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Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 8.
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Stand der Technik
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Es ist seit langem bekannt, die gewünschte Dicke und bzw. oder die gewünschte Geometrie von Körpern aus elastomerem Material mit Schleifwerkzeugen einzustellen. Dies kann zum Beispiel das Schleifen von Antriebsriemen, zum Beispiel zum Erzeugen einer Oberflächenstruktur des Riemenrückens betreffen. Insbesondere betrifft das Schleifen von Körpern aus elastomerem Material jedoch die Herstellung von Drucktüchern für den Offset-Druck. Auch werden elastomere Flexodruckformen zu diesem Zweck auf Rundschleifmaschinen geschliffen. Bei derartigen Maschinen wird ein Schleifstein oder eine Schleifscheibe eingesetzt. Hierdurch erfolgt, auf die Breite des Schleifsteins bzw. der Schleifscheibe bezogen, ein punktueller Abtrag des elastomeren Materials durch Schleifen. Das Schleifen wird dabei stets nach der Vulkanisation der Mischung des elastomeren Materials vorgenommen. Das Schleifen kann in einem Arbeitsgang oder in mehreren Arbeitsgängen durchgeführt werden.
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Die
WO 01/87600 A2 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Druckplatte, insbesondere für den Flexodruck. Bei diesem Verfahren wird eine Schicht eines aushärtbaren Elastomers auf einem Träger mit zylindrischer Mantelfläche aufgetragen, anschließend die Elastomerschicht auf dem Träger zu einem im Wesentlichen zylindrischen endlosen Druckformrohling ausgehärtet und gegebenenfalls auf einer zylindrischen Umfangsform geschliffen. Danach wird der Druckformrohling entlang einer im Wesentlichen parallel zur Achsrichtung des Trägers verlaufenden Linie aufgetrennt und die so erzeugte Druckplatte von der Mantelfläche des Trägers abgenommen. Mit anderen Worten wird bei dem Verfahren der
WO 01/78600 A2 der Druckformrohling z.B. durch Schleifen einer Elastomerschicht auf die gewünschte Dicke gebracht und dabei mit einer ebenen und glatten Oberfläche hergestellt.
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Für die Herstellung von elastomeren Druckformen für den Flexodruck ist eine gute Oberflächenqualität, d. h. eine geringe Oberflächenrauhigkeit, von besonders großer Bedeutung. Eine geringe Oberflächenrauhigkeit, d. h. eine möglichst glatte Oberfläche, der Druckform ist ausschlaggebend für ein gutes Druckergebnis. Eine zu große Oberflächenrauhigkeit hätte zur Folge, dass sich in ungewünschten Bereichen in Vertiefungen der Oberflächenstruktur Farbpigmente ansammeln können, welche das spätere Druckergebnis verschlechtern würden.
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Die
EP 2 900 479 B1 offenbart ein Schleifverfahren für Druckformen im Flexo- oder Hochdruckbereich, wobei der Schleifabtrag über ein Schleifband oder ein Schleifpapier erfolgt.
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Nachteiliger Weise erfordern die zuvor genannten Verfahren für einen hohen Materialabtrag und bzw. oder für das Erzeugen einer hohen Oberflächenqualität den Einsatz unterschiedlicher Schleifwerkzeuge. Dies erfordert eine mehrfache Bearbeitung der zu schleifenden Druckform. Durch eine mehrfache Durchführung des Schleifverfahrens sowie durch ein Umrüsten der Schleifmaschine auf die unterschiedlichen Schleifwerkzeuge wird die Dauer zum Erzeugen der Oberfläche verlängert, was wiederum zu höheren Herstellungskosten der Druckform führen kann.
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Die
DE 101 03 755 C1 offenbart eine Schleifscheibe mit einer ersten Schleiffläche zum Formschleifen bzw. Schruppen und einer zweiten Schleiffläche zum Erzeugungsschleifen bzw. zum Schlichten von stabförmigen Messern in einem Arbeitsgang.
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Nachteiliger Weise ist die Schleifscheibe einstückig, d.h. integral ausgebildet. Die Variation verschiedener Parameter zum Schruppen und bzw. oder zum Schlichten erfordert das Bereitstellen einer gänzlich neuen Schleifscheibe. Dies führt zu hohen Kosten, da bereits bei Anpassung nur einer Schleiffläche zum Schruppen oder zum Schlichten die jeweils nicht von Änderungen betroffene Schleiffläche mit bereitgestellt werden muss. Außerdem muss im Verschleißfall nur einer Schleiffläche die einstückige Schleifscheibe als Ganzes samt der zweiten Schleiffläche erneuert werden.
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Insbesondere das Schleifen von elastomeren Oberflächen stellt sich als besonders anspruchsvoll heraus. Elastomere Oberflächen werden überwiegend trocken geschliffen, wodurch die Wärme, die beim Schleifprozess entsteht, im Wesentlichen über die Umgebungsluft abgeführt wird. Mit zunehmendem Materialabtrag steigt der Wärmeeintrag in das elastomere Material, wodurch das elastomere Material erweichen und sich das Schleifmittel mit dem erweichten elastomeren Material zusetzen kann. Ein Zusetzen des Schleifmittels und bzw. oder ein größerer Materialabtrag kann ermöglich werden, indem die Schleifpartikel des Schleifmittels eine größere Körnung aufweisen. Eine größere Körnung hat jedoch zum Nachteil, dass die Qualität der geschliffenen Oberfläche nachteilig beeinflusst wird, d.h. eine größere Oberflächenrauhigkeit aufweist, was die zuvor beschriebenen Nachteile für den späteren Druckprozess mit sich bringt.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Schleifwerkzeuge weisen demnach einen Zielkonflikt zwischen einer kurzen Prozesszeit und einem hohen Materialabtrag sowie einer guten Oberflächenqualität auf.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Zielkonflikt zu lösen und ein Schleifwerkzeug zum Schleifen von elastomeren Körpern bereitzustellen, das in einem Arbeitsschritt sowohl einen hohen Materialabtrag (Schruppen), als auch ein Feinschleifen (Schlichten) zur Erzeugung einer guten Oberflächenqualität ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ soll das Schleifwerkzeug kostengünstig und bzw. oder flexibel an individuelle Anforderungen anpassbar sein.
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Lösung der Aufgabe
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch ein Schleifwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, wobei das Schleifwerkzeug zweiteilig ausgebildet ist und eine erste Schleifscheibe mit einer ersten Schleiffläche und eine zweite Schleifscheibe mit einer zweiten Schleiffläche aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Anspruch 8 offenbart eine Schleifmaschine mit einem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Schleifwerkzeug, umfassend eine erste Schleiffläche und eine zweite Schleiffläche, wobei die erste Schleiffläche und die zweite Schleiffläche unterschiedlich ausgebildet sind. Das Schleifwerkzeug ist zweiteilig ausgebildet und weist eine erste Schleifscheibe mit der ersten Schleiffläche und eine zweite Schleifscheibe mit der zweiten Schleiffläche auf.
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Mit anderen Worten gesagt erstreckt sich die erste Schleiffläche über den Umfang der ersten Schleifscheibe und bzw. oder die zweite Schleiffläche über den Umfang der zweiten Schleifscheibe. Die beiden Schleifscheiben sind entlang der Längsachse als Rotationsachse nebeneinander bzw. aneinander anliegend angeordnet und feststehend miteinander verbunden, so dass sich ein einteiliges Schleifwerkzeug ergibt. Das Schleifwerkzeug ist durch die zweiteilige Ausführung modular aufgebaut. So können je nach Anwendungsfall und den gestellten Anforderungen an die Qualität der zu schleifenden Oberflächen die erste Schleifscheibe und bzw. oder die zweite Schleifscheibe durch eine andere Schleifscheibe ausgetauscht werden. Dies gilt ebenso bei Verschleiß oder Beschädigung.
