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Dokumentenidentifikation DE10058677A1 06.06.2002
Titel Automatische Bürstmaschine
Anmelder Metabo Schleif- und Polieranlagen GmbH & Co., 72622 Nürtingen, DE
Erfinder Christmann, Rainer, 72657 Altenriet, DE;
Breitling, Gustav, 72667 Schlaitdorf, DE;
Millich, Jürgen, 72585 Riederich, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 25.11.2000
DE-Aktenzeichen 10058677
Offenlegungstag 06.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.2002
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
Zusammenfassung Automatische Bürstmaschine mit einem Bürstenträger, umfassend eine rotatorisch antreibbare Bürste, wobei der Bürstenträger mit einer Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist, der Bürstenträger an einer Schaukel aufgehängt ist, die über mindestens zwei Schwenkhebel mit einem Maschinengestell verbunden ist und wobei mindestens ein Schwenkhebel durch die Verstell- und Schwenkeinrichtung ansteuerbar ist.

Beschreibung[de]

Automatische Bürstmaschine mit einem Bürstenträger, umfassend eine rotatorisch antreibbare Bürste, wobei der Bürstenträger mit einer Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist.

Derartige Bürstmaschinen werden z. B. zum Polieren oder Schleifen von Hohlkörpern wie z. B. Edelstahl-Spülbecken verwendet. Bei derartigen Edelstahl-Spülbecken ist es ein Verkaufsargument, dass die Spülbecken entweder hochglänzend sind oder eine mattglänzende Erscheinung besitzen, wobei bestimmte Poliermuster, beispielsweise sternförmig ausgehend vom Ausguß erwünscht sind.

Beispielsweise bei Spülbecken sind jedoch sowohl die Seitenwände des Spülbeckens als auch der Boden um einen gewissen Winkel geneigt, was sich zum einen aus der Herstellung der Becken an sich ergibt und zum anderen aus der Notwendigkeit, dass darin gesammeltes Wasser vollständig durch den Abfluß abfließen zu lassen.

Es ist dabei notwendig, die Neigung der Bürste in Bezug zur Horizontalen verstellen zu können, um die Bürste an den Neigungswinkel des zu bearbeitenden Werkstücks anzupassen. Darüber hinaus muß eine Verstellung in der Vertikalen, also der Z-Achse im Raum gegeben sein.

Bei bekannten automatischen Bürstmaschinen läßt sich die Neigung der Bürsten in aller Regel voreinstellen. Dies bedeutet einen hohen Rüstaufwand und eine Unterbrechung des Bearbeitungsflusses. Eine Einstellung während der Bearbeitung ist nicht möglich.

Vielfach bestehen automatische Bürstmaschinen aus einer Vielzahl ähnlicher Bearbeitungsstationen. Es wird dann zumeist eine zusätzliche Arbeitsstation mit einer bereits voreingestellten verschwenkten Bürste vorgesehen.

Weiterhin existieren Lösungen, bei denen die Bürste, die an einem Bürstenträger befestigt wird, mittels eines Zylinders in der Neigung verstellt wird, indem die gesamte Bürsteinheit samt Maschinenträger verschwenkt wird. Derartige Verstellmechanismen sind konstruktiv aufwendig.

Bei allen Bürstmaschinen stellt sich das Problem, dass der Schwenkpunkt nicht auf der Berührungsgeraden zwischen Bürste und Werkstückoberfläche, sondern in einer Ebene, die deutlich darüber liegt, liegt. Es ergibt sich somit die Notwendigkeit, die Y- und Z-Achse, um die die Bürste aus dem optimalen Drehpunkt durch Verschwenken herausgeführt wird, nachzukorrigieren.

Wird die Bürste nämlich in einer Achse verschwenkt, so geht dies zugleich mit einer Relativbewegung der Bürste in dieser sowie der Z-Achse einher.

Eine derartige Relativbewegung der Bürste ist jedoch unerwünscht, da dann der Punkt, von dem die Bürstbewegung, die z. B. sternförmig erfolgt, ihren Ausgang nimmt, verschoben wird. Ein vorbestimmtes akkurates Polier- und Bürstbild kann auf diese Weise nicht sichergestellt werden.

