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Die
Erfindung betrifft einen verbesserten Schleifstein mit einer schleifend
wirkenden Umfangsfläche.
Der Schleifstein ist mit einem Betonkern gefüllt.
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Insbesondere
befaßt
sich die Erfindung mit einer neuen Struktur zum Zusammenhalten der Schleifsegmente
eines Schleifsteins, worauf sie dann als Form zum Ausbilden des
Betonkerns dienen, der innerhalb des montierten Rings aus den Segmenten durch
Ausgießen
hergestellt wird, um damit die Befestigung der Segmente am Umfang
des Kerns herzustellen.
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Der
nächstliegende
Stand der Technik ist in den US-Patentschriften
933,603, 2,369,639, 2,453,748, 2,887,276 und 4,351,486 angegeben.
Ein üblicher
Schleifstein wird im allgemeinen durch Zusammensetzen einer Mehrzahl
von Schleifsegmenten hergestellt, die dann mit Beton gefüllt werden,
um dadurch ein schleifend wirkendes Umfangsteil, das mit einem Mittelkern
aus Beton eng verbunden ist, zu bilden. In einigen Fällen wurde
auch vorgeschlagen, derartige Segmente am Umfang einer anderen Form eines
steifen Körpers,
wie an einem zylindrischen Metallring, zusammenzusetzen. Die Segmente
sind häufig
mit fest verbundenen Dübeln
versehen, die sich radial nach innen zur Mitte des Schleifsteins
erstrecken, und werden mittels dieser Dübel mit einem Betonkern zusammengesetzt,
wobei die Dübel
mit dem Verstärkungskäfig des
Betonkerns verschraubt werden. Die Dübel werden nachfolgend innerhalb des
Mittelkerns dauerhaft gebunden und festgehalten.
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Die
US-Patentschrift 2,453,748 ist von allgemeinem Interesse nur in
der Hinsicht, daß sie
einen Schleifstein für
die bearbeitung der Oberfläche
von Glasplatten zeigt, wobei der Schleifstein mit Schleifsegmenten
konstruiert ist, die an einen kreisförmigen Trägerring geschraubt sind. Bei
diesem bekannten Schleifstein werden die freien Enden der Segmente für das Schleifen
der zu polierenden Glasplatten benutzt, im Unterschied zu dem Umfang
eines Steins, wie bei einer Schleifscheibe zum Zermahlen von Holzbalken
für die
Herstellung von Holzschliff benutzt. Da die Segmente des Schleifmittels
zum Behandeln der Glasplatten abgenutzt werden, können die
nachfolgenden, die Segmente tragenden Ringe entfernt werden, um
als weiterer Träge
für die
restlichen Bereiche der Schleifsegmente, welche den Stein bilden,
zu dienen.
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Die übrigen vorgenannten
Patentschriften betreffen alle Schleifsteine zur Herstellung von
Holzschliff. Die US-Patentschriften
933,603 und 2,887,276 beschreiben jeweils eine Bolzenanordnung zum
Befestigen einer Mehrzahl von Schleifelementen an einem zentral
angeordneten Metallzylinder oder -ring. In der US-Patentschrift
933,603 ist die Verwendung eines geschmolzenen Füllstoffs angegeben, der an
die Stellen zwischen den Segmenten und den Montagemitteln fließt und deshalb
jede Bewegung der Segmente relativ zu dem Metallträgerring
ausschließt,
wenn der Stein in Gebrauch ist. Gemäß dem US-Patent 2,887,276 wird
für jedes
Segment ein Zugbolzen eingesetzt, der auf einem Querstift getragen
wird, der durch die Mitte jedes einzelnen Segments des Schleifsteins
hindurchführt,
um die einzelnen Segmente an der Oberfläche einer zylindrischen Gußeisentrommel
zu befestigen. In dieser Konstruktion sind die einzelnen Segmente
mit Abständen
zwischen allen Seiten der einzelnen Segmente montiert, um Durchgänge für das Zirkulieren einer
Flüssigkeit
aus dem Zylinder durch die Zwischenräume zu der Schleifoberfläche des
Schleifsteins zur Verfügung
zu stellen und den Schleifvorgang zu unterstützen.
