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Die Erfindung bezieht sich auf einen harzhaltigen rotierenden Schleifkörper mit der allgemeinen Form einer Scheibe, wie beispielsweise eine Schleifscheibe oder eine Trennscheibe. Der rotierende Schleifkörper, insbesondere der harzhaltige rotierende Schleifkörper mit der allgemeinen Form einer Scheibe, wie beispielsweise einer Schleifscheibe oder einer Trennscheibe, wird mittels eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens hergestellt.
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Schleifkörper wie Trenn- oder Schleifscheiben verschiedenster Art haben sich in der Technik etabliert. Die bekannten Schleifkörper unterscheiden sich insbesondere in Bezug auf die Art der Verbindung des Schleifkörpers mit einem Träger oder dergleichen.
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US 4,951,423 offenbart eine Schleifscheibe mit zwei Schleifflächen, die mit einem Schleifmittel beschichtet sind. Typischerweise wird das Schleifmittel durch Adhäsion, insbesondere durch Kleben, an eine Außenfläche der Schleifscheibe gebunden. Ein Zwischenelement, wie beispielsweise eine Unterlegscheibe, ist um eine zentrale Öffnung der Schleifscheibe angeordnet. Das Zwischenelement ist nicht in ein Schleifmaterial eingebettet.
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CN 1028414767 offenbart eine rotierende Schleifscheibe mit einem Scheibenkörper, der aus 4 bis 10 abwechselnden Schichten aus Glasfaser und harzhaltigem Schleifmaterial aufgebaut ist, die einen eingebetteten Stahlring beinhaltet, der in einer inneren harzhaltigen Schleifschicht mit einer geringeren Dicke als die der Schleifschicht aufgenommen ist, so dass das Harz in der Schleifschicht beide gegenüberliegenden Seiten des Rings mit einer entsprechenden benachbarten aus einem Paar der Glasfaserträgerschichten verbindet, die die harzhaltige Schleifschicht umschlie-ßen. Die Harzbindung zwischen jeder Seite des Rings und der angrenzenden Trägerschicht erzeugt nicht nur eine Schleifscheibe mit unerwünscht geringer Seitenbelastung und reduzierter Drehmomentübertragung, sondern es kann auch die maximale Menge an Drehmoment, die vom Scheibenkörper auf den Ring übertragbar ist, durch Erwärmung während des Schleifscheibenbetriebs, einschließlich im Laufe der Zeit aufgrund der viskoelastischen Eigenschaften des Harzes in der Schleifschicht, die zum Verbinden des Rings mit beiden Trägerschichten verwendet wird, weiter reduziert werden. Das Ergebnis ist eine relativ dicke Schleifscheibe mit unerwünscht reduzierten Seitenbelastungs- und Drehmomentübertragungseigenschaften, die zu einer verkürzten Lebensdauer oder gar einem vorzeitigen plötzlichen Ausfall führen können.
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Heutige rotierende Schleif- oder Trennscheiben des Standes der Technik bestehen aus mindestens einer Schleifschicht und einem Paar äußerer Trägerschichten aus einem Glasfasergewebe, die während des Zusammenbaus angeordnet werden, um einen ringförmigen Scheibenkörper mit einem danach zumindest an einer Seite befestigten Etikett zu bilden, aufweisend mindestens einen seitlich angebrachten Metallverstärkungsring, der koaxial mit einer zentralen Öffnung im Scheibenkörper in Preßpassung gegen eine Seite der Scheibe steht, die durch eine der äußeren Trägerschichten gebildet wird und die ein Paar seitlich angebrachter Verstärkungsringe aufweisen kann, die jeweils gegen gegenüberliegende Seiten der Scheibe drücken, die durch die äußeren Trägerschichten gebildet werden. Jeder Verstärkungsring kann einen oder mehrere voneinander beabstandete Vorsprünge aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Grate, die in die äußere Trägerschicht eingreifen und diese durchdringen können, gegen die der seitlich angebrachte Ring während der Montage gedrückt wird, wodurch eine sicherere mechanische Befestigung des Rings an den Scheibenkörper bereitgestellt werden kann. Jeder seitlich angebrachte Ring kann auch einen ringförmigen Vorsprung in Form eines sich axial erstreckenden Flansches oder einer Lippe aufweisen, der bzw. die sich um die innere Umfangskante des Rings erstreckt und in Ausrichtung mit der zentralen Öffnung im Scheibenkörper angeordnet ist. Jeder seitlich angebrachte Ring trägt nicht nur zur Verstärkung des Scheibenkörpers um die zentrale Öffnung bei, sondern erleichtert auch die abnehmbare Befestigung der Scheibe an einem rotierenden Elektrowerkzeug wie einer Schleifmaschine oder dergleichen.
