DE69102949T2

DE69102949T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bürstenwerkzeuges.

Info

Publication number: DE69102949T2
Application number: DE69102949T
Authority: DE
Inventors: John Braney; Frank J Hettes; Karl M Weiler
Original assignee: Weiler Brush Co Inc
Current assignee: Weiler Brush Co Inc
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: CA2036795C; ATE108623T1; DE69102949D1; EP0463713A1; ES2056574T3; CA2036795A1; EP0463713B1; US5108155A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges, insbesondere eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges mit einer zentralen Nabe und von dieser sich erstreckenden Borsten.

Hintergrund der Erfindung

Rotierbare Bürstenwerkzeuge werden in der Industrie zum Reinigen, Polieren, Entgraten, Fertigbearbeiten und Schlichten von Metallen und anderen Materialien benutzt. Rotierbare Bürsten werden normalerweise aus einzelnen Büscheln aus Borstenmaterial (welches Draht oder nicht-metallische Materialien wie Tampico, Pferdehaar, Nylon und dergleichen sein kann) hergestellt, welches hälftig gefaltet ist, um eine Schlinge zu bilden. Die Schlinge wird verwendet, um die Büschel an einer rotierbaren Nabe anzubringen. Die Schlingen werden durch Klammern gehalten oder dadurch, daß sie durch Perforationen in einer Scheibe oder entlang einem Kreisring unter Bildung einer Schlinge geführt werden. Bürstenkonstruktionen dieser Art sind beispielsweise im U.S.-Patent Nr. 4.092.758 offenbart. Andere Verfahren zum Befestigen der Borsten, zum Beispiel mittels thermoplastischer Bänder, wie z. B. im U.S.-Patent 2.190.206 offenbart, sind ebenfalls bekannt.
Unabhängig davon, wie die Borsten an der Nabe bekannter Bürsten angebracht sind, werden die Borsten nahezu ausnahmslos in Form von einzelnen Büscheln in die Nabe eingeführt oder in BündeIn um einen kreisförmigen Ring angeordnet. Dies führt in zumindest zwei Hinsichten zu einem Verlust von Borstenmaterial. Zum ersten erfordert die Notwendigkeit, die Borsten hälftig zu biegen, um eine Schlinge zu bilden, zusätzliches Material in der Schlinge. Zum zweiten bilden aufgrund des Faltens die Enden der Borsten kein Bündel mit einheitlicher Länge; die Borsten an der Innenseite der Schlinge werden länger sein als die Borsten an der Außenseite der Schlinge. Somit müssen die Borsten länger sein als an sich erforderlich wäre, so daß sie auf die gewünschte Länge geschnitten werden können, nachdem die Büschel gebildet und in die Nabe eingeführt worden sind.
Ein gutes Bürstenwerkzeug sollte eine gleichförmige Verteilung der Borsten am Umfang des Werkzeuges aufweisen. Bürsten des Büscheltyps weisen keine gleichförmige Verteilung der Borsten auf. Weiterhin darf ein gutes Bürstenwerkzeug die Borste nicht übermäßig festklemmen, wie zum Beispiel durch Ringe oder Klammern, wodurch die Querschnittsfläche der Borste im Klemmbereich verringert würde. Diese Klemmwirkung oder zu starke Klemmwirkung verursacht eine punktförmige Beanspruchung, die dazu führen kann, daß die Borste vorzeitig bricht. Schließlich sollte ein gutes Bürstenwerkzeug der Borste keine Möglichkeit geben, an einer metallischen Seitenplatte zu scheuern, was ebenfalls zum Bruch führt.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges sind auch aus DE-B-1005928 bekannt. Hier werden Büschel aus Borsten einzeln in eine zentrale Nabe aus geformten Kunststoffmaterial eingesetzt, wobei die einzelnen Büschel durch federbeaufschlagte Halteelemente nahe ihren äußeren Enden und durch in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete profilierte Kurven nahe ihren inneren Enden gehalten werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges verfügbar zu machen, bei welchem die Fasern an der Nabe derart befestigt sind, daß Beanspruchungen der Borsten, die zu einem vorzeitigen Brechen der Borsten führen können, vermieden werden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer rotierbaren Bürste verfügbar zu machen, welches relativ wenige manuelle oder mechanische Schritte zum Befestigen der Borsten an der Nabe erfordert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer rotierbaren Bürste verfügbar zu machen, bei welchen die Borsten mit einer gleichförmigen Dichte um den Umfang der Nabe verteilt sind und mit einem Minimum an Abfall bezüglich der Länge der Borsten.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges mit einer Nabe und einer Vielzahl von Borsten, die sich von der Nabe erstrecken, verfügbar gemacht, welches folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Form mit zwei Formhälften, die eine Ausnehmung definieren, wobei die Ausnehmung entlang einer Grenzfläche in eine schließbare Formausnehmung und eine borstenaufnehmende Ausnehmung unterteilt ist und die Form weiterhin wenigstens einen Stift zum Ausrichten der Borsten aufweist, der sich innerhalb der borstenaufnehmenden Ausnehmung erstreckt;
