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Die vorliegende Erfindung betrifft abrasive Scheiben, insbesondere Trenn- oder Schleifscheiben, für die Verwendung an einer handgeführten Werkzeugmaschine, insbesondere einem Winkelschleifer. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie einen Granulatdrucker zur Herstellung solcher abrasiven Scheiben. Abrasive Scheiben, die an einer handgeführten Werkzeugmaschine angebracht sind, weisen senkrecht zu ihrer Rotationsachse einen kreisförmigen Scheibenkörper auf. Zentral ist bei diesen Scheiben im Scheibenkörper eine Ausnehmung zur Aufnahme der Scheibe an die Werkzeugmaschine vorgesehen. Über einen Klemmflansch kann eine solche Scheibe an der handgeführten Werkzeugmaschine fixiert werden, sodass ein Motor der handgeführten Werkzeugmaschine die abrasive Scheibe in Rotation versetzen kann.
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Bekannte Trenn- und Schleifscheiben bestehen aus einer Schicht oder mehreren Schichten von Mischungstypen, insbesondere Mischungs-Granulate, die übereinander angeordnet sind.
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Aus der
DE 10 2013 110 237 A1 ist bekannt, dass kreisförmige Scheibenkörper von harzgebundenen Trennscheiben für handgeführte Werkzeugmaschinen entlang einer radialen Richtung oder entlang der Rotationsachse aus versetzt angeordneten zwei verschiedenen Materialien aufgebaut werden können. Hierbei handelt es sich bei den beiden Materialen um ein Mischungs-Granulat zur Bearbeitung eines Werkstücks sowie um ein Armierungsgewebe, welches dazu dient, die Stabilität der Scheibe zu gewährleisten, sodass sich bei deren Benutzung nicht einzelne Teile von der Scheibe loslösen und mit hoher Geschwindigkeit wegfliegen und Benutzer verletzen können. Die harzgebundene Trennscheibe ist aus drei kreisförmigen Schichten aufgebaut, wobei die der Werkzeugmaschine zugewandte Seite und die der Werkzeugmaschine abgewandte Seite Stabilisierungsscheiben aus Armierungsgewebe sind und die mittlere Scheibe eine abrasive Scheibe ausbildet. Ein zu bearbeitender Bereich eines Werkstücks ist immer gleichzeitig mit dem Armierungsgewebe und dem Mischungs-Granulat der mittleren abrasiven Scheibe in Materialkontakt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine abrasive Scheibe anzugeben bei der eine flexiblere Bearbeitung eines Werkstücks möglich ist. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen abrasiven Scheibe sowie eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung anzugeben.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 5 und 10 gelöst.
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Der wesentliche Gedanke der Erfindung ist, dass der kreisförmige Scheibenkörper zumindest zwei Arbeitsbereiche mit jeweils unterschiedlicher abrasiver Eigenschaft aufweist, wobei die zumindest zwei Arbeitsbereiche bei einer Drehung der Scheibe wechselnd mit einem zur Bearbeitung vorgesehenen Bereich des Werkstückes in Kontakt kommen. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die zumindest zwei Arbeitsbereiche, welche insbesondere durch verschiedene Granulat-Mischungen hergestellt werden, als zeitliche Wirkabschnitte ausgebildet sind und jeweils für einen definierten Zeitraum mit dem vorgesehenen Bereich des Werkstücks in Kontakt kommen. Dies ermöglicht eine sehr flexible Bearbeitung des Werkstücks. Ein möglicher Anwendungsfall ist, dass es bei der Bearbeitung von Werkstücken oft zu Überhitzungen des Werkstückes kommen kann, sodass dieses beschädigt werden könnte. Ist der erste Arbeitsbereich hoch abrasiv - was zu einer starken Erhitzung des Werkstückes führen kann - kann dies dadurch ausgeglichen werden, dass der zweite Arbeitsbereich insbesondere eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Je nachdem wie die Größe der Arbeitsbereiche ausgestaltet ist - wodurch bei fester Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe ihre jeweilige Kontaktzeit mit dem vorgesehenen Bereich des Werkstücks festgelegt wird - kann hierdurch gesteuert werden, wie stark das Werkstück erhitzt wird. Im Folgenden wird die erfindungsgemäße abrasive Scheibe auch als Mosaikscheibe bezeichnet. Es soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass der kreisförmige Scheibenkörper insbesondere auch an seinem Umfang vorgesehenen Schneidesegmenten umfassen kann. Diese Schneidesegmente können ebenfalls Arbeitsbereiche aus verschiedenen Mischungs-Granulaten ausbilden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Arbeitsbereiche in einer Umlaufrichtung der Scheibe, insbesondere aber am Umfang der Scheibe, versetzt angeordnet. Im Fall von Schleifscheiben ist eine Realisierung der Mosaikscheibe durch eine Vielzahl von Formen des einen Arbeitsbereichs möglich, wobei dieser in den anderen Arbeitsbereich eingebettet wird. Beispielsweise kann der eine Arbeitsbereich ein Stern- oder Dreieckmuster aufweisen und in den anderen Arbeitsbereich mosaikartig eingebettet sein. Im Fall von Trennscheiben ist eine Realisierung durch eine segmentartige Form der jeweiligen Arbeitsbereiche vorteilhaft. Die Segmente des jeweiligen Arbeitsbereichs können sich hierbei radial vom Zentrum ausgehend mit einem vorgegebenen Winkel bis an den Rand der Scheibe erstrecken oder erst ab einem bestimmten Radius mit einem vorgegebenen Winkel bis an den Rand der Scheibe erstrecken. Die zweite Variante kann dann vorteilhaft sein, falls der abrasiven Scheibe durch eine weitere Materialmischung innerhalb des bestimmten Radius zusätzlich Stabilität verliehen werden soll.
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Vorzugsweise bilden am Umfang der abrasiven Scheibe angebrachte Arbeitsbereiche mit unterschiedlichen Härten einen Wellenschliff der Scheibe entlang des Umfangs aus. Hierdurch können insbesondere die Eigenschaften der abrasive Scheibe als Trennscheibe flexibel gestaltet werden. Zusätzlich kann der Effekt der Wellenschliffe dadurch erhöht werden, dass der weichere Arbeitsbereich leichter durch den Materialkontakt mit dem Werkstück abgetragen wird. Dies kann zu einem sägezahnartigen Effekt und einem sägezahnartigen äußeren Umfang der Scheibe führen, welcher insbesondere gut geeignet ist, um Material aus dem zu bearbeitenden Bereich abzuführen. Der „Wellenschliff“ ist quasi eine Analogie zu einem „Messer-Wellenschliff“. In unbenutztem Zustand der Scheibe liegt keine sichtbare Wellenform vor. Bei Verwendung der Scheibe nutzen sich Stellen geringer Härte schneller ab als Stellen größerer Härte dadurch wird eine Art Wellenschliff erzeugt. In der dreidimensionalen Struktur einer Trennscheibe kann dieser Effekt noch verstärkt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Scheibe eine Mehrzahl von kreisförmigen Scheibenkörpern mit zumindest zwei Arbeitsbereichen mit unterschiedlicher abrasiven Eigenschaft auf, wobei die Mehrzahl von kreisförmigen Scheibenkörpern zu einer einzigen Mosaikscheibe verbunden wird. Hierdurch kann insbesondere eine Schleifscheibe bereitgestellt werden, die zur Bearbeitung von zwei unterschiedlichen Werkstücken geeignet ist. Durch ein einfaches Drehen der Scheibe um 180° beim Anbringen an die Werkzeugmaschine, kann wahlweise die geeignetere Oberfläche der Schleifscheibe ausgewählt werden. Bei Trennscheiben ist es hierdurch insbesondere möglich, dass an dem Umfang der Trennscheibe gleichzeitig mehrere unterschiedliche Arbeitsbereiche auf das Werkstück wirken können - es wird quasi eine Art 3D Trennscheibe geschaffen.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer abrasiven Scheibe angegeben bei dem folgende Schritte ausgeführt werden:
- • Festlegung zumindest eines ersten Arbeitsbereichs A1(x, y) und eines zweiten Arbeitsbereichs A2(x, y) in einer Scheibenebene (xy-Ebene) der abrasiven Scheibe, wobei die Arbeitsbereiche unterschiedliche abrasive Eigenschaften aufweisen. Die x, y Angaben sind hierbei als Werte eines kartesischen Koordinatensystems zu verstehen und beziehen sie auf die Positionen des Scheibenkörpers an denen die jeweiligen Arbeitsbereich vorgesehen sind, wobei die z-Achse des kartesischen Koordinatensystems parallel zur Rotationsachse der abrasive Scheibe verläuft. Vorzugsweise werden die Arbeitsbereiche A1(x, y) und A2(x, y) mittels eines Rechners, gegebenenfalls unter Verwendung eines geeigneten Programms, festgelegt und definiert.
