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Dokumentenidentifikation DE102005061130A1 21.06.2007
Titel Entgratvorrichtung
Anmelder Mechanik Center Erlangen GmbH, 91058 Erlangen, DE
Erfinder Pförtner, Helmut, 91085 Weisendorf, DE;
Putz, Wilhelm, 91301 Forchheim, DE
Vertreter Berg, P., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 80339 München
DE-Anmeldedatum 19.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005061130
Offenlegungstag 21.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse B23D 79/00(2006.01)A, F, I, 20051219, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23Q 11/10(2006.01)A, L, I, 20051219, B, H, DE   B23P 9/00(2006.01)A, L, I, 20051219, B, H, DE   B24B 9/00(2006.01)A, L, I, 20051219, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstückes (10), welche wenigstens ein Bürstwerkzeug (30) mit mindestens einem Borstenbündel (31) und eine Antriebseinrichtung zur Ausführung einer rotatorischen und/oder translatorischen Vorschubbewegung (VR, VT) des Bürstwerkzeugs (30) relativ zum zu entgratenden Werkstück (10) aufweist. Indem ein Kanalsystem für die Zuführung von Kühl- und/oder Schmiermittel zu dem mindestens einen Borstenbündel (31) vorgesehen ist, werden die Risiken einer durch den Entgratprozess bedingten Wärmeentwicklung vermindert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstückes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Entgratvorrichtungen dienen zur Oberflächenbehandlung und Entgratung von Werkstücken, bei denen durch einen vorausgegangenen mechanischen Arbeitsprozess, wie beispielsweise Schneiden, Fräsen oder Bohren, Grate oder scharfe Kanten entstanden sind.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 201 02 690 U1 ist eine Entgrateinrichtung mit wenigstens einem Bürstwerkzeug bekannt, das eine rotierende Trägerplatte aufweist, in der wenigstens eine Bürste gehalten und axial oder in einem Winkel zur Rotationsachse der Trägerplatte angeordnet ist. Das Bürstwerkzeug weist weiterhin eine beabstandet und verdrehfest zur Trägerplatte angeordnete Führungsplatte auf, durch die die wenigstens eine Bürste mit ihren frei austretenden Borsten geführt ist. Zwischen wenigstens einem Bürstwerkzeug und wenigstens einem zu entgratenden Werkstück ist zur rotatorischen Relativbewegung zumindest zeitweise gleichzeitig eine translatorische Relativbewegung ausführbar.

