DE2300611A1

DE2300611A1 - Schleifvorrichtung

Info

Publication number: DE2300611A1
Application number: DE19732300611
Authority: DE
Inventors: Herbert M Bond
Original assignee: Buckbee Mears Co
Current assignee: Buckbee Mears Co
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-09-27
Also published as: JPS4913796A; IT972939B; FR2177275A5; NL7303728A; CA964065A; JPS5631206B2; GB1365571A; BE796214A

Description

Patentanwalt Dipl.-Ing. Erich Weintraud Frankfurt 1, Mainzer Landstr. 128-146,

Anm.: Buckbee-Mears Company, St. Paul /Minn. USA Schleifvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung, und insbesondere die in diesen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Vorrichtungen als Schleiftrommel verwendeten Metallreibe- oder schleifbleche.

Es sind bereits seit langem Schleif- und ßeibevorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung bekannt, die im allgemeinen zweierlei Arten betreffen, nämlich die aus Metall gefertigten Schleifvorrichtungen und diejenigen die aus Nichtmetall bestehen. Die nicht aus Metall bestehenden Schleif- oder Schmirgelvorrichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie aus eines Schichtstoff bestehen, der im Handel unter

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dem Namen Sandpapier erhältlich ist. Dagegen werden die Metallschleifvorrichtungen im allgemeinen für Werkstoffe von grösserer Härte verwendet und sind Handwerkzeuge wie Baspein, Feilen und dgl·. In diese allgemeine Kategorie von aus Metall gefertigten Schleifvorrichtungen fällt auch eine besondere Gattung, die nämlich eine Schleifarbeit ähnlich wie bei der Verwendung von Sandpapier leistet, jedoch weit grössere Lebensdauer als Sandpapier auf v/eist. Ein typisches Beispiel wird in der US-PS 3 Qh5 321 beschrieben· Das hier verwendete Schleifmittel besteht aus metallischem Schichtstoff, auf dessen Oberfläche ein Atzresistmuster ausgebildet ist. Das Material auf den unbedeckten Abschnitten des Metallwerkstoffes wird dann weggeätzt, so dass für das eigentliche Abschleifen eine Reihe von regelmässigen scharfen Punkten zurückbleiben.

Eine weitere Ausführungsform dieser Art zeigt die US-Patentschrift 852 873, in der eine Messerschleifvorrichtung dadurch geschaffen wird, dass die Reservierungsoder Reaistschicht teilweise unterschnitten oder unter-Ktzt wird, so dass eine Reihe regelmässiger oder länglicher Unterechnittkanten zurückbleiben.

Trotz der Tatsache, dass diese Vorrichtungen seit längerem bekannt sind, haben sie jedoch noch keine Verwendung gefunden, weil bestimmte Nachteile auftreten, z.B. Verstopfen oder Verschmutzen des Schleifmaterials während seines Gebrauchs sowie die Unfähigkeit, sich zu biegen und der bei hochtourig verlaufenden Schleifarbeiten auftretenden Belastung zu widerstehen. Ein Schneidwerkzeug, das für einen langsamen Betrieb bestimmt ist, verstopft leicht, wenn es mit einem weichen Werkstoff bei Schnelllaufbetrieb verwendet wird. Darüber hinaus wird sich diese

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unnachgiebige Vorrichtung nicht an die Oberfläche des zu schleifenden Materials anpassen· Obgleich Schleifzylinder oder -trommeln aua flachen Schleifschichtetoffen gefertigt werden können, bieten sie dennoch den Nachteil, dass sie nur schwer zu Zylindern oder Trommeln geformt werden können, vm bei schneilaufendem Betrieb betätigt zu werden. Die Hauptschwierigkeit tritt hervor, weil die durch die Fliehkraft auf der drehenden Trommel hervorgerufene hohe Beanspruchung den Saum auf der Trommel zerspringen lässt, so dass die Trommel auseinander fliegt.