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In
der US-Patentschrift 2,369,639 ist eine Scheibe angegeben, bei der
ein einheitlicher fester Ring das Schleifelement eines Schleifsteins
darstellt, im Unterschied zu einem Schleifstein, der aus einer Mehrzahl
einzelner Segmente hergestellt ist, die auf dem Umfang des Schleifsteins
zusammengesetzt sind, um die Schleifoberfläche der Schleifsteinanordnung
zu bilden. Bei diesem Stand der Technik ist eine Befestigung des
Rings an einem Metallring vorgesehen, der innerhalb des erstgenannten
Rings konzentrisch angeordnet ist, wobei mit einem Gewinde versehene
Speichen, deren ein Ende fest mit den entsprechenden Seitenwänden des
Rings verbunden ist, benutzt werden, um den erstgenannten Ring um den
Metallring herumzuspannen und den Schleifring damit gegenüber den
beim Schleifvorgang auftretenden Belastungen vorzuspannen. Die zentrale Öffnung bei
diesem bekannten Ring wird mit Beton gefüllt, nachdem der erstgenannte
Ring auf den Metallring aufgesetzt worden ist, und die Muttern 11,
durch welche die Spannung in jeder der entsprechenden Speichen eingestellt
wird, wird dann innerhalb des Betonkerns dauerhaft festgehalten.
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Aus
der US-Patentschrift 4,351,486 sind verschiedene Systeme für das Zusammensetzen
von Schleifsegmenten am Umfang von Schleifsteinen ersichtlich. Die 1 bis 5 zeigen
in einer sehr allgemeinen Darstellung eine Bolzenanordnung zum Tragen
solcher Segmente auf einem Betonkern, und in den 6 bis 10 sind die Segmente in zusammengesetzter
Form auf einem Stahlring oder -zylinder wiedergegeben. In jedem
Fall ist jedes Segment mit einer Mutter innerhalb des Segments ausgerüstet, die einfach
jeweils auf einen Schraubenbolzen aufgeschraubt werden, der sich
von einem Trägerzylinder zum
Halten der verschiedenen Segmente auf dem Trägerelement nach außen erstreckt.
Es wird dort keine detaillierte Erläuterung der Einzelheiten des Bolzensystems
gegeben, abgesehen davon, daß die Bolzenstrukturen
modifiziert sind, um ein Zirkulieren von Wasser an die Oberfläche des
Schleifsteins durch die Segmente hindurch zu fördern, die etwas porös ausgebildet
und voneinander beabstandet sind, um ein Fließen des Wassers nach außen an die Oberfläche des
Schleifsteins zu gestatten.
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Die
Patentschrift
US 3,277,611 offenbart
einen Schleifstein mit Schleifblöcken,
die durch radial angeordnete Bolzen an einem Mittelteil gehaltert sind.
Dabei sind die Bolzen an ihrem radial äußeren Ende mit einem groben
Gewinde oder mit axial beabstandeten Rippen versehen, wodurch sie
in den Schleifblöcken
verankert sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schleifstein mit Schleifsegmenten
an der Umfangsoberfläche
und mit einem tragenden Mittelkern aus Beton anzugeben, bei dem
die Befestigungselemente der Schleifsegmente von außen zugänglich sind.
Dadurch können
Schleifsegmente leichter gewechselt werden oder auch eine Vorspannung
der Schleifsegmente eingestellt werden, während der Schleifstein in Gebrauch
ist.
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Diese
Aufgabe löst
die Erfindung durch einen Schleifstein gemäß dem Patentanspruch 1. Bevorzugte
Ausführungsformen
des Schleifsteins sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine
verbesserte Bolzenanordnung zur Befestigung von Schleifsegmenten
am Umfang eines Schleifsteins angegeben.
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In
der Praxis der Erfindung wird die Mehrzahl von Segmenten, die am
Umfang des Schleifsteins getragen werden sollen, zu einem Ring geformt
oder in eine ringförmige
Anordnung überführt, die
einem "Kamin" ähnelt. Dieser Kamin wird dadurch
gebildet, daß zuerst
eine entsprechende Anzahl geeignet geformter Schleifsegmente zur
Herstellung eines Rings oder einer ringförmigen Anordnung benutzt und
dann eine weitere ringförmige
Anordnung aus solchen Segmenten auf dem ersten Ring aufgebaut wird usw.,
um schließlich
alle Segmente zu dem zylindrischen Kamin mit einer gewünschten
Höhe zusammenzusetzen.
