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Die Erfindung betrifft eine harzgebundene Trennscheibe.
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Harzgebundene Trennscheiben werden für die schneidende Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt. Sie bestehen weitgehend aus einem Harz-Armierungsgewebe-Verbund, in dem Schleifkörner eingelagert sind, wobei die Schleifkörner das spannende Abheben des Materials aus dem Werkstück bewirken. Von ähnlichem Aufbau sind sogenannte Schruppscheiben, mit denen eine flächige Bearbeitung des Werkstückes möglich ist. Wegen der höheren seitlichen Belastung auf die Oberflächen ist das Material von Schruppscheiben stärker. Zudem sind Schruppscheiben zur weiteren Erhöhung der Stabilität immer gekröpft. Hingegen sind Trennscheiben verhältnismäßig dünn, um möglichst schmale Schnitte gewährleisten zu können. Die vorliegende Erfindung schließt Schruppscheiben ausdrücklich nicht mit ein.
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Die Fertigung bekannter harzgebundener Trennscheiben geschieht in einer Fertigungsform. Um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten wird bislang der Boden der Fertigungsform mit einem kaschierten Armierungsgewebe ausgelegt. Dann wird ein Gemisch aus Schleifkörpern, Harzen und Füllstoffen in die Fertigungsform geschüttet, wobei das harzgebundene von weiteren Armierungsgeweben durchwirkt sein kann. Oben schließt ein weiteres Armierungsgewebe das Gemisch ab. Zuletzt wird das Material gepresst.
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Eine Hauptaufgabe des Armierungsgewebes ist es, die Stabilität und damit nicht zuletzt auch die Sicherheit der Trennscheibe zu gewährleisten. Insbesondere bei handgeführten Maschinen ist die Sicherheit von besonderer Bedeutung, da sich die Bedienperson im Gegensatz zu stationären Maschinen während der Bearbeitung zwangsläufig in unmittelbarer Nähe der Trennscheibe befindet. Ferner ist durch die Handführung stets mit einer nicht optimalen Führung der Maschine zu rechnen. So können schlagartig Seitenkräfte entstehen, die die Trennscheibe aushalten muss.
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Das Armierungsgewebe ist aber vergleichsweise teuer. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte harzgebundene Trennscheibe bereitzustellen, die günstiger herzustellen ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Trennscheibe nach Anspruch 1, eine Anordnung nach Anspruch 5, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Trennscheibe nach Anspruch 7; bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Kern der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die erfindungsgemäße Trennscheibe nun genau zwei Armierungsgewebe aufweist, nämlich eines auf der Oberseite und eines auf der Unterseite der Trennscheibe. Jedes Armierungsgewebe dient zunächst der Unterstützung für die Drehmomenteinleitung vom Spannflansch in die Trennscheibe. Dabei ist es wesentlich, dass jedes Armierungsgewebe in den Bereich der Trennscheibe hineinragt, an dem die Verspannung mit dem Spannflansch erfolgt. Für das Weiterleiten des Drehmoments bis hin zum radial außenliegenden Bereichen der Trennscheibe, an der die Bearbeitung üblicherweise stattfindet, reicht es dann aus, dass lediglich ein einziges Armierungsgewebe die Durchleitung des Drehmoments dorthin unterstützt. Ein zweites Armierungsgewebe ist dort weitgehend überflüssig und kann eingespart werden. Insofern ergibt sich also die minimale Anforderung an das Armierungsgewebe: zweimal Armierungsgewebe radial innen, einmal Armierungsgewebe radial außen. Umgesetzt bedeutet dies, dass das zweite Armierungsgewebe lediglich nur den radial innenliegenden Bereich abdeckt, nicht aber den radial außenliegenden Bereich. So können je nach Ausgestaltung pro Scheibe bis zu ca. 35% des Armierungsgewebes eingespart werden, was ein beträchtliches Kosteneinsparungspotential bedeutet. Es sind grundsätzlich auch solche Scheiben mitumfasst, bei denen die Grundfläche des ersten Armierungsgewebes insbesondere fertigungsbedingt geringfügig kleiner ist als der Nenndurchmesser der Scheibe.
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Für das erste Armierungsgewebe ist es dabei wesentlich, dass es die Scheibe im Wesentlichen vollflächig verstärkt, damit auch die radial außenliegenden Bereiche entsprechend stabilisiert werden. Das erste Armierungsgewebe hat dazu insbesondere eine Kreisform. Das zweite Armierungsgewebe muss hingegen nur im radial innenliegenden Bereich angeordnet sein. Auf eine Kreisform kommt es hier nicht an; vielmehr sind auch andere Formen denkbar. Hier können insbesondere Formen gewählt werden, die eine ausschussfreie Produktion ermöglichen, beispielsweise Rechteckformen oder ineinandergreifende Formen, wie beispielsweise Stern- oder Dreiecksformen. Unter der Grundfläche wird dabei im Wesentlichen die Fläche verstanden, die von der Scheibe in axialer Richtung betrachtet eingenommen wird, ohne dass dabei Ausnehmungen, beispielsweise die Befestigungsausnehmung, heruntergerechnet werden (berechnet wird nach D/2 × π). Dabei kann ein Durchmesser des ersten Armierungsgewebes dem Nenndurchmesser der Trennscheibe entsprechen. Ein Durchmesser des zweiten Armierungsgewebes ist deutlich kleiner als der Nenndurchmesser der Trennscheibe, insbesondere zumindest 10% vorzugsweise zumindest 20% oder 40% kleiner als der Nenndurchmesser. Auch die Grundfläche des zweiten Armierungsgewebes ist vorzugsweise deutlich geringer, vorzugsweise zumindest 15%, insbesondere zumindest 20% oder zumindest 50% kleiner als die Grundfläche der Trennscheibe.
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Die harzgebundene Trennscheibe ist insbesondere eine ungekröpfte und ebene Trennscheibe.
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Die Gesamtstärke der Trennscheibe, welche die Schnittbreite maßgeblich definiert, beträgt insbesondere maximal 4mm.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einer handgeführten Werkzeugmaschine und einer harzgebundenen Trennscheibe der beschriebenen Art. Die Trennscheibe ist vorzugsweise derart an der Werkzeugmaschine montiert, dass die Seite der Scheibe mit dem zweiten Armierungsgewebe (im Folgenden Oberseite) einer Bedienperson der Werkzeugmaschine zugewandt ist. Mit anderen Worten: das erste Armierungsgewebe ist auf der Seite der Scheibe vorgesehen (im Folgenden Unterseite), die einer Bedienperson abgewandt ist. Die Bedienpersonen neigen in der Regel dazu, die Werkzeugmaschine eher von sich wegzudrücken als zu sich hinzuziehen. Dies bedingt, dass die Scheibe an der Unterseite radial außen eine punktuelle Druckbeanspruchung erfährt. Diese Druckbelastung bedingt eine Biegebeanspruchung der Scheibe in radialer Richtung. Die Zugseite dieser Biegebeanspruchung ist nun die Unterseite der Scheibe, die durch das erste Armierungsgewebe vollflächig verstärkt ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer harzgebundenen Trennscheibe der vorgenannten Art. Die Besonderheit in dem Verfahren liegt darin, dass auf den Boden der Pressform zunächst eine Oberflächenlage eingelegt wird, insbesondere ein Papiergewebe oder Fliesgewebe, auf welches das zweite Armierungsgewebe aufgelegt wird. Das zweite Armierungsgewebe kann aufgrund seiner kleinen Ausmaße eben nicht wie bei herkömmlichen Trennscheiben den Boden vollständig auskleiden. Die Auskleidung des Bodens übernimmt nun diese zusätzliche Oberflächenlage. Diese verhindert, dass das Gemisch aus Schleifkorn, Harz und Füllstoffen nicht mit dem Boden der Form verklebt und damit ein Entnehmen der fertig gepressten Scheibe erschwert oder behindert. Die Oberflächenlage hat ebenfalls eine kreisrunde Außenkontur und eine Grundfläche, die der Grundfläche der Trennscheibe weitgehend entspricht.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert, hierin zeigt:
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1 eine bekannte Werkzeugmaschine mit angeschlossener Trennscheibe;
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2 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Werkzeugmaschine nach 1 und einer erfindungsgemäßen Trennscheibe;
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3 unterschiedliche Geometrien der Armierungsgeweben in der Trennscheibe nach 2;
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4 eine Pressform während der Herstellung der erfindungsgemäßen Trennscheibe.