Darüber hinaus stellt sich das Problem, dass in dem Fall, dass das Verschwenken während eines laufenden Bearbeitungszyklusses durchgeführt werden soll, die Achskorrekturen dynamisch erfolgen müssen, so dass ein immenser Programmier- und Zeitaufwand notwendig würde.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine automatische Bürstmaschine bereitzustellen, die es erlaubt, die Bürste im laufenden Bearbeitungszyklus zu verschwenken bzw. zu neigen, ohne dass aufwendige Korrekturen in den Achsen notwendig sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellen einer automatischen Bürstmaschine mit einem Bürstenträger, umfassend eine rotatorisch antreibbare Bürste, wobei der Bürstenträger mit einer Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist, und wobei der Bürstenträger an einer Schaukel aufgehängt ist, die über mindestens zwei Schwenkhebel mit einem Maschinengestell verbunden ist und wobei mindestens ein Schwenkhebel durch die Verstell- und Schwenkeinrichtung ansteuerbar ist.

Da es zur Vermeidung von Relativbewegungen der Bürste günstig ist, wenn der Drehpunkt auf der Berührfläche zwischen Werkstück und Werkzeug liegt, aus technischen bzw. räumlichen Gründen jedoch keine Möglichkeit besteht, an diesem Punkt einen Drehpunkt anzubringen, soll der Schwenkpunkt nun angenähert zwischen Bürste und Werkstückoberfläche gelegt werden. Vorzugsweise soll der Schwenkpunkt annähernd ein definierter Punkt sein, in vielen Fällen wird die Bürste sich jedoch auf einer kleinen Bewegungsbahn bewegen.

Indem die Bürste, insbesondere samt Antriebseinheit, an einer Traverse aufgehängt ist und die Traverse über mindestens zwei Schwenkhebel bzw. Schwinggabeln am Maschinengestell befestigt ist und so eine Schraube bildet, kann der Drehpunkt annähernd in die Berührfläche verlegt werden. Normalerweise befindet sich der Verschwenkpunkt deutlich über der Berührfläche.

Die Verschwenkung erfolgt nun durch Bewegung der beiden Schwenkhebel, wobei der gesamte Bürstenträger samt Bürste und z. B. Antriebseinheit bewegt wird. Das Maschinengestell bleibt jedoch unverändert.

Eine Korrektur der Z-Richtung kann dabei beispielsweise über eine in der Richtung (Z-Richtung) angeordnete Linearachse erfolgen. Durch die Hebel können die Relativbewegungen in Z- und Y-Richtung annähernd ausgeglichen werden, wobei dennoch eine Verstellung des Neigungswinkels der Bürste möglich ist. Es ist auf diese Weise auf besonders einfache Art eine Anpassung des Neigungswinkels der Bürste an den Neigungswinkel des zu bearbeitenden Werkstücks möglich. Das Bürstbild wird deutlich vergleichmäßigt, da auf alle Bereiche des Werkstücks die Bürste kontiniuerlich und mit dem gleichen Bürstdruck aufliegt.

Es soll insbesondere vorgesehen sein, dass die Schwenkhebel so gestaltet sind, dass durch die Auslenkung der Schwenkhebel der Bürstenträger annähernd auf einer kreisförmigen Kulissenführung bewegbar ist, so dass der Bürstenträger bei einer Auslenkung oder Verschwenkung gleichzeitig eine Schwenkbewegung und eine horizontale Linearbewegung vollführt.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Bürstenträger an zwei freischwingenden Schwenkhebeln, die beidseitig am Bürstenträger angeordnet sind und so die Schaukel bilden, aufgehängt ist und ein dritter Schwenkhebel vorgesehen ist, der mit der Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist. Dieser dritte Hebel kann mittig zwischen den beiden angeordnet sein. Als Verstell- und Schwenkeinrichtung kann ein elektrischer Hubzylinder, ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder dienen.