Der Erfindung lieg't die Aufgabe zugrunde, eine trommelförmige Vorrichtung zu schaffen, die bessere Schleifeigenschaften tesi tzt und als Schnellschleiftrommel verwendet werden kann, die hinreichend nachgiebig ist, um sich den bogenförmigen Oberflächen anzupassen, ohne durch die Fliehkräfte zerstört zu werden.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung ein metallisches Grundmaterial mit mehreren daraus herausragenden Metallschneidezähnen von unterschiedlicher Gestalt und Grosse besitzt, wobei diese Zähne über das Material unregelmässig verteilt sind und weniger als 10^ der Fläche des Metallmaterials bedecken.

Die Erfindung eignet sich besonders für ein mit einer Schleiftroaeel arbeitendes Gerät, mit dem weiche Materialien wie Schuhsohlen geschliffen oder abgerieben werden können.

Soait besteht die Vorrichtung nach der Erfindung aus einem metallischen Abreib- oder Schleifmittel mit Schneideigenschaften und einer verbesserten strukturellen Gestaltung, so dass die Schleifmittel in schnelläufigen Metallschleiftrommeln verwendet werden können, die in der Lage sind, eine mit einer

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Kurve ausgebildete Oberfläche abzureiben oder abzuschleifen und von einer Maschine aufgenoaraen sowie getragen zu werden, wobei «it den verwendeten Schleifmaterial ein Verstopfen vermieden wird und die Schneideigenschaften verbessert werden.

Einige Ausführungebeiepiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

. Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der metallischen

Schleiftrommel, die für Schnellschleif arbeit

geeignet ist,
Fig. 2 einen vergrösserten Abschnitt der Schleif*

trommel, auf der Einzelheiten des Saumes zu

erkennen sind, wenn das Schleifmaterial

zusaaaengeschweisst ist,
Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht der körperlichen

Gestaltung der verschiedenen Schneidezähne

auf dem Schleif material,
Fig. h eine Ansicht im Querschnitt längs Linie 3-3

der Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht des Dorna zum Tragen der

Schleiftrommel,
Fig. 6 eine z.T. weggeschnittene Ansicht eines

alternativen Ausführungsbeispiels des Horns

zum Tragen der Schleiftrommel, Fig. 7 einen Aufriss einer Maschine, in der die

Schleiftrommel Verwendung findet, und Fig. 8 einen Seitenriss einer zur Verwendung der

Schleiftrommel geeigneten Maschine.

In den Figuren 1, 2 und 3 wird durch das Bezugszeichen 10 ganz allgemein die erfindungagemässe Trommel gekennzeichnet. Diese Troamel 10 wurde aus einer Schicht aus metallischem Werkstoff 11 unter Verwendung der Ätztechnik geschaffen.

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Kurz gesagt, das Ätzreservierungsmittel wird auf den gewählten Flächen des Werkstoffes oder Materials aufgetragen, um zu verhindern, dass verschiedene Bereiche von dem Ätzmittel angegriffen werden.

Die Fig. 3 zeigt die unterschiedlichen Grössea und Formen der geschützten Flächen, die unregelraässig über dem Material ausgebreitet liegen. Diese geschützten Flächen werden hiernach als Zähne bezeichnet. Nachdem das Material einem Ätzmittel ausgesetzt wurde, wird das Reservierungsmittel entfernt, wodurch eine Anzahl von metallischen Vorsprüngen oder Zähnen zurück bleiben, die ein teilweise unterschnittenes Aussehen haben, wie dies Fig. h zeigt. Es ist also die Verwendung von Zähnen von unregelmässiger Grosse und Form im metallischen Schleifmaterial sowie die Tatsache, dass fast 9O£ der Fläche des Schleifbogens oder -blechs von Zähnen frei ist, wodurch eine Metall«chleifbleeh oder -bogen mit besseren Schleifeigenschaften geschaffen wird.

Das flache Metallblech kann zu einer Schleiftrommel geformt werden, indem eine Stossverbindung oder -fuge geschaffen wird, wie dies die Fig. 2 zeigt. Normalerweise werden die Kanten des Blechs abgeschliffen, um zu gewährleisten, dass sie kontinuierlich aneinander stoesen. Daraufhin werden die Kanten zusammengehalten, während die Schweissnaht mit einem Elektronenstrahl erstellt wird. Für eine widerstandsfähige Stumpfnahtschweissung durch Elektronenstrahlen wird bevorzugt, die Dicke des Metallblechs am Saum unter Q,1016 mm bei einer Trommel mit einem Durchmesser von 15,2^ cm zu wählen.