Einführen einer festen Packung aus Borsten in die borstenaufnehmende Ausnehmung nahe dem wenigstens einen borstenausrichtenden Stift, so daß ein Ende der Borsten innerhalb der Formausnehmung angeordnet ist und das andere Ende der Borsten eine kontinuierliche Borstenfüllung bildet;
Schließen der Formausnehmung, so daß die Enden der Borsten innerhalb der Formausnehmung lediglich durch die Formhälften nahe der Grenzfläche der Formausnehmung und der borstenaufnehmenden Ausnehmung zusammengeklemmt werden und dadurch in Position gehalten werden ohne zusätzliche Haltemittel;
Einführen eines fließbaren thixotropen Materials in die Formausnehmung, so daß wenigstens ein Abschnitt jeder Borste, der innerhalb der Formausdehnung angeordnet ist, von dem thixotropen Material umgeben ist;
Aushärten des thixotropen Materials in der Formausnehmung, wodurch der Abschnitt jeder Borste in der Formausnehmung in dem ausgehärteten thixotropen Material eingebettet wird und das ausgehärtete thixotrope Material die Nabe des Bürstenwerkzeuges bildet und
Entfernen des Bürstenwerkzeuges aus der Ausnehmung.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges vorgesehen, welches eine Nabe und eine Vielzahl sich davon erstreckender Borsten aufweist und mit
eine Ausnehmung definierenden Mitteln,
mehreren in der Ausnehmung angeordneten Mitteln zum Ausrichten der Borsten,
in der Ausnehmung angeordneten Formmitteln einschließlich einer ersten Formhälfte und einer zweiten Formhälfte versehen ist, wobei die erste und die zweite Formhälfte zusammen eine dazwischen befindliche Formausnehmung mit der gewünschten Gestalt der Nabe des rotierbaren Bürstenwerkzeuges zum Aufnehmen von Borsten, die nahe den Mitteln zum Ausrichten der Borsten angeordnet sind, bilden, und die zweite Formhälfte weiterhin mit einem Kanal für das Einführen eines aushärtbaren thixotropen Naben-Materials in die Formausnehmung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften ein Ende der Borsten einklemmen, um diese Borsten ohne zusätzliche Haltemittel in Position zu halten.
Bündel von Borsten werden zwischen den borstenausrichtenden Stiften senkrecht zur Umfangskante der Ausnehmung angeordnet, so daß die nach innen weisenden Enden der Borsten innerhalb der Formausnehmung angeordnet sind. Wenn ein thixotropes Material durch den Kanal in die Formausnehmung eingeführt wird, werden die nach innen weisenden Enden der Borsten in dem Material bei dessen Aushärtung eingebettet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zwecks Veranschaulichung der Erfindung ist in den Zeichnungen eine derzeit bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Dabei soll jedoch diese Erfindung keinesfalls auf die gezeigten genauen Anordnungen und Mittel beschränkt sein.
Figur 1 ist die Draufsicht eines rotierbaren Bürstenwerkzeugs, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Figur 2 ist ein Querschnitt des rotierbaren Bürstenwerkzeuges gemäß Figur 1 entlang den Linien 2-2 der Figur 1.
Figur 3 ist eine Draufsicht eines anderen, geringfügig modifizierten rotierbaren Bürstenwerkzeuges, das mit der Vorrichtung gemäß den Figuren 4 - 9 hergestellt worden ist.
Figur 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 5 ist eine Draufsicht eines Teiles der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 6 veranschaulicht die Anordnung der Borstenbündel in der Ausnehmung der vorliegenden Erfindung.
Figur 7 ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung mit den Borstenbündeln in der gewünschten Lage bei geschlossener Form.
Figur 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie 8 - 8 der Figur 7.
Figur 9 ist eine Ansicht in teilweise auseinandergezogenem Zustand der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt das Entstehen des rotierbaren Bürstenwerkzeuges der Figur 3 während der Herstellung unter Anwendung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 10 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.

