DE3884301T2 - Drehbürste mit auswechselbaren Borstenträgern. - Google Patents

Drehbürste mit auswechselbaren Borstenträgern.

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DE3884301T2
DE3884301T2 DE88305776T DE3884301T DE3884301T2 DE 3884301 T2 DE3884301 T2 DE 3884301T2 DE 88305776 T DE88305776 T DE 88305776T DE 3884301 T DE3884301 T DE 3884301T DE 3884301 T2 DE3884301 T2 DE 3884301T2
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Gerald R C O Minnes Abrahamson
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehbürsten und insbesondere auf Drehbürsten mit auswechselbaren Borstenträgern.
  • Drehbürsten, die eine ringförmige Anordnung von Borsten verwenden, werden bei einer Anzahl von Anwendungsbereichen zur Oberflächenbehandlung verschiedener Gegenstände verwendet. Diese Bürsten werden bei industriellen Anwendungen zum Abgraten verwendet und/oder dazu, auf andere Weise verschieden hergestellten Gegenständen eine Oberflächenbeschaffenheit bereitzustellen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Drehbürsten sind für Oberflächenbehandlungsanwendungen bekannt, wobei sie eine kreisförmige Nabe umfassen, auf der mit einem Schleifmittel versehene Fasern durch eine Schicht eines gehärteten Kunstharzes geklebt sind, wobei das Kunstharz ein Ende jeder Faser bindet und wobei das entgegengesetzte Ende nach außen zeigt. Zwar waren diese Bürsten ein großer kommerzieller Erfolg, doch bringt das Verfahren mit dem sie hergestellt werden bestimmte Einschränkungen mit sich. Zuerst werden die Bürsten üblicherweise dadurch hergestellt, daß die einzelnen Fasern in einer Kurzfaseranordnung ausgerichtet werden, um aufrecht zu stehen, wobei sich ein Ende in einer Schicht eines Weichharzes befindet, welches dann ausgehärtet wird, um so den Borstenträger bereitzustellen. Die Kurzfaseranordnung begrenzt allgemein die Trimmlänge der Borsten auf weniger als etwa 12 cm. Zweitens bauen sich einige der gehärteten Kunstharze, die zum Tragen der Borsten verwendet werden, in der Gegenwart von Lösungsmitteln und heißen, wäßrigen Lösungen ab, welche Säuremittel oder Ätzmittel enthalten können, wobei die Verbindung mit den Borsten gelöst oder geschwächt wird. Schließlich neigen die angeklebten Borsten bei der Anwendung an einer Drehnabe dazu zu versagen, aufgrund einer Dauerbiegeermüdung an der Stelle, an welcher die Borste aus dem gehärteten Kunstharz tritt, bewirkt durch wiederholte Ablenkung und Rückkehr an die Normalposition, wenn die einzelnen Borsten in Kontakt mit dem zu behandelnden Gegenstand geraten und wobei dieser Kontakt bei der Rotation des Rads unterbrochen wird. Dies stellt auch bei den Bürstenborsten ein Problem dar, die durch eine mechanische Einrichtung an der Oberfläche einer Nabe gehalten werden.
  • Das U.S. Patent mit der Nummer 4.646.479 und dessen britisches Gegenstück, die britische Patentanmeldung GB2 106 020 A, erteilt am 7. April 1983, offenbart eine abgratende zylinderförmige Bürste, welche eine Spindel umfaßt, an der eine Mehrzahl von langen, schleifenden Borsten angebracht ist, wobei die Anordnungsdichte der Borsten auf der Bürste so ist, daß die sich nach außen erstreckenden Enden sowohl in der Rotationsebene als auch seitlich entlang der Längsausdehnung der Bürste gebogen werden können. Die Borsten sind an deren Mitte um eine Stange gewickelt, die an der Spindelumfangsoberfläche mechanisch durch mit Zwischenabstand angeordnete Flanschelemente in Position gehalten wird. Dies führt zu einer Bürstenoberfläche, wobei die Borsten in fester Position an der Stirnfläche der Spindel angebracht sind und sie durch die Ablenkung bei der Anwendung einer Dauerbiegeermüdung unterliegen. Nach wiederholten Ablenkungen neigen die Borsten dazu an der Stelle der Anbringung abzubrechen.
  • Zwar werden in verschiedenen Referenzen Behandlungsscheiben offenbart, die eine Drehnabe mit einer geschlitzten Umfangsoberfläche aufweisen, wobei Schleifbündel in jeden Schlitz eingeführt sind, um so eine Lamellen-Schleifscheibe bereitzustellen, jedoch ist es nicht bekannt, daß eine dieser Scheiben anstelle von Schleiflamellen Borsten verwendet. Jedes Schleifbündel umfaßt gleich ausgerichtete Schleiflamellen und die Ansammlung der Lamellenbündel sorgt für einen Kreisring von Schleiflamellen um die Nabe. Solche Lamellenscheiben werden zum Beispiel in den U.S. Patenten mit den Nummern 3.768.214, 4.217.737 und 4.285.171 offenbart.