Die Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Aneicht der schneidenden Vorsprünge oder Zähne 12 auf dem metallischen Schleif material. Es ist hierbei zu bemerken, dass die Zähne 12 sich durch unterschiedliche Grosse und Form auszeichnen. Die Einzelheiten für die Ätzbehandlung des Metalls können den vorveröffentlichten

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Patent 3 OV? 321 entnommen werden, das die Ausbildung des Schleiftnaterials unter Verwendung von Ätzreservierungsmitteln beschreibt. Die Verwendung des Ätzreservierungsmittels in dieser Erfindung geschieht auf ähnliche Art und Weise zum Ausbilden der Metallschleifzähne. Es bestehen jedoch eine Anzahl von Unterschieden zv/ischen dem Schleifmaterial dieser Erfindung und dem im vorgenannten Patent verwendeten, so dass mit dem jetzigen Schleifmaterial verbesserte Schleifeigenschaften geschaffen werden. So verwendet z.B. die vorliegende Erfindung keine scharfen Punkte oder Spitzen sondern statt dessen unregelmässig geformte Zähne mit flachem Oberteil, die teilweise unterschnitten sind, so dass Mehrfachschneidekanten um die Oberteile der Zähne ausgebildet werden. Auch weisen die Schneidezähne unregeliaässige Grossen und Formen bei zufälliger Verteilung über der Fläche auf. Fast 9050 des Schleifblechs ist frei von Zähnen. Durch diese Merkmale sind gleichförmige Schneidekanten gegeben, die Material glatt und schnell wegschneiden. Normalerweise wird die nach dem Erfindungsgedanken ausgebildete Trommel aus rostfreiem Stahl gefertigt; es können aber auch andere geeignete metallische Werkstoffe hierzu verwendet werden.

Die vergrösserte Schnittansicht der Fig. 4 zeigt die Breite (w) der Zähne und deren Höhe (h). Normalerweise liegt die Breite (w) zwischen 0,1270 mm und 0,1524 mm, wobei die Höhe (h) im Bereich von O,1Q16 ram bis 0,1146 mm liegt. Die Dicke des Grundmaterials ist als "t" gekennzeichnet und erstreckt sich von Ο,Ο^ΒΟ mm bis 0,0508 aim. Um jedoch eine mit schneller Geschwindigkeit arbeitende Schleiftroramel zu schaffen, sollte die bei einer Trommel von annähernd 152,4 mm Durchmesser zu verwendende Dicke unter 0,0508 mm liegen. Somit würde bei einer Trommel von 152,4 min Durchmesser das Verhältnis des Schleiftromraeldurchmessers zur Dicke in der Grössenordnung

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von ungefähr 3000 t 1 betragen. Bei diesem Abmessungeverhältnis hat es sich gezeigt, dass die Schleiftrommel die bei bis zu 900 Umdrehungen pro Minute auftretende Beanspruchung aushält, ohne dass die Schweissnaht bricht. Jedoch ergeben sich bei der Verwendung von Schleifmaterial mit einer über 0,0503 ma betragenden Dickenabmessung für die Ausbildung der Metallschleiftrommel Schwierigkeiten und Gefahren, da die auftretenden Fliehkräfte die Schweissnaht leicht aufreissen können, so dass die Bedienungsperson einer derartigen hochtourigen Maschine einer Verletzungsgefahr ausgesetzt ist.

