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Die
Erfindung betrifft ein Rotationswerkzeug zur Oberflächenbearbeitung,
mit einer vorzugsweise gummielastischen Scheibe, deren Außenkranz
mit voneinander beabstandeten, insbesondere gegenüber einer
Radialrichtung schräg
gestellten, Bearbeitungszähnen
ausgerüstet
ist. Das heißt,
die Bearbeitungszähne
sind in der Regel schräg
gestellt, können aber
auch radial verlaufen.
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Ein
solches Rotationswerkzeug wird in der
DE 202 03 009 U1 beschrieben.
Hier geht es im Kern um eine verbesserte Schleifscheibe zum Entfernen von
Klebstoffen von Aufklebern oder schmutzigen Gegenständen von
einem zu schleifenden Gegenstand. Die fragliche Schleifscheibe kann
aus weichem Gummi hergestellt sein und lässt sich beispielsweise von
einem Handwerkzeug drehend antreiben. Dabei kann der Schleifbereich
mit einer Seite ausgerüstet
sein, die wenigstens eine abgeschrägte Oberfläche bildet.
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Ein ähnliches
Rotationswerkzeug mit nicht schräg
gestellten Bearbeitungszähnen
ist Gegenstand der
DE
198 45 166 B4 . Das fragliche Rotationswerkzeug wird auch
als Radierer zum Entfernen von Klebstoffresten und Kunststofffolien
auf Metalloberflächen
bezeichnet. Dazu wird die Außenfläche der Ringscheibe
auf die zu behandelnde Oberfläche
gedrückt,
so dass die Klebstoffreste und Folien, wie beispielsweise aufgeklebte
Zierleisten und Werbung aus Kunststofffolie, aufgeweicht und abgelöst werden. Das
gelingt, ohne die betreffenden Metalloberflächen und insbesondere Lackoberflächen, wie
sie beispielsweise bei Automobilen üblich sind, zu beschädigen.
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Darüber hinaus
ist ein drehbares Abreibwerkzeug durch die
DE 39 20 972 B4 bekannt
geworden, dessen abtragende Elemente in Form von Büscheln aus
biegesteifem Kunststoff mit darin eingebettetem Schleifmittel ausgeführt sind.
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Eine
beschädigungsfreie
Oberflächenbearbeitung
lässt sich
hiermit kaum realisieren.
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Die
bekannten Rotationswerkzeuge zur Oberflächenbearbeitung haben sich
grundsätzlich bewährt, stoßen jedoch
an Grenzen, wo nicht nur eine schonende Bearbeitung gefordert wird,
sondern diese zudem schnell und besonders wirkungsvoll vonstatten
gehen soll. Hier setzt die Erfindung an.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Rotationswerkzeug
der eingangs beschriebenen Ausgestaltung so weiter zu entwickeln, dass
die Effizienz gesteigert ist, das heißt bei unverändert schonender
Behandlung der Oberfläche
die Bearbeitungszeit gegenüber
bisherigen Ausführungsformen
verkürzt
ist.
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Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Rotationswerkzeug
im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige
Bearbeitungszahn wenigstens eine Scharnier bildende Aussparung aufweist.
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Durch
diese Scharnier bildende Aussparung respektive Hinterschneidung
wird der Bearbeitungszahn in seiner Längserstreckung hinsichtlich
seiner Materialstärke
im Bereich des fraglichen Scharniers bewusst und definiert (geringfügig) geschwächt. Diese
Verringerung der Materialstärke
trägt natürlich den auftretenden
Belastungen an den Bearbeitungszähnen
insgesamt Rechnung und ist so bemessen, dass ein Abriss der Bearbeitungszähne nicht
befürchtet werden
muss. Vielmehr unterstützt
das gebildete Scharnier die Schrägstellung
der Bearbeitungszähne in
Betrieb über
die ohnehin vorhandene und in unbelastetem Zustand vorgegebene Schrägstellung
hinaus. Vergleichbares gilt, wenn die Bearbeitungszähne radial
verlaufen. Denn die Scharnier bildende Aussparung unterstützt in jedem
Fall die Schrägstellung und
verbindet Materialstauchungen.