  • Schließlich wird vor der Offenbarung der vorliegenden Erfindung die Aufmerksamkeit auf das Patent US-A-4 183 183 gelenkt. In diesem dem Stand der Technik entsprechenden Patent werden verschiedene auswechselbare Borstenträger offenbart, die zur Anbringung an einer Drehnabe dienen, die eine Mehrzahl von umfänglich mit Zwischenabstand angeordneten Schlitzen aufweist. Jeder dieser Schlitze ist zu der Umtangsoberfläche der Nabe und zu den Seitenflächen der Nabe offen, wobei die Öffnungen der Seitenflächen einen größeren Querschnitt aufweisen als die Breite der genannten mit Zwischenabstand angeordneten Schlitze, wie sie an der Peripherie der Nabe gemessen wird.
  • Jeder Brostenträger kann folgendes umfassen:
  • (a) eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten, die an deren Mitte um einen Kernstab gefaltet sind, wobei dieser gefaltete Teil in einem U-förmigen Zugangselement (siehe Figur 7 dieses dem Stand der Technik entsprechenden Patents) gehalten wird; oder
  • (b) ein Bündel lamellenähnlicher Elemente aus Gewebe, Filz, Abtragblech, Leder oder dergleichen, wobei ein Ende des Bündels in einem U-förmigen Zugangselement gesichert ist.
  • Für jedes Borstenträgerelement besteht ein Verbindungselement, das aus einem einzelnen, unitären, festen, integralen, gespritzten Stück eines Urethanstoffs hergestellt ist, wobei dieses Element an einem Ende einen vergrößerten Kopf aufweist, der in einen Langschlitz in der Basis des U-förmigen Zugangselements paßt; sowie einen vergrößerten Kopf an dem anderen Ende, wobei dieser Kopf in einen der genannten umfänglich mit Zwischenabstand angeordneten Schlitze der Drehnabe paßt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Drehbürste gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt folgendes:
  • eine Nabe mit einer Umfangsoberfläche und entgegengesetzten Seitenkanten, wobei die genannte Nabe geschlitzt ist, um eine Mehrzahl von im Umfang mit Zwischenabständen zueinander angeordnete Bürstenbefestigungsschlitze bereitzustellen, wobei jeder der genannten Schlitze zu der genannten Umfangsoberfläche und zu den genannten Seitenkanten offen ist und wobei jeder Schlitz so geformt ist, daß er an den Seitenkanten eine größere Öffnung aufweist als an der Umfangsoberfläche; und
  • eine Mehrzahl von auswechselbaren Borstenträgern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Borstenträger folgendes umfaßt:
  • (i) eine Bürste, die eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten aufweist sowie eine Borstenhalteeinrichtung, um die genannten Borsten in senkrechter, allgemein parallel nach außen vorstehender Ausrichtung in bezug auf die genannte Borstenhalteeinrichtung zu halten, wobei die genannte Borstenhalteeinrichtung entweder durch ein Längselement und einen U-förmigen Zugang bereitgestellt wird, worin die genannten Borsten an deren Mitte über das genannte Längselement gefaltet sind und wobei der gefaltete Teil der Borsten in dem U-förmigen Zugang gehalten wird, oder dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Borstenhalteeinrichtung bereitgestellt wird, (b) durch einen Stapel von Blättern, mit einem Bündel der genannten Borsten zwischen jedem der genannten Blätter in dem Stapel und mit einer Einrichtung, welche die Blätter mechanisch zusammenhält; und
  • (ii) ein elastisch flexibles Element, das durch ein elastisches, dauerfest verstärktes Gewebe bereitgestellt wird, welches ein erstes Ende mit einer Schlaufe aufweist, welches in dem vergrößerten Teil des Schlitzes in der genannten Nabe durch ein Verankerungselement in der Schlaufe des genannten Endes mit Schlaufe befestigt ist, wobei das Element ein entgegengesetztes Element aufweist, welches an der genannten Halteeinrichtung befestigt ist, um die genannte Halteeinrichtung in einer Ruheposition zu positionieren, in bezug zu der genannten Nabe, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Flexibilität der genannten Borsten und des genannten flexiblen Elements es ermöglichen, daß das flexible Element in einem größeren Winkel von der genannten Ruheposition abgelenkt wird als dies für den Ablenkungswinkel der Borsten der genannten Bürste von der genannten senkrechten Position der Fall ist, wenn die genannte Nabe mit den genannten Borsten in Berührung mit einem Werkstück gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel des genannten elastisch flexiblen Elements von 0º in der Ruheposition bis etwa 55º variiert, wenn die genannte Drehbürste so gedreht wird, daß die genannten Borsten in Kontakt mit einem Werkstück stehen, und der Ablenkungswinkel der genannten Borsten variiert von 0º in der Normalausrichtung bis etwa 15º, wenn sich die genannten Borsten beim Drehen der genannten Drehbürste mit den genannten Borsten in Kontakt mit einem Werkstück befinden, wodurch ein Borstenverlust aufgrund von Dauerbiegeermüdungsverlusten stark reduziert wird.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner einen auswechselbaren Borstenträger gemäß der vorstehenden Definierung bei (i) und (ii), zur Anbringung an einer Nabe, die gemäß der vorstehenden Definierung aufgebaut ist.
