DE10029239A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von magnetischen Bauteilen und Verfahren und Vorrichtung zur Abfallflüssigkeitsbehandlung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von magnetischen Bauteilen und Verfahren und Vorrichtung zur AbfallflüssigkeitsbehandlungInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils weist eine Trennscheibe auf, welche einen Schneiderand aufweist, der hitzebeständiges Harz und Schleifkorn enthält. Ein eine Seltenerd-Legierung enthaltenes magnetisches Bauteil wird durch die Trennscheibe bearbeitet, wobei hauptsächlich aus Wasser bestehende Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird. Ein Magnetabscheider, welcher eine magnetische Flussdichte an der Oberfläche von nicht kleiner als 0,25 T aufweist, scheidet magnetisch Schlamm von verwendeter Schleifflüssigkeit ab. Ferner wird die Schleifflüssigkeit in ein Becken gefüllt, wobei der in der Schleifflüssigkeit enthaltene Schlamm Klumpen bilden und sich absetzen darf. Die von dem Schlamm abgeschiedene Schleifflüssigkeit wird im Kreislauf verwendet. Der gleiche Abscheidungsprozess kann zum Abscheiden von einem eine Seltenerd-Legierung enthaltenden Schlamm von Abfallflüssigkeit verwendet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Bearbeiten eines magnetischen Bauteils und ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Abfallflüssigkeitsbehandlung. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Bearbeiten eines magnetischen Bauteils und ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Abfallflüssigkeitsbehandlung, in welchen
abfallendes Schleifmittel, welches Schlamm, wie zum Beispiel
Abfall vom Schleifen enthält, gereinigt und wiederverwendet
wird.
Stand der Technik zum Reinigen von Schleifflüssigkeit ist in
der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
10-309647 offenbart. Gemäß diesem Stand der Technik wird das
die Unreinheiten enthaltende Schleifmittel in einem Becken
aufbewahrt und mithilfe einer Düse umgewälzt, um den Schlamm
und die Schleifkörner von der Schleifflüssigkeit zu trennen.
Dann wird der Schlamm mit Hilfe eines magnetischen Abscheiders
aus dem Becken genommen.
Weiterer Stand der Technik ist in der japanischen
Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 8-299717 offenbart.
Gemäß diesem Stand der Technik wird ein Filter zum Reinigen der
Schleifflüssigkeit verwendet.
Gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik können jedoch
kleine Partikel in dem Schlamm nicht ausreichend entfernt
werden. Wenn die kleinen Partikel in dem Schlamm ausreichend
entfernt werden müssen, ist für die Vorrichtung ein
Großraumbecken von ungefähr 3000 Litern erforderlich, was das
Problem zur Folge hat, dass die Vorrichtung groß sein muss.
Der Schlamm, der beim Bearbeiten von magnetischen Bauteilen,
insbesondere beim Schleifen von seltenen Erdlegierungen
produziert wird, enthält feine Partikel, die einen Durchmesser
von ungefähr 2 µm bis 3 µm aufweisen. Gemäß dem letzten Stand der
Technik ist der Filter oft durch diese Partikel verstopft, was
das wirksame Entfernen des Schlamms, der diese feinen Partikel
enthält, schwierig macht.
Falls ferner die Schleifflüssigkeit ohne ausreichendes
Entfernen des Schlamms wiederverwendet wird, nutzt sich ein
Schleifrand vorzeitig ab, falls das Bauteil durch eine
Schleifscheibe geschnitten wird, welche ein hitzebeständiges
Harz und ein superhartes Schleifkorn aufweist.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von magnetischen Bauteilen
und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln der
Abfallflüssigkeit zu schaffen, welche in der Abscheidung des
Feinpartikelschlamms kompakter und effektiver sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum
Bearbeiten eines magnetischen Bauteils geschaffen, welches
aufweist: einen ersten Schritt des Bearbeitens eines
magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die einen
Rand hat, der hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn
aufweist, während Schleifflüssigkeit zu dem Bearbeitungsbereich
zugeführt wird und einen zweiten Schritt des magnetischen
Schlammabscheidens von der Schleifflüssigkeit, die von dem
Bearbeitungsbereich abgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils geschaffen. Die
Vorrichtung weist auf: eine Bearbeitungseinrichtung zum
Bearbeiten eines magnetischen Bauteils, in der eine
Schleifeinrichtung verwendet wird, die einen Rand aufweist, der
hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält,
während Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt
wird, und eine magnetische Abscheidungseinrichtung zum
Abscheiden des Schlamms von der Schleifflüssigkeit, die von dem
Bearbeitungsbereich abgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird durch die
Verwendung des obigen Verfahrens ein Seltenerd-Magnet
geschaffen.
Gemäß der Erfindung kann der Schlamm durch eine magnetische
Abscheidevorrichtung, wie einen Magnetabscheider, von der
verwendeten Schleifflüssigkeit magnetisch abgeschieden werden.
Deshalb ist im Gegensatz zum Stand der Technik kein großes
Becken erforderlich und die Vorrichtung kann kompakt sein.
Falls die Schleifeinrichtung einen Rand aufweist, der
hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält und
falls die Schleifflüssigkeit feinen Partikelschlamm enthält,
wird der Rand vorzeitig abgetragen. Die Erfindung ist besonders
wirksam in dem oben beschriebenen Fall, weil der feine
Partikelschlamm gemäß der Erfindung abgeschieden werden kann,
wodurch das Problem verringert werden kann. Ferner ist die
Erfindung wirksam, wenn ein Seltenerd-Magnet gewonnen wird.
