Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Für die maschinelle, schleifende Bearbeitung von Werkstückoberflächen
werden beispielsweise Tellerschleifwerkzeuge
eingesetzt. Bei diesen Werkzeugen ist die Werkzeugdrehachse
im wesentlichen senkrecht zur Bearbeitungsfläche ausgerichtet
und das Werkzeug weist auf seiner der Bearbeitungsfläche
zugewandten Seite kreisförmig resp. ringförmig wirkende
Schleifmittel auf. Die Schleifmittel sind beispielsweise in
verschiedener Körnung ausgestattete Schleifpapiere oder
Schleiflamellen.
Bei der Verwendung von Schleifpapieren resp. Schleiflamellen
besteht nun das Problem, dass diese bei der Bearbeitung
einem grossen Verschleiss unterworfen sind, d.h. dass sie
sich während dem Bearbeitungsvorgang abnutzen. Ein solches
Werkzeug kann demnach so lange im Einsatz bleiben, als noch
eine genügende Fläche des Schleifpapiers oder der Schleiflamelle
vorhanden ist, um ein zufriedenstellendes Schliffbild
zu erzielen.
Aus der DE 24 11 749 ist nun ein Tellerschleifwerkzeug bekannt,
bei welchem die Schleifmittel als senkrecht zum tellerförmigen
Grundkörper stehende, radial von der Drehachse
nach Aussen weisend angeordnete Schleiflamellen ausgebildet
sind. Die Schleiflamellen sind dabei regelmässig voneinander
beabstandet entweder einzeln oder als Pakete im Grundkörper
angeordnet, wobei die Schleiflamellen auf einer Seite
mit einem körnigen Schleifmittel beschichtet sind. Ein
derartiges Werkzeug eignet sich allerdings nur für den gelegentlichen
Gebrauch und nur für die Bearbeitung kleinerer
Fläche, da diese Anordnung der Schleiflamellen einerseits
zu einem unregelmässigen Schliffbild führen und andererseits
die Schleiflamellen sehr schnell abnutzen und das
Werkzeug nur eine geringe Standzeit erreicht.
Aus der EP 97 121 899 ist nun eine ähnliches Tellerschleifwerkzeug
bekannt, bei welchem aber zwischen den einzelnen
Schleiflamellen jeweils elastische Zwischenelemente angeordnet
sind. Damit wird zwar einerseits ein wesentlich regelmässigeres
Schliffbild bei höherer Standzeit erzielt,
aber die Verschleisseigenschaften sind immer noch unbefriedigend.
Weiter ist beispielsweise aus der US 4,2517,773 ein
Schleifwerkzeug bekannt, bei welchem die Schleiflamellen
nicht senkrecht von einem tellerförmigen Grundkörper abstehend
ausgebildet sind, sondern radial von einem um seine
Längsachse drehbar angetriebenen Zylinder abstehend angeordnet
sind. Hier können sind die einzelnen Schleiflamellen
resp. Schleiflamellenbündel jeweils auf einer Seite durch
ein Stützblatt versteift sein, um ein zu starkes Ablenken
der Schleiflamellen zu verhindern. Diese Stützblätter sind
biegeelastisch, aber steifer als die eigentlichen Schleiflamellen
ausgelegt. Zwischen den einzelnen Schleiflamellen
resp. Schleiflamellenbündel sind aber Zwischenräume vorgesehen,
was zu einem unregelmässigen Schleifbild gerade bei
der Bearbeitung von weichen Werkstoffen, wie beispielsweise
Holz, führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, ein
Schleifwerkzeug der genannten Art mit durch elastische Zwischenelemente
voneinander beabstandete Schleiflamellen dahingehend
zu verbessern, dass das Schleifverhalten kontinuierlich
über die Gebrauchsdauer konstant bleibt und eine
grössere Gebrauchsdauer, d.h. eine längere Standzeit des
Werkzeuges erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Schleifwerkzeug
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen 2 bis 9.
Durch die Anordnung eines mindestens zweiteiligen Zwischenelementes,
wobei eines ein elastisches Zwischenelement ist
und das andere ein dünnwandiges Trennelement darstellt,
konnte festgestellt werden, dass sich das Verschleissverhalten
des Schleifwerkzeuges wesentlich verbessert.
Wenn das elastische Zwischenelement vorzugsweise ein Flies
ist, welches zusammen mit dem Verschleiss der freien, bearbeitenden
Lamellenspitze ebenfalls einem grossen Verschleiss
unterworfen ist und dadurch im Betrieb seine Länge
parallel zur Schleiflamelle dadurch verringert wird, sorgt
das dünnwandige, zusätzliche Trennelement vorteilhafterweise
dafür, dass das Flies im Bereich der Arbeitsseite der
Schleiflamelle keinem Verschleiss unterworfen ist und damit
dieselbe Standfestigkeit aufweist, wie die Schleiflamelle
selbst.
