DE69635133T2 - Trägerplatten für schleifscheiben - Google Patents

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DE69635133T2
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grinding wheel
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grinding
carrier plate
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Alfred Anthony Kelston VAN OSENBRUGGEN
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Saint Gobain Abrasives Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with cooling provisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D9/00—Wheels or drums supporting in exchangeable arrangement a layer of flexible abrasive material, e.g. sandpaper
    • B24D9/08—Circular back-plates for carrying flexible material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/12—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with apertures for inspecting the surface to be abraded

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Schleifblättern oder -scheiben, und insbesondere betrifft diese Erfindung Trägerplatten für Schleifscheiben.
  • HINTERGRUND
  • Die Verwendung von Schleifblättern oder -scheiben auf tragbaren Elektrobohrern und (auf professionellerem Niveau) handgeführten Winkelschleifgeräten ist weit verbreitet. Bei ihrer Verwendung auf diesen Maschinen wird die Schleifscheibe über ihren Mittelpunkt an einer Trägerplatte festgehalten und im allgemeinen mit hoher Geschwindigkeit in Drehung versetzt, wobei sie gleichzeitig vor einer Trägerplatte auf das zu bearbeitende Teil gedrückt wird. Die Schleiffläche trägt dabei im Prinzip durch einen Schneidevorgang die Oberfläche des zu bearbeitenden Teils ab. Auf Winkelschleifgeräten angebrachte Schleifscheiben werden üblicherweise (zum Beispiel) bei der Kraftfahrzeug-Blechschlosserei eingesetzt, wenn ein Karosserie-Füllstoff den ursprünglichen Konturen eines ausgebesserten Fahrzeugteils entsprechend zurückgeschliffen werden muss. Angeblich werden jährlich Millionen von zum Einsatz auf Winkelschleifgeräten geeigneten Schleifscheiben verkauft. Die Verwendung von Schleifscheiben bringt jedoch auch einige Probleme mit sich, zum Beispiel:
    • (a) Die relativ steifen Trägerplatten, wie sie üblicherweise zusammen mit Schleifscheiben für Winkelschleifgeräte eingesetzt werden, zwingen die Schleifscheiben im Betrieb beim Schräghalten des Winkelschleifgeräts auf das zu bearbeitende Teil hin in einen unbefriedigenden Betriebsmodus – so dass beispielsweise vorwiegend der Rand am zu bearbeitenden Teil angreift – wodurch sich ein intensiver lokaler Ansatz anstelle eines gleichmäßigen, allmählichen Ansatzes über einen breiteren Bereich ergibt. Dabei besteht die Tendenz, dass an der Arbeitsfläche eine unbefriedigend ausgebogte Oberfläche entsteht, die mit einem Handschleifklotz nachbehandelt werden muss. Die Scheiben können nicht für feingesteuerte Arbeiten wie die vorbereitende Behandlung von Oberflächen im Hinblick auf einen lackierfähigen Zustand dieser eingesetzt werden.
    • (b) Bisweilen kommt es bei den dabei angewandten hohen Schnittgeschwindigkeiten zu einem Schmelzen des abgeschliffenen Materials, und in einem solchen Fall schmiert dieses höchst wahrscheinlich die Schleifscheibe schnell und effektiv zu, so dass die Schleifscheibe weggeworfen werden muss. Ein Schmelzen kann auch zur Folge haben, dass sich das Werkzeug festfrisst, und es dadurch möglicherweise zu einer versehentlichen Beschädigung der zu bearbeitenden Oberfläche kommt. Eine Erwärmung wirkt sich ebenfalls negativ auf die Lebensdauer der Schleifscheibe aus.
    • (c) Während des eigentlichen Arbeitsvorgangs hat der Benutzer keine Sicht auf das Material, das gerade abgeschliffen wird; er kann lediglich nicht von der Schneide überdecktes Material sehen. Die Durchführung präziser Arbeitsgänge ist schwierig, ohne dabei wiederholt die in Gange befindliche Arbeit zu inspizieren und somit eher eine Annäherung an das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Handgeführte Werkzeuge lassen sich nicht präzise wiederansetzen, weshalb auch das wiederholte Inspizieren keine gute Option für sorgfältiges Arbeiten darstellt.
  • Es ist ein wohlbekanntes Phänomen, dass eine Scheibe mit Durchlochungen bei Drehung mit mittlerer bis hoher Geschwindigkeit aufgrund der optischen Nachwirkung eines Bildes auf der Netzhaut des menschlichen Auges – dem „Augenträgheitseffekt" – halbtransparent wird. Das durch eine mit Durchlochungen versehene rotierende Scheibe hindurch sichtbare Bild verbessert sich weiter, wenn ein Helligkeits- und/oder Farbkontrast zwischen der sich drehenden Scheibe und ihrem Hinter- bzw. Vordergrund besteht. Zur Vergrößerung der Breite des „Fenster-" oder Durchsichteffekts bei Drehung einer Scheibe sind Durchlochungen normalerweise einander überlagernd ausgelegt. Es gibt zahlreiche Schleif- und Raspelscheiben, die sich dieses Phänomen zunutze machen, zum Beispiel diejenigen gemäß US 2749681 (F. Reidenbach) mit Anmeldedatum vom 31. August 1953, oder gemäß US 4685181 (J. C. Schwartz) mit Anmeldedatum vom 26. März 1985.
  • Aufgrund der vermuteten katastrophalen Folgen des Eindringens von Vorsprüngen in große Öffnungen von durchlochten Scheiben hat man bei diesen Erfindungen bislang auf die Verwendung von im Verhältnis zur Gesamtscheibengröße kleinen Durchlochungen in der Scheibe vertraut.
  • DEFINITIONEN UND ANMERKUNGEN
  • Obwohl die Erfindung insbesondere auf Winkelschleifgeräte abzielt, ist die Erfindung auch auf Schleifscheiben anwendbar, die bei einigen anderen elektrischen Werkzeugen eingesetzt werden, beispielsweise gewöhnlichen Elektrobohrmaschinen, auch wenn die gängigen Arten von Elektrobohrmaschinen keine derart hohe Drehzahl haben.
  • Der Begriff „Öffnung" bezeichnet einen Kanal oder ein Loch, der bzw. das vollkommen durch einen Gegenstand hindurch verläuft und auf allen Seiten vom Material des Gegenstands umgeben ist. Dieser Begriff ist nicht beschränkt auf Öffnungen mit kreisförmigem Profil.
  • „Schalenförmig" bedeutet, dass einer Scheibe eine konvexe Form (ähnlich einer Untertasse) verliehen wurde, und bei dieser Erfindung befände sich das Schleifmittel üblicherweise am Untersatz, oder der konvexen Seite, der Untertasse.
  • Der Ausdruck „Scheibe" bezeichnet ein ebenes Stück eines relativ steifen (jedoch in gewissem Maße nachgiebigen) Materials, das zur Befestigung an einer drehbaren Spindel oder Welle geeignet ist. Er ist in diesem Fall nicht auf ausschließlich kreisförmige Formen beschränkt, und die verwendeten Materialien können beliebig aus den zur Verwendung für die Herstellung von Schleifscheiben für Winkelschleifgeräte bekannten ausgewählt werden.
  • „Aussparung" bezeichnet eine unvollständig vom Material des Gegenstands umgebene Einkerbung oder Einstülpung. Dieser Begriff würde daher Konfigurationen abdecken, bei denen aus dem kreisförmigen Umfang einer Scheibe ein Segment (wie nachstehend definiert) entfernt wurde, oder die Konfiguration, die sich durch (imaginäres) Bewegen einer „Öffnung" ergibt, bis ein Teil davon über den Umfang der Scheibe hinausragen würde.
  • Der Begriff „Schleifen" bezeichnet im vorliegenden Sinne jedweden Schleif- oder Endbearbeitungsvorgang, bei dem die Oberfläche eines Werkstücks zum Entfernen von Material oder zum Verändern der Rauheit behandelt wird.
  • „Segment" bezeichnet denjenigen Abschnitt eines Kreises, der zwischen dem Umfang und einer Kreissehne liegt.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Sie betrifft eine Trägerplatte zur Verwendung als Teil eines Schleifsystems für den Einsatz auf einem Winkelschleifgerät oder dergleichen, wobei das Schleifsystem eine Trägerplatte und eine Schleifscheibe mit mindestens einer Schleiffläche umfasst, wobei die Scheibe in Verbindung mit einer passenden Trägerplatte zur Anbringung an einer Welle des Winkelschleifgeräts geeignet ist und wobei die Schleifscheibe dahingehend modifiziert ist, als dass sie mit mindestens einer nicht konzentrischen Öffnung zu Sicht- und Lüftungszwecken versehen ist, wobei sich diese Öffnung im Gebrauch im wesentlichen mit mindestens einer ähnlich ausgelegten Sicht- und Lüftungsaussparung bzw. -öffnung in der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellenden Trägerplatte ausrichten lässt, so dass im Gebrauch die Arbeitsfläche und die Schleifscheibe infolge von Luftbewegung kühler sind, abgeschliffenes Material tangential weg bewegt wird, und der Benutzer durch die mindestens eine nicht konzentrische Öffnung hindurch Sicht auf die Arbeit hat.
  • Der Begriff „nicht konzentrisch" hat in Bezug auf Öffnungen bei dieser Anmeldung die Bedeutung, dass die Öffnung an einem Radius der Scheibe oder der Trägerplatte entlang gegenüber der Rotationsachse versetzt ist. Eine bevorzugte Anzahl von zu Sicht- und Lüftungszwecken geeigneten, nicht konzentrischen Öffnungen beträgt zwischen eins und neun. Eine bevorzugtere Anzahl nicht konzentrischer Öffnungen beträgt zwischen drei und fünf.
  • Vorzugsweise sind die nicht konzentrischen Öffnungen zu Sicht- und Lüftungszwecken in unterschiedlichen Abständen vom Rotationszentrum der Scheibe oder der Trägerplatte angeordnet, so dass bei Drehung der Scheibe ein wesentlicher Teil der Fläche unterhalb der Scheibe sichtbar ist.
  • Die Schleifscheibenkomponente
  • Die Schleifscheibenkomponente oder „Schleifscheibe" des Schleifsystems ist Gegenstand der PCT/US96/19191 und ist NICHT Teil der vorliegenden Erfindung, sondern ist hierin beschrieben, um das Verständnis der vorliegend beanspruchten Erfindung zu erleichtern, welche die in Verbindung mit derartigen Schleifscheiben verwendete Trägerplatte betrifft.
  • Die zuvor beschriebene Schleifscheibe lässt sich im Hinblick darauf modifizieren, dass mindestens ein Rand der bzw. jeder zu Sicht- und Lüftungszwecken dienenden, nicht konzentrischen Öffnung derart geformt ist, dass er als Schneide fungiert.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal können die Sicht- oder Lüftungsöffnungen auch als Mittel zur periodischen Unterbrechung der Schleifarbeit der Scheibe bei deren Drehung betrachtet werden, was eine „Auszeit" ermöglicht, während der die Arbeitsfläche abkühlen kann.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal kann die Schleifscheibe mit einer oder mehreren Öffnungen versehen sein, die vorwiegend zur Ausrichtung mit Ausrichtmerkmalen auf der Trägerplatte dienen, so dass sich die Schleifscheibe nach ihrer Anbringung derart ausrichten lässt, dass Öffnungen in der Schleifscheibe mit Öffnungen in der Trägerplatte abgestimmt sind.
  • Fakultativ können die eine oder mehreren Ausrichtöffnung(en) auch als Eingriffsmittel zur Aufnahme von Antriebsstiften dienen, die von der Trägerplatte ausgehen.
  • Fakultativ sind eine oder mehrere Öffnungen in der Schleifscheibe an Positionen vorgesehen, die mit Luftabzugsöffnungen in einer Trägerplatte ausgerichtet werden können.
  • Gemäß einem bevorzugten Merkmal lässt sich durch das Vorsehen einer oder mehrerer Aussparung(en), im bevorzugtesten Fall in Form von Segmenten, vom Umfang der Scheibe aus herum der Schleifscheibenumfang gegenüber einer Kreisform verzerren. Sind mehrere derartige Aussparungen vorhanden, darin ist zur Wahrung des Gleichgewichts der Scheibe eine symmetrische Anordnung dieser bevorzugt. Vorzugsweise sind zwischen drei und acht Aussparungen vorhanden.
  • Im bevorzugteren Fall entspricht die Anzahl von Aussparungen der Anzahl zu Sicht- und Lüftungszwecken ausgelegter, nicht konzentrischer Öffnungen und sie liegen auf Radien zwischen denjenigen, auf denen die Öffnungen liegen.
  • Vorzugsweise hat jede Aussparung die Form einer geraden Linie, die einen Teil des Umfangs mit einem anderen verbindet. Anders ausgedrückt entsteht die Aussparung durch Entfernen eines Segments der Scheibe.
  • Vorzugsweise sind die Dimensionen der bzw. jeder Aussparung derart gewählt, dass bei Drehung der Schleifscheibe die Sicht durch die Scheibe hindurch im Bereich außerhalb desjenigen der Sicht-/Lüftungsöffnungen und bis zum Rand hin möglich ist.
  • Fakultativ lässt sich diese Art von Aussparung vorteilhaft beim Vorgang des Ausschneidens von Schleifscheiben aus dem Basismaterial nutzen, indem die Scheibenmittelpunkte näher zusammen gebracht werden und benachbarte Scheiben gemeinsame Ränder haben, um Abfälle zu minimieren.
  • Optional können einige oder alle Aussparungen einen gebogenen Umriss haben.
  • Bevorzugt ist unter anderem ein gebogener Umriss, der nach Innen zum Hinterrand einer Sicht-/Lüftungsöffnung hin verläuft, wodurch ein verengter oder geschwächter Bereich entsteht, der reißen kann, wenn sich ein Vorsprung in der Sicht-/Lüftungsöffnung verfängt.
  • Die Schleifscheibenoberfläche kann eine Anzahl von Konfigurationen aufweisen. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Oberfläche aus einem Überzug aus Schleifteilchen gebildet, die mit einem Bindemittelmaterial an der Scheibenoberfläche angeklebt sind, welches aus gehärteten Kunstharzbindemitteln oder Metallbindungen ausgewählt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Scheibenoberfläche eine Faservliesschicht mit einer Vielzahl von mit den Fasern verbundenen Schleifteilchen. Derartige Vliesschichten sind herkömmlicherweise mit einem Trägermaterial verbunden, das dem Gesamtaufbau der Scheibe einen höheren Grad an Dimensionsstabilität verleiht.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal kann die Schleifscheibe mit einer oder mehreren Umfangsfaltungen – oder „Flügelspitzen" – versehen sein, die von der Schleifoberfläche weg gerichtet sind, so dass es bei Drehung der Scheibe zu einer Luftbewegung kommt, wodurch der Arbeitsbereich weiter gekühlt wird und das abgetragene Material weggeleitet wird.
  • Bei einem dazugehörigen Merkmal kann zur Begrenzung der von den Flügelspitzen in Bewegung versetzte Luft eine Einfassung oder „Schürze" um die Schutzvorrichtung des Winkelschleifgeräts herum vorgesehen sein.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Schleifscheibe auch mit einer oder mehreren Scherstellen, „Reißzonen", oder absichtlich vorgesehenen Schwachstellen versehen, durch die die Scheibe vom Antriebsmittel der Trägerplatte getrennt werden kann, wenn sich versehentlich ein Gegenstand an der Scheibe verfängt und diese ein höheres Drehmoment an die Trägerplatte und das Winkelschleifgerät zu übertragen versucht. Eine bevorzugte Scherstelle umfasst einen konzentrisch zum Befestigungsmittel oder zur Befestigungsöffnung verlaufenden geschwächten Bereich.
  • Vorzugsweise wird dieser geschwächte Bereich aus einer Reihe von Öffnungen gebildet, die in das Material der Schleifscheibe hinein bzw. durch dieses hindurch geschnitten wurden. Optional besteht dieser geschwächte Bereich aus einer Reihe von in das Schleifscheibenmaterial hinein bzw. durch dieses hindurch geschnittenen Schlitzen.
  • Vorzugsweise ist eine an der Welle des Winkelschleifgeräts festgezogene Scheibensicherungsmutter in der Lage, die abgerissene Schleifscheibe zu sichern; vorzugsweise mittels eines konzentrischen, nach außen gerichteten Vorsprungs oder dergleichen, der zum Umfang der Scheibensicherungsmutter hin vorgesehen ist; wobei der Durchmesser des Vorsprungs groß genug ist, dass er den geschwächten Bereich einschließt.
  • In jedem Fall sollte die Schleifscheibe vorzugsweise um ihre Drehachse herum im wesentlichen dynamisch ausgewuchtet bleiben.
  • Die Trägerplatte gemäß der Erfindung
  • Die oben beschriebenen Schleifscheiben sind zur Verwendung mit einer Trägerplatte vorgesehen, die aus einem nachgiebigen Material besteht, und das Trägerplattenmaterial hat vorzugsweise eine dunkle Farbe.
  • Die Trägerplatte weist mindestens drei Aussparungen auf, die derart angeordnet sind, dass sie mit einer oder mehreren, in der Schleifscheibe vorgesehenen, nicht konzentrischen Öffnung(en) zu Sicht- und Lüftungszwecken ausgerichtet werden können.
  • Vorzugsweise ist die bzw. jede Aussparung oder Öffnung in der Trägerplatte auf ähnliche Weise mit schrägen oder geneigten Oberflächen versehen, und fakultativ kann jede Öffnung mit einer Lufthutze versehen sein.
  • Optional kann die Trägerplatte mit weiteren Öffnungen versehen sein, die im wesentlichen nicht mit den zu Sicht- und Lüftungszwecken in der Schleifscheibe vorgesehenen, nicht konzentrischen Öffnungen ausgerichtet werden können, und eine oder mehrere der weiteren Öffnungen können zu Ausrichtzwecken herangezogen werden.
  • Eine oder mehrere der weiteren Öffnungen können zum Antrieb der Schleifscheibe mittels Eingriffsmitteln verwendet werden, die in den weiteren Öffnungen gehalten werden.
  • Eine oder mehrere der weiteren Öffnungen können zur Luft- und Materialableitung eingesetzt werden, da sie an Luftabzugskanäle in der Trägerplatte angeschlossen sind.
  • Vorzugsweise verlaufen derartige Abzugskanäle von der Ableitöffnung nach außen zum Umfang der Trägerplatte hin, so dass im Gebrauch Luft von einer Zentripetalkraft durch den Kanal bewegt wird.
  • Noch weitere Öffnungen in der Trägerplatte können dazu vorgesehen sein, der Trägerplatte einen geschwächten Bereich zu verleihen, der reißen kann, wenn sich ein hervorstehendes Objekt in einer Sicht-/Lüftungsöffnung verfängt.
  • Vorzugsweise ist die Kombination aus Schleifscheibe und Trägerplatte elastisch genug, um der aktiv schleifenden Scheibe während des Gebrauchs eine erhebliche Flexibilität zu verleihen, so dass mehr als nur der Rand der Scheibe in effektiven Kontakt mit einer zu bearbeitenden Oberfläche kommen kann.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Trägerplatte selbst mit Kupplungsmitteln versehen, die sich von der Antriebswelle lösen können, wenn das über die Kupplungsmittel angelegte Drehmoment eine voreingestellte Grenze überschreitet – beispielsweise wenn sich die Trägerplatte versehentlich an einem Objekt verfängt.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Kupplungsmittels ist eine in das Material der Trägerplatte eingebaute Überlastungskupplung. Diese kann einen Scherstift umfassen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Kupplungsmittels umfasst eine Modifikation durch Verlängerung des Schafts einer Sicherungsmutter und eine Modifikation durch Vorsehen eines Schafts für eine Sicherungsscheibe, so dass durch das Festziehen der Sicherungsmutter gegen die Sicherungsscheibe (bei der Anbringung einer Schleifscheibe und einer Trägerplatte) eine Überlastungskupplung entsteht, die auf eine Weise analog zu einem Scherstift fungiert, wodurch im Fall eines zu starken Drehmoments Schlupf zwischen der Trägerplatte und dem Aufbau aus Sicherungsmutter und Unterlagescheibe möglich ist.
  • Vorzugsweise lassen sich mindestens ein Loch in der Trägerplatte und mindestens ein Loch in der Schleifscheibe in Verbindung mit einem Passzapfen oder -stift dazu verwenden, die Schleifscheibe durch Drehung derart auf der Trägerplatte auszurichten, dass die Öffnungen im wesentlichen miteinander ausgerichtet sind. Vorzugsweise wird der Passzapfen oder -stift nach Anbringung der Schleifscheibe und vor Gebrauch entfernt.
  • Fakultativ kann ein in einer Schleifscheibe enthaltener und zu Ausrichtzwecken in die Trägerplatte eingesetzter Passstift oder -vorsprung im Gebrauch auch als Scherstift fungieren.
  • Fakultativ kann eine Überlastungskupplung Zacken oder dergleichen aufweisen, die bei Schlupf der Kupplung eine Vibration oder ein Geräusch an einem Vorsprung erzeugen können.
  • Vorzugsweise weist ein die Trägerplatte der Erfindung umfassendes Schleifsystem auch eine Schutzvorrichtung für ein Winkelschleifgerät auf, die zum Schutz des Benutzers vor Verletzungen durch die sich drehende Schleifscheibe und/oder die Trägerplatte ausgelegt ist; die Schutzvorrichtung umfasst dabei eine Schutzabdeckung, die in mindestens einer der Schraubbuchsen für den Haltegriff angebracht ist und zwischen der Schleifscheibe und dem Benutzer nach vorne ragt.
  • Vorzugsweise besteht die Schutzvorrichtung aus einem zähen klaren Kunststoffmaterial; alternativ kann sie zumindest teilweise aus Metall sein. Ebenfalls bevorzugt ist die Schutzvorrichtung ortsfest angebracht. Alternativ kann die Schutzvorrichtung jedoch auch einstellbar vorgesehen sein und von Zeit zu Zeit nach vorne oder nach hinten bewegt werden, wodurch sie als Justierplatte fungiert.
  • ZEICHNUNGEN
  • Nachstehend folgt eine Beschreibung einer bevorzugten Form der Erfindung, die lediglich als Beispiel angegeben ist, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 Umrisse (Aufsicht) eines (nicht zur Erfindung gehörenden) bevorzugten Schleifblatts bzw. -scheibe mit drei Löchern;
  • 2 Umrisse eines (nicht zur Erfindung gehörenden) bevorzugten Schleifblatts bzw. -scheibe mit fünf Löchern;
  • 3 Umrisse von drei bevorzugten Trägerplatten mit jeweils drei Sicht- oder Lüftungsaussparungen gemäß der Erfindung;
  • 4 zwei Umrisse von bevorzugten Trägerplatten gemäß der Erfindung;
  • 5 das Profil einer bevorzugten Öffnung oder Aussparung in einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheibe oder einer erfindungsgemäßen Trägerplatte, welches derart ausgelegt ist, dass es verhindert, dass sich an der zu bearbeitenden Oberfläche befindliche Vorsprünge in ihr verfangen;
  • 6 die Seitenansicht (Aufriss) einer bevorzugten Trägerplatte gemäß der Erfindung. Diese zeigt einen Typ von Passstift und eine dafür in der Trägerplatte vorgesehene Öffnung. Diese Zeichnungsfigur zeigt ferner einen Schnitt durch eine Trägerplatte mit einem schrägverlaufenden Loch und einer von der Schleiffläche weg verlaufenden Lufthutze, sowie einen hochgezogenen Hinterrand an der Schleiffläche;
  • 7 die vordere und hintere Oberfläche einer weiteren (nicht zur Erfindung gehörenden) Trägerplatte, die mit Kühlkanälen versehen ist;
  • 8 die Seitenansicht (Aufrissansicht) eines bevorzugten (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts bzw. -scheibe, das bzw. die auf eine Trägerplatte montiert ist, wobei Bolzen zum Eingriff mit einer Schleifscheibe vorgesehen sind;
  • 9 die Sicht des Benutzers (Aufsicht) auf ein bevorzugtes (nicht zur Erfindung gehörendes) Schleifblatt bzw. -scheibe (von 1), das bzw. die auf eine Trägerplatte (von 4) gemäß der Erfindung montiert ist;
  • 10 ein bevorzugtes (nicht zur Erfindung gehörendes) Schleifblatt bzw. -scheibe mit hochgezogenen Bereichen hinten an den drei großen Öffnungen, und einem scherfähigen oder schwachen Bereich (es sind drei Arten von geschwächtem Abschnitt in der einen Zeichnung zu sehen), und drei Versionen einer Sicherungsmutter zu dessen bzw. deren Befestigung an einer Welle eines Winkelschleifgeräts;
  • 11 im Schnitt drei Versionen einer Trägerplatte gemäß der Erfindung, die mit Kupplungen für ein Schlupfen im Falle eines zu starken angelegten Drehmoments versehen ist;
  • 12 die Arbeitsfläche eines (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts bzw. Schleifscheibe mit mehreren klappenartigen Schuppen aus Schleifmaterial (die eine Zeichnung zeigt zwei Schuppenausrichtungen);
  • 13 die Arbeitsfläche eines weiteren (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts bzw. Schleifscheibe mit mehreren Schuppen aus Schleifmaterial;
  • 14 die Arbeitsfläche eines (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts bzw. Schleifscheibe mit mehreren (10) Löchern, wobei die Anordnung der Löcher Sicht durch einen erheblichen Teil einer sich drehenden Scheibe ermöglicht;
  • 15 die Arbeitsfläche eines (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts bzw. Schleifscheibe einer Art, bei der ein mit einer Kontaktkleberoberfläche hergestelltes Schleifpapier verwendet wird. (Siehe auch 23);
  • 16 die hintere (nicht schleifende) Fläche verschiedener Versionen eines (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifblatts oder Schleifscheibe einer Art mit einem oder mehreren entfernten Segment(e), die im Gebrauch eine größere Randsicht ermöglicht. Die Nebenbilder zeigen, wie derartige Scheiben aus einem Materialbogen mit relativ geringem Materialabfall ausgeschnitten werden können;
  • 17 die hintere (nicht schleifende) Fläche verschiedener Versionen einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Trägerplatte einer Art, bei der ein oder mehrere Segmente) entfernt wurden, die bei Gebrauch eine höhere Randsichtbarkeit vermittelt. Zusätzliche schrägverlaufende Kühllöcher sind ebenfalls vorgesehen;
  • 18 ein Loch in einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheibe oder einer Trägerplatte gemäß der Erfindung, deren Fähigkeit, sich nicht zu verfangen, durch die Ausbildung (beispielsweise durch Ausstanzen) einer Hinterrandverformung im Material verbessert wurde;
  • 19 in Schnittansicht einen weiteren bevorzugten Kupplungsaufbau für eine (nicht zur Erfindung gehörende) Schleifscheibe für ein Winkelschleifgerät;
  • 20 einige Ausgestaltungen einer Schutzvorrichtung für ein Winkelschleifgerät zur Verwendung mit (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheiben;
  • 21 einen Ansatz zum Schneiden mehrerer oder einzelner Schleifmateriallagen mit einem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl zur Herstellung von (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheiben;
  • 22 einige Ansätze zum dichten Aneinanderfügen von Ausschnitten zur Einsparung von Schleifmateriallagen;
  • 23 Ansätze zum Auflegen und Formen von (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheiben mit klebstoffbeschichteter Rückseite auf eine Schaumstoff-Trägerplatte, wobei die Scheibe gemäß der oben erwähnten PCT/US96/19191 modifiziert ist und die Platte gemäß der Erfindung modifiziert ist;
  • 24 eine (nicht zur Erfindung gehörende) Schleifscheibe mit (a) sich nicht verfangenden Öffnungen und (b) Ausrichtlöchern innerhalb eines Ausreißbereichs;
  • 25 eine (nicht zur Erfindung gehörende) Schleifscheibe in korrekter Ausrichtung auf einer Trägerplatte gemäß der Erfindung – aus der Sicht des Benutzers;
  • 26 eine Trägerplatte gemäß der Erfindung mit einem Greifbelag – beispielsweise einem Schleifpapierring – zum Ergreifen einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifpapierscheibe (wie z.B. 24) in ihrem Ausreißlochbereich;
  • 27 eine zur Verwendung mit einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Kontaktschleifscheibe geeignete Trägerplatte;
  • 28 eine Version einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Kontaktschleifscheibe mit (a) Sicht-/Kühlöffnungen, (b) Index-/Ausrichtlöchern; (c) Faltlinien und (d) Vakuumöffnungen;
  • 29 eine weitere Version einer (nicht zur Erfindung gehörenden) Kontaktschleifscheibe mit (a) Sicht-/Kühlöffnungen, (b) Index-/Ausrichtlöchern, (c) Faltlinien und (d) Vakuumöffnungen;
  • 30 eine (nicht zur Erfindung gehörenden) vierseitige Schleifpapierscheibe mit (a) Flügelspitzen, (b) Lufthutzenlöchern und (c) einem Ausreißlochbereich;
  • 31 die (nicht zur Erfindung gehörende) vierseitige Schleifpapierscheibe in ihrer Position auf einer Trägerplatte;
  • 32 eine mit der (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheibe von 30 kompatible Trägerplatte mit (a) einem Greifbelag, (b) Kühlkanälen, (c) einem strukturell geschwächten Ausbrechbereich, und (d) Indexausrichtmittel;
  • 33 eine Trägerplatte in Schnittansicht und eine (nicht zur Erfindung gehörende) passende vierseitige Schleifscheibe, mit Öffnungen, Ausbrechbereichen und einem konzentrischen geschwächten oder Ausreißbereich. An der Trägerplatte ist ein Greifbelag vorgesehen – beispielsweise ein Schleifpapierring – der zum Ergreifen der Schleifpapierscheibe im Ausreißlochbereich dient;
  • 34 eine (nicht zur Erfindung gehörende) dreiseitige Schleifpapierscheibe in ihrer Position auf einer geeigneten Trägerplatte;
  • 35 eine mit der (nicht zur Erfindung gehörenden) Schleifscheibe von 36 kompatible Trägerplatte mit (a) einem Greifbelag, (b) Kühlkanälen, und (c) Indexausrichtmitteln;
  • 36 eine (nicht zur Erfindung gehörende) dreiseitige Schleifpapierscheibe mit (a) Flügelspitzen, (b) Öffnungen und (c) einem Ausreißlochbereich;
  • 37 eine Trägerplatte in Schnittansicht und eine passende (nicht zur Erfindung gehörende) dreiseitige Schleifscheibe, mit Öffnungen, Ausbrechbereichen und einem konzentrischen geschwächten oder Ausreißbereich. Die Trägerplatte enthält einen Greifbelag – beispielsweise einen Schleifpapierring – der zum Ergreifen einer Schleifpapierscheibe in ihrem Ausreißlochbereich dient.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das hierin nachstehend beschriebene Zubehör zur Verwendung mit einem Winkelschleifgerät umfasst eine rotierende Einweg-Schleifscheibe gemäß PCT/US96/19191 (wobei der Begriff „Scheibe" der oben angegebenen Definition entspricht) mit einer oder mehreren, relativ großen Sicht-/Lüftungsöffnungen, und einer elastischen Trägerplatte gemäß vorliegender Erfindung, ebenfalls mit ähnlichen Sicht-/Lüftungsöffnungen, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit der Scheibe entwickelt wurde. Die großen Öffnungen ermöglichen dem Benutzer Sicht auf die Arbeitsfläche während des Abschleifens. Es scheint, dass die großen Öffnungen auch deshalb von hohem Nutzen sind, da durch sie die Arbeitsfläche erheblich kühler bleibt als bei Verwendung einer ungelochten Scheibe aus dem Stand der Technik.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik wird gemäß PCT/US96/19191 eine kleine Anzahl großer Lüftungs-/Sichtöffnungen im Verhältnis zur Größe der Schleifscheibe verwendet, und mit Ausnahme von mit Schuppen versehenen Scheiben wird auf ein besonderes Verhältnis zwischen einer modifizierten Trägerplatte und modifizierten Faser- und Gewebebasierten Schleifscheiben abgestellt. Dies ermöglicht auch flexiblere und besser steuerbare Schleifarbeiten, wie sie bei Verwendung eines Winkelschleifgeräts normalerweise nicht möglich sind.
  • Die Schleifscheibe hat vorzugsweise den üblichen Industrienormdurchmesser, der üblicherweise 4 bis 7 Inch (oder ein metrisches Äquivalent) beträgt und aus dem üblichen faserverstärkten Grundelement besteht, auf das eine Schleifoberfläche aufgeklebt wurde. Die Scheibe hat eine mittige Befestigungs- oder Anbringungsöffnung, und verfügt darüber hinaus über eine Anzahl von Öffnungen, die in Kombination folgenden Zwecken dienen, nämlich (a) einen Luftstrom über der Arbeitsfläche bereitzustellen, (b) dem Benutzer während des eigentlichen Schleifvorgangs Sicht auf die Arbeitsfläche zu gewähren, und (c) das Scheibenträgermaterial weniger steif auszubilden, und mögliche Spannungen im Scheibenmaterial abzubauen. (Fakultativ kann ein Kontaktkleber zur Anbringung der Scheibe auf einer Trägerplatte (siehe 15) eingesetzt werden oder es kann ein Klettverschlussmaterial oder dergleichen verwendet werden). Das typische Erscheinungsbild von Schleifscheiben, die in Verbindung mit den Trägerplatten gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt werden können, ist den 1 und 2 zu entnehmen – wobei in 1 drei Löcher die Bezugsziffer 101 tragen (wobei die zentrale Befestigungsöffnung mit 102 bezeichnet ist) und aus 2 hervorgeht, dass die Erfindung 200 jede beliebige angemessene Anzahl von Löchern aufweisen kann, beispielsweise die hier mit 201 bezeichneten fünf Lüftungs-/Sichtlöcher, oder zehn Löcher wie die in 14 gezeigte Version. Eine Scheibe mit nur einem Loch (bei der ein Auswuchtsegment von einem Rand entfernt wurde) ist in 22 gezeigt. Das Beispiel von 2 weist auch eine Anzahl von Löchern 203 auf, die als absichtlich geschwächter Bereich (siehe nachstehend) eingesetzt werden, sowie auch nicht kreisförmige Öffnungen 202, bei denen es sich im wesentlichen um radial ausgerichtete Schlitze handelt.
  • Fakultative Vakuumöffnungen sind nahe am Mittelpunkt der Schleifscheiben vorgesehen und sind mit Öffnungen in der Trägerplatte ausgerichtet. Die sich an der Luft in den Kanälen entwickelnde Zentripetalkraft führt bei Drehung der Scheibe zu dem erforderlichen Vakuum in den Kanälen. Staub kann dann in eine Sammelfalle geblasen werden, über die der Staub anschließend in einer Sammeltüte zusammengeführt wird. Zur Unterstützung dieses Vorgangs können am Umfang einer Trägerplatte gemäß der Erfindung Gänge oder Ausbogungen in den Rand eingeformt sein.
  • Bei einer bevorzugten Form sind die Schleifsysteme zur Verwendung mit einem herkömmlichen Winkelschleifgerät der weitläufig verwendeten Art mit einer typischen Drehzahl vom 11000 U/min bei Nulllast ausgelegt, das üblicherweise von einem universellen (Wechselstrom/Gleichstrom)-Bürstenmotor angetrieben wird. Herkömmliche Winkelschleifgeräte verfügen über eine Antriebswelle, auf die verschiedene Scheiben (normalerweise aus Schleifmaterial) aufgesetzt und mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden können. Ein typisches Winkelschleifgerät ist der 115 mm Winkelschleifer mit nur einer Drehzahl, der unter der Handelsbezeichnung „AEG WSL 115" (TM) (600 Watt) vertrieben wird. Diese Motorgröße bietet eine annehmbare Motorleistung für die Scheiben, die im allgemeinen bei vergleichbarer Schleifleistung weniger Motorleistung abziehen als „feste" Scheiben aus dem Stand der Technik. Man nimmt an, dass dies möglicherweise auf Luftlager-Wirkungen, Auszeit-Wirkungen und Kühlung zurückzuführen ist.
  • SICHT
  • Öffnungen oder Durchlochungen (101, 201) in der Schleifscheibe gemäß PCT/US96-/19191 sind teilweise deshalb vorgesehen, damit der Benutzer bei Gebrauch der Schleifmaschine durch die sich drehende Scheibe hindurch Sicht auf das abzuschleifende Material hat, im allgemeinen indem er das Werkzeug zu sich hin zieht. Der Bequemlichkeit halber sind die Öffnungen kreisförmig ausgelegt oder haben zumindest keine spitzen oder engen Ecken, aufgrund des dabei im Gegensatz zu kreisförmigen Löchern erhöhten Risikos der Ausbreitung von Rissen aus Spannungsbereichen. Nichtsdestotrotz ist in 2 als eine optionale Form ein rautenförmiges, schräges Loch dargestellt. Löcher mit einem schmalen Ende und einem breiten Ende (wobei vielleicht das schmale Ende am Vorderrand angeordnet ist) können als eine von mehreren Optionen verwendet werden. Es bestehen jedoch auch andere Möglichkeiten; beispielsweise enge Schlitze, die in einem Winkel zu Radiuslinien oder möglicherweise an Kurven entlang verlaufen, die bei Gebrauch der Scheibe Spannungslinien dieser folgen. Drei Löcher 101 mit einem Durchmesser von 22 mm, die in gleichem Abstand zum Mittelpunkt angeordnet sind, wurden bei früheren Prototypen verwendet; es sind jedoch auch zahlreiche andere Kombinationen möglich. Natürlich sollten vorzugsweise die Positionen der Löcher derart gewählt werden, dass die Schneidvorrichtung im Gleichgewicht bleibt, und Schneidvorrichtungen können durch Entfernen von Material von den Rändern der Löcher dynamisch ausgewuchtet werden.
  • Bezüglich des Sichtaspekts ist es äußerst nützlich, den Schleifvorgang während dessen Verlauf sehen und überwachen zu können. Bei den meisten Schleifscheiben ist während des Schleifens keine Sicht möglich. Aufgrund des Aufbaus eines Winkelschleifgeräts ist jedoch durchaus Sicht durch die äußere Hälfte einer sich drehenden Scheibe hindurch möglich, und diese Schleifscheiben wurden entwickelt, um sich diesen Aufbau zunutze zu machen. Erfolgt das Schleifen mit einer undurchsichtigen Scheibe (wie im gängigen Fall), dann muss der Benutzer eine Reihe von Testschleifvorgängen durchführen und dabei jedes Mal zur Betrachtung des Ergebnisses das Werkzeug wegnehmen, und diese Inspektionspausen häufen sich, je mehr sich die Arbeit ihrem Ende nähert.
  • Das Fertigstellen der Arbeit ist eine Art sukzessiver Annäherung, und dabei kann es passieren, dass man beim Schleifen zu weit geht. Bei Einsatz der vorliegenden Erfindung kann der Benutzer einen Schleifvorgang unter einmaligem Ansetzen des Werkzeugs am Werkstück durchführen und dabei müssen die Abschleifgeschwindigkeit und das Risiko, zu weit zu gehen, kaum überwacht werden. Es mutet vielleicht überraschend an, dass das Vorhandensein beträchtlicher Öffnungen in der Scheibe gemäß der oben genannten PCT-Schrift und der Trägerplatte gemäß der Erfindung nicht dazu führt, dass (wie man vielleicht erwarten würde) hervorstehende Gegenstände sich im Loch verfangen und zu einer katastrophalen Unterbrechung des Schleifvorgangs führen. Tatsächlich kann man die sich drehende Scheibe fest auf einen hervorstehenden Nagel drücken und dabei das Abschleifen des Nagel ohne oder mit lediglich geringen Probleme(n) verfolgen, wenn auch aus Sicherheitsgründen die Scheibe dabei vielleicht vorzugsweise in einem Winkel von unter 90° am Nagel angesetzt werden sollte, um das Risiko, dass sich der Nagel in die Scheibe oder die Trägerplatte eingräbt, zu senken.
  • Die in den 1 bis 15 gezeigten Scheiben haben ein kreisförmiges Profil. Daher haben wir eine Scheibe 1600 erfunden, an der mehrere Segmente 1603 entfernt wurden, wie 16 zeigt. Diese Segmente können gerade (1603) oder gebogen (1604) oder sogar spaltartig (1605) sein. Die Anzahl der Segmente kann ab einem Segment aufwärts betragen; obwohl wir bei den Scheiben des Prototyps drei oder vier Segmente bevorzugen, sind auch fünf (siehe 1605) oder sechs machbar, und es wäre möglich (22), eine Scheibe mit exzentrischem Rand (einer Einkerbung oder Aussparung) herzustellen, die durch eine oder mehrere Öffnungen an anderer Stelle ausgewuchtet wird. Als Ergebnis ist der zu bearbeitende Bereich unter der Scheibe bis zum Rand der Scheibe hin sichtbar, wenn sich das entfernte Segment an einer Stelle mit einem Loch an einer anderen Stelle der Scheibe überschneidet, und somit „vergraut" sich der gesamte Arbeitsabschnitt der Scheibe im Gebrauch.
  • Ein Vorteil des Entfernens dieser Segmente bei den vertriebenen Scheiben ist, dass zum Zeitpunkt des Ausstanzens dieser aus dem ursprünglichen Grundmaterial der Mittelpunkt einer jeden Scheibe geringfügig näher an benachbarte Scheibenmittelpunkte gebracht werden kann, so dass mehr Scheiben nacheinander oder (im Falle eines mehrlagigen Grundmaterials) stapelweise aus einem gegebenen Bereich von Grundmaterial ausgeschnitten werden können, wie es unter 1606 gezeigt ist, wobei es sich um ein Beispiel des dichteren Anordnens von Scheiben mit abgeschnittenen Segmenten handelt. Dadurch verringern sich die Herstellungskosten. In der Tat kann das Innenprofil des einen Segments den Umfang einer benachbarten Scheibe umfassen. Dieses Innenprofil kann eine tiefere Einkerbung sein (und als „Kehle" bezeichnet werden) (und mehr als 5 Kehlen kann eine befriedigende Anzahl ergeben), oder es kann gebogen sein, mit einem spitzeren vorderen Winkel und einem flacheren hinteren Winkel. Möglicherweise lassen sich die ausgestanzten Abschnitte wiederverwerten und bei mit Schuppen versehenen Scheiben ensetzen. 21 zeigt unter der Bezugsziffer 2114 ein Beispiel einer Schuppe und wie bei der Herstellung einer Scheibe gleichzeitig 15 Schuppen (2115) mit geringem Abfall ausgeschnitten werden können.
  • Obwohl man meinen könnte, dass das Entfernen von Segmenten das Risiko eines Verschrammen des Werkstücks infolge eines unregelmäßigen Randes erhöhen könnte, scheint die Elastizität des Rands, die wir bei unseren Versionen anstreben, zusammen mit höheren Schnittgeschwindigkeiten dieses Risiko zu minimieren.