Vorzugsweise wird der Schlamm ferner von der Schleifflüssigkeit
abgeschieden, indem ermöglicht wird, dass sich der Schlamm
absetzt, zum Beispiel durch Einfüllen der Schleifflüssigkeit in
ein Becken, welches hinter der magnetischen
Abscheideeinrichtung angeordnet ist. Wenn das magnetische
Abscheideverfahren an der Schleifflüssigkeit angewendet wird,
wird auch der Schlamm magnetisiert, welcher nicht von der
Schleifflüssigkeit entfernt worden ist. Daher kann zum Beispiel
beim Einfüllen der Schleifflüssigkeit in das Becken der
magnetisierte Schlamm in der Schleifflüssigkeit Klumpen bilden
und sich schnell in dem Becken absetzen. Sogar falls der
Schlamm feine Partikel enthält, die sich nicht leicht absetzen,
setzt sich in diesem Vorgang der Schlamm durch die Bildung von
Klumpen ab und kann schnell von der Schleifflüssigkeit getrennt
werden. Daher besteht keine Notwendigkeit ein großes Becken zu
verwenden.
Falls das magnetische Bauteil eine Seltenerd-Legierung enthält,
weist die magnetische Abscheidungseinrichtung bevorzugt an der
Oberfläche eine magnetische Flussdichte auf, welche nicht
kleiner als 0,25 Tesla ist. Die Seltenerd-Legierung wird leicht
oxidiert und es wird angenommen, dass die Oxidation in dem
Schlamm sogar leichter abläuft, wodurch der Anteil an nicht
magnetischen Partikel erhöht wird und daher der Schlamm auf die
Magnetkraft weniger empfindlich wird. Daher ist es schwierig,
den Seltenerd-Legierung enthaltenden Schlamm magnetisch
herauszuziehen. Durch die Verwendung der magnetischen
Abscheidungseinrichtung, die an der Oberfläche eine
Magnetflussdichte aufweist, die nicht kleiner als 0,25 Tesla
ist, wird es jedoch möglich, die Fähigkeit zum Abscheiden des
Schlamms zu erhöhen und dadurch die Abnutzung der
Schleifeinrichtung zu verringern.
Ferner besteht vorzugsweise die Schleifflüssigkeit
hauptsächlich aus Wasser. Falls der Hauptbestandteil der
Schleifflüssigkeit Wasser ist, wird es möglich den Schlamm bei
einer niedrigeren Magnetflussdichte herauszuziehen, da Wasser
eine kleinere Viskosität als Öl aufweist.
Vorzugsweise wird die Schleifflüssigkeit nach der Abscheidung
des Schlamms dem Bearbeitungsbereich zugeführt, um im Kreislauf
verwendet zu werden. In diesem Fall kann die Schleifflüssigkeit
wirksam verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren
zur Behandlung der Abfallflüssigkeit geschaffen, welches einen
Schritt zum Abscheiden von einem, eine Seltenerd-Legierung
enthaltenden Schlamm von der Abfallflüssigkeit durch die
Verwendung einer magnetischen Abscheideeinrichtung mit einer
magnetischen Flussdichte an der Oberfläche, welche Flussdichte
nicht kleiner als 0,25 Tesla ist, aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Behandlung der Abfallflüssigkeit geschaffen, die eine
magnetische Abscheidevorrichtung aufweist, welche an der
Oberfläche eine magnetische Flussdichte hat, die nicht kleiner
als 0,25 Tesla ist, um den, eine Seltenerd-Legierung
enthaltenden Schlamm von der Abfallflüssigkeit zu trennen.
Gemäß der Erfindung kann durch die Verwendung der magnetischen
Abscheideeinrichtung, welche an der Oberfläche eine magnetische
Flussdichte nicht kleiner als 0,25 Tesla aufweist, der die
Seltenerd-Legierung enthaltende Schlamm, welcher schwer
herauszuziehen ist, leichter von der Abfallflüssigkeit getrennt
werden.
Vorzugsweise wird der Schlamm außerdem von der
Abfallflüssigkeit abgeschieden, indem sich der Schlamm absetzen
darf, zum Beispiel indem die Abfallflüssigkeit in ein Becken
eingefüllt wird, welches hinter der magnetischen
Abscheideeinrichtung angeordnet ist. Wenn der magnetische
Abscheidevorgang an der Abfallflüssigkeit durchgeführt wird,
wird auch der Schlamm magnetisiert, welcher nicht an die
magnetische Abscheideeinrichtung herangezogen wurde. Daher kann
zum Beispiel durch Einfüllen der Abfallflüssigkeit nach der
magnetischen Abscheidung in das Becken der magnetisierte
Schlamm in der Abfallflüssigkeit Klumpen bilden und sich
schnell in dem Becken absetzen. Bei diesem Vorgang wird der
Schlamm, sogar wenn der Schlamm feine Partikel enthält, welche
sich nicht einfach absetzen, durch die Klumpenbildung abgesetzt
und kann schnell von der Abfallflüssigkeit abgeschieden werden.
Daher ist es nicht notwendig, ein großes Becken zu verwenden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren
dargestellt und werden im weiteren mit Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
Fig. 2A eine Querschnittsansicht, welche einen Abschnitt einer
Trennscheibenanordnung zeigt;
Fig. 2B eine Skizze, welche einen Teilabschnitt eines
Schneiderandes zeigt;
Fig. 3 eine Skizze, die eine Vorrichtung zur Abgabe von
Schleifflüssigkeit zeigt, welche nahe der Trennscheiben
angeordnet ist;
Fig. 4A eine perspektivische Ansicht, die eine Magnetwalze
zeigt;
Fig. 4B eine perspektivische Ansicht, die einen Magneten
zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, welche die Funktion eines
Abstreifers darstellt;
Fig. 6A eine Tabelle, die ein Ergebnis des Experiments 1
zeigt;
Fig. 6B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von
Experiment 1;
Fig. 7A eine Tabelle, die ein Ergebnis des Experiments 2
zeigt;
Fig. 7B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von
Experiment 2;
Fig. 8A eine Tabelle, die ein Ergebnis von Experiment 3 zeigt;
und
Fig. 8B eine graphische Darstellung des Ergebnisses von
Experiment 3.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit bezug
auf die Zeichnung näher erläutert.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist eine Vorrichtung 10 zum
Bearbeiten eines magnetischen Bauteils als Ausführungsform der
Erfindung einen Bearbeitungsabschnitt 12 zum Bearbeiten des
magnetischen Bauteils 54 (welcher später beschrieben wird),
einen Reinigungsabschnitt 14 zum Reinigen von
Schleifflüssigkeit 58 durch Abscheiden des Schlamms 90 (wird
ebenso später beschrieben) von der Schleifflüssigkeit 58, die
in dem Bearbeitungsabschnitt 12 verwendet wird und ein
Kreislaufsystem 16 auf, um die gereinigte Schleifflüssigkeit 58
an den Bearbeitungsabschnitt 12 zurückzuführen.
