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Die
Erfindung betrifft ein mit einem Schleifmittel beschichtetes Erzeugnis
und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verwendung bei Drehzahlen der
Größenordnung
von 10 000 bis 15 000 U/min, wie sie bei Maschinen, bspw. schweren
Schleifmaschinen und dergl. eingesetzt werden. Die Körper, mit
denen sich die Erfindung befaßt,
sind zur mechanischen Anbringung an einer Grundfläche mit
einer Öffnung
versehen.
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Das
erfindungsgemäß gefertigte
Erzeugnis besteht aus einem geeigneten, in flächiger Form erhältlichen
Trägermaterial
mit ausgehärtetem
Kleber darauf und in diesem Kleber eingebetteten Schleifpartikeln.
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Aufgrund
der Drehzahlen (der Größenordnung
10 000–15
000 U/min), bei denen derartige Schleifmaschinen arbeiten, mußte das
Trägermaterial
aus einem Material einer Dicke von mehr als 0,010'' (zehn tausendstel Inch; 0,254 mm) und
vorzugsweise einer Dicke in der Größenordnung von 0,025'' bis 0,040'' (25
bis 40 tausendstel Inch; 0,635 mm bis 1,02 mm) gefertigt werden.
Als Trägermaterialien
können
die im bevorzugten Ausführungsbeispiel
erwähnte
schokoladen-olive vulkanisierte Schleiffaser (chocolate olive vulcanized
abrasive fibre), Schichtfaserplatten (laminated fibre sheets), Kunststofflegierungs-Materialien,
Hartpapier und andere geeignete Trägermaterialien verwendet werden, wobei
alle die geforderte Dicke aufweisen.
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Somit
sind die „Körper" bzw. „Formen", auf die hierin
Bezug genommen wird, zweidimensionale Figuren aus Trägermaterial,
die auf einer Seite eine Schleifmittel enthaltende Beschichtung
aufweisen oder auf beiden Seiten beschichtet sein können.
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Ein
großer
Teil der erfindungsgemäß gefertigten
Erzeugnisse sind kreisförmige
Scheiben (plus Verbindungsmaterial, wie nachfolgend erläutert werden
wird) zur Verwendung bei sich drehenden Werkzeugen und Schleifern.
Die Scheiben können
oktagonal oder hexagonal sein. Die Scheiben weisen eine zentrale Öffnung zur
Anbringung auf (üblicherweise durch
eine auf einen Bolzen geschraubte Mutter, wobei sich der Bolzen
durch die zentrale Öffnung
erstreckt). Jedoch können
die Körper
auch anders als kreisförmig
ausgebildet sein, wie hierin festgehalten ist.
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Ein älteres Verfahren
des Standes der Technik zur Fertigung kreisförmiger, beschichteter Erzeugnisse
auf einem flächigen
Trägermaterial
bestand darin, den Klebebinder und die Schleifkörner auf eine Seite einer breiten
Rolle von Trägermaterial, bspw.
Papier, Stoff, Kunststoff oder Fasern usw., aufzubringen. Nach den
Beschichtungs-, Trocknungs- und Aushärtungsprozessen wird die endbearbeitete Rolle
in eine Stanzpresse gebracht und die Scheiben oder Körper werden
ausgestanzt, wobei sie ein Gitterwerk von perfekt beschichtetem
Schleifmaterial als Abfall hinterlassen, der entsorgt werden muß. Ferner
ruft das „Ausstanzen" oder Schneiden der Körper aus
beschichteten Schleiferzeugnissen ein extremes Maß an Abnutzung
und Bruch bei der Stanz- und Schneidemaschine hervor.
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Zur
Vermeidung der beiden Hauptnachteile des vorstehend beschriebenen älteren Verfahrens wurde
ein jüngeres
Verfahren des Standes der Technik entwickelt. Bei diesem jüngeren Verfahren
wurde die Form des erwünschten
Erzeugnisses in das Trägermaterial
geschnitten, bevor der Kleber und die Körner das endbearbeitete Erzeugnis
bildeten. Dieses jüngere
Verfahren des Standes der Technik vermied nicht nur die Abnutzung
und Bruch der Stanz- oder Schneidemaschine, sondern schließt ferner praktisch
aus, daß Kleber
und Schleifmaterial wie beim Einsatz des anderen Verfahrens zu Abfall
wird, wie vorstehend erwähnt.
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Nachteile
des jüngeren
Verfahrens des Standes der Technik sind die Kosten und die Zeitverzögerung bei
der Handhabung der einzelnen Träger-
und Erzeugniskörper
während
der Beschichtung, dem Aushärten
und den nachfolgenden Herstellungs- oder Endbearbeitungsschritten.
Obgleich das folgende Beispiel nicht den vollen Umfang dieses Problems ausdrückt, ist
festzuhalten, daß bspw.
zur Bearbeitung einer Scheibe kleineren Durchmessers von 4 Inch
(10,2 cm) und einer Scheibe größeren Durchmessers
von 9 Inch (22,9 cm) die gleiche Bearbeitungszeit erforderlich ist
und die individuelle Handhabung beider Scheiben unbequem und zeitraubend ist.
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Die
US-Patente 3,267,623 vom 23. August 1966 und 3,849,949 vom 26. November
1984 offenbaren verbundene, mit einem Schleifmittel beschichtete
Scheiben zum Abtrennen und individuellen Gebrauch. Diese Scheiben
sind jedoch in der Praxis zur leichten Schleif- oder Endbearbeitung
bei etwa 500 U/min bestimmt und aufgrund dieser Verwendung beträgt die Dicke
des Trägermaterials
etwa 0,003'' (0,076 mm), wobei
das Trägermaterial
an Schleifschuhen selbsthaftend angebracht ist. Im Gegensatz hierzu
werden die Scheiben oder Schleifkörper, mit denen sich die Anmelderin
befaßt,
zum schweren Schleifen bei Drehzahlen der Größenordnung 10 000–15 000
U/min eingesetzt und das Trägermaterial weist
eine Dicke von mehr als 0,010'' (0,254 mm) und vorzugsweise
von etwa 0,025'' (0,635 mm) bis 0,040'' (1,02 mm) auf und ist an den Schleifern
mit mechanischen Mitteln befestigt.
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Bei
dem aus den US-Patenten 3,267,623 und 3,849,949 bekannten Herstellungsverfahren
wird Material eingesetzt, das bereits mit Schleifmittel beschichtet
und beliebigen anderen Beschichtungen versehen ist, die erforderlich
sind, bevor das Material in miteinander verbundene Scheiben geschnitten wird
und bevor geschwächte
Trennlinien vorgesehen werden.
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Aus
der
US 2,573,835 ist
eine Vorrichtung zum Beschichten von scheibenförmigen Körpern bekannt, bei der ein
beidseitiges Beschichten möglich ist,
indem die Körper
nach Beschichten der ersten Seite bei der Übergabe von einem ersten Förderband auf
ein zweites Förderband
gewendet werden und anschließend
die zweite Seite beschichtet wird.
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Aus
der
DE 31 11 232 A1 ist
ein mit einem Schleifmittel beschichtetes Erzeugnis bekannt, das eine
flexible Unterlage aufweist, auf die mit einem Grundbindemittel
Schleifkörner
aufgebracht sind und diese mit einem Deckbindemittel überzogen
werden, das Mikroglasperlen enthält.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einem
Schleifmittel beschichtetes Erzeugnis und ein zugehöriges Herstellverfahren
bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet,
insbesondere eine höhere
mechanische Festigkeit aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 bestimmte Erzeugnis sowie
durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Verfahren gelöst. Besondere
Ausführungsarten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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Bei
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Trägermaterial
zuerst in miteinander verbundene Scheiben oder andere Körper geschnitten,
bevor es mit Schleifmittel und/oder anderen Beschichtungen versehen
wird. Dies vermeidet den vorstehend diskutierten Abfall. Darüber hinaus wird
bei einer Ausführungsart
auch das „Einkerben" oder Schwächen des
Trägermaterials
vor dem Beschichtungsschritt durchgeführt, so daß die Abnutzung an der Bearbeitungsmaschine
verringert wird. Es wurde gefunden, daß die Scheiben nach der Beschichtung
mit Schleifmittel und nach dem Aushärten ohne diese Schwächen an
dem Verbindungspunkt nicht sauber auseinanderbrechen.