  • LUFTKÜHLUNG
  • Ein merklicher Luftstrom, wenn nicht sogar ein Luftstoß, tritt semi-tangential um eine sich drehende Scheibe, die entsprechend der Schleifscheibe der oben genannten PCT-Schrift hergestellt wurde, und die Trägerplatte der vorliegenden Erfindung herum aus, wobei die Scheibe mit der für ein 4,5 Inch/115 mm Winkelschleifgerät üblichen Geschwindigkeit von 8000–11000 Umdrehungen pro Minute gedreht wird. Es scheint, dass die schrägverlaufenden Löcher von hinten (der Seite des Benutzers) eine erhebliche Luftdurchwirbelung an der Schleifoberfläche bewirken und Schleifabfall dabei zu den Seiten hin oder durch die Öffnungen hindurch ausgestoßen wird. Während des Gebrauchs in Anlage auf einer Oberfläche kann unter gewissen Umständen Luft an die Oberfläche geleitet werden, vermutlich wie in 6 gezeigt, wo sie dann zur Kühlung der Arbeitsfläche, zum Wegblasen von Staub von der Schleifstelle und zum Entfernen von abgebrochenen Schleifteilchen (die aufgrund ihrer Härte wahrscheinlich eine Abnutzung des Werkzeugs selbst verursachen können) aus dem Arbeitsbereich beiträgt. Dies ergibt sich am wahrscheinlichsten bei Verwendung der in 6 gezeigten Lufthutze und ist durchaus eine Erklärung wert. Der Pfeil 615 zeigt die Bewegungsrichtung der Trägerplatte in Bezug auf die Luft und die Arbeitsoberfläche an. Der vor der Öffnung 612 liegende Abschnitt der Trägerplatte ist weggeschnitten, und der Hinterrand 613 kann zu einer Art Hutze hochgezogen werden, so dass eine gewisse Menge Luft in die Öffnung 612 hineingetrieben wird. Es kann durchaus zu einer beträchtlichen Kompression kommen, wenn die Luft auf die Oberfläche trifft, die gerade abgeschliffen wird (ungefähr bei 616), wo wir üblicherweise einen hinter der Öffnung verlaufenden Teil der Trägerplatte und Schleifscheibe hochziehen. (Dieser hochgezogene Abschnitt trägt auch dazu bei, das Risiko des Hängenbleibens eines Vorsprungs zu minimieren). Die Luft dient möglicherweise auch als eine Art Lager, indem sie sich in Analogie zu einem Luftlager zwischen die sich drehende Scheibe und die feststehende Arbeit drängt. Am hinteren Bereich der Schleifscheibe, die beim Andrücken an das Werkstück dazu neigt, sich zur Trägerplatte hin durchzubiegen, kommt es auch zu einer gewissen hin- und hergehenden Luftbewegung, die zu einer zwangsweisen Kühlung des hinteren Teils der Schleifscheibe beiträgt. Wir sehen fakultativ auch schräge Kanäle vor – siehe die Erläuterung der in 17 dargestellten Ausführungsform. Im Normalfall jedoch erzeugen die Konturen des hinteren Teils der Trägerplatte häufig einen Unterdruck in der durch die Trägerplatte hindurch verlaufenden Öffnung, und dies kann zu einem Luftstrom in entgegengesetzter Richtung, d.h. von der Arbeitsoberfläche weg verlaufend, in der Öffnung führen. In jedem Fall kommt es an der Arbeitsoberfläche zu einer Durchwirbelung, die erheblich zum Ableiten von Schleifabfall beiträgt. Eine sorgfältige Konturierung der Öffnungen der Durchgangsöffnungen in der Trägerplatte kann diese Wirkung noch steigern.
  • Während eine Schrägung (oder eine Neigung) der Vorder- und Hinterränder der durch die eigentliche Schleifscheibe hindurch verlaufend vorgesehenen Löcher zusätzlich zur Bewirkung eines Schutzes gegen Verhaken auch in gewissem Maße den Luftstrom verbessern könnte, lässt sich im allgemeinen bei einem derart dünnen Material ein erheblicher Luftdurchwirbelungseffekt nur schwer erzeugen, und diese Funktion wird größtenteils dadurch bereitgestellt, dass eine Schrägungswirkung in die Trägerplatte eingebaut wird, die im Bereich der Löcher 3–5 mm dick sein kann. Dies ist in 6 gezeigt; ein geformtes Blatt ist in 5 oder in 18 gezeigt. (Natürlich kann eine dickere Schleifscheibe vollkommen funktionsfähige schrägverlaufende Löcher tragen und die beanspruchte Wirkung sogar in Abwesenheit einer Trägerplatte zeigen. Im Handel wird das meiste Schleifmaterial in Form dünner Blätter zur Verwendung mit einer Trägerplatte verkauft.) Folglich ist der vordere Rand eines Loches von der Senkrechten weg geneigt. 5 zeigt die bevorzugte Anordnung, und in dieser Zeichnung bezeichnet 500 einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer Schleifscheibe oder durch eine Trägerplatte mit einer Aussparung oder einer Öffnung. Pfeil 507 zeigt die bevorzugte Drehrichtung an, und die Schleifoberfläche liegt unten. Der Vorderrand 505 einer Öffnung oder Aussparung 502 verläuft schräg, so dass am Rand ein spitzer Winkel am nächsten zur Schleifoberfläche verbleibt, während der Hinterrand 504 derart schräg verläuft, dass ein stumpfer Winkel am nächsten ist. (506 zeigt eine weitere Schrägungsform, die zur Minimierung des Risikos, dass sich ein Vorsprung in der Scheibe verhakt, eingesetzt werden kann). Selbst ohne eine tatsächliche Schrägung der eigentlichen Öffnungen der Schleifscheibe kommt es infolge der Bewegung der Öffnungen in der Trägerplatte bei Drehung der Scheibe mit hoher Geschwindigkeit zu einer erheblichen und nützlichen Luftdurchwirbelung. Mit den uns gegenwärtig zur Verfügung stehenden Geräten können wir die tatsächliche Luftbewegung nicht messen. Wir können lediglich feststellen, dass die Arbeitsoberfläche weitaus kühler bleibt.
  • Die oben genannte PCT-Schrift lehrt einen bevorzugten Ansatz zur Erzielung einer Schräglochwirkung bei einer herkömmlichen Schleifscheibe aus einem typischen dünnen Material. Dies umfasst einen Pressvorgang, bei dem das Material der Scheibe derart verformt wird, dass der unmittelbar auf das Loch folgende Abschnitt der Scheibe (bei Drehung in ihrer bevorzugten Drehrichtung) von der Schleifoberfläche weggedrückt wird. 18 zeigt eine schrägverlaufendes Loch 1801 in einer Schleifscheibe 1800, deren Fähigkeit durch Formen des Materials der Schleifscheibe oder der Trägerplatte gemäß der Erfindung verbessert wurde. Der Vorderrand 1803 wird im allgemeinen nicht verformt, sondern es wird der Hinterrand 1802 von der Arbeitsoberfläche weg gebogen. Der Bereich 1804 ist zwar abrasiv, verfängt sich aber selbst bei langsamer Drehung der Scheibe nur unwahrscheinlich an einem Vorsprung, da er leicht schräg verläuft.
  • Obgleich wir festgestellt haben, dass sich ein hervorstehendes Objekt mit nur geringer Wahrscheinlichkeit am Hinterrand eines Lochs oder dergleichen verfängt (zum Teil deshalb, weil im Gebrauch (10000 U/min) ca. alle 2 mS ein neues Loch kommt), trägt die in 18 gezeigte Verformung zur Minimierung dieses Risikos bei (beispielsweise wenn das Werkzeug langsamer wird), indem anstelle einer scharfen Ecke, an der es sich verhaken kann, eine leichte Neigung vorgesehen ist, an der das Objekt abgleiten kann.
  • Die Luftbewegung hat Kühlwirkung. Wir haben die Temperatur verfolgt, die ein eisernes Objekt (ein Nagel) beim Schleifbearbeitung mit einer Schleifscheibe erreicht. (Nägel sind ein nützliches Testobjekt, da sie häufig bei Schleifvorgängen an Gebrauchtholz auftreten). Bei Verwendung einer herkömmlichen (ganzen) Schleifscheibe kann der Kopf des Nagels rotglühend werden, was sicherlich Verbrennungen an Fingern zur Fol ge hat. Eine herkömmliche Schleifscheibe wird durch die Hitze zerstört. Bei Verwendung einer mit Durchlöcherungen versehenen Schleifscheibe gemäß der oben genannten PCT-Schrift hingegen bleibt der Nagel trotz Schleifbearbeitung mit vergleichbarer Geschwindigkeit kühl genug, um berührt werden zu können. Das angrenzende Holz wird nicht überhitzt oder verbrannt oder zumindest verfärbt. Bei einem Test ergab sich eine Temperaturverringerung von ca. 120°F gegenüber derjenigen bei Verwendung einer einfachen Schleifscheibe; die genauen Betriebsparameter sind jedoch nicht bekannt.
  • Zwei Umrisse von Trägerplatten gemäß der Erfindung sind unter den Bezugszahlen 300 und 400 in den 3 bzw. 4 gezeigt; 4 ist dahingehend „verbessert", als dass der Umfang der Scheibe gegenüber der (mit gestrichelten Linien 301) in 3 gezeigten Stellung nach außen verlängert ist. Diese Trägerplatten weisen Aussparungen 303 auf. Der Pfeil 403 zeigt die Drehrichtung an. Es ist möglich, eine elastische Trägerplatte zu erzeugen, die im wesentlichen bis zum vollen Durchmesser einer Schleifscheibe hin verläuft, und in diesem Fall kann es vorzuziehen sein, Öffnungen anstelle von Aussparungen vorzusehen. Vorzugsweise stimmt die Anzahl und die Platzierung von Löchern in der Schleifscheibe mit derjenigen der Trägerplatte überein. Bei Gebrauch richtet der Benutzer beim Aufsetzen einer Schleifscheibe auf ein Winkelschleifgerät die Lüftungs/Sichtlöcher 101 in der Schleifscheibe visuell mit den Aussparungen oder Löchern 303 in der Trägerplatte aus. Oder er kann einen Passzapfen oder -stift verwenden (der unter der Bezugsziffer 603 in 6 gezeigte ist eine Ausführungsform dieses, 23 zeigt eine weitere), um die Scheibe während der Drehung der Feststellmutter an Ort und Stelle zu halten. Dies ist eine relativ präzise Methode zum Ausrichten der Scheibe. Vorzugsweise wird der Passzapfen vor Gebrauch entfernt. 9 zeigt unter der Bezugsziffer 900 eine Schleifscheibe 100 hinter einer Trägerplatte 401, wobei die Löcher der Schleifscheibe mit den Aussparungen der Trägerplatte gut ausgerichtet sind. 9 zeigt auch eine Schleifscheibe mit Fixierlöchern 905, die im wesentlichen mit Löchern 601 in der entsprechenden Trägerplatte übereinstimmen.
  • Interessanterweise unterstützen die Trägerplatten dieser Erfindung aufgrund ihrer Elastizität gewöhnliche Schleifscheiben – d.h. ganze Scheiben.
  • Die 6, 7 und 8 zeigen einige bevorzugte Trägerplatten in Seitenrissansicht. Diejenige von 6 (600) besteht vorzugsweise aus einer elastischen Verbindung wie einem Gummi- oder Kunststoffmaterial und ist relativ steif, da ihr Profil relativ nah zum Rand hin dick bleibt. Man beachte das Fixierloch 601 zur Verwendung mit einem Passstift 603. Die Trägerplatte von 8 (Bezugsziffer 800) ist elastischer (wenn man von ähnlichen Materialien ausgeht), da der äußere Abschnitt zum Rand hin relativ dünn ist. 8 zeigt auch eine gebogene oder schalenartige Form, die wir als bevorzugenswert erachtet haben – sie ermöglicht die Nutzung ausschließlich der Elastizität der Schleifscheibe selbst (803 in 8) beim leichten Abschleifen eines Gegenstands. Eine ebene Schleifscheibe kann nach einigem Gebrauch selbst ein leicht schalenförmiges Erscheinungsbild annehmen, aufgrund der Art der Kraftanwendung um den Rand der Scheibe herum. Mit Durchlöcherungen versehene Scheiben sind elastischer als nicht durchlöcherte Scheiben.
  • 6 enthält auch ein Mittel (unter vielen möglichen Verfahren) zum bequemen Einstellen der Ausrichtung der Schleifscheibe bezüglich der Trägerplatte beim Anbringen einer neuen Scheibe auf einem Winkelschleifgerät. In der Trägerplatte sind mehrere Löcher 601 vorgesehen. Entsprechende Ausrichtlöcher 905 sind in Schleifscheiben vorgesehen, und – wie zu sehen ist – befinden sich diese vorzugsweise in festem Verhältnis zu den sich wiederholenden Strukturen der Schleifscheibe, so dass sich beispielsweise für drei mögliche befriedigende Ausrichtungen der Schleifscheibe drei Löcher 905 ergeben. Bei der Anbringung einer Schleifscheibe und vor dem Anziehen der Sicherungsmutter drückt der Benutzer einen Passzapfen oder Passstift (Schaft 603 und Kopf 604) durch die Scheibe hindurch und in das entsprechende Loch in der Trägerplatte hinein, so dass bei Anziehen der Sicherungsmutter die Scheibe in im wesentlichen korrekter Ausrichtung gehalten wird. Der Passstift, der aus einem Kunststoffmaterial sein kann, wird sodann entfernt. In der Praxis kann ein typischer Benutzer einen Nagel oder dergleichen anstelle des Passstifts verwenden, und es macht eindeutig Sinn, den Nagel vor Beginn des Gebrauchs zu entfernen. (Passstifte sind unter Umständen so günstig, dass sie jeder Schleifscheibe beigepackt werden können). Es ist möglicherweise zu bevorzugen, Schleifscheiben mit dauerhaft am hinteren Bereich der Scheibe befestigten Passstiftstrukturen herzustellen, obwohl gegenwärtig Scheiben einfach aus Schleifpapierbogenmaterial ausgestanzt werden. In einem solchen Fall können die Passstiftstrukturen zweierlei Zweck erfüllen, nämlich Scheren sowie Nachgeben, wenn zwischen dem Blatt an der Scheibe ein zu starkes Drehmoment vorliegt, wenn beispielsweise ein hervorstehendes Objekt versehentlich in Eingriff gerät.
  • Wir glauben, dass viele synthetische Materialien, die ansonsten leicht schmelzen und dann in die Zwischenräume der Schleifteilchen auf einer Schleifscheibe eindringen, kühler bleiben und sich die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Scheiben gemäß der Erfindung zugeschmiert und zerstört werden. Die Scheibe an sich ist vermutlich länger haltbar, wenn sie nicht überhitzt.
