EP0852981B1 - Vorrichtung zum Verringern der Rauhigkeit und des Abriebs von Schichtbändern - Google Patents

Vorrichtung zum Verringern der Rauhigkeit und des Abriebs von Schichtbändern Download PDF

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EP0852981B1
EP0852981B1 EP98100183A EP98100183A EP0852981B1 EP 0852981 B1 EP0852981 B1 EP 0852981B1 EP 98100183 A EP98100183 A EP 98100183A EP 98100183 A EP98100183 A EP 98100183A EP 0852981 B1 EP0852981 B1 EP 0852981B1
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EP
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grooves
cylinder
comprised
circumference
approximately
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EP98100183A
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Manfred Dr. Schlatter
Manfred Dipl.-Ing. Schultheiss (Fh)
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Emtec Magnetics GmbH
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Emtec Magnetics GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/02Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/22Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing the Roughness and the abrasion of layered tapes by means of a rotating polishing device with structural peripheral surface.
  • a layer with a binder e.g. from a softer Plastic is made of PVC.
  • Such layers are used in abrasion-sensitive devices operated, these tapes in contact with surfaces of stationary or moving parts of the device occur Deposits or deposits of abrasion malfunctions occur.
  • the tool consists of a basic body with several, strands of a grinding wire arranged next to and / or one above the other, the surface of which is natural or synthetic Abrasives coated, or with miniature teeth like a File cut is provided.
  • GB 445,512 describes' rotating cutting or polishing tools consisting of one Rotary body on its circumference filiform or fan-shaped grinding elements are arranged, the grinding elements themselves by extruding a mass, consisting of an elastic binder and evenly distributed in it abrasive particles is produced. Tools of this type are used to treat Suitable materials such as lead, aluminum, leather or wood. The invention therefore has the task of such abrasion of layered tapes, the surfaces melting into Beilby layers in the event of excessive heating, for use in the above characterized devices are determined.
  • the polishing member is a cylinder, whose height corresponds at least to the width of the layer tape and in particular is twice as large.
  • the circumferential structure of the cylinder can expediently consist essentially of there are coaxially arranged grooves that are also thread-like Can have shapes and also with a minimum increase of 0.16 mm can be arranged.
  • polishing member also axially arranged grooves on the cylinder circumference.
  • the axial grooves can have a V-shape, in particular a Includes angles of 112 °, but they can also have a sawtooth shape, in particular an angle of 63 °.
  • the number of coaxial grooves can be between about 1 and 20 and should be around 10 for best results.
  • the coaxial grooves can have a substantially V-shape and the webs in between can have a flank width of 0.1 mm on the Have cylinder peripheral surface.
  • the material of the cylinder circumference expediently consists of hardened Steel. However, it can also be advantageously made of oxide ceramic or a hard metal alloy.
  • the material of the cylinder circumference should have a hardness of at least 60 Rockwell.
  • embodiments of the device according to the invention are shown and described below with reference to this.
  • a polishing member is shown in Figures 1 and 2 as a polishing cylinder 5 and 5A with a central bore 6 or 6A for receiving a not shown axis of a rotary organ.
  • 5A are either coaxial Grooves 8 in the form of a ring or as coaxial, thread-like helical arranged grooves provided.
  • the cylinder 5 has the Diameter 2r, the cylinder 5A the diameter 2R to the outer peripheral surface, in which the tips of the webs 9 between the Grooves 8 lie.
  • the grooves 8 are e.g. in a known manner Turning or grinding applied to the cylinder circumference 7.
  • grooves 8 can be V-shaped have, e.g. with an angle ⁇ of about 40 °. But there are also other groove shapes can be used.
  • the tips of the webs 9 are after producing the grooves 8 with suitable grinding devices ground so that they still have a defined "flank width" of about 0.1 mm and thus also two polishing edges instead previously only one.
  • axial grooves 10 can also be provided from the circumference of the cylinder 5 or 5A.
  • the groove shapes are as follows: V-shape for grooves 10A with an angle ⁇ of approximately 112 °, sawtooth shape for grooves 10B with an angle ⁇ of approximately 63 ° and rectangular shape for grooves 10C with an angle ⁇ of approximately 3.6 °.
  • Other groove shapes within the meaning of the invention are also suitable for detaching and absorbing the abrasion from the layer tape.
  • the grooves 10 are produced by sawing, milling, grinding or also by spark erosion processes or EDM (Electrical Discharge Milling) processes.
  • the surface of the layered tape is in heated to a thickness of a few molecular layers so strongly, that the roughness tips melt and in doughy condition in the valleys are smeared in, the surface being smooth and becomes shiny.
  • This enamel layer is referred to as the "Beilby layer”. It is essential that no material is obtained by polishing is removed, neither in the form of chips or other Particles, in another form. This is surprisingly an occurrence and deposition of abrasion with its above-mentioned Disadvantages consciously avoidable.
  • the contact angle between the tape and cylinder circumference and the belt tension optimized during belt movement become.
  • the abrasion of layer tapes could be increased by a factor of 10 using the device according to the invention can be reduced with a small device, Manufacturing and maintenance effort.
  • a polisher to reduce roughness and Abrasion from layered strips consists of a cylinder with coaxial Grooves or grooves of various shapes, which are advantageously thread-like are. Axial grooves can also be provided his.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verringern der Rauhigkeit und des Abriebs von Schichtbändern mittels eines sich drehenden Polierorgans mit Strukturumfangsfläche.
Schichtbänder der "rauhen" und abriebsverursachenden Art besitzen eine Schicht mit einem Bindemittel, das z.B. aus einem weicheren Kunststoff als PVC besteht.
Werden derartige Schichtbänder in abriebsempfindlichen Geräten betrieben, wobei diese Bänder in Kontakt mit Oberflächen von feststehenden oder bewegten Geräteteilen treten, so können durch Ab- oder Anlagerung von Abrieb Funktionsstörungen auftreten.
DE 33 32 085 A1 offenbart ein Werkzeug zum Aufrauhen, Abtragen und Zerspanen. Das Werkzeug besteht aus einem Grundkörper mit darauf in mehreren, neben- und/oder übereinander angeordneten Strängen eines Schleifdrahts, wobei dessen Oberfläche mit natürlichen oder synthetischen Schleifmitteln belegt, oder mit einer Miniaturverzahnung nach Art eines Feilenhiebs versehen ist.
GB 445,512 beschreibt 'rotierende Schneid- oder Polierwerkzeuge bestehend aus einem Rotationskörper an dessen Umfang faden- oder fächerförmige Schleifelemente angeordnet sind, wobei die Schleifelemente selbst durch Extrudieren einer Masse, bestehend aus einem elastischen Bindemittel und darin gleichmäßig verteilten abrasiven Partikeln hergestellt wird. Werkzeuge dieser Art sind zur Behandlung von Stoffen wie beispielsweise Blei, Aluminium, Leder oder Holz geeignet. Der Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, derartigen Abrieb von Schichtbändern, wobei bei starker Erhitzung die Oberflächen zu Beilby-Schichten schmelzen, zu entfernen, die zur Benutzung in vorstehend charakterisierten Geräten bestimmt sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
Damit wird beim Vorbeiführen der Schichtoberfläche an der erwähnten Umfangs-Struktur deren Rauhigkeit durch Abschleifen der Spitzen der Oberflächenrauhheit reduziert und überraschenderweise gleichzeitig der Abrieb von der Oberfläche entfernt, was durch eine alleinige Reinigung nicht erreichbar war.
In praktischer Ausgestaltung ist das Polierorgan ein Zylinder, dessen Höhe wenigstens der Breite des Schichtbandes entspricht und insbesondere doppelt so groß ist.
Damit wird eine einfache Herstellung des Polierorgans sichergestellt und eine ausreichende Kontaktfläche für das Schichtband bereitgestellt.