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Durch die Kombination von der ersten Schleifscheibe und der zweiten Schleifscheibe zu dem Schleifwerkzeug kann das Schleifwerkzeug auf besonders vorteilhafte Weise in einem Arbeitsgang mit der ersten Schleifscheibe einen hohen Materialabtrag (Schruppen) ermöglichen und bzw. oder mit der zweiten Schleifscheibe eine gute Qualität der geschliffenen Oberfläche durch so genanntes Schlichten bereitstellen. Der maximale Materialabtrag beträgt in einem Arbeitsgang bevorzugt 3 mm bis 5 mm. Dies ermöglicht besonders kurze Prozesszeiten beim Schleifen von Oberflächen, ohne einen Werkzeugwechsel und bzw. oder das mehrfache Bearbeiten der Oberfläche.
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Die erste Schleiffläche und die zweite Schleiffläche können sich in dem Material und bzw. oder in der Körnung des Schleifbelags unterscheiden.
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Es zeigt sich als besonders vorteilhaft, dass durch den modularen Aufbau verfügbare Schleifscheiben unmittelbar miteinander kombiniert werden können. Durch das Zurückgreifen auf verfügbare Schleifscheiben ist das Schleifwerkzeug besonders kostengünstig und bzw. oder besonders schnell bereitstellbar.
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Das Schleifwerkzeug ist ausgebildet, sich mit einer Drehzahl um eine Rotationsachse zu drehen. Die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Schleifwerkzeugs beträgt an dem größten Durchmesser vorzugsweise ca. 50 m/s.
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Das Schleifwerkzeug ist mit einem Vorschub linear entlang der Rotationsachse des Schleifwerkzeugs verfahrbar ausgebildet, wobei der Vorschub eine Geschwindigkeit von 1 bis 10 mm pro Umdrehung, vorzugsweise 10 mm pro Umdrehung, beträgt. Alternativ kann der Vorschub auch durch das zu bearbeitende Werkstück erfolgen, welches sich linear tangential entlang des rotierenden Schleifwerkzeugs vorbeibewegt. In jedem Fall ist die Richtung der Vorschubbewegung derartig ausgebildet, so dass die erste Schleifscheibe zuerst und vor der zweiten Schleifscheibe mit der zu schleifenden Oberfläche in Kontakt treten kann.
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Der mit dem Schleifwerkzeug zu schleifende Gegenstand ist vorzugsweise ausgebildet, gleichsinnig oder gegensinnig zur Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs zu rotieren. Die Rotationsgeschwindigkeit ist im Vergleich zu der des Schleifwerkzeugs geringer ausgebildet und beträgt vorzugsweise ca. 0,3 m/s.
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Das Schleifwerkzeug ist bevorzugt zum Schleifen von Körpern aus elastomerem Material ausgebildet. Die kann zum Beispiel das Schleifen von Antriebsriemen, insbesondere zum Erzeugen einer Oberflächenstruktur des Riemenrückens betreffen. Besonders geeignet ist das Schleifwerkzeug zum Schleifen von Oberflächen für Druckformen, vorzugsweise von Druckformen für den Flexodruck.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erweitert sich die erste Schleiffläche kegelförmig von einem ersten Durchmesser auf einen zweiten Durchmesser, wobei die zweite Schleiffläche zylindrisch ausgebildet ist. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel, mit welchem die erste Schleiffläche kegelförmig von dem ersten Durchmesser auf den zweiten Durchmesser ansteigt, 7°. Durch den kegelförmig ansteigenden Durchmesser der ersten Schleiffläche kann der Materialabtrag kontinuierlich erhöht werden. So kann der Wärmeeintrag in die zu schleifende Oberfläche möglichst geringgehalten werden, wodurch wiederum der Vorschub vergrößert werden kann, was wiederum die Prozesszeit verkürzen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zweite Schleiffläche einen dritten Durchmesser auf, wobei der dritte Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Vorzugsweise ist der dritte Durchmesser um 0,6 mm größer als der zweite Durchmesser. So kann sichergestellt werden, dass die zweite Schleiffläche sämtliche durch die erste Schleiffläche erzeugten Unebenheiten auf der zu schleifenden Oberfläche beseitigen kann.