Detailbeschreibung der Erfindung

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. In den Figuren 1 und 2 ist ein rotierbares Bürstenwerkzeug 10 dargestellt, welches unter Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung genäß der Erfindung hergestellt worden ist. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 10 weist eine Nabe 12 und Borsten 14 auf. In Figur 1 sind lediglich Teile der eigentlichen Borsten dargestellt. Jedoch sind die Borsten kontinuierlich um den gesamten Umfang des Borstenwerkzeuges 10 angeordnet.
Die Nabe 12 ist vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch geformt, um die Verwendung des Werkzeuges 10 als rotierbares Werkzeug zu erleichtern. Jedoch kann die Form der Nabe 12 an die jeweils erforderlichen unterschiedlichen Anwendungen angepaßt werden, wie zum Beispiel Schalenform, die Form von Stirn-Seiten-Bürsten u.s.w. Somit kann die Erfindung, wenngleich sie im Zusammenhang mit einem flachen rotierbaren Bürstenwerkzeug beschrieben wird, ohne weiteres auch für andere Formen angepaßt werden.
Die Nabe 12 ist mit einer axialen Öffnung 16 versehen, so daß das Bürstenwerkzeug 10 mit einer rotierbaren Antriebswelle verbunden werden kann, zum Beispiel der rotierbaren Welle einer Werkzeugmaschine. Die Öffnung 16 kann nach Bedarf an die spezielle Welle angepaßt werden, mit der sie zu verbinden ist. So kann die Öffnung 16 quadratisch oder rhombisch sein oder irgendeine andere Form je nach Bedarf aufweisen, so daß die Drehbewegung der Antriebswelle auf das Bürstenwerkzeug 10 übertragen wird.
Wie am besten in Figur 2 zu erkennen ist, umfassen die Borsten 14 einzelne Bürstenfasern oder -drähte von gleichförmiger Länge, die in der Nabe 12 eingebettet sind. Vorzugsweise wird die Nabe 12 aus einem aushärtbaren Polymermaterial hergestellt, welches verstärkt sein kann, so daß die einzelnen Borstenfasern oder -drähte in der Nabe 12 vor dem Aushärten angeordnet werden können und nach dem Aushärten fest in der Nabe 12 eingebettet bleiben. Nach dem Aushärten der Nabe 12 bleiben die Borsten 14 fest in ihr eingebettet, ohne daß mechanische Haltemittel wie Klemmen, Klammern, Bändern oder dergleichen notwendig wären.
Aus den Zeichnungen ist ferner ersichtlich, daß eine kontinuierliche Borstenfüllung 14 erreicht wird. Dies führt zu einem Bürstenwerkzeug, welches mit einer gleichförmigen Verteilung der Borsten über den Umfang des Werkzeuges versehen ist.
Ein bevorzugtes Material für die Borsten ist ein Nylonmaterial, das mit Schleifpartikeln imprägniert ist. Jedoch kann auch irgendein anderes Borstenmaterial wie zum Beispiel Kunststoffasern oder natürliche Borsten wie zum Beispiel Pflanzenfasern oder Tierhaar je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung, für welche das Bürstenwerkzeug benutzt wird, verwendet werden. Die Borsten 14 sind vorzugsweise von gleichförmiger Länge und erstrecken sich radial von der Nabe 12, so daß kein sekundäres Schneiden erforderlich ist, um die Borsten der fertigen Bürste mit einer gleichförmigen Länge zu versehen. Darüberhinaus sind, da die Borsten direkt in der Nabe 12 eingebettet werden, keine mechanischen Befestigungsmittel erforderlich, um die Borsten in ihrer Position zu halten. Da keine mechanischen Befestigungsmittel erforderlich sind, werden auch keine Schlingen benötigt, wodurch die Menge an erforderlichem Borstenmaterial verringert wird. Vorzugsweise werden die Borsten dicht gepackt, um eine im wesentlichen kontinuierliche Bürstenoberfläche zu erreichen, das heißt, eine Bürstenoberfläche ohne ins Gewicht fallende Abstände zwischen den einzelnen Borstenfasern.