Bei der bekannten Entgrateinrichtung sind keine Maßnahmen getroffen, die beim Entgraten auftretende Wärmeentwicklung zu verhindern oder die entstandene Wärme abzuführen. Dies kann insbesondere bei der Bearbeitung von Mangan-haltigen Werkstücken eine Brandgefahr darstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entgratvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der die Risiken einer durch den Entgratprozess bedingten Wärmeentwicklung vermindert werden.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstückes gelöst, bei der die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 vorgesehen sind. Indem ein Kanalsystem für die Zuführung von Kühl- und/oder Schmiermittel zu dem mindestens einen Borstenbündel vorgesehen ist, wird ein so genanntes Nassbürsten ermöglicht, wobei die beim Entgraten entstehende Wärme durch Zuführen von Kühl- und/oder Schmiermittel abgeführt wird. Hierdurch wird eine höhere Prozesssicherheit erreicht, wobei wesentlich höhere Standzeiten des Bürstwerkzeugs erzielt werden. Dadurch erfolgt eine Verbesserung der Entgratergebnisse, da die Verrundungen gleichmäßiger sind und die Oberflächengüte besser. Dies führt wiederum zu einer Verbesserung der Abtragleistung sowie zu kürzeren Durchlaufzeiten der Werkstücke.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung verläuft das Kanalsystem wenigstens teilweise innerhalb des Bürstwerkzeugs und mündet direkt an dem mindestens einen Borstenbündel. Indem die Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung von innen erfolgt, wird die Kühlung bzw. die Schmierstoffversorgung an optimaler Steller erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Bürstwerkzeug eine Trägerplatte, in der das mindestens eine Borstenbündel gehalten ist, und eine beabstandet und drehfest zur Trägerplatte angeordnete Führungsscheibe auf, durch die das mindestens eine Borstenbündel mit seinen frei austretenden Borsten geführt ist, wobei das Kanalsystem wenigstens teilweise innerhalb der Trägerplatte und/oder der Führungsscheibe verläuft. Bei dieser topfförmigen Konstruktion des Bürstwerkzeugs wird die beim Bürstentgratvorgang entstehende Wärme direkt von innen durch das im Kanalsystem der Trägerplatte bzw. Führungsscheibe geführte Kühl- und/oder Schmiermittel abtransportiert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Bürstwerkzeug mehrere auf einem Teilkreis um seine Rotationsachse verteilt angeordnete Borstenbündel auf; das Kanalsystem weist in der Trägerplatte und/oder in der Führungsscheibe einen zentralen Verteilerraum und von diesem zu je einer Mündung an einem Borstenbündel laufende Radialkanäle. Bei der Vielzahl an Borstenbündeln wird die Wärmeabfuhr dadurch erreicht, dass der Führungsscheibe in einen zentralen Verteilerraum Kühl- und/oder Schmiermittel zugeführt wird und dieses dann durch die Rotationsbewegung als Folge der Zentrifugalkraft durch Radialkanäle, die an je ein Borstenbündel münden, zugeführt. Dadurch wird Kühl- und/oder Schmiermittel genau an den Ort der Wärmeentstehung gebracht. Außerdem wird die Führungsscheibe flächig durch ein sternförmiges Muster an Radialkanälen gekühlt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens eine der Mündungen eines der Radialkanäle an einer der Rotationsachse zugewandten Seite des Borstenbündels angeordnet. Indem die Mündungen an den Innenseiten der Borstenbündel angeordnet sind, wird das Kühl- und/oder Schmiermittel durch die Fliehkraft im Betrieb des Bürstwerkzeugs in das Borstenbündel hineingedrückt und kann von dort zu den freien Enden der Borsten ablaufen, um so an die Bearbeitungsfläche am Werkstück zu gelangen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Führungsscheibe einen Grundkörper mit Bohrungen zur Durchführung je eines Borstenbündels und eine Deckplatte auf, wobei die Radialkanäle durch sich im Grundkörper radial erstreckende Nuten und durch die diese lateral verschließende Deckplatte gebildet sind. Hierdurch wird eine besonders kostengünstige und einfache Konstruktion und Fertigung der Führungsscheibe mit Radialkanälen bereitgestellt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Kanalsystem einen in einer Antriebswelle zur Übertragung der rotatorischen Vorschubbewegung auf das Bürstwerkzeug laufenden Axialkanal auf, der an eine nicht rotierende Verteileinrichtung angeschlossen ist und in den zentralen Verteilerraum mündet. Diese Konstruktion bietet den Vorteil einer Kühl- und/oder Schmiermittelzufuhr durch ein rotierendes System, welches voneinander unabhängig in Richtung der Rotationsachse verschiebbare Teilsysteme aufweist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Kanalsystem eine die Verteileinrichtung mit einem Reservoir für Kühl- und/oder Schmiermittel verbindende Leitung auf, welche wenigstens einen flexiblen Abschnitt umfasst. Der flexible Leitungsabschnitt ermöglicht es, die oben genannten, relativ zu einander verschiebbaren Teilsysteme, nämlich ein die Trägerplatte mit den Borstenbündeln aufweisendes Teilsystem und ein die Antriebswelle mit der Führungsscheibe aufweisendes Teilsystem. Bei dieser Relativverschiebung oder bei anderen Bewegungen kann durch den flexiblen Abschnitt in der Leitung die Versorgung mit Kühl- und/oder Schmiermittel aufrechterhalten werden.

Vorzugsweise sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Auffangeinrichtung für verwendetes Kühl- und/oder Schmiermittel, eine Aufbereitungseinheit für aufgefangenes Kühl- und/oder Schmiermittel und Transportmittel zum Zurückführen von aufbereitetem Kühl- und/oder Schmiermittel in das Reservoir vorgesehen. Durch diese Anordnung besteht ein geschlossener Kreislauf für das Kühl- und/oder Schmiermittel, was den Verbrauch und damit die Kosten des Betriebes der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung vermindert. Die als Wanne ausgebildete Auffangeinrichtung ist unter dem Bürstwerkzeug angeordnet, welches das Kühl- und/oder Schmiermittel verwendet. Das aufgefangene Kühl- und/oder Schmiermittel wird einer Aufbereitungseinheit zugeführt, in der beispielsweise Verunreinigungen in Form von Borstenabrieb oder Metallspänen herausgefiltert werden. Als Pumpe ausgebildete Transportmittel führen das aufbereitete Kühl- und/oder Schmiermittel in das Reservoir zurück, von wo aus es über die Leitung wieder in die Verteileinrichtung eingespeist werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in deren

1 eine erfindungsgemäße Entgratvorrichtung mit Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf im Teilschnitt,

2 eine Draufsicht auf einen Segmentausschnitt des Grundkörpers der Führungsscheibe schematisch veranschaulicht sind.