  • Bei den bevorzugten Borsten handelt es sich um mit einem Schleifmittel gefüllte Polymerborsten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Drehbürste der vorliegenden Erfindung.
  • Figur 2 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht eines Borstenträgers der in der Figur 1 dargestellten Art, wobei sich der Borstenträger an einer Nabe befindet, die zum Teil mit weggebrochenen Teilen dargestellt ist;
  • Figur 3 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht, die eine herkömmliche Befestigungsweise von Fäden an einer Nabe darstellt, die dem Stand der Technik enstpricht;
  • Figur 4 zeigt eine brückstückartige Seitenansicht einer weiteren Ausführung der Drehbürste gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei wiederum ein einzelner Borstenträger dargestellt ist, wobei die Nabe zum Teil weggebrochen abgebildet ist;
  • Figur 5 zeigt eine bruchstückartige Seitenansicht des Borstenträgers aus Figur 1, mit der Ausnahme, daß der Borstenträger bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn dargestellt ist, um so die relative Ablenkung der Borstenträger und der Borsten zu zeigen;
  • Figur 6 zeigt eine Seitenansicht einiger Teile einer Ausführung einer Borstenträgereinrichtung;
  • Figur 7 zeigt eine Seitenansicht der Teile aus Figur 6 nach dem Zusammenbau;
  • Figur 8 zeigt eine Seitenansicht der Teile eines Borstenträgers teilweise zusammengebaut; und
  • Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des vollständig zusammengebauten Borstenträgers, der aus den in der Figur 8 dargestellten Teilen zusammengebaut worden ist.
  • Genaue Beschreibung
  • In bezug auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnungen, ist die Drehbürste (0) mit einer zylinderförmigen Nabe (11) dargestellt, die eine geschlitzte Umfangsoberfläche (12) aufweist, um so die Schlitze (13) durch die Oberfläche (12) bereitzustellen, um so eine Mehrzahl von Borstenträgern (14) zu halten, wobei sich in jedem Schlitz (13) ein Borstenträger (14) befindet. Der Borstenträger (14) umfaßt eine Bürste (15), welche eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten (16) aufweist sowie eine Borstenhalteeinrichtung (17), zum Halten der Borsten in einer normalen, allgemein parallelen, nach außen vorstehenden Ausrichtung in bezug auf die Borstenhalteeinrichtung (17). Der Borstenträger (14) umfaßt an dem der Bürste (15) gegenüberliegenden Ende eine längliche Verankerungseinrichtung (20), die zum Eingriff in einen der Schlitze (13) adaptiert ist. Ein elastisch flexibles Element (21) mit einem ersten Ende (22), das an der Verankerungseinrichtung (20) angebracht ist und mit einem gegenüberliegenden Ende (23), das an der Halteeinrichtung (17) angebracht ist, hält die Halteeinrichtung (17) in einer radialen Ruheposition relativ zu der Nabe (11).
  • Wie dies in Figur 5 dargestellt ist, ermöglichen es die relative Flexibilität der Borsten (15) und des flexiblen Elements (21), daß das flexible Element (21) mit dem größeren Winkel (A) aus einer Ruheposition innerhalb A' abgelenkt werden kann, im Vergleich zu dem Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16) der Bürste (15) aus der normalen Position B', wenn die Nabe (11) gedreht wird, wobei sich die Borsten (16) (als einzelne Borste dargestellt) in Kontakt mit einem Werkstück (nicht abgebildet) befinden. Diese relative Ablenkung reduziert wesentlich die Dauerbiegeermüdung der Borsten.
  • Die Nabe (11) ist allgemein zylinderförmig und zur Drehung an einer geeigneten Achse (nicht abgebildet) angepaßt und sie ist aus einem geeigneten Material hergestellt, welches die Drehkräfte und die mechanische Bewegung der Borstenträger (14) aushält, wenn die Drehbürste (10) unter normalen Betriebsbedingungen gedreht wird. Geeignete Materiale zur Gestaltung der Nabe (11) umfassen eine Reihe verschiedener Metalle, wie etwa Aluminium, Eisen und Eisenlegierungen, wie etwa Stahl, Messing und dergleichen, sowie Kunststoff mit hohem Spannungswert, wie etwa Nylon und dergleichen. Das bevorzugte Material zur Herstellung der Nabe (11) ist Aluminium.
