Fingerförmiges bürstenartiges Werkzeug sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein fingerförmiges bürstenartiges Werkzeug, bestehend aus bündelartig zusammengehaltenen Einzelelementen (3) wie Drahtborsten, gewellten Stahldrähten, Schleifsegmenten, Kunststoffborsten, schleifmittelbeschichteten Kunststoffborsten oder dergleichen, die an ihrem einen Endbereich durch ein Halteelement (1), beispielsweise eine Fassung, zusammengehalten werden, vorzugsweise zur Bestückung von spanabhebenden Oberflächenbearbeitungsmaschinen. Die zusammengehaltenen Endbereiche der Einzelelemente (3) werden in einem topfartigen, ausgehärtete Vergußmasse enthaltenen Halteelement (1), das aus einem rohrförmigen Teil (4) und einem endseitigen Boden (5) besteht, zumindest kraftschlüssig gehalten.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein fingerförmiges bürstenartiges Werkzeug, bestehend aus bündelartig zusammengehaltenen Einzelelementen, wie Drahtborsten, gewellten Stahldrähten, Schleifsegmenten, Kunststoffborsten, schleifmittelbeschichteten Kunststoffborsten oder dergleichen, die an ihrem einen Endbereich durch ein Halteelement, beispielsweise eine Fassung, zusammengehalten werden, vorzugsweise zur Bestückung von spanabhebenden Oberflächen-Bearbeitungsmaschinen.

[0002] Ein solches Werkzeug und eine mit einer Vielzahl solcher Werkzeuge bestückte Oberflächen-Bearbeitungsmaschine mit einem rotierend angetriebenen Bürstenaggregat sind bekannt. Bei dieser Maschine sind solche Werkzeuge an einer mit der Abtriebswelle momentenschlüssig verbundenen Grundplatte konzentrisch und achsparallel gleichmäßig um die Rotationsachse verteilt angeordnet und auswechselbar gehalten, wobei sie mit ihrem freien Ende vorstehend durch je eine Bohrung einer Führungsplatte ragen, die gegenüber der Grundplatte im Abstand parallel einrichtbar ist.

[0003] Derartige Oberflächen-Bearbeitungsmaschinen werden in großem Umfang zum Entgraten oder Polieren gesägter oder auf andere Art und Weise mechanisch bearbeiteter Werkstücke eingesetzt, wodurch ihre Bürstenaggregate starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Insbesondere ist es erforderlich, die Einzelelemente, z.B. die Borsten der Werkzeuge in ihrem Halteelement z.B. ihrer Fassung, so fest zu verankern, daß sie durch die Beanspruchung beim Bürsten, also bei der spanabhebenden Bearbeitung, nicht herausgezogen werden können. Um dies zu erreichen, können die Einzelelemente in ihrem Halteelement bekanntlich beispielsweise durch ein härtbares Harz oder Kunstharz, aber auch durch jede beliebige andere geeignete aushärtbare Vergußmasse, vergossen und somit - je nach Ausgestaltung der Innenkontur des Halteelementes - kraft- oder formschlüssig mit dem Halteelement fest verbunden werden.

[0004] Bei den bekannten gattungsgemäßen Werkzeugen ist das Halteelement für die Einzelelemente rohrförmig als an beiden Enden offene Hülse oder dergleichen ausgebildet. Das Vergießen der Einzelelemente in dem Halteelement erfolgt dabei erst dann, wenn die Einzelelemente bereits in das Halteelement eingeführt sind, wobei das Einbringen der aushärtbaren Vergußmasse von dem offenen Ende des Halteelementes her erfolgt, aus dem die Einzelelemente nicht austreten. Dabei hat sich gezeigt, daß die Vergußmasse bis zum Aushärten leicht wieder verfließen kann, d.h., daß die Vergußmasse teilweise wieder an dem Einfüllende und/oder an dem Ende, aus dem die Einzelelemente herausragen austritt und sogar bis in den Bereich der Einzelelemente fließt, der zum Bearbeiten von Werkstücken dient. Letzteres führt zu einer mangelhaften Bearbeitungsqualität, während das Auslaufen von Vergußmasse aus dem Einfüllende zu Werkzeugen mit unterschiedlichen Gewichten führt, was wiederum eine Unwucht des mit hoher Drehzahl rotierenden Bürstenaggregates zur Folge hat, wodurch der Einsatz dieser Bearbeitungsart eingeschränkt wird. Darüber hinaus muß die ausgelaufene Vergußmasse wieder entfernt werden, was die Herstellungskosten für solche Werkzeuge erheblich verteuert.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das nicht mit diesen Nachteilen behaftet ist, das insbesondere eine wirtschaftliche Herstellung bei äußerst enger Gewichtstoleranz gestattet, und bei dessen Herstellung ein Eindringen von Vergußmasse in den zum Bearbeiten von Werkstücken dienenden Bereich der Einzelelemente sicher vermieden wird.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einem fingerförmigen bürstenartigen Werkzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die zusammengehaltenen Endbereiche der Einzelelemente in einem topfartigen, ausgehärtete Vergußmasse enthaltenden Halteelement, bestehend aus einem rohrförmigen Teil und einem endseitigen Boden, zumindest kraftschlüssig gehalten werden.

[0007] Die Erfindung gestattet in vorteilhafter Weise eine geänderte Art und Reihenfolge der einzelnen Arbeitsschritte bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Werkzeuges, wodurch ein Austreten von Vergußmasse aus dem Halteelement mit Sicherheit verhindert wird.

[0008] Die Herstellung von erfindungsgemäßen Werkzeugen erfolgt in der Weise, daß die Halteelemente für die Einzelelemente der herzustellenden Werkzeuge wie Töpfe mit dem verschlossenen Ende nach unten angeordnet werden, von oben, also von dem offenen Ende her, mit exakt gleichen Vergußmassemengen gefüllt werden und daran anschließend die Einzelelemente in ihre Halteelemente eingebracht werden. Die Vergußmasse wird dabei so bemessen, daß durch das Einbringen der Einzelelemente ein Überlaufen von Vergußmasse aus dem Halteelementen vermieden wird. Nach dem Einbringen der Einzelelemente kann jedes Halteelement genau definiert entweder nur teilweise oder bis zu seinem oberen Rand mit Vergußmasse gefüllt sein. Anschließend, d.h. vor, während oder nach dem Erhärten der Vergußmasse, wird im rohrförmigen Teil des Halteelementes mit Vorteil wenigstens eine, vorzugsweise umlaufende, Verengung, beispielsweise eine Wulst oder Einschnürung, erzeugt, wodurch ein Zusammenpressen der Einzelelemente in diesem Bereich und ein Formschluß zwischen dem rohrförmigen Teil und der Vergußmasse bewirkt werden. Das Erzeugen der umlaufenden Verengung erfolgt vorzugsweise durch das Erzeugen der außen angeordneten umlaufenden Nut, beispielsweise durch entsprechendes Verformen des rohrförmigen Teils in dem betreffenden Abschnitt. Das zuvor Gesagte gilt auch für die Einschnürung am Rand des Halteelementes.

[0009] Durch die Erfindung wird bei der Herstellung von gattungsgemäßen Werkzeugen folglich ein Austreten von Vergußmasse an beiden Enden des Halteelementes für die Einzelelemente vermieden, was eine sehr wirtschaftliche Herstellung von erfindungsgemäßen Werkzeugen bedeutet, die zudem eine enge Gewichtstoleranz aufweisen und völlig frei von Vergußmasse in demjenigen Bereich der Einzelelemente sind, der zum Bearbeiten von Werkstücken dient. Durch die enge Gewichtstoleranz können die erfindungsgemäßen bürstenartigen Werkzeuge mit Vorteil auch in Bürstenaggregaten eingesetzt werden, die mit sehr hohen Drehzahlen rotieren, was eine besonders wirtschaftliche Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht. Durch die enge Gewichtstoleranz wird darüber hinaus - da Unwuchten nicht auftreten - ein erschütterungsfreier Lauf der Bürstenaggregate gewährleistet und demzufolge eine hohe Oberflächenqualität an den damit bearbeiteten Werkstücken erreicht.

[0010] Das topfartige Halteelement des erfindungsgemäßen Werkzeuges kann aus einem Stück hergestellt sein, beispielsweise durch Spritzgießen, Drehen oder vorzugsweise durch Tiefziehen, oder aus zwei Teilen, dem scheibenförmigen Boden und dem im wesentlichen rohrförmigen, die Einzelelemente in ihrem eingegossenen Endbereich umfassenden Teil, gefertigt sein, wobei die beiden genannten Teile miteinander verklebt, verschweißt, verlötet, verpreßt, verbördelt oder auf andere Art und Weise miteinander vergußmassedicht verbunden sein können.

[0011] Der im wesentlichen rohrförmige Teil des Halteelementes kann darüber hinaus in vorteilhafter Ausgestaltung innen und/oder außen mit wenigstens einer umlaufenden Nut und/oder einem umlaufenden Wulst zum besseren, da formschlüssigen, Halt der Vergußmasse bzw. zum Arretieren und Justieren des Werkzeuges im Bürstenaggregat versehen sein.