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Dadurch
legen sich die Bearbeitungszähne nahezu
mit ihrer gesamten vorlaufenden Bearbeitungskante und zusätzlich mit
ihrer Oberfläche
an den zu bearbeitenden Gegenstand an, so dass eine besonderes effektive
schleifende Wirkung erzielt wird. In diesem Zusammenhang ist zu
berücksichtigen,
dass die genannte vorlaufende Bearbeitungskante des jeweiligen Bearbeitungszahnes
im Vergleich zur Drehrichtung der Scheibe entgegen dieser Drehrichtung
geneigt ist. Eine entsprechende Neigung entgegen der Drehrichtung
weist auch die nachlaufende Bearbeitungskante auf. Das heißt, die Ausrichtung
und Wirkungsweise der einzelnen Bearbeitungszähne ist vergleichbar den Monofilamenten aus
biegesteifem Kunststoff, wie sie im Rahmen der
DE 39 20 972 B4 eingesetzt
werden. Im Vergleich hierzu wird die zu bearbeitende Oberfläche jedoch geschont
und insbesondere Lackoberflächen,
wie sie beispielsweise bei Automobilen üblich sind, werden nicht beschädigt – ähnlich wie
in der
DE 198 45 166 B4 beschrieben.
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Es
hat sich bewährt,
wenn die Scharnier bildende Aussparung bzw. Hinterschneidung lediglich an
einer Seite des Bearbeitungszahnes vorgesehen ist, nämlich an
der jeweils nachlaufenden Bearbeitungskante. Außerdem wird der beschriebene
Effekt dann besonders beobachtet, wenn die fragliche Scharnier bildende
Aussparung fußseitig
des Bearbeitungszahnes ausgebildet ist. Denn dadurch kann gleichsam
die gesamte Länge
des Bearbeitungszahnes durch das gebildete Scharnier in der gewünschten
Weise und zusätzlich
zu der ohnehin vorgegebenen Schrägstellung
im Betrieb weiter verschwenkt werden und so den nahezu vollflächigen Kontakt
der vorlaufenden Bearbeitungskante mit der zu bearbeitenden Oberfläche sicherstellen.
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In
der Regel sind die vorlaufende und die nachlaufende Bearbeitungskante
des jeweiligen Bearbeitungszahns mit unterschiedlicher Schrägstellung
gegenüber
der Radialrichtung ausgerüstet.
Dadurch wird ein gewisser Ausgleich für die fehlende Materialstärke im Bereich
des Scharniers zur Verfügung
gestellt. Denn auf diese Weise verfügt der jeweilige Bearbeitungszahn über einen
Querschnitt in Gestalt eines Konusstumpfes bzw. einen trapezartigen
Querschnitt mit breitem Fuß und
schmalerem Kopf.
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Die
Scheibe bzw. Ringscheibe ist in der Regel aus Gummi oder einem gummielastischen
Kunststoff hergestellt, wobei zusätzlich in die umfangsseitigen
Bearbeitungszähne
im Ganzen bzw. primär
in die vorlaufende Bearbeitungskante Schleifpartikel eingebettet
sein mögen.
Dabei haben sich beispielsweise Schleifpartikel aus Korund oder
auch solche aus Siliziumcarbid, Borkarbit, Bornitrid oder Diamant
bewährt.
Die Korngröße der Schleifpartikel
kann sich zwischen extrafein und sehr grob bewegen.
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Das
hängt von
der Beschaffenheit der zu bearbeitenden Oberfläche ab. Beispielsweise wird
man eine extrafeine Korngröße oder
eine Schleifemulsionsbenetzung der vorlaufenden Bearbeitungskanten dann
einsetzen, wenn beispielsweise Klebstoffreste und Folien auf Lack-
oder Metalloberflächen
entfernt werden sollen. Dagegen empfehlen sich mittelfeine oder
mittelgrobe Schleifpartikel, wenn von beispielsweise lackierten
Metalloberflächen
oder anderen Oberflächen
der Lack entfernt werden soll oder eine andere Oberflächenbearbeitung
gewünscht
ist. Grobe oder sehr grobe Schleifpartikel wird man verwenden, wenn
z. B. eine Entrostung von Metall- bzw. Stahloberflächen vorgesehen
ist. Jedenfalls kann je nach Auswahl der Schleifpartikel und gegebenenfalls der
Schleifemulsion eine Abstimmung auf die jeweils vorzunehmende Oberflächenbearbeitung
erfolgen.
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Immer
wird durch die bevorzugte gummielastische Ausgestaltung der Scheibe
erreicht, dass eine gleichsam in sämtlichen drei Raumrichtungen beobachtete
große
Elastizität
der Bearbeitungszähne
infolge des hochpolymeren Aufbaus vorliegt (Elastizitätsmodul
zwischen 1 und 500 N/mm2). Auf diese Weise
kann das mit Drehzahlen von beispielsweise 3000 Umdrehungen/min.
und mehr angetriebene Rotationswerkzeug nach der Erfindung bzw. der
Folienradierer auch wellige Oberflächen bearbeiten und verfügt über eine
hohe Rundlaufgenauigkeit durch die großflächige Anlage der scharnierartig
im Betrieb verschwenkten Bearbeitungszähne an der zu bearbeitenden
Oberfläche.