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Solche Scheiben mit seitlich angebrachten Ringen neigen zu erhöhten Vibrationen während der Scheibenrotation beim Abtragen von Material während der Oberflächenveredelung oder -behandlung, was zu erhöhter Ermüdung des Bedieners und anderen Gesundheitsproblemen, sowie zu der Begrenzung der maximalen Drehzahlen, der Reduzierung der Abtragsraten des Materials und der Verringerung der Präzision, mit der das Material während des Gebrauchs und Betriebs abgetragen werden kann, führen kann. Solche Scheiben benötigen typischerweise eine Dicke, die groß genug ist, um den Anforderungen an die Seitenbelastung gerecht zu werden, die nicht nur die Vibrationen verstärken, sondern auch die Arbeitsgeschwindigkeiten, die Abtragsraten und die Präzision reduzieren können. Während solche Schleif- oder Trennscheiben mit seitlich angebrachten Verstärkungsringen in der Vergangenheit einen erheblichen wirtschaftlichen Erfolg hatten, sind Verbesserungen angesichts eines oder mehrerer dieser Nachteile dennoch wünschenswert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, rotierende Schleifkörper, insbesondere eine rotierende Schleifscheibe, mit verbesserter Auslegung und Konstruktion, insbesondere in Bezug auf die strukturelle Integrität und mechanische Stabilität, bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schleifkörper, insbesondere einen Schleifkörper mit der allgemeinen Form einer Scheibe, insbesondere eine Trenn- oder Schleifscheibe nach Anspruch 1 gelöst.
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Der Schleifkörper umfasst ein Verstärkungselement, eine Schleifschicht und ein Trägerelement oder zwei Trägerelemente, wobei sich das Verstärkungselement zwischen der Schleifschicht und dem Trägerelement oder einem der zwei Trägerelemente befindet, und wobei das Verstärkungselement und das Trägerelement oder das Verstärkungselement und eines bzw. das eine der zwei Trägerelemente physikalisch miteinander in Eingriff stehen und/oder mechanisch miteinander verbunden sind.
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Zur Herstellung des Schleifkörpers wird das Verstärkungselement in einer Form zwischen einer Schicht aus einer härtbaren Schleifharzverbindung, insbesondere einer Schicht aus einem härtbaren Schleifgranulat und dem Trägerelement oder einem bzw. dem einen der zwei Trägerelemente angeordnet, so dass mindestens ein Abschnitt des Verstärkungselements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht, das Verstärkungselement mindestens teilweise durch das Trägerelement oder eines bzw. das eine der zwei Trägerelemente abgedeckt ist und mindestens ein Abschnitt des Trägerelements oder eines bzw. des einen der zwei Trägerelemente in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht.
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Das Trägerelement oder die Trägerelemente bildet oder bilden die planare Stirnfläche oder planaren Stirnflächen des Schleifkörpers, insbesondere der Trenn- oder Schleifscheibe, aus.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Schleifkörpers, insbesondere eines Schleifkörpers mit der allgemeinen Form einer Scheibe, wie beispielsweise einer ringförmigen Trenn- oder Schleifscheibe, umfasst somit die folgenden Schritte:
- - Anordnen eines Verstärkungseinsatzes (oder: Verstärkungselements) in einer Form zwischen einer Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung, insbesondere einer Schicht aus härtbarem Schleifgranulat, und einem Trägerelement, so dass mindestens ein Abschnitt des Verstärkungseinsatzes in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht, des Verstärkungseinsatzes mindestens teilweise durch das Trägerelement abgedeckt ist und mindestens ein Abschnitt des Trägerelements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Verbinden des Verstärkungseinsatzes und des Trägerelements durch Härten der härtbaren Schleifharzverbindung, wobei die gehärtete Schleifharzverbindung eine Schleifschicht des Schleifkörpers bildet. Bei einem solchen Verfahren zur Herstellung des rotierenden Schleifkörpers wird der Verstärkungseinsatz physikalisch mit dem Trägerelement in Eingriff gebracht, wobei der Verstärkungseinsatz mechanisch mit dem Trägerelement verbunden ist, so dass der Einsatz am Trägerelement befestigt ist. In einem weiteren derartigen Verfahren zur Herstellung des rotierenden Schleifkörpers kann der physikalische Eingriff zwischen dem Verstärkungseinsatz und dem Trägerelement durch eine Klebeverbindung ergänzt werden, beispielsweise durch die Verwendung eines härtbaren Klebematerials wie eines wärmehärtbaren Harzes, wodurch der Verstärkungseinsatz mechanisch und klebend mit dem Trägerelement verbunden wird.
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Die Erfindung sieht einen insbesondere mittels des vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Schleifkörper mit einem integrierten Verstärkungselement (oder: Verstärkungseinsatz) vor, das ein Mittel zur Befestigung des Schleifkörpers insbesondere an einer rotierenden Welle einer rotierenden Maschine bereitstellt. Das Verstärkungselement hat eine im Wesentlichen planare Form und ist nach dem Aushärten durch eine stoffschlüssige Verbindung mit der Schleifschicht fest verbunden. Insbesondere ist die stoffschlüssige Verbindung eine Verbindung, die durch ein gehärtetes Harz mit einem Schleifkörper hergestellt wird. Während der Herstellung ist das Verstärkungselement zwischen der Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung, die insbesondere durch eine in der Form angeordnete Schicht aus härtbarem Schleifgranulat bereitgestellt werden kann, und einem im Wesentlichen planaren Trägerelement, wie beispielsweise einer Lage aus einem Fasergewebe, angeordnet. Eine Seite des Verstärkungselements steht in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung und die gegenüberliegende Seite des Verstärkungselements ist zumindest teilweise durch das Trägerelement abgedeckt. Mindestens ein Abschnitt des Trägerelements steht auch in direktem physischen Kontakt mit der Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung. Nach dem Aushärten wird die stoffschlüssige Verbindung in Abschnitten hergestellt, die so angeordnet sind, dass sie in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung stehen. Mit anderen Worten, das Verstärkungselement ist nicht so in die nach dem Aushärten gebildete Schleifschicht eingebettet, dass das Verstärkungselement vollständig von Schleifmaterial umgeben ist, sondern ist nur in Bereichen, die nicht vom Trägerelement abgedeckt sind, mit der Schleifschicht verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und/oder dem Trägerelement auf der einen Seite und der Schleifschicht auf der anderen Seite verleiht dem Schleifkörper eine verbesserte mechanische Stabilität und strukturelle Integrität. Das Verstärkungselement ist fest mit der Schleifschicht verbunden und insbesondere so ausgelegt, dass es eine Verbindung zur Übertragung einer mechanischen Kraft oder eines Drehmoments auf den Schleifkörper bildet.
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Im Vergleich zur hierin beschriebenen Anordnung der bekannten Schleifkörper des Standes der Technik ist das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) in einem zentralen Abschnitt des Schleifkörpers und nicht in der Nähe einer seiner Außenflächen angeordnet. Das Verstärkungselement kann insbesondere um einen Massenschwerpunkt des Schleifkörpers angeordnet sein. Diese Anordnung trägt vorteilhaft dazu bei, das Ungleichgewicht zu minimieren. Insbesondere wenn der Schleifkörper als rotierende Trenn- oder Schleifscheibe konfiguriert ist, kann die verbesserte Anordnung des Schleifkörpers den Betrieb bei höheren Drehzahlen unterstützen.
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Die feste Verbindung, insbesondere zwischen dem Verstärkungselement (oder: Verstärkungseinsatz) und der Schleifschicht, die durch die stoffschlüssige Verbindung der ausgehärteten Schleifharzverbindung entsteht, beruht nicht in erster Linie auf mechanischen Eigenschaften wie Graten oder Vorsprüngen, die so angepasst sind, dass sie in die Schleifschicht eindringen und eine ausreichende mechanische Stabilität gewährleisten. So können insbesondere die Oberflächen des Verstärkungselements völlig eben und glatt sein. Dadurch kann die Gesamtdicke des Schleifkörpers reduziert werden. Schleifkörper mit reduzierter Gesamtdicke sind insbesondere in Bezug auf höhere Schnitt- oder Schleifgeschwindigkeit und/oder erhöhte Präzision erwünscht.
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Das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) und das Trägerelement sind vorzugsweise mit zentralen Bohrungen versehen, die koaxial ausgerichtet sind, wenn das Trägerelement und das Verstärkungselement in der Form angeordnet sind, bevor die härtbare Schleifharzverbindung ausgehärtet wird. Insbesondere die zentralen Bohrungen können bündig ausgerichtet werden. In einer alternativen Ausführungsform ist das Verstärkungselement mit einer zentralen Bohrung versehen, die einen kleineren Durchmesser als der des Trägerelements aufweist. In jedem Fall sind die zentralen Bohrungen koaxial ausgerichtet, um eine zentrale Öffnung des Schleifkörpers nach dem Aushärten der härtbaren Schleifharzverbindung zu definieren.
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Vorzugsweise hat der Verstärkungseinsatz (oder: das Verstärkungselement ) eine ringförmige Außenform, während die Form auf der Innenseite ringförmig sein kann, aber auch andere Formen haben kann. Das Verstärkungselement ist angepasst, um den Schleifkörper in einem Umfangsabschnitt um die zentrale Öffnung zu verstärken. Insbesondere kann das Verstärkungselement durch einen Ring aus einem Material gebildet werden, das, insbesondere im Vergleich zu anderen Komponenten des Schleifkörpers, eine erhöhte mechanische Festigkeit, Stabilität oder Steifigkeit aufweist. Das Verstärkungselement kann ausgebildet sein, um beim Montieren an einer rotierenden Maschine, die in der Lage ist, den Schleifkörper in Drehung zu versetzen, in Eingriff zu gelangen. Die Verstärkung kann mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen sein, die in die zentrale Öffnung ragen, insbesondere um Mittel zum Zentrieren des Schleifkörpers bereitzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Trägerelement in der Form so positioniert, dass ein radialer Innenabschnitt des Trägerelements, der die zentrale Öffnung umgibt, in direktem physischen Kontakt mit dem Verstärkungselement (oder: dem Verstärkungseinsatz) steht und ein radialer Außenabschnitt des Trägerelements in direktem physischen Kontakt mit der Schicht der härtbaren Schleifharzverbindung steht. Mit anderen Worten, das Trägerelement weist, insbesondere in radialer Richtung, größere Abmessungen auf als das Verstärkungselement. Das Trägerelement und das Verstärkungselement sind indirekt über die nach dem Aushärten der härtbaren Schleifharzverbindung gebildete Schleifschicht verbunden.
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Das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) ist vorzugsweise angepasst, um eine mechanische Kraft, insbesondere ein Drehmoment, auf den Schleifkörper zu übertragen. Das Verstärkungselement kann insbesondere daran angepasst sein, um mit Befestigungsmittel einer Maschine in Eingriff gebracht zu werden, um den Schleifkörper in Bewegung, insbesondere in Drehung, zu bringen. Die Befestigungsmittel können Klemmen, Schrauben, Bolzen oder dergleichen beinhalten.
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Das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) beinhaltet vorzugsweise einen Vorsprung, insbesondere um einen Umfang um ein in einem Verstärkungselement angeordnetes Stanzloch. Der Vorsprung ist so angeordnet, dass er nach dem Aushärten zumindest teilweise in das Material der Schleifschicht eindringt. Der Vorsprung wird somit nach dem Aushärten in das Material der Schleifschicht eingebettet und bildet so eine mechanische Verbindung mit ihr, um die strukturelle Integrität und die mechanische Stabilität des Schleifkörpers weiter zu verbessern.
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Vorzugsweise kann der Schleifkörper dadurch hergestellt werden, dass vor und/oder während des Aushärtens den Schritt des Aufbringens eines axialen Drucks auf die innerhalb der Form angeordneten Komponenten. Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Schleifkörpers beinhaltet vorzugsweise, insbesondere in der Reihenfolge, die Schritte von:
- - Einbringen einer Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung, insbesondere einer Schicht aus härtbarem Schleifgranulat, in die Form;
- - Einsetzen eines Verstärkungseinsatzes (oder: eines Verstärkungselements) in die Form, so dass mindestens ein Abschnitt des Verstärkungselements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Einsetzen eines Trägerelements in die Form, so dass das Verstärkungselement zumindest teilweise durch das Trägerelement abgedeckt ist und mindestens ein Abschnitt des Trägerelements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Ausüben eines axialen Drucks, insbesondere in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zum wesentlich planaren Trägerelement verläuft, auf die in der Form angeordneten Komponenten;
- - Aushärten der aushärtbaren Schleifharzverbindung zur Bildung der Schleifschicht des Schleifkörpers, wobei während des Aushärtens der aushärtbaren Schleifharzverbindung das Verstärkungselement und das Trägerelement mit der Schleifschicht mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden werden, die durch die ausgehärtete Schleifharzverbindung hergestellt wird.
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Es versteht sich, dass die Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung, der Verstärkungseinsatz (oder: Verstärkungselement) und das Trägerelement auch in umgekehrter Reihenfolge in die Form eingebracht werden können.
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Vorzugsweise wird vor oder während des Formens axialer Druck auf die Komponenten des Schleifkörpers ausgeübt. In einigen Fällen kann die Anwendung des axialen Drucks auf die in der Form angeordneten Komponenten während der Aushärtung aufrechterhalten werden. In anderen Fällen erfolgt die Aushärtung außerhalb der Form in einem Ofen, während der axiale Druck auf den Schichtaufbau der Komponenten, die den Schleifkörper bilden, ausgeübt wird.
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Die härtbare Schleifharzverbindung des Schleifkörpers kann thermisch aushärtbar sein, also insbesondere in einem Ofen thermisch ausgehärtet werden. Optional ist eine Vorhärtung oder sogar eine vollständige Aushärtung der Komponenten innerhalb der Form möglich. Der Schritt der thermischen Aushärtung beinhaltet das Aussetzen der innerhalb der Form angeordneten Komponenten, insbesondere der härtbaren Schleifharzverbindung, gegenüber Wärme. Zur Herstellung eines solchen, eine thermisch härtbare Schleifharzverbindung aufweisenden Schleifkörpers wird vorzugsweise, insbesondere in der Reihenfolge, wie folgt vorgegangen:
- - Einbringen einer Schicht einer härtbaren Schleifharzverbindung, insbesondere einer Schicht aus härtbarem Schleifgranulat, in die Form;
- - Einsetzen eines Verstärkungseinsatzes (oder: Verstärkungselements) in die Form, so dass mindestens ein Abschnitt des Verstärkungselements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Einsetzen eines Trägerelements in die Form, so dass das Verstärkungselement zumindest teilweise durch das Trägerelement abgedeckt ist und mindestens ein Abschnitt des Trägerelements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Wahlweise Aufbringen eines axialen Drucks, insbesondere in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zum wesentlichen planaren Trägerelement verläuft, auf die in der Form angeordneten Komponenten;
- - Thermisches Aushärten der härtbaren Schleifharzverbindung zur Bildung der Schleifschicht des Schleifkörpers, insbesondere durch Backen in einem Ofen, wobei während des Aushärtens der härtbaren Schleifharzverbindung das Verstärkungselement und das Trägerelement mit der Schleifschicht mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden werden, die durch eine ausgehärtete Schleifharzverbindung hergestellt wird.
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Es versteht sich, dass die Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung, der Verstärkungseinsatz (oder: das Verstärkungselement) und das Trägerelement auch in umgekehrter Reihenfolge in die Form eingebracht werden können.