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Demgemäß umfaßt das neue
erfindungsgemäße Verfahren
das Ausstanzen einer ersten Mehrzahl von mit Öffnungen versehenen Körpern aus
einem unbeschichteten flächigen
Trägermaterial,
wobei die Körper
an geeigneten Stellen miteinander verbunden sind, so daß sie während der
Beschichtungsschritte in einem regelmäßigen Muster oder einer regelmäßigen Anordnung
angeordnet sind. Der Prozentsatz des Umfangs des Trägermaterialkörpers, der
Verbindungsmaterial zu einem anderen Körper aufweist, beträgt weniger
als 10%, vorzugsweise weniger als 5% und am besten etwa 1%–2%. Falls Schnitte
oder Kerben oder andere Mittel eingesetzt werden, um das Trägermaterial
zwischen benachbarten Scheiben zu schwächen, dann werden diese Schnitte,
Kerben oder andere Schwächungen
unmittelbar nach dem Ausstanzen der Körper oder gleichzeitig damit
mittels einer geeigneten Maschine eingebracht. Diese erste Mehrzahl
verbundener Körper (oder
eine zweite Mehrzahl, die eine Untergruppe der ersten bildet) wird
dann mit in einem Kleber eingebetteten Schleifmittel beschichtet,
ausgehärtet
und dem normalen Endbearbeitungsverfahren unterzogen. Somit kann
die verbundene Anordnung einer Anzahl von Körpern durch alle Beschichtungs-
und Bearbeitungsschritte beibehalten werden und in der Tat kann eine
Anzahl der Körper
noch miteinander verbunden sein, wenn das Erzeugnis an den Kunden
verkauft wird. Der Grund für
eine erste und eine zweite Mehrzahl, wobei die zweite Mehrzahl eine
Untergruppe der ersten Mehrzahl sein kann, ist, daß man damit den
Fall abdecken kann, in dem es erwünscht ist, das Trägermaterial
in einer großen
zweidimensionalen Anordnung auszustanzen – bspw. Reihen und Spalten
von Elementen; oder eine hexagonale Anordnung kreisförmiger Scheiben,
die in beiden Fällen
die erste Mehrzahl sind – und
dann die verbleibenden Bearbeitungsschritte an einer kleineren von
der ersten getrennten Anordnung auszuführen, bspw. einer einzelnen
Reihe miteinander verbundener Körper.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß der Verlust
an Schleifmittel und Kleber vernachlässigbar gering ist, da ein
großer
Prozentsatz des beschichteten Materials einen verwendbaren Teil
des endbearbeiteten Einzelprodukts (Körper) bildet. Andererseits
wird Handhabungs- und Bearbeitungszeit eingespart, da eine Gruppe
miteinander verbundener Körper
gemeinsam bearbeitet wird. In jedem Schritt von der Beschichtung
bis zur Endverpackung und zum Versand für den Verbrauch wird Handhabungs-
und Bearbeitungszeit eingespart, wenn die Körper miteinander verbunden
bleiben. Das neue Verfahren hat mit dem jüngeren Verfahren des Standes
der Technik den Vorteil gemeinsam, daß Abnutzung und Bruch des jeweiligen
Schneidgeräts oder
der entsprechenden Stanzpresse vermieden wird, da das Trägermaterial
im unbeschichteten Zustand ausgestanzt oder geschnitten wird.
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In
einer Ausführungsart
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem Schleifmittel
beschichteten Erzeugnisses mit den Schritten: Ausstanzen von Trägermaterial,
um eine erste Mehrzahl miteinander verbundener Körper zu bilden, die jenen für die fertigen
Schleiferzeugnisse entsprechen, wobei der Anteil des Umfangs jedes Körpers mit
Verbindungsmaterial zu anderen Körpern
weniger als 10% beträgt;
Führen
dieser Mehrzahl oder einer miteinander verbundenen Untergruppe davon
durch die notwendigen Bearbeitungsschritte, um einen beschichteten
Träger
mit darin eingebetteten Schleifkörnern
bereitzustellen; und nachfolgend Umwandeln dieser Mehrzahl miteinander
verbundener Körper
in endbearbeitete schleifscheibenförmige Erzeugnisse.
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In
einer Ausführungsart
der Erfindung weisen die miteinander verbundenen Körper am
Verbindungspunktbereich einen Umfang von weniger als 10%, vorzugsweise
etwa 1% bis 2%, des Gesamtumfangs auf, der im Vergleich mit der
Krümmung
des Körpers
relativ flach ist.
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In
einer Ausführungsart
der Erfindung sind die kreisförmigen
Scheiben längs
wechselweise orthogonaler Linien miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine
weitgehend vereinfachte Trennung einer Anordnung von Körpern in
Reihen oder in einzelne Körper.
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In
einer Ausführungsart
der Erfindung wird das in miteinander verbundene Scheiben geschnittene,
unbeschichtete Trägermaterial
mit geschwächten Linien
zur Trennung an der Verbindung versehen, wie es für endbearbeitete
beschichtete Erzeugnisse erforderlich ist. Was die Einsparung von Trägermaterial,
Schleifmaterial und Kleber anbelangt, wird der Anteil des Umfangs
eines Körpers
zur Verbindung mit jedem benachbarten Körper in einer Anordnung so klein
wie möglich
gehalten. Die untere Grenze für
diesen Anteil wird durch die Tatsache festgesetzt, daß ausreichend
Verbindungsmaterial vorhanden sein muß, damit ein Auseinanderbrechen
von miteinander verbundenen Körpern
von Trägermaterial
mit oder ohne Schleifbeschichtung während und nach dem Herstellungsverfahren
vermieden wird. Bei einer Scheibe von 4 Inch (10,2 cm) Durchmesser
haben wir bspw. gefunden, daß lediglich
1/8 Inch (3,2 mm) am Umfang (etwa 1% des Umfangs) zur Verbindung mit
jeder benachbarten Scheibe erforderlich ist. Es ist jedoch festzuhalten,
daß bei
einer Scheibe von 9 Inch (22,9 cm) Durchmesser, obgleich sich der
Umfang lediglich angenähert
verdoppelt hat, sich der Bereich (und somit das Gewicht von Trägermaterial
oder Kleber) um einen Faktor 5 erhöht hat. Somit kann bei einer
größeren Scheibe
der Anteil des zur Verbindung verwendeten Umfangs größer sein
müssen
und wird durch das Gewicht des verwendeten Schleifmittels beeinflußt werden.
Für im
wesentlichen kreisförmige Scheiben
kann der Anteil jedoch weniger als 10% betragen.
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Mit
den in den vorstehenden drei Absätzen beschriebenen
Verfahren können
mit einem Schleifmittel beschichtete Erzeugnisse hergestellt werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Es stellt dar:
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1 eine
erfindungsgemäße, geradlinige Anordnung
miteinander verbundener kreisförmiger oder
scheibenförmiger
Körper;
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2 eine
erfindungsgemäße Anordnung miteinander
verbundener oktogonaler Körper;
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3 eine
hexagonale Anordnung kreisförmiger
Körper;
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4 einen
Schnitt längs
der Linie IV-IV in 1;
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5 eine
erfindungsgemäße Fertigungslinie;
und
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5A eine
perspektivische Ansicht eines Teils der Linie gemäß 5.
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1 zeigt
eine bevorzugte Form miteinander verbundener Körper bzw. Formen. Es wurde
ein Gewebe von Trägermaterial
verwendet, um eine verbundene Anordnung von sechs kreisförmigen Scheiben 12 in
einer geradlinigen 3 × 2-Anordnung
auszustanzen. Beim Stanzprozeß wurden
gleichzeitig zentrale Öffnungen 11 zur
Aufnahme des Schafts eines Befestigungsbolzens ausgestanzt, so daß die Körper durch
eine auf dem Bolzen befestigte Mutter montiert werden können. Die
Anordnung kann eine beliebige Größe aufweisen.