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Auf besonders bevorzugte Weise kann das Schleifwerkzeug nur so weit zu der zu bearbeitenden Oberfläche zugestellt werden, dass nur die zweite Schleiffläche der zweiten Schleifscheibe an dem Schleifprozess beteiligt ist. So kann das Schleifwerkzeug auch ausschließlich zum Schlichten von Oberflächen genutzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die erste Schleiffläche einen Schleifbelag aus Hartmetall auf. Der Schleifbelag kann auf besonders bevorzugte Weise Hartmetallkegel aufweisen, wobei die Hartmetallkegel vorzugsweise 1,5 mm lang sind und die Hartmetallkegel in einem Abstand von 1,8 mm zueinander angeordnet sind. Es stellt sich heraus, dass ein Schleifbelag aus Hartmetall den besten Kompromiss aus einem hohen Materialabtrag bei gleichzeitig guter Oberflächenqualität und einem geringen Wärmeeintrag beim Schleifen von Körpern aus elastomerem Material bereitstellen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zweite Schleiffläche einen Schleifbelag aus Diamantwerkstoff auf. Besonders bevorzugt ist ein Diamant 2 126 mit einem Durchmesser von 0,126 mm. So lässt sich eine besonders gute Oberflächenqualität mit einem Mittenrauwert Ra 0,4, insbesondere bei Druckwalzen für den Flexodruck, erzielen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Schleifscheibe als eine Schruppscheibe ausgebildet und die zweite Schleifscheibe als eine Schlichtscheibe ausgebildet. Durch die Kombination der ersten Schleifscheibe als Schruppscheibe und der zweiten Schleifscheibe als Schlichtscheibe zu dem Schleifwerkzeug kann das Schleifwerkzeug auf besonders vorteilhafte Weise in einem Arbeitsgang mit der ersten Schleifscheibe einen hohen Materialabtrag ermöglichen und bzw. oder mit der zweiten Schleifscheibe eine gute Qualität der geschliffenen Oberfläche durch so genanntes Schlichten bereitstellen. Die Prozesszeit für das Schruppen und Schlichten kann im Vergleich zu den bekannten Lösungen reduziert werden, da Schruppen und Schlichten in einem Arbeitsgang und ohne einen erforderlichen Werkzeugwechsel erfolgen kann. Hierdurch können die Herstellkosten insbesondere von Druckformen für den Flexodruck reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zweite Schleifscheibe eine Wasserkühlung auf. Mit anderen Worten gesagt weist die Wandung der zweiten Schleifscheibe einen wendelförmig verlaufenden Kühlkanal auf, welcher mit vorzugsweise 8°C warmem Wasser durchströmt werden kann. Das Kühlwasser kann über einen Zulauf in die zweite Schleifscheibe eingeleitet werden und über einen Ablauf aus der zweiten Schleifscheibe wieder abgeleitet werden. Die in dem Schleifprozess entstehende Wärme kann so zumindest teilweise abgeleitet werden, wodurch ein größerer Materialabtrag und bzw. oder höhere Vorschubgeschwindigkeiten und daraus resultierend kürzere Prozesszeiten für das Schleifen der Oberfläche ermöglicht werden können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Schleifmaschine mit einem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug. Es lassen sich die eingangs erläuterten Eigenschaften und Vorteile so auf eine Schleifmaschine übertragen.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander jeweils mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 und bzw. oder den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar sind.
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Erläuterung Figuren
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Figur schematisch dargestellt und erläutert. Darin zeigt 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs.
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Die Beschreibung der o.g. Figur erfolgt in zylindrischen Koordinaten mit einer Längsachse X, einer zur Längsachse X senkrecht ausgerichteten radialen Richtung R sowie einer um die Längsachse X umlaufenden Umfangsrichtung. Die Längsachse X, die radiale Richtung R und die Umfangsrichtung können gemeinsam auch als Raumrichtungen bzw. als zylindrische Raumrichtungen bezeichnet werden.
