DE4102438A1 - Klebmittelgebundenes schleifwerkzeug fuer die endbearbeitung - Google Patents
Klebmittelgebundenes schleifwerkzeug fuer die endbearbeitungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein klebmittelgebundenes
Schleifwerkzeug für die Endbearbeitung und ein Verfahren zu
dessen Herstellung und insbesondere ein kostengünstiges und
leichtes Schleifwerkzeug vom Endbürstentyp, das für das
automatische oder robotergesteuerte Stirnen oder
Planschleifen besonders geeignet ist.
Schleifwerkzeuge, bei denen im Querschnitt rechteckige
Nylonmonofilamente mit darin homogen eingebetteten
Schleifkörnern verwendet werden, sind bereits benutzt
worden, um Schleifwerkzeuge für die Endbearbeitung
herzustellen. Beispiele derartiger Werkzeuge findet man in
den US-Patentanmeldungen Ser.No. 2 16 710 "Drehbares
Schleifwerkzeug und Filament dafür" und Ser.No. 4 09 680
"Schleifwerkzeug für die Endbearbeitung" im Namen von
Alfred F. Scheider et al., die am 8. Juli 1988 bzw. am 20.
Sept. 1989 angemeldet sind, und in den Patentanmeldungen
"Flexibles Schleifwerkzeug", eingereicht am 8. Juli 1988,
und "Klebmittelgebundenes flexibles Schleifwerkzeug für die
Endbearbeitung" Ser.No. 2 28 436 angemeldet am 5. August
1988, beide im Namen von R. Brown Warner et al. Solche
Werkzeuge haben sich als sehr wirksam bei der
Endbearbeitung durch Schleifen einer großen Vielzahl von
Werkstücken, beispielsweise aus exotischen Legierungen und
Verbindungen erwiesen.
Endbürsten oder Werkzeuge für die Endbearbeitung werden
oftmals hergestellt, indem man Ringe, Buchsen, Stifte oder
Schlüssel als Anker verwendet, um das Filamentbündel in der
Hohlpfanne des Schaftes zu befestigen, wobei das
Filamentbündel als Haarnadel in der Hohlpfanne gefaltet
wird. Dies führt zu einer nicht gleichförmigen Verteilung
und Dichte der Filamente und erfordert normalerweise auch
nachfolgende Arbeitsschritte wie das Trimmen der
Bürstenfläche und das Umschlagen oder Schmieden der Lippe
der Hohlpfanne. Derartige innen verwendete Anker können um
und durch sich selbst die dynamische Balance des Werkzeuges
negativ beeinflussen, ganz abgesehen davon, daß sie die
nicht gleichförmige Verteilung der Filamente verursachen.
Beispiele von Endbürsten oder Werkzeugen, bei denen
mechanische Anker oder Schlüssel verwendet werden, sind aus
der US-PS 29 82 983, der US-PS 33 12 993 und der US-PS
24 21 647 bekannt.
Wie es in der Anmeldung mit der Serial No. 2 28 438
dargestellt ist, können Bündel einzelner Monofilamente an
die innere Bodenfläche eines Hohlpfannenelementes gebunden
werden, um Werkzeuge vom Endbürstentyp zu bilden. Das
Herstellen derartiger Werkzeuge aus diskreten
Monofilamenten kann schwierig und teuer sein. Solche Bündel
sind schwierig zu handhaben und zu bilden, insbesondere
wenn eine genaue Werkzeuggröße und -form gewünscht ist.
Darüber hinaus ist für manche Werkstücke ein noch
aggressiveres Werkzeug wünschenswert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein drehbares Werkzeug für
die Endbearbeitung sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung zur Verfügung. Das Werkzeug umfaßt ein
Hohlpfannenelement und einen gewickelten Streifen oder ein
gewickeltes Band eines schleifmittelhaltigen
Kunststoffmaterials. Eine Endfläche des gewickelten
Streifens ist an der inneren Bodenfläche des
Hohlpfannenelementes durch eine dünne Schicht eines
flüssigen Schnellhärters oder eines Sofortklebers
befestigt. Der Streifen kann quer verlaufende Schlitze oder
Zähnungen umfassen, um den gewünschten Grad an Durchbiegung
zu schaffen und/oder Bruchlinien anzulegen. Um das Werkzeug
herzustellen, wird ein sich in Längsrichtung erstreckender
Streifen eines schleifmittelhaltigen Kunststoffmaterials
erwärmt und entlang seiner Längsachse gerollt, so daß ein
straff gewickelter Streifen gebildet wird. Ein
Hohlpfannenelement wird stützend gehalten, und der
gewickelte Streifen wird an der inneren Bodenfläche des
Hohlpfannenelementes befestigt. Zum Befestigen des
gewickelten Streifens in dem Hohlpfannenelement wird ein
Klebstoff in das Hohlpfannenelement eingebracht. Der
gewickelte Streifen wird dann in das Hohlpfannenelement
getrieben, wodurch eine Endfläche des gewickelten Streifens
in Kontakt mit dem Klebmittel gebracht wird. Nach dem
Aushärten des Klebemittels ist die Endfläche an der inneren
Bodenfläche des Hohlpfannenelementes befestigt und die
gegenüberliegende oder äußeren Endfläche wird die
Arbeitsfläche des Werkzeuges.