- • Zuordnung einer ersten Granulat-Mischung G1 für den ersten Arbeitsbereich A1(G1, x, y) und einer zweiten Granulat-Mischung G2 für den zweiten Arbeitsbereich A2(G2, x, y). Auch dieser Schritt kann optional mithilfe eines Rechners ausgeführt werden, wobei den Arbeitsbereichen A1 (G1, x, y) und A2(G2, x, y) wahlweise durch einen Benutzer die jeweiligen Granulat-Mischungen G1, G2 zugeordnet werden können oder dass den Arbeitsbereichen bestimmte Eigenschaften zugeschrieben werden, aus denen der Rechner, bzw. ein auf dem Rechner laufendes geeignetes Programm, die entsprechenden Granulat-Mischungen G1, G2 berechnen kann. Die Daten A1(G1, x, y) und A2(G2, x, y) beinhalten also zumindest die Information ob und falls ja an welcher x- und y-Koordinate der Scheibe entweder Granulat-Mischung G1 oder die Granulat-Mischung G2 vorgesehen ist.
- • Übertragung der Daten des ersten Arbeitsbereich A1(G1, x, y) und des zweiten Arbeitsbereich A2(G2, x, y) an eine Steuerungssoftware für ein Positionierungssystem, wobei die Steuerungssoftware ein von dem Positionierungssystem abzufahrendes Punkteraster für die Arbeitsbereiche in der Scheibenebene berechnet. Optional kann das abzufahrende Punkteraster auch von dem Rechner berechnet und an die Steuerungssoftware übertragen werden. Diese Information ermöglicht dem Positionierungssystem, von der Steuerungssoftware gesteuert, an die berechneten xy-Koordinaten zu fahren.
- • Abfahren des berechneten Punkterasters mit dem Positionierungssystem, wobei mittels eines an dem Positionierungssystem angebrachten Dosierungsmoduls an den entsprechenden Punkten des Punkterasters eine Granulat-Mischung (G1, G2) zur Erzeugung eines Scheibenrohlings mit den beiden Arbeitsbereiche A1 (G1, x, y) und A2(G2, x, y) abgegeben wird. Hierdurch ist es möglich einen Scheibenrohling zu schaffen, der Arbeitsbereiche in beliebiger Form mit jeweils unterschiedlicher Granulat-Mischung aufweist.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine abrasive Scheibe mit verschiedenen Arbeitsbereichen A1, A2 herzustellen und so eine möglichst flexible Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen. Es wird ein räumlich und zeitlich dosierter Einsatz von unterschiedlichen Arbeitsbereichen respektive Wirkstoffen während des Trenn- und/oder Schleifprozesses ermöglicht. Vorzugsweise ist die Erfindung nicht auf zwei Arbeitsbereiche mit unterschiedlichen abrasiven Eigenschaften beschränkt, sondern die Anzahl der abrasiven Arbeitsbereiche und deren Anordnung und Form kann prinzipiell frei gewählt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es außerdem konventionelle abrasive Scheiben herzustellen, die lediglich einen Arbeitsbereich aufweisen. Optional ist das Verpressen des Scheibenrohlings zu einer abrasiven Scheibe als letzter Verfahrensschritt, da das Granulat auch dergestalt aufgebaut sein kann, dass eine die Notwendigkeit des Verpressen entfällt. Beispielsweise kann die chemische Zusammensetzung zu einer „Aushärtung“ der Scheibe führen. Die ist unter anderem bei einer Flüssigkeit möglich, die austrocknete und dabei einzelne Komponenten in der Art eines Klebers verbindet. Auch chemische Reaktionen durch Wahl entsprechender Komponenten können eine Aushärtung bedingen.
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Vorzugsweise berechnet die Steuerungssoftware oder der Rechner einen optimierten Pfad für das Punkteraster. Dieser Pfad kann nach verschiedenen Kriterien optimiert werden. Ein mögliches Kriterium ist beispielsweise eine minimale Verfahrzeit beim Erzeugen der verschiedenen Arbeitsbereiche bzw. des Scheibenrohlings. Hierfür ist es zumeist zweckmäßig dem Pfad dahingehend zu optimieren, dass die Anzahl der Richtungsänderungen minimiert wird. Hierbei kann auf bekannte Algorithmen zur Routenoptimierung zurückgegriffen werden, wobei gegebenenfalls zu berücksichtigen ist, dass jeweils zunächst alle Arbeitsbereiche mit der ersten Granulat-Mischung G1 abgefahren werden bevor die Arbeitsbereiche mit der zweiten Granulat-Mischung G2 abgefahren werden. Ist nämlich nur ein einzelnes Dosierungsmodul vorgesehen, kann es vorteilhaft sein dieses Dosierungsmodul zunächst nur mit der ersten Granulat-Mischung G1 zu füllen und bei Fertigstellung des ersten Arbeitsbereichs zu entleeren und erst dann die zweite Granulat-Mischung G2 für den zweiten Arbeitsbereich in das Dosierungsmodul einzufüllen. In einer Variante kann in das Dosierungsmodul zunächst die berechnete benötigte Menge der Granulat-Mischung G1 und danach eine berechnete benötigte Menge der Granulat-Mischung G2 eingefüllt werden. Dies hat den Vorteil, dass bei der Fertigstellung des ersten Arbeitsbereichs auch gleichzeitig die Granulat-Mischung G1 aufgebraucht ist und ohne eine zusätzliche Entleerung und Neubefüllung mit der Fertigstellung des zweiten Arbeitsbereichs mit der noch in dem Dosierungsmodul vorhanden Granulat-Mischung G2 begonnen werden kann. Als Variante können aber auch mehrere Dosierungsmodule vorgesehen sein, wobei jedes der Dosierungsmodule mit einer eigenen Granulat-Mischung befüllt wird.
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Zweckmäßigerweise werden die unterschiedlichen Granulat-Mischungen aus Mischungen mit unterschiedlichen Kornsorten, unterschiedlichen Bindungen und/oder unterschiedlichen mittleren Korngrößen zusammengesetzt. Hierdurch können auf einfache Weise Arbeitsbereiche mit unterschiedlichen abrasiven Eigenschaften erzeugt werden.
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Vorteilhaft steuert die Steuerungssoftware einen Öffnungsmechanismus eines Dosierventils des Dosiermoduls. Hierdurch kann gesteuert werden, welche Menge an Mischungs-Granulat an einer bestimmten xy-Koordinate appliziert wird. Ist der Öffnungsmechanismus geschlossen hat es keine Auswirkung, wenn das Positionierungssystem eine längere Zeit über einer bestimmten xy-Koordinate verweilt.
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Die Granulat-Mischung kann aus dem Dosierungsmodul in der Form von Granulatklecksen in die Scheibenebene auf die hierfür vorgesehene xy-Koordinate herabrieseln. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Granulat-Mischung besonders genau auf die vorgesehenen xy-Koordinaten appliziert werden kann. Gegebenenfalls kann eine feinere Auflösung des Punkterasters vorgesehen sein, um die entsprechenden Arbeitsbereiche in der Scheibenebene flexibler und genauer ausgestalten zu können.
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Gemäß eines zusätzlichen Aspekts der Erfindung ist ein Granulatdrucker angegeben, der zur Herstellung von abrasiven Scheiben sowie zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der abrasiven Scheiben geeignet ist. Der Granulatdrucker umfasst ein Positionierungssystem und ein an das Positionierungssystem angebrachtes Dosierungsmodul, ein Steuerungsmodul zur Steuerung des Positionierungssystems und/oder des Dosierungsmoduls, wobei in dem Dosierungsmodul eine Granulat-Mischung vorgesehen ist, die in einem abzufahrenden Punkteraster in eine Scheibenebene eines Scheibenrohlings eingebracht wird. Der Granulatdrucker eignet sich nicht nur für die Verwendung von Granulat-Mischungen. Mittels des Granulatdruckers können auch die einzelnen Komponenten der Granulat-Mischung „einzeln“ aufgedruckt werden. Beispielsweise nur der Binder, nur das Füllmaterial und/oder nur die Schleifkörner.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften und Weiterbildungen der vorstehenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- 1: zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen abrasiven Scheibe, der sogenannten Mosaikscheibe.
- 2: zeigt drei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Mosaikscheibe.
- 3: zeigt eine erfindungsgemäße Mosaikscheibe, die aus zwei einzelnen Mosaikscheiben gemäß 2 aufgebaut ist.
- 4: zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Mosaikscheiben mit einem Granulatdrucker.
- 5: zeigt ein Dosierungsmodul des Granulatdruckers.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen abrasiven Scheibe 10, der sogenannten Mosaikscheibe 10, welche vorliegend als eine Trennscheibe ausgebildet ist. Die Mosaikscheibe 10 weist verschiedene Granulat-Mischungstypen in einer quer-differenzierten Anordnung bezüglich der Rotationsachse der Mosaikscheibe 10 auf. Dies bedeutet, dass die Mosaikscheibe 10 in Drehrichtung 16 bzw. in Umlaufrichtung 16 in wechselnder Folge Segmente verschiedener Granulat-Mischungen aufweist. Die Segmente verschiedener Granulat-Mischungen werden vorliegend als erster Arbeitsbereich 12 und zweiter Arbeitsbereich 14 bezeichnet und weisen jeweils unterschiedliche abrasive Eigenschaften auf. Die Segmente der Arbeitsbereiche 12, 14 sind bei der Mosaikscheibe 10 aus 1 als zwei gleich große Zonen ausgebildet, die die Mosaikscheibe 10 quasi mittig aufteilen. Die jeweilige Granulat-Mischungen der Arbeitsbereiche 12,14, die deren unterschiedliche abrasive Eigenschaften bedingen, liegen jeweils auch am Umfang der Mosaikscheibe 10 vor, sodass bei einem Trennprozess wechselnd eine Granulat-Mischung G1 des ersten Arbeitsbereichs 12 sowie eine Granulat-Mischung G2 des zweiten Arbeitsbereichs 14 mit einem Werkstück in Kontakt kommen. Hierdurch ist eine sehr flexible und individuelle Bearbeitung des Werkstücks möglich, da eine geeignete Materialauswahl der beiden Granulat-Mischungen G1, G2 das Trennergebnis maßgeblich beeinflussen kann. Granulat-Mischungen bedeuten insbesondere verschiedene Schleifmischungen in Form von unterschiedlichen Arten und Mengen und Partikelgrößen von Schleifkorn, Bindungsanteil und/oder funktionalen Füllstoffen. Eine mögliche Ausgestaltung umfasst auch lediglich die Verwendung von Füllstoff und Binder als Granulat-Mischung.
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Betrachtet man eine komplette Scheibenumdrehung der Mosaikscheibe 10 bei einem Trennprozess eines Werkstücks, so zeigt der Balken unter der Mosaikscheibe 10 eine zeitliche Kantenprojektion 18 der Mosaikscheibe 10, wodurch dargestellt wird mit welchen Arbeitsbereichen das Werkstück bei einer Umdrehung der Mosaikscheibe 10 in Kontakt kommen würde. Beginnt sich die Mosaikscheibe 10 am Startpunkt 20a zu drehen, so wirkt zunächst nur die Granulat-Mischung G1 auf das Werkstück. Bei einer gängigen Trennscheibe mit einer typischen Umlaufgeschwindigkeit von 8000 upm und einem Durchmesser von 125 mm hat sich die Mosaikscheibe 10 nach Ca. 4 ms am Punkt 20b um die Hälfte gedreht, wobei 196 mm des Umfangs der Mosaikscheibe 10 einen Trenn-Kontakt hatten. Am Punkt 20b findet nun ein abrupter Wechsel statt und es wirkt nunmehr das Mischung-Granulat G2 des zweiten Arbeitsbereichs 14 auf das Werkstück. Am Endpunkt 20c ist nach ca. 8 ms und einer Umlaufstrecke von 393 mm eine Umdrehung komplett beendet. Bei der Mosaikscheibe 10 aus 1 wirken also beide Granulat-Mischungen G1, G2 wechselnd für jeweils ca.4 ms. Im Trenn-Prozess findet also eine periodische Fortsetzung dieses Wirkmusters statt, wobei die Kontaktzeit gleich bleibt, der Kontaktweg sich jedoch durch eine Abnutzung der Trennscheibe 10 verringern kann. Alternativ kann auch eine Mosaikscheibe 10 vorgesehen sein, bei der ein fließender Übergang der Granulat-Mischungen G1, G2 in einer Übergangszone vorhanden ist. Dies verhindert denn abrupten Wechsel zwischen den Granulat-Mischungen und kann sich schonend auf das Werkstück auswirken.