Der Bearbeitungsabschnitt 12 weist einen Basisblock 18 auf. Der
Basisblock 18 weist eine obere Fläche auf, die mit einer nach
oben geöffneten Pfanne 22 versehen ist, welche eine
Abflussöffnung 20 zum Abfließen der Schleifflüssigkeit 58
aufweist. Die Pfanne 22 ist mit senkrechten Platten 24
versehen, um zu verhindern, dass die Schleifflüssigkeit 58 nach
außen spritzt.
Die Pfanne 22 hat eine obere Fläche, die mit einer
überhängenden X-Vorschub-Bearbeitungsvorrichtung 25 eines
sogenannten Auslegertyps versehen ist. Die
Bearbeitungsvorrichtung 25 enthält eine Säule 26, die an der
Pfanne 22 angeordnet ist. Die Säule 26 hat eine seitliche
Fläche, die mit einem Stützabschnitt (nicht dargestellt)
versehen ist. Der Stützabschnitt stützt rotierend eine
rotierende Welle 28.
Die rotierende Welle 28 ist mit einer Trennscheibenanordnung 30
versehen. Die rotierende Welle 28 weist ein Ende, welches durch
einen Stützarm gestützt ist und ein anderes Ende, welches mit
einer Rolle 34 befestigt ist, auf. Die Rolle 34 ist mit einem
Riemen 36 versehen. Durch Antreiben des Riemens 36 durch die
Verwendung eines Rotationswellen-Antriebsmotors (nicht
dargestellt) wird die rotierende Welle 28 und die
Trennscheibenanordnung 30 in eine Richtung gedreht, die zum
Beispiel durch den Pfeil A gekennzeichnet ist.
Wie aus Fig. 2A ersichtlich, enthält die
Trennscheibenanordnung 30 eine Mehrzahl von Trennscheiben 38.
Jede der Trennscheiben 38 ist von einem der benachbarten
Trennscheiben durch ein ringförmiges Abstandsstück 40 getrennt.
Jede Trennscheibe 38 weist eine Grundplatte 42 ähnlich einer
pfannkuchenförmigen Scheibe auf. Die Grundplatte 42 weist einen
äußeren Umfangsrand auf, der mit einem Schneiderand 44 versehen
ist.
Die Grundplatte 42 ist zum Beispiel aus einer harten Legierung,
wie Wolframcarbid oder einem Schnellarbeitsstahl hergestellt.
Wahlweise kann die Grundplatte 42 aus einer gesinterten
Diamantlegierung hergestellt sein, welches eine Legierung ist,
die durch Sintern von Diamant oder cBN (kubisches Bornitrid)
oder ähnlichem mit einer harten Legierung hergestellt ist, wie
es in der japanischen Patentanmeldung mit der
Offenlegungsnummer 8-109431 und 8-109432 offenbart ist.
Wie aus Fig. 2B ersichtlich, ist ferner der Schneiderand 44
aus einer Mischung von Schleifkorn 44a und einem
hitzebeständigem Harz 44b hergestellt. Genauer ausgedrückt ist
das Schleifkorn 44a durch das hitzebeständige Harz 44b an die
Grundplatte 42 gebunden.
Das Schleifkorn 44a besteht zum Beispiel aus einem superharten
Schleifkorn. Das superharte Schleifkorn kann eine solche
Substanz wie natürliches oder synthetisches Diamantpulver, cBN-
Pulver und eine Mischung von dem natürlichen oder synthetischen
Diamantpulver und cBN-Pulver sein. Das Schleifkorn 44a hat
einen Korndurchmesser von ungefähr 160 µm bis 250 µm.
Das hitzebeständige Harz 44b ist aus einem aushärtendem Harz,
wie zum Beispiel Phenolharz und Polymidharz, hergestellt.
Ferner kann dem hitzebeständigem Harz 44b ein Metallpulver
hinzugefügt werden, welches einen Partikeldurchmesser von
einigen wenigen Mikrometer aufweist.
Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Pfanne 22 eine
obere Fläche auf, die mit einem Paar von Schienen 46 versehen
ist, in welchem ein X-Schlitten 48 verschiebbar befestigt ist.
Der X-Schlitten 48 hat eine obere Fläche, die mit einem
Spanntisch 50 versehen ist, der an einer oberen Fläche einer
Klebeplatte 52 angeordnet hat. Die Klebeplatte 52 weist eine
obere Fläche auf, an welche das magnetische Bauteil 54 während
des Bearbeitens mit einem Klebstoff befestigt ist. Das
magnetische Bauteil 54 ist zum Beispiel ein Magnetbauteil einer
Seltenerd-Verbindung für einen Schwingspulenmotor (VCM). Das
oben beschriebene Magnetbauteil einer Seltenerd-Legierung weist
wegen seiner Zusammensetzung durch eine harte Primärphase und
eine zähe Korngrenzphase einen sehr hohen Schleifwiderstand
auf. Beim Bearbeiten eines solchen Materials durch einen Rand
der aus Harz und Schleifkorn hergestellt ist, ist das Abtragen
des Randes ein Hauptproblem.