Im folgenden soll die Erfindung lediglich beispielhaft
anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben
werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise gebrochen,
eines schleifmittelhaltigen Kunststoffstreifens
oder -bandes, der bzw. das zum Bilden eines
Werkzeuges für die Endbearbeitung gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen auf Länge geschnittenen
Streifen ähnlich dem Streifen aus Fig. 1, der aber
auch eine Anzahl von Schlitzen umfaßt, die sich
von einer Kante her erstrecken;
Fig. 3 eine vergrößerte Kantenansicht des Streifens, von
der Linie 3-3 aus Fig. 2 her gesehen;
Fig. 4 eine vergrößerte Kantenansicht ähnlich der aus
Fig. 3, jedoch weist der dargestellte Streifen
anstelle von Schlitzen eine Vielzahl
halbkreisförmiger Zähnungen auf;
Fig. 5 eine vergrößerte Kantenansicht ähnlich der aus
Fig. 4, die dreieckförmige oder spitze Zähnungen
zeigt;
Fig. 6 eine vergrößerte Kantenansicht, die Zähnungen
zeigt, welche weiter auseinanderliegen als in Fig. 5;
Fig. 7 eine Kantenansicht des Streifens aus Fig. 2, wobei
schematisch die Anwendung von Wärme gezeigt wird;
Fig. 8 eine Kantenansicht des Streifens aus Fig. 2, wie
er zu einer Spule oder Rolle gewickelt wird;
Fig. 9 eine schematische Ansicht des gewickelten
Streifens, der axial in ein Hohlpfannenelement
getrieben wird;
Fig. 10 eine Frontansicht eines vollständigen drehbaren
Werkzeuges für die Endbearbeitung gemäß der
vorliegenden Erfindung, hergestellt mit einem
ungezähnten oder ungeschlitzten Streifen, wobei
der Streifen in Draufsicht und das
Hohlpfannenelement in einer Querschnittsansicht
gezeigt ist;
Fig. 11 eine Draufsicht des Werkzeuges aus Fig. 10;
Fig. 12 eine Ansicht von vorn eines drehbaren Werkzeuges
für die Endbearbeitung gemäß der vorliegenden
Erfindung, hergestellt mit einem gezähnten oder
geschlitzten Streifen, wobei der Streifen in
Draufsicht und das Hohlpfannenelement in einer
Querschnittsansicht gezeigt ist;
Fig. 13 eine Draufsicht auf das Werkzeug aus Fig. 12;
Fig. 14 eine teilweise geschnittene Axialansicht eines
anderen drehbaren Werkzeuges für die
Endbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einem Schaft, der eine Vielzahl von
Hohlpfannen enthält, in welchen gewickelte
Streifen befestigt sind;
Fig. 15 ein vergrößerter Schnitt in Radialrichtung eines
der gewickelten Streifen, wie er längs der Linie
15-15 aus Fig. 14 gesehen wird; und
Fig. 16 eine Draufsicht auf den gewickelten Streifen aus
Fig. 15.
Es wird nun auf die Zeichnungen im Detail Bezug genommen
und insbesondere auf Fig. 1, in der ein sich in
Längsrichtung erstreckender Streifen 20 aus einem
schleifmittelhaltigen Material gezeigt ist. Der Streifen 20
hat eine erste oder obere Fläche 22, eine zweite oder
untere Fläche 24 und Längskanten 26 und 28. Der Streifen 20
ähnelt einem Gurt oder einem grob rechteckigen Band mit
einer Längsachse 30. Der Streifen 20 hat eine relativ
geringe gleichförmige Dicke T, eine Breite W, die etwa
gleich dem Fünf- bis Fünfzigfachen oder mehr der Dicke
beträgt, und eine Länge L, die wesentlich größer ist als
die Breite W. Die Abmessungen des Streifens 20 können in
weiten Bereichen variieren, wobei die Dicke des Streifens
etwa 1 mm betragen kann und im Bereich von etwa 0,5 mm bis
etwa 1,3 mm variieren kann. Die Breite kann von etwa 25 mm
bis etwa 150 mm variiert werden. Bevorzugt wird die Breite
des Streifens fünfmal so groß wie seine Dicke gewählt, sie
kann jedoch auch das Fünfzigfache oder mehr der Dicke
betragen. Ein bevorzugtes Verhältnis von Breite zu Dicke
ist beispielsweise etwa 30 : 1 oder 3 cm zu 1 mm.