  • Dementsprechend haben wir weitere Löcher in einer Trägerplatte vorgesehen. Diese können schräg verlaufen. Schrägverlaufende Löcher bewirken eine gerichtete Luftbewegung, doch selbst nicht schrägverlaufende Löcher verbessern die Kühlwirkung. Bei Rotation von Scheibe und Trägerplatte ergibt sich ein Luftzugang an den hinteren Bereich der Schleifplatte, wodurch dieser gekühlt wird. Schrägverlaufende Löcher vergrößern den Gesamtluftstrom und richten diesen mehr in einer Richtung aus, daher sind sie bevorzugt, aber nicht wesentlich. 17 zeigt die hintere (nicht schleifende) Fläche einer Trägerplatte 1700 einer Art, bei der ein oder mehrere Segmente) 1701 entfernt wurden, mit erhöhter Randsicht während des Gebrauchs. Die Segmente 1701 sollen sich wie die größeren Sichtöffnungen mit entsprechenden Aussparungen in der Schleifscheibe ausrichten, um während des eigentlichen Schleifvorgangs Sicht auf die Arbeit zu ermöglichen.
  • EIGENSCHAFTEN DER SCHEIBE
  • Die Löcher verleihen zusammen mit der bevorzugten Art von Trägerplatte der Schleifscheibe eine höhere Elastizität als diejenige einer gewöhnliche Scheibe, die mit einer gewöhnlichen harten Trägerplatte verwendet wird. Wir sind der Ansicht, dass die Löcher möglicherweise in gewissem Maße die sich in einer Schleifscheibe ausbauenden Spannungen verringern. Üblicherweise wellt sich eine neue Schleifscheibe bei Entnahme aus einer Packung. Beim Versuch, die Scheibe wieder zu glätten, kann es zu Rissen in der aufgeklebten Schleifmittelschicht kommen. Wird die Schleifscheibe in gewelltem Zustand eingesetzt, kommt es zu schwer kontrollierbaren Stößen. Wir haben festgestellt, dass bei mit Löchern versehenen Scheiben diese Wellung und ihre Nachhaltigkeit sowie die infolgedessen auftretenden Stöße im Gebrauch eher weniger auftreten.
  • Ferner verleiht das Vorhandensein von Löchern dem Außenrand einer Schleifscheibe mehr Elastizität. Dies erweist sich für das sanftere Abschleifen einer Oberfläche als ziemlich nützlich. Wir haben diese Flexibilität auch ausgenutzt, indem wir eine Trägerplatte mit kleinerem Durchmesser als demjenigen der Schleifscheibe verwendet haben. Ein typisches Verhältnis ist in 9 gezeigt, in der zu sehen ist, dass die Trägerplatte in etwa bis zum weitesten Verlauf der Sicht-/Lüftungsöffnungen reicht. Obwohl Trägerplatten des Prototyps einen kreisförmigen Umfang haben, kann es vorzuziehen sein, zur Optimierung der Art der Unterstützung für die Schleifscheibe den Außenrand wie in 4 gezeigt auszubilden. Ferner hat eine bevorzugte Form von Trägerplatte selbst eine leichte Napfform (siehe 8); d.h. ihre äußersten Abschnitte sind im Vergleich zu den mittleren Abschnitten leicht hochgezogen (wobei eine Arbeitsoberfläche als Bezugsebene dient). Dies bedeutet, dass die Trägerplatte sehr wenig Unterstützung bietet, bis wenigstens etwas Druck auf die Scheibe ausgeübt wird. Andererseits können einige ebene Trägerplatten eine ähnliche Wirkung haben.
  • Die Bewegung zwischen Scheibe und Platte kann dazu beitragen, dass Luft an den hinteren Bereich der Scheibe gelangt und diesen kühlt. Wir haben auch eine Trägerplatte mit Kanälen für die Zirkulation von Luft in dem Raum zwischen der Trägerplatte und der Schleifscheibe konstruiert. Diese Prinzipien sind in 7 gezeigt. Von der Scheibe 700 ist der hintere Bereich (d.h. die dem Benutzer zugekehrte Seite) einer Scheibe gezeigt, wobei Luftlöcher mit 703 und 705 bezeichnet sind. Eingebettete Kanäle verlaufen gewunden durch die Masse der Scheibe hindurch zur Schleifseite (siehe 701) hin, wo sie dann zu den Sicht-/Kühlöffnungen 702 führen können oder zu Kanälen 706 gebildet werden können, die an den Umfang heraus führen. Bei Drehung dieser Anordnung kommt es zu einer zentrifugalen Luftbewegung. Diese Art von Konfiguration ist bei dicken Trägerplatten nützlich – beispielsweise denjenigen aus Schaumstoff, wie sie zur Nachbearbeitung von Kraftfahrzeugoberflächen bevorzugt werden.
  • Wir möchten betonen, dass wir uns für die Verwendung einer Scheibe mit einer kleinen Anzahl großer Löcher entschieden haben, die vorwiegend Sicht- und Lüftungszwecken dienen. (Der Begriff „Loch" bedeutet in diesem Zusammenhang eine Öffnung beliebiger Form). Es können Scheiben mit zahlreichen Löchern, möglicherweise sogar im Bereich von 100 hergestellt werden, wenn Kühlung und/oder Flexibilität die primäre Zielsetzung für das Ergebnis sind. Dennoch ziehen wir es hauptsächlich vor, die Sicht-/Lüftungseigenschaften weiterzuentwickeln, obgleich es von uns nicht in Erwägung gezogene Schleifanwendungen geben mag, für die die Elastizität weitaus größere Bedeutung hat.
  • Trägerplatten sind vorzugsweise schwarz, um den visuellen Kontrast für eine Person zu erhöhen, die durch eine sich drehende Scheibe blickt und aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges die darunter befindliche Arbeit zu sehen versucht. Diese Farbe ist weniger penetrant als Weiß, da Weiß üblicherweise zu einer Vergrauen einer Ansicht einer Arbeitsoberfläche führt, die durch eine Scheibe in einem weißen oder einem anderen hellen Farbton betrachtet wird.
  • EINGEBAUTES SCHEREN
  • Für die Erfindung ist es sinnvoll Sicherheitsmerkmale zu enthalten, so dass bei einem Festfressen der Scheibe an einem Werkstück während eines Schleifvorgangs die Scheibe von der Trägerplatte gerissen werden kann oder sich anderweitig vom Antriebssystem löst, ohne dabei weitere negative Auswirkungen nach sich zu ziehen. 10 zeigt einige Variationen, mit denen die Schleifscheibe selbst 1000 zerreiß- oder zerstörbar gemacht werden kann. Sie ist mit Scher-/Reißstellen 1003 (spitz-eckigen Öffnungen) oder alternativ kreisförmigen Öffnungen 1004 versehen, oder alternativ einer Reihe von Lappen 1006, die zum Mittelpunkt hin verlaufen, so dass der geschwächte Bereich bei Einwirkung eines zu starken Drehmoments nachgibt. Andere Möglichkeiten zum Vorsehen eines geschwächten Bereichs können ebenfalls eingesetzt werden, beispielsweise 1010, 1003 und 1004, und eine Reihe von Schlitzen (die vollständig das Material der Schleifscheibe durchdringen können oder auch nicht) in Form einer unterbrochenen kreisförmigen Linie 1008 stellt eine weitere Möglichkeit diesbezüglich dar. Eine Sicherungsmutter 1001 zur Befestigung der Schleifscheibe und der Trägerplatte an einer Welle eines Winkelschleifgeräts ist ebenfalls eingezeichnet; ihre Schnittansicht trägt die Bezugsziffer 1005. Vorzugsweise wird die Scheibe 1000 nach dem Scheren weiterhin unter dem Umfang des Kopfes der Mutter festgehalten, welcher vorzugsweise mit einem erhöhten Abschnitt 1002 versehen ist, um ein Schlupfen zu ermöglichen, damit sich die Scheibe nicht vom Werkzeug löst und möglicherweise Verletzungen verursacht. Die meisten Muttern haben eine Anfasung 1007, wie sie in Beispiel 1006 gezeigt ist, um das Greifen der Scheiben zu erleichtern. Die Mutter von 1011–1012 ist so konstruiert, dass sie nur die Trägerplatte an der Welle festhält, wobei davon ausgegangen wird, dass die Schleifscheibe durch andere Mittel an der Trägerplatte festgehalten wird, beispielsweise durch die in 8 gezeigten Vorsprünge 805. Bei der in 10 gezeigten Scheibe sind hinter den Löchern hochgezogene Abschnitte vorgesehen, wie sie beispielsweise mit 1013 bezeichnet sind.
  • Es ist ebenfalls möglich, die Trägerplatte selbst mit irgendeiner Art von Kupplung oder Freigabemechanismus (Scherstift) zu versehen, so dass das zu starke Drehmoment nicht an der Kupplung vorbei übertragen werden kann. Bei Verwendung von Platten mit einer über ihre gesamte Oberfläche hinweg verlaufenden Form von Greifmittel ist eine in der Trägerplatte vorgesehene Kupplung zu bevorzugen. Dies hat den Vorteil, dass Schleifscheiben nicht so häufig zerstört werden, und sorgt auch für den Fall vor, dass irgendein Objekt sich an der Trägerplatte selbst verfängt, möglicherweise über die Lüftungs/Sichtlöcher. (Dies kann passieren, wenn ein Winkelschleifgerät mit verstellbarer Geschwindigkeit nur langsam betrieben wird, oder wenn ein Winkelschleifgerät abgesetzt wird, bevor es vollkommen zum Stillstand gekommen ist, und sich die noch drehende Scheibe mit einem allgemein hervorstehenden Objekt verfängt). 11 zeigt drei Beispiele in Schnittansicht; alle drei können in einem Guss- oder Formvorgang aus einem elastischen Material hergestellt werden. Die Bezugsziffer 1102 bezeichnet eine V-förmige Nut-und-Feder-Anordnung, während 1104 ein eher federartige Variante zeigt, und 1103 bezeichnet einen Gleitring (der entweder im inneren oder im äußeren Abschnitt der Platte, oder sogar in beiden, eingebettet sein kann). Die mit 1102 bezeichnete Ver sion gibt möglicherweise unter Einwirkung einer zu starken Seitenkraft nach. Jede dieser Kupplungen kann an ihren Gleitflächen eine regelmäßige Verformung aufweisen (beispielsweise eine ratschenartige Form oder einen Scherstift 1106), so dass sich ein Schlupfen der Kupplung im Gebrauch deutlich bemerkbar macht, beispielsweise als eine Art Vibration, ein Geräusch, ein Rattern, oder ein freies Drehen, und der Benutzer dann weiß, dass er den angelegten Druck verringern muss. Es können Löcher, beispielsweise mit 1107 bezeichnet, zur Aufnahme eines Spannstifts vorgesehen sein.
  • Ein verbesserter Kupplungs- oder Freigabemechanismus für eine Trägerplatte für ein Winkelschleifgerät kann aus einer modifizierten Sicherungsmutter und einer Sicherungsscheibe bestehen, wie in 19 gezeigt, in der diese Anordnung in Schnittansicht dargestellt ist. Die Sicherungsscheibe 1904 unterscheidet sich von der normalerweise mit Trägerplatten vertriebenen dadurch, dass sie (a) keine Zapfen aufweist (die mit den Vertiefungen in der Trägerplatte in Eingriff gehen) und (b) einen längeren Schaft hat. Dieser und der verlängerte Schaft der Sicherungsmutter 1901 sind ihrer Länge nach so gewählt, dass bei ihrem Zusammenschrauben durch Anziehen der Sicherungsmutter um die Trägerplatte 1907 herum die Trägerplatte gerade so fest erfasst wird, dass sie während eines normalen Arbeits-Drehmoments festgehalten wird. Bei übermäßigem Drehmoment kann sich die Trägerplatte verlangsamen oder stehen bleiben, während der Aufbau aus Mutter und Scheibe 1901 + 1904 weiterhin angetrieben wird. Vorzugsweise ist irgendein Mittel zur Erzeugung von Geräuschen oder Vibrationen vorhanden, so dass der Benutzer darüber informiert wird, dass ein Schlupfen stattfindet, bevor es durch reibungsbedingte Wärmeentwicklung zu einer Beschädigung des Geräts kommt. Dieses kann eine Zahnnabe 1909 in der Trägerplatte umfassen, die mit einer Palle 1905, oder einer Feder und Kugel, oder einem Scherstift oder ähnlichen Vorsprüngen von entweder der Sicherungsscheibe 1904 oder der Sicherungsmutter 1901 in Eingriff geht. (Alternativ können die Zähne auch in der Mutter/Scheiben-Anordnung enthalten sein und der Vorsprung in der Trägerplatte). Möglicherweise kann die Kombination aus Zähnen und Klinke selbst teilweise oder vollständig das Drehmoment definieren, bei dem die Kupplung nachgibt.
  • 12 zeigt eine Version 1200 der Schleifscheibe aus der oben genannten PCT-Schrift, mit mehreren klappenartigen Schuppen aus Schleifmaterial. Diese Vorrichtungen werden im allgemeinen mit ihrer eigenen Trägerplatte 1202 geliefert. Schuppen können in radialen Linien wie bei 1201 befestigt werden, oder mit einer Neigung (wie neben dem Bezugssymbol 1202). Eine Reihe kleiner Löcher 1203 bildet einen geschwächten Bereich für den Fall, dass sich die Scheibe mit einem Objekt verfängt, ein bevorzugter Schwachpunkt ist jedoch ein Gleitring 1303 und ein Scherstift 1304. Die tangentialen Schuppen bewirken möglicherweise, dass das Rad bei seiner Drehung weniger schalenförmig wird.
  • 13 zeigt eine weitere Schleifscheibe (1300) mit klappenartigen Schuppen, wobei die Schuppen aus Schleifmaterial 1301 von den Öffnungen 1302 unterbrochen werden. Dadurch hat die Arbeitsfläche mehrere Auszeiten, was zur Kühlung beiträgt. 14 dient dazu aufzuzeigen, dass Löcher in verschiedenen Abständen zum Mittelpunkt der Schuppenscheibe vorgesehen werden können, und sie vorzugsweise derart angeordnet sind, dass der am weitesten innenliegende Umfangsrand eines äußeren Lochs 1401 näher am Mittelpunkt liegt als der am weitesten außenliegende Umfangsrand eines inneren Lochs 1402, so dass ein Benutzer bei Verwendung des Werkzeug durch im wesentlichen die gesamte Scheibe hindurch schauen kann. Die Löcher 1403 (die zwar nicht wesentlich sind) sind hier zur Bildung eines geschwächten Bereichs vorgesehen. Im allgemeinen werden jedoch bei einer Überbelastung die klappenartigen Schuppen abgerissen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kupplungs- oder Scherstiftanordnung oder dergleichen vorgesehen werden (13). Ähnliche Löcher können im Kontakthaftsystem von 15 eingesetzt werden, bei dem eine haftende (oder mit Klettverschlussmaterial versehene) Scheibe 1501 mit ihrer gesamten Oberfläche auf eine Scheibe 1502 aufgedrückt wird.