Die kreisförmigen
Scheiben 12 sind voneinander etwas weiter als für eine Berührung miteinander
beabstandet und an jeder Verbindung einer Scheibe 12 zu
einer anderen Scheibe 12 ist ungenutztes bzw. Blindverbindungsmaterial
belassen, um 1% bis 2% des Scheibenumfangs zu verbinden. Die Scheiben 12 sind
gewöhnlich
4''-Scheiben mit einem zentralen 5/8''-Loch 11. (Die Scheiben 12 weisen
gewöhnlich
einen Durchmesser von etwa 10 cm und ein zentrales Loch 11 von
etwa 1,6 cm Durchmesser auf.)
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Das
Trägermaterial
weist eine Dicke von mehr als 0,010 Inch (0,254 mm) auf und ist
vorzugsweise schokoladen-olive Schleiffaser einer Dicke von 0,030
Inch (0,762 mm), welches bei der National Vulcanized Fibre Company
in Yorklyn Delaware erhältlich
ist. Es kann jedoch ein beliebiges anderes, geeignetes Trägermaterial
verwendet werden. Die miteinander verbundenen Körper werden gewöhnlich in
einer Stanzpreßmaschine
aus dem Trägermaterial
gefertigt. Festzuhalten ist, daß die
miteinander verbundenen Körper
derart angeordnet sind, daß sie
längs wechselweise
orthogonaler Linien getrennt werden können.
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Der
Umfang der Erfindung ist jedoch unabhängig von dem verbundenen Körper, der
eine beliebige andere Form aufweisen kann, für die eine Schleifmittelbeschichtung
auf einem Trägermaterial erforderlich
ist.
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Nach
dem Ausstanzen einer der in den 1, 2 oder 3 dargestellten
Körper
oder anderer Körper
oder einer anderen Anordnung, kann die Anordnung einem zweiten Schneideprozeß in einer
Stanzpresse unterzogen werden, in welchem jede einer Verbindung
entsprechende Linie in der Dicke reduziert wird, wobei ein Drittel
der Dicke noch intakt und, wie in 4 dargestellt,
verbunden bleibt. Die zweite Schneidbearbeitung, falls sie erforderlich ist,
ist ausgelegt, um die Verbindung zwischen den Körpern für die spätere Trennung zu schwächen.
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Somit
kann die zweite Schneidbearbeitung zur Schwächung der Trennlinie 14 für die zukünftige Trennung
durch ein beliebiges anderes herkömmliches Verfahren ersetzt
werden, bspw. Einkerben oder Perforieren. Alternativ zur zweiten
Schneidbearbeitung kann es bevorzugt sein, das Ausstanzen der miteinander
verbundenen Körper
zusammen mit dem partiellen Einschneiden der Verbindungslinien in einem
einzelnen Durchlauf vorzunehmen.
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Es
wurde jedoch gefunden, daß die
Körper und
Scheiben 12 nur dann sauber auseinanderbrechen, wenn die
Verbindung zwischen den Körpern geschwächt wird,
bevor das Trägermaterial
beschichtet und mit Kleber bedeckt wird.
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Es
soll ferner festgehalten werden, daß die Anordnung nach der zweiten
Schneidbearbeitung und die in den weiteren, noch zu beschreibenden Schritten
bearbeitete Anordnung unterschiedliche Gestalt aufweisen können. So
kann es bspw. erwünscht
sein, in den ersten und zweiten Schneidbearbeitungen 36 Scheiben 12 in
einer geradlinigen 6 × 6-Anordnung zu bilden
und diese Anordnung dann zur weiteren Bearbeitung in 6 Reihen zu
sechs Scheiben 12 (oder in eine 3 × 2-Anordnung) zu unterteilen. Bei
den gezeigten Materialien haben wir gefunden, daß diese Unterteilung mit beliebigen,
herkömmlichen
Mitteln durch Biegen um 45° durchgeführt werden
kann.
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Wenn
die Körper
Polygone sind, bspw. das Oktagon gemäß 2, kann
die Trennlinie 14 von vollständigen Einschnitten C an jedem
Ende mit einem sehr schmalen Verbindungssteg T gebildet sein.