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2 zeigt drei weitere erfindungsgemäße Mosaikscheiben 10a, 10b, 10c mit jeweils einer unterschiedlichen Anzahl an Segmenten 22. Rechts neben den Mosaikscheiben 10a, 10b, 10c sind, ähnlich zu 1, deren jeweilige Kantenprojektionen 18a, 18b, 18c dargestellt. Die Mosaikscheibe 10a ist aus drei Segmenten aufgebaut, wobei in der entsprechenden Kantenprojektion 18a zu sehen ist, dass die Kontaktzeit des zweiten Arbeitsbereichs 14 mit dem Werkstück doppelt so hoch ist wie die Kontaktzeit des ersten Arbeitsbereichs 12. Bei der Mosaikscheibe 10b findet ein alternierender Wechsel des Kontakts des Werkstücks mit den beiden Granulat-Mischungen G1 und G2 mit einer doppelt so hohen Frequenz und bei der Mosaikscheibe 10c mit einer vierfach so hohen Frequenz wie bei der Mosaikscheibe 10 aus 1 statt. Ist der Unterschied der Granulat-Mischungen G1 und G2 so gewählt, dass harte bzw. weiche Bindungen verwendet werden, so wird dadurch quasi eine Art Wellenschliff eines Messers oder sogar Zacken eines Sägeblatts durch die Mosaikscheiben 10a, 10b, 10c imitiert.
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Entwicklungstechnisch ist hierbei die Vielfältigkeit an Möglichkeiten zur Bearbeitung von Werkstücken interessant. Die Anzahl der verwendeten Granulat-Mischungen ist selbstverständlich nicht auf zwei verschiedene Granulate G1 und G2 beschränkt, sondern prinzipiell kann jeder Arbeitsbereich bzw. jedes Segment eine unterschiedliche Granulat-Mischung G aufweisen. Hierdurch kann durch die vorhandenen Kombinationsmöglichkeiten eine hohe Wirkungsvielfalt erzielt werden. Der Unterschied zwischen den Granulat-Mischungen G kann verschiedener Natur sein. Es können Mischungen mit unterschiedlichen Kornsorten, Mischungen mit unterschiedlichen Bindungen und/oder Mischungen verwendet werden, die sich nur durch ihre mittlere Korngröße oder ähnliches unterscheiden. Dies bietet einen enormen Entwicklungsspielraum für neue Trenn- und Schleifscheiben, da ermöglicht wird für den Prozess des Trennens oder Schleifens die Parameter Kontaktzeit und Kontaktfolge zu variieren und zu beeinflussen. Für Forschungszwecke ist auch der räumlich oder zeitlich dosierte Einsatz von Wirkstoffen während des Trenn- und Schleifprozesses interessant. Zusätzlich können die Mosaikscheiben 10 auch für das Produktmarketing reizvoll sein, da vermutete Wirkungsweisen räumlich sehr anschaulich erklärt werden können.
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3 zeigt eine Mosaikscheibe 10d, die aus zwei einzelnen Mosaikscheiben 10'd und 10"d zusammengesetzt ist, welche beispielsweise durch einen Pressvorgang verbunden oder direkt übereinander gedruckt werden. Hierdurch kann eine Art dreidimensionaler Wellenschliff erzeugt werden. Wie in 2 beschrieben, lässt sich ein Wellenmuster in Trennschnittrichtung erzeugen. Legt man nun die beiden einzelnen Mosaikscheiben 10'd und 10"d mit jeweils acht Segmenten 22 zu Grunde, wobei die Mosaikscheibe 10'd gegenüber der Mosaikscheibe 10"d um 45° verdreht wird und beide miteinander verbunden werden, erhält man die in 3 dargestellte Kantenprojektion 18d. Für Trennscheiben ist eine zusammengesetzte Mosaikscheibe 10d technisch sinnvoll, die aus bis zu drei einzelnen Mosaikscheiben 10 aufgebaut ist. Für Schleifscheiben oder Schruppscheiben ergeben mehrere Segmentschichten interessante Möglichkeiten, die zum Beispiel an in eine „weiche Schleifmasse“ eingebettete „schabende Klinge“ erinnern.
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4 zeigt das Verfahren 30 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mosaikscheiben 10 mithilfe eines Granulatdruckers 32. Der Granulatdrucker 32 wird durch ein Positionierungssystem 35 entlang einer x-Achse 36 und entlang einer y-Achse 38, zum Beispiel mittels Schrittmotoren, nach einem vorgegebenen Punkteraster verfahren. Der Granulatdrucker 32 umfasst ein Dosierungsmodul 34, das mit einer Granulat-Mischung G aufgefüllt ist und die Granulat-Mischung G als Granulatkleckse 40 in eine Scheibenpassform 42 einbringen kann.
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Das Verfahren 30 funktioniert nun wie folgt: Das Positionierungssystem 35 ermöglicht mittels einer einem Rechner zugeordneten Steuereinheit, dass das Dosierungsmodul 34 an vorher berechneten Stellen eine definierte Granulatmenge in die Scheibenpressform 42 einbringt. Der Abstand zweier Granulatskleckse 40 kann von 0,2 mm bis zu mehreren Millimetern reichen. 5 zeigt das Dosierungsmodul 34 in einer vergrößerten Darstellung einmal in einem geschlossenen Zustand 34a und einmal in einem geöffneten Zustand 34b. Das Dosierungsmodul 34 weist eine Granulatzuführung 44, die in 5 als ein kleiner Tank ausgebildet ist, und ein Dosierventil 46 auf. Das Dosierventil 46 zeigt eine Anordnung, die aus einer Kombination von einem Elektromagnet 48 und einem dünnen Metallplättchen 50 (Materialstärke ca. 0,1 mm) hergestellt ist, wobei das dünnen Metallplättchen 50 die Öffnung eines Röhrchens 52 verschließt oder kurzzeitig öffnet, indem das dünne Metallplättchen 50 durch eine magnetische Kraftwirkung verfahren wird. Ist das Dosierungsmodul 34b geöffnet, rieselt die Granulat-Mischung G aus dem Dosierungsmodul 34b in die Scheibenpressform 42. Die Menge an herausrieselndem Granulat G kann durch den Durchmesser des Röhrchens 52 und/oder die Öffnungszeit gesteuert werden. Zudem hängt die Menge des herausrieselten Granulats G von der Partikelgröße des Granulats ab. Eine dosimentrische Auflösung des Granulats beträgt für eine Trennscheibe mit einem Durchmesser von 115 mm beispielsweise ca. 20 mg. Je nach Dimensionierung des Dosierungsmoduls 34 kann die dosimentrische Auflösung des Granulats auch im Gramm-Bereich liegen. Die Granulat-Mischung G ist typischerweise noch unausgehärtetes Granulat, das z.B. aus Phenol-Formaldehyd-Polymer, anorganischen Füllstoffen und Schleifenkörnern zusammengesetzt ist. Das Granulat hat einen mittleren Durchmesser von 0,2-1 mm.
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Die Granulatzuführung 44 ist zweckmäßig klimakonditioniert, sodass insbesondere die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit kontrolliert werden können. Die Temperatur wird zum Beispiel auf 14°C eingestellt, wobei die Luftfeuchtigkeit unter 45 % rel. H liegen sollte. Die Steuerung der Temperatur wird durch ein Peltierelement realisiert. Die Lufttrocknung kann durch Molsieb-Kügelchen oder eingefügtes Silikagel erfolgen. Die Molsieb-Kügelchen sollten einen größeren Durchmesser als die Granulat-Mischung aufweisen, sodass sie dem Granulat direkt beigemischt werden können, aber von diesem durch ein Sieb getrennt werden können. Das Sieb kann in der Granulatzuführung 44 integriert sein.
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Eine Steuerungssoftware, die das Positionierungssystem 35 steuert, berechnet ein Punkteraster, das von dem Granulatdrucker 32 abgefahren werden soll. Ist der Granulatdrucker 32 über einer der vorgesehenen xy-Koordinaten des Punkterasters angekommen, wird das als Magnetventil ausgebildete Dosierventil 46 kurz (beispielsweise 12 ms) geöffnet. Ein Granulatklecks 40, der üblicherweise aus ca. 100 einzelnen Granulatkörnchen besteht, rieselt somit an die für ihn vorgesehene Stelle (xy-Position) in der Scheibenpressform 42. Anschließend wird die nächste xy-Position angefahren und wieder ein Granulatklecks 40 aufgetragen. Auf diese Weise werden die Granulat-Mischungen G1, G2 in die Scheibenpressform 42 eingebracht, bis die Scheibenpressform 42 vollständig zu einem Scheibenrohling aufgefüllt ist. Die Steuerungssoftware legt zudem fest, ob einer bestimmten xy-Position die Granulat-Mischungen G1 oder G2 eingebracht wird. Hierzu können zunächst alle xy-Positionen abgefahren werden, die für die Granulat-Mischung G1 vorgesehen sind, anschließend wird ein Vorratsbehälter der Granulatzuführung 44 geleert und mit der Granulat-Mischung G2 befüllt, wobei in einem nächsten Schritt die xy-Positionen abgefahren werden, die für die Granulat-Mischung G2 vorgesehen sind.
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Anschließend kann gegebenenfalls noch zusätzlich ein Gewebe und/oder ein Etikett auf den Scheibenrohling gelegt werden. Der Scheibenrohling wird anschließend gepresst und ausgehärtet, wodurch die einsatzbereite Mosaikscheibe 10 entsteht. Das Verfahren 30 ermöglicht auch die Herstellung einer Mosaikscheibe 10d, die aus mehreren einzelnen Mosaikscheiben 10’d, 10"d aufgebaut ist. Hierzu wird einfach zunächst die erste Mosaikscheibe 10’d mittels des Granulatdruckers 32 in die Scheibenpresse 42 eingebracht, wobei in einem zweiten Schritt auf die erste Mosaikscheibe 10’d die Granulat-Mischung G der zweiten Mosaikscheibe 10"d herabrieselt und beide anschließend zu einer einzigen Mosaikscheibe 10d verpresst werden.
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Das Verfahren 30 erlaubt also das flächige Einbringen von einer oder mehreren Granulat-Mischungen G in die Mosaikscheibe 10. Ferner ermöglicht das Verfahren eine genaue Kontrolle darüber, an welcher xy-Position und in welcher Dosierung die Granulat-Mischung G in die Scheibenform eingebracht wird. Es kann hierdurch ein sehr gleichmäßiger Scheibenkörper realisiert werden. Alternativ zu den diskreten Granulatklecksen 40 bei der vorstehend beschriebenen Einzeldosierung, welches durch Öffnen und Schließen an vorherbestimmten xy-Positionen erzeugt werden, kann das Magnetventil während einer Fahrt entlang des Punkterasters geöffnet bleiben. Hierbei legt insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit des Granulatdruckers 32 fest, welche Menge der Granulat-Mischung G an einer bestimmten Stelle der Scheibenpresse 42 appliziert wird. Hierdurch ist ein „Bedrucken“ der Scheibenpresse 42 zur Erzeugung des Scheibenrohlings in einer höheren Geschwindigkeit als bei der Einzelpunktdosierung möglich. Das Punkteraster umfasst also auch das kontinuierliche Herabrieseln der Granulat-Mischung G. Eine mögliche Ausgestaltung der Bahn des Punkterasters ist eine spiralförmige „Schneckenbahn“, die entweder von innen nach außen mit stetig größer werdendem Radius oder von außen nach innen mit stetig kleiner werdendem Radius verläuft. Weitere Formen der Bahn können rechteckige, linienartige, konzentrische Kreise und/oder segmentartige Form aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013110237 A1 [0003]
