EP0067402A1 - Grinding head for hard stones - Google Patents

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EP0067402A1 EP82105002A EP82105002A EP0067402A1 EP 0067402 A1 EP0067402 A1 EP 0067402A1 EP 82105002 A EP82105002 A EP 82105002A EP 82105002 A EP82105002 A EP 82105002A EP 0067402 A1 EP0067402 A1 EP 0067402A1
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    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
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Abstract

1. Grinding head for hard stone, having a vertical drive shaft, which sets the grinding head in rotation, and having grinding bodies (1) which are circular in cross-section and rotatably mounted, which grinding bodies (1), by means of their surface line (11) facing towards the hard stone surface to be ground, define a plane (3), with the grinding bodies (1) being arranged eccentrically in such a way that the surface lines (11), defining a plane (3), of the grinding bodies (1) are pointed tangentially past the centre formed by the intersecting point of this plane (3) with the axis (2) of the drive shaft, characterised in that the grinding head is rigidly connected to the vertical drive shaft, and the grinding bodies (1) are arranged so as to be freely rotatable in the grinding head.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifkopf für Hartgestein, mit einer senkrechten Antriebswelle, die den Schleifkopf in eine Drehbewegung versetzt, mit im Querschnitt runden, drehbar gelagerten Schleifkörpern, die mit ihrer der zu schleifenden Oberfläche des Hartgesteines zugewandten Mantellinie der Mantelfläche eine Ebene aufspannen.The invention relates to a grinding head for hard rock, with a vertical drive shaft which sets the grinding head in a rotational movement, with round, rotatably mounted grinding bodies which, with their surface line of the outer surface facing the hard rock, span a plane.

Ein derartiger bekannter Schleifkopf, der an seiner Unterseite mindestens zwei zur senkrechten Antriebswelle radial angeordnete Schleifkörper besitzt, die mit einer Mantellinie auf der zu schleifenden Oberfläche eines Hartgesteines aufliegen, benötigt für jeden Schleifkörper einen eigenen Antrieb. Bei einer anderen bekannten Schleifvorrichtung sind statt zylindrischer Schleifkörper, die in Drehbewegung versetzt werden, längliche Schleifsegmente mit einem symmetrischen Querschnittsprofil vorgesehen, die um eine waagrechte Achse eine Schwenk- oder Taumelbewegung ausführen. Diese Schleifsegmente besitzen einen geeigneten Steg,beispielsweise in Form eines SChwalbenschwanzes, zur Befestigung in einem Spannfutter. Ein im Schleifkopf untergebrachtes, einem Differential ähnliches Getriebe erzeugt eine Relativbewegung für den Antrieb einer Kurvenscheibe, die zentral um die senkrechte Antriebswelle gelagert ist. Die Kurve der Kurvenscheibe ist in senkrechter Richtung ausgebildet und steht über eine Abtastrolle mit einem Winkelhebel kraftschlüssig in Verbindung. Bei einer Rotation des Schleifkopfes führen die Schleifkörper eine dieser Rotation überlagerte Schwenk- oder Taumelbewegung aus, so daß die Schleifkörper stets nur mit einer Kante auf dem zu schleifenden Hartgestein aufliegen und sich gleichmäßig abnutzen. Dieser bekannte Schleifkopf benötigt ein teures und relativ störanfälliges, im Schleifkopf untergebrachtes Getriebe sowie eine relativ verschleißanfällige Kurvenscheibe und je einen schwenkbar gelagerten Winkelhebel pro Schleifsegment.Such a known grinding head, which has on its underside at least two grinding wheels which are arranged radially to the vertical drive shaft and which lie with a surface line on the surface of a hard rock to be ground, requires a separate drive for each grinding body. In another known grinding device, instead of cylindrical grinding bodies which are set in rotation, elongated grinding segments with a symmetrical cross-sectional profile are provided, which perform a swiveling or tumbling movement about a horizontal axis. These grinding segments have a suitable web, for example in the form of a dovetail, for fastening in a chuck. A gearbox, which is housed in the grinding head and is similar to a differential, generates a relative movement for driving a cam disk, which is mounted centrally around the vertical drive shaft. The curve of the cam is designed in a vertical direction and is non-positively connected to a bell crank via a scanning roller. When the grinding head rotates, the grinding bodies carry a swivel or superimposed on this rotation Wobble movement so that the abrasive bodies only rest on the hard rock to be ground with one edge and wear evenly. This known grinding head requires an expensive and relatively fault-prone gear housed in the grinding head, as well as a relatively wear-prone cam and one pivoted angle lever per grinding segment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schleifkopf der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein Getriebe für den Antrieb der einzelnen Schleifkörper nicht erforderlich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention has for its object to design a grinding head of the type mentioned in such a way that a gear for driving the individual grinding bodies is not required. This object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1. Preferred developments of the invention are characterized in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daßThe advantages achieved by the invention are in particular that