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Die
verbundene Einheit, die je nach Wahl eine Anordnung der ersten Mehrzahl
von Körpern oder
eine Unteranordnung einer kleineren zweiten Mehrzahl von Körpern ist,
wird dann den herkömmlichen
Bearbeitungsschritten unterzogen, wie sie in 5 und 5A dargestellt
sind. Die Anordnung oder Unteranordnung 15 oder eine Gruppe
von diesen werden durch eine herkömmliche Sprühlinien-Kleberbeschichtungsvorrichtung 16 geführt, nach welcher
sie einer herkömmlichen
elektrostatischen Aufbringung von Schleifkörnern in einer Auftragsvorrichtung 18 unterzogen
werden. Die Anordnungen 15 werden dann in einem Trockner 20 einem
herkömmlichen
Trocknungsprozeß unterzogen,
gefolgt von einer zweiten Beschichtung mit Kleber in einer herkömmlichen
Sprühlinien-Kleberbeschichtungsvorrichtung 22,
gefolgt von einer Hochtemperaturaushärtung in einem Ofen 24,
mit welcher der Bearbeitungszyklus abgeschlossen wird.
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Festzuhalten
ist, daß alle
Schritte des Fertigungsprozesses herkömmliche Schritte sind und mit einer
herkömmlichen
Ausrüstung
durchgeführt
werden. Es soll jedoch festgehalten werden, daß die Sprühlinien-Kleberbeschichtungsvorrichtungen 16 oder 22 den
nicht auf dem Trägermaterial
verbleibenden Kleber wiedergewinnen. Aus diesem Grund werden bei
der erfindungsgemäßen verbundenen
Anordnung Einsparungen erzielt, da im wesentlichen der gesamte,
an der Anordnung vorbeigehende Kleber zur Wiederverwertung unterhalb
des beschichteten Bereichs wieder aufgefangen wird. Ähnliche Überlegungen
gelten auch für
die elektrostatische Auftragsvorrichtung 18. Nicht auf
dem Kleber verbleibende Schleifkörner
von der Auftragsvorrichtung 18 fallen zur Wiederverwertung
in einen Wiedergewinnungsbereich.
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Jedes
herkömmliche
Verfahren zur Aufbringung von Schleifmitteltragendem Kleber fällt in den Umfang
der Erfindung. Jedoch erzielen lediglich jene Verfahren, die eine
Wiedergewinnung von ausgegebenen, jedoch nicht verwendetem Kleber
und Schleifmittel ermöglichen,
die vollen erfindungsgemäßen Vorteile
in diesem Bereich. Jedoch ergibt sich selbst ohne eine solche Wiedergewinnung
der erfindungsgemäße Vorteil
der Arbeitsersparnis, die aus der einfacheren Handhabung der Anordnungen
oder Unteranordnungen folgt.
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Die
hergestellte Einheit aus dem Ofen 24 wird dann in herkömmlicher
Weise in eine Feuchtigkeitskammer gebracht, um das Erzeugnis zu
konditionieren und zu normalisieren. Auf diesen Schritt folgt üblicherweise
das Hindurchführen
der Einheit zwischen einer Gummi- und Stahldruckrolle und schließlich durch
eine Druckmaschine, um die Rückseite
des Erzeugnisses mit sachdienlicher Information zu versehen.
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Zum
Verkauf kann die Einheit dann in einzelne Schleifeinheiten oder
miteinander verbundene Untergruppen zerteilt werden. Bei dem in 4 dargestellten
zweiten Schnitt haben wir gefunden, daß die Körper mittels einer Biegung
um 45° längs jeder der
Trennlinien 14 getrennt werden können.
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Es
soll festgehalten werden, daß die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gefertigten Erzeugnisse an kleinen Ausdehnungen des gewünschten Körpers kleine
Mengen an Verbindungsmaterial aufweisen (das sich zur Linie 14 erstreckt).
Es wurde gefunden, daß dies
den Betrieb des Erzeugnisses, sei er drehend oder nicht drehend,
nicht stört.