Wie in Fig. 9 des U.S. Patents 5,448,437 gezeigt, wird der
hier erwähnte Schwingspulenmotor zum Beispiel in einem
Festplattenantrieb verwendet. In dieser Fig. 9 wird der
Schwingspulenmotor durch das Bezugszeichen 307 bezeichnet. Das
Magnetbauteil der Seltenerd-Legierung, welches durch die
Trennscheiben 38 bearbeitet wird, wird dann
oberflächenbehandelt, um einen Seltenerd-Magnet zu ergeben.
Solche Seltenerd-Magnete werden zum Beispiel als Magnet
verwendet, die durch die Bezugszeichen 3, 4, 5, und 6 in den
Fig. 1 und 2 des U.S. Patents 5,448,437 gekennzeichnet sind.
Ferner werden ein Herstellungsverfahren und andere
Informationen über Nd-Fe-B Seltenerd-Magnete in den U.S.
Patenten 4,770,723 und 4,792,368 offenbart. Der Seltenerd-
Magnet ist ein "R-T-(M)-B Magnet", wobei R ein Seltenerd-
Element einschließlich Y, T Fe oder eine Fe-Co Verbindung, M
ein Zusatz und B Bor ist.
Mit der oben beschriebenen Anordnung kann durch Verschieben des
X-Schlittens 48 in einer durch einen Pfeil B bezeichneten
Richtung (entlang der X-Achse), bei der sich das magnetische
Bauteil 54 mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der sich
in die mit einem Pfeil A bezeichneten Richtung drehenden
Trennscheibenanordnung 30 bewegt, in einem vorbestimmten Ausmaß
bearbeitet werden. Beim Bearbeiten des magnetischen Bauteils 54
wird Schlamm 90 produziert. Beim Bearbeiten des magnetischen
Bauteils wird, wie ebenso in Fig. 3 gezeigt, die
Schleifflüssigkeit 58 dem Bearbeitungsbereich 60 von einer
Schleifflüssigkeit-Zuführungsvorrichtung 56 zugeführt, welche
nahe der Trennscheiben 38 angeordnet ist.
Die Schleifflüssigkeit 58 besteht hauptsächlich aus Wasser.
Falls die Schleifflüssigkeit zum Beispiel hauptsächlich aus Öl
besteht, kann sich der Schlamm 90 wegen der hohen Viskosität
des Öles nicht einfach innerhalb der Schleifflüssigkeit 58
bewegen. Da jedoch Wasser eine geringe Viskosität aufweist,
kann sich der Schlamm 90 einfach bewegen. Falls Wasser der
Hauptbestandteil der Schleifflüssigkeit 58 ist, wird es daher
möglich, den Schlamm 90 bei einer geringeren magnetischen
Flussdichte herauszuziehen. Da ferner Wasser eine hohe
spezifische Wärme aufweist, kann der Schneiderand 44 wirksam
gekühlt werden.
Die Schleifflüssigkeit-Zuführungsvorrichtung 56 enthält einen
stationären Abschnitt 64, der mit einer Schleifflüssigkeits-
Versorgungsleitung 62 verbunden ist. Der stationäre Abschnitt
64 wird mit der Schleifflüssigkeit 58 versorgt, die von der
Schleifflüssigkeit-Versorgungsleitung 62 kommt. Die
Schleifflüssigkeit 58 wird bei einem Druck von ungefähr 196 kPa-980 kPa
(2 kg/cm2-10 kg/cm2) dem Bearbeitungsbereich 60 von
einer Zuführungsöffnung 66 zugeführt, welche an der Spitze des
stationären Abschnitts 64 ausgebildet ist. Hierbei sei
angemerkt, dass die Zuführungsöffnung 66 entsprechend der Größe
der Trennscheiben 38 mit einem variablen Öffnungswinkel
versehen ist.
Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich, tritt die in dem
Schleifprozessabschnitt 12 verwendete Schleifflüssigkeit 58 aus
der Abflussöffnung 20 der Pfanne 22 aus und wird über die
Schleifflüssigkeit-Abflussleitung 68 in einen Behälter 70 des
Reinigungsabschnitts 14 aufbewahrt. Ein Hindernisbauteil 72 ist
innerhalb des Behälters 70 vorgesehen, um das Absetzen des in
der Schleifflüssigkeit 58 enthaltenen Schlamms 90 zu
erleichtern. Ferner ist ein Magnetabscheider 74 nahe des
Hindernisbauteils 72 angeordnet. Der Magnetabscheider 74 weist
eine Magnetwalze 76 zum Herausziehen des Schlamms 90 und eine
Abquetschwalze 78 zum Entfernen der Schleifflüssigkeit 58 auf
der Magnetwalze 76 auf. Das Hindernisbauteil 72 ist nach oben
zunehmend steil ausgebildet, um eine einfache Berührung der
Schleifflüssigkeit 58 mit der Magnetwalze 76 zu ermöglichen.