Schleifkörper verwendet werden können, die nicht mehr angetrieben werden müssen, weil die Schleifkörper durch die tangential am Zentrum der senkrechten Antriebswelle vorbei gerichtete Auflage auf der Oberfläche des abzuschleifenden Hartgesteins und die damit verbundene Reibung von selbst in Drehung versetzt werden. Dabei nutzen sich die Schleifkörper in vorteilhafter Weise gleichmäßig ab und es wird eine optimale Oberflächengüte erreicht. Weitere Vorteile bestehen darin, daß der insbesondere zur Bearbeitung von Hartgestein vorgesehene Schleifkopf wegen des Wegfalls der Getriebeteile wesentlich preisgünstiger und weniger störanfällig ist.Abrasive bodies can be used, which no longer have to be driven, because the abrasive bodies are caused to rotate by the tangentially directed support on the surface of the hard rock to be ground and the associated friction. The abrasive bodies wear out uniformly in an advantageous manner and an optimal surface quality is achieved. Further advantages consist in the fact that the grinding head provided in particular for processing hard rock is considerably cheaper and less susceptible to faults due to the omission of the gear parts.

Ausführüngsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit zwei Schleifkörpern, im Grundriß und in Blickrichtung Z,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit drei zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß,
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit vier zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß,
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes mit vier kegelstumpfförmigen Schleifkörpern im Auf- und Grundriß,
  • Fig. 5 einen Schleifkörper und seine Lagerung,
  • Fig. 6 einen Schleifkopf mit vier zylindrischen Schleifkörpern im Grundriß und
  • Fig. 7 einen Schleifkopf entsprechend Fig. 6 in Seitenansicht.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it
  • 1 is a schematic representation of a grinding head with two grinding wheels, in plan and in viewing direction Z,
  • 2 is a schematic representation of a grinding head with three cylindrical grinding bodies in plan view,
  • 3 is a schematic representation of a grinding head with four cylindrical grinding bodies in plan view,
  • 4 shows a schematic representation of a grinding head with four frustoconical grinding bodies in elevation and plan view,
  • 5 a grinding wheel and its storage,
  • Fig. 6 shows a grinding head with four cylindrical grinding wheels in plan and
  • Fig. 7 shows a grinding head corresponding to Fig. 6 in side view.

Fig. 1 zeigt die einfachste Ausführungsform eines Schleifkopfes mit zwei zylindrischen Schleifkörpern 1, die zur senkrechten Achse 2 der Antriebswelle senkrecht angeordnet sind. Die Achsen 13 der beiden Schleifkörper 1 sind auf gleicher Höhe nebeneinander parallel um einen Betrag e außermittig versetzt, so daß die zur Oberfläche 3 des abzuschleifenden Hartgesteins gerichteten Mantellinien 11 der Mantelfläche 12 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Ebene aufspannen. Die Drehung der Antriebswelle 2, die in der Figur durch einen Pfeil angedeutet ist, wird durch die tangentiale Reibungskraft A an den Schleifkörpern 1 zerlegt in einen schleifenden Kraftanteil B in Richtung der Mantellinie 11 und in einen Kraftanteil C, der die Schleifkörper 1 in Rotation versetzt. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger Abrieb des Schleifgutes am gesamten Umfang. Durch diese Anordnung sind die Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 ständig gleichmäßig im Einsatz und bearbeiten die kreisringförmige Fläche 3. Durch die übliche Support- und Brückenbewegung der Vorrichtung mit einem derartigen Schleifkopf wird die ringförmige Schleiffläche 3 gleichmäßig über die gesamte Hartgesteinoberfläche verschoben.Fig. 1 shows the simplest embodiment of a grinding head with two cylindrical grinding bodies 1, which are arranged perpendicular to the vertical axis 2 of the drive shaft. The axes 13 of the two grinding wheels 1 are offset from one another in parallel at the same height by an amount e, so that the surface lines 11 of the outer surface 12 of the grinding wheel 1 facing the surface 3 of the hard rock to be ground span a common plane. The rotation of the drive shaft 2, which is indicated in the figure by an arrow, is broken down by the tangential frictional force A on the grinding bodies 1 into a grinding force component B in the direction of the surface line 11 and into a force component C that sets the grinding bodies 1 in rotation . This advantageously results in uniform abrasion of the grinding material over the entire circumference. As a result of this arrangement, the surface lines 11 of the grinding bodies 1 are in constant use and work on the annular surface 3. The annular support surface 3 is moved uniformly over the entire hard stone surface by the usual support and bridge movement of the device with such a grinding head.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schleifkopfes, bei dem drei zylindrische Schleifkörper 1 senkrecht zur senkrechten Achse 2 der Antriebswelle des Schleifkopfes angeordnet sind. Dabei sind die Achsen 13 der Schleifkörper 1 außermittig tangential versetzt angeordnet, wodurch die tangential wirksame Antriebskraft in eine in Richtung der Mantellinie 11 der Zylindermantelfläche 12 des Schleifkörpers 1 wirkende Reibungskraft B und in eine dazu senkrechte Anzriebskomponente C zerlegt wird. Diese Antriebskomponente C versetzt die Schleifkörper 1 in eine selbständige Drehbewegung, ohne daß es eines besonderen Antriebes der Schleifkörper 1 bedürfe. Diese Drehbewegung der Schleifkörper 1 ermöglicht einen gleichmäßigen Abrieb des Schleifgutes entlang der Kreisringfläche 3, die durch die Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 aufgespannt wird. Durch die bei einer Schleifvorrichtung übliche Support- und Brückenbewegung wird die ringförmige Schleiffläche 3 gleichförmig über die gesamte Schleifgutoberfläche verschoben.Fig. 2 shows a schematic representation of a grinding head, in which three cylindrical grinding bodies 1 are arranged perpendicular to the vertical axis 2 of the drive shaft of the grinding head. The axes 13 of the grinding bodies 1 are arranged offset off center tangentially, as a result of which the tangentially effective driving force is broken down into a frictional force B acting in the direction of the surface line 11 of the cylindrical surface 12 of the grinding body 1 and into a drive component C perpendicular thereto. This drive component C sets the grinding wheel 1 in an independent rotary movement without requiring a special drive for the grinding wheel 1. This rotary movement of the grinding bodies 1 enables a uniform abrasion of the grinding material along the circular ring surface 3, which is spanned by the surface lines 11 of the grinding bodies 1. Due to the support and bridge movement usual in a grinding device, the ring-shaped grinding surface 3 is displaced uniformly over the entire surface of the grinding material.

Fig. 3 zeigt einen Schleifkopf, bei dem vier zylindrische Schleifkörper 1 mit ihren Achsen 13 senkrecht zur Achse 2 einer Antriebswelle außermittig tangential angeordnet sind, so daß die Mantellinien 11 der Zylindermantelflächen 12 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Kreisringfläche 3 aufspannen. Beim Schleifkörper, der in dieser Figur rechts oben angedeutet ist, ist auch die Lagerung 5 des Schleifkörpers 1 am Schleifkopf und seine Befestigung auf einer Achse 4 angedeutet. Der Schleifk5rper 1 ist auf einem Konus 41 mittels einer Scheibe 6 festgespannt. Durch die Notwendigkeit, die Achsen 13 der Schleifkörper 1 zu lagern, ist die Anzahl der Schleifkörper 1 in einem Schleifkopf insbesondere durch den für die Lagerung 5 benötigten Platz begrenzt. Andererseits sind durch den gleichmäßigen Abrieb des Schleifgutes an seinem gesamten Umfang vier Schleifkörper 1 in den allermeisten Fällen ausreichend.Fig. 3 shows a grinding head in which four cylindrical grinding wheels 1 with their axes 13 perpendicular to the axis 2 of a drive shaft are arranged off-center tangentially, so that the surface lines 11 of the cylindrical surface surfaces 12 of the grinding body 1 span a common circular ring surface 3. In the grinding wheel, which is indicated at the top right in this figure, the bearing 5 of the grinding wheel 1 on the grinding head and its attachment on an axis 4 are also indicated. The grinding wheel 1 is clamped on a cone 41 by means of a disc 6. Due to the need to support the axes 13 of the grinding wheels 1, the number of grinding wheels 1 in a grinding head is limited in particular by the space required for the storage 5. On the other hand, four abrasive bodies 1 are sufficient in most cases due to the uniform abrasion of the grinding material over its entire circumference.