  • Die Ausmaße der Nabe (11) sind von dem bestimmten Anwendungsbereich abhängig und sind entsprechend veränderbar. Der Durchmesser der Nabe (11) liegt kennzeichnenderweise im Bereich von 5 bis 30 Zentimetern. Die Länge der Nabe (11) variiert kennzeichnenderweise zwischen 3 und 200 Zentimetern, wobei jedoch auch kürzere und längere Längen in Frage kommen.
  • Die Anzahl der Schlitze in der Umfangsoberfläche ist ebenfalls variabel, abhängig von dem Durchmesser der Nabe und von der Größe der Borstenträger. Bei dickeren Borstenträgern und einer Nabe mit geringerem Durchmesser, sind weniger Borstenträger notwendig, wohingegen bei Naben mit größerem Durchmesser und schmäleren Borstenträgern allgemein mehr Borstenträger verwendet werden müssen. Die Anzahl der Borstenträger sollte ausreichend sein, um für eine geeignete radiale Anordnung der Borsten für den bestimmten Anwendungsbereich zu sorgen. Kennzeichnenderweise liegt bei einer Nabe mit einem Durchmesser von 5 cm die Anzahl der Borstenträger im Bereich von 12, wobei die Anzahl der Borstenträger bei einer Nabe mit einem Durchmesser von 30 cm im Bereich von etwa 60 Stück liegt. Es wird davon ausgegangen, daß nicht alle Schlitze mit einem Borstenträger versehen werden müssen. Zum Beispiel kann jeder zweite Schlitz freigelassen werden oder eine andere Art eines Behandlungsgeräts aufweisen, wie etwa ein Element, das aus Schleiferzeugnissen mit geringer Dichte hergestellt ist, wie das unter der Handelsbezeichnung "Scotch Brite" erhältliche Erzeugnis, oder die Schlitze können beschichtete Schleifklappen oder Streifen umfassen.
  • Zwar ist die kennzeichnende Entfaltung der Schlitze parallel zu der Drehachse, jedoch kann die Anordnung zur Erzielung bestimmter Ergebnisse verändert werden. Zum Beispiel können die Schlitze spiralartig sein, wie dies in dem vorstehend genannten U.S. Patent mit der Nummer 4.285.171 offenbart ist, oder sie können in bezug auf die Drehachse angewinkelt sein.
  • Der Schlitz (13) ist vorzugsweise unterhalb der Umfangsoberfläche (12) vergrößert und zu mindestens einer der Endoberflächen der Nabe (11) offen, so daß ein passend geformtes Verankerungselement (20) (wie etwa ein Metallstab) von der Öffnung in der Endoberfläche eingeschoben werden kann, um so mechanisch mit einer Schlaufe der Verankerungselements (20) in der Nabe (11) einzugreifen, um so zu verhindern, daß die Schlaufe von der Nabe (11) losgelöst wird, wenn die Schleifscheibe gedreht wird. Alternativ können der vergrößerte Teil des Verankerungselements (20) und das elastisch flexible Element (21) aus einem formbaren Material, wie zum Beispiel Nylon, als eine Einheit geformt sein, oder auf andere Weise als eine Einheit geformt sein, wie zum Beispiel durch maschinelle Bearbeitung oder auf andere geeignete Weise.
  • Es können ebenso andere Nabenbauarten nützlich sein und sie müssen zur Anbringung der Borstenträger nicht unbedingt Schlitze aufweisen. Es kann zum Beispiel die in dem U.S. Patent mit der Nummer 3.768.214 offenbarte Nabe verwendet werden. Dieses Patent wird hier durch Verweis bezüglich dessen Aussagen für den Nabenaufbau eingefügt. Es wird hiermit festgestellt, daß bei der Verwendung einer solchen Nabe auch das entsprechende, ebenfalls offenbarte Bürstenverankerungselement verwendet werden soll.
  • Die elastisch flexiblen Borsten (16) sind vorzugsweise aus Polymeren wie etwa Nylon gebildet, das vorzugsweise mit Schleifpartikeln gefüllt ist. Zur Herstellung der Borsten (16) können auch andere Stoffe verwendet werden, zum Beispiel Polymere ohne Schleifwirkung, Schleifdrähte oder Drähte ohne Schleifwirkung oder dergleichen. Die Schleifpartikel, welche die Borsten (16) tränken, sind vorzugsweise aus Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid gebildet, obwohl auch andere Schleifmittel verwendet werden können, wie etwa keramische Schleifmittel (zum Beispiel unter der Handelsbezeichnung "Cubitron" erhältlich) und Schmelz-Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schleifmittel, wie etwa das unter der Handelsbezeichnung ,"NorZon" erhältliche Mittel. Die Faserlänge beträgt vorzugsweise mindestens 12 cm, jedoch kann sie in der Länge zwischen etwa 2 cm und etwa 25 cm variieren. Ferner sind längere und kürzere Faserlängen möglich. Der Faserdurchmesser kann ebenso beachtlich variieren, jedoch liegt er kennzeichnenderweise in dem Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 mm.
  • Geeignete Schleiffasern sind bereits im Handel erhältlich. Zum Beispiel vertreibt die E. I. DuPont deNemours Company unter der Handelsbezeichnung "Tynex" einen für diesen Zweck geeigneten Nylon-Schleiffaden, wie etwa Tynex A0376, 0378 und 9376, die mit einem Siliziumkarbid-Schleifmittel gefüllt sind und Tynex A9336, der mit einem Aluminiumoxid-Schleifmittel gefüllt ist. Diese Fasern sind im Handel in Faserdurchmessern im Bereich von 18-60 Milliinch (durchschnittlicher Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 mm) erhältlich, wobei sie Schleifpartikel mit einer Körnung von etwa 30 bis 600 aufweisen (durchschnittliche Partikelgröße von etwa 20 bis 600 Mikrometern), mit einer Durchsetzung mit Schleifmittel im Bereich von 30-40 Gewichtsprozent. Die Fasern sind auf Spulen oder in Strängen in Längen bis zu etwa 100 cm erhältlich. Ähnlich nützliche Fasern sind unter der Handelsbezeichnung "Nybrad" von der Alliled Fibers Company erhältlich. Jede dieser Fasern kann gekräuselt sein.
  • Die Schleifpartikelgröße, mit der die Borste (16) gefüllt wird, kann in der Größe variieren, wobei Partikel mit geringerem Durchmesser bei Fäden mit geringeren Durchmessern verwendet werden, jedoch liegt die Schleifkörnung allgemein im Bereich einer Körnung von etwa 30 bis 600. Die Durchsetzung der Fasern mit Schleifmittel kann in ähnlicher Weise beachtlich variieren, jedoch liegt sie vorzugsweise im Bereich von 10 bis 20% des Volumens.
  • Die Faserhalteeinrichtung ist von geeigneter Art, um die Borsten (16) in geeigneter Ausrichtung in Position zu halten, ohne daß bei der Drehung ein ungewollter Borstenverlust auftritt. Die Borstenhalteeinrichtung (17) kann einen Block eines gehärteten Harzes aufweisen, der eine Ansammlung vorher entfalteter Fasern hält. Eine bevorzugte Borstenhalteeinrichtung, wie sie in den Figuren 6-9 dargestellt ist, wird dadurch bereitgestellt, daß eine Mehrzahl von Fäden (32) in der Mitte um ein geeignetes Element (30) gefaltet wird und zwischen den entgegengesetzten Kanten eines Metallzugangs (31) gehalten wird, wobei sich der Zugang mechanisch im Eingriff über das gefaltete Ende der Fäden befindet, um diese in Position zu halten.
  • Die Figur 4 offenbart ein weiteres Verfahren zum Halten der Borsten (16) in Position, wobei mit Zwischenabstand versehene Blätter (40) verwendet werden, die aus einem geeigneten Material wie etwa Papier oder Pappe hergestellt sind, wobei sich zwischen den Blättern ein Fadenbündel befindet, um so für einen Stapel zu sorgen, der mechanisch auf geeignete Weise befestigt wird, wie etwa durch Klammern (41) und wobei die Blätter ferner durch die Anwerdung vor oder die Aushärtung in einem härtbaren Harz weiter verstärkt werden können.
  • Das flexible Element (21) kann auf verschiedene Weise bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann es sich dabei um ein dünnes Stück aus Kunststoff oder Metall handeln, das zwar ausreichend flexibel ist, aber auch eine gewisse Steifheit aufweist, oder es kann durch einen gefalteten Metallstreifen oder Textilstreifen (60) bereitgestellt werden, zum Beispiel aus Nylonfasern, wie dies in den Figuren 6-9 dargestellt ist. Ein besonders geeignetes Streifenmaterial ist ein polymerverstärktes Gewebe, das mit Nylon hergestellt wird.
  • Der Ablenkungswinkel (A) des elastisch flexiblen Elements (21) variiert kennzeichnenderweise von 0º in einer Ruheposition bis etwa 55º, wenn die Scheibe gedreht wird, wobei sich die Borsten in Kontakt mit einem Werkstück befinden. In ähnlicher Weise variiert der Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16) kennzeichnenderweise zwischen etwa 0º und 15º, wobei sich die Borsten (16) in Kontakt mit dem Werkstück befinden. Die Ablenkung hängt natürlich von dem Berührungsgrad und der relativen Flexibilität jedes Materials ab, jedoch ist der Ablenkungswinkel (A) des flexiblen Elements (21) immer größer als der Ablenkungswinkel (B) der Borsten (16).
