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Die Erfindung bezieht sich auf ein rotationssymmetrisches Werkzeug, insbesondere Schleifwerkzeug, mit einem um eine Drehachse drehbaren Grundkörper, der an zumindest einer Außenseite mit abrasiven Partikeln oder Schneiden versehbar ist.
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Rotationssymmetrische Werkzeuge der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausgestaltungsvarianten bekannt, beispielsweise als Schleifscheiben, Schleifwerkzeuge, Trennscheiben, Sägeblätter oder Ähnliches.
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Bei der Ausgestaltung derartiger Werkzeuge ist es, abgesehen von der Formbeständigkeit der geometrisch vorgegebenen Abmessungen, erforderlich, eine gute Dämpfung, ein geringes Gewicht sowie eine hohe Festigkeit aufzuweisen und zu einem wirtschaftlich angemessenen Preis fertigbar zu sein.
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Der Stand der Technik zeigt Konstruktionen, bei welchen die rotationssymmetrischen Werkzeuge aus mehreren Komponenten aufgebaut sind und/oder mit Verstärkungslagen versehen sind. So ist es beispielsweise bekannt, eine Abstützung zu integrieren. Eine derartige Lösung zeigt beispielsweise die
DE 203 03 341 U1 . Eine weitere Lösung, bei welcher ein versteifter Trägerkörper vorgesehen ist, zeigt die
DE 23 24 616 A1 . Bei diesen Lösungen erweist es sich als nachteilig, dass die Einlagen oder Versteifungen die eigentlich kraftübertragenden Elemente bilden, auf denen dann eine Beschichtung mit den abrasiven Partikeln aufgebracht ist. Derartige Konstruktionen weisen vielfach ein hohes Gewicht sowie eine schlechte Dämpfung auf und sind nur sehr kostenintensiv herstellbar.
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DE 298 23 200 U1 : Aus dieser Druckschrift ist eine Rotationsscheibe bekannt, welche einen einstückigen, nicht aus einzelnen Teilelementen zusammengesetzten Grundkörper aufweist. Dieser Grundkörper ist an einer Ringzone mit als Schleiflamellen dienenden Bearbeitungslamellen belegt. Die Bearbeitungslamellen sind mit dem Grundkörper verklebt.
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DE 37 28 447 A1 : Aus dieser Druckschrift ist eine Formschleifscheibe bekannt, welche einen zweigeteilten Grundkörper aufweist, der aus zwei rotationssymmetrischen Kreisringscheiben zusammengesetzt ist. Diese beiden Scheiben sind gegeneinander beweglich und auseinander spreizbar, um Abnutzung und Verschleiß kompensieren zu können.
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DE 203 03 341 U1 : Der in dieser Druckschrift beschriebene Schleifkörper ist durchgängig aus abrasivem Material gefertigt und weist in seinem Inneren eine dünnwandige, spannungsfreie Abstützung aus Stahlblech auf, welche mit Durchbrüchen und Ausnehmungen versehen ist, um eine Verbindung mit dem Schleifkorn und dem Bindemittel des Schleifkörpers zu schaffen.
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DE 698 07 421 T2 : Das in dieser Druckschrift beschriebene Trennwerkzeug umfasst eine Scheibe mit einer am Umfang ausgebildeten Schleiffläche. Die Schleiffläche ist an einem äußeren Kranz ausgebildet, welcher an einem mittleren Kern befestigt ist. Dabei sind Vertiefungen vorgesehen, welche mit Verbindungselementen zusammenwirken.
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DE 699 28 362 T2 : Das in dieser Druckschrift beschriebene Schleifwerkzeug weist einen Kern auf, der zwischen zwei Lagen aus Metall angeordnet ist. Auf den Lagen sind Schleifflächen mit Schleifkörnern ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotationssymmetrisches Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine hohe Festigkeit sowie eine gute Dämpfung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Grundkörper aus mehreren Teilelementen aufgebaut ist, insbesondere einem ersten Teilelement und einem zweiten Teilelement. Die beiden Teilelemente sind miteinander verbunden, der Fügevorgang kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen. Erfindungsgemäß sind jedoch auch andere Fügeverfahren möglich, beispielsweise Schrauben, Nieten oder Verklemmen. Der Fügebereich liegt in zumindest einer, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordneten Ebene, so dass das rotationssymmetrische Werkzeug im Wesentlichen aus zwei rotationssymmetrischen Teilelementen aufgebaut ist.
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Erfindungsgemäß ist der Fügebereich in zumindest einem der Teilelemente eine Ausnehmung ausgebildet, in welcher zumindest ein vorgespanntes elastisches Element angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße rotationssymmetrische Werkzeug zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.