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In 1 ist eine bekannte, handgeführte Werkzeugmaschine in Form eines Winkelschleifers 1 gezeigt. Diese umfasst ein Gehäuse 2 mit Griffen 6, 7, an denen eine Bedienperson die Werkzeugmaschine 1 während eines Arbeitsvorganges mit beiden Händen führt. Die Werkzeugmaschine 1 weist ferner eine Antriebswelle 3 auf, die im Gehäuse 2 gelagert ist. An der Antriebswelle 3 ist eine Trennscheibe 9 befestigt. Über eine Stromleitung 8 erhält die Werkzeugmaschine 1 elektrische Energie. Eine solche Werkzeugmaschine kann aber auch durch andere Energieträger angetrieben werden, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch. Der Begriff Gehäuse ist weit zu verstehen und kann auch interne Tragstrukturen der Werkzeugmaschine umfassen. Im Rahmen der vorliegenden Ausgestaltung wird diejenige axiale Seite der Scheibe 9, die der Werkzeugmaschine zugewandt sind, als Oberseite 17 bezeichnet. Die andere Seite ist die Unterseite 19.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Werkzeugmaschine, beispielsweise des Winkelschleifers nach 1, sowie einer erfindungsgemäßen Trennscheibe 9. Die Trennscheibe 9 ist mittels eines Spannflanschs 4 kraftschlüssig an der Antriebswelle 3 der Werkzeugmaschine 1 befestigt. An der Oberseite 17 und der Unterseite 18 der Scheibe 9 wird so ein Antriebsmoment von der Antriebswelle 3 in die Scheibe 9 eingeleitet, welches auf die gesamte Scheibe 9 zu übertragen ist und insbesondere nach radial außen zu leiten ist. Im zentralen, also radial inneren Bereich 13 liegen im Betrieb folglich große Spannungen innerhalb der Trennscheibe 9 vor, die auf die gesamte Scheibe verteilt werden müssen.
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Die Spannungen werden vorwiegend über zwei Armierungsgewebe 11, 12 aufgenommen. Erfindungsgemäß sind exakt zwei solcher Armierungsgewebe 11, 12 vorgesehen, das erste Armierungsgewebe 11 an der Unterseite 18, das zweite Armierungsgewebe 12 an der Oberseite 17. Diese beiden Armierungsgewebe 11, 12 ragen bis in denjenigen inneren radialen Bereich 13 der Scheibe 9 hinein, in dem auch die Verspannung mittels des Spannflansches 4 erfolgt. Insofern erfolgt die Einleitung des Drehmoments im Wesentlichen direkt auf die Armierungsgewebewebe 11, 12. Es dabei aber durchaus möglich, dass das Armierungsgewebe 11, 12 an der Ober- oder Unterseite noch durch anderes Material dünnflächig bedeckt ist, so dass der Spannflansch 4 nicht unmittelbar am Armierungsgewebe 11, 12 anliegt.
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Das erste Armierungsgewebe 11 ist kreisförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser D1 auf, der einem Nenndurchmesser N der Trennscheibe 9 entspricht. Die Grundfläche des ersten Armierungsgewebes 11 entspricht auch der Grundfläche der Scheibe 9. Das zweite Armierungsgewebe 12 ist vom Durchmesser her geringer ausgebildet und hat im Wesentlichen einen Durchmesser D2 von lediglich 55% des Nenndurchmessers N der Trennscheibe 9. Das zweite Armierungsgewebe 12 hat im Wesentlichen die Aufgabe, grundsätzlich die Weiterleitung des Drehmoments vom Spannflansch 4 in unterschiedliche Bereiche der Scheibe zu unterstützen. Für die weitere Verteilung des Drehmoments in den Umfangsbereich hat sich es sich allerdings als ausreichend herausgestellt, dass dies nur von einem Armierungsgewebe, nämlich dem ersten Armierungsgewebe unterstützt wird. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen harzgebundenen Trennscheiben liegt nun in der Materialersparnis, da nur noch eine große Lage und eine kleine Lage Armierungsgewebe zu verwenden ist anstelle zweier großer Lagen Armierungsgewebe.
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Die Reduktion auf nur ein Armierungsgewebe bis hin zum Außenumfang hat überdies den folgenden Vorteil. Das Armierungsgewebe kann zwar grundsätzlich Stabilität in die Scheibe bringen, es hat aber keine schleifende Wirkung. Vielmehr kann die Robustheit des Armierungsgewebes eher eine auf den Trennvorgang nachteilige Wirkung entfalten, beispielsweise wird die Bewegung der Scheibe durch das Gewebe gebremst. Durch die Reduktion der Größe der zweiten Scheibe liegt am Außenumfang nunmehr lediglich ein Armierungsgewebe an, das den eigentlichen Trennvorgang „stören“ kann.
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Zwischen den beiden Armierungsgeweben 11, 12 ist, wie bei herkömmlichen Scheiben auch bekannt, ein Gemisch 10 aus Kunstharz, Füllstoffen und Schleifkörnern vorgesehen. Die Stärke B der Trennscheibe beträgt in etwa 2 mm und eignet sich für das Erzeugen recht dünner Schnitte.