Wenn vorteilhafterweise das Trennelement entweder in radialer
Richtung mit unterschiedlicher Verschleissfestigkeit
ausgeführt ist, oder zwei Trennelemente mit unterschiedlicher
Verschleissfestigkeit hintereinander angeordnet werden,
wird dieser Effekt noch verstärkt, aber dennoch die
Verkleinerung der Länge des elastischen Elementes, vorzugsweise
des Flieses, im Betrieb zusammen mit der Schleiflamelle
nicht behindert, da das verschleissfeste Trennelement
ebenfalls einem höherem Verschleiss ausgesetzt ist.
Diese erfindungsgemässe Anordnung der Trennelemente eignet
sich nun sowohl für Schleifwerkzeuge mit radialer Anordnung
der Schleiflamellen in Bezug auf eine zylindrischen Werkzeuggrundkörper
wie auch für die senkrecht abstehende Anordnung
der Schleiflamellen von einem tellerförmigen Grundkörper.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 schematisch die Seitenansicht eines erfindungsgemässen
Schleifwerkzeuges in Form eines Tellerschleifwerkzeuges; Fig. 2 den Querschnitt durch das Werkzeug nach Figur 1
im Bereich der Schleiflamellen; Fig. 3 schematisch den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe
Anordnung von Schleiflamellen und Zwischenelementen; Fig. 4 schematisch den Längsschnitt durch eine weitere,
erfindungsgemässe Anordnung von Schleifelementen
und Zwischenelementen; Fig. 5 schematisch den Längsschnitt durch eine dritte,
erfindungsgemässe Anordnung von Schleifelementen und
Zwischenelementen; Fig. 6 die schematische Ansicht eines erfindungsgemässen
Schleifwerkzeuges in alternativer Ausführungsform;
und Fig. 7 die Ausschnittsansicht eines Schleifwerkzeuges
nach Figur 5 auf die Schleifmittel.
In Figur 1 ist die Seitenansicht eines erfindungsgemässen
Schleifwerkzeuges 1 als Tellerschleifwerkzeug mit Schleiflamellen
2 dargestellt. Die Schleiflamellen 2 sind radial
bezüglich der Schleifwerkzeugachse 3, senkrecht zum Werkzeugkörper
4 stehend angeordnet. Um einen konstanten Abstand
zwischen den einzelnen Schleiflamellen 2 zu gewährleisten
sind zwischen den Schleiflamellen 2 beispielsweise
zwei Zwischenelemente 6 und 5 angeordnet. Der besseren Uebersichtlichkeit
halber ist bei dieser und der folgenden
Figur jeweils auf der rechten Figurenhälfte nur eine
Schleiflamelle 2 eingezeichnet.
In Figur 2 ist die Anordnung des Schleifwerkzeuges 1 von
Figur 1 der besseren Uebersicht halber noch im Querschnitt
dargestellt. Hier wird insbesondere die radiale Anordnung
der Schleiflamellen 2 mit den dazwischen angeordneten Zwischenelementen
6 und 5 klar ersichtlich.
Das erste Zwischenelement 6 besteht nun erfindungsgemäss
aus einem druckelastischen Material, vorzugsweise einem
Flies, und kommt gegen die nicht mit Schleifmittel beschichtete
Seite 2' der Lamelle 2 in Anschlag. Zwischen
diesem Zwischenelement 6 und der mit Schleifmittel beschichteten
Seite 2'' der Lamelle 2 ist nun ein weiteres
Zwischenelement 5 angeordnet. Dieses Zwischenelement 5 ist
vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt und weist eine
gute Biegefähigkeit auf, besitzt aber im Vergleich zum
Zwischenelement 6 eine höhere Verschleissfestigkeit.
Durch diese Anordnung wird vorteilhafterweise das Abnutzungsverhalten
der Zwischenelemente 6 resp. 5 im Betrieb
des Schleifwerkzeuges 1 optimal genutzt und ein homogene
Stützung ohne störenden Einfluss auf das Schliffbild erreicht.
Im Betrieb werden auch die freien Enden der Lamellen
2 abgenutzt und verkürzen sich laufend. Durch die relativ
hohe Verschleissfreudigkeit der Zwischenelemente 6 werden
diese bei diesem Vorgang ebenfalls verkürzt und behindern
dadurch die Schleifwirkung der Lamellen 2 nicht. Die
weiteren Zwischenelemente 5 verhindern dagegen einen frühzeitigen
Verschleiss der ersten Zwischenelemente 6 im werkzeugkörpernahen
Bereich durch die mit Schleifmitteln versehene
Seite 2'' der Lamellen 2 im Betrieb, welcher die
Stützwirkung bereits nach kurzer Betriebszeit beeinträchtigt
und damit ein sich stetig verschlechterndes Schliffbild
verursacht.
Vorzugsweise ist die Länge der Zwischenelement 6 derart bemessen,
dass sie in neuem Zustand bis dicht an die freien
Enden der Lamellen 2 heranreichen. Im Betrieb stellt sich
dann die Länge durch den Verschleiss praktisch von selbst
ein, die Einlaufphