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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von
im wesentlichen flachen Werkstücken,
die in einer Beförderungsebene
relativ zur Vorrichtung zu bewegen sind, mit mindestens einem Schleifkopf
mit einem um eine zur Beförderungsebene
orthogonale Trägerachse
drehbaren Werkzeugträger,
an dem mehrere über
ein Planetengetriebe antreibbare Schleifbürsten mit einem Bürstenkörper und
daran befestigten Borsten individuell um eine ihnen eigene, zur
Beförderungsebene
orthogonale Bürstenachse
drehbar gelagert sind.
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Eine
derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US 5,105,583 bekannt. Darin ist eine
Maschine zum Entgraten von Innen- und Außenrändern eines Metallwerkstückes gezeigt,
das in einer horizontalen Beförderungsebene
relativ zur Entgratungsmaschine bewegt wird. Die Entgratungsmaschine
hat einen Planetenschleifkopf mit einem Planetenträger, der
sich mit niedriger Drehzahl um eine vertikale Trägerachse dreht. Im Planetenträger sind
drei Planetenräder
um vertikale Achsen drehbar gelagert, die sich bei angetriebenem
Planetenschleifkopf mit hoher Drehzahl drehen. Mit den Planetenrädern sind Bürsten verbunden,
deren Borsten vertikal gegen die Oberfläche des Werkstückes angestellt
sind.
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Mit
einer derartigen Vorrichtung können
nicht nur Grate entfernt werden, sondern auch Oxidschichten von
Schnittflächen
entfernt werden. Solche Oxidschichten entstehen beispielsweise beim
Zuschneiden von Metallblechen mit Hilfe von Laserstrahlen oder beim
Autogenschneiden. Da die Grate in der Regel senkrecht von der Werkstücksoberfläche abstehen,
werden sie bei einer Bearbeitung der Oberfläche entfernt, während die
Schnittflächen
senkrecht zur Oberfläche
ausgerichtet sind und eine Bearbeitung in einer zur Oberflächenbearbeitung
senkrechten Bearbeitungsebene erfordern.
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Um
das Werkstück
gleichzeitig in diesen zueinander senkrechten Bearbeitungsebenen
bearbeiten zu können,
müssen
die Bürsten,
die bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art an sich gegen die
Oberfläche
des Werkstückes
angestellt sind, so weich und nachgiebig ausgebildet sein, dass
sie sowohl die Oberfläche
als auch die Schnittflächen
des Werkstückes
erreichen. Je dicker das zu bearbeitende Blech ist, desto weicher
müssen
die Borsten der Schleifbürsten
ausgebildet sein, um die gesamte Schnittfläche bzw. allgemein die Werkstücksränder zu überdecken.
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Allerdings
können
die Borsten nicht beliebig welch ausgebildet sein, weil sonst ihre
abrasive Wirkung zu gering wird. Da andererseits die Dicke der Bleche,
die mit einem Laser zugeschnitten werden können, in letzter Zeit zugenommen
hat, ist eine vollständige
Bearbeitung der Werkstücksränder mit
einer herkömmlichen
Vorrichtung der eingangs genannten Art mit zufriedenstellender Effizienz
nicht möglich.
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In
der oben genannten
US 5,105,583 wurde vorgeschlagen,
die Trägerachse
nicht exakt vertikal (und damit abweichend vom Wortlaut des Oberbegriffes
nicht orthogonal zur Beförderungsebene)
anzuordnen, sondern ihr oberes Ende ein wenig in Vorschubrichtung
des Werkstückes
zu neigen, so dass ein höherer
Druck auf die Stirnseite des Werkstückes ausgeübt wird. Dadurch kann die abrasive
Wirkung an der Stirnseite des Werkstückes zwar erhöht werden,
nicht aber die an den Seitenrändern,
und an der Endseite des Werkstückes
nimmt die abrasive Wirkung sogar ab.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei einer größeren Werkstücksdicke
eine gründliche
und effiziente Bearbeitung der Werkstücksränder ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Bürstekörper gegen
die Beförderungsebene
geneigt sind. Die Borsten können
entsprechend ihrem Abstand von der Beförderungsebene unterschiedliche
Bereiche der Werkstücksränder bearbeiten.
Durch geeignete Wahl der Abstände
der Borsten von der Beförderungsebene
können
dann die Werkstücksränder in
ihrer gesamten Breite (d. h. über
die gesamte Dicke des Werkstückes)
bearbeitet werden, ohne dass die einzelnen Borsten besonders weich
ausgebildet sein müssten.
Dadurch lässt
sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine weitaus größere abrasive
Wirkung erzielen als bei einer herkömmlichen Vorrichtung.
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Durch
den uneinheitlichen Abstand der Enden der Borsten von der Beförderungsebene
ergibt sich eine gute abrasive Wirkung über die gesamte Breite der
Werkstücksränder. Der
Abstand des Endes einer jeden Borste von der Beförderungsebene bleibt bei Drehung
der Schleifbüste
unverändert.
Da die Borsten einen unterschiedlichen Abstand von der Beförderungsebene
haben, nutzen sie sich unterschiedlich stark ab.
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Vorzugsweise
unterscheiden sich die Abstände
der Borstenenden von der Beförderungsebene
untereinander um bis zu 1 bis 2 cm. In einer vorteilhaften Weiterbildung
hat die Vorrichtung mehrere Schleifköpfe, die in zwei quer zur Bewegungsrichtung
des Werkstückes
ausgerichteten, in Vorschubrichtung des Werkstückes aufeinander folgenden Reihen
angeordnet sind, wobei die beiden Schleifkopfreihen quer zur Bewegungsrichtung
des Werkstückes
derart gegeneinander versetzt sind, dass die Schleifköpfe der
einen Reihe – in
Bewegungsrichtung des Werkstücks
betrachtet – die
Lücken
zwischen den Schleifköpfen
der anderen Reihe schließen.
Mit einer derartigen Anordnung können
auch große
Werkstücke,
insbesondere Bleche großer
Breite, bearbeitet werden.
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Eine
weitere Verbesserung kann durch Einsatz unterschiedlicher Borstenarten
erzielt werden. So können
sich die Borsten mindestens einer Schleifbürste von den Borsten der anderen
Schleifbürsten
in ihrer Materialbeschaffenheit, ihrer Struktur, ihrer Oberflächenbeschaffenheit,
ihrer Härte,
ihrer Dicke und/oder ihrer Besatzlänge unterscheiden. Die unterschiedliche
Ausführung
der Borsten kann zum Erzielen des beabsichtigten Ergebnisses eine
unterschiedliche Zustellung der Schleifbürsten in Richtung auf das Werkstück notwendig
machen und auch über die
Nutzungsdauer ein unterschiedliches Verschleißverhalten zeigen. Deshalb
ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Teil der Schleifbürsten einzeln
in Richtung auf das Werkstück
zustellbar ist. Es können auch
die Schleifbürsten
gleicher Art gruppenweise in Richtung auf das Werkstück zustellbar
sein. Hierzu kann ein Träger
mit zentraler Verstellung für
die Schleifbürsten
gleicher Ausführung
verwendet werden. Bei einer alternativen Lösung sind sämtliche Schleifbürsten in
einem gemeinsamen Träger
axial verstellbar angeordnet, die pro Gruppe gleichartiger Schleifbürsten über eine
gemeinsame Stellvorrichtung verstellbar sind.
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Die
folgende Beschreibung erläutert
die erfindungsgemäße Lösung anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung von 1,
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
herkömmlichen
Vorrichtung bearbeitet wird,
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4 eine
schematische Schnittansicht eines Bleches, dessen Rand von der Schleifbürste einer
Vorrichtung nach einer Ausführungsform
der Erfindung bearbeitet wird,
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5 einen
die Achse enthaltenden halbschematischen Teilschnitt durch einen
Planetenschleifkopf im Bereich einer Schleifbüste gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung und
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6 eine
teilweise schematische Draufsicht auf den in 5 dargestellten
Abschnitt des Planetenschleifkopfes.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 10 zum Bearbeiten
von im wesentlichen flachen Werkstücken, insbesondere Blechen
gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Transportband 12,
auf dem ein Stahlblech 14 aufliegend in einer horizontalen
Beförderungsebene
transportiert wird. Die Vorschubrichtung des Stahlbleches 14 ist
durch einen Richtungspfeil 16 angezeigt.
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Die
Vorrichtung 10 hat vier gleichartige Planetenschleifköpfe 18a, 18b, 18c und 18d,
von denen im folgenden der Schleifkopf 18d exemplarisch
beschrieben wird. Der Planetenschleifkopf 18d hat einen
Planetenträger 20,
der um eine vertikale Trägerachse 22 drehbar
ist. Im Planetenträger 20 sind Schleifbürsten 24 um
vertikale Bürstenachsen 26 drehbar
gelagert. Die Schleifbürsten 26 sind
mit Planetenrädern
(nicht gezeigt) gekoppelt und werden über diese auf an sich bekannte
Weise mit einer hohen Drehzahl angetrieben, während der Planetenträger 20 sich
mit einer vergleich weise niedrigen Drehzahl dreht.
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Die
Planetenschleifköpfe 18a und 18b sind
in einer ersten quer zur Vorschubrichtung 16 ausgerichteten
Reihe angeordnet. Die Planetenschleifköpfe 18c und 18d sind
in einer zweiten quer zur Vorschubrichtung 16 ausgerichteten
Reihe angeordnet. Dabei sind die erste und zweite Reihe derart gegeneinander verschoben,
dass der Planetenschleifkopf 18c – in Bewegungsrichtung 16 betrachtet – die Lücke zwischen
den Planetenschleifköpfen 18a und 18b schließt bzw.
der Planetenschleifkopf 18b die Lücke zwischen den Planetenschleifköpfen 18c und 18d schließt. Durch
diese Anordnung wird das Stahlblech 14 über seine gesamte Breite gleichmäßig bearbeitet.
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In 2 ist
die Vorrichtung 10 von 1 in einer
Seitenansicht gezeigt. In dieser Darstellung blickt man auf den
in Vorschubrichtung 16 betrachtet rechten Seitenrand des
Stahlbleches 14 (in der Darstellung von 1 der
untere Seitenrand). Ferner sind in 2 der Planetenschleifkopf 18d und
teilweise von diesem verdeckt der Planetenschleifkopf 18b zu
sehen.
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Wie
in 2 zu sehen, bestehen die Bürsten 24 aus Bürstenkörpern 30 und
daran befestigten Borsten 32. Die Borsten 32 haben
bei diesem nicht zur Erfindung gehörenden Beispiel eine unterschiedliche
Länge und
ihre Enden daher einen uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene,
die in 2 unter Bezugszeichen 34 gestrichelt
dargestellt ist. Während
die Bürsten 24 des
Schleifkopfes 18b in 1 und 2 nur
die Oberfläche
des Stahlbleches 14 bearbeiten, bearbeiten die Bürsten 24 des Schleifkopfes 18d auch
den Seitenrand 28.
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Im
Folgenden wird die Bearbeitung des Seitenrandes 28 bei
einer herkömmlichen
Vorrichtung und bei einer Ausführungsform
der Erfindung anhand der 3 und 4 näher erläutert. In 3 ist
eine herkömmliche
Schleifbürste 36 mit
einem Bürs tenkörper 37 und
Borsten 38 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt.
Wie in 3 schematisch dargestellt, ist die Bürste 36 als
Topfbürste
ausgebildet, bei der die Enden der Borsten 38 einen einheitlichen
Abstand von der Beförderungsebene 34 haben. Wenn
sich die Bürste 36 wie
in 3 dargestellt, um ihre Bürstenachse 26 dreht,
biegen sich ihre Borsten 38 aufgrund der Zentrifugalkraft
nach außen
und kommen dabei mit dem Seitenrand 18 des Bleches 14 über dessen
gesamte Breite (d. h. über
die gesamte Dicke des Bleches 14) in Kontakt. Damit dies gelingt,
müssen
die Borsten 38 allerdings relativ weich sein, was zu Lasten
ihrer Zerspanungskraft geht.
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In 4 ist
eine der 3 entsprechende Anordnung für eine Schleifbürste 40 nach
einer Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Bei der Schleifbürste 40 haben die
Borsten 42 eine einheitliche Länge, aber ihr Bürstenkörper 44 ist
bei weiterhin vertikaler Bürstenachse 26 gegen
die Beförderungsebene 34 geneigt.
Dadurch haben die Enden der Borsten 42 trotz an sich gleicher
Länge einen
uneinheitlichen Abstand von der Beförderungsebene 34,
und der Seitenrand 18 kann über die gesamte Dicke des Stahlbleches 14 bearbeitet
werden, ohne dass hierzu die Borsten 42 besonders weich
ausgebildet sein müssten.