Das Herstellen und die Materialaufbereitung des Streifens
20 ist im Detail in der gleichzeitig eingereichten
Anmeldung mit dem Titel "Schleifelemente für die
Endbearbeitung, Werkzeuge aus solchen Elementen und
Verfahren zum Herstellen solcher Werkzeuge" (anwaltliches
Aktenzeichen G 57 504) dargestellt, wobei sich in der
vorliegenden Anmeldung auf den gesamten Offenbarungsgehalt
der Parallelanmeldung bezogen wird.
Der Streifen 20 wird bevorzugt durch Extrudieren eines
nicht-elastomeren Kunststoff-Schmelzextrudates durch eine
keramische Düsenöffnung gebildet. Der bevorzugte Kunststoff
für das Extrudieren des Streifens 20 ist Nylon, und das
bevorzugte Nylon ist 6/12-Nylon. Nylons sind langkettige,
teilweise kristalline synthetische polymere Amide
(Polyamide). Polyamide werden hauptsächlich durch
Kondensationsreaktionen von Diaminen und dibasischen Säuren
oder aus einem Material mit sowohl der Säuren- als auch der
Aminfunktionsgruppe gebildet. Nylons zeigen einen
ausgezeichneten Widerstand gegen Öle und Fette, in
Lösemitteln und Basen. Nylons haben überragende
Beständigkeit gegen wiederholten Stoß, Abtragung und
Ermüdung. Andere physikalische Eigenschaften sind ein
geringer Reibungskoeffizient, eine hohe Zugfestigkeit und
Zähigkeit. Nützliche mechanische Eigenschaften von Nylon
umfassen Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit. Im
allgemeinen ist die Steifigkeit umso größer, die
Zugfestigkeit umso höher und der Schmelzpunkt umso höher,
je größer der Anteil an Amidverbindungen ist. Viele
geeignete Formen von Nylon sind verfügbar und umfassen:
- A) Nylon 6/6 aus Hexamethylendiamin (HMD) und Adipinsäure synthetisiert;
- B) Nylon 6/9 aus HMD und Acelainsäure synthetisiert;
- C) Nylon 6/10 aus HMD und Sebacinsäure aynthetisiert;
- D) Nylon 6/12 aus HMD und Dodecandiocinsäure synthetisiert;
- E) Nylon 6 aus Polycaprolactam synthetisiert;
- F) Nylon 11 aus 11-Aminoundecanoinsäure synthetisiert;
- G) Nylon 12 aus Polyaurolactam synthetisiert, und andere.
Nylons, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind,
haben ein Elastizitätsmodul, das größer ist als 0,05,
bevorzugt größer als 0,1 und bevorzugt größer als 0,2. Das
Elastizitätsmodul ist definiert als die Größe einer Kraft,
der ein Material aufgesetzt werden kann, ohne daß eine
dauerhafte Deformation bleibt, wenn die Kraft entfernt
wird. Es stellt ein Maß für die Elastizität oder für das
Verhältnis von Beanspruchung zu elastischer Verformung dar.
Das bevorzugte Nylon, wie angegeben, ist Nylon 6/12. Die
physikalischen Eigenschaften von Nylon 6/12 umfassen einen
Schmelzpunkt von 212°C, eine Formänderungsfestigkeit im
trockenen Zustand bei 70 kg/cm2 von 8.8 (7.4 bei 50%
relativer Feuchtigkeit), ein Durchbiegemodul im trockenen
Zustand von 295 (180 bei 50% relativer Feuchtigkeit). Nylon
hat ein größeres Elastizitätsmodul (0.40 bei 70 000 k/cm2)
als Gummi (0.01 bei 70 000 kg/cm2), was die
größere Steifigkeit von Nylon über ein Elastomer wie
beispielsweise Gummi zeigt. Ein Werkelement gemäß der
vorliegenden Erfindung, das beispielsweise etwa 1 m lang
ist, zeigt bei Raumtemperatur nur eine kleine oder minimale
Durchbiegung am gegenüberliegenden Ende, wenn es horizontal
an einem Ende gehalten wird.
Nylon ist teilweise kristallin und hat daher kleine oder
gar keine gummiartigen Bereiche bei der Deformation. Der
Grad der Kristallinität bestimmt die Steifigkeit und
die Fleißgrenze. Wenn die Kristallinität abnimmt, dann
nehmen auch die Steifigkeit und die Streckspannung ab.
Gummi andererseits ist ein amorphes Polymer, und seine
molekulare Ausrichtung zu einem geringen Elastizitätsmodul
führt.