Figur 3 zeigt ein anderes Bürstenwerkzeug 10' mit den gleichen Elementen wie das rotierbare Bürstenwerkzeug, welches in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, jedoch mit anderen Proportionen. Die Figuren 4 - 9 zeigen, wie die Bürste 10' der Figur 3 gemäß dem Verfahren und mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung ebenfalls für die Bürsten, die in den Figuren 1 und 10 dargestellt sind, verwendet werden kann.
Figur 4 zeigt in auseinandergezogener Ansicht eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 20 in Form einer Scheibe mit einer zentralen Öffnung 22 auf. Senkrecht zur Scheibe erstrecken sich mehrere ringförmig angeordnete Stifte 24 zum Ausrichten der Borsten, deren Funktion im folgenden erläutert wird. Die Grundplatte 20 ist weiter mit einer ringförmigen Nut 26 und mehreren Zapfenlöchern 28 versehen, die Befestigungszapfen wie zum Beispiel Zapfen 60 aufnehmen, der im Schnitt in Figur 8 dargestellt ist, wodurch die Vorrichtung in einer Position gehalten wird. Die Zapfen 60 können in den entsprechenden Löchern in einer Basishalterung angeordnet sein, um die Vorrichtung abnehmbar zu befestigen.
Ein ringförmiger Bund 30 bildet den äußeren Umfang einer zylindrischen Ausnehmung. Eine Kante des ringförmigen Bundes 30 paßt in die Nut 26 der Grundplatte 20. Ein Mittelteil 32 paßt in die Mittelöffnung 22 der Grundplatte 20. Das Mittelteil kann irgendeine erforderliche Form aufweisen, wie dies im folgenden beschrieben wird, um ein rotierbaren Bürstenwerkzeug mit einer zentralen Öffnung 16' mit einer besonderen erforderlichen Form herzustellen (bei der folgenden Ausführung ist das Mittelteil zylindrisch, um eine runde zentrale Öffnung 16' in dem rotierbaren Bürstenwerkzeug 10' herzustellen). Das Mittelteil 32 ist weiterhin mit einer Gewindebohrung 34 entlang seiner Achse versehen.
Eine erste Formhälfte 36 und eine zweite Formhälfte 38 sind so ausgebildet, daß sie um das Mittelteil 32 passen. Zusammen bilden die Formhälften 36 und 38 eine Ausnehmung mit der für die Nabe 12' vorgesehenden Gestalt. Die Formhälften 36 und 38 weisen weiterhin zentrale Öffnungen auf, so daß sie um das Mittelteil 32 passend satt an diesem anliegen. Natürlich sind die zentralen Öffnungen der Formhälften 36 und 38 von einer Gestalt, die komplementär zu der Gestalt des Mittelteiles ist, um ein rotierbares Bürstenwerkzeug 10' herzustellen, welches eine Mittelöffnung 16' mit der gewünschten Cestalt aufweist. Die Formhälften 36 und 38 weisen weiterhin vorstehende Rippen 37 und 39 nahe den jeweiligen äußeren Begrenzungen auf. Diese Rippen 37 und 39 haben die Form von vorstehenden Rändern, die dazu dienen, die Borsten sicher zusammenzuklemmen, wenn die Formhälften 36 und 38 gegeneinandergedrückt werden, wie dies im folgenden zu erkennen ist. Wenigstens eine der Formhälften, hier 38, ist mit einem Kanal 40 versehen, so daß das Material, aus welchem die Nabe 12 geformt wird, in fließfähigem Zustand in den Raum zwischen Formhälften 36 und 38 eingeführt werden kann. Der Kanal 40 kann auch eine Einfüllöffnung für das Einführen des Nabenmaterials bilden, wobei eine der Formhälften zusätzliche Öffnungen wie zum Beispiel 41 aufweisen kann, um das Entweichen von Luft und von anderen Gasen aus dem Raum zwischen den Formhälften zu ermöglichen.