Wie in Fig. 4A dargestellt, weist die Magnetwalze 76 einen
hohlen Zylinder 80 auf. Ein durch eine Hauptwelle 81
durchdrungener Zylinder 82 ist in dem hohlen Zylinder 80
angeordnet. Der Zylinder 82 weist eine mit Magneten 84
versehene äußere Mantelfläche auf. Die Magnete 84 sind zum
Beispiel in vier longitudinalen Reihen und vier Umfangsreihen
mit einem im allgemeinen gleichen Abstand angeordnet, so dass
insgesamt 16 Magnete 84 verwendet sind. Wie aus Fig. 4B
ersichtlich, enthalten die Magnete 84 zwei Arten von Magneten,
die jeweils in Richtung ihrer Dicke magnetisiert sind. Die
Polarität der Magnete 84 ist in jeder der longitudinalen Reihen
der Magnete 84 und in jeder der Umfangsreihen der Magnete 84
abgewechselt. Wie in der U.S. 4,770,723 offenbart, ist jeder
der Magnete 84 zum Beispiel ein Neodymmagnet. Der Schlamm 90
wird durch die Magnete 84 auf die äußere Mantelfläche des
hohlen Zylinder 80 gezogen.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass, wenn der hohle
Zylinder 80 an der Mantelfläche eine magnetische Flussdichte
nicht kleiner als 0,25 T (T steht für Tesla) aufweist, der
Schlamm einfach von der Schleifflüssigkeit 58 abgeschieden
werden kann, sogar falls der Schlamm eine Seltenerd-Legierung
enthält, welche schwer von den Magneten 84 weggezogen werden
kann. Die Magnetwalze 76 wird durch einen nicht dargestellten
elektrischen Motor zum Beispiel in einer Richtung rotiert, die
durch den Pfeil C gekennzeichnet ist (siehe Fig. 5). Die
magnetische Flussdichte an der Oberfläche des hohlen Zylinders
80 wird zum Beispiel mit einem Gaussmeter und einer Sonde
gemessen (beide hergestellt von Bell Corporation und vertrieben
durch Toyo Tsusho Co., Ltd.) indem die Sonde mit dem Gegenstand
der Messung in Berührung gebracht wird.
Wie aus Fig. 1 und Fig. 5 ersichtlich, wird die den Schlamm
90 enthaltende Schleifflüssigkeit 48 dem magnetischen
Abscheider 74 zugeführt, wenn sie über die obere Kante des
Hindernisbauteils 72 fließt. Der Schlamm 90 wird an die
Magnetwalze 76 herangezogen. Dann wird die Schleifflüssigkeit
58 auf der Magnetwalze 76 durch die Abquetschwalze 78
abgestriffen. Danach wird der auf die Magnetwalze gezogene
Schlamm 90 durch einen Abstreifer 86 entfernt, welcher gegen
die äußere Mantelfläche der Magnetwalze 76 gehalten ist und in
einen Schlammbehälter 88 abgeladen. Wie oben beschrieben, wird
der Schlamm 90 durch den Magnetabscheider 74 von der
verwendeten Schleifflüssigkeit 58 magnetisch abgeschieden. Der
Magnetabscheider 74 ist insbesondere zum Abscheiden von feinem
Partikelschlamm geeignet.
Nach dem Passieren der Magnetwalze 76 fließt die
Schleifflüssigkeit 58 zunächst aus einer Abflussöffnung (nicht
dargestellt) heraus, die unter der Magnetwalze 76 vorgesehen
ist und dann in ein Becken 92 (zum Beispiel einen rechten
Abschnitt des Beckens 92, der durch eine Trennwand 94
abgetrennt ist), welches hinter dem Magnetabscheider 74 und dem
Behälter 70 angeordnet ist. Der aus feinem der Seltenerd-
Legierung bestehende Schlamm 90 weist eine Koerzitivkraft wie
ein kleiner Magnet auf. Sogar wenn er nicht an die Magnetwalze
76 herangezogen wurde, wird daher der Schlamm 90 durch die
Magnetwalze 76 magnetisiert und setzt sich aufgrund von
Klumpenbildung schnell in dem Becken 92 ab. Ferner sind
innerhalb des Beckens 92 Hindernisplatten 94, 96 und 98
angeordnet, um zu verhindern, dass sich der Schlamm 90 bewegt
und um die Wegstrecke zu verlängern, wodurch das Absetzen des
Schlamms 90 erleichtert wird. Die Schleifflüssigkeit 58 fließt
entlang einer Wegstrecke, die durch den Pfeil D bezeichnet ist.
Während der Bewegung in dem Becken 92 setzt sich daher in dem
Becken 92 der Schlamm 90 ab und die Abscheidung des Schlamms 90
von der Schleifflüssigkeit 58 wird weiter begünstigt. Ferner
können durch das durch die Klumpenbildung begünstigte Absetzen
sogar kleine Partikel des Schlamms schnell von der
Schleifflüssigkeit 58 abgeschieden werden. Demzufolge ist ein
großes Becken nicht länger notwendig, um den Schlamm 90 von der
Schleifflüssigkeit 58 abzuscheiden, wodurch es möglich wird,
die Vorrichtung in ihrer Größe zu verkleinern.
Die von dem Schlamm 90 abgeschiedene und daher gereinigte
Schleifflüssigkeit 58 in dem Becken 92 wird dann durch eine
Pumpe, welche ein Teil des Kreislaufsystems 16 ist, gepumpt und
an die Schleifflüssigkeit-Abführungsvorrichtung 56 über die
Schleifflüssigkeit-Versorgungsleitung 62 zugeführt, um im
Kreislauf verwendet zu werden.
Im folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen
Schleifvorrichtung 10 erläutert.
Zuerst wird in dem Schleifprozessabschnitt 12 das magnetische
Bauteil 54 durch die Trennscheiben 38 bearbeitet, während die
Schleifflüssigkeit 58 dem Bearbeitungsbereich 60 zugeführt
wird. Dann wird die den Schlamm 90 enthaltende
Schleifflüssigkeit 58 über die Schleifflüssigkeit-
Abflussleitung 68 in den Behälter 70 eingefüllt.