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Ein in 1 dargestelltes Schleifwerkzeug 1 ist einteilig ausgebildet und umfasst eine erste Schleifscheibe 6 mit einer kegelförmigen ersten Schleiffläche 2 und eine zweite Schleifscheibe 8 mit einer zylindrischen zweiten Schleiffläche 4. Die erste Schleifscheibe 6 und die zweite Schleifscheibe 8 sind über eine nicht näher dargestellte Schraubverbindung miteinander einteilig verbunden. Die zweite Schleifscheibe 8 erweitert sich entlang der Längsachse X kegelförmig von einem ersten Durchmesser d1 auf einen zweiten Durchmesser d2. Die Erweiterung von dem ersten Durchmesser d1 auf den zweiten Durchmesser d2 erfolgt unter einem Winkel α. Der Winkel α beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 7°. Die zweite Schleifscheibe 8 weist einen dritten Durchmesser d3 auf, wobei der dritte Durchmesser d3 0,6 mm größer ist als der zweite Durchmesser d2. Die mit dem dargestellten Schleifwerkzeug 1 erzielbare maximale Schleiftiefe beträgt 3 mm.
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Die erste Schleiffläche 2 der ersten Schleifscheibe 6 weist als Schleifbelag Hartmetallkegel mit einer Länge von 1,5 mm und einem Abstand von 1,8 mm zueinander auf. Die zweite Schleiffläche 4 der zweiten Schleifscheibe 8 weist als Schleifbelag einen Diamantbelag aus Diamant D 126 auf, wobei Diamant D 126 für einen Durchmesser der einzelnen Diamanten von 0,126 mm steht. Für eine verbesserte Wärmeabfuhr beim Schleifen weist die zweite Schleifscheibe 8 eine Wasserkühlung auf.
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Das Schleifwerkzeug 1 ist an einer Welle einer nicht näher dargestellten Schleifmaschine montiert und wird um die Längsachse bzw. Rotationsachse X in Rotation versetzt. Die Umfangsgeschwindigkeit am dritten Durchmesser d3 der zweiten Schleifscheibe 8 beträgt ca. 50 m/s. Zusätzlich zu der Rotationsbewegung erfolgt eine Vorschubbewegung V linear entlang der Längsachse bzw. Rotationsachse X in die Richtung, sodass zuerst die erste Schleifscheibe 6 mit der zu schleifenden Oberfläche in Kontakt tritt. Der Vorschub V erfolgt in einer Geschwindigkeit von 10 mm je Umdrehung des Schleifwerkzeugs 1.
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Die zu schleifende Oberfläche wird durch eine Druckwalze für den Flexodruck aus elastomerem Material gebildet. Die Druckwalze rotiert mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,3 m/s gleichsinnig zu dem Schleifwerkzeug 1.
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Auf diese Weise entspricht die erste Schleifscheibe 6 einer Schruppscheibe, die für einen hohen Materialabtrag sorgt. Die zweite Schleifscheibe 8 übernimmt das so genannte Schlichten der Oberfläche, wobei nur noch ein geringer Materialabtrag erfolgt und eine gute Oberflächenqualität mit einem Mittenrauwert Ra 0,4 erzeugt wird.
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Bevorzugt ist das Schleifwerkzeug 1 zum Schleifen von elastomeren Oberflächen ausgebildet. Insbesondere sind dies elastomere Druckformen, vorzugsweise Druckformen für den Flexodruck.
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Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
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- 1
- Schleifwerkzeug
- 2
- Erste Schleiffläche
- 4
- Zweite Schleiffläche
- 6
- Erste Schleifscheibe, Schruppscheibe
- 8
- Zweite Schleifscheibe, Schlichtscheibe
- d1
- Erster Durchmesser
- d2
- Zweiter Durchmesser
- d3
- Dritter Durchmesser
- α
- Winkel
- V
- Vorschub
- R
- radiale Richtung
- X
- Längsachse, Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 0187600 A2 [0003]
- WO 0178600 A2 [0003]
- EP 2900479 B1 [0005]
- DE 10103755 C1 [0007]
