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1. WO1979000057 - DEVICE FOR MACHINING THE SURFACE OF WORKPIECES HAVING IRREGULAR CONTOURS

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberfläche von
unregelmäßige Konturen aufweisenden Körpern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberfläche von unregelmäßige Konturen aufweisenden Körpern in Gestalt eines von einer sich in ihm führenden Welle angetriebenen, gegen die zu bearbeitende pläehe anstellbaren, aus einer Mehrzahl von unterschiedlich gegen den zu bearbeitenden Körper anstellbaren Abschnitten bestehenden Rotationskörpers, dessen Mantelfläche der Träger für die Mittel zur Bearbeitung der pläche ist.

Im Einsatz befinden sich solche Vorrichtungen beispielsweise in Autowaschanlagen. In solchen Vaschanlagen sind sich in der Vertikalen und in der Horizontalen erstreckende, auf die Höhe bzw. Breite der gängigen PKW-Karosserien ausgelegte rotierende Waschbürsten vorgesehen, die gegen das die Waschanläge durchlaufende pahrzeug anstellbar die Karosserie unter Mitverwendung von Wasser und Reinigungsmitteln reinigen bzw. waschen. Nachgeschaltet sein können Polierbürsten. Dabei muß die Anstellung der Bürsten insbesondere auf verschiedene
Pahrzeugabmessungen abstimmbar sein, nach Möglichkeit aber auch auf die unterschiedlichen Karosserieformen. Das läßt sich grob mit einer die Bürstenanstellung beeinflussenden Programmsteuerung realisieren. Aus der Vertikalen abweichende

pahrzeugkonturen versucht man mit einer entsprechendeü Nergung der Bürsten Rechnung zu tragen, darüber hinaus damit, daß man die Bürsten mit sehr langen Borsten versieht, so da bei entsprechend starker Anstellung auch versenkte bzw. abgesetzte plächenteile beaufschlagt werden. Dabei muß dann allerdings in Kauf genommen werden, daß die die vorspringen den bzw. erhabenen plächenteile beaufschlagenden Borsten ab gebogen werden, was sich insofern als nachteilig erweist, als dadurch die reinigende Wirkung der Borsten, die optimal durch die Borstenspitzen erfolgt, beeinträchtigt wird. Vorgeschlagen worden ist auch schon eine mehrteilige Waschbürste zum Reinigen des Daches von Omnibussen und dergleichen, deren Teilstücke sich der Dachwölbung anpassen (G-B-PS 757 722). Bei den Bürstenteilstücken handelt es sich um undrehbar auf gelenkig miteinander verbundenen Antriebswellenabschnitten angeordnete innere zylindrische und äußere kegelstumpfförmige Bürεtenkörper. Diese Waschbürste paßt sich beim Anstellen gegen das zu reinigende pahrzeugdach den Kon turen des Daches dergestalt an, daß die außermittigen Teilstücke der Waschbürste sich stärker absenken. Die Waschbürstenabschnitte kommen dabei unter der Einwirkung ihres eige nen Gewichts incl. des Gewichts der Antriebswellenabschnitt gegen die zu reinigende Oberfläche zur Anlage. Das führt wi derum zum Abbiegen der Borsten, wodurch die reinigende Wirkung der Bürsten beeinträchtigt wird. Außerdem ist die Unterteilbarkeit einer solchen Wasehbürste bei im übrigen in Kauf zu nehmender aufwendiger Konstruktion begrenzt, begrenzt ist demnach dann auch ihre Anpassungsfähigkeit.
Schließlich läßt sich mit dieser Vorrichtung eine individueile Anstellung der Bürstenabschnitte gegen sich im wesentlichen in der Vertikalen erstreckende plächen, also etwa di Längsseitenflächen von Karosserien, nicht realisieren.

Das Problem der Anpaßbarkeit von an der Oberfläche Bearbeitungsmittel tragenden Rotationskörpern an die Konturen des zu bearbeitenden Körpers ist im vorausgehenden an dem be annten Anwendungsfall "Autowasch und polierbürsten" erläutert, es stellt sich jedoch auch auf anderen Sachgebieten. So stellt es sich weitergehend beim Putzen von Gußstücken, aber auch bei der Nachbearbeitung von keramischen sowie von Erzeugnissen aus Holz und Kunststoff, also generell bei einer entsprechenden Bearbeitung von unregelmäßige Konturen aufweisenden Körpern bzw. von Konturen aufweisenden plächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem der individuellen Beaufschlagung von Konturen aufweisenden Flächen bei der Bearbeitung solcher plächen mit Hilfe eines Rotationskörpers, dessen Mantelfläche der Träger der Bearbeitungsmittel ist oder von Bearbeitungsmitteln gebildet wird, in einer Weise zu lösen, daß sämtliche gleichzeitig zu bearbeitende plächenteile optimal bearbeitet werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs umrissenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abschnitte des Rotationskörpers azentrisch von einer Antriebswelle durchdrungen sind, auf der von innen jeweils auf einen Abschnitt einwirkende Treibräder angeordnet sind sowie jeweils mindestens eine gegenüber der Antriebswelle als auch gegenüber dem von ihr abgestützten Abschnitt, leichtgängig drehbewegliche pührung.

Hierbei führen die angetriebenen Abschnitte des Rotationskörpers unter der Einwirkung des vom Antrieb herrührenden Drehmomentes individuelle, durch das Auflaufen des jeweiligen Abschnittes gegen den von ihm beaufschlagten plächenabschnitt begrenzte Schwenkbewegungen um die Antriebswelle aus, woraus resultiert, daß bei hinreichender Unterteilung des Rotationskörpers praktisch alle plächenteile auch bei ausgeprägten Konturen optimal beaufschlagt werden, und zwar sowohl über die Höhe bzw. Breite der zu bearbeitenden Gesamtfläche als auch über deren Länge, da die Anstellung der Abschnitte sich unmittelbar selbsttätig den Konturen und dem Konturenverlauf anpaßt.

Die Grobansteilung kann in bekannter Weise durch Verlagerung des Rotationskörpers, als G-anzes gegen die zu bearbeitende pläche, gegebenenfalls auch durch entsprechende Neigung des Rotationskörpers erfolgen.

Möglich ist auch eine Arbeitsweise, bei der zunächst samtliehe Abschnitte des im Betrieb befindlichen Rotationskörpers maximal ausgeschwenkt sind und die einzelnen Abschnitte sodann durch den an den Rotationskörper herangeführten, zu bearbeitenden Körper entsprechend den plächenkonturen individuell zurückverschwenkt werden.

Bei mit Bürsten besetzten Rotationskörpern wird die vom Drehmoment bewirkte Schwenkbewegung bereits durch das Auflaufen der Borstenspitzen auf die zu bearbeitende pläche begrenzt, so daß die volle Reinigungskraft solcher Bürsten erhalten hleibt. Man kommt bei entsprechend ausgestalteten Bürsten darüber hinaus in vorteilhafter Weise mit vergleichsweise kurzen Borsten aus.

Vorzugsweise bestehen die Abschnitte der Rotationskörper aus starren Hohlzylinderabsehnitten. Der Antrieb der Hohlzylinderabschnitte kann durch auf der Antriebswelle angeordnete Ritzel erfolgen, die mit den Hohlzylinderabschnitten zugeordneten InnenZahnkränzen kämmen. Als besonders verschleißarm erweist sich der Antrieb der Hohlzylinderabschnitte mit sich zweckmäßigerweise in einer umlaufenden Kehle an der Innenseite der Hohlzylinderabschnitte führenden Reibrädern.

Nach einer abgewandelten Ausführungsform bestehen die Abschnitte des Rotationskörpers aus sich gegen Treib- und im Abstand davon angeordnete Umlenkräder abstützenden endlosen Riemen nach Art von Treibriemen. Hierbei sind dann zweck mäßigerweise die Treib- und umlenkräder ausgekehlt und die

Riemen nach Art von Keilriemen ausgebildet, zur Erhöhung der Griffigkeit kann die Lauffläche insbesondere der Treibräder aufgerauht sein.

Die A estaltung der Paarungen kann in weiten Grenzen variieren s kann sich dabei um eine mit Ausnehmungen für den Antrieb und für eine etwa vorgesehene Schwenkbewegung versehene Scheibe, im Extremfall um einen Ring mit einem nach innen vorspringenden Ansatz mit einem Durchgang für die Antriebswelle handeln, aber auch um einen auf der Antriebswelle gelagerten Arm, der am freien Ende mit gegen die Rotationskörperabschnitte zur Anlage kommenden Stützkörpern versehen ist. Bei von umlaufenden Riemen gebildeten Rotationskörperabschnitten erhält man einen größeren Schwenkbereich, wenn die pührungen in Höhe des Antriebs seitlich über die Treibräder vorspringen, so daß die Anlage der Riemen nur an der Rückseite der Treibräder erfolgen kann. Darauf kann verzichtet werden, wenn das umlenkrad wesentlich größer ausgelegt wird als das Treibrad.

Bei schmaleren Rotationskörperabschnitten kommt. man mit einer im Niveau des Treibrades den Rotationskörperabschnitt hinterfangenden pührung aus. Sind die Abschnitte höher (breiter), werden zwei sich zu beiden Seiten des Antriebs erstreckende pührungen benötigt, die dann zweckmäßigerweise in ihrer Lage zueinander fixiert sind.

Zur Sicherstellung der Leichtgängigkeit der pührungen auf der Antriebswelle sowie der Rotationskörperabschnitte gegenüber den pührungen können die Führungen auf der Antriebswelle unter Einfügung von Gleit- und Kugellagern angeordnet sein. Dementsprechend können dann auch an den Führungen Rollen vorgesehen sein, gegen die sich die Rotationskörperabschnitte abstützen.

Zur Herbeiführung und Aufrechterhaltung eines für die unbeeinträchtigte individuelle Schwenkbeweglichkeit der Rotationskörperabschnitte erforderlichen Spieles zwischen den Abschnitten können auf der Antriebswelle anzuordnende, sich mittelbar oder unmittelbar gegen die Treibräder abstützende Distanzhülsen vorgesehen sein.

Ein sich durch die Rotationskörperabschnitte erstreckender Anschlag begrenzt die Schwenkbewegung der Abschnitte und unterbindet ihren nicht erwünschten vollständigen Umlauf. Der Anschlag ist zweckmäßigerweise auf verschiedene Schwenkbereiche einstellbar.

Außerdem können der Schwenkbewegung der Rotationskörperabschnitte entgegenwirkende Rückstellfedern vorgesehen sein, die bei Stillstand der Vorrichtung das Zurückverschwenken der Abschnitte in die Ausgangslage bewirken. Damit die Rückstellfeder die gewollte Schwenkbewegung des Abschnittes nicht beeinträchtigt, kann eine Feder mit Leerweg vorgesehen werden. Die Feder kann aber auch, falls erforderlich, zur Reduzierung der Schwenkkraft herangezogen werden.

Die im vorausgehenden beschriebenen Anwendungsweisen ohne oder mit Rückstellfeder erbringen eine besonders schonende Behandlung der zu bearbeitenden Oberfläche. Darüber hinaus erbringen sie eine Einsparung an Bearbeitungsmitteln, wie Borsten, polierScheiben und dergleichen.

In weiterer Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch mit auf die Rotationskörperabschnitte einwirkenden Rückstellfedern versehen sein, die ein verschwenken der Abschnitte allein durch das vom Antrieb herrührende Drehmoment unterbinden. Bei in Betrieb befindlicher Vorrichtung werden die Abschnitte erst durch den an den Rotationskörper herangeführten, zu bearbeitenden Körper entsprechend den Flächenkonturen des Körpers gegen die Kraft der Feder individuell versohwenkt. In Abhängigkeit von der Stärke der

Andruckfeder läßt sich auf diese Weise eine oberflächenbearbeitung realisieren, die einen größeren Andruck des Bearbeitungsmittels gegen die zu bearbeitende Fläche erfordert, wie das beispielsweise beim Schleifen und polieren von Werkstücken erforderlich sein kann. Hierbei erweist sich der Effekt des selbständigen Nachstellens mit fortschreitender Abnutzung der Bearbeitungsmittel zusätzlich als vorteilhaft.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, die Zufuhr von Reinigungswasser in das Innere des Rotationskörpers zu verlegen und die zu bearbeitende pläche mit durch die Mantelfläche austretendem Wasser zu beaufschlagen. Damit wird eine gezielte Wasserbeaufschlagung möglich, aus der sich eine erhebliche Einsparung an Wasser ergibt. Darüber hinaus entfällt die bei der bekannten Wasserzufuhr von außen entstehende Nebelbildung. Die Wasserzufuhr läßt sich in den die Schwenkbewegung der zylinderabschnitte begrenzenden Anschlag integrieren.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße in Rotationskörperabschnitte bildende, Borsten tragende Hohlzylinderabschnitte aufgeteilte, eine PKW-Karosserie beaufschlagende Waschbürste in ganz schematischer Darstellung,
Figur 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform eines einen Rotationskörperabschnitt bildenden Hohlzylinderabschnitt nach der Erfindung in größerem Maßstab, Figur 3 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Hohlzylinderabschnitt in Figur 2 in kleinerem Maßstab, Figur 4 eine Draufsicht auf einen einen endlosen Riemen als Mantel verwendenden Rotationskörperabschnitt,
Figur 5 einen schnitt nach Linie V - V in Figur 4.

In Figur 1 ist in scheraatischer Weise lediglich die Längsseite 1 eines PKW im Vertikalschnitt mit sie beaufschlagen der, in einem in Richtung auf die zu bearbeitende Oberfläc 11 angestellten (Pfeil A) Rahmen 3 gelagerter Waschbürste dargestellt. Von der Waschbürste 2 sind erkennbar die am Umfang mit Borsten 22 besetzten Zylinderabschnitte 21, 21 ' ... sowie die sich außermittig durch die zylinderabschnitte 21 , 21 ' hindurch erstreckende gemeinsame Antriebswelle 23 mit einer Umlaufrichtung entsprechend Pfeil B und der die Schwenkbewegung (Pfeil C) der Zylinderabschnitte 21, 21' ... begrenzende Anschlag 24.

Der am Umfang mit Borsten 22 besetzte zylinderabschnitt 21 nach den Figuren 2 und 3 ist an der Innenseite mit einer umlaufenden Hohlkehle 211 versehen, in der sich einerseits ein drehfest (232) auf der Antriebswelle 23 sitzendes, den zylinderabschnitt 21 im Sinne des Pfeiles B' antreibendes Reibr 231 und andererseits drehbewegliche Stützrollen 252 und 252' führen, über die sich die drehbeweglich auf der Antriebswelle 23 angeordnete ringförmige Führung 25 für den Zylinderabschnitt 21 gegen den zylinderabschnitt 21 abstützt.

Im dargestellten Fall befindet sich auf der Antriebswelle 23 eine oberflächenbearbeitete Laufhülse 234, auf der das mit der Felge 236 versehene Reibrad 231 unverdrehbar (232) und eine Büchse 253 mit in ihr eingebetteter Führung 25 drehbe weglich unter Einfügung einer Anlaufscheibe 26 zwischen Fel ge 236 und Büchse 253 angeordnet sind. Auf der Welle 23 bzw. der Laufhülse 234 fixiert wird die Büchse 253 durch einen StelTring 28, wobei zwischen Büchse 253 und Stellring 28 wiederum eine Anlaufscheibe 26' angeordnet ist.