[0012] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Werkzeuges und des Halteelementes sind in den Unteransprüchen und der Figurenbeschreibung enthalten.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren, die vorteilhafte Ausgestaltungsformen des bürstenartigen Werkzeuges zeigen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Werkzeug mit tiefgezogenem Halteelement,

Fig. 2

ein Werkzeug mit einem aus zwei Teilen gefertigten Halteelement,

Fig. 3

den Boden eines Halteelementes in Draufsicht.

[0014] Bei den Fig. 1 und 2 ist der linke Teil des Werkzeuges im Längsschnitt dargestellt.

[0015] Fig. 1 zeigt ein bürstenartiges Werkzeug, das beispielsweise auch als Segmentbürste bezeichnet werden kann, bestehend aus dem topfartigen Halteelement 1 und einer Vielzahl von in Längsrichtung des Werkzeuges verlaufenden, borstenartigen Einzelelementen 3. Die Vergußmasse, in der die in das Halteelement 1 hineinragenden Endbereiche der Einzelelemente 3 eingegossen sind und die das Halteelement bis zu seinem oberen Rand oder aber nahezu bis zu seinem oberen Rand ausfüllt, ist zur Vereinfachung nicht dargestellt. Das Halteelement 1 ist aus einem Stück, und zwar durch Tiefziehen, gefertigt. In seinem unteren Bereich ist das Halteelement 1 so geformt, daß auf seiner äußeren Mantelfläche eine umlaufende Nut 2 und auf seiner inneren Mantelfläche eine umlaufende Wulst 2a gebildet werden. Die Nut 2 hat eine annähernd halbkreisförmige Kontur, wodurch ein Justieren des Werkzeugs in Längsrichtung mit Hilfe einer Schraube oder eines Stiftes im Bürstenaggregat möglich ist. Zu diesem Zweck kann auch eine andere geeignete Kontur für die Nut 2 gewählt werden. Die Wulst 2a bewirkt ein besseres Festhalten der Einzelelemente 3 im Halteelement 1 sowie eine formschlüssige Verbindung zwischen der nicht dargestellten Vergußmasse und dem Halteelement 1. Dieselben Wirkungen werden zusätzlich auch mit einer Einschnürung 9 am oberen, offenen Ende des Halteelementes 1 erreicht. Darüber hinaus bewirkt die Einschnürung 9 in vorteilhafter Weise auch noch eine exakte Ausrichtung der Einzelelemente 3 - z.B. Borsten aus Kunststoff oder Draht - in axialer Richtung (Längsrichtung). Im Bodenbereich ist das Halteelement 1 außen nicht scharfkantig, sondern abgerundet ausgeführt. Hierdurch wird das Montieren eines neuen Werkzeuges in der Aufnahmebohrung des Bürstenaggregates, welche durch den Abrieb der zuvor bearbeiteten Werkstücke verschmutzt ist, wesentlich erleichtert. Außerdem wird hierdurch ein Ausrichten des Werkzeuges zur Aufnahmebohrung hin erreicht. Das hier dargestellte einstückige Halteelement 1 könnte auch nach einem anderen Verfahren als dem obengenannten, hergestellt worden sein.

[0016] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des bürstenartigen Werkzeuges, bestehend aus dem topfartigen Halteelement 1 und den Einzelelementen 3. Die Vergußmasse, die die unteren Endbereiche der Einzelelemente 3 in dem Halteelement 1 festhält, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Das Halteelement 1 ist hierbei aus zwei Teilen 4 und 5 gefertigt, und zwar aus einem rohrförmigen oberen Teil 4 und einem scheibenförmigen Boden 5, der vorzugsweise in das rohrförmige Teil 4 eingepreßt ist. Der untere Rand des rohrförmigen Teiles 4 ist leicht umgebördelt und überdeckt den Randbereich des scheibenförmigen Bodens 5, wodurch auch bei dieser Ausgestaltungsform das Halteelement 1 an dieser Stelle nicht scharfkantig, sondern abgerundet ist. Die umlaufende Nut 7 bzw. Wulst 7a sowie die Einschnürung 9 entsprechen in der Form und Funktion der Nut 2 bzw. Wulst 2a und Einschnürung 9 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Ihre Wirkungen, Ausgestaltungsmöglichkeiten und Vorteile sind die gleichen wie die der Nut 2 bzw. Wulst 2a in Fig. 1, so daß auf die obige Beschreibung der Fig. 1 verwiesen werden kann. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, bei welcher das Halteelement 1 aus zwei Teilen 4 und 5 zusammengefügt ist, könnte die feste Verbindung der beiden Teile 4 und 5 auch auf andere Art und Weise als oben beschrieben, erreicht werden. Auch könnte der Boden 5 nicht innerhalb, sondern außerhalb des rohrförmigen Teiles 4 angeordnet sein und dabei so bemessen sein, daß er den unteren Rand des Teiles 4 überdeckt.