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Um einen Schleifkörper mit zwei Trägerelementen herzustellen, wird vorzugsweise ein erstes Trägerelement in die Form eingesetzt, bevor die härtbare Schleifharzverbindung in die Form eingebracht wird. Das Verfahren zur Herstellung des Schleifkörpers beinhaltet vorzugsweise, insbesondere in der Reihenfolge, die Schritte von:
- - Einsetzen eines ersten Trägerelements in die Form;
- - Einbringen einer Schicht aus einer härtbaren Schleifharzverbindung, insbesondere einer Schicht aus einem härtbaren Schleifgranulat, in die Form, so dass das erste Trägerteil zumindest teilweise von der Schicht aus einer härtbaren Schleifharzverbindung bedeckt ist;
- - Einsetzen eines Verstärkungseinsatzes (oder: Verstärkungselements) in die Form, so dass mindestens ein Abschnitt des Verstärkungselements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Einsetzen eines zweiten Trägerelements in die Form, so dass das Verstärkungselement zumindest teilweise durch das zweite Trägerelement abgedeckt ist und mindestens ein Abschnitt des zweiten Trägerelements in direktem physischen Kontakt mit der härtbaren Schleifharzverbindung steht;
- - Wahlweise Aufbringen eines axialen Drucks, insbesondere in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu den wesentlichen planaren ersten und/oder zweiten Trägerelementen verläuft, auf die in der Form angeordneten Komponenten;
- - Aushärten, insbesondere thermisches Aushärten, der aushärtbaren Schleifharzverbindung zur Bildung der Schleifschicht des Schleifkörpers, wobei während des Aushärtens der aushärtbaren Schleifharzverbindung das Verstärkungselement, das erste Trägerelement und das zweite Trägerelement mit der Schleifschicht mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden werden, die durch die ausgehärtete Schleifharzverbindung hergestellt wird.
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Es versteht sich, dass die Schicht aus härtbarem ersten Trägerelement, die Schleifharzverbindung, der Verstärkungseinsatz (oder: das Verstärkungselement) und dem zweitem Trägerelement auch in umgekehrter Reihenfolge in die Form eingebracht werden kann.
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Vorzugsweise wird das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) in der Form so positioniert, dass sich das Verstärkungselement nach dem Aushärten in einem zentralen Abschnitt zwischen einer oberen planaren Fläche und einer unteren planaren Fläche des allgemein scheibenförmigen Schleifkörpers befindet. Das Verstärkungselement kann insbesondere ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Schleifkörpers an einer rotierenden Maschine bereitstellen. Die Anordnung des Verstärkungselements im zentralen Abschnitt des Schleifkörpers ermöglicht es, Ungleichgewichte und Seitenkräfte zu minimieren, wenn den Schleifkörper gedreht wird, um einen Trenn- oder Schleifvorgang durchzuführen.
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Das Trägerelement, insbesondere das erste und/oder zweite Trägerelement, wird vorzugsweise aus einem Fasergewebe, insbesondere aus einem Glasfasergewebe, vorzugsweise imprägniert mit Phenolharz, hergestellt.
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Vorzugsweise ist die härtbare Schleifharzverbindung, insbesondere das härtbare Schleifgranulat, eine Mehrkomponentenmischung, die mindestens ein Schleifmittel und ein härtbares Harz beinhaltet.
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Vorzugsweise wird das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) aus einem Metall oder einer Legierung hergestellt.
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Vorzugsweise beinhaltet die härtbare Schleifharzverbindung, insbesondere das härtbare Schleifgranulat, ein wärmehärtendes synthetisches Polymer, vorzugsweise Phenolharz.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Erfindung auf einen Schleifkörper, insbesondere Trenn- oder Schleifscheibe, der nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt wird, bezieht. Der Schleifkörper beinhaltet ein Verstärkungselement (oder: einen Verstärkungseinsatz), das sich zwischen einer Schleifschicht und einem Trägerelement befindet. Das Verstärkungselement ist in die Schleifschicht eingebettet und mit dieser verbunden. Das Verstärkungselement ist mindestens einseitig durch ein Trägerelement hinterlegt und somit nicht vollständig vom Material der Schleifschicht umgeben. Das Verstärkungselement befindet sich in einem zentralen Teil des Schleifkörpers, insbesondere in der Nähe seines Massenschwerpunktes.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf einen als Trennscheibe ausgebildeten Schleifkörper. Die Trennscheibe weist eine einzige Schleifschicht aus gehärteter Schleifharzverbindung auf, die zwischen zwei Trägerelementen, einem ersten und einem zweiten Trägerelement, aus einem Fasergewebe, insbesondere harzimprägniertem Glasfasergewebe, angeordnet ist. Die Trägerelemente bilden im Wesentlichen die planaren Stirnflächen der Trennscheibe. Ein oder beide Trägerelemente können auch ein Etikett tragen.
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Vorzugsweise wird das Verstärkungselement (oder: der Verstärkungseinsatz) in den Schleifkörper eingebettet und so positioniert, dass es einen Massenschwerpunkt des Schleifkörpers umgibt.
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Im Folgenden werden exemplarische und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigt, in schematischen Querschnittsansichten:
- 1 eine Draufsicht auf ein Schleifkörper gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 einen Querschnitt des Schleifkörpers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie 2 - 2 der 1;
- 3 einen Schleifkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 einen Schleifkörper gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 einen Schleifkörper gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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Gleiche oder entsprechende Teile sind in allen Abbildungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es versteht sich, dass die in den 1 bis 5 gezeigte schematische Darstellung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nicht maßstabsgetreu ist.
