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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 0 943 400 B1 ist eine Schleifbürste mit einem metallischen Grundkörper bekannt, der umfangs- oder stirnseitig im Winkelabstand zueinander stehende Nuten aufweist, in die Streifenbürsten form- und/oder kraftschlüssig, jedoch auswechselbar eingesetzt sind. Zwischen den Streifenbürsten stützen sich am Grundkörper festgelegte Schleifgewebeabschnitte ab, die zusammen mit Streifenbürsten in die Nuten eingespannt sind. Ein Schleifen ist mit dieser Schleifbürste entweder auf der Umfangsfläche, das heißt, parallel zu Schleifachse, oder stirnseitig, das heißt, im rechten Winkel zur Schleifachse, möglich.
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Ferner ist aus der
EP 1 633 530 B1 eine um eine Mittelachse rotierende, kreisförmige Schleifscheibe bekannt, auf deren Oberfläche eine Vielzahl von Sandpapierelementen befestigt ist. Die Oberfläche weist vom Außenrand eine nach innen zunehmende Höhe auf, so dass die Sandpapierelemente in einem vorgegebenen Winkel zur Mittelachse stehen. Die Sandpapierelemente sind hauptsächlich senkrecht zur Oberfläche der Scheibe angeordnet und ungefähr radial über den größten Teil des Oberflächen-Radius' verteilt. Die Sandpapierelemente werden durch eine Vielzahl von hauptsächlich senkrecht zur Oberfläche der Scheibe angeordnete Stützbürsten unterstützt. Diese Schleifscheibe aus dem Stand der Technik ermöglicht ein Schleifen von konkaven, konvexen und ebenen Oberflächen und Vertiefungen.
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Gemeinsam ist den Schleifwerkzeugen nach dem Stand der Technik, dass für jeden neuen Arbeitsvorgang das Schleifwerkzeug gewechselt werden muss, um entweder stirnseitig, auf der Umfangsfläche oder in einem durch eine Schleifscheibe vorgegeben Winkel zu schleifen. Dies erfordert das Vorhalten einer größeren Anzahl von Schleifwerkzeugen sowie einen zeitlichen Aufwand für deren Auswechseln und Einrichten.
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Ausgehend von den bekannten Schleifbürsten und Schleifscheiben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schleifwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und das einen universellen Einsatz beim Schleifen von Werkstücken ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schleifwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen definiert.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Schleifwerkzeug mit einem Befestigungselement zur Befestigung an einer Schleifwelle und mehreren an dem Befestigungselement vorgesehenen Aufnahmen für Schleifelemente, die form- und/oder kraftschlüssig und auswechselbar in den Aufnahmen angeordnet sind. Dabei sind die Aufnahmen in einem Winkelabstand zueinander am Befestigungselement angeordnet. Bei dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug sind die Aufnahmen schwenkbar an dem Befestigungselement angebracht und in einem Winkel α gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle einstellbar und feststellbar.
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Unter dem in dieser Erfindung verwendeten Begriff ”Schleifen” wird allgemein das Glätten oder Strukturieren von Werkstoffen einschließlich Läppen und Polieren verstanden.
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Die Befestigung an einer Schleifwelle kann direkt erfolgen, worunter verstanden wird, dass das Befestigungselement in einer geeigneten Weise an der Schleifwelle selbst befestigt ist. Alternativ kann die Befestigung indirekt erfolgen, das heißt, das Befestigungselement wird nicht auf der Schleifwelle selbst befestigt, sondern ist beispielsweise über ein weiteres Element oder eine gesonderte Lagerung mit dieser verbunden. Dabei kann die Lagerung beispielsweise eine Kugelkopfmechanik aufweisen, so dass sich das Schleifwerkzeug als Ganzes in gewissen Grenzen gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle verkippen kann. Damit wird ein besseres Anliegen des Schleifwerkzeugs an einer unebenen Oberfläche, beispielsweise einer Konvexität oder einer Konkavität sichergestellt.
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Durch die Ausgestaltung der stufenlosen Einstellbarkeit der Aufnahmen mit den Schleifelementen in einem Winkel α gegenüber der Mittelache der Schleifwelle ist es möglich, das Schleifwerkzeug schnell und einfach auf unterschiedliche Formen des zu bearbeitenden Werkstücks einzustellen, ohne das Schleifwerkzeug selbst austauschen zu müssen.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Winkel α 0° bis 180 bevorzugt 0° bis 90° beträgt. Bei einem Winkel α von 0° sind die Aufnahmen mit den Schleifelementen parallel zur Schleifwelle angeordnet und die Schleifelemente weisen von der Schleifwelle weg. Diese Einstellung entspricht einem herkömmlichen Schleifwerkzeug mit umfangsseitig angeordneten Schleifelementen. Bei einem Winkel α von 90° entspricht das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug einem herkömmlichen Schleifwerkzeug mit stirnseitigem Schleifelementbesatz. Zwischen 0° und 90° liegt der übliche Nutzungsbereich vor. In diesem Bereich können die Aufnahmen mit den Schleifelementen stufenlos eingestellt werden, um so auch konvexe oder konkave Oberflächen oder Vertiefungen zu schleifen. Es ist zudem möglich, einen Winkel α von mehr als 90° zwischen den Aufnahmen mit den Schleifelementen und der Schleifwelle einzustellen, so dass sich eine Anordnung ergibt, in der die Aufnahmen trichterförmig angeordnet sind und die Schleifelemente nach innen zeigen. Hierdurch kann beispielsweise ein Konus in einem Arbeitsgang von außen bearbeitet werden.
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Die Aufnahme mit dem Schleifelement muss nicht exakt radial ausgerichtet sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aufnahme mit dem Schleifelement, bezogen auf die Mittelachse der Schleifwelle, in radialer Richtung schwenkbar ist, so dass sich eine gleichmäßige Anordnung der Schleifelemente ergibt.
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Ferner kann das Befestigungselement zu einer Seite der Schleifwelle hin befestigt sein und jedes Schleifelement in seiner Aufnahme zu dieser Seite hin ausgerichtet sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahme über ein erstes Drehgelenk mit dem Befestigungselement verbunden sowie vom ersten Drehgelenk beabstandet mit einem Stellelement zum Einstellen des Winkels α verbunden. Dadurch wird das exakte Einstellen des Winkels α erleichtert. Vorzugsweise sind die Stellelemente der einzelnen Aufnahmen so miteinander verbunden, dass der Winkel α für alle Aufnahmen gleichzeitig auf den gleichen Wert eingestellt werden kann.
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Alternativ dazu muss nicht jede Aufnahme mit einem eigenen Stellelement verbunden sein. Beispielsweise kann nur jede zweite oder n-te Aufnahme mit einem Stellelement verbunden sein, während die nicht mit einem Stellelement verbundenen Aufnahmen untereinander verbunden so sind, dass sie über die benachbarten Stellelement mit eingestellt werden.
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Um die Aufnahmen mit den Schleifelementen in ihrem Winkel α gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle festzustellen, kann beispielsweise das erste Drehgelenk in seiner Winkellage blockiert werden, so dass auch beim Kontakt des Schleifwerkzeugs mit dem zu bearbeitenden Werkstück die Winkeleinstellung erhalten bleibt.
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Um eine leichtere Einstellbarkeit der Aufnahmen zu erreichen, sind die Aufnahmen an ihren, den ersten Drehgelenken gegenüber liegenden Enden jeweils über ein zweites Drehgelenk mit den Stellelementen zum Einstellen des Winkels α verbunden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Stellelemente an ihren, den zweiten Drehgelenken gegenüber liegenden Enden jeweils über ein drittes Drehgelenk mit einem an der Schleifwelle verschieblich gelagerten Führungselement verbunden. Durch das Führungselement werden alle Stellelemente miteinander verbunden, so dass es möglich ist, durch das Verschieben des Führungselementes auf der Schleifwelle den Winkel α aller Aufnahmen gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle gemeinsam einzustellen. Ferner kann das Führungselement über eine Einrichtung verfügen, um es fest, aber wieder lösbar an der Schleifwelle zu befestigen, so dass der über die Stellelemente eingestellte Winkel α zwischen den Aufnahmen und der Schleifwelle festgestellt wird.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Stellelemente und/oder das Führungselement über einen Stellantrieb bewegbar und einstellbar sind. Dieser Stellantrieb kann manuell oder motorisch betrieben sein und durch ein Blockieren des Antriebs gleichzeitig das Feststellen des Führungselementes und damit des Winkels α der Aufnahmen gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle erreichen.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Schleifwerkzeugs in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine schematische Darstellung eines Teils des Schleifwerkzeugs gemäß 1 bei stirnseitiger Anordnung der Schleifelemente,
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3 eine schematische Darstellung gemäß 2 bei winkliger Anordnung der Schleifelemente,
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4 eine schematische Darstellung des Schleifwerkzeugs gemäß 2 bei umfangsseitiger Anordnung der Schleifelemente und
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5 eine schematische Darstellung eines Schleifwerkzeugs nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug 1 schematisch dargestellt, bei dem die Anordnung mehrerer Schleifelemente 2 in ihren Aufnahmen 7 in Bezug auf eine Schleifwelle 13 zu sehen ist. In dieser Ausführungsform sind sieben Schleifelemente 2 vorgesehen. Je nach Anwendungsbereich und Durchmesser des Schleifwerkzeugs 1 können deutlich mehr Schleifelemente 2 vorgesehen sein. Aus praktischer Sicht haben sich 10 bis 20 Schleifelemente 2 für das Schleifwerkzeug 1 als vorteilhaft erwiesen. In 1 ist insbesondere zu sehen, wie die Aufnahmen 7 über Drehgelenke 10 an einem ringförmig ausgestalteten Befestigungselement 4 angeordnet sind. Zur Vermeidung von Unwuchten und zur Erzielung eines besseren Schleifergebnisses sind die Aufnahmen 7 mit den Schleifelementen 2 in gleichen Winkelabständen angeordnet.
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Im Allgemeinen hat die Schleifwelle 13 eine Bohrung von z. B. 30, 35 oder 40 mm und das Schleifwerkzeug wird auf eine rotierende Welle entsprechenden Durchmessers gespannt. Die Ausführung als Vollwelle kommt in der Regel in der Erweiterung eines Spannkegels, z. B. HSK 63 vor.
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In
1 ist auch der Fußbereich der Schleifelemente
2 dargestellt, der in der Aufnahme
7 angeordnet ist. Diese Ausführungsform wird in der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2010 010 728 U1 beschrieben.
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2 zeigt das Schleifwerkzeug
1 der ersten Ausführungsform in einer Detailansicht, die auf die wesentlichen Elemente reduziert ist. Das Schleifwerkzeug
1 umfasst das Befestigungselement
4, das an der Schleifwelle
13 befestigt ist. An dem Befestigungselement
4 sind, wie in
1 gezeigt wird, mehrere Aufnahmen
7 für Schleifelemente
2 vorgesehen. Der Einfachheit halber ist in den
2,
3 und
4 nur eine Aufnahme
7 mit einem Schleifelement
2 dargestellt. Die Aufnahme
7 ist über das Drehgelenk
10 mit dem Befestigungselement
4 verbunden. In der Aufnahme
7 ist ein Schleifelement
2 form- und/oder kraftschlüssig und auswechselbar aufgenommen. in einer Weiterbildung weist die Aufnahme
7 eine Nut auf, in die das Schleifelement
2 eingesetzt wird und dort z. B. mit einer Sicherungsschiene gesichert wird. Die Ausgestaltung der Nut in der Aufnahme
7 und des Schleifelements
2 kann wie in der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2010 010 728 U1 erfolgen.
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Die Aufnahme 7 ist in der vorliegenden Ausführungsform länglich ausgestaltet und erstreckt sich von der Mittelachse der Schleifwelle 13 radial nach außen. An ihrem radial äußeren Ende ist die Aufnahme 7 über ein Drehgelenk 11 mit einem Stellelement 6 verbunden. In der in 2 dargestellten Konfiguration nimmt die Aufnahme 7 mit dem Schleifelement 2 einen Winkel α von 90° gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle 13 ein. Die Darstellung der 2 entspricht einer herkömmlichen Schleifbürste mit stirnseitiger Anordnung der Schleifelemente.
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In 3 ist eine Konfiguration dargestellt, in der die Aufnahme 7 mit dem Schleifelement 2 in einem Winkel α von ca. 45° angeordnet ist. Dabei ist die Aufnahme 7 um das Drehgelenk 10 mit ihrer Rückseite zu der Schleifwelle 13 hin eingeschwenkt. Das Einstellen des Winkels α erfolgt mittels des Stellelementes 6, das in der Darstellung der 3, verglichen mit 2, nach rechts bewegt ist, wobei ein Gleitstück 6', das über ein Drehgelenk 11 mit der Aufnahme 7 verbunden ist, auf dem Stellelement 6 gleitet.
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In 4 ist eine Konfiguration dargestellt, in der die Aufnahme 7 parallel zur Mittelachse der Schleifwelle 13 ausgerichtet ist, das heißt, mit einem Winkel α von 0°. Die Darstellung der 4 entspricht einer klassischen Schleifbürste mit umfangsseitiger Anordnung der Schleifelemente. Zwischen diesen Stellungen können beliebige andere Winkelstellungen wenigstens zwischen 0° und 90°, vorzugsweise bis zu 180° eingenommen werden.
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In 5 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die meisten Elemente entsprechen den in den 1 bis 4 gezeigten. In dieser Ausführungsform ist das Stellelement 6 über das Drehgelenk 11 direkt mit der Aufnahme 7 verbunden. Zur Schleifwelle 13 hin ist das Stellelement 6 über ein Drehgelenk 12 mit einem Führungselement 5 verbunden, das auf der Schleifwelle 13 verschieblich ist und an dieser befestigt werden kann. Durch das Verschieben des Führungselementes 5 auf der Schleifwelle 13 kann der Winkel α der Aufnahme 7 mit dem Schleifelement 2 gegenüber der Mittelachse der Schleifwelle 13 eingestellt werden. Die dargestellte Ausführungsform arbeitet mechanisch ähnlich einem Regenschirm, das heißt, durch Annähern des Führungselementes 5 an das Befestigungselement 6 werden die die Aufnahmen 7 mit den Schleifelementen 2 von der umfangsseitigen Anordnung nach außen ausgelenkt.
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Aus 5 wird ersichtlich, dass das Führungselement 5 in Bezug auf das Befestigungselement 4 auf der Seite angeordnet ist, die der Ausrichtung des Schleifelements 2 gegenüber liegt.
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In 4 ist das Stellelement 6 so ausgeführt, dass es bei einem Winkel α von 0° parallel zu dem Schleifelement 2 tangential nach außen ragt. Beim Schleifen eines Werkstücks kann das radial äußere Ende des Stellelementes 6 in dieser Ausführungsform den Schleifvorgang behindern, da es als starres Element der Verformung des Schleifelementes 2 nicht nachgibt. Diese Problematik wird durch die Mechanik der in 5 dargestellten Ausführungsform (Regenschirmmechanik) vermieden.
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In 5 ist ferner eine weitere Variante dargestellt, indem auf die Schleifwelle 13 ein Grundelement 3 aufgezogen ist, an dem das Befestigungselement 4 angebracht ist. Auf dem Grundelement 3 ist das Führungselement 5 verschieblich angeordnet und kann daran befestigt werden. Das Vorsehen eines Grundelementes 3 hat den Vorteil, dass beispielsweise für die Bewegung des Führungselementes 5 Einrichtungen wie Nuten oder Schienen vorgesehen werden können, die auf einer Schleifwelle 13 nicht oder nur schlecht anbringbar sind. Darüber hinaus ist durch das Grundelement 3 ein einfacherer und schnellerer Austausch des Schleifwerkzeugs 1 von der Schleifwelle 13 gewährleistet.