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Dadurch
kann einerseits mit niedrigen Andruckkräften gearbeitet werden, wird
andererseits ein besonders hoher Wirkungsgrad und eine effektive Entfernung
von Klebstoffresten, Kunststofffolien etc. auf Metall- oder Lackoberflächen erreicht.
Außerdem stellt
sich aufgrund der beabstandeten Bearbeitungszähne ein Lüftungseffekt ein, welcher zur
Kühlung der
Scheibe und für
den Austrag eventueller Schleifpartikel respektive von der Oberfläche abgelöster Bestandteile
sorgt.
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Es
hat sich bewährt,
wenn die Scharnier bildende Aussparung jeweils im Bereich eines
die Bearbeitungszähne
fußseitig
koppelnden Verbindungssteges ausgebildet ist. Tatsächlich formen
die Scharnier bildende Aussparung bzw. die Hinterschneidung und
der Verbindungssteg zusammengenommen eine Einheit und sind insgesamt
im Querschnitt kreisbogenförmig
ausgebildet. Dadurch lassen sich sowohl die Scharnier bildende Aussparung
als auch der Verbindungssteg in einem Bearbeitungsschritt in der Scheibe
definieren, in dem beispielsweise die mit den Bearbeitungszähnen ausgerüstete Scheibe
jeweils fußseitig
im Bereich der Scharnier bildenden Aussparung und des Verbindungssteges
ausgefräst
wird.
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Im
Detail verfügen
die Bearbeitungszähne gegenüber der
Radialrichtung über
eine Schrägstellung
von 5 bis 20°.
Insbesondere haben sich Werte für
die Schrägstellung
von 5 bis 15° und
vorzugsweise solche zwischen ca. 10° und 12° als besonders günstig erwiesen.
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Darüber hinaus
ist die Scheibe in der Regel mit einem Innenkranz mit wenigstens
einer Aufnahme für
einen Scheibenhalter zum Anschluss an eine rotierende Werkzeugmaschine
ausgerüstet.
Grundsätzlich
kann die Scheibe aber auch manuell angetrieben werden. Um jedoch
die bereits angesprochenen Umdrehungszahlen zu erreichen, empfehlen sich
rotierende Werkzeugmaschinen, die die erforderlichen Drehzahlen
und die zugehörige
Antriebsleistung zur Verfügung
stellen.
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Schließlich hat
es sich als günstig
erwiesen, wenn die Bearbeitungszähne
zusätzlich
noch über jeweils
eine abgeschrägte
Oberfläche
verfügen,
welche die durch die Schrägstellung
und Scharnierbeweglichkeit erreichte vollflächige Anlage der Bearbeitungszähne an der
zu bearbeitenden Oberfläche
unterstützt.
Tatsächlich
ist die Oberfläche
meistens – wie
die vorlaufende und nachlaufende Bearbeitungskante des jeweiligen
Bearbeitungszahnes – entgegen
der Drehrichtung des Rotationswerkzeuges geneigt. Bewährt haben
sich an dieser Stelle Winkel von einigen Grad, beispielsweise 3
bis 8°.
Durch die Schrägstellung
der jeweiligen Oberfläche
der Bearbeitungszähne
verfügt
die Scheibe an ihrem Außenkranz über ein
sägezahnartiges
Umfangsprofil, welches die Schleifleistung unterstützt.
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Im
Ergebnis wird ein Rotationswerkzeug zur Verfügung gestellt, dessen vorzugsweise
gummielastische Scheibe mit speziell ausgebildeten und ausgerichteten
Bearbeitungszähnen
ausgerüstet
ist. Denn im Betrieb legen sich diese Bearbeitungszähne nahezu
mit ihrer gesamten vorlaufenden Bearbeitungskante (und ihrer Oberfläche) an
die Oberfläche des
zu bearbeitenden Gegenstandes an und sorgen hier für einen
effektiven und vollflächigen
Abtrag von Klebstoffresten, Folien, Werbung etc., ohne dass die Oberfläche beschädigt wird.
Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Die einzige Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Rotationswerkzeug im Schnitt.
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In
der Figur ist ein Rotationswerkzeug zur Oberflächenbearbeitung in der Ausführungsform
als Scheibe 1 respektive Ringscheibe bzw. Folienradierer
dargestellt. Die fragliche Scheibe 1 besteht aus einem
gummielastischen Kunststoff, vorliegend aus Polyurethan (PUR). Es
ist aber auch möglich,
dass nur ein Außenkranz 2 aus
gummielastischem Kunststoff hergestellt ist, während ein Innenkranz 3 aus thermoplastischem
Kunststoff besteht.
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Zur
Bearbeitung verfügt
die Scheibe 1 über den
Außenkranz 2 und
den Innenkranz 3, welcher zum Anschluss an einen lediglich
angedeuteten rotativ antreibbaren Scheibenhalter 4 ausgerüstet ist.