Um dem Magnetabscheider 74 zu erlauben, Unreinheiten, wie zum
Beispiel den Schlamm 90, an die Oberfläche des
Magnetabscheiders 74 zu ziehen, wird die Schleifflüssigkeit 58
an die Oberfläche des Magnetabscheiders 74 gebracht. Die
Schleifflüssigkeit 58, welche den Magnetabscheider 74 passiert
hat, wird in das Becken 92 eingefüllt und die in der
Schleifflüssigkeit 58 zurückgebliebenen Unreinheiten, wie der
Schlamm 90, setzen sich in dem Becken 92 ab. Daher wird nur in
dem Becken 92 obenstehende Flüssigkeit gepumpt und durch die
Pumpe 100 in den Kreislauf zurückgeführt. Die Verunreinigungen,
wie der Schlamm 90, setzen sich in dem Becken 92 ab und werden
von Zeit zu Zeit bei Bedarf entfernt.
Durch die Verwendung der Schleifflüssigkeit 58, von welcher der
Schlamm 90 wie oben beschrieben entfernt wurde, kann beim
Schneiden des magnetischen Bauteils 54 die Lebensdauer des
Schneiderandes 44 vergrößert werden.
Nun werden mit der Schleifvorrichtung 10 durchgeführte
Experimente erläutert.
Die Bedingungen der Experimente sind in Tabelle 1
zusammengefasst.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich verwendeten die Experimente den
Schneiderand 44, der ein Phenolharz und ein Diamantschleifkorn
(20% Volumenanteil) enthält. Jede der Trennscheiben 38 hatte
einen Außendurchmesser von 125 mm und einem 1,0 mm dicken
Schneiderand 44. Jede der Grundplatten 42 hatte eine Dicke von
0,9 mm und einen inneren Durchmesser von 40 mm. Das Randvolumen
(die Höhe des Schneiderands 44) betrug 3 mm-4 mm.
Die Trennscheiben 38 hatten eine Rotationsgeschwindigkeit
(Umfangsgeschwindigkeit) von 2070 m/min und die
Schneidegeschwindigkeit betrug 10 mm/min. Die
Schleifflüssigkeit 58 wurde zum Beispiel durch Verdünnen mit
Wasser von Castrol Limited hergestelltes JP-0497N auf 2%
(Gewichtsprozent) zubereitet. Das Arbeitsstück war Neomax 44H,
ein Magnetbauteil einer Seltenerd-Legierung, hergestellt von
Sumitomo Special Metals Co., Ltd.
Die in Fig. 6A bis Fig. 8B dargestellten Ergebnisse sind
durch das Experiment gewonnen.
Der hier verwendete Ausdruck "magnetische Flussdichte an der
Oberfläche" ist die magnetische Flussdichte an der äußeren
Mantelfläche des hohlen Zylinders 80 des Magnetabscheiders 74.
Der Ausdruck "Schlammentfernungsanteil" ist ein Wert, der den
Grad des Entfernens des Schlamms 90 von der Schleifflüssigkeit
58 angibt, der durch Passieren der verwendeten
Schleifflüssigkeit 58 durch den Magnetabscheider 74 gleich nach
der Schneidetätigkeit erreicht wird. Der Ausdruck "Abtragung
durch Bearbeiten" ist typischerweise ein Volumen des
magnetischen Bauteils 54 (pro Trennscheibe 38), welches in den
300 Durchläufen des Schneidens des magnetischen Bauteils 54 in
den Schlamm 90 übergeführt wurde. Der Ausdruck
"Trennscheibenabnutzung" ist typischerweise ein
Abtragungsvolumen (pro Trennscheibe 38) in dem Schneiderand 44
der Trennscheibe 38 in den 300 Durchläufen des Bearbeitens des
magnetischen Bauteils 54. Der Ausdruck "Absetzungsvolumen" ist
ein Volumen des Schlamms 90, welches in einer Messeinheit (500 cm3
der Schleifflüssigkeit 58, gemäß den vorliegenden
Experimenten) in der Schleifflüssigkeit 58 enthalten ist. Der
Ausdruck "Schlammanteil" ist eine Gewichtsprozentangabe des
Schlamms 90, welcher in den 500 cm3 der Schleifflüssigkeit 58
enthalten ist.
Unter den in Tabelle 1 dargestellten Bedingungen wurde jedes
der folgenden Experimente durchgeführt.
Zuerst wurden in Experiment 1 die folgenden vier Anordnungen
als Funktion des "Abtragens durch Bearbeiten" und der
"Trennscheibenabnutzung" verglichen (Fig. 6A und Fig. 6B).
- 1. Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,3 T) + ein Becken
- 2. Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,25 T) + ein Becken
- 3. Ein Magnetabscheider (magnetische Flussdichte an der Oberfläche von 0,2 T) + ein Becken
- 4. Kein Magnetabscheider + ein Becken.
Wie in Fig. 6A und Fig. 6B dargestellt, nimmt die
Trennscheibenabnutzung tendenziell ab, wenn die magnetische
Flussdichte des Magnetabscheiders 74 zunimmt. Ferner nimmt der
Unterschied in der Trennscheibenabnutzung zwischen den Fällen
1)-4) zu, wenn das Abtragen durch Bearbeiten zunimmt. Das
heißt, wenn die Anzahl der Schnitte zunimmt.
Unter den Bedingungen, bei denen der Magnetabscheider 74
verwendet wurde, insbesondere wenn die magnetische Flussdichte
nicht kleiner als 0,25 T war, wurde der Schlamm 90 wirksam
entfernt, wodurch die Lebensdauer der Trennscheibe 38 erhöht
wurde.
Als nächstes wurde im Experiment 2 die Anzahl der
Magnetabscheider 74 verändert und ein Vergleich zwischen den
Fällen 5) und 6) durchgeführt (Fig. 7A und Fig. 7B). In
diesem Experiment betrug die magnetische Flussdichte an der
Oberfläche jedes Magnetabscheiders 74 0,3 T.
- 1. Ein Magnetabscheider + ein Becken
- 2. Zwei Magnetabscheider + ein Becken.