  • ANBRINGUNG DER SCHEIBE NACH PCT '191 AN DER TRÄGERPLATTE GEMÄß VORLIEGENDER ERFINDUNG
  • Trägerplatten können mit einem auf das Gewinde der Welle des Winkelschleifgeräts abgestimmten, eingebauten Gewinde versehen sein. In diesem Fall können sie auch mit Löchern für den Eingriff mit einem Spannschlüssel versehen sein. Trägerplatten können mit beispielsweise 3 bis 7 stoppeligen vorspringenden Stiften versehen sein, die mit aus Schleifscheiben ausgestanzten Ausrichtöffnungen in Eingriff gehen. Beispiele sind in 8 dargestellt, die eine Trägerplatte in Seitenansicht zeigt, bei der Vorsprünge 805 mit ähnlich bemessenen Öffnungen 806 in einer Schleifscheibe 803 ausgerichtet sind. (23 zeigt ein weiteres System). Dadurch entfällt das Erfordernis eines separaten, einsetzbaren und dann entfernbaren Passstifts wie 603 (der verloren gehen kann), und die stoppelartigen Stifte, die aufgrund ihre Kürze im Gebrauch nicht bis zur Arbeitsoberfläche reichen, dienen auch zur Befestigung der Scheibe an der sich drehenden Trägerplatte während des Gebrauchs. Sie übertragen das Drehmoment von der Welle über die Trägerplatte an die Scheibe. Bei zu starkem Drehmoment können die stoppelartigen vorspringenden Stifte abbrechen, oder das Schleifpapier, das ansonsten lediglich an der Welle festgehalten wird, aber sonst nicht in Drehung mit ihr verriegelt ist, kann aus der Ausrichtung mit den stoppelartigen vorstehenden Stiften geraten.
  • Weisen die Trägerplatten Aussparungen zur Überlagerung mit Öffnungen in der Schleifscheibe auf, so können diese mit graduell verlaufenden Hinterrändern versehen sein, so dass beim Durchdringen eines Vorsprungs durch eine Schleifscheibe dieser den Rand der Scheibe ausreißen und von der Trägerplatte entweichen kann, was vermutlich einen Ruck am Winkelschleifgerät zur Folge hat, aber der Vorsprung wenigstens nicht weiter fest hängt. Dies ist in 9 dargestellt, zusammen mit einem schrägverlaufenden Rand 904.
  • ELASTISCHE TRÄGERPLATTEN ZUR OBERFLÄCHENBEARBEITUNG
  • Eine bevorzugte Art von Trägerplatte umfasst eine dicke Trägerplatte, die mit Schaumstoff gefüllt (so dass sie weich und elastisch ist) und im typischen Fall 24 mm stark ist und einen Durchmesser von 200 mm hat. Diese wird in Verbindung mit Schleifpapierscheiben mit klebstoffbeschichteter Rückseite verwendet, und diese Kombination ist weitläufig erhältlich und wird allgemein zur Oberflächenbearbeitung in der Automobilindustrie eingesetzt. Gemäß der Erfindung modifizieren wir dabei die Trägerplatte derart, dass sie mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist – zu (in Kombination) Kühl- und Sichtzwecken, oder nur zu Kühlzwecken, und wir sehen Kanäle oder Einkerbungen in der Oberfläche der Trägerplatte vor, um dadurch das Risiko zu minimieren, dass sich ein hervorstehendes Objekt mit dem Hinterrand einer Öffnung in einer sich drehenden Scheibe verfängt. 7 zeigt ein System für Kühlkanäle. 23 zeigt entsprechende Schemadarstellungen; eine Aufsetzplatte 2301, eine typische vorgeschnittene Schleifscheibe 2320 und die Vorderfläche der Trägerplatte 2310.
  • Eine Aufsetzplatte zur Verwendung mit unserer modifizierten Schaumstoff-Trägerplatte enthält einen oder mehrere Passstifte 2302 in einer Anordnung, so dass sie bei korrekter Ausrichtung in Aufnahmelöchern 2312 in der Schaumstoff-Trägerplatte 2310 aufgenommen und durch Löcher 2322 in der Schleifscheibe hindurch zugeführt werden, wobei die Schleifscheibe vor der oben genannten Aufnahme der Passstifte in den Löchern mit der Schleifseite nach unten auf die Setz- oder Passplatte 2301 aufgesetzt wird. Fakultativ können Sicherungsklemmen auf der Setzplatte verwendet werden, um sich möglicherweise wellende Schleifblätter gerade zu halten. Bei der Fixierung einer Schleifscheibe, die nur eine Ausrichtung zur Trägerplatte haben kann (bzw. vorzugsweise hat), ist vorzugsweise ein Passstift länger und vorzugsweise dicker als der Rest. Es gibt auch bevorzugte muldenbildende Vorsprünge 2302, die sich auf der Aufsetzplatte 2301 an Positionen befinden, die den Hinterrändern der größeren Sicht-/Kühlöffnungen in der Scheibe 2321 und der Trägerplatte 2311 entsprechen (wobei diese Löcher vorzugsweise schräg verlaufen, wie es unter 2316 und 2336 gezeigt ist). Die Vorsprünge drücken die abdeckenden Teile der Schleifscheibe in Ausnehmungen hinein, die in der Trägerplatte vorgesehen sind. (Die Scheibe hat vorzugsweise Schlitze 2323, die an der hinteren Seite der größeren Öffnungen eingeschnitten sind, um diese Verformung zu ermöglichen). Ist die Trägerplatte einmal auf den Passstiften fixiert, kann die Scheibe wieder nach unten auf die Haftoberfläche gedrückt werden, und die Sicht-/Kühlöffnungen werden in im wesentlichen korrekter Ausrichtung platziert. Die Aufsetzplatte wird dann entfernt. Infolge der Verformung der Schleifscheibe an den Stellen der Vorsprünge 2303 ist die Schleifscheibe mit eingedrücktem Schleifmaterial an dem von der Arbeitsfläche hochgezogenen hinteren Rand der größeren Öffnungen versehen, um zu einer Minimierung des Risikos des sich Verfangens eines Objekts während des Gebrauchs beizutragen. Außerdem trägt ein über die Arbeit verlaufender Luftstrom, der von der durch die Sicht-/Kühlöffnungen bewirkten Durchwirbelung herrührt, zum Kühlen des Schneidevorgangs bei.
  • Des weiteren sehen wird auch ein Schließblech oder anbringbare Beschläge vor, die das Schleifpapier innerhalb der Mulden 2313 an Ort und Stelle halten, indem sie die nach innen umgebogenen Abschnitte der (normalerweise) haftenden Scheibe zwischen dem Beschlag und der Trägerplatte ergreifen. Diese Beschläge 2334 lassen sich einfach aufgrund ihrer spezifischen Form und Elastizität an Ort und Stelle festklemmen, oder sie können mittels Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben 2331, an Ort und Stelle gehalten werden. Die Beschläge können auch Vorsprünge 2332 aufweisen, die über der Oberfläche der Schaumstoff-Trägerplatte 2330 auf der Seite des Benutzers hoch verlaufen und können im Gebrauch den Luftstrom die Öffnungen hinunter und zur Arbeitsoberfläche hin verbessern. Somit wird die Schleifoberfläche 2333 gekühlt, während der Benutzer in gewissem Maße durch die selben Öffnungen die Arbeit sehen kann. (Diese Lufthutzenformationen sind für den Benutzer unsichtbar, da sie unterhalb der Schutzvorrichtung des Winkelschleifgeräts bleiben).
  • SCHUTZVORRICHTUNGEN
  • Es besteht ein geringes Risiko, dass das Schleifsystem dieser Erfindung, da es weniger von einer Trägerplatte bedeckt ist, bei versehentlichem Kontakt mit einer Person versehentlich zu schwereren Verletzungen führen könnte als dies bei Schleifscheiben aus dem Stand der Technik der Fall wäre. Daher haben wird uns mit Schutzvorrichtungen befasst, und 20 zeigt einige Ausgestaltungen. Eine bevorzugte Schutzvorrichtung 2003 ist am Körper 2001 des Winkelschleifgeräts angebracht und verläuft von dort aus soweit über die Schleifscheibe 2004, wie es für einen Schutz nötig ist. Eine bevorzugte Anbringungsstelle nutzt die für die Griffe 2002 vorgesehen Gewindebohrungen, da diese bei verschiedenen Arten von Winkelschleifgeräten Standardmerkmale sind. Im allgemeinen sind (wie gezeigt) auf jeder Seite Bohrungen vorgesehen, doch dem Benutzer steht nur ein Griff zur Verfügung, den er in Abhängigkeit von seiner Händigkeit auf der einen oder der anderen Seite anbringen kann. Die Schutzvorrichtung 2003 kann zwischen einem Griff und dem Körper des Schleifgeräts festgehalten werden, oder sie kann mit einem Bolzen in einer nicht benutzten Bohrung verankert werden. (Der Griff kann je nach Händigkeit des Benutzers auf der rechten oder der linken Seite angebracht sein). Eine Schutzvorrichtung kann durch Pressen oder Formen derart hergestellt werden, dass Ansätze 2005 aus der Ebene der Schutzvorrichtung nach oben gehen. Eine Seitenansicht zweier Versionen ist unter der Bezugsziffer 2014 zu sehen, die untere hat bei 2006 ein Schlitzloch, so dass sie nach vorne oder nach hinten bewegt werden kann. Bevorzugte Schutzvorrichtungen sind durchsichtig, so dass der Benutzer durch sie hindurch schauen kann und möglicherweise die gesamte Scheibe mit der Schutzvorrichtung abdecken kann – und dennoch während des Schleifvorgangs durch das Gerät hindurch Sicht auf die Arbeit hat. Eine weitere Version ist unter der Bezugsziffer 2015 gezeigt; diese Version lässt sich mittels eines Schlitzes 2011, einer Flügelmutter 2012 und einer Drehmutter 2010 einstellen, die eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des gebogenen Abschnitts 2007 der Schutzvorrichtung bezüglich des Winkelschleifgeräts ermöglichen, an dem die Schutzvorrichtung durch Bolzen 2008 und 2009 an den Auslegern 2013 angebracht ist, die in die Griffbefestigungsöffnungen hinein verlaufen. (Einer der Bolzen kann durch den Griff ersetzt werden). 2016 ist eine optionale Mulde auf der anderen Seite zur Ermöglichung einer höheren Einstellflexibilität.
  • Bevorzugte Schutzvorrichtungen können auch zum Rand der Schleifscheibe hin bzw. von diesem weg eingestellt werden, so dass das Ausmaß der freiliegenden Scheibe verschiedenen Arbeitsbedingungen entsprechend optimiert werden kann.
  • Zusätzlich zu den offensichtlichen Sicherheitserwägungen zugunsten der Vorsehung von Schutzvorrichtungen ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil daraus, dass eine entsprechend geformte Schutzvorrichtung dazu beiträgt, einen beim Schleifen erzeugten Luftstrom zu kanalisieren und sicherzustellen, dass entstehender Schleifabfall radial nach außen ausgeworfen wird, selbst wenn die von den Sichtöffnungen erzeugte Luftdurchwirbelung, insbesondere bei gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung geformten Sichtöffnungen, die Tendenz hat, Luft von der Schleifoberfläche weg zurück zum Benutzer hin zu ziehen. Jedwedes derartige Material wird von den zwischen der sich drehenden Scheibe/Trägerplatte und der Schutzvorrichtung selbst entstehenden wirbelnden Luftströmungen weggefegt.
  • HERSTELLUNG VON SCHEIBEN AUS LAGENMATERIAL
  • Herkömmliche Scheiben, und insbesondere die Schleifscheiben gemäß der oben genannten PCT-Schrift, werden im allgemeinen aus Schleifpapierbasismaterial ausgestanzt, das im allgemeinen ein gewebe- oder faserverstärktes Trägermaterial umfasst, an dem die Schleifteilchen mit einer geeigneten Art von Klebstoff befestigt sind, und in ca. 1,5 m breiten Rollen geliefert wird. Das Ausstanzen erfolgt zwischen Stanzwerkzeugen in einer Stanze. Natürlich kommt es dabei bei einem Werkzeug zum Ausstanzen harter Schleifmaterialien zu einem erheblichen Grad der Abnutzung, und selbst eine einfache kreisförmige Schnittform ist teuer in der Herstellung, ganz zu schweigen von den komplizierteren Formen der Erfindung. Geht man von NZD $20,000 für ein für diese Schleifanwendung geeignetes Stanzwerkzeug aus, und einer Lebensdauer vor größeren Reparaturen von 150000 Stanzvorgängen, dann ergeben sich daraus Ausstanzkosten pro Scheibe in einer Größenordnung von 5c plus Lohnkosten für die die Maschine bedienenden Arbeiter sowie möglicherweise die Kosten der Umstellung auf schwerere Stanzen.
  • In Anbetracht dessen schlagen wir zumindest für Probeläufe den Einsatz eines Flüssigkeitsschneideverfahrens gemäß 21 vor, bei dem ein unter hohem Druck aus einer Düse austretender feiner Wasserstrahl (oder ein Strahl einer anderen geeigneten Flüssigkeit) für präzise Schnitte in einer Lage von Schleifpapierbasismaterial zur Herstellung von Schleifscheiben verwendet wird. (Wir wissen, dass bestimmte Flüssigkeiten für Standard-Schleifpapierbasismaterial günstiger sind; diese können als Schneideflüssigkeit eingesetzt werden. Außerdem können Schleifkörnchen dem Wasserstrahl beigemischt werden, wie es im Stand der Technik praktiziert wird (siehe jedoch unten). Genauer gesagt würde bei der flüssigkeitsbasierten Schneidevorrichtung – wie für bei anderen Herstellverfahren eingesetzten Wasserschneidetechniken üblich – Flüssigkeit verwendet, die (in der Speisepumpe 2103) auf einen Druck von beispielsweise ungefähr 30000 Pfund pro Quadratinch Druck gebracht wird, über einen flexiblen Schlauch 2104 zugeführt wird und schlussendlich aus einer Düse 2105 austritt, die sich in der Nähe des zu schneidenden Materials befindet. Vorzugsweise ist ein Mittel zur Durchflussregelung vorgesehen, beispielsweise ein Überdruck- oder ein Sicherheitsventil, so dass die Düsen ohne Schneidevorgang über das Basismaterial geführt werden können (um zu einer Lochposition zu gelangen). Sprühnebel und Abfall werden dabei gesammelt, vorzugsweise aktiv mittels (nicht dargestellten) Luftdüsen und Staubsaugern, und somit lässt sich die Flüssigkeit gut filtern und ist wiederverwendbar. Die Düse wird unter Computersteuerung relativ zum Material bewegt, vorzugsweise mit einer Genauigkeit von ± 0,1 mm über die Breite einer einzigen Schleifscheibe hinweg, obwohl eine Präzision von ± 1 mm möglicherweise ausreicht.