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Die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Teilelemente können in üblicher Weise kostengünstig hergestellt werden. Sie weisen eine ausreichende Festigkeit und Formbeständigkeit auf, um mit abrasiven Partikeln oder Schneiden versehen zu werden. Das im Fügebereich vorgesehene vorgespannte elastische Element bringt in axialer und/oder radialer Richtung eine Vorspannkraft auf, welche die Festigkeit des fertigen Werkzeuges erheblich erhöht. Durch geeignete Dimensionierung und Gestaltung des elastischen Elements ist es möglich, die Vorspannkraft den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Durch die Vorspannkraft ergibt sich eine gute Dämpfung sowie eine hohe Festigkeit des gesamten Werkzeugs, verbunden mit einem geringen Gewicht.
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Da das erfindungsgemäß vorgesehene elastische Element nicht als eigentliches Träger- oder Abstützelement ausgebildet ist, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, braucht die Festigkeit und Stabilität des elastischen Elementes selbst nicht übermäßig groß sein. Vielmehr ist der Kern der Erfindung darin zu sehen, dass das elastische Element durch seine Vorspannung beim Fügen der Teilelemente in radialer und/oder axialer Richtung Vorspannkräfte auf das Werkzeug aufbringt, die zur Festigkeit sowie zur Dämpfung beitragen.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgestaltung des elastischen Elements ergibt sich insgesamt ein geringes Gewicht des fertigen Werkzeugs.
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In besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in dem zumindest einen Teilelement in Form einer zur Drehachse rotationssymmetrischen Tasche ausgebildet ist und dass das elastische Element im nicht-vorgespannten Zustand axiale und/oder radiale Abmessungen aufweist, welche größer sind als die axialen und/oder radialen Abmessungen der taschenartigen Ausnehmung.
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Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn in beiden Teilelementen jeweils eine taschenartige Ausnehmung vorgesehen ist, in welche das elastische Element eingebracht und durch den Fügevorgang vorgespannt werden kann. Es ist durch diese Konstruktion ein zu der Fügeebene symmetrischer Aufbau möglich, der eine ausgewuchtete, einen ruhigen Lauf aufweisende Konstruktion des Werkzeugs gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist das elastische Element bevorzugt flächenförmig ausgebildet. Dabei kann es besonders günstig sein, wenn das elastische Element als rotationssymmetrischer Kreisring ausgebildet ist, welcher konzentrische erhobene Bereiche und rückgesetzte Bereiche aufweist. Es ergibt sich im Schnitt somit eine wellenartige Struktur, die bei geringem Gewicht eine besonders hohe Stabilität aufweist.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß günstig, wenn das elastische Element mit Ausnehmungen versehen ist und/oder als Lochblech ausgebildet ist. Die Ausnehmungen können beim Fügeverfahren durch das Fügematerial, beispielsweise den Kleber, durchdrungen werden, so dass sich insgesamt im gefügten Zustand eine stabile Gesamtkonstruktion ergibt.
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Erfindungsgemäß ist es in bevorzugter Ausbildung weiterhin vorteilhaft, wenn das elastische Element im montierten Zustand im Wesentlichen vollständig mit den Teilelementen gefügt ist. Dies kann beispielsweise durch flächiges Verkleben erzielt werden. Hierzu können die taschenartigen Ausnehmungen vollständig mit Kleber oder einem Einbettmaterial gefüllt sein. Hierdurch ergibt sich eine ausgewuchtete, im Wesentlichen keinen Lauffehler aufweisende Konstruktion, die insbesondere bei hohen Drehzahlen vorteilhaft ist.
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Bei einem erfindungsgemäßen rotationssymmetrischen Werkzeug, welches als Schleifwerkzeug ausgebildet ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Teilelemente aus einem bakelitischen Material (duroplastischer Kunststoff auf der Basis von Phenolharz) oder einem kunstharzgebundenen Material gefertigt sind und/oder das elastische Element aus einem Stahlblech gefertigt ist. Diese Ausgestaltungsvarianten erlauben eine einfache, kostengünstige Herstellung bei geringem Gewicht und hoher Festigkeit.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion bildet das vorgespannte elastische Element somit eine Flächenfeder, die unter hohem Druck verspannt und mittels des Fügeverfahrens (Klebeverfahrens) mit den Teilelementen zu einem kompakten Grundkörper verbunden wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben angegebenen Materialien beschränkt, vielmehr kann der Grundkörper erfindungsgemäß auch aus Keramik, Stahl, Aluminium, Kunststoff oder GFK und CFK bestehen. Erfindungsgemäß ist auch eine Fertigung der Teilelemente aus einem Schichtmaterial in vorteilhafter Weise möglich.
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Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, mehrere elastische Elemente vorzusehen, welche radial zueinander und/oder kreisringförmig angeordnet sind und/oder welche axial zueinander angeordnet sind. Somit ergibt sich erfindungsgemäß eine breite Ausgestaltungsvarianz unterschiedlicher radialer und axialer Abmessungen, mit denen das erfindungsgemäße Werkzeug herstellbar ist.
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Die Erfindung ist insbesondere bei Schleifscheiben oder Schleifwerkzeugen besonders vorteilhaft einsetzbar, es ist jedoch auch möglich, andere rotationssymmetrische Werkzeuge, beispielsweise Kreissägen, Trennscheiben oder Ähnliches nach dem erfindungsgemäßen Prinzip aufzubauen. Insgesamt ergeben sich höhere Abtragsleistungen und höhere Schnittwerte, gekoppelt mit der Möglichkeit größerer Umfangsgeschwindigkeiten.
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Wie bereits erwähnt, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Konstruktion die Möglichkeit, eine gewichtssparende Ausgestaltung des Werkzeuges vorzusehen. Gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen kann der Gewichtsvorteil bei über 80% liegen.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Möglichkeit, die Ausgestaltung, Materialwahl und Dimensionierung des elastischen Elementes zu variieren, kann das erfindungsgemäße Werkzeug an unterschiedlichste Einsatzbedingungen und Anforderungen angepasst werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine Teil-Axial-Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels im vormontierten Zustand,
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2 eine Ansicht, analog 1, im fertigmontierten und gefügten Zustand, und
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3 eine perspektivische Darstellung eines elastischen Elements, analog den 1 und 2.
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In den 1 und 2 ist eine Drehachse 1 dargestellt. Das rotationssymmetrische Werkzeug weist an einem Einspannbereich 10, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, eine Ausnehmung oder Bohrung auf, um auf einer Drehachse befestigt zu werden. Hinsichtlich der Einspannung und Befestigung ist auf den Stand der Technik zu verweisen, der unterschiedlichste Spannvarianten zeigt.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug weist ein erstes Teilelement 2 und ein zweites Teilelement 3 auf. Diese sind symmetrisch zueinander ausgebildet und weisen jeweils eine taschenartige Ausnehmung 5 auf. Die Ausnehmung 5 ist jeweils als kreisringförmige Ausnehmung oder Tasche ausgebildet. In die beiden Ausnehmungen 5 der Teilelemente 2, 3 wird ein elastisches Element 6 eingelegt, welches beispielsweise im Zusammenhang mit 3 nachfolgend beschrieben wird. Das elastische Element 6 weist axiale Abmessungen auf, die zumindest geringfügig größer sind, als die axiale Dicke der im gefügten Zustand (siehe 2) vorhandenen taschenförmigen Ausnehmungen 5. Es ist auch möglich, das elastische Element 6 in radialer Richtung zumindest geringfügig größer zu dimensionieren als die die Ausnehmungen 5, so dass sich bereits beim eingelegten elastischen Element 6 gemäß der vormontierten Darstellung in 1 eine Vorspannung ergibt.
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Die beiden Teilelemente 2, 3 werden nachfolgend gegeneinander gepresst und längs eines zu der Drehachse 1 senkrechten Fügebereichs 4 miteinander verbunden. Die Verbindung der Teilelemente 2, 3 kann mittels eines Fügematerials 11, beispielsweise in Form eines Klebers, erfolgen. Durch das axiale Verpressen der beiden Teilelemente unter hohem Druck wird das elastische Element 6 vorgespannt. Die Vorspannkraft liegt dabei im Elastizitätsbereich des elastischen Elements 6, so dass dieses durch die Vorspannung nicht umgeformt wird.
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Wie die 2 zeigt, ergibt sich somit ein kompakter Aufbau mit einem im Wesentlichen vollständig eingebetteten und verklebten elastischen Element 6.
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Das elastische Element 6 ist in Form eines Ausführungsbeispiels in 3 dargestellt. Daraus ergibt sich, dass das elastische Element 6 konzentrische erhobene Bereiche 7 sowie rückgesetzte Bereiche 8 aufweist, die aneinander grenzen und somit eine im Schnitt wellenförmige Ausgestaltung (siehe 1 und 2) ergibt. Das elastische Element 6 ist in Form eines Lochblechs ausgebildet und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 9 versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehachse
- 2
- erstes Teilelement
- 3
- zweites Teilelement
- 4
- Fügebereich
- 5
- Ausnehmung
- 6
- elastisches Element
- 7
- erhobener Bereich
- 8
- rückgesetzter Bereich
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Einspannbereich
- 11
- Fügematerial (Kleber)