  • Beispiele
  • Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele dargestellt, wobei sich alle Teile auf das Gewicht beziehen, solange nichts anderes dargelegt wird.
  • Beispiel 1
  • Eine 20er-Bürste, mit einem Außendurchmesser von 20 Inch (51 cm), ein 4-Inch (10 cm) breites Drehbürstenrad der in der Figur 1 dargestellten Art, wurden vorbereitet. Zwar kann das Kräuseln einer gefalteten Ansammlung von Fasern in einem Metallzugang fortlaufend durch eine Reihe von Kräuselrollen erreicht werden, jedoch wurde die Kräuselung einer ausgelegten Reihe von Fasern mit einer Tiefe von 10-12 Fasern in einem Bankschraubstock erreicht. Der Metallzugang wurde aus ASTM A366, 18 Gauge (0,046 Inch, 1,2 mm), totweichem, kaltgewalztem Stahl gebildet, um so einen U-förmigen Querschnittsbereich bereitzustellen, mit einer 1/2 Inch (13 mm) Basis und mit 1/2 Inch (13 mm) Füssen (ungefähre Abmessungen) . Die Fasern hatten einen Durchmesser von 0,04 Inch (1 mm), waren mit Schleifmittel gefüllte gekräuselte Fasern, die eine Körnung von 80 (durchschnittliche Partikelgröße von etwa 200 Mikrometern) Al&sub2;O&sub3; Schleifkörnchen aufwiesen, wobei die Fasern im Handel als DuPont "Tynex" Fasern erhältlich sind. Der Zugang (31) wurde in einer Blech-Abkantpresse vorgeformt. Eine 31x32 Panamabindung eines 7,4 Unzen/Yard² (251 g/m²), 17 Milliinch (0,43 mm) dicken Nylongewebes, das durch Sättigung mit etwa 21 Körnern je 4x6 Inch-Bereich (88 g/m²) verstärkt worden ist und mit einer Rückenappretur von Polyurethan mit etwa 30 Körnern je 4x6 Inch-Bereich (125 g/m²), wurde gefaltet, so genäht, daß es die Schlaufe (60) bildete und in Klebeverbindung mit dem Metallzugang gebracht (wie dies in den Figuren 7-9 dargestellt ist). Die Faserauffüllung wurde in den Metallzugang gedrückt, unter Verwendung eines länglichen Elements oder eines Kernstabs (30). Ein letzter Umschlag des Metallzugangs sperrte den Kernstab (30) und die Fasermittelbereiche in dem Metallzugang.
  • Beispiel 2
  • Eine 15er-Bürste mit einem 9-Inch (23 cm) Außendurchmesser und einer Breite von 2 Inch (5 cm), sowie ein Drehbürstenrad mit einer Nabe der in der Figur 4 dargestellten Art, die einen Durchmesser von 3 Inch (7,6 cm) aufwies, wurden vorbereitet. Eine Ansammlung von nicht gekräuselten DuPont "Tynex" Fasern (getränkt mit SiC Schleifkörnern mit Körnung 180, mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 80 Mikrometern), von etwa 2-1/2 Inch (6,4 cm), einem Durchmesser von 0,035 Inch (0,89 mm) und mit einer Durchmessertiefe von 10 bis 12 Fasern, wurde auf die gewünschte Länge ausgelegt. Ein Inch (2,5 cm) eines Endes der Faseransammlung wurde in ein zweiteiliges, wärmehärtbares Polyurethanharz eingetaucht, um so die Faseransammlungsenden zu verbinden. Eine zweite ähnlich präparierte Faseransammlung wurde vorbereitet und die beiden Bündel wurden auf die Seiten eines verstärkten Nylongewebes der in dem Beispiel 1 beschriebenen Art positioniert. Zwei stützende Außentafeln aus einem 20 Milliinch (0,5 mm) dicken Faserpapier, das im Handel von der MVF Company als Vulkanfiber erhältlich ist, umgab die beiden Bündel und das Gelenkende. Der vollständige Gesamtzusammenbau wurde durch eine Reihe von Metallklammern dauerhaft verbunden. Andere Einrichtungen, die zur Befestigung hätten verwendet werden können, umfassen Nähte, Mieten oder ähnliche Vorrichtungen.
  • Kontrollbeispiel
  • Ein im Handel erhältliches Bürstenband Brushlon mit einem Durchmesser von 9 Inch (23 cm) und einer Breite von 2 Inch (5 cm), mit "Tynex" Fasern mit einer Fasertrimmlänge von 0,035 Inch (0,89 mm), die mit einem Polyurethanharz daran geklebt sind, wurde zwischen Flanschen gehalten, um so ein Zylinderbürstenrad bereitzustellen.