Dann werden innerhalb des Kamins bestimmte verstärkende Ringe für den Betonkern konzentrisch
eingepaßt,
der anschließend
in den Kamin eingegossen und dort gehärtet wird, um den Trägerkern
für die
Segmente zu erhalten.
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Jedes
der verschiedenen Segmente in dem Kamin ist mit einer Mehrzahl an
Bolzenlöchern
versehen, die sich von den Schleifoberflächen der Segmente radial nach
innen erstrecken, um Bolzen aufzunehmen. In jedem Loch ist ein geeigneter
Sitz vorgesehen und entweder der Bolzenkopf oder die Mutter für den Bolzen
wirkt mit diesem Sitz zusammen, wobei zwischen dem Sitz und dem
damit zusammenwirkenden Element ein etwas plastisches oder deformierbares
Unterlagmittel eingepaßt
ist. Der Schaft des Bolzens erstreckt sich radial nach innen, so
daß das
innere Ende des Bolzens von den verstärkenden Ringen getragen werden
kann.
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Nachdem
der Kamin aufgebaut sowie der Bolzen und die Mutter mit den Verstärkungsringen zusammengesetzt
und bis zur geeigneten Spannung angezogen worden sind, wird die
restliche Verstärkungsstruktur
in der Mitte des Kamins aufgebaut und in die so gestaltete Form
der Beton eingegossen. Nach dem Aushärten des Betons ist die Struktur
des Schleifsteins fertig.
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Das
vorläufige
Formen von grünen
Segmenten mit den Bolzenlöchern
zum Befestigen der Segmente an den Verstärkungsringen ermöglicht es,
das Brennen für
die vorhergehende Fabrikation der Segmente selbst zu verbessern.
Die Produktion eines fertigen Segments mit solchen Bolzenlöchern vereinfacht
auch den Vorgang des Zusammensetzens bei der Fertigstellung der
Struktur des Schleifsteins. Da die grünen geformten Segmente mit
einer Mehrzahl an Bolzenlöchern,
die sich ganz durch die Segmentmasse hindurch erstrecken, benutzt
werden, wenn das Schleifkorn und die Bindemittelmischung für die Segmente
zur Herstellung der fertigen Schleifsegmente gebrannt werden, kann
das Brennen in kürzerer
Zeit und mit der Erwartung eines besseren Produkts vervollständigt werden,
da die Wärme
zum Härten
des Segments rascher und gleichmäßiger durch
die Masse, die gebrannt wird, hindurchgeblasen werden kann.
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Wie
aus den nachstehenden Ausführungen klar
wird, können
diese gebrannten Segmente leichter und schneller mit den Verstärkungsringen
des Kerns zusammengesetzt werden, verglichen mit der bisher erforderlichen
Verfahrensweise zum Fertigstellen der Anordnung üblicher Schleifsteine Ferner wird
Zeit gespart im Vergleich zur Herstellung der bekannten Produkte.
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Die
Erfindung wird durch die in der Anlage beigefügten Zeichnungen erläutert. Es
zeigen
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1 einen
vertikalen Querschnitt, teilweise weggebrochen, mit einem der mehrfach
vorhandenen Bolzen und Anordnungen von Verstärkungsringen, die zum Befestigen
eines Schleifsegments am Umfang eines Schleifsteins benutzt werden,
wobei die Darstellung auch noch zeigt, daß das Schleifsegment auf einen
gehärteten
Betonkern aufgebracht ist;
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2 eine
senkrechte Detailansicht von der Seite unter einem Winkel von 90° bezüglich der
Ansicht in 1, wobei eine Seitenansicht
der Mutter, die mit dem Bolzen gemäß 1 zusammenwirkt, dargestellt
ist; und
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3 einen
vertikalen Querschnitt entsprechend 1, jedoch
mit der Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Anordnung aus
Bolzen und Mutter.