[0017] In weiterer Ausgestaltung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Werkzeuge könnten beispielsweise zwei oder mehr Nuten bzw. Wulste vorgesehen werden, könnten die Nut bzw. Nuten und die Wulst bzw. Wulste auch nicht einander gegenüberliegend, sondern axial versetzt angeordnet sein. Die Anzahl für die Nuten und die für die Wulste könnte auch unterschiedlich sein.

[0018] Aus Fig. 3 wird ein weiterer Vorteil ersichtlich, den das erfindungsgemäße Werkzeug aufweist. Die in der Regel glatte und ebene Außenfläche 8 des Bodens des Halteelementes 1 kann für Informationen für den Benutzer verwendet werden. So können beispielsweise der Name des Werkzeugherstellers und/oder die Typenbezeichnung des Werkzeuges usw. dort eingestanzt, eingraviert, aufgedruckt oder auf andere Art und Weise aufgebracht sein.

[0019] Darüber hinaus ist es auch möglich, die Mantelfläche und/oder die Bodenfläche des Halteelementes 1 farbig zu gestalten, ggf. mehrfarbig, und auf diese Weise eine einfache und sehr wirkungsvolle, da gut sichtbare Kennzeichnung der unterschiedlichen Werkzeugtypen zu erreichen, die sich beispielsweise durch das Material der Einzelelemente 3 und/oder deren Stärke (Feinheit) oder andere Eigenschaften unterscheiden können.

Ansprüche

1. Fingerförmiges bürstenartiges Werkzeug, bestehend aus bündelartig zusammengehaltenen Einzelelementen (3), wie Drahtborsten, gewellten Stahldrähten, Schleifsegmenten, Kunststoffborsten, schleifmittelbeschichteten Kunststoffborsten oder dergleichen, die an ihrem einen Endbereich durch ein Halteelement (1), beispielsweise eine Fassung, zusammengehalten werden, vorzugsweise zur Bestückung von spanabhebenden Oberflächenbearbeitungsmaschinen,
dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengehaltenen Endbereiche der Einzelelemente (3) in einem topfartigen, ausgehärtete Vergußmasse enthaltenen Halteelement (1), bestehend aus einem rohrförmigen Teil (4) und einem endseitigen Boden (5), zumindest kraftschlüssig gehalten werden.

2. Werkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche formschlüssig gehalten werden.

3. Werkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß durch wenigstens eine im rohrförmigen Teil (4) angeordnete umlaufende Verengung (2a, 7a, 9) bewirkt wird.

4. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (1) aus einem Stück hergestellt ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (1) durch Tiefziehen hergestellt ist.

6. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (1) aus zwei Teilen (4, 5) hergestellt ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (4) und der Boden (5) vergußmassedicht miteinander verbunden, insbesondere verpreßt sind.

8. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Teil (4) des Halteelementes (1) außen mit wenigstens einer umlaufenden Nut (2, 7) und innen mit wenigstens einer umlaufenden Wulst (2a, 7a) versehen ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (2, 7) eine - zumindest annähernd - halbkreisförmige Kontur aufweist.

10. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Halteelementes (1), an dem die Einzelelemente (3) austreten, als Einschnürung (9) ausgebildet ist.

11. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (1) im Übergangsbereich zwischen dem rohrförmigen Teil (4) und dem Boden (5) außen abgerundet ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines fingerförmigen bürstenartigen Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei Einzelelemente (3), wie Drahtborsten, gewellte Stahldrähte, Schleifsegmente, Kunststoffborsten, schleifmittelbeschichtete Borsten oder dergleichen, bündelartig zusammengefaßt werden, indem sie mit einem Endbereich in einem Halteelement (1) verankert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß in das topfartig, einseitig geschlossen und anderseitig mit einer Einführöffnung ausgebildete Halteelement (1) in einer Raum-Ausrichtung mit vertikal im wesentlichen nach oben weisender Einführöffnung eine exakt bemessene Menge einer aushärtbaren Vergußmasse eingefüllt wird und dann die Einzelelemente (3) als Bündel mit einem Ende eingebracht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Vergußmasse derart bemessen wird, daß beim Einbringen der Einzelelemente (3) ein Überlaufen der Vergußmasse aus dem Halteelement (1) vermieden wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß anschließend, und zwar vor, während oder nach dem Aushärten der Vergußmasse, im Bereich eines im wesentlichen rohrförmigen Teils (4) des Halteelementes (1) mindestens eine Verengung derart erzeugt wird, daß ein Formschluß zwischen dem Halteelement (1) und den Einzelelementen (3) und/oder der ausgehärteten Vergußmasse bewirkt wird.

Zeichnung