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Borsten (40) von einer plastischen oder elastischen Füllmasse (43) ausgefüllt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllmasse (43) Schleifmitteln eingelagert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Bürste (3) und Spanntisch (1) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück von Rollen (30) auf dem Spanntisch (33) gehalten wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (30) in Aussparungen (34) der Bürste (35) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück von den Rollen (30) und gegenüberstehenden Gegenrollen (32) transportiert wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (6) mehrere synchron angetriebene Exzenter (8, 9) enthält.

Claims

1. Apparatus for deburring or rounding off the edges of flat workpieces, in which the workpieces are treated with brushes in alternating brushing directions, characterised by a clamping table (1) which serves to hold the flat workpiece (2), a brush (3) having a flat base (4) which is arranged opposite the clamping block (1), and provided with bristles (5) which are mounted vertically on the base (4) and are directed towards the workpiece, wherein the ends of the bristles contacting the workpiece surface have a maximum lateral deflection which is smaller than the deflection of the body carrying the bristles caused by the drive, and a drive (6) for effecting an eccentrically circular movement of the brush parallel to the plane of the workpiece.

2. Apparatus as claimed in Claim 1, characterised in that the lateral movement of the free ends of the bristles is limited by a dense packing of the bristles (5).

3. Apparatus as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that the bristles are made of steel.

4. Apparatus as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that the bristles are made of synthetic resin with abrasives embedded therein.

5. Apparatus as claimed in one of Claims 1 to 4, characterised in that the space between the bristles (40) is filled by a plastic or elastic filling compound (43).

6. Apparatus as claimed in Claim 5, characterised in that abrasives are embedded in the filling compound (43).

7. Apparatus as claimed in one of Claims 1 to 6, characterised in that the spacing between the brush (3) and the clamping block (1) is adjustable.

8. Apparatus as claimed in one of Claims 1 to 7, characterised in that the workpiece is held on the clamping block (33) by means of rollers (30).

9. Apparatus as claimed in Claim 8, characterised in that the rollers (30) are arranged in recesses (34) in the brush (35).

10. Apparatus as claimed in Claim 8 or 9, characterised in that the workpiece is transported by the rollers (30) and oppositely located counter-rollers (32).

11. Apparatus as claimed in one of Claims 1 to 10, characterised in that the drive (6) contains a plurality of synchronously actuated eccentrics (8, 9).

Revendications

1. Machine pour ébarber ou pour arrondir les arêtes de pièces à usiner planes, dans laquelle des brosses traitent les pièces suivant des directions de brossage changeantes, caractérisée par une table (1) de travail destinée à supporter la pièce (2) plane, par une brosse (3) ayant une semelle (4) plane, qui fait face à la table (1) et de laquelle partent des soies (5) qui sont dirigées vers la pièce (2) et dont les extrémités reposant sur la surface de la pièce (2) présentent une déviation latérale maximale qui est plus faible que celle, provoquée par l'entraînement de la brosse, du corps portant les soies, et par une transmission (6) donnant à la brosse (3) un mouvement circulaire excentrique parallèlement au plan de la pièce.

2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la possibilité de déplacement latéral des extrémités libres des soies est limitée par une implantation compacte des soies (5).

3. Machine suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les soies sont en acier.

4. Machine suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les soies sont en matière plastique avec incorporation d'agents abrasifs.

5. Machine suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'interstice entre les soies (40) est empli d'une masse (43) de charge plastique ou élastique.

6. Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que à la masse (43) de charge est incorporé un agent abrasif.

7. Machine suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la distance entre la brosse (3) et la table (1) de travail est réglable.

8. Machine suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pièce à usiner est maintenue sur la table (33) de travail par des rouleaux (30).

9. Machine suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les rouleaux (30) sont disposés dans des cavités (34) de la brosse (35).

10. Machine suivant la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que la pièce à usiner est transportée par les rouleaux (30) et par des contre-rouleaux (32) qui se trouvent en face des rouleaux.

11. Machine suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la transmission (6) comprend plusieurs excentriques (8, 9) entraînés en synchronisme.

Zeichnung