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Durch eine nicht optimale Bedienung kommt es bei handgeführten Werkzeugmaschinen häufig zu einer axial drückenden Beaufschlagung der Trennscheibe, die eine punktuelle Seitenkraft S erzeugen kann. Diese Seitenkraft S erzeugt eine Biegebeanspruchung der Trennscheibe 9, deren Zugseite sich auf der Unterseite 18 der Trennscheibe 9 befindet. Daher ist es bevorzugt, dass die Seite mit dem ersten, also großflächigeren Armierungsgewebe auf der Unterseite 18 vorgesehen ist, welche die der Bedienperson abgewandte axiale (bezogen auf Antriebswelle) Seite der Trennscheibe darstellt. Eine axial ziehende Beaufschlagung durch die Bedienperson kommt hingegen eher selten vor, so dass das reduzierte Armierungsgewebe auf der Oberseite 17 hinsichtlich der Fehlbedienung ohne Belang ist.
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In 3 werden, nicht abschließend, unterschiedliche mögliche Geometrien vorgestellt, wobei die Gewebeformen der beiden Armierungsgewebe überlagert dargestellt sind.
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3a zeigt das erste Armierungsgewebe und das zweite Armierungsgewebe im Wesentlichen wie gezeigt in der 2. In beiden Armierungsgeweben 11, 12 ist eine Befestigungsausnehmung 5 vorgesehen, durch welche die Antriebswelle 3 bei der Montage hindurch gesteckt wird. Entsprechend 3a ist sowohl das erste Armierungsgewebe 11 als auch das zweite Armierungsgewebe 12 kreisförmig ausgebildet. Das zweite Armierungsgewebe 12 hat einen kleineren Durchmesser D2 als den Durchmesser D1 des ersten Armierungsgewebes 11 und damit auch eine kleinere Grundfläche.
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In 3b ist eine alternative Form gezeigt. Das zweite Armierungsgewebe 12 ist durch ein Rechteck gebildet, im vorliegenden Fall ein Quadrat. Die Rechteckform hat den Vorteil, dass das entsprechende Armierungsgewebe ohne jeglichen Ausschuss produziert werden kann. Im Gegensatz dazu wird bei der Herstellung kreisförmiger Armierungsgewebe zwangsläufig Ausschuss erzeugt. Weitere Beispiele sind in den 3c und 3d gezeigt, wo das zweite Armierungsgewebe als Dreieck bzw. als Stern ausgebildet ist, die jeweils auch ausschussfrei hergestellt werden können. Es ist folglich ersichtlich, dass sich insbesondere Mehreckformen für die ausschussfreie Produktion des Armierungsgewebes eignen.
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Relevant ist aber, dass das erste Armierungsgewebe 11 stets kreisförmig ausgebildet ist und im Wesentlichen die gesamte Scheibe abdeckt.
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Anhand
4 wird das Herstellungsverfahren erläutert. Es basiert im Wesentlichen auf dem üblichen Verfahren zur Herstellung von harzgebundenen Trennscheiben, wie z.B. auch der
deutschen Patentanmeldung 10 2011 109 536 zugrunde liegt. Nacheinander wird das zweite Armierungsgewebe
12, das Gemisch
10 und das erste Armierungsgewebe
11 in eine Pressform
14 eingebracht. Anschließend wird ein Deckel aufgelegt. Die Anordnung wird dann mittels einer Presskraft F gepresst. Bei herkömmlichen Scheiben bedeckt allerdings das zweite Armierungsgewebe
12 den Boden der Pressform
14 vollständig, was bei dem erfindungsgemäß reduzierten zweiten Armierungsgewebe
12 nicht mehr möglich ist. So besteht die Gefahr, dass das Gemisch
10 direkt auf den Boden der Pressform
14 gelangen kann und so mit der Pressform verkleben kann. Eine Entnahme der fertig gepressten Scheibe ist dann erschwert oder unmöglich. Um dies zu verbessern wird unter das zweite Armierungsgewebe
12 eine Oberflächenlage
16 in die Pressform eingelegt, welches eine Barriere darstellt für das Gemisch
10 gegenüber dem Boden der Pressform
14. Die Oberflächenlage hat einen Durchmesser, der dem Nenndurchmesser N der Scheibe entspricht. Die Oberflächenlage
16 kann aus einem Gewebe, beispielsweise einem Papier- oder Textilgewebe gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Winkelschleifer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Spannflansch
- 5
- Ausnehmung
- 6
- erster Griff
- 7
- zweiter Griff
- 8
- Stromleitung
- 9
- Trennscheibe
- 10
- Gemisch
- 11
- erstes Armierungsgewebe
- 12
- zweites Armierungsgewebe
- 13
- radial innenliegender Bereich der Scheibe
- 14
- Pressform
- 15
- Deckel
- 16
- Oberflächenlage
- 17
- Oberseite
- 18
- Unterseite
- N
- Nenndurchmesser der Scheibe
- D
- Durchmesser des Armierungsgewebe
- F
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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