Die Umfangsstruktur des Zylinders kann zweckmäßig aus im wesentlichen koaxial angeordneten Nuten bestehen, die auch gewinde-ähnliche Formen haben können und auch mit einer Mindest-Steigerung von 0,16 mm angeordnet sein können.
Vorteilhaft zur Erhöhung der Wirksamkeit des Polierorgans sind auch axial angeordnete Nuten am Zylinderumfang.
Die Axial-Nuten können mit einer V-Form, die insbesondere einen Winkel von 112° einschließt, ausgebildet sein, sie können jedoch auch eine Sägezahn-Form aufweisen, die insbesondere einen Winkel von 63° einschließen können.
Die Zahl der koaxialen Nuten kann zwischen etwa 1 und 20 und sollte etwa bei 10 liegen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Die koaxialen Nuten können im wesentlichen V-Form aufweisen und die Stege dazwischen können eine Flankenbreite von 0,1 mm an der Zylinder-Umfangsfläche aufweisen.
Zweckmäßig besteht das Material des Zylinderumfangs aus gehärtetem Stahl. Es kann jedoch auch vorteilhaft aus Oxid-Keramik oder eine Hartmetall-Legierung bestehen.
Das Material des Zylinderumfangs sollte eine Härte von wenigsten 60 Rockwell aufweisen.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und anhand davon nachfolgend beschrieben.
In der Zeichnung ist dargestellt in
Figur 1
ein Polierzylinder kleineren Durchmessers mit koaxialen oder gewindeähnlichen Nuten sowie Axialnuten
Figur 2
ein Polierzylinder größeren Durchmessers mit koaxialen oder gewindeähnlichen Nuten sowie Axialnuten.
Ein Polierorgan ist in Figur 1 und 2 als Polierzylinder 5 bzw. 5A mit einer zentralen Bohrung 6 bzw. 6A zur Aufnahme einer nicht dargestellten Achse eines Drehorgans dargestellt.
Am Umfang 7 des Polierzylinders 5, 5A sind entweder koaxiale Nuten 8 in Ringform oder als koaxiale, gewindeähnlich schraubenförmig angeordnete Nuten vorgesehen. Der Zylinder 5 hat den Durchmesser 2r, der Zylinder 5A den Durchmesser 2R bis zur Außenumfangsfläche, in der auch die Spitzen der Stege 9 zwischen den Nuten 8 liegen. Die Nuten 8 werden z.B. in bekannter Weise durch Drehen oder Schleifen auf dem Zylinderumfang 7 aufgebracht. Die Nuten 8 können wie in Einzelheit X vergrößert dargestellt, V-Form aufweisen, z.B. mit einem Winkel β von etwa 40°. Es sind aber auch andere Nutenformen einsetzbar. Die Spitzen der Stege 9 werden nach Herstellung der Nuten 8 mit geeigneten Schleifvorrichtungen abgeschliffen, so daß sie noch eine definierte "Flankenbreite" von etwa 0,1 mm aufweisen und damit auch zwei Polierkanten, statt vorher nur einer, besitzen.
Wie in der Draufsicht Figur 1B bzw. 2B gezeigt, können auch Axialnuten 10 aus Umfang des Zylinders 5 bzw. 5A vorgesehen sein. Die Mindestzahl liegt bei einer oder zwei Axialnuten pro Zylinderumfang. Dargestellt sind Ausführungen mit ϕ = 10°, was 36 Nuten 10 entspricht (Einzelheit Y, Fig. 1) oder ε = 8°, was 45 Nuten 10 entspricht in Einzelheiten Y1 und Y2 in Figur 2. Die Nutenformen sind folgende: V-Form bei Nuten 10A mit einem Winkel α von etwa 112°, Sägezahnform bei Nuten 10B mit Winkel δ von etwa 63° und Rechteckform bei Nuten 10C mit Winkel γ von etwa 3,6°. Es sind auch andere Nutenformen im Sinne der Erfindung geeignet, den Abrieb vom Schichtband abzulösen und aufzunehmen. Die Nuten 10 werden durch Sägen, Fräsen, Schleifen oder auch durch Funkenerosionsverfahren oder EDM (Electrical Discharge Milling) - Verfahren hergestellt.