Fig. 4 zeigt eine schematiscbe Darstellung eines anderen Schleifkopfes mit vier kegelstumpfförmigen Schleifkörpern 1, die mit ihren Achsen 13 unter einem stumpfen Winkel derart zur Achse 2 der Antriebswelle des Schleifkopfes ausgerichtet sind, daß die eine Ebene 3 aufspannenden Mantellinien 11 der Mantelflächen 12 der kegelstumpfförmigen Schleifkörper 1 zur Achse 2 außermittig tangential verlaufen. Hierdurch wird wieder die durch einen Pfeil angedeutete Rotation der Antriebswelle an den Mantellinien 11 in eine in Richtung der Mantellinien 11 verlaufende Kraftkomponente, die die Schleifarbeit vollführt und in eine hierzu senkrechte Kraftkomponente zerlegt, die unmittelbar zur Drehung der Schleifkörper 1 dient.Fig. 4 shows a schematic representation of another grinding head with four frustoconical grinding bodies 1, which are aligned with their axes 13 at an obtuse angle to the axis 2 of the drive shaft of the grinding head, that the plane 3 spanning surface lines 11 of the lateral surfaces 12 of the frustoconical grinding bodies 1 run off-axis tangential to axis 2. As a result, the rotation of the drive shaft on the surface lines 11 indicated by an arrow is converted into a force component running in the direction of the surface lines 11, which carries out the grinding work and is broken down into a force component perpendicular thereto, which is used directly for the rotation of the grinding bodies 1.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Schleifkörper 1 mit zylindrischer Mantelfläche 12, der auf einem Konus 41 einer Achse 4 mittels einer Scheibe 6 festgespannt ist. Die Scheibe 6 besitzt einen Gewindezapfen.61 und ist mit Spannbolzen 63 in der Gewindebohrung 43 im Konus 41 befestigt. Die Achse 4 setzt sich in einem Achsenstummel 42 fort, der in einer Lagerbuchse 5 mit Kegelrollenlagern 54 gelagert ist. Die Lagerbuchse 5 ist mit Lagerdeckeln 52 abgeschlossen. Eine Wellendichtung 53 dichtet die Rollenlager 54 nach außen ab.5 shows a section through an abrasive body 1 with a cylindrical lateral surface 12 which is clamped on a cone 41 of an axis 4 by means of a disk 6. The disc 6 has a threaded pin . 61 and is fastened with clamping bolts 63 in the threaded bore 43 in the cone 41. The axis 4 continues in an axle stub 42 which is mounted in a bearing bush 5 with tapered roller bearings 54. The bearing bush 5 is closed with bearing caps 52. A shaft seal 53 seals the roller bearings 54 from the outside.

Fig. 6 zeigt einen Schleifkopf mit vier Schleifkörpern 1. Die Schleifkörper 1 mit einer zylindrischen Mantelfläche 12 sind mittels Scheiben 6 mit Spannzapfen 63 auf Achsen 4 befestigt, die in Lagerbuchsen 5 drehbar gelagert sind. Die vier Lagerbuchsen 5 sind an der Unterseite eines Flansches 8 derart befestigt, daß die Achsen 13 der Schleifkörper 1 zur Achse 2 der Antriebswelle senkrecht stehen und außermittig tangential angeordnet sind. Dadurch spannen die vier gleichverteilten Mantellinien 11 der Schleifkörper 1 eine gemeinsame Ebene auf, die durch die Kreisringfläche 3 dargestellt ist, in der ein Schleifgut nur durch Drehung der Antriebswelle 2 gleichmäßig abgeschliffen wird.6 shows a grinding head with four grinding wheels 1. The grinding wheels 1 with a cylindrical lateral surface 12 are fastened by means of disks 6 with clamping pins 63 on axes 4 which are rotatably mounted in bearing bushes 5. The four bearing bushes 5 are attached to the underside of a flange 8 in such a way that the axes 13 of the grinding bodies 1 are perpendicular to the axis 2 of the drive shaft and are arranged tangentially off-center. As a result, the four uniformly distributed surface lines 11 of the grinding bodies 1 span a common plane, which is represented by the circular ring surface 3, in which a material to be ground is uniformly ground only by rotating the drive shaft 2.

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Schleifkopfes, bei dem auf der Unterseite eines Flansches 7, der mit der senkrecht stehenden Antriebswelle verbunden wird, ein Flansch 8 befestigt ist. An diesem Flansch 8 sind die vier Lagerbuchsen 5 befestigt, aus denen die Achsen 4 herausragen. Auf den Achsen 4 sind die Schleifkörper 1 mit Scheiben 6 mit Hilfe von Spannzapfen 63 montiert. Die Schleifkörper 1 sind zylinderförmig und mit ihren Achsen 11 zur Achse 2 der Antriebswelle senkrecht ausgerichtet, so daß die Mantellinien 13 ihrer Mantelflächen 12 eine gemeinsame Ebene aufspannen, in der die Schleifarbeit ausgeführt wird.Fig. 7 shows a side view of a grinding head, in which a flange 8 is attached to the underside of a flange 7 which is connected to the vertical drive shaft. The four bearing bushes 5, from which the axes 4 protrude, are fastened to this flange 8. The grinding wheels 1 with disks 6 are mounted on the axes 4 with the aid of clamping pins 63. The grinding wheels 1 are cylindrical and are aligned with their axes 11 perpendicular to the axis 2 of the drive shaft, so that the surface lines 13 of their outer surfaces 12 span a common plane in which the grinding work is carried out.