Wie aus Fig. 7A und Fig. 7B ersichtlich, wurde
herausgefunden, dass mehr Schlamm entfernt werden kann, wenn
die Anzahl der Magnetabscheider 74 erhöht wurde.
Ferner wurde in Experiment 3 die magnetische Flussdichte an der
Oberfläche des Magnetabscheiders 74 verändert und ein Vergleich
zwischen den Fällen 7) und 8) in Abhängigkeit von dem
Abscheidungseffekt des Schlamms 90 durchgeführt (Fig. 8A und
Fig. 8B).
- 1. Ein Magnetabscheider ohne Becken
- 2. Ein Magnetabscheider + Becken.
In jedem der Fälle wurde der Schlammentfernungsanteil an der
Schleifflüssigkeit-Abführungsvorrichtung 56 gemessen.
Wie in Fig. 8A und Fig. 8B dargestellt, wurde herausgefunden,
dass der Schlammentfernungsanteil drastisch zunimmt, wenn die
magnetische Flussdichte nicht kleiner als 0,25 T ist.
Ferner war der Schlammentfernungsanteil in dem Fall 8) größer
als in dem Fall 7). Dies verdeutlicht, dass eine weitere
Abscheidung des Schlamms 90 erreicht werden kann, indem sich
der Schlamm 90 nach dem Entfernen des Schlamms 90 durch den
Magnetabscheider 74 in dem Becken 92 absetzen darf.
Wie durch die oben beschriebenen Ergebnisse der Experimente
verstanden werden wird, kann mit der Schleifvorrichtung 10 der
Schlamm 90 in der Schleifflüssigkeit 58 ausreichend entfernt
werden, wodurch es möglich wird, die Schleifflüssigkeit 58 in
einem Kreislaufsystem zu verwenden.
Typischerweise hat im allgemeinen die Schleifvorrichtung,
welche eine Trennscheibe verwendet, die einen Schneiderand
aufweist, der aus aushärtendem Harz und superharten Schleifkorn
(Diamantschleifkorn) hergestellt ist, Probleme, wenn die zu dem
Bearbeitungsbereich zugeführte Schleifflüssigkeit Schlamm
enthält.
Zum Beispiel sammelt sich der Schlamm in dem
Bearbeitungsbereich oder zwischen dem Schneiderand und dem zu
schneidenden magnetischen Bauteil an, wodurch die Oberfläche
der Trennscheibe verstopft wird oder das Abführen von Splitter
während dem Bearbeiten ungenügend wird. Ferner verursacht dann
eine Zunahme des Schneidewiderstandes eine abnormale Abnutzung
des Harzabschnittes und ein Herausfallen des superharten
Schleifkorns aus der Trennscheibe, wodurch die
Schneidewirksamkeit verkleinert wird. Die Schneidelast ist
besonders hoch, wenn das magnetische Bauteil ein R-Fe-B-
Magnetbauteil ist, welches eine harte Hauptphase und eine zähe
Korngrenzphase aufweist, was zu einer extrem niedrigen
Schneidewirksamkeit führt. Wenn diese Situation anhält, gerät
Schlamm in die Kreislaufpumpe der Schleifflüssigkeit, was eine
abnormale Abnutzung verursacht und die Temperatur der
Schleifflüssigkeit erhöht.
Da der Schlamm 90 ausreichend von der Schleifflüssigkeit 58
entfernt werden kann, können jedoch mit der Schleifvorrichtung
10 die oben beschriebenen Probleme verringert werden, sogar
wenn die Schleifflüssigkeit 58 im Kreislauf verwendet wird,
wodurch es möglich wird, die Lebensdauer der Trennscheiben 38
zu erhöhen.
Da ferner die Menge des Schlamms 90 reduziert ist, die in die
Pumpe 100 gerät, welche die Schleifflüssigkeit 58 zirkuliert,
wird ein Verstopfen der Pumpe 100 verhindert und die abnormale
Abnutzung der Pumpe 100 kann reduziert werden.
Da ferner die Schleifflüssigkeit 58 im Kreislauf verwendet
werden kann, kann die Schleifflüssigkeit 58 wirksam verwendet
werden.
Ferner kann mit der Schleifvorrichtung 10 der Schlamm 90 durch
den Magnetabscheider 74 entfernt werden und sich dann einfach
durch Klumpenbildung absetzen. Deshalb ist im Gegensatz zum
Stand der Technik kein großes Becken erforderlich und die
Vorrichtung kann kompakt sein. So benötigt zum Beispiel eine
Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ein Großraumbecken mit
ungefähr 3000 Litern, im Gegensatz dazu kann das in der
Schleifvorrichtung 10 verwendete Becken 92 ein Fassungsvermögen
von ungefähr 600 Litern aufweisen.
Wenn ferner die magnetische Flussdichte an der Oberfläche des
Magnetabscheiders 74 nicht kleiner als 0,25 T ist, ist das
Abscheidungsvermögen des Schlamms 90 erhöht, wodurch die
Abnutzung des hitzebeständigen Harzes 44b reduziert wird, die
durch den Schlamm 90 während des Schleifens verursacht wird.
Dieser Effekt wird besonders deutlich, wenn der Schneiderand 44
der Trennscheibe 38 aus aushärtendem/hitzebeständigem Harz und
Diamantschleifkorn besteht.
Der die Seltenerd-Legierung enthaltende Schlamm bildet leicht
Klumpen und verstopft und rostet daher leicht. Falls daher die
Reinigungsvorrichtung einen Filter verwendet, muss der Filter
oft ausgetauscht werden, was Kosten und eine reduzierte
Wirksamkeit verursacht. Im Gegensatz dazu hat bei der
Schleifvorrichtung 10 das Nichtverwenden eines Filters die
Notwendigkeit des Filteraustausches beseitigt, wodurch die
Betriebskosten drastisch reduziert werden konnten.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform die Erfindung für einen Fall
beschrieben wurde, bei dem der Magnetabscheider 74 als
magnetische Abscheidungseinrichtung Permanentmagnete verwendet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt. So
können zum Beispiel wahlweise Elektromagneten verwendet werden.