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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit dem Befestigen einer Mehrzahl von Schleifsegmenten auf
dem Umfang der weit verbreiteten Schleifsteintypen mit einem Betonkern,
die im allgemeinen den in den vorgenannten US-Patentschriften 2,887,276
und 4,351,486, 1 bis 5, ähneln. Solche
Schleifsteine haben eine zylindrische Gestalt und können einen
Durchmesser im Bereich von 127 cm bis 190 cm (50" bis 75") oder mehr sowie eine Länge von
69 cm bis 228 cm (27" bis
90") oder mehr aufweisen.
Die vorliegende Erfindung benutzt einen gegossenen Mittelkern aus
verstärktem
Beton und die Schleifblöcke
werden teilweise von bestimmten der in dem Kern zentral angeordneten
Verstärkungsringe
abgestützt,
um die Segmente am Umfang des Kerns zu halten. Damit ergibt sich
ein Schleifstein, der ausgebildet ist, zur Rotation in bekannten
Holzschliff-Erzeugungsmaschinen angetrieben zu werden, um z.B. Balken
in Holzschliff zur Herstellung von Papierprodukten zu überführen.
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Die
Schleifelemente können
irgendeine bekannte Form aufweisen, die mit Seitenkanten versehen
ist, welche zusammenpassen, um die Umfangsoberfläche vollständig abzudecken. Üblicherweise erfüllen die
einzelnen Segmente bestimmte Winkelbeziehungen, um zwischen der
letzten Schleifoberfläche
des Schleifsteins und dem zu schleifenden Holz die beste Schleifwirkung
zu erreichen. Die bevorzugten Segmente, die bei diesem Schleifstein
benutzt werden, haben in grober Annäherung Abmessungen von etwa
18 cm × 30
cm (7'' × 12'')
und haben eine Dicke von etwa 13 cm (5'').
Jedoch ist keine dieser Größen kritisch.
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Die
im Rahmen der Erfindung eingesetzten Segmente werden aus einer bekannten
Schleifmittelmischung und einem keramischen Bindemittel hergestellt.
Dieses Material wird zuerst in üblicher
Weise geformt. Die spezielle Mischung wird zu der geeigneten Gestalt
gepreßt
und mit einer Mehrzahl an Löchern
für die
Bolzen versehen, wie nachfolgend genauer erklärt wird. Diese Löcher erstrecken
sich von der Schleifseite des Segments radial nach innen. Das geformte
Segment mit der Mehrzahl an Löchern,
die sich durch den Körper
des Segments hindurch erstrecken, wird dann gebrannt, und da die
Löcher
durch den Körper
ganz hindurch geführt
sind, kann das Segment jeweils in üblicher Weise gebrannt werden, wobei
die Wärme
rascher und gleichmäßiger über den
Segmentkörper,
der gebrannt wird, verteilt wird. Dies ergibt ein gleichmäßigeres
und rascheres Brennen.
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Nachfolgend
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin ist ein Segment 10 dargestellt, das
teilweise weggebrochen ist. Es weist vorzugsweise zwei oder mehr
voneinander beabstandete Löcher
zur Aufnahme von Bolzen auf, worauf unten noch weiter eingegangen
wird, von denen eines in 1 gezeigt wird. Das Loch verläuft senkrecht
zur Schleifoberfläche 12 und
ist so angeordnet, daß es sich
von dieser Oberfläche
radial nach innen erstreckt. Gemäß 1 hat
das Loch an seinem oberen Ende einen Oberabschnitt 14 mit
größerem Durchmesser,
der für
die Aufnahme des Kopfes 16 eines Bolzen vorgesehen ist.
Dieser weist einen Schaftabschnitt 18 auf, der knapp in
einen Unterabschnitt 20 des Loches paßt, dessen Durchmesser kleiner
ist als jener des Oberabschnitts 14.