Nylon hat eine Zugfestigkeit von über 5,6×105 kg/cm2,
Gummi hat eine Zugfestigkeit von 2,1×104 kg/cm2.
Nylon zeigt 250% Bruchdehnung, Gummi 1200%. Nylon hat einen
guten Widerstand gegen Feuchtigkeit, Gummi jedoch
absorbiert eine große Wassermenge. Nylon hat einen
ausgezeichneten Widerstand gegen Öle und Fette und andere
organische Lösemittel, Gummi hat einen extrem geringen
Widerstand. Nylon behält seine Eigenschaften von -60°C bis
110°C bei, während Gummi nur einen engen Bereich um die
Raumtemperatur hat. Die erhöhte Festigkeit, der verbesserte
Widerstand gegen Feuchtigkeit und Lösemittel und der weite
nutzbare Temperaturbereich machen das Nylon zum bevorzugten
Material für diese Konstruktion.
Ein anderer Polyamidtyp, der in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, umfaßt andere Kondensationsprodukte
mit periodisch auftretenden Amidgruppen entlang der
Polymerkette, beispielsweise Aramide. Aramide sind als eine
künstlich hergestellte Faser definiert, in der wenigstens
85% der Amid(-C(O)N(H)-)-Bindungen direkt an zwei
aromatische Kohlenwasserstoffringe gebunden sind. Hier
unterscheiden sie sich von Nylon, bei dem weniger als 85%
der Amidverbindungen direkt an die zwei aromatischen Ringe
gebunden sind.
Aramidfasern sind durch die hohe Zugfestigkeit und durch
ein hohes Zugmodul gekennzeichnet. Zwei Aramide, wie sie in
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können,
umfassen Fasern, die bei der Polymerisation von
p-Phenylendiamin mit Terephthaloylchlorid gebildet werden.
Die Anordnung der Gruppen an den aromatischen Ringen machen
dieses Aramid zu einem steiferen Polymer. Ein weniger
steifes Polymer wird aus m-Phenylendiamin und
Isophthaloylchlorid gebildet. Eine Meta-Substitution führt
zu mehr Flexibilität. Aramide zeigen einen sehr starken
Widerstand gegen Lösemittel. Aramide haben eine
Zugfestigkeit bei 250°C, die Textilfasern bei
Raumtemperatur zeigen.
Auch sind einige in Wärme ausgehärtete Polymere verwendbar.
Polyester sind ein Beispiel, sie sind langkettige
synthetische Polymere mit wenigstens 85% eines zweiwertigen
Alkoholesters (HOROH) und Terephthalsäure
(p-HOOCC6H4COOH). Polyesterfasern enthalten sowohl
kristalline als auch nichtkristalline Bereiche. Polyester
sind widerstandsfähig gegen Lösemittel und zeigen eine
Bruchdehnung von 19 bis 40%.
Polyimide sind Polymere, die (CONHCO) enthalten, sie sind
auch für die vorliegende Erfindung geeignet. Eine hohe
Temperaturstabilität (bis zu 370°C) und eine hohe
Zugfestigkeit (9.45×105 kg/cm2) machen Polyimide als
Bindemittel in Schleifscheiben verwendbar.
Der Schleifmittelgehalt des Streifens 20 ist bevorzugt
zwischen 30 und 45 Gew-% des Streifens. Übliche
Schleifmineralien wie Aluminiumoxid oder Silikoncarbid
können verwendet werden. Jedoch können auch exotischere
Schleifmineralien verwendet werden, beispielsweise
polykristalliner Diamant oder kubisches Bornitrid. Auch
kann die Schleifmittelkörnungsgröße variiert werden von
grob bis zu feinen Pulvern, letzteres für ein extrafeines
Polieren und Glanzeffekte auf Teilen des Werkstücks.
Es wird nun zusätzlich auf die Fig. 10 und 11 Bezug
genommen, in denen der Streifen 20 bei einem Werkzeug für
die Endbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt
wird, das allgemein mit 32 bezeichnet wird. Das Werkzeug 32
umfaßt einen gerollten oder straff gewickelten Streifen 34,
der durch Rollen des Streifens 20 entlang seiner Längsachse
30 (siehe Fig. 1 und 8) gebildet ist. Der gewickelte
Streifen 34 hat eine erste oder obere, im allgemeinen
kreisförmige Endfläche 36, eine zweite oder untere
kreisförmige Endfläche 38 und eine im wesentlichen
zylindrische Wand 40 dazwischen. Die Länge in Axialrichtung
der Wand 40 ist dieselbe wie die Breite W des Streifens 20.
Wie es am besten in Fig. 9 zu sehen ist, weist der
gewickelte Streifen 34 eine Vielzahl kreisförmiger
Windungen auf.