Koaxial zum Mittelteil 32 und den Formhälften ist eine Klemmscheibe 42 vorgesehen. Die Klemmscheibe 42 ist mit einer zentralen Öffnung zum Aufnehmen eines Bolzens 44 versehen, dem vorzugsweise eine Scheibe 46 zugeordnet ist. Der Bolzen 44 erstreckt sich durch die Klemmscheibe 42 und die Mittelöffnung in der zweiten Formhälfte 38 hindurch und ist in Eingriff mit der Gewindebohrung 34 im Mittelteil 32.
Figur 5 zeigt eine Anzahl von Teilen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in zusammengesetztem Zustand, um die Borsten und das zu formende Material zur Herstellung einer rotierbaren Bürste aufzunehmen. Die Grundplatte 20 ist sorgfältig an einer Oberfläche mittels Zapfen (wie z. B. 60 in Figur 8) befestigt, die von der Oberfläche des Bodens vorstehen und in Zapfenlöchern 28 sitzen. Der ringförmige Bund 30 paßt in die ringförmige Nut 36 in der Grundplatte 20, um eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung zu bilden. Die Stifte 24 zum Ausrichten der Borsten verlaufen parallel zur Achse der zylindrischen Ausnehmung, die durch die Grundplatte 20 und den ringförmigen Bund 30 gebildet wird. In der Mitte der zylindrischen Ausnehmung befindet sich das Mittelteil 32. Die untere Formhälfte 36 ist um das Mittelteil 32 an der Grundplatte 20 angeordnet. Diese Teile bilden zusammen eine zylindrische Ausnehmung, in welche Borstenbündel eingeführt werden können, um das rotierbare Bürstenwerkzeug zu bilden.
Figur 6 zeigt das Einlegen der Borsten 14'. Die Borsten 14' werden vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in kleinen Bündeln 48 angeordnet, deren Größe so bemessen sein kann, daß jedes Bündel 48 in den Raum zwischen zwei der Borsten-Ausrichtstifte 24 paßt. Die Bündel 48 können durch kleine Bänder zusammengehalten werden, die entfernt werden können, wenn das Bündel in die Ausnehmung eingelegt wird. Die Borsten 14' weisen eine derartige Länge auf, daß ein Ende jeder Borste im wesentlichen in Kontakt mit der inneren Oberfläche des ringförmigen Bundes 30 ist, während das gegenüberliegende Ende jeder Borste sich im wesentlichen radial innenseitig von der Rippe 37 der inneren Formhälfte 36 befindet. Auf diese Weise stehen die radial nach innen weisenden Enden der Borsten in den Raum zwischen oberer und unterer Formhälfte 36 bzw. 38 vor, wenn die obere Formhälfte 38 am Mittelteil 32 festgeklemmt ist.
Die Nabe 12' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10' wird vorzugsweise aus einem gießbaren Harz hergestellt, wie z. B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, aus Epoxyharz, Polyurethan, Akrylharzderivaten, Polyestern usw. Es ist weiterhin vorzuziehen, daß das zu formende Material thixotrop ist, wenn es in die Formausnehmung eingeführt wird. Die Thixotropie des zu formenden Materials in Verbindung mit dem engen Zusammendrücken der Borsten 14' durch die Lippen 37 und 39 der Formhälften 36 und 38 gibt die Möglichkeit, das zu formende Material in die Formausnehmung einzuführen, ohne daß es aus der Formausnehmung zwischen den Borsten 14' herausläuft. So bleibt das zu formende Material auf den Raum zwischen den Formhälften 36 und 38 beschränkt.
Figur 7 zeigt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Anordnung zur Aufnahme des eingeführten thixotropen zu formenden Materials. Die obere Formhälfte 38 ist über dem Mittelteil 32 (in Figur 7 nicht sichtbar) eingepaßt, so daß die nach innen weisenden Enden der Borsten 14 eng zwischen den Rippen 37 und 39 an den Formhälften 36 und 38 eingeklemmt sind. Dieses Klemmen wird durch den Bolzen 44 bewirkt, der in die Gewindebohrung 34 des Mittelteils 32 eingeschraubt und angezogen ist und somit die Klemmscheibe 42 nach unten gegen die Formhälfte 38 drückt. Die Klemmscheibe 42 ist an ihrer inneren Oberfläche vorzugsweise nicht mit Gewinde versehen, wobei eine übliche Scheibe 46 vorzugsweise zwischen dem Kopf des Bolzens 44 und der Klemmscheibe 42 angeordnet ist, um die Klemmkraft über eine größere Fläche zu verteilen. Die obere Formhälfte 38 weist einen durch sie hindurchgehenden Kanal 40 auf, der auch mit einer flachen Ausnehmung versehen sein kann, die als Einguß dient. Der Kanal 40 steht mit dem Raum in Verbindung, welcher zwischen den Formhälften 36 und 38 um das Mittelteil 32 gebildet wird.
Figur 8 ist ein Querschnitt der Vorrichtung in der Anordnung gemäß Figur 7, nachdem das gießbare Harz zwecks Bildung der Nabe eingeführt worden ist. Es ist in Figur 8 deutlich zu sehen, daß die Borsten 14 wirksam zwischen den Rippen 37 und 39 an den Formhälften 36 und 38 durch Anziehen des Klemmbolzens 44 in der Gewindebohrung 34 im Mittelteil 32 eingeklemmt sind. Wenn ein fließfähiges thixotropes gießbares Harz zwischen den Formhälften 36 und 38 durch den Kanal 40 eingeführt wird, fließt das Material um das Mittelteil 32 und bettet die nach innen weisenden Enden der Borsten 14 wirksam in dem Material ein.
Die obere Formhälfte 38 kann ferner kleine Öffnungen wie z. B. 41 in Figur 8 aufweisen, um Gase während des Aushärtens des gießbaren Harzes entweichen zu lassen. Nach dem Aushärten des Harzes zwischen den Formhälften 36 und 38 bildet es die Nabe 12' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10'. Die Form der zentralen Öffnung 16' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10' ist einfach die Querschnittsform des Mittelteiles 32, welches bei der dargestellten Ausführungsform rund ist, jedoch rechteckig, mit Zähnen versehen usw. sein kann, wie es für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist.
Figur 9 zeigt das fertige rotierbare Bürstenwerkzeug 10' welches aus der Vorrichtung entfernt wird. Nachdem das thixotrope Material der Nabe 12 ausgehärtet ist, wird der Bolzen 44 gelöst und aus der Mittelbohrung 34 und dem Mittelteil 32 entfernt;
die Klemmscheibe 42 und die obere Formhälfte 38 werden entfernt. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 10' kann dann aus der Ausnehmung, die durch die Grundplatte 20 und den ringförmigen Bund 30 gebildet wird, herausgenommen werden. Die spezielle Form der Nabe 12 hängt von der speziellen Konfiguration der Formhälften 36 und 38 ab. Formhälften 36 und 38 können so ausgestaltet sein, daß sie auf die Nabe 12 jede Art von Form, Abschrägung oder Nuten, je nach Erfordernissen, übertragen. Da die äußeren Enden der Borsten 14 gleichförmig gegen die innere Oberfläche des ringförmigen Bundes 30 geschichtet worden sind, ist ein Beschneiden der Borsten im allgemeinen nicht erforderlich.