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1 und 2 zeigen einen ersten Schleifkörper 10a, der als ringförmige Schleifscheibe 17a als Trennscheibe mit rotationssymmetrischer Anordnung in Bezug auf eine Achse A ausgebildet ist. Die Achse A erstreckt sich durch die Mitte einer zentralen Öffnung 14 in einem ringförmigen scheibenförmigen Körper 18 des Schleifkörpers 10a, der eine Montagenabe 19 zur abnehmbaren Befestigung an einem rotierenden Elektrowerkzeug (nicht dargestellt), wie z. B. eine Schleifmaschine, wie z. B. Winkelschleifer, Drehbohrer oder dergleichen, definieren kann, welches den scheibenförmigen Körper 18 während der schleifenden Materialabtragung, wie z. B. beim Trennschleifen, dreht. Der Schleifkörper 10a, der als Schleifscheibe 17a konfiguriert ist, die die Trennscheibe ist, wird um die Achse A gedreht, um einen Schneidvorgang durchzuführen. Eine Richtung senkrecht zur Achse A wird allgemein als radiale Richtung bezeichnet.
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Wie in 2 am besten zu sehen, weist den Schleifkörper 10a eine mehrschichtige Struktur auf, die in Folge von einer oder einer unteren planaren Oberfläche 20 auf einer Seite 21 zu einer anderen oder einer oberen planaren Oberfläche 22 auf einer gegenüberliegenden Seite 23 des allgemein scheibenförmigen Schleifkörpers 10a Schichten beinhaltet, die durch ein erstes Trägerelement 15 definiert sind, das aus einer Glasfasergewebeplatte, wie beispielsweise einer Glasfaserplatte, hergestellt ist, eine Schleifschicht 12 aus einer gehärteten Schleifharzverbindung, ein ringförmiges Verstärkungselement 13, wie ein scheibenförmiger zentraler Nabenverstärkungseinsatz 24, in Form eines zentralen Nabenbereichs, der einen ringförmigen, unterlegscheibenförmigen Metallring 25 mit einer Steifigkeit aufweist, die steifer ist als die der Schleifschicht 12, die aus einem Metall oder einer Legierung hergestellt ist, ein zweites Trägerelement 16, das aus einer Glasfasergewebeplatte, wie beispielsweise einer Glasfaserplatte, hergestellt ist, und ein Etikett 11, das optisch wahrnehmbare Angaben enthält. Das erste Trägerelement 15, die Schleifschicht 12 und das zweite Trägerelement 16 bilden einen ringförmigen Scheibenkörper 26, in den das Verstärkungselement 13 eingebettet ist. Das Verstärkungselement 13 ist zwischen der Schleifschicht 12 und dem zweiten Trägerelement 16 eingeklemmt. Beispiele für geeignete härtbare Harzmischungen, die sich gut für die Verwendung bei der Bildung oder Herstellung der Schleifschicht 12 eignen, sind Phenolharze, z. B. hitzegehärtete Phenolharze, Imid- oder Amidharze, wie Polyamidharze und andere Arten von bekannten härtbaren Schleifkörpern.
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Die Schleifscheibe 17a, die die Trennscheibe der in 2 exemplarischen Ausführungsform ist, weist nur eine einzige Schleifschicht 12 auf. Ein radialer Innenabschnitt der Schleifschicht 12 ist zwischen dem Verstärkungselement 13 und dem ersten Trägerelement 15 angeordnet. Ein radialer Außenabschnitt des Schleifkörpers 10 ist zwischen dem ersten und zweiten Trägerelement 15, 16 angeordnet. Zwischen dem Verstärkungselement 13 und dem zweiten Trägerelement 16 befindet sich kein Schleifmaterial.
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Die Schleifschicht 12 besteht aus einer ausgehärteten Schleifharzverbindung. Die Schleifschicht 12 ist fest mit dem Verstärkungselement 13, dem ersten Trägerelement 15 und dem zweiten Trägerelement 16 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, einer Harzbindung, die beim Aushärten der Schleifharzverbindung und der harzimprägnierten Trägerelemente 15, 16 hergestellt wird, verbunden. Das Etikett 11 kann auf die obere planare Fläche des zweiten Trägerelements 16 geklebt werden.
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Das Verstärkungselement 13 ist physikalisch mit dem Trägerelement 16 in Eingriff gebracht, gegen das eine Seite 28 oder Oberfläche 29 so kontaktiert oder anliegt, dass das Verstärkungselement 13 über eine mechanische Verbindung mit einer Seite 30 oder Oberfläche 31 des Trägerelements 16, die dem Verstärkungselement 13 zugewandt ist, befestigt ist. Das Verstärkungselement 13 kann mit einer Vielzahl von axial verlaufenden, beabstandeten Oberflächenvorsprüngen 32, wie beispielsweise den in 1 gezeigten Graten, die von der Seite 28 hervortreten, oder der dem Trägerelement 16 zugewandten Oberfläche 29 gebildet werden, die in das Trägerelement 16 eindringen, in dieses eingreifen, in dieses verschränken und/oder in dieses eingebettet werden, wodurch der physikalische Eingriff und die Oberfläche der mechanischen Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 13 und dem Trägerelement 16, an dem das Verstärkungselement 13 unbeweglich befestigt ist, verstärkt werden. Falls gewünscht, kann das Verstärkungselement 13 gegen oder in die Seite 30 oder die Oberfläche 31 des Trägerelements 16 gedrückt werden, die den Oberflächenvorsprüngen 32 zur Erhöhung der mechanischen Verbindungsfestigkeit zugewandt ist, mit ausreichender Kraft, um mindestens einen Teil der Seite 28 oder der Oberfläche 29 des Verstärkungselements 13 in die Seite 30 oder die Oberfläche 31 des Trägerelements 13 einzubetten oder zu drücken, so dass eine äußere Umfangskante 34 des Verstärkungselements 16 physikalisch durch ein erhöhtes Widerlager 36 gestoppt wird, das durch die Vertiefung im Trägerelement 16 gebildet wird. Die resultierende physikalische Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 13 und dem Trägerelement 16 bietet dadurch vorteilhaft einen axialen Eingriff und eine Abstützung dazwischen entlang der axial gegenüberliegenden Kontaktseiten oder -flächen des Verstärkungselements 13 und des Trägerelements 16 sowie einen radialen Eingriff und eine Abstützung dazwischen entlang der radial gegenüberliegenden Kontaktkante 33 des Verstärkungselements 13 und des Widerlagers 36 des Trägerelements 16, die das Verstärkungselement 13 stärker am Trägerelement 16 verankern. Auf Wunsch können der physikalische Eingriff und die mechanische Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 13 und dem Trägerelement 16 durch ein Haftmittel, wie es durch eine härtbare Harzverbindung bereitgestellt wird, oder eine andere Art von Haftmittel, wie beispielsweise ein Epoxidharz, ein wasserlösliches Harz, ein alkohollösliches Harz, ein Urethanharz oder eine andere Art von Haftmittel, ergänzt werden. Die gegenüberliegende Seite oder Oberfläche des Verstärkungselements 13 weist in eine entgegengesetzte Richtung und ist vollständig in die Schleifharzverbindung oder das Bindemittel der Schleifschicht 12 eingeschlossen oder eingetaucht, wodurch die Schleifschicht 12 sicher mit dem Verstärkungselement 13 verbunden wird, wenn die Schleifharzverbindung der Schleifschicht aushärtet.
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Das Verstärkungselement 13 kann auch einen hochgestellten, sich axial erstreckenden Umfangsvorsprung 35 in Form eines Flansches oder einer Lippe, wie in 2 dargestellt, aufweisen, der sich um die gesamte innere Umfangskante 33 des Verstärkungselements 13 erstreckt, das in Verbindung mit der zentralen Öffnung 14 im Scheibenkörper 26 angeordnet ist, die konfiguriert werden kann, wie beispielsweise dreidimensional geformt oder gebildet, um eine abnehmbare Befestigung mit einer rotierenden Maschine oder einem rotierenden Elektrowerkzeug wie einem Winkelschleifer, Drehbohrer oder dergleichen zu erleichtern. Ausgestattet mit einem solchen axial verlaufenden Umfangsvorsprung 35 wie einem solchen Flansch oder einer solchen Lippe, kann er sich radial nach innen in die zentrale Öffnung 14 im Scheibenkörper 26 erstrecken oder mit der inneren Umfangskante des Scheibenkörpers 26 bündig sein, die die zentrale Öffnung 14 definiert.
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Das Verstärkungselement 13 sorgt für mechanische Stabilität, indem es den Scheibenkörper 26 um einen umlaufenden Nabenverstärkungsbereich 27 verstärkt, wie in 1 dargestellt, der sich radial nach außen von und um den gesamten Umfang der zentralen Öffnung 14 erstreckt. Den Schleifkörper 10a kann fest an einer Drehachse oder Spindel einer rotierenden Maschine wie ein rotierendes Elektrowerkzeug, wie z. B. ein Schleifer, z. B. Winkelschleifer, oder ein Bohrer, insbesondere mittels einer Kupplungsanordnung, z. B. einer Flansch- und Kontermutteranordnung, eines Futters oder Spannvorrichtungen montiert werden, die im umlaufenden Nabenverstärkungsbereich 27, der die durch den Verstärkungseinsatz 13 verstärkte zentrale Öffnung 14 umgibt, lösbar mit dem Schleifkörper 10a in Eingriff kommen oder koppeln. Das Verstärkungselement 13 ist unbeweglich am Scheibenkörper befestigt oder geerdet, um im Einklang mit ihm zu drehen, wenn das Verstärkungselement 13 lösbar an der rotierenden Maschine, z. B. einem rotierenden Elektrowerkzeug, befestigt, gekoppelt oder anderweitig befestigt ist, indem es lösbar mit der rotierenden Welle oder Spindel gekoppelt ist, so dass den Schleifkörper 10a während des Kontaktes zwischen dem rotierenden Schleifkörper 10a während des Abtrags von Schleifmaterial, wie beispielsweise beim Trennschleifen, einem größeren Drehmoment oder einer größeren Kraft standhält. Da das Verstärkungselement 13 allgemein in der Mitte des Scheibenkörpers 26 axial etwa auf halbem Weg zwischen der Außenfläche des Scheibenkörpers 26 eingebettet ist, ist der Schleifkörper 10a während der Drehung besser ausbalanciert, was zu einem sanfteren Abtrag des Schleifmaterials führt, was dazu führt, dass weniger Vibrationen auf einen menschlichen Bediener der rotierenden Maschine, z. B. ein rotierendes Elektrowerkzeug, während der Abtragung des Schleifmaterials übertragen werden. Eine solche Konstruktion erzeugt auch einen Schleifkörper 10a, der eine rotierende Schleifscheibe 17a ist, die vorteilhafterweise wirtschaftlicher ist, da sie weniger Material benötigt, ausgewogener ist und Vibrationen dämpft, bessere Seitenbelastungseigenschaften aufweist und eine dünnere Scheibe 17a ermöglicht, die eine präzisere Abtragung des Schleifmaterials ermöglicht, insbesondere wenn die Scheibe 17a eine Trennscheibe zum abrasiven Schneiden ist.
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In der zweiten Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, weist den Schleifkörper 10 einen Verstärkungseinsatz 13 auf, der einen kleineren Innendurchmesser aufweist als die Trägerelemente 15, 16 und die Schleifschicht 12. Der Verstärkungseinsatz 13 ragt somit in einen zentralen Abschnitt des Schleifkörpers 10 in der zentralen Öffnung 14, um einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser zu definieren.
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Die in 4 dargestellte dritte Ausführungsform ähnelt der zweiten Ausführungsform der 3. Sowohl das erste als auch das zweite Trägerelement 15, 16 tragen ein Etikett 11.
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5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Schleifkörpers 10. Der Schleifkörper 10 der vierten Ausführungsform beinhaltet nur ein einziges Trägerelement 15. Ein zusätzliches Etikett 11 ist direkt auf der Schleifschicht 12 angeordnet.
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Der in den 2 bis 5 dargestellte Schleifkörper 10 wird vorzugsweise nach dem folgenden Verfahren hergestellt:
- Eine härtbare Schleifharzverbindung wird bereitgestellt. Die härtbare Schleifharzverbindung ist eine Mehrkomponentenmischung, die mindestens ein Schleifkörper und ein härtbares Harz, insbesondere ein Phenolharz, enthält. Das Mehrkomponentengemisch wird vorzugsweise gemischt, bis ein Gemisch im Wesentlichen homogen ist.
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Eine Form wird bereitgestellt.
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In einigen Fällen, insbesondere bei der Herstellung eines Schleifkörpers 10 mit zwei Etiketten (siehe z. B. 4 oder 5), wird zunächst ein Etikett 11 in die Form eingesetzt.
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Das erste Trägerelement 15 wird in die Form eingesetzt. Die härtbare Schleifharzverbindung wird in die Form eingebracht. Im Falle der vierten Ausführungsform ( 5) ist die Schicht aus Schleifharzverbindung direkt auf dem unteren Etikett 11 angeordnet.
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Die härtbare Schleifharzverbindung bildet eine Schicht, die das erste Trägerelement 15 (siehe z. B. 2 bis 4) oder das untere Etikett 11 (siehe z. B. 5) im Wesentlichen bedeckt.
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Das Verstärkungselement 13 ist auf der Oberseite der Schicht aus einer härtbaren Schleifharzverbindung angeordnet. Das zweite Trägerelement 16 wird dann auf dem Verstärkungseinsatz 13 und der Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung so positioniert, dass der Verstärkungseinsatz 13 durch einen inneren radialen Abschnitt des zweiten Trägerelements 16 abgedeckt ist und ein äußerer radialer Abschnitt der Schicht aus härtbarer Schleifharzverbindung durch einen äußeren radialen Abschnitt des zweiten Trägerelements 16 abgedeckt ist. Auf die im Werkzeug angeordneten Komponenten wird ein axialer Druck in Richtung der Achse A ausgeübt. Die härtbare Schleifharzverbindung wird durch Wärmeeinwirkung in einem Ofen ausgehärtet. Während des Aushärtens wird die Schleifschicht 12 aus einer ausgehärteten Schleifharzverbindung gebildet. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verstärkungseinsatz und dem ersten und zweiten Trägerelement 15, 16 auf der einen Seite und der Schleifschicht 12 auf der anderen Seite wird ebenfalls durch Aushärten der härtbaren Schleifharzverbindung hergestellt. Nach dem Aushärten ist das Herstellungsverfahren im Wesentlichen abgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schleifkörper
- 10a
- Schleifkörper
- 11
- Etikett
- 12
- Schleifschicht
- 13
- Verstärkungseinsatz
- 14
- zentrale Öffnung
- 15
- erstes Trägerelement
- 16
- zweites Trägerelement
- 17a
- Schleifscheibe
- 18
- Körper
- 19
- Montagenabe
- 20
- Oberfläche
- 21
- Seite
- 22
- Oberfläche
- 23
- Seite
- 24
- Verstärkungselement
- 25
- Ring
- 26
- Körper
- 27
- Bereich
- 28
- Seite
- 29
- Oberfläche
- 30
- Seite
- 31
- Oberfläche
- 32
- Oberflächenvorsprung
- 33
- Kante
- 34
- Kante
- 35
- Umfangsvorsprung
- 36
- Widerlager
- A
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4951423 [0003]
- CN 1028414767 [0004]