  • Auswertung
  • Die Bürste aus Beispiel 1 lief ununterbrochen 300 Stunden auf einem Laborversuchsgerät bei 280 U/min mit einem 3/4 Inch (etwa 19 mm) Unterbrechungskontakt mit einem Werkstück aus Metall, ohne daß ein Borstenverlust auftrat sowie ohne erkennbare Faserbiegeermüdung. Eine Kontrollbürste der gleichen Größe, welche das in der Figur 3 dargestellte Verfahren der Befestigung anwendet, lief unter den gleichen Bedingungen und wies ebenfalls keinen Borstenverlust auf, zeigte jedoch bei der Verwendung eine Faserbewegung, die zu einer Faserbiegeermüdung führen würde sowie zu einem Versagen, wenn die Bürste über einen längeren Zeitraum gelaufen wäre.
  • Die Bürste aus Beispiel 2 lief ununterbrochen 12 Stunden auf einem Laborversuchsgerät bei 1800 U/min mit einem 1/4 Inch (etwa 6 mm) Unterbrechungskontakt mit einem Werkstück aus Metall, ohne daß ein Borstenverlust auftrat sowie ohne erkennbare Faserbiegeermüdung. Die Bürste aus dem Kontrollbeispiel lief auf dem gleichen Gerät unter gleichen Bedingungen, jedoch hatte sie vor Ablauf der 12 Stunden alle Borsten durch Versagen verloren, wobei die Fasern an der Faserbasis nahe des Anbringungspunkts gebrochen sind.
  • Zwar sind die Grundsätze der Erfindung in den illustrativen Ausführungen deutlich gemacht worden, jedoch erkennt der Fachmann sofort, daß viele Modifikationen bezüglich des Aufbaus, der Anordnung, der Proportionen, der Elemente, der Materiale und der Bestandteile bei der Anwendung der Erfindung durchgeführt werden können, sowie daß ferner Modifikationen durchgeführt werden können, die für spezifische Umgebungen und Betriebsbedingungen adaptiert sind, ohne dabei von den Grundsätzen der Erfindung abzuweichen. Die anhängigen Ansprüche schließen alle diese Modifikationen ein.

Claims (4)

1. Eine Drehbürste, die folgendes umfaßt:
eine Nabe (11) mit einer Umfangsoberfläche (12) und entgegengesetzten Seitenkanten, wobei die genannte Nabe (11) geschlitzt ist, um eine Mehrzahl von im Umfang mit Zwischenabständen zueinander angeordnete Bürstenbefestigungsschlitze (13) bereitzustellen, wobei jeder der genannten Schlitze (13) zu der genannten Umfangsoberfläche (12) und zu den genannten Seitenkanten offen ist, und wobei jeder Schlitz so geformt ist, daß er an den Seitenkanten eine größere Öffnung aufweist als an der Umfangsoberfläche (12); und
eine Mehrzahl von auswechselbaren Borstenträgern (14), dadurch gekennzeichnet, daß jeder der genannten Borstenträger folgendes umfaßt:
(i) eine Bürste (15), die eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten (16) aufweist sowie eine Borstenhalteeinrichtung (17), um die genannten Borsten in senkrechter, allgemein parallel nach außen vorstehender Ausrichtung in bezug auf die genannte Borstenhalteeinrichtung (17) zu halten, wobei die genannte Borstenhalteeinrichtung entweder durch ein Längselement (30) und einen U-förmigen Zugang (31) bereitgestellt wird, worin die genannten Borsten (16) an deren Mitte über das genannte Längselement (30) gefaltet sind, und wobei der gefaltete Teil der Borsten in dem U-förmigen Zugang gehalten wird, oder dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Borstenhalteeinrichtung bereitgestellt wird, (b) durch einen Stapel von Blättern (40), mit einem Bündel der genannten Borsten (16) zwischen jedem der genannten Blätter in dem Stapel, und mit einer Einrichtung (41), welche die Blätter mechanisch zusammenhält; und
(ii) ein elastisch flexibles Element (21), das durch ein elastisches, dauerfest verstärktes Gewebe bereitgestellt wird, welches ein erstes Ende (22) mit einer Schlaufe aufweist, welches in dem vergrößerten Teil des Schlitzes (13) in der genannten Nabe (11) durch ein Verankerungselement (20) in der Schlaufe des genannten Endes mit Schlaufe (22) befestigt ist, wobei das Element ein entgegengesetztes Element (23) aufweist, welches an der genannten Halteeinrichtung (17) befestigt ist, um die genannte Halteeinrichtung in einer Ruheposition zu positionieren, in bezug zu der genannten Nabe (11), dadurch gekennzeichnet, daß die relative Flexibilität der genannten Borsten (16) und des genannten flexiblen Elements (21) es ermöglichen, daß das flexible Element in einem größeren Winkel von der genannten Ruheposition abgelenkt wird als dies für den Ablenkungswinkel der Borsten (16) der genannten Bürste (15) von der genannten senkrechten Position der Fall ist, wenn die genannte Nabe (11) mit den genannten Borsten (16) in Berührung mit einem Werkstück gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel des genannten elastisch flexiblen Elements von 0º in der Ruheposition bis etwa 55º variiert, wenn die genannte Drehbürste (15) so gedreht wird, daß die genannten Borsten (16) in Kontakt mit einem Werkstück stehen, und der Ablenkungswinkel der genannten Borsten variiert von 0º in der Normalausrichtung bis etwa 15º, wenn sich die genannten Borsten beim Drehen der genannten Drehbürste mit den genannten Borsten in Kontakt mit einem Werkstück befinden, wodurch ein Borstenverlust aufgrund von Dauerbiegeermüdungsverlusten stark reduziert wird.
2. Drehbürstenelement nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Borsten ein mit einem Schleifmittel gefülltes Polymer aufweisen.
3. Ein auswechselbares Borstenträgerelement (14) zur Installierung an einer Drehnabe (11), welche eine Umfangsoberfläche (12) und entgegengesetzte Seitenkanten aufweist, wobei die genannte Nabe (11) geschlitzt ist, um eine Mehrzahl von im Umfang mit Zwischenabständen zueinander angeordnete Bürstenbefestigungsschlitze (13) bereitzustellen, wobei jeder der genannten Schlitze (13) zu der genannten Umfangsoberfläche (12) und zu den genannten Seitenkanten offen ist, und wobei jeder Schlitz so geformt ist, daß er an den Seitenkanten eine größere Öffnung aufweist als an der Umfangsoberfläche (12), wobei das genannte Borstenträgerelement (14) folgendes umfaßt:
(i) eine Bürste (15), die eine Mehrzahl von elastisch flexiblen Borsten (16) aufweist sowie eine Borstenhalteeinrichtung (17), um die genannten Borsten in senkrechter, allgemein parallel nach außen vorstehender Ausrichtung in bezug auf die genannte Borstenhalteeinrichtung (17) zu halten, wobei die genannte Borstenhalteeinrichtung entweder durch ein Längselement (30) und einen U-förmigen Zugang (31) bereitgestellt wird, worin die genannten Borsten (16) an deren Mitte über das genannte Längselement (30) gefaltet sind, und wobei der gefaltete Teil der Borsten in dem U-förmigen Zugang gehalten wird, oder dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Borstenhalteeinrichtung bereitgestellt wird, (b) durch einen Stapel von Blättern (40), mit einem Bündel der genannten Borsten (16) zwischen jedem der genannten Blätter in dem Stapel, und mit einer Einrichtung (41), welche die Blätter mechanisch zusammenhält; und
(ii) ein elastisch flexibles Element (21), das durch ein elastisches, dauerfest verstärktes Gewebe bereitgestellt wird, welches ein erstes Ende (22) mit einer Schlaufe aufweist, welches in dem vergrößerten Teil des Schlitzes (13) in der genannten Nabe (11) durch ein Verankerungselement (20) in der Schlaufe des genannten Endes mit Schlaufe (22) befestigt ist, wobei das Element ein entgegengesetztes Element (23) aufweist, welches an der genannten Halteeinrichtung (17) befestigt ist, um die genannte Halteeinrichtung in eine Ruheposition zu positionieren, in bezug zu der genannten Nabe (11), dadurch gekennzeichnet, daß die relative Flexibilität der genannten Borsten (16) und des genannten flexiblen Elements (21) es ermöglichen, daß das flexible Element in einem größeren Winkel von der genannten Ruheposition abgelenkt wird als dies für den Ablenkungswinkel der Borsten (16) der genannten Bürste (15) von der genannten senkrechten Position der Fall ist, wenn die genannte Nabe (11) mit den genannten Borsten (16) in Berührung mit einem Werkstück gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkungswinkel des genannten elastisch flexiblen Elements von 0º in der Ruheposition bis etwa 55º variiert, wenn die genannte Drehbürste (15) so gedreht wird, daß die genannten Borsten (16) in Kontakt mit einem Werkstück stehen, und der Ablenkungswinkel der genannten Borsten variiert von 0º in der Normalausrichtung bis etwa 15º, wenn sich die genannten Borsten beim Drehen der genannten Drehbürste mit den genannten Borsten in Kontakt mit einem Werkstück befinden, wodurch ein Borstenverlust aufgrund von Dauerbiegeermüdungsverlusten stark reduziert wird.
4. Drehbürstenelement nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Borsten ein mit einem Schleifmittel gefülltes Polymer aufweisen.
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