Gemäß 1 weist eine Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstückes 10, welches auf einem Arbeitstisch 20 positioniert ist, ein Bürstwerkzeug 30 auf. Das Bürstwerkzeug 30 umfasst eine Vielzahl von Borstenbündeln 31, die auf einem Teilkreis T gleichmäßig verteilt in eine Trägerplatte 32 mit ihrem oberen Ende eingespannt sind. Ein Borstenbündel 31 besteht aus einer Vielzahl an Borsten, beispielsweise aus Nylon, die an ihrem einen Ende pinselartig zu einem Bündel zusammengebunden sind. Die freien Enden der Borstenbündel 31 sind durch Bohrungen 37 einer zur Trägerplatte 32 beabstandeten und drehfest angeordneten Führungsscheibe 34 geführt und bilden einen aus der Führungsscheibe 34 heraus stehenden Überstand.

Das Bürstwerkzeug 30 führt im Betrieb eine rotatorische Vorschubbewegung VR um eine Rotationsachse R aus. Zusätzlich kann dieser eine translatorische Vorschubbewegung VT relativ zum zu entgratenden Werkstück 10 überlagert werden. Beim Vorschub streifen die freien Enden der Borstenbündel 31 über die Oberfläche des Werkstückes 10 und runden dabei vorhandene Grate und scharfe Kanten ab.

Damit zwischen Führungsscheibe 34 und Werkstück 10 stets der optimale Borstenüberstand vorliegt, ist die Führungsscheibe 34 über die Antriebswelle 40 und deren Lagerung 41 in einem definierten Abstand d zum Werkstück 10 haltbar. Tritt ein Verschleiß der Borsten auf, so kann über die Lagerung 33 der Trägerplatte 32 eine Zustellbewegung Z der Borstenbündel 31 vorgenommen werden.

Um beim Bürstvorgang die Wärmeentwicklung zu verringern bzw. die entstandene Wärme abzuführen, ist ein Kanalsystem für Kühl- und/oder Schmiermittel vorgesehen. Das Kühl- und/oder Schmiermittel ist in einem Reservoir 50 bereitgestellt, von wo aus es über einer Leitung 51 einer Verteileinrichtung 52 zugeführt wird. Die Leitung 51 weist einen flexiblen Abschnitt 51' auf, der eine relative Verschiebung der Lagerungen 33 und 41 ermöglicht. Durch die nicht rotierende Verteileinrichtung 42 wird Kühl- und/oder Schmiermittel in einen Axialkanal 53 der Antriebswelle 40 eingespeist. Am unteren Ende des Axialkanals 53 fließt das Kühl- und/oder Schmiermittel in einen zentralen Verteilraum 54 der Führungsscheibe 34. Von dort aus wird das Kühl- und/oder Schmiermittel fliehkraftbedingt durch Radialkanäle 55 in der Führungsscheibe 34 nach außen gefördert, um schließlich durch Mündungen 56 der Radialkanäle 55 an der Innenseite der Borstenbündel 31 auszufließen.

Zur Ausbildung der Radialkanäle 55 umfasst die Führungsscheibe 34 einen Grundkörper 35 – vgl. auch 2 –, in den Bohrungen 37 zur Durchführung je eines Borstenbündels 31 sowie sich radial erstreckende Nuten 36 eingearbeitet sind. Die Nuten 36 verlaufen vom zentralen Verteilerraum 54 bis jeweils zu einer Bohrung 37. Der zentrale Verteilerraum 54 und die Radialkanäle 55 werden durch eine Deckplatte 38 der Führungsscheibe 34 lateral verschlossen.