Die Formhälften 36 und 38 können weiterhin an ihren inneren Oberflächen so ausgestaltet sein, daß sie die fertige Nabe 12 mit einer inneren Schulter oder Nut um die Öffnung 16 herum versehen, wie dies an der Nabe 12 in Figur 8 dargestellt ist. Eine derartige innere Schulter gibt die Möglichkeit, in die Mittelöffnung 16 unterschiedliche Adapter (nicht dargestellt) einzuführen, um so das Bürstenwerkzeug 10 an unterschiedlichen Wellen anbringen zu können, z. B. solchen mit einer quadratischen oder rhombischen Form, oder an Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern, wie z. B. 1/2", 1", 11/4" (12,7 mm; 25,4 mm; 31,75 mm) usw. Die Verwendung von Paßstücken ermöglicht es ferner, das Bürstenwerkzeug in einer kleineren Anzahl von Gebrauchsgrößen herzustellen und ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Nabenmaterials für Bürsten mit großem Außendurchmesser. Die Nabe 12 braucht nur eine radiale Tiefe aufzuweisen, die ausreicht, um einen kleinen Abschnitt der Länge der Borsten 14 darin einzubetten. Durch Anbringen einer relativ großen Mittelöffnung 16 und Befestigen des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10 an einer relativ kleinen Welle unter Verwendung eines Paßstückes braucht nur eine relativ kleine Menge an Material für die Naben verwendet zu werden. Dies führt zu einer Bürste, die ein geringeres Gewicht aufweist und mit geringerem Aufwand herzustellen ist.
Figur 10 zeigt eine Teilansicht im Querschnitt einer anderen Art eines rotierbaren Bürstenwerkzeugs 50. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ohne weiteres angepaßt werden, um auch ein derartiges Bürstenwerkzeug herzustellen. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 50 weist zusätzliche Verstärkungsringe 52 auf, die in dem die Nabe bildenden Material 12' eingebettet sind, um die Festigkeit der Nabe 12 im Bedarfsfall zu vergrößern. Die Ringe 52 können aus Metall, dichtem Kunststoff oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das Bürstenwerkzeug 50 wird mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einfach in der Weise hergestellt, daß die Ringe 50 und 52 unter und über den Borsten 14" beim Einlegen der Borsten in der Ausnehmung angeordnet werden. Beim Einführen des thixotropen Materials für die Nabe 12 in die Form wird das Material die Ringe 52 umgeben derart, daß die Ringe 52 in der Nabe nach dem Aushärten des Materials eingebettet sind. Eine solche Verstärkung, wie sie durch Ringe 52 bewirkt wird, ist besonders für rotierbare Bürstenwerkzeuge zweckmäßig, die einen kurzen radialen Abstand zwischen der äußeren Kante der Nabe 12 und der Kante der Mittelöffnung 16 aufweisen. Wenngleich eine derartige Dimensionierung der Nabe 12 zu einer erheblichen Einsparung von zu formendem Material führen kann, ist es möglich, daß eine dünne Nabe nicht die erforderliche Steifigkeit für Hochgeschwindigkeits-Verwendung aufweist. Die Ringe 52 bewirken diese zusätzliche Festigkeit.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges (10; 10'; 50) mit einer Nabe (12; 12') und einer Vielzahl von Borsten (14; 14'; 14"), die sich von der Nabe erstrecken, mit folgenden Schritten:

Bereitstellen einer Form mit zwei Formhälften (36, 38), die eine Ausnehmung definieren, die entlang einer Grenzfläche in eine schließbare Formausnehmung und eine borstenaufnehmende Ausnehmung unterteilt ist, wobei die Form weiterhin wenigstens einen Stift (24) zum Ausrichten der Borsten aufweist, der sich innerhalb der die Borsten aufnehmenden Ausnehmung erstreckt; Einführen in die die Borsten aufnehmende Ausnehmung nahe dem wenigstens einen Stift (24) zum Ausrichten der Borsten einer festen Packung aus Borsten (14; 14'; 14") derart, daß ein Ende der Borsten innerhalb der Formausnehmung angeordnet ist und das andere Ende der Borsten eine kontinuierliche Borstenfüllung bildet;

Schließen der Formausnehmung, so daß die Enden der Borsten innerhalb der Formausnehmung lediglich durch die Formhälften nahe der Grenzfläche der Formausnehmung und der die Borsten aufnehmenden Ausnehmung und dadurch ohne zusätzliche Haltemittel in ihrer Position gehalten werden;

Einführen eines fließfähigen thixotropen Materials in die Formausnehmung derart, daß wenigstens ein innerhalb der Formausnehmung angeordneter Abschnitt jeder Borste von dem thixotropen Material umgeben ist;

Aushärten des thixotropen Materials in der Formausnehmung, wodurch der Abschnitt jeder Borste in der Formausnehmung in dem gehärteten thixotropen Material eingebettet wird und das gehärtete thixotrope Material die Nabe (12; 12') des Bürstenwerkzeuges bildet; und

Entfernen des Bürstenwerkzeuges aus der Ausnehmung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Einsetzens wenigstens eines Verstärkungsteiles (52) in die Formausnehmung.

3. Vorrichtung zum Herstellen eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges mit einer zentralen Nabe (12; 12') und einer Vielzahl von Borsten (14; 14'; 14"), die sich von der Nabe erstrecken, gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 mit

Mitteln, die eine Ausnehmung definieren;

mehreren in der Ausnehmung angeordneten Mitteln (24) zum Ausrichten der Borsten;

in der Ausnehmung angeordneten Formmitteln mit einer ersten Formhälfte (36) und einer zweiten Formhälfte (38), wobei erste und zweite Formhälfte zusammen eine dazwischen befindliche Formausnehmung mit der gewünschten Gestalt der Nabe des rotierbaren Bürstenwerkzeuges zum Aufnehmen der Borsten (14; 14'; 14") aufweisen, die nahe den Mitteln (24) zum Ausrichten der Borsten angeordnet sind, wobei die zweite Formhälfte (38) ferner einen Kanal (40) zum Einführen eines aushärtbaren thixotropen Nabenmaterials in die Formausnehmung aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (36, 38) ein Ende dieser Borsten zwischen sich einklemmen, um diese Borsten in ihrer Lage ohne zusätzliche Haltemittel zu halten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung allgemein zylindrisch ist und die Formausnehmung ein allgemein zylindrisches Volumen definiert, welches koaxial mit der Ausnehmung ist, und der Rest der Ausnehmung eine Borstenausnehmung ist, die dazu dient, die Borsten aufzunehmen, und mehrere Stifte (24) zum Ausrichten der Borsten ringförmig innerhalb der Borstenausnehmung parallel zur Achse der Ausnehmung angeordnet sind, um mehrere Borstenbündel innerhalb der Borstenausnehmung im wesentlichen senkrecht zur Achse der Ausnehmung anordnen zu können derart, daß ein Ende jeder Borste innerhalb der Formausnehmung angeordnet ist.