Ferner können als Schleifeinrichtungen nicht nur die
Trennscheiben 38, sondern genau so gut jede beliebige
Bearbeitungseinrichtung verwendet werden. Ein Beispiel einer
beliebigen Schleifeinrichtung ist ein Draht. Der Draht enthält
einen Draht aus hartem Stahl (Klaviersaite) mit einem
Durchmesser von ungefähr 0,1 mm bis 0,3 mm, superhartes
Schleifkorn mit einem Durchmesser von 30 µm bis 60 µm und Harz
wie ein Phenolharz mit einer Dicke von 30 µm bis 60 µm, welches
das superharte Schleifkorn an den harten Stahldraht bindet. Die
Erfindung ist dann zum Drahtsägen zu verwenden, wobei der oben
beschriebene Draht verwendet wird.
Ferner kann die Erfindung nicht nur zur Abscheidung des
Schlamms 90 von der Schleifflüssigkeit 58 verwendet werden,
sondern genau so gut zum Abscheiden von Seltenerd-Legierung
enthaltenden Schlamm von jeder Abfallflüssigkeit.
Claims (15)
1. Verfahren zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils mit:
einem ersten Schritt des Schleifens eines magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält, wobei dem Bearbeitungsbereich Schleifflüssigkeit zugeführt wird, und
einem zweiten Schritt des magnetischen Abscheidens von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, welche von dem Bearbeitungsbereich abfließt.
einem ersten Schritt des Schleifens eines magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält, wobei dem Bearbeitungsbereich Schleifflüssigkeit zugeführt wird, und
einem zweiten Schritt des magnetischen Abscheidens von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, welche von dem Bearbeitungsbereich abfließt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend einen dritten
Schritt des Abscheidens des Schlamms von der Schleifflüssigkeit
durch Absetzen des Schlamms.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das
magnetische Bauteil eine Seltenerd-Legierung enthält, und der
zweite Schritt eine magnetische Abscheidungseinrichtung
verwendet, die zum Abscheiden des Schlamms eine magnetische
Flussdichte an der Oberfläche von nicht kleiner als 0,25 T
aufweist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei die
Schleifflüssigkeit hauptsächlich aus Wasser besteht.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die
Schleifflüssigkeit nach dem Abscheiden des Schlamms dem
Bearbeitungsbereich zugeführt wird, um im Kreislauf verwendet
zu werden.
6. Verfahren zum Behandeln von Abfallflüssigkeit, aufweisend
einen Schritt des Abscheidens von einem eine Seltenerd-
Legierung enthaltenden Schlamm von der Abfallflüssigkeit, bei
dem eine magnetische Abscheidungseinrichtung verwendet wird,
die eine magnetische Flussdichte an der Oberfläche von nicht
kleiner als 0,25 T aufweist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem der Schlamm durch
Absetzen des Schlamms zusätzlich von der Abfallflüssigkeit
abgeschieden wird.
8. Vorrichtung zum Bearbeiten eines magnetischen Bauteils,
aufweisend:
eine Bearbeitungseinrichtung zum Schleifen eines magnetischen Bauteils, welche eine Schleifeinrichtung verwendet, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält, wobei die Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und
eine magnetische Abscheidungseinrichtung zum Abscheiden von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abgeflossen ist.
eine Bearbeitungseinrichtung zum Schleifen eines magnetischen Bauteils, welche eine Schleifeinrichtung verwendet, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält, wobei die Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und
eine magnetische Abscheidungseinrichtung zum Abscheiden von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abgeflossen ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend ein Becken
zum Aufnehmen der Schleifflüssigkeit, welches hinter der
magnetischen Abscheidungseinrichtung angeordnet ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das magnetische
Bauteil eine Seltenerd-Legierung enthält, und die magnetische
Abscheidungseinrichtung eine magnetische Flussdichte an der
Oberfläche von nicht kleiner als 0,25 T aufweist.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die
Schleifflüssigkeit hauptsächlich aus Wasser besteht.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner
aufweisend eine Kreislaufeinrichtung zum Zuführen der
Schleifflüssigkeit nach der Abscheidung des Schlamms an den
Bearbeitungsbereich, damit die Schleifflüssigkeit im Kreislauf
verwendet werden kann.
13. Vorrichtung zum Behandeln von Abfallflüssigkeit, aufweisend
eine magnetische Abscheidungseinrichtung, welche eine
magnetische Flussdichte an der Oberfläche von nicht kleiner als
0,25 T aufweist, um den eine Seltenerd-Legierung enthaltenden
Schlamm von der Abfallflüssigkeit abzuscheiden.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend ein Becken
zur Aufnahme der Abfallflüssigkeit, welches hinter der
magnetischen Abscheidungseinrichtung angeordnet ist.
15. Seltenerd-Magnet, gewonnen durch Verwenden eines
Schleifverfahrens, wobei das Verfahren aufweist:
einen ersten Schritt des Schleifens eines magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält,
wobei Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und einen zweiten Schritt des magnetischen Abscheidens von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abfließt.
einen ersten Schritt des Schleifens eines magnetischen Bauteils mit einer Schleifeinrichtung, die einen Rand aufweist, welcher hitzebeständiges Harz und superhartes Schleifkorn enthält,
wobei Schleifflüssigkeit dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, und einen zweiten Schritt des magnetischen Abscheidens von Schlamm von der Schleifflüssigkeit, die von dem Bearbeitungsbereich abfließt.
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