Verbrauchtes Kühl- und/oder Schmiermittel, welches aufgewärmt und mit Werkstück- und Borstenpartikeln beladen ist, wird von einer als Wanne ausgebildeten Auffangeinrichtung 57 gesammelt. Das aufgefangene Kühl- und/oder Schmiermittel wird in einer Aufbereitungseinheit 58 gekühlt und/oder gereinigt und mit Hilfe von als Pumpe ausgebildeten Transportmitteln 59 zum Reservoir 50 zurückgeführt. Damit liegt ein geschlossener Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf vor, der einen kostengünstigen Betrieb der Entgratvorrichtung erlaubt.

Die Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung erfolgt von innen, d.h. die Kühlung bzw. die Schmierstoffversorgung findet an optimaler Stelle statt. Dies führt zu einer verbesserten Wärmeabfuhr und dadurch zu einer höheren Prozesssicherheit. Es können wesentlich höhere Standzeiten des Bürstwerkzeugs erreicht werden. Es werden verbesserte Entgratergebnisse in Form von einer gleichmäßigen Verrundung und einer verbesserten Oberflächengüte erreicht. Dies führt schließlich zu einer Verbesserung der Abtragleistung und zu kürzeren Durchlaufzeiten der Werkstücke.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Entgraten eines Werkstückes (10), welche wenigstens ein Bürstwerkzeug (30) mit mindestens einem Borstenbündel (31) und eine Antriebseinrichtung zur Ausführung einer rotatorischen und/oder translatorischen Vorschubbewegung (VR, VT) des Bürstwerkzeugs (30) relativ zum zu entgratenden Werkstück (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanalsystem für die Zuführung von Kühl- und/oder Schmiermittel zu dem mindestens einen Borstenbündel (31) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem wenigstens teilweise innerhalb des Bürstwerkzeugs (30) verläuft und direkt an dem mindestens einen Borstenbündel (31) mündet. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstwerkzeug (30) eine Trägerplatte (32), in der das mindestens eine Borstenbündel (31) gehalten ist, und eine beabstandet und drehfest zur Trägerplatte (32) angeordnete Führungs-scheibe (34) aufweist, durch die das mindestens eine Borstenbündel (31) mit seinen frei austretenden Borsten geführt ist, wobei das Kanalsystem wenigstens teilweise innerhalb der Trägerplatte (32) und/oder der Führungsscheibe (34) verläuft. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bürstwerkzeug (30) mehrere auf einem Teilkreis (T) um seine Rotations-achse (R) verteilt angeordnete Borstenbündel (31) aufweist und dass das Kanalsystem in der Trägerplatte (32) und/oder in der Führungsscheibe (34) einen zentralen Verteilerraum (54) und von diesem zu je einer Mündung (56) an einem Borstenbündel (31) verlaufende Radialkanäle (55) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Mündungen (56) eines der Radialkanäle (55) an einer der Rotationsachse (R) zugewandten Seite des Borstenbündels (31) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsscheibe (34) einen Grundkörper (35) mit Bohrungen (37) zur Durchführung je eines Borstenbündels (31) und eine Deckplatte (38) aufweist, wobei die Radialkanäle (55) durch sich im Grundkörper (35) radial erstreckende Nuten (36) und durch die diese lateral verschließende Deckplatte (38) gebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem einen in einer Antriebswelle (40) zur Übertragung der rotatorischen Vorschubbewegung (VR) auf das Bürstwerkzeug (30) verlaufenden Axialkanal (53) aufweist, der an eine drehfeste Verteileinrichtung (52) angeschlossen ist und in den zentralen Verteilerraum (54) mündet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsscheibe (34) mit einem konstanten Abstand (d) zum zu entgratenden Werkstück (10) haltbar ist, während die Trägerplatte (32) zur Ausführung einer Zustellbewegung (Z) der Borsten-bündel (31) relativ zur Führungsscheibe (34) verschiebbar ist, wobei das Kanalsystem wenigstens teilweise innerhalb der Führungsscheibe (34) verläuft. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem eine die Verteileinrichtung (52) mit einem Reservoir (50) für Kühl- und/oder Schmiermittel verbindende Leitung (51) aufweist, welche wenigstens einen flexiblen Abschnitt (51') umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangeinrichtung (57) für verwendetes Kühl- und/oder Schmiermittel, eine Aufbereitungseinheit (58) für aufgefangenes Kühl- und/oder Schmiermittel und Transportmittel (59) zum Zurückführen von aufbereitetem Kühl- und/oder Schmiermittel in das Reservoir (50) vorgesehen s






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