Das Spiel 27 (Figur 1) zwischen den aufeinanderfolgenden Zylinderabschnitteri 21, 21 ' ... wird durch eine sich gegen die Laufhülsen 234 der aufeinanderfolgenden zylinderabschnitte 21 abstützende Distanzhülse 29 sichergestellt.

Der Kraftschluß zwischen Reibrad 231 und Zylinderabschnitt 21 wird hervorgerufen durch eine auf die Antriebswelle 23 einwirkende, sich gegen die zu diesem Zweck mit einem Rücksprung 254 versehene Führung 25 abstützende Andruckfeder 256.

An dem die Schwenkbewegung der Zylinderabschnitte 21, 21' .. . egrenzenden Anschlag 24 sind eine Rücküberführung der Zylinderabschnitte 21, 21' ... in die Ausgangslage bewirkende Blattfedern 241 angeschlagen, die mit ihrem freien Ende gegen die die Bestandteil der Führung 25 bildende Stützrolle 252 tragende Achse 251 anliegen.

Die Waschbürste 2 bzw. der Rahmen 3, in dem die Waschbürste 2 gelagert ist, ist so weit in Richtung auf die zu reinigönde Karosserieoberfläche 11 angestellt (Pfeil A in Figur 1), daß. der maximal verbleibende Zwischenraum (D in Figur 1) zwischen der Waschbürste 2 und der Karosserie Oberfläche 11 durch die aus der Verschwenkung (Pfeil 0 in Figur 3) der
Zylinderabschnitte 21 resultierende weitergehende Verlagerung der Zylinderabschnitte 21, 21' ... in Richtung auf die Karosserieoberfläche 11 überbrückbar wird, so daß eine individuelle Anstellung der einzelnen Zylinderabschnitte 21, 21' ... auf die bis zu einer Differenz D' (Figur 1 ) in der Vertikalen voneinander abweichenden Flächenteile der seitliehen Karosseriefläche 11 erfolgen kann.

Bei laufender Waschbürste 2 werden die angetriebenen Zylinderabschnitte 21, 21' ... nicht nur gemeinsam in Rotation (Pfeil B' in Figur 3) versetzt, sondern sie verschwenken darüber hinaus unter der Einwirkung des vom Antrieb herrührenden Drehmomentes (Pfeil C in Figur 3 ) . Die Schwenkbewegung wird individuell begrenzt durch das Auflaufen der
Waschborsten 22 gegen die entsprechenden Flächenteile der zu reinigenden Karosserieoberfläche11, so daß alle Flächenteile unabhängig von der Anstellung A der Waschbürεte 2 gegen die Karosserieoberfläche 11 der optimalen Reinigungs Wirkung der Waschborsten 22 teilhaftig werden.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5 werden die Rotationskörperabschnitte gebildet von endlosen an der Aussenflache mit Borsten 42 besetzten Riemen (Bändern) 41, die einerseits auf der Antriebswelle 43 sitzende Treibräder 431/ 431' umschlingen und andererseits am freien Ende von drehbeweglich auf der Antriebswelle 43 angeordneten Führungen 45 drehbeweglich gelagerte Umlenkräder 452/452' .

Der Kraftschluß zwischen dem Treibrad 431/431 ' und dem umlaufenden Riemen 41 wird sichergestellt durch eine in der Führung 45 gelagerte, sich gegen die Achse 451 des Umlenkrades 452/452' abstützende Druckfeder 456.

Zur Begrenzung des Schwenkbereichs der Rotationskörperabschnitte ist ein Anschlag 44 vorgesehen, der sich in einer für ihn vorgesehenen Ausnehraung 453 in den auf der Antriebswelle 43 sitzenden Führungsarmen 45 führt. Die antriebsseitig über das Treibrad 431/431' vorspringende Führung 45 mit im Umlenkbereich für den umlaufenden Riemen 41 angeordnete Stützrollen 454/454' ermöglicht einen wünschenswert große Schwenkbereich für die Rotationskörperabschnitte.

Die Funktionsweise dieser Rotationskörperabschnitte entspricht der Funktionsweise der Ausführungsform entsprechend den Figuren 2 und 3.