Die Geometrie der Hebel sowie die Längenverhältnisse der Hebel zueinander sowie der Abstand der Hebel in horizontaler Richtung und der Abstand zur Bürste, d. h. das Verhältnis der Drehpunkte der Hebel zum Gesamtdrehpunkt, sind so auszulegen, dass der gesamte Schwenkarm (Bürstenträger), also die Schaukel, annähernd die Form einer kreisförmigen Kulissenführung durchläuft. D. h. dass zugleich eine Schwenkbewegung, also eine rotatorische Bewegung und eine horizontale translatorische Linearbewegung vollführt wird. Die Bewegungen sind dabei so ausgelegt, dass die resultierende Gesamtbewegung des Bürstenträgers eine Schwenkbewegung um einen idealen Schwenkpunkt (annähernd) ausführt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hebel eine unterschiedliche Länge aufweisen, insbesondere kann der angesteuerte Hebel eine andere, insbesondere größere Länge als der oder die nicht angesteuerten Hebel aufweisen.

Die Anordnung der Fest- und Lospunkte und die unterschiedlichen Hebellängen bewirken, dass sich bei einer Drehbewegung der Schwenkhebel die Polierbürste in ihrer Winkellage verändert.

Es kann daher vorgesehen sein, dass die Drehpunkte der Schwenkhebel an ihren bürstenseitigen Enden liegen und der Bürstenträger an den von der Bürste abgewandten Enden der Schwenkhebel angelenkt ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Schwenkpunkt der Bürste mit dem Mittelpunkt der kreisförmigen Kulissenführung zusammenfällt.

Die Verstell- und Schwenkeinrichtung kann dabei durch die Maschinensteuerung ansteuerbar sein, wobei diese verstellbare Nocken oder Wegmeßsysteme umfassen kann, die durch beispielsweise einen elektrischen Hubzylinder angesteuert werden können, um unterschiedliche Punkte für das Arbeitsprogramm anzufahren. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Bürste um einen Winkel von bis zu ±20° verstellbar ist.

Der gesamte Vorgang der Bürstenverstellung läßt sich automatisch während des Poliervorganges durchführen.

Insgesamt ergeben sich durch die Ausgestaltung einer automatischen Bürstmaschine in der erfindungsgemäßen Weise eine Reihe von Vorteilen:

  • - Dynamische Winkelverstellung der Bürste im Bearbeitungszyklus;
  • - geringste Achsenkompensation in der Z-Achse;
  • - einfacher Aufbau;
  • - robuste Anordnung;
  • - geringerer Steuerungsaufwand;
  • - schnelle Verstellung des Schwenkwinkels;
  • - einfache Kulissenführung;
  • - geringe Korrektur in Y-Richtung und
  • - durch den Verstellmechanismus ergibt sich keine negative Veränderung des Polierbilds.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Die Merkmale der Erfindung können dabei einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander verwirklicht sein.

Es soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer automatischen Bürstmaschine;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Bürstmaschine gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Prinzipskizze bezüglich des Verschwenksystems gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine automatische Bürstmaschine 10 mit einem L Maschinengestell 12 mit einem Maschinenarm 14, an dem die Bürsteinheit 16, die in ihrer Gesamtheit in Fig. 2 dargestellt ist, aufgehängt ist. Die Bürsteinheit 16 umfaßt einen Bürstenträger 18 mit einer rotatorisch antreibbaren Bürste 20, wobei hier eine Seitenwandbürste für beispielsweise ein Spülbecken dargestellt ist, deren Drehachse in vertikaler Richtung verläuft. Die gesamte Bürsteinheit 16 ist an einer endlosen Drehachse 22 aufgehängt. Die Pfeile 24 sowie 26 stellen die Z- bzw. die Y-Richtung dar. Zum Bearbeiten von beispielsweise Spülbecken, d. h. zum Polieren derselben in den Hohlräumen (Becken) ist es notwendig, die Bürste 20 an die Neigung der Spülbeckenwand (nicht dargestellt) in Y-Richtung anzupassen. Dabei darf jedoch der Mittelpunkt der Bürste 28 möglichst keine Bewegung relativ zum Spülbecken durchführen. D. h., es ist erwünscht, dass der Mittelpunkt der Bürste beim Polieren stets den gleichen Ausgangspunkt nimmt, auch wenn während des Bürstens eine Neigungsverstellung durchgeführt wird.