In der Fig. 5 ist der Dorn 30 dargestellt, der mit der Schleiftrommel 10 verwendet wird. Er besteht normalerweise aus einem festen Kern 3^ und einer öffnung 31· die zur Aufnahme der Antriebswelle dient. Ausserhalb des Kerns Jh befindet sich eine Lage aus geschmeidigem oder elastischem Material 35, das normalerweise ein elastisches Polymer wie Guami ist. Das Material 35 ist weich genug, um sich unter der Fliehkraft radial nach aussen auszudehnen oder auf die Beanspruchung beim Abschleifen einer gekrümmten Flache radial nach innen zusammenzudrücken· Es ist üblich, die Trommel etwas grosser als den Dorn 30 auszubilden, so dass die Trommel leicht über den Dorn gepasst werden kann. Der freie Kaum hierfür sollte vorzugsweise bei ungefähr 0,254am liegen. Durch dieses Spiel kann die Trommel über den Dorn eingesetzt werden, wobei noch eine Abdämpfung zustande kommt, so dass die Trommel eich der gekrümmten Fläche anpassen kann.

Die Schleifeinheit wird durch Umdrehung des Dorne 30 in Betrieb gesetzt, wodurch das elastische Polymermaterial 35

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durch die Fliehkraft radial nach aussen gedruckt wird. Hierdurch kommt das Material 35 mit der Innenfläche der Schleiftrommel in reibenden Eingriff. Durch dieses Merkmal wird eine dämpfende Wirkung für die Schleiftrommel 10 und hinreichend positiver Kontakt erzielt, so dass die Trommel mit der gleichen Geschwindigkeit vorgetrieben wird wie der Dorn. Mit einem derart ausgebildeten Dorn kann sich die Schleiftrommel an die Oberfläche des abzuschleifenden Materials anpassen, da ja das elastische Polymer ein nach innen gerichtetes Einbiegen der Trommel zulässt, wenn eine Kraft radial nach innen wirksam wird. Somit kann auf der Trommel 10 eine gekrümmte Oberfläche geschliffen oder abgerieben werden.

Um jedoch die gewünschte Anpassung der Trommel zur Oberfläche des zu schleifenden Materials zu erreichen, soll vorzugsweise Material verwendet werden, das eine Härtemessung von 18 bis 22 auf der Skala A nach ASTM standard ASTMD 22^10-68 besitzt. Dies soll vorzugsweise jedoch nur bei der Verwendung von Schleifmaterial wie Schuhsohlen gelten, denn andere Bereiche eignen sich auch zum Abschleifen unterschiedlich gekrümmter oder nicht gekrümmter Flächen.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeiepiel der Erfindung, in dem eine Schleiftrommel und ein Dorn vorgesehen sind, die sich einer Kurve auf dem zu schleifenden Material anpassen. Insbesondere zeigt die Fig. 6 einen Dorn 20 mit einer Kante oder Randfläche, die mit dem äussersten Ende der Schleiftrommel 10 in reibenden Eingriff kommt. Gleicheraaseen befindet sich am anderen Ende des Dorns 20 eine weitere (nicht dargestellte) Kante oder Handfläche, die mit dem gegen-

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überliegenden Ende der Schleiftrommel 10 in reibenden Eingriff kommt· Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel die Reibungskraft zum Antrieb der Trommel 10 an den Kanten oder Handflächen vorgesehen, die mit dem Ende der Schleiftromrael in Eingriff kommen, und nicht längs der gesamten Oberfläche der Trommel. Es befindet sich ein mit "a" gekennzeichneter Luftspalt zwischen dea Schleifmaterial 10.und dem Dorn 20. Dieser Luftspalt weist normalerweise eine Abmessung von 3»175 mn» bis 6,35 mm auf und erlaubt ein radiales Durchbiegen der Trommel 10 nach innen, so dass sich die Trommel der Krümmung des zu-schleifenden Materials anpassen kann.

Die Figuren 7 und 3 zeigen das durch das allgemeine Bezugs·» zeichen hO gekennzeichnete Schleifgerät, das mit der erfindungsgeiBässen Trommel verwendet wird· Das Schleifgerät kö hat einen. Untersatz 41, einen (nur zum Teil eingezeichneten) Motor 42 und eine Antriebseinheit 43, mit der die Schleif trommel 10 über ein geeignetes Übertragungsmittel, z.B. einen Keilriemen, angetrieben wird· Die Schleiftraamel 10 befindet sich über dea Dorn angeordnet, der von der Welle 44 angetrieben wird, welche an der Antriebseinheit 43 liegt·