In der Anordnung von 4 vollführt der Schleifkörper 44 bei
Rotation der Schleifbürste 40 um
ihre Achse 26 eine Taumelbewegung.
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Bei
der Schleifbürste 40 von 4 ändert sich
der Abstand des Endes einer jeden Borste von der Beförderungsebene 34 bei
der Rotation der Bürste
nicht. Da die Borsten in Abhängigkeit
von ihrem Abstand von der Beförderungsebene
unterschiedlich stark beansprucht werden, nutzen sich die Borsten 42 innerhalb
der Schleifbürste 40 unterschiedlich stark
ab.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
von 4 unterscheiden sich die Abstände der Borstenenden von der
Beförderungsebene 34 innerhalb
der jeweiligen Schleifbürste
um bis zu 1 bis 2 cm d. h. die Borsten mit dem größten Abstand
von der Beförderungsebene 34 sind
um 1 bis 2 cm weiter von dieser entfernt als diejenigen mit dem
geringsten Abstand. Mit einem derartigen Abstandsbereich lassen
sich die Ränder
von Stahlblechen von 2 cm Dicke und mehr mit den vorgestellten Vorrichtungen von
Oxidschichten befreien, ohne dass die Borsten besonders weich ausgebildet
sein müssten.
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Der
Teilschnitt gemäß 5 zeigt
einen Planetenträger 20 und
eine Schleifbürste 26,
die mit einer Welle 52 verbunden ist. Mit dieser Welle 52 ist
die Schleifbürste 26 in
einer Mutter 54 frei drehbar, aber axial unverschiebbar
gelagert. Auf dem aus der Mutter 54 herausragenden freien
Ende der Welle 52 ist ein Ritzel 56 drehfest angeordnet,
das mit einem Sonnenrad 58 des Planetenantriebes kämmt.
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Die
Mutter 54 hat auf einem axialen Abschnitt ihres Außenumfanges
ein Gewinde, mit dem sie in eine korrespondierende Gewindebohrung 60 des
Planetenträgers 20 eingeschraubt
ist. Auf dem übrigen
Abschnitt ihres Außenumfanges
ist die Mutter 54 mit einer Verzahnung 62 versehen,
die in Eingriff mit einem an dem Planetenträger 20 koaxial zu diesem
gelagerten und mit einer Innenverzahnung 64 versehenen
Stellring 66 in Eingriff steht. Durch Drehen des Stellringes 66 in
Richtung des Doppelpfeiles 68 in 6 kann die
Mutter 54 in dem Planetenträger 20 in Richtung
des Doppelpfeiles 70 in 5 parallel
zur Achse des Planetenträgers 20 verstellt
werden. Der Stellring 66 kann mit den Muttern 54 mehrerer
Schleifbürsten 26 in
Eingriff stehen, um mehrere Schleifbürsten 26 gleichzeitig
relativ zum Planetenträger 20 zu
verstellen. Andere Schleifbürsten
können
an dem Planetenträger
so angeordnet sein, dass sie durch den Stellring 66 nicht
verstellt werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine Gruppe von
Schleifbürsten,
die beispielsweise mit einer speziellen Art von Borsten ausgestattet
ist, auf einen anderen Abstand relativ zum Werkstück einzustellen
als den Rest der an demselben Planetenträger angeordneten Schleifbürsten.
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- 10
- Vorrichtung
zum Bearbeiten von flachen Werkstücken
- 12
- Transportband
- 14
- Stahlblech
- 16
- Vorschubrichtung
- 18a
- Planetenschleifkopf
- 18b
- Planetenschleifkopf
- 18c
- Planetenschleifkopf
- 18d
- Planetenschleifkopf
- 20
- Planetenträger
- 22
- Trägerachse
- 24
- Schleifbürste
- 26
- Bürstenachse
- 28
- Seitenrand
- 30
- Bürstenkörper
- 32
- Borsten
- 34
- Beförderungsebene
- 40
- Schleifbürste
- 42
- Borsten
- 44
- Bürstenkörper
- 52
- Welle
- 54
- Mutter
- 56
- Ritzel
- 58
- Sonnenrad
- 60
- Gewindebohrung
- 62
- Verzahnung
- 64
- Innenverzahnung
- 66
- Stellring
- 68
- Doppelpfeil
- 70
- Doppelpfeil