Darüber hinaus kann eine Verstellung der gesamten Bürsteinheit 16 über den Bürstmaschinenarm 14 mittels einer Linearachse 30 in Z-Richtung 24 erfolgen.

In Fig. 2 ist die Bürsteinheit 16 vergrößert dargestellt, wobei die Bürsteinheit einen Bürstenträger 18 umfaßt, der an einer Traverse 32 über drei Schwenkhebel 34a und 34b sowie 36 aufgehängt ist.

Die Schwenkhebel 34 sowie 36 sind dabei an ihren unteren Hebelenden drehbar mit der Traverse 32, d. h. also maschinenfest verbunden. An ihrem oberen Schwenkpunkt ist der Bürstenträger 18 angelenkt. Die Hebel 34 weisen dabei im Vergleich zum Hebel 36 eine kürzere Länge auf. Die Hebel 34a und 34b sind beidseitig am Bürstenträger angeordnet und bilden eine Schaukel zusammen mit der Traverse 32. Der Schwenkhebel 36 ist mittels eines elektrischen Hubzylinders 40 in seiner Winkellage verstellbar. Durch die Verstellung der Winkellage des Schwenkhebels 36 wird die Lage der Schwenkhebel 34 mitverstellt.

Es können beliebige Punkte, welche über ein Wegmeßsystem erfaßt werden oder verschiedene voreinstellbare Nocken angefahren werden, die verschiedene Winkelendlagen der Bürste definieren. Diese Nocken oder beliebige Punkte können während des Bearbeitungsvorganges durch die Maschinensteuerung angesteuert werden. Es sind hierbei Winkel von bis zu ±20° der Bürste erreichbar, ohne eine Korrektur über die Y-Achse durchführen zu müssen.

Durch die Aufhängung der Bürste 20 über den Bürstenträger 18 an einer Schaukel 32, 34, 46 und die Gestaltung der Hebellängen zueinander sowie der Abstände der Hebel 34, 36 und der Abstände der Hebel 34, 36 zur Bürste 20 wird erreicht, dass bei einer Verstellung keine Relativbewegung der Bürste 20 in Y-Richtung in einem zu bürstenden Hohlkörper erfolgt. Geringe Höhenveränderungen durch die Verstellung können mittels der Linearachse 30 ausgeglichen werden.

Der gesamte Neigevorgang kann während des Polierens durchgeführt werden, wobei ständige Winkelkorrekturen möglich sind.

Die Antriebseinheit 42 mit dem Motor ist ebenfalls auf dem Bürstenträger 18 angeordnet und wird ebenfalls bei einer Verschwenkbewegung mitbewegt.

Es soll im folgenden anhand von Fig. 3 das Prinzip der Verschwenkbewegung näher erläutert werden.

Fig. 3 zeigt den Bürstenträger 18 sowie die Schwenkhebel 34 und 36. Die Schwenkhebel 34 und 36 sind an ihrem unteren Verschwenkpunkt 34s bzw. 36s maschinenfest an der Traverse 32 aufgehängt. An ihren oberen Drehpunkten 34o und 36o sind die Schwenkhebel 34 und 36 mit dem Bürstenträger 18 verbunden.

Durch Verschwenken der Schwenkhebel 34 und 36 wird eine Verschwenkung bzw. eine Neigebewegung der Bürste 20 in Y- Richtung durchgeführt. Der Hebel 36 ist dabei z. B. über einen elektrischen Hubzylinder ansteuerbar.

Die Schwenkhebel 34, 36 weisen dabei unterschiedliche Längen auf. Sie sind so gestaltet, dass durch Auslenkung der Schwenkhebel 34, 36 der Bürstenträger 18 annähernd auf einer kreisförmigen Kulissenführung 44, die strichpunktiert dargestellt ist, bewegbar ist, so dass der Bürstenträger 18 bei seiner Auslenkung eine Verschwenkung und gleichzeitig eine horizontale Linearbewegung vollführt. Diese kreisförmige Kulissenführung 44 wird durch die Schwenkbewegung bzw. den Verschwenkweg der beiden Schwenkhebel 34 und 36, die ebenfalls strichpunktiert dargestellt sind und mit 34w und 36w gekennzeichnet sind, angenähert. Vorteilhafterweise soll dabei der Schwenkpunkt der Bürste 20 mit dem Mittelpunkt der kreisförmigen Kulissenführung 44 zusammenfallen.