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Das Schleifelement
2 umfasst zumindest ein Schleifmaterial
8, das vorzugsweise streifenförmig ausgeführt ist. Ferner kann das Schleifmaterial
8 durch eine Stützstruktur
9, insbesondere eine flexible Stützstruktur, gestützt werden. Die Stützstruktur
9 ist vorzugsweise eine Streifenbürste. Das Schleifmaterial
8 und die Stützstruktur
9 sind im Fußbereich des Schleifelements
2 fest eingespannt, so dass auch beim Schleifen mit höheren Drehzahlen die Elemente trotz der Fliehkräfte zuverlässig festgehalten werden. Das Schleifmaterial
8 kann aus Schleifpapier oder Schleifgewebe bestehen oder ferner unterschiedliche Materialien wie Draht, Glasfaser oder ähnliches umfassen. Schleifpapier weist das Schleifmittel auf einer Papierunterlage auf, während Schleifgewebe ein Schleifmittel auf einer Gewebeunterlage ist. Aufgrund der beim Schleifen auftretenden Zugbelastung wird im praktischen Betrieb Schleifgewebe bevorzugt eingesetzt. Wenn das Schleifmaterial
8 aus einem Stapel mehrerer Bögen Schleifpapier oder Schleifgewebe besteht, kann die Stützstruktur
9 weggelassen werden. Ein Schleifelement
2, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird in der europäischen Patentschrift
EP 0 943 400 B1 der Anmelderin beschrieben.
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Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen ermöglichen das Einstellen der Aufnahmen 7 mit den Schleifelementen 2 in einem Winkel α von maximal 90°. Dies entspricht dem üblichen Anwendungsbereich. Insbesondere die Mechanik (Regenschirmmechanik), die in 5 abgebildet ist, kann bedarfsweise in einer Weise modifiziert werden, dass ein Winkel α von mehr als 90° einstellbar ist. Denkbar ist hier ein gegenüber der dargestellten Ausführungsform verlängertes Stellelement 6, das ggf. zur besseren Einstellung eines Winkels α oberhalb 90° gekröpft sein kann. Mit einer solchen Einstellung der der Aufnahmen 7 mit den Schleifelementen 2 könnte beispielsweise ein Konus von außen gleichmäßig bearbeitet werden. Dabei ist auch denkbar, dass nicht das Schleifwerkzeug rotiert, sondern das zu schleifende Werkstück.
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Neben der stufenlosen Einstellung des Winkels α zwischen 0° und 180° weist das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug
1 ferner den Vorteil auf, dass in jeder eingestellten Winkellage einzelne oder alle Schleifelemente
2 in den Aufnahmen
7 ausgetauscht werden können. Hierzu muss lediglich ein, beispielsweise nach der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2010 010 728 U1 vorzusehendes, Verriegelungselement entfernt und anschließend das Schleifelement
2 mit seinem Fußbereich aus der Aufnahme
7 herausgezogen werden. In der gleichen Weise kann ein neues Schleifelement
2 eingesetzt und gegen ein unbeabsichtigtes Bewegen verriegelt werden. Beispielsweise ist es so möglich, ohne Austausch des gesamten Schleifwerkzeugs
1 und ohne Veränderung der Winkeleinstellung der Aufnahmen
7 Schleifelemente
2 mit unterschiedlicher Körnung oder aus unterschiedlichem Material nacheinander einzusetzen, um das Werkstück beispielsweise zunächst grob zu schleifen, anschließend fein zu schleifen und abschließend zu polieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schleifwerkzeug
- 2
- Schleifelement
- 3
- Grundelement
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Führungselement
- 6
- Stellelement
- 6
- Gleitstück
- 7
- Aufnahme
- 8
- Schleifmaterial
- 9
- Stützstruktur
- 10
- erstes Drehgelenk
- 11
- zweites Drehgelenk
- 12
- drittes Drehgelenk
- 13
- Schleifwelle
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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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- EP 0943400 B1 [0002, 0038]
- EP 1633530 B1 [0003]
- DE 202010010728 U1 [0029, 0030, 0040]