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Diese
Segmente werden in der üblichen
Gestalt hergestellt und in den bekannten Mustern zu einem Kamin
zusammengesetzt, um daraus einen Schleifstein zu machen. Somit kann
eine Mehrzahl dieser Segmente zusammengesetzt werden, indem in einer
Vorrichtung zum Festhalten der Segmente in genauer Position und
im Abstand voneinander mit einer üblichen Gummi-Kork-Einlage oder
einem ähnlichen
zusammendrückbaren
Material zwischen allen benachbarten Seiten der aneinanderstoßenden Segmente
ein Ring aus den Endsegmenten gebildet wird. Wenn der erste Ring
zusammengesetzt ist, wird auf die Oberseite des vollständigen Rings
ein zweiter Ring aus Segmenten genau aufgelegt, und das Einlagematerial
wird zwischen allen aneinanderstoßenden Flächen der Segmente in jenem
Ring angeordnet. Nachfolgende Ringe werden mit den anderen Segmenten ähnlich genau
ausgerichtet, wobei die üblichen
Einlagen zwischen den Segmenten hinzugefügt werden, bis die gewünschte Länge des Schleifsteins
erreicht ist. Diese Präzisionsanordnung von
Segmenten kann dann einer Feuerbehandlung, einem Brennen oder einer
sonstigen Behandlung zum Härten
des Einlagematerials ausgesetzt werden, um den Kamin fertigzustellen,
der dann für
die Weiterverarbeitung bereit ist.
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Wenn
die kaminähnliche
Anordnung gebrannt oder in anderer Weise verfestigt worden ist, werden
in dem aus den Segmenten bestehenden Ring die äußeren Verstärkungsringe für den Mittelteil aus
Beton, der nachfolgend in die Mitte des Kamins eingegossen werden
soll, angeordnet. Der äußere Käfig dieser
Verstärkungsringe
wird auf (in der Zeichnung nicht dargestellten) Stegen, Haltevorrichtungen oder
anderen bekannten Mitteln abgestützt.
Zwei dieser Ringe 24, 26 sind im Abstand voneinander
auf den entgegengesetzten Seiten der Mutter und des Bolzenloches
in 1 dargestellt. Diese Ringe werden innerhalb der
Ringanordnung der Segmente konzentrisch und im Abstand voneinander
gehalten, so daß sie
mit den Bolzen zusammenwirken, die in die Mehrzahl an Löchern in
jedem Segment eingepaßt
sind. Aus diesem Grund werden die Verstärkungsringe in dem äußeren Käfig aus
Verstärkungsringen
auf ihrer Abstützung
in Form von nahe beabstandeten Paaren, wie die dargestellten Ringe 24, 26,
befestigt, wobei die beiden Ringe von jedem der entsprechenden Paare
eng beabstandet sind, um an entgegengesetzten Seiten jeder der vertikalen
Mittellinien, die sich durch die Mitten aller Löcher 14,20 erstrecken,
anzugrenzen.
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Die
Ansicht gemäß 1 zeigt
eine detaillierte Darstellung eines abgebrochenen Abschnitts eines
Segments, das in seiner Anordnung am Umfang des Mittelkerns aus
Beton dargestellt ist, der innerhalb des Rings aus Schleifsegmenten
gegossen und gehärtet
worden ist. Bevor jedoch der Beton gegossen wird und nachdem die
den Außenkäfig der Verstärkung bildenden
Ringe in ihre Lage gebracht worden sind, können die verschiedenen Bolzen 18 in ihre
jeweiligen Löcher
in jedem der Segmente von der Außenseite des Rings der Segmente
mit einer steifen Unterlagscheibe 30 und einer deformierbaren oder
komprimierbaren Unterlagscheibe 32 unter dem Kopf des Bolzens
eingesetzt werden. Jeder Bolzen wird durch die Abschnitte 14, 20 des
entsprechenden Loches derart hindurchgestoßen, daß das Vorderende (Innenende)
des Bolzens in eine dafür
vorgesehene Mutter 34 einschraubbar ist. Die in 1 gezeigte Mutter
hat eine übliche
Gestalt mit einem mittleren Körperabschnitt,
der mit ein Gewinde versehen ist, um mit dem ebenfalls einem Gewinde
tragenden Bolzen zusammenzuwirken. Der Körper jeder Mutter ist mit einem
Paar von nach entgegengesetzten Seiten gerichteten, sattelförmigen Flügeln 36, 38 ausgerüstet. Der
Flügel 36 paßt unter
den Ring 24 und ist dafür ausgebildet,
daß er
mit der Unterseite dieses Rings im Eingriff steht, wenn der Bolzen
festgezogen wird. Der Flügel 38 wirkt
mit dem Ring 26 in ähnlicher
Weise zusammen. Der in 1 dargestellte Bolzen ist eine
Kopfschraube und kann mit einem Inbus-Schlüssel, der in den Bolzenkopf
paßt,
von Hand festgezogen werden.
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Wenn
alle Segmente sowie ihre entsprechenden Bolzen und Muttern auf diese
Weise vorläufig
mit den Ringen 24,26 des äußeren Verstärkungskäfigs zusammengesetzt worden
sind, können
alle Bolzen bis zum gleichen Drehmoment angezogen werden, vorzugsweise
bis zu 47,4 Nm (35 foot pounds), um in jedem Bolzen eine Zugspannung
von 13.344 N (3.000 pounds) zu erzeugen. Die übrigen, mehr in der Mitte angeordneten
Verstärkungselemente
können
dann in ihre normale Position gebracht und die nasse Betonmischung
zur Fertigstellung der Basisstruktur eingegossen sowie gehärtet werden. Dann ist
der Schleifstein für
die Endbearbeitung und den Endgebrauch in einer Holzschliff-Erzeugungsmaschine
fertig.
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1 und 2 zeigen übliche Muttern
zum Zusammensetzen der verschiedenen Segmente auf den Verstärkungsringen 24, 26.
Dagegen zeigt 3 eine einfachere Anordnung
aus einem Bolzen, Unterlagscheiben und einer herkömmlichen
Mutter. Bei dieser Ausführungsform
wird ein Standardbolzen mit einem Sechskantkopf 40 verwendet.
Der Bolzen steht mit einer Unterlagscheibe 42 im Eingriff,
die unter den Ringen 24,26 des äußeren Verstärkungskäfigs aufliegt.
Eine Mutter 44 wirkt mit diesem Bolzen zusammen, wobei
zwischen der Mutter und dem Sitz in dem Bolzenloch eine Unterlagscheibe 46 sowie eine
deformierbare oder kompressible Unterlagscheibe 48 vorgesehen
sind.
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Wenn
entweder die Mutter und der Bolzen gemäß 1 oder 2 oder
die Mittel gemäß 3 eingesetzt
werden, wird damit ein einfacheres Herstellungsverfahren des Schleifsteins
erreicht, verglichen mit dem bisher benutzten Verfahren. Das im Rahmen
der Erfindung beschriebene Bolzensystem benutzt weitestgehend die
Standardtechniken, vereinfacht aber das Zusammensetzen der Teile
dadurch, daß die
Notwendigkeit eines vorhergehenden Anbringens von Bolzendübeln in
den Gewindelöchern,
die an den Unterseiten der üblicherweise
eingesetzten Segmente ausgeformt werden, sowie die Haltevorrichtungen,
welche für
das genaue Einsetzen der Dübel
in die Segmente erforderlich sind, sowie das Härten des Zements, der für das Binden
der mit Gewinden versehenen Enden der Dübel in den Gewindelöchern der
Segmente benutzt wird, und ferner die Notwendigkeit zur Herstellung
der üblichen Dübelstrukturen
selbst entfallen. Dies sind nicht nur Vorteile in den praktizierten
Herstellungsverfahren, sondern auch hinsichtlich der benötigten Produktionsausrüstung sowie
bezüglich
der üblichen
Herstellung der Dübel.
Erfindungsgemäß machen
die hier beschriebenen Mittel für
das Zusammensetzen der Schleifsegmente es möglich, die Drehmoment-Spezifikationen in
dem Schleifstein in jedem Segment nach dem Aushärten des Betons zu korrigieren,
um eine genaue Druckspannung der Segmente sicherzustellen, bevor
der Schleifstein gebraucht wird und sogar nachdem er benutzt worden
ist. Besonders beachtlich ist, daß trotz des vollständigen Weglassens der
Gewindebefestigung der Dübel
in den geformten Gewinden der Löcher
im Boden der Segmente, wie sie bisher praktiziert worden ist, eine
stärkere
Befestigung der im Rahmen der Erfindung eingesetzten Segmente an
dem Schleifsteinkern erreicht wird. Auch können gesprungene oder abgebrochene
Segmente leichter ersetzt werden, als es bei den bis heute benutzten
Schleifsteinen mit Betonkernen möglich ist.