  • Bei einer Ausführungsform kann die von einer Rolle 2101 abgezogene Materiallage mittels Klemmrollen 2109 vorwärts und rückwärts bewegt werden, von denen eine aus Stahl und die andere (nämlich die der Schleifseite zugekehrte) aus Gummi ist, um eine Bewegung in einer orthogonalen Achse zu bewirken, und die Düse oder die Anordnung von Düsen 2105 kann auf einer Schiene oder einer anderen geeigneten Trägervorrichtung in der anderen orthogonalen Achse von Seite zu Seite bewegt werden. Schrittmotoren (2106, 2107), die mit Rollen 2109, 2108 gekoppelt sind, sind eine bevorzugte Triebkraftquelle, da sie ohne weiteres über bekannte Schnittstellen an eine computerba sierte Steuerung 2110 angeschlossen werden können. Die Plotter-Sprache HPGL (oder eine ähnliche) kann als genormte Möglichkeit zur Ansteuerung der Schnittstellen der Schrittmotoren ausgewählt werden. Vorzugsweise steht die Einheitsschrittgröße der Schrittmotoren in beiden Achsen in entsprechendem Verhältnis zur relativen Bewegung von Arbeitsstück bzw. Schneidvorrichtung, so dass bei der Zielsetzung eines Kreises ein solcher auch erhalten wird. (Durch Software lassen sich ständige Maßstabsfehler kompensieren, daher ist die oben genannte Anforderung lediglich ein bevorzugtes Merkmal). Vorzugsweise ist eine Anzahl von Düsen 2105 in Reihenformation auf einem steifen Balken oder einer steifen Platte 2113 angebracht, so dass mit einem Satz kontrollierter Bewegungen eine Anzahl identischer Scheiben 2102 aus der Materialrolle ausgeschnitten werden können. In 21 sind keine Einzelheiten einer Maschine aus der Praxis gezeigt. Zum Beispiel sollte die Bewegung des Materials in Längsrichtung vorzugsweise unter geringem Widerstand und mit geringer Wucht erfolgen und dabei kann (wie bei Zweispulen-Bandantrieben für Computer) eine Materialschleife abgezogen und bei Vor- oder Rückwärtsbewegung entsprechend kürzer oder länger gemacht werden. In 21 könnte die Rolle 2118 unter relativ leichter Federvorspannung stehen, so dass sie dazu neigt, hoch zu drücken. Motoren wie der mit 2117 bezeichnete zum Antrieb der Rollen sind zur Verringerung der auf die Rollen 2109 an der Schneidemaschine wirkenden Widerstandskraft nützlich.
  • Das Beimischen von Schleifmittel in den Flüssigkeitsstrahl ist unter Umständen nicht erforderlich, wenn die Maschine derart konstruiert ist, dass der Strahl zunächst auf die schleifende Seite trifft, da in diesem Fall dieses Schleifmittel als das schneidende Schleifmittel fungiert.
  • Es kann möglich sein, einen Stapel aus Schleifscheiben 2111 in einem Durchlauf aus einer mehrschichtigen Materiallage herzustellen. In diesem Fall kann die Effektivität in hohem Maße von der Rauheit der Schleifkörner sowie der Stärke des gerade geschnittenen Trägermaterials abhängen. Mit anderen Worten wird bei zu vielen Schichten die Kapazität des Schneidestrahls zur Anfertigung sauberer Schnitte überschritten. 21 zeigt eine zusätzliche Rolle 2116 hinter einer ersten Rolle 2101 und möglicherweise können weitere Materialrollen hinzugefügt werden. Oder das Material kann als Einzelrolle mit mehreren Schichten gewickelt sein.
  • Natürlich kommt auch das Laserschneiden als Alternative in Frage (bei dem anstelle der Flüssigkeitsdüse eine Infrarotübertragungslinse zur Fokussierung der Strahlung auf einen Punkt eingesetzt wird – wobei die Linse mit einem Kohlendioxid-Dauerstrichlaser gekoppelt ist. Uns ist jedoch bewusst, dass dies kostspieliger ist und mehr Können bei Einsatz und Wartung des bzw. der Lasers) erfordert, und es dabei zu schädlicher Rauchentwicklung aus dem Trägermaterial und den Klebstoffen kommt, die abgeleitet werden muss).
  • Im verpackten Zustand wellen sich Schleifscheiben gerne, und es kommt leicht zu Beschädigungen an ihnen, wenn Wasser in das Trägermaterial gerät, insbesondere während der Lagerung. Dabei tritt das Wasser gerne von Schnittkanten aus ein. (Dies ist möglicherweise ein Nachteil von Wasser als Schnittflüssigkeit. Aus diesem Grund kann die Schnittflüssigkeit auch mit Dichtungseigenschaften versehen sein. Sie kann ein schmelzbarer Feststoff sein, beispielsweise ein Wachs, der bei Verwendung als Strahl in geschmolzenem Zustand vorliegt. Einer, der über der Schleifscheibe erhärtet, wo er dann im Gebrauch als Schmiermittel dient. Oder sie kann Wasser oder eine wässrige Flüssigkeit mit einem darin gelösten Material sein, das als Lack oder als Dichtungsmittel dient. Oder sie kann ein polymerisierbares Material sein, beispielsweise ein Polyurethanlack.
  • Die Vorteile von CNC-basierten Flüssigkeitsschneideverfahren sind unter anderem, dass es jetzt eine Kleinigkeit ist, eine neue Ausgestaltung von Schleifscheibe mit praktisch jeder Form vorzubereiten und herzustellen (die Bezugsziffer 2112 bezeichnet einen Satz von Schneidekoordinaten), ohne die erheblichen Kosten zur Herstellung eines sehr harten Stanzwerkzeugs, die Abnutzung beschränkt sich im wesentlichen auf (austauschbare und massengefertigte generische) Flüssigkeitsdüsen und es ist kein erneutes Schärfen und erneutes Oberflächenbehandeln ganzer musterspezifischer Werkzeuge erforderlich. Es besteht zudem die Möglichkeit, dass bei der Schnittsequenz zunächst verwendbare und wiederverwertbare klappenartige Schuppenformen (Bezugsziffer 2114) aus den ohnehin zu Abfall werdenden Bereichen erstellt werden, und dann erst die Scheiben ausgeschnitten werden. Möglicherweise kann ein einziehbarer Arm die Schuppen auffangen und sie aus dem Schneidebereich entfernen. Die Darstellung zeigt unter der Bezugsziffer 2115 15 Schuppen, die aus dem ansonsten zu Abfall werdenden Material um eine einzige beispielhafte, mit Öffnungen und Aussparungen versehene Schleifscheibe herum hergestellt werden. Die meisten Schleifscheibenformen sind in den Datenbibliotheken typischer Computerzeichenpakete enthalten. Natürlich werden aufgrund der Sparsamkeitsvorgabe bei den Schnittvorgängen diejenigen Formen von Schleifscheiben mit geraden (oder anderen) Rändern bevorzugt, welche mehr als einer Scheibe gemein sind, wie es bei dem Beispielssatz 2112 gezeigt ist, bei dem nur äußerst geringe Abfallmengen entstehen, insbesondere, wenn die Schuppen 2115 aus den Rautenformen zwischen den Scheiben sowie auch aus den größeren Scheibenöffnungen ausgeschnitten werden.
  • Der Verlauf der Schneiden lässt sich derart programmieren, dass das gesamte entfernte Material fein zerkleinert wird. Wird dieses Material gesammelt und gefiltert, kann es bei der Herstellung verschiedener Arten von Schleifscheiben verwendet werden. In jedem Fall lässt sich stets eine gewisse Menge fein zerkleinertes Material aus den Flüssigkeitsableitungen der Schneidemaschine gewinnen.
  • Beim Schneiden mit einer Flüssigkeit kommt es während des Herstellzeitpunkts an einer scharfen Ecke oder einem blinden Ende einer jeden Schnittform mit Ausnahme eines kreisförmigen Umrisses weniger wahrscheinlich zu Spannungen als beim Stanzen. (Erwartungsgemäß breiten sich Risse aufgrund von an den Ecken auftretenden Spannungen aus).
  • Die bevorzugten Formen zur Verhinderung eines Verhakens, die über den Hinterrändern der durch unsere Art von Schleifscheibe hindurch geschnittenen Öffnungen erzeugt werden sollen, indem eine hochgezogene „Haube" über jedem Loch gebildet wird, werden vorzugsweise in einem Pressschritt separat zum Schneideschritt erzeugt, ganz gleich, ob beim Schneiden Werkzeuge oder anderes eingesetzt werden.
  • Es ist zu betonen, dass sich das flüssigkeitsbasierte Schneideverfahren zur Herstellung von Schleifscheiben gemäß der oben genannten PCT-Schrift auch auf herkömmliche Schleifscheiben anwenden lässt, d.h. kreisförmige Formen mit vielleicht einem mittigen, konzentrischen Befestigungsloch und nichts weiter sonst.
  • In 22 sind einige weitere mögliche Gestaltungsformen für Schleifscheiben gemäß der PCT-Schrift gezeigt, obwohl es unmöglich ist, alle Optionen zu zeigen. Vermutlich kann eine Optimierung je nach den relativen Kosten variieren. 22 zeigt unter der Bezugsziffer 2202 eine Scheibe mit nur einer Öffnung, bei der ein Ausgleichssegment aus ihrem Umfang entfernt wurde, und ein Spiegelbild dieser unter der Bezugsziffer 2203.
  • Die Schleifscheibe 2400 von 24 hat (a) drei Sicht- und vor allem Anti-Verhakungs-Öffnungen 2403 (die eingezeichnet wurden, um die Grenzen der bevorzugten Vertiefung zu zeigen, die durch das Eindrücken des Scheibenmaterials entstanden ist, und (b) drei Antriebs-/Ausrichtlöcher 2401, an ungefähr dem selben Radius wie ein Ausreißbereich 2402. Vorzugsweise werden alle drei der Antriebs/Ausrichtlöcher mittels entsprechender Stifte angetrieben, die in der Trägerplatte verankert sind. Die Schleifscheibe befindet sich, wenn sie mit den Antriebsstiften verbunden ist, in korrekter Ausrichtung auf der Trägerplatte der Erfindung. Wird die Scheibe im Gebrauch einer zu starken Belastung ausgesetzt, dann zerstören die Antriebsstifte den Ausreißbereich 2402, so dass sich die Scheibe von der Trägerplatte löst und nicht mehr angetrieben werden kann.
  • In 25 bezeichnet 2500 den Aufbau, 2501 eine mittige Passplatte auf der Trägerplatte gemäß der Erfindung, 2502 die Schleifscheibe gemäß der oben genannten PCT-Schrift, 2503 einen Ausreißbereich an der Schleifscheibe, und 2504 eine Öffnung bzw. einen Stift zur Ausrichtung der Schleifscheibe bezüglich der Trägerplatte. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Vorgang zur Anbringung einer Scheibe auf der Trägerplatte einfacher und leichter ist.
  • Eine weitere Verbesserung der Trägerplatten dieser Erfindung besteht darin, dass ein Greifbelag 2602 zum Ergreifen der Schleifscheibe gemäß der oben genannten PCT-Schrift im konzentrischen Ausreißbereich bereitgestellt wird, mittels einer Mutter, die die Scheibe zwischen sich und dem Greifbelag festdrückt. Der Greifbelag 2602 ist wie ein Schleifpapierring, der konzentrisch um die für die Welle des Winkelschleifgeräts vorgesehene Öffnung herum aufgesetzt wird. (Bei unseren Prototypen handelt es sich um einen auf die Trägerplatte aufgeklebten Schleifpapierring, es kann stattdessen jedoch auch ein anderes haltbares Material verwendet werden, dass sich in die hintere Oberfläche der Schleifscheibe eingräbt – beispielsweise ein Einsatz aus einem gerändelten oder tiefgeätzten Metall, oder ein Abschnitt einer Kunststoffoberfläche mit Vorsprüngen. Die Vorsprünge oder raue Oberfläche sind möglicherweise nicht erforderlich. Zapfen auf einer Metallscheibe sind eine bevorzugte Formation einer gerauten Oberfläche. Eine einfache Metallscheibe kann ausreichen, wenn die Scheibe fest genug an dieser festgezogen wird. Dieser konzentrische Ring soll eine Schleifpapierscheibe (wie diejenige von 24) in ihrem Ausreißbereich ergreifen, so dass bei einer zu starken Belastung der Scheibe im Gebrauch diese sich von der Trägerplatte löst, welche dann die Scheibe nicht mehr antreiben kann. Ein weiterer Vorteil dieses Rings (wie er im Schnitt 2600 gezeigt ist) besteht darin, dass die leichte Erhöhung der Greifoberfläche 2602 zu einer weiteren Luftbewegung zwischen der Schleifscheibe und der Trägerplatte 2603 im Gebrauch führt und somit den hinteren Teil der Schleifscheibe kühlt.
  • Unserer Ansicht nach sollten der Greifbelag und die Antriebsstifte vorzugsweise nicht miteinander verwendet werden; obwohl diese Ansicht von der relativen Effektivität eines jeden Aufbaus bei dessen Implementierung in einer kommerziellen Ausführungsform abhängt.
  • Die 27 bis 30 zeigen eine Kontaktschleifscheibe gemäß der oben genannten PCT-Schrift und eine zur Verwendung mit einer derartigen Kontaktscheibe geeignete Trägerplatte. Diese Art von Scheibe wird insbesondere zur Oberflächenbearbeitung bei Kraftfahrzeugkarosserien eingesetzt, zur Erzeugung einer glatten Oberfläche auf oder unter Lackschichten. Der Benutzer dieser Art von Scheibe sieht sich vorwiegend mit dem Problem konfrontiert, eine lange Lebensdauer der Scheibe sicherzustellen, bevor diese zuschmiert, was sich auch als das Problem des Kühlhaltens der Scheibe und der Arbeitsoberfläche während des Schleifens ausdrücken lässt. Wir haben festgestellt, dass während der Drehung ein gutes Vakuum im relativ dicken Körper der Trägerplatte aufgebaut werden kann, indem im wesentlichen zentrifugal verlaufende Kanäle (siehe 7; 706) vorgesehen werden, so dass Luft aus diesen heraus geschleudert wird und aus Öffnungen (beispielsweise 2803 oder 2905) herausbefördert wird, die durch die Kontaktklebescheibe hindurch und an deren Mittelpunkt verlaufen. Diese Öffnungen können auch als Aufnahme- oder Ausrichtlöcher dienen. Falls die verwendeten Stifte genau durch die Trägerplatte verlaufen, kann es vorzuziehen sein, diese Löcher mit einer Klappe aus elastischem Material zu verschließen, so dass die Wirkungen des Vakuums auf der Schleifoberfläche konzentriert werden. Vorzugsweise liegen die Kanäle frei, wenn die Schleifscheibe entfernt wird, so dass darin angesammelter Schleifabfall herausgespült werden kann.
  • 27 zeigt einfach die hintere Oberfläche (aus der Sicht des Benutzers) einer nichtmodifizierten Trägerplatte mit einer Mutter 2701. Luftauszugs- (Vakuum-) Kanäle sind nicht dargestellt. 28 zeigt eine Version 2800 mit drei Löchern einer Kontaktschleifscheibe mit (a) drei Paaren von je zwei Sicht-/Kühlöffnungen 2801, (b) Index-/Ausrichtlöcher 2803, (c) Faltlinien 2805 um einen Schnitt 2804 herum, und (d) Vakuum- und Ausrichtöffnungen. Es ist zu beachten, dass bei dieser Version die Paare von Sicht-/Kühlöffnungen 2801 so angeordnet sind, dass sie nicht auf Radien der Scheibe liegen. Die Schnitte 2804 ermöglichen eine radiale Verformung des Schleifmaterials nach innen gegen entsprechende Vertiefungen in der Trägerplatte (siehe 23) und es können Schließbleche vorgesehen werden, die entlang der Verbindungslinie der Öffnungen 2801 verlaufen. 29 zeigt eine weitere Version einer Kontaktschleifscheibe, mit den Sicht-/Kühlöffnungen mit einem Durchmesser von 22 mm, die entlang Radien ausgerichtet sind, (b) mit Vakuum-/Ausrichtlöchern mit einem Durchmesser von 8 mm, und (c) Faltlinien.
  • Die 30 bis 33 zeigen ein vierseitiges Schleifpapierscheibensystem. Die Scheibe 3000 – 30 – hat Flügelspitzen 3003, die zu einer Steigerung des Luftstroms zwischen der Scheibe und dem geschliffenen Material beitragen sowie die Auswirkung von Randkontakt verringern, vier Sichtlöcher 3001 mit einem Durchmesser von 16 mm, welche die Hauptbelüftungsquelle darstellen, und einen mittleren Ausreißlochbereich 3002 innerhalb einer Anordnung von Ausrichtlöchern 3004.
  • 31 zeigt unter der Bezugsziffer 3100 die vierseitige Schleifpapierscheibe 3101 in ihrer Stellung auf (hinter) einer Trägerplatte 3102. Man beachte dabei die Ausrichtung (eine beliebige von 4 Stellungen) der Sicht-/Lüftungslöcher in der Schleifscheibe hinter den schrägverlaufenden Löchern der Trägerplatte.
  • 32 zeigt die Arbeitsoberflächenseite einer Trägerplatte 3200, die mit der Schleifscheibe von 30 kompatibel ist. Diese Platte hat einen Greifbelag 3203, vier Kühlkanäle (3201), vier strukturell geschwächte Ausreißbereiche (Löcher 3202) für den Fall, dass ein Objekt durch die Sicht-/Lüftungslöcher ragt, und vier Index-Ausrichtöffnungen.
  • 33 zeigt eine Trägerplatte 3304 im Schnitt und eine passende vierseitige Schleifscheibe 3300 mit vier Sicht-/Lüftungsöffnungen mit Anti-Verhakungs-Merkmalen 3303, ausgedünnte Ausbruchszonen 3301 und einem konzentrisch geschwächten oder Ausreißbereich innerhalb der Ausrichtlöcher. Die Schleifscheibe hat ebenfalls Flügelspitzen 3302 (siehe oben).
  • Wir schätzen, dass eine Herstellung einer vierseitigen Schleifscheibe, bei der Material vom Umfang entfernt wurde, eine Einsparung von mindestens 15% an Rohschleifmaterial gegenüber herkömmlichen kreisförmigen Scheiben bringen kann, da sich die bei kreisförmigen Scheiben verwendeten Schnittlinien nicht berühren und eine einigermaßen große Menge nichtbenutzten Material zwischen Kreisen vorhanden ist. Im Gegensatz dazu kann ein einziger Schnitt beieinanderliegende vierkantige Scheiben durchtrennen. Beim Runden der Ecken der Quadrate fällt zwar etwas Abfallmaterial an; diese Menge hält sich jedoch sehr in Grenzen.
  • Die 34 bis 37 zeigen eine dreiseitige Schleifpapierscheibe; ähnlich der oben genannten vierseitigen Version. 34 zeigt eine Scheibe in ihrer Stellung auf einer geeigneten Trägerplatte 3400. Eines von drei großen Sicht- und Lüftungslöchern, die mit Anti-Verhakungsmerkmalen versehen sind, ist unter der Bezugsziffer 3403 gezeigt. Für den Fall, dass sich im Gebrauch irgendein Objekt innerhalb dieser Öffnung verfängt, verleihen die Löcher 3401 der Trägerplatte einen geschwächten Bereich, so dass sie das Objekt durchlassen kann. (Wir sollten betonen, dass wir es beinahe unmöglich finden, dass sich ein Objekt in den Löchern einer sich drehenden Scheibe verfängt; die wahrscheinlichsten Umstände dafür sind bei einer äußerst langsamen Drehung der Scheibe gegeben).
  • 35 zeigt eine Trägerplatte 3500, die mit der Schleifscheibe 3600 von 36 kompatibel ist, mit einem Greifbelag 3503, und Index-Ausrichtlöchern 3502. 36 zeigt eine dreiseitige Schleifpapierscheibe 3600 mit (a) Flügelspitzen (ohne Bezugsziffern), (b) Lüftungs-/Sichtlöchern 3601, die mit Anti-Verhakungsmerkmalen versehen sind, (c) einem konzentrischen Ausreißlochbereich in der Nähe der mittigen Öffnung, unter der Bezugsziffer 3603, und (d) Ausrichtlöchern 3602. 37 zeigt eine Trägerplatte im Schnitt (3705) und eine passende dreiseitige Schleifscheibe (3700) mit Lüftungslöchern 3702 mit Anti-Verhakungsmerkmalen, Ausreißbereichen 3701 an der hinteren Seite der Lüftungslöcher, und einem konzentrischen geschwächten oder Ausreißbereich 3703. Ausrichtlöcher sind unter der Bezugsziffer 3704 vorgesehen. Die Trägerplatte 3705 hat einen Greifbelag 3707 – beispielsweise einen Schleifpapierring – der zum konzentrischen Ergreifen der Schleifpapierscheibe in ihrem Ausreißlochbereich vorgesehen ist. Der Bereich 3706 ist mit Öffnungen versehen, um die Luftzirkulation zum Kühlen des Arbeitsbereichs während des Gebrauchs zu fördern. Flügelspitzen sind wiederum vorgesehen und eingezeichnet, beispielsweise unter der Bezugsziffer 3708.
  • Flügelspitzen oder absichtlich gebildete Flügel (entweder am Rand der Schleifscheibe, oder aus dem Material einer Trägerplatte hergestellt) oder sogar einfache Verformungen des Rands einer elastischen Trägerplatte können zum Einschluss von Luft um den Umfang der Schleifscheibe herum eingesetzt werden. Diese können in Verbindung mit einer um die Schutzvorrichtung des Winkelschleifgeräts herum verlaufenden und zur Arbeitsoberfläche hin ragenden Lufteinschließungs-„Schürze" verwendet werden, wobei die Schürze aus einem weichen und vorzugsweise transparenten elastischen Material (beispielsweise Polyurethan) besteht und einen positionierten Spalt aufweist, der derart angeordnet ist, dass Staub lediglich in einer Richtung anstatt in allen Richtungen ausgeworfen wird. Eine Staubfängervorrichtung kann dann eingebaut werden, so dass ein erheblicher Teil des Staubs zurückgehalten wird. Diese Art von Schutzvorrichtung ist zur Verwendung mit den dicken, elastischen Trägerscheiben konstruiert, die zur Verwendung mit Kontaktschleifpapierblättern gedacht sind sowie zur Verwendung bei Anwendungen wie der Endbearbeitung von Kraftfahrzeugkarosserien; bei der Herstellung oder der Reparatur.
  • VORTEILE
  • Vorteile bevorzugter Formen dieser Erfindungen sind unter anderem:
    • 1. Der Benutzer hat durch Öffnungen in dem sich drehenden Werkzeug hindurch Sicht zum genauen Schleifen einer gewünschten Ausgestaltung oder Form;
    • 2. Die Öffnungen sorgen jedoch vorwiegend für Luftdurchwirbelung über der Arbeitsfläche, was zum Entfernen von Abfall sowie zum Kühlen der Schleifscheibe gemäß der PCT-Schrift und der Trägerplatte gemäß der Erfindung beiträgt, so dass die abgeschliffene Fläche relativ kühl und unter ihrem Schmelzpunkt bleibt. Ein Versuch ergab eine Temperaturverringerung von 114°F Unterschied auf Stahl.
    • 3. Die Schleifscheibe gemäß der PCT-Schrift nutzt sich gleichmäßiger ab und hat eine längere Lebensdauer. Das Winkelschleifgerät benötigt weniger Energie (was durch Antrieb mit einem Benzingenerator mit begrenzter Kapazität ermittelt wurde).
    • 4. Beim Material besteht eine geringere Tendenz zum Zuschmieren der Schleifoberfläche. Staub wird ziemlich gut von der Arbeitsfläche weg geblasen.
    • 5. Durch die Scheibe ergibt eine feinere und gleichmäßigere Oberfläche.
    • 6. Die Erfindung erweist sich bei Blecharbeiten als besonders sinnvoll, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Metallblech aufgrund von Wärmeentwicklung während des „Säuberns" von Schweißnähten oder Nähten oder dergleichen mittels Schleifen verzieht, aufgrund der Kühlwirkung der Öffnungen gering ist.
    • 7. Die Erfindung erweist sich bei Blecharbeiten als besonders sinnvoll, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Metallblech aufgrund von Wärmeentwicklung während des „Säuberns" von Schweißnähten oder Nähten oder dergleichen mittels Schleifen verzieht, aufgrund der Kühlwirkung der Öffnungen gering ist.
    • 8. Die einstellbare Schutzvorrichtung trägt zum Schutz des Benutzers vor einer relativ freiliegenden, sich drehenden Schleifscheibe bei.
    • 9. Das Herstellverfahren ermöglicht die Herstellung von Scheiben beliebiger Form ohne kostspielige Werkzeuge.
    • 10. Es können höhere Stückzahlen aus der selben Menge Rohmaterials hergestellt werden – im typischen Fall über 15% mehr.
  • Es stellt sich vielleicht die Frage, ob eine Schleifscheibe mit so vielweniger tatsächlichem Schleifmaterial im Vergleich zu einer ganzen kreisförmigen Scheibe auch ihr Geld wert ist. Unserer Erfahrung nach halten die Scheiben gemäß der PCT-Schrift beträchtlich länger, bevor ein Austausch erforderlich wird. Aufgrund des kühleren Betriebs vermindert sich das Zuschmieren, die Arbeitsoberfläche wird auf einer niedrigeren Temperatur gehalten, und es kommt zu weniger Beschädigungen an der Schleifscheibe. Die Abnutzungsmuster unserer Scheiben sind besser, da die Abnutzung gleichmäßiger stattfindet, so dass eine Scheibe erst weitaus später das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Die Arbeitsfläche wird gradueller und über einen breiteren Bereich hinweg abgetragen, so dass Riefen und dergleichen weniger deutlich hervortreten.
  • Schließlich versteht es sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Form der Trägerplatte möglich sind, ohne dabei vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen, wie er in den nachstehenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims (10)

  1. Trägerplatte für Schleifscheiben mit einer Befestigungsöffnung und einer Auflagefläche für Schleifscheiben, wobei die Platte aus elastischem Material hergestellt und kreisförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens drei voneinander beabstandete und symmetrisch angeordnete Aussparungen aufweist, die eine Verformung des ursprünglich kreisförmigen Umfangs besagter Platte bewirken, und die besagten Aussparungen die Form eines Kreisabschnitts oder die Form eines Kreissegments haben.
  2. Trägerplatte nach Anspruch 1, mit 3 bis 8 derartigen Aussparungen.
  3. Trägerplatte nach Anspruch 1 oder 2, die zusätzlich mit symmetrisch platzierten Öffnungen versehen ist, die entlang Radien der Scheibe zwischen den Radien angeordnet sind, auf denen sich die Aussparungen befinden.
  4. Trägerplatte nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Auflagefläche für Schleifscheiben im Wesentlichen flach ist und die Stärke der Platte an deren Rändern minimal ist.
  5. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Auflagefläche für Schleifscheiben mit Kanälen versehen ist, die zur Luftzirkulierung im Raum zwischen Trägerplatte und Schleifscheibe ausgelegt sind.
  6. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Platte aus einem elastischen Material hergestellt ist, welches aus der Gruppe von Gummi- und Kunststoffmaterialien ausgewählt ist.
  7. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Platte in der Nähe ihres Umfangs mit schwächer ausgebildeten Mitteln versehen ist, die dazu ausgelegt sind, einen Bruch entlang dieser schwächer ausgebildeten Mittel zu ermöglichen.
  8. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der ein Greifmittel um die Befestigungsöffnung herum vorgesehen ist.
  9. Trägerplatte nach Anspruch 8, bei der das Greifmittel einen Ring aus Schleifmaterial umfasst.
  10. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der ein Kupplungsmechanismus an der Trägerplatte vorgesehen ist, der dazu ausgelegt ist, die Trägerplatte bei zu hohem Drehmoment auszukuppeln.
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