Der Außenkranz 2 der
Scheibe 1 weist über
seinen Umfang verteilt abstehende biegeelastische Bearbeitungszähne 5 auf,
die untereinander gleich beabstandet über den Außenkranz 2 verteilt
angeordnet sind.
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Die
jeweiligen Bearbeitungszähne 5 verfügen über eine
vorlaufende Bearbeitungskante 6 und eine nachlaufende Bearbeitungskante 7.
Man erkennt, dass die vorlaufende Bearbeitungskante 6 und die
nachlaufende Bearbeitungskante 7 eine durch jeweilige Winkel α, β vorgegebene
Schrägstellung
gegenüber
einer Radialrichtung R aufweisen.
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Tatsächlich sind
die vorlaufende Bearbeitungskante 6 (Winkel α) und die
nachlaufende Bearbeitungskante 7 (Winkel β) mit unterschiedlichen Schräg stellungen
gegenüber
der Radialrichtung R ausgerüstet,
denn der Winkel α beträgt ca. 11° im Ausführungsbeispiel,
wohingegen β Werte
von ca. 8° annimmt.
Dadurch verfügen
die jeweiligen Bearbeitungszähne 5 über eine
im Querschnitt konusstumpfartige Gestalt mit einem breiten Fuß und demgegenüber schmalerem
Kopf. Die jeweilige Schrägstellung
der vorlaufenden und nachlaufenden Bearbeitungskanten 6, 7 sorgt
dafür,
dass die Bearbeitungszähne 5 insgesamt
gegenüber
der angesprochenen Radialrichtung R schräg gestellt sind, und zwar entgegen
einer Drehrichtung D geneigt.
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Von
besonderer Bedeutung für
die Erfindung ist der Umstand, dass der jeweilige Bearbeitungszahn 5 wenigstens
eine Scharnier bildende Aussparung 8 bzw. Hinterschneidung
aufweist. Man erkennt, dass sich die Scharnier bildende Aussparung 8 jeweils
im Bereich der nachlaufenden Bearbeitungskante 7 befindet,
und zwar fußseitig
des zugehörigen Bearbeitungszahnes 5.
Im Übrigen
geht die Scharnier bildende Aussparung 8 unmittelbar in
einen den Abstand der Bearbeitungszähne 5 vorgebenden
Verbindungssteg 9 über.
Tatsächlich
sind die Scharnier bildende Aussparung 8 und der zugehörige Verbindungssteg
jeweils zusammengenommen im Querschnitt kreisbogenförmig mit
gleichem Radius ausgebildet. Auf diese Weise werden der fragliche
Verbindungssteg 9 und die Scharnier bildende Aussparung 8 in
einem Herstellungsschritt definiert.
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Des
Weiteren erkennt man, dass die jeweiligen Bearbeitungszähne 5 über eine
abgeschrägte Oberfläche 10 verfügen. Der
zugehörige
Winkel γ der Schrägstellung
ist im Bereich von ca. 5° angesiedelt, mag
insgesamt zwischen 3° und
8° bemessen
sein. Wie die vorlaufende Bearbeitungskante 6 und auch die
nachlaufende Bearbeitungskante 7 so ist auch die abgeschrägte Oberfläche 10 des
jeweiligen Bearbeitungszahnes 5 entgegen der Drehrichtung
D bzw. Arbeitsrichtung des Rotationswerkzeuges geneigt. Auf diese
Weise wird erreicht, dass die Bearbeitungszähne 5 im an das Werkstück angelegten
Zu stand infolge der Scharnier bildenden Aussparung 8 eine
zusätzliche
Schrägneigung
erfahren, so dass zur Bearbeitung praktisch die gesamte vorlaufende
Bearbeitungskante 6 sowie die abgeschrägte Oberfläche 10 an der fraglichen
und zu bearbeitenden Oberfläche des
Werkstückes
anliegen.
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Aus
diesem Grund mögen
zumindest in die vorlaufende Bearbeitungskante 6 und/oder
die abgeschrägte
Oberfläche 10 der
jeweiligen Bearbeitungszähne 5 Schleifpartikel 11 eingebettet
sein. Bei diesen Schleifpartikeln 11 kann es sich um solche
aus Korund mit feiner Korngröße handeln.
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Zur
Befestigung des Scheibenhalters 4 an dem Innenkranz 3 ist
dieser Innenkranz 3 mit schlitzartigen Aufnahmen 12 ausgerüstet, die
in die Stege des Scheibenhalters 4 eingreifen mögen. Der
Scheibenhalter 4 selbst wird von einer rotativ arbeitenden Werkzeugmaschine
in der Drehrichtung D beaufschlagt.