Bei einer derartig realisierten Verschwenkbewegung ist die Abweichung der Bürste 20 von ihrem Optimalpunkt in einem zu bürstenden Hohlkörper vor der Schwenkbewegung und nach der Schwenkbewegung minimal. Es können so Nachstellungen des Neigewinkels jederzeit während des Bürstvorgangs durchgeführt werden, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass keine separate Station wie bisher üblich mit einer bereits voreingestellt geneigten Bürste bereitgehalten werden muß.

Lageveränderungen des Werkzeuges, insbesondere der Polierbürste während des Prozeßes ermöglichen darüber hinaus, dass Problemzonen eines Werkstückes ganz gezielt bearbeitet werden können.

Eine vollständige Bearbeitung ist daher in einer einzigen Bearbeitungsstation möglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Automatische Bürstmaschine mit einem Bürstenträger (18), umfassend eine rotatorisch antreibbare Bürste (20), wobei der Bürstenträger (18) mit einer Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (18) an einer Schaukel aufgehängt ist, die durch mindestens zwei Schwenkhebel (34a, b, 36), die mit einem Maschinengestell (12) verbunden sind, gebildet ist und wobei mindestens ein Schwenkhebel (36) durch die Verstell- und Schwenkeinrichtung ansteuerbar ist.
  2. 2. Automatische Bürstmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (34a, b, 36) so gestaltet sind, dass durch die Auslenkung der Schwenkhebel (34a, b, 36) der Bürstenträger (18) annähernd auf einer kreisförmigen Kulissenführung (44) bewegbar ist, so dass der Bürstenträger (18) bei einer Auslenkung oder Verschwenkung gleichzeitig eine Schwenkbewegung und eine horizontale Linearbewegung vollführt.
  3. 3. Automatische Bürstmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstell- und Schwenkeinrichtung ein elektrischer Hubzylinder (40), ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder dient.
  4. 4. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (18) an zwei freischwingenden Schwenkhebeln (34a, b), die beidseitig am Bürstenträger (18) angeordnet sind, aufgehängt ist und ein dritter Schwenkhebel (36) vorgesehen ist, der mit der Verstell- und Schwenkeinrichtung verbunden ist.
  5. 5. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maschinenseitigen Drehpunkte (34s, 36s) der Schwenkhebel (34, 36) an ihren bürstenseitigen Enden liegen und der Bürstenträger (18) an den von der Bürste (20) abgewandten Enden (340, 360) der Schwenkhebel (34, 36) angelenkt ist.
  6. 6. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel (34, 36) unterschiedlich lang ausgebildet sind, wobei insbesondere der angesteuerte Hebel (36) eine größere Länge als der Schwenkhebel (34) aufweist.
  7. 7. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt (28) der Bürste (20) mit dem Mittelpunkt der kreisförmigen Kulissenführung (44) zusammenfällt.
  8. 8. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstell- und Schwenkeinrichtung durch die Maschinensteuerung ansteuerbar ist.
  9. 9. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstell- und Schwenkeinrichtung verstellbare Nocken oder ein Wegmeßsystem umfaßt, die durch die Maschinensteuerung anfahrbar sind.
  10. 10. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenverstellung während des Poliervorgangs durchführbar ist.
  11. 11. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (20) um einen Winkel von bis zu ±20°, insbesondere ±9° neigbar ist.
  12. 12. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Höhenverstellung der Bürste eine Linearachse (30) vorgesehen ist.
  13. 13. Automatische Bürstmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Bürsteinheit (16) bestehend aus Traverse (32) und Bürstenträger (18) an einer endlosen Drehachse (22) aufgehängt ist.






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