Claims (8)

1. Schleifkopf für Hartgestein, mit einer senkrechten Antriebswelle, die den Schleifkopf in eine Drehbewegung versetzt, mit im Querschnitt runden, drehbar gelagerten Schleifkörpern, die mit ihrer der zu schleifenden Oberfläche des Hartgesteins zugewandten Mantellinie der Mantelfläche eine Ebene aufspannen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schleifkörper (1) im Schleifkopf voneinander getrennt derart außermittig angeordnet sind und dadurch von selbst in Drehung versetzt werden, daß die eine Ebene (3) aufspannenden Mantellinien (11) der Schleifkörper (1) tangential am durch den Schnittpunkt dieser Ebene (3) mit der Achse (2) der Antriebswelle gebildeten Zentrum vorbei gerichtet sind.1.Grinding head for hard rock, with a vertical drive shaft, which sets the grinding head in a rotational movement, with round, rotatably mounted grinding bodies which, with their surface line of the outer surface facing the hard rock, span a plane,
characterized,
that the grinding wheels (1) are arranged separately from one another in the grinding head and are thereby set to rotate by themselves in such a way that the surface lines (11) spanning a plane (3) of the grinding wheels (1) are tangential at the intersection of this plane (3) with the axis (2) of the drive shaft formed center are directed past. 2. Schleifkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Schleifkörper (1) außermittig um die Antriebswelle herum gleichmäßig verteilt angeordnet sind.2. Grinding head according to claim 1, characterized in that two or more grinding bodies (1) are arranged evenly distributed eccentrically around the drive shaft. 3. Schleifkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörper (1) zylinderförmig sind und ihre Achsen (13) in einer zur Antriebswelle senkrechten Ebene tangential an der Achse (2) der Antriebswelle vorbei gerichtet sind.3. Grinding head according to claim 1 or 2, characterized in that the grinding bodies (1) are cylindrical and their axes (13) in a plane perpendicular to the drive shaft tangentially past the axis (2) of the drive shaft are aimed. 4. Schleifkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörper (1) kegelförmig oder kegelstumpfförmig sind und ihre Achsen (13) zur Achse (2) der Antriebswelle unter einem derartigen stumpfen Winkel ausgerichtet sind, daß die der zu schleifenden Oberfläche des Hartgesteines zugewandten Mantellinien (11) außermittig in einer Ebene (3) tangential angeordnet sind.4. Grinding head according to claim 1 or 2, characterized in that the grinding bodies (1) are conical or frustoconical and their axes (13) are aligned with the axis (2) of the drive shaft at such an obtuse angle that the surface to be ground Cladding lines (11) facing hard rock are arranged off-center in a plane (3) tangentially. 5. Schleifkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörper (1) mit Achsen (4) in Lagerbuchsen (5) drehbar gelagert sind, die auf der Stirnseite der Antriebswelle befestigt sind.5. Grinding head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the grinding bodies (1) with axes (4) in bearing bushes (5) are rotatably mounted, which are attached to the end face of the drive shaft. 6. Schleifkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchsen (5) an der Unterseite eines Flansches (7) an der Stirnseite der Antriebswelle befestigt sind.6. Grinding head according to claim 5, characterized in that the bearing bushes (5) on the underside of a flange (7) are attached to the end face of the drive shaft. 7. Schleifkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Lagerbuchse (5) ein Achsenstummel (42) drehbar gelagert ist, der sich außerhalb der Lagerbuchse (5) in einem Konus (41) fortsetzt.7. Grinding head according to one of claims 1 to 6, characterized in that in each bearing bush (5) an axle stub (42) is rotatably mounted, which continues outside the bearing bush (5) in a cone (41). 8. Schleifkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schleifkörper (1) auf einem Konus (41) mittels einer einen Gewindezapfen (61) besitzenden Scheibe (6) mit Spannzapfen (63) befestigt ist.8. Grinding head according to one of claims 1 to 7, characterized in that each grinding body (1) on a cone (41) by means of a threaded pin (61) having washer (6) with clamping pin (63) is attached.
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