Als Werkstoff für den Zylinderumfang kommen außer gehärtetem Stahl (Härte etwa 60 Rockwell) auch Oxidkeramik oder Hartmetall-Legierungen, etwa auf Basis Titankarbid, Wolframkarbid usw. in Frage, insbesondere, wenn die Schicht des Schichtbandes harte Teilchen enthält.
Mittels des Polierorgans wird die Oberfläche des Schichtbandes in einem Dickenbereich von wenigen Molekül-Lagen so stark erhitzt, daß die Rauheitsspitzen abschmelzen und in teigigem Zustand in die Täler hineingeschmiert werden, wobei die Oberfläche glatt und glänzend wird. Diese Schmelzschicht wird als "Beilby-Schicht" bezeichnet. Wesentlich ist dabei, daß durch das Polieren kein Werkstoff abgetragen wird, weder in Form von Spänen oder anderen Teilchen, noch in anderer Form. Damit wird überraschenderweise ein Auftreten und eine Ablagerung von Abrieb mit seinen oben erwähnten Nachteilen bewußt vermeidbar.
Um gute Polierergebnisse zu erhalten, hat sich herausgestellt, daß eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Zylinderumfang und dem Schichtband im Bereich von -10 und +10 m/s vorteilhaft ist, wobei das negative Vorzeichen für eine langsamere Umfangsgeschwindigkeit als die Geschwindigkeit des Schichtbands steht, das positive Vorzeichen für eine schnellere.
Je nach Schichtbandmaterial kann der Kontaktwinkel zwischen Band und Zylinderumfang und der Bandzug bei der Bandbewegung optimiert werden.
Der Abrieb von Schichtbändern konnte um den Faktor 10 mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert werden bei geringem Vorrichtungs-, Herstellungs- und Wartungsaufwand.
Eine Poliervorrichtung zum Verringern der Rauhigkeit und des Abriebs von Schichtbändern besteht aus einem Zylinder mit koaxialen Riefen bzw. Nuten verschiedener Form, die vorteilhaft gewindeähnlich sind. Es können zusätzlich axiale Nuten vorgesehen sein.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Verringern der Rauhigkeit und des Abriebs von Schichtbändern wobei bei starker Erhitzung die Oberflächen zu Beilby-Schichten schmelzen, mittels eines sich drehenden Polierorgans mit Struktur-Umfangfläche, die eine am Umfang (7) des Polierorgans (5, 5A) vorgesehene gewinde-ähnliche Struktur (8) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zylinder als Polierorgan (5, 5A) dessen Höhe wenigstens etwa der Breite des Schichtbandes entspricht und insbesondere etwa das Doppelte beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur aus im wesentlichen koaxial angeordneten Nuten (8) besteht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daß die Struktur aus gewindeähnlichen Nuten (8) mit einer Mindest-Steigung von 0,16 mm besteht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem axial angeordnete Nuten (10) am Zylinderumfang (7) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial-Nuten (10) eine V-Form aufweisen, die insbesondere einen Winkel (α) von etwa 112° einschließt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axial-Nuten eine Sägezahnform aufweisen, die insbesondere einen Winkel (δ) von etwa 63° einschließt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der koaxialen Nuten (8) etwa 1 bis 20, insbesondere 10 beträgt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koaxial-Nuten (8) im wesentlichen V-Form aufweisen und die Flankenbreite der Stege (9) an der Umfangsfläche (7) des Zylinders (5, 5A) zwischen den Koaxial-Nuten (8) etwa 0,1 mm beträgt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zylinderumfangs (7) aus gehärtetem Stahl besteht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zylinderumfangs (7) aus Oxid-Keramik besteht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zylinderumfangs (7) aus einer Hartmetall-Legierung besteht.
  13. Vorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zylinderumfangs (7) eine Härte von mindestens 60 Rockwell aufweist.
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