Die Seitenansicht des Geräts 40 in Fig, 8 zeigt das entfernbare Dorngehäuse 43, das ein Lager zum Tragen der Welle 44 besitzt« Das Lager h$ ist an Bauteil 48 mittels der Bolzen 49 befestigt. Das Dorngehäuse 43 wird gegenüber den Gestell 41 durch zwei Pass« oder Spannstifte und einem Bolzen in seiner Ausrichtung gehalten, die durch die passgerecht ausgebildeten öffnungen im Gehäuse hindurch geführt werden. Durch eine Flügelmutter wird das Ende des Dorngehäuses am Gestell 41 verankert. Diese Flügelmutter kann entweder fester geschraubt oder gelöst werden, so dass das Gehäuse 48 entfernt werden kann, wodurch es dann

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möglich ist, das Lager ^5 von der Welle ¥t abzunehmen, um die Schleiftrommel über den (nicht gezeigten) Dorn im Gerät kO in Stellung au bringen.

Nach den Figuren 7 und 8 sind über jedem Ende der Schleiftrommel die Schutzglieder 52 bzw. 53 am Gerät -K3 befestigt. Diese Schutzglieder 52 und 53 sind geschwungene Metallstücke, die die äussersten Enden der Schleiftrommel 10 abdecken. Durch diese Metallstucke wird ein Wegfliegen der Trommel verhindert, so dass bei einem auf der Trommel gegebenenfalls auftretenden Riss die Bedienungsperson nicht verletzt wird. Die Schutzabdeckung 5^ verbindet sich mit den Schutzglieder 52 und 53 in Form eines Schirms, der die obere Hälfte der Trommel 10 abdeckt, so dass eine etwaige eingerissene oder beschädigte Schleiftrommel in bezug zur Bedienungsperson nach unten weggeleitet wird.

In dem Gerät nach der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Entfernen des Materials vorgesehen, das an den Schleiftrommeln haften geblieben ist. Eb wird durch die Bürste 60 entfernt, die durch eine nach unten gerichtete Bewegung des Fusspedals gegen die Schleiftroamel gedrückt wird.

Qa das Fusspedal 61 im Fuss 62 des Gestells ^zi-1 schwenkbar eingeeetzt iet_t greift die Bürste 60 in die drehende Schleiftrommel und entfernt bei deren Berührung das lose auf dieser Trommel festgehaltene Material·

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί 1. /Schleifvorrichtung bestehend aus metallischem Grundmaterial mit mehreren daraus hervortretenden Metallschneidezähnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschneidezähne (12) von unregelmäasiger Gröase und Fora sowie unregelraässig über dem Material verteilt sind und weniger als 10^ der Fläche (11) des metallischen Grundmaterials bedecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial eine Dicke von weniger als 0,OJOo mm besitzt.
3· Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne aus dem Material mit einer unter mm liegenden Höhe aus dem Grundmaterial hervorragen.
km Schleifvorrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Abmessung der lletallsclineidezähne im Bereich von 0,1270 bis 0,152^- liegt.
5· Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial Endabschnitte mit einer unter der Dicke des Grundraaterials liegenden Dicke aufweist.
6. Schleifvorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekenn* , zeichnet, daee die Kanten des metallischen Materials miteinander verbunden sind; um eine Schleiftrommel (10) mit

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dem Durchmesser D. au bilden.
7. Schleifvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Schleifgerät mit einem Dorn (jO) aur Aufnahme einer Schleiftrommel (10) von Durchmesser D₁, wobei der Dorn einen Durchmesser D_ besitzt, der unter dem Durchmesser D. liegt, so dass ein Spiel- oder Zwischenraum zwischen der ßchleiftrommel und dem Dorn besteht, um der Schleiftrommel ein Durchbiegen radial nach innen zu ermöglichen, wenn auf die Trommel eine radial nach innen wirkende Kraft- ausgeübt vfird.
8. Schleifvorrichtung nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn aus elastischem Polymer bestehende Oberfläche besitzt, die eich radial nach aussen ausdehnt, um mit der Schleiftrommel (10) in reibenden Eingriff zu kommen.

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