Das Werkzeug 32 umfaßt weiterhin ein Hohlpfannenelement,
genauer einen metallischen Schaft 44, an dem der gewickelte
Streifen 34 befestigt ist. Der Schaft 44 hat eine axial
hervorstehende zylindrische Welle 46, die vom Spanneinsatz
eines Leistungswerkzeugs gegriffen werden kann. Der obere
Bereich des Schaftes ist zu einem hohlpfannenförmigen
Bereich ausgebildet, allgemein bei 48 gezeigt. Dieser
hohlpfannenförmige Bereich 48 hat eine ringförmige
Einfassung 50 mit einer oberen Lippe 52 und einer flachen
kreisförmigen Bodenwand 54, die normal zu der Achse des
Schaftes angeordnet ist. Die ringförmige Einfassung 50
erstreckt sich nach oben um den gewickelten Streifen 34
über etwa ein Drittel der axialen Länge der Wand 40. Der
Boden des hohlpfannenförmigen Bereiches 48 senkt sich
schräg in die Welle 46 ab, wie es bei 56 gezeigt ist.
Der gewickelte Streifen 34 ist an dem Schaft 44 befestigt,
in dem er mit Hilfe eines flüssigen Sofortklebers, gezeigt
bei 60, mit seiner Endfläche 36 an die Bodenwand 54 geklebt
wird. Das Klebmittel sollte vollständig und gleichmäßig die
Bodenwand 54 bedecken. Das bevorzugte Klebmittel ist
Cyanoacrylat geringer Viskosität oder hoher Fluidität.
Für die vorliegende Erfindung geeignet sind
Alkylcyanoacrylate mit der Formel:
Ein bevorzugtes Cyanoacrylat-Klebemittel ist ein
Alkoxy-Alkyl-Cyanoacrylat mit der Formel
Geeignete Klebemittel sind von der Loctite Corporation of
Newington, Connecticut, unter dem Warenzeichen
SUPERBONDER® 495 oder dem Warenzeichen BLACK MAX
erhältlich. SUPERBONDER ist ein eingetragenes Warenzeichen
der Loctite Corporation, BLACK MAX ist auch ein
Warenzeichen der Loctite Corporation.
Das Werkelement oder der gewickelte Streifen 34 des
Werkzeugs 32 hat nur eine beschränkte Flexibilität,
verglichen zu Werkzeugen, die aus diskreten Monofilamenten
hergestellt sind. Daher wird das Werkzeug 32 bevorzugt für
Werkstücke eingesetzt, die ein aggressives Werkzeug
erfordern.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 1, 7, 8 und 9, in
denen verschiedene Schritte des Herstellens des Werkzeuges
32 gezeigt sind. Der Streifen 22 wird auf die gewünschte
Länge zugeschnitten und erhitzt, wie es in Fig. 7 gezeigt
ist, um ihn in einen leichter faltbaren Zustand zu bringen.
Das relativ steife Kunststoffmaterial kann erwärmt und
geformt oder gefaltet werden und behält beim Abkühlen
seinen geformten oder gefalteten Zustand im wesentlichen
bei. Nach dem Erwärmen wird der Streifen 20 entlang seiner
Längsachse 30 aufgerollt, wie es in Fig. 8 zu sehen ist, so
daß der straff gewickelte Streifen 34 entsteht. Der Schaft
44 wird dann in eine Spannvorrichtung 70 gebracht, die mit
einem Loch 62 versehen werden kann, die die Welle 46
aufnimmt. Die Spannvorrichtung 70 ist mit einer
abgeschrägten konischen Trägerfläche 34 versehen, die
sicherstellt, daß der Schaft 44 in einer vertikalen
aufrechten Position gehalten wird.
Dann wird der gewickelte Streifen 34 an der Bodenwand 54
des Schaftes 44 befestigt. Es wird dabei eine Menge eines
flüssigen Sofortklebers in den Schaft gegeben, die
ausreicht, die Bodenwand 54 mit einer dünnen Schicht von
Klebstoff 60 zu bedecken. Ein geteilter Führungstrichter 76
wird dann auf den Oberrand der Lippe 52 des
Hohlpfannenbereiches 48 aufgesetzt. Der Führungstrichter 76
hat eine innere konische Oberfläche 48, die sich an eine
Schulter 78 anlehnt, die auf der Lippe 52 des Schaftes
angebracht ist. An der Schulter ist der Innendurchmesser
der konischen Fläche derselbe wie der Innendurchmesser des
hohlpfannenförmigen Bereiches 48 des Schaftes 44.
Der gewickelte Streifen 34 wird dann innerhalb des
Trichters plaziert und nach unten mit Hilfe einer
Schieberplatte 82 durch einen geeigneten Linearantrieb
getrieben, wie es schematisch durch den Fall 84 dargestellt
ist. Auf diese Weise wird die Endfläche 38 des gewickelten
Streifens 34 in den Flüssigkleber 60 gebracht, der schnell
aushärtet, wobei die Endfläche an die Bodenwand 54 des
Schaftes 44 geklebt wird. Wegen der geringen Viskosität des
Klebstoffes wird ein Teil des Klebstoffes zwischen
benachbarte Windungen des gewickelten Streifens in der Nähe
der Endfläche eintreten, so daß diese Bereiche mit
benachbarten Bereichen verklebt werden. Ein geeigneter
Druckbegrenzer kann die Schieberplatte 82 zurückziehen. Der
geteilte Trichter 76 kann entfernt werden, und das
fertiggestellte klebmittelgebundene Schleifwerkzeug 32 für
die Endbearbeitung kann aus der Trägerspannvorrichtung
entnommen werden. Das dargestellte Werkzeug hat einen
hohlen Mittelbereich, jedoch kann auch ein Kern (nicht
gezeigt) vorgesehen sein, der sich nach oben vom
Mittelbereich der Bodenwand 34 des Schaftes 44 erstreckt,
falls dies gewünscht wird. Der Kern kann so bemessen sein,
daß er in den hohlen Mittelbereich des gewickelten
Streifens 34 paßt.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 12 und 13, in denen
eine andere Ausführungsform eines Werkzeuges für die
Endbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt
ist, das allgemein mit 100 bezeichnet ist. Das Werkzeug 100
ist ähnlich dem Werkzeug 32, indem es einen im wesentlichen
zylindrischen gewickelten Streifen 102
aufweist, der an einem Schaft 104 durch eine dünne Schicht
eines Flüssigklebers 106 befestigt ist. Der gewickelte
Streifen 102 jedoch umfaßt eine Anzahl von Schlitzen 108,
die sich senkrecht zur äußeren Endfläche 110 davon
erstrecken. Die Schlitze 108 erstrecken sich vollständig
durch den Streifen 20 von der oberen Fläche 22 bis zur
unteren Fläche 24, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. In dem
dargestellten Werkzeug 100 erstrecken sich die Schlitze 108
etwa über zwei Drittel der Breite des Streifens, wie es in
Fig. 2 zu sehen ist. Die Schlitze 108 teilen das
Werkelement oder den Streifen in im wesentlichen
rechteckige Finger gleichförmiger Breite. Die rechteckige
Form der Finger, die so geschaffen wird, kann geändert
werden, indem man den Abstand der Schlitze variiert, so daß
verschiedene Grade von Flexibilität erhalten werden können.
Auch die Länge der Schlitze 108 kann variiert werden, sie
sollten sich jedoch nicht über die gesamte Breite des
Streifens oder die axiale Länge der gewickelten Wand 112
erstrecken, so daß der Schaft 104 in einen ungeschlitzten
Kantenbereich des Streifens eingreifen kann.
Das Verfahren zum Herstellen des Werkzeuges 100 umfaßt alle
Schritte, die oben für das Herstellen des Werkzeugs 32
beschrieben sind. Jedoch umfaßt das Verfahren den
zusätzlichen Schritt des Schneidens des Streifens 20
entlang seiner Kante 28 in eine Richtung quer zu seiner
Längsachse 30. Dieser Schneideschritt wird bevorzugt vor
den Schritten des Erwärmens und des Aufrollens durchgeführt
und erzeugt die Anzahl von Schlitzen 108, die in den Fig. 2
und 3 gezeigt sind.
Anstelle der Schlitze kann nur eine Anzahl von Kerblinien
oder Zähnungen angebracht werden, wie in den Fig. 4 bis 6
gezeigt. In Fig. 4 bestehen die Zähnungen 120 aus
abgerundeten Vertiefungen und haben einen im wesentlichen
halbkreisförmigen Querschnitt. Die Zähnungen auf der ersten
Fläche 22 sind symmetrisch gegenüber der Zähnungen auf der
zweiten Fläche 24 angeordnet und davon durch einen
Trennbereich 122 des Streifens abgetrennt, so daß der
Streifen auf etwa 1/3 seiner normalen Dicke reduziert ist.
Kerblinien oder Zähnungen des dargestellten Types erhöhen
wesentlich die Flexibilität des Streifens, und je dichter
solche Kerblinien zueinander liegen, desto flexibler ist
der Streifen. Auch wenn Bruch auftritt, während das
Werkzeug 100 in Betrieb ist, wird es an den Trennbereichen
122 auftreten.
Obwohl die abgerundeten Vertiefungen der Kerben aus Fig. 4
Bruch nicht verhindern, ist die Kerbung in Fig. 5 so
ausgelegt, daß sie den Bruch des Werkelements bei Benutzung
des Werkzeuges induzieren. In Fig. 5 haben die Zähnungen
oder Kerblinien 124 einen im wesentlichen dreieckförmigen
Querschnitt und sind in Form eines spitz zulaufenden V
ausgebildet, die nach innen in einer relativ spitzen Kerbe
125 enden. Ein Bruch des Streifens 20 während der Benutzung
des Werkzeuges wird an einer solchen Kerbe 125 auftreten.
Damit erzeugen die Zähnungen 124 eine Schwächung und
brechen während des Verwendens des Werkzeuges, was zu
ähnlichen Vorteilen führt wie die Anzahl von Schlitzen 108.
Fig. 6 stellt Kerbungen dar, die dieselbe Konfiguration wie
in Fig. 5 haben, wobei jedoch die parallelen Kerbungen in
Form dreieckförmiger Zähnungen 126 weiter auseinanderliegen
als die Zähnungen 124. Die Breite der im wesentlichen
rechteckigen Finger, die gebildet werden, wenn Bruch an den
Zähnungen 126 während des Verwendens des Werkzeuges
auftritt, wird größer sein als die der Finger, die von den
Zähnungen 124 gebildet sind. Somit steuert der Abstand der
Zähnungen oder Kerbungen den Grad der Flexibilität oder
Aggressivität des Werkzeugs. In jedem Fall kann der
Streifen 20 teilweise gestanzt ausgebaucht, gezähnt oder
gekerbt werden, um den gewünschten Grad an Durchbiegung zu
schaffen und/oder Bruchlinien vorzugeben.
Wiederum in den Fig. 12 und 13 ist der Schaft 104 des
Werkzeugs 100 im wesentlichen derselbe wie der Schaft 44
des Werkzeugs 32, außer daß der Schaft 104 aus Kunststoff
und nicht aus Metall ist. Dies führt dazu, daß das Gewicht
des Schaftes 104 etwa 1/3 des Gewichtes eines
Metallschaftes ähnlicher Größe betrifft. Der Schaft 104
kann aus nicht-sprödem Kunststoff wie Nylon bestehen, wenn
nur das Kunststoffmaterial eine ausreichende Stärke hat, um
die Umfangsspannung aufzunehmen, wenn der aufgerollte
Streifen 102 in das Innere des Hohlpfannenbereiches des
Schaftes getrieben wird. Der Plastikschaft führt zu einem
Werkzeug, das ein leichteres Gewicht hat, wodurch ein
geringeres Drehmoment für die Drehung erforderlich ist und
wenn es am Ende eines Roboterarms benutzt wird, bewirkt das
leichtere Gewicht eine schnelleren und genauere
Positionierung des Werkzeugs.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
ein Werkzeug 150 für die Endbearbeitung, ist in den Fig. 14
bis 16 gezeigt. Das Werkzeug 150 umfaßt eine Vielzahl von
aufgerollten Streifen 152, die in Hohlpfannenelementen oder
Fassungen 154 durch eine dünne Klebstoffschicht 116 im
Boden jeder Fassung befestigt sind. Die Hohlfassungen 154
unterscheiden sich etwas von den Schaften, die in den Fig.
10 und 14 gezeigt sind. Jede Hohlfassung 154 ist eine
zylindrische Ausnehmung mit gleichen Abständen um eine
Umfangsfläche 166 einer Metall- oder Kunststoffscheibe oder
eines entsprechenden Schaftes 168.
Die Hohlfassungen 154 unterscheiden sich von den oben
beschriebenen Schaften auch in anderer Hinsicht, nämlich
darin, daß sie nicht so tief sind. Die ringförmige Wand 170
jeder Fassung erstreckt sich axial um den gewickelten
Streifen 152 auf weniger als 1/5 der Länge des gewickelten
Streifens 152. Auf diese Weise wird im Vergleich zu den
tieferen hohlpfannenförmigen Bereichen der Werkzeuge 32 und
100 sehr wenig Schleifmaterial verschwendet. Dieser
Gesichtspunkt ist insbesondere dann wichtig, wenn Streifen
verwendet werden, die teurere Schleifmittel sowie
polykristallinen Diamant umfassen. In der bevorzugten
Ausführungsform bedeckt die ringförmige Wand 170 etwa 10
bis 15 mm der Breite des gewickelten Streifens. Die axiale
Länge des gewickelten Streifens ist bevorzugt zwischen 60
mm und 115 mm, so daß, wenn er in das Hohlpfannenelement
eingebaut ist, ein 50 bis 100 mm breiter Bereich geschaffen
wird.
Obwohl das Werkzeug 140 weder geschlitzt noch gezähnt ist,
können derartige Kerbungen/Schlitze vorgesehen werden, die
sich senkrecht zur oberen Fläche 174 des gewickelten
Streifens 152 erstrecken. Bei Kerbungen kann der gesamte
Streifen gekerbt sein. Bei Schlitzen sollten diese
bevorzugt so bemessen sein, daß sie sich in einem Bereich
erstrecken, der der ringförmigen Wand 170 benachbart ist
oder der etwa 4/5 der axialen Länge des gewickelten
Streifens 154 umfaßt.
Mit der vorliegenden Erfindung werden einfache und einfach
aufgebaute klebmittelgebundene Schleifwerkzeuge für die
Endbearbeitung zur Verfügung gestellt. Die Werkzeuge haben
nichts desto trotz beträchtliche Vorteile, wenn man sie mit
Werkzeugen vergleicht, bei denen "Haarnadel"-Anker oder
Ringe, Buchsen oder Verschlußstifte verwendet werden. Da
die Werkzeuge aus aufgerollten oder aufgewickelten Streifen
anstelle aus diskreten Monofilamenten hergestellt werden,
wird die Herstellung derartiger Werkzeuge beträchtlich
vereinfacht. Der Streifen kann außerdem abgeändert werden,
um eine Vielzahl von Graden der Flexibilität und/oder der
Aggressivität zu schaffen.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen eines Werkzeuges für die
Endbearbeitung, mit den Schritten:
- - Bereitstellen eines sich in Längsrichtung erstreckenden Streifens aus schleifmittelhaltigem Kunststoffmaterial mit einer ersten Fläche, einer zweiten Fläche, einer ersten Längskante und einer zweiten Längskante;
- - Aufrollen des Streifens in Längsrichtung, so daß ein gewickelter Streifen gebildet wird, wobei die erste Längskante eine erste Endfläche und die zweite Längskante eine zweite Endfläche bildet und wobei der gewickelte Streifen eine Wand mit einer bestimmten Länge zwischen den Endflächen umfaßt;
- - Ausrichten eines Hohlpfannenelementes mit einer inneren Bodenfläche;
- - Einbringen eines Klebmittels in das Hohlpfannenelement;
- - Einbringen des gewickelten Streifens in das Hohlpfannenelement, so daß die erste Endfläche des gewickelten Streifens in Kontakt mit dem Klebmittel gebracht wird; und
- - Aushärten des Klebmittels, so daß die erste Endfläche an der inneren Bodenfläche des Hohlpfannenelementes befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Schritt des Aufrollens des Streifens dieser
erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Streifen quer von der zweiten Kante her gekerbt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kerben so ausgelegt ist, daß der Bruch des
Streifens entlang der Kerbung während der Verwendung
des Werkzeuges gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
der Streifen aus extrudiertem Kunststoff besteht, in
den kornartiges Schleifmaterial homogen eingebettet
ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial des
Streifens ein Kunststoff ist, der aus der Gruppe aus
Nylons, Polyimiden, Aramiden und Polyestern ausgewählt
ist.
7. Drehbares Werkzeug für die Endbearbeitung, mit einem
Hohlpfannenelement, welches eine innere Bodenfläche
aufweist, und einem gewickelten Streifen aus einem
schleifmittelhaltigen Kunststoffmaterial, welcher eine
erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine Wand
einer bestimmten Länge dazwischen aufweist, wobei die
erste Endfläche des gewickelten Streifens an der
inneren Bodenfläche des Hohlpfannenelementes durch
eine dünne Schicht eines Sofortklebers befestigt wird.
8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Streifen in Axialrichtung der Rolle zur zweiten
Endfläche hin gekerbt ist, wobei die Kerbung so
ausgelegt ist, daß Bruch während des Benutzens des
Werkzeugs auftritt.
9. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das schleifmittelhaltige Kunststoffmaterial aus einem
Kunststoff hergestellt ist, der aus der Gruppe aus
Nylons, Aramiden, Polyimiden und Polyestern ausgewählt
ist.
10. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das schleifmittelhaltige Kunststoffmaterial mit
Schleifmittel versehenes Nylon ist.
11. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Streifen zwischen etwa 30 bis etwa 45 Gew.-%
Schleifmittelkörner enthält, die homogen darin
eingebettet sind.
12. Drehbares Werkzeug für die Endbearbeitung, mit einem
Schaft, der eine Vielzahl von Hohlfassungen mit
inneren Bodenflächen umfaßt und eine Vielzahl von
gerollten Streifen aus schleifmittelhaltigem
Kunststoffmaterial, das an der inneren Bodenfläche
befestigt ist und sich davon erstreckt.
13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schaft eine Außenumfangsfläche aufweist und die
Hohlfassungen in gleichem Abstand um diese Außenfläche
angeordnet sind.
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