DE4102438A1

DE4102438A1 - Klebmittelgebundenes schleifwerkzeug fuer die endbearbeitung

Info

Publication number: DE4102438A1
Application number: DE4102438A
Authority: DE
Inventors: James B Tyler; Warner R Brown; Alfred F Scheider
Original assignee: Jason Inc
Current assignee: Jason Inc
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1991-08-14
Also published as: JPH04217466A; US5129197A; GB2241451A; GB2241451B; US5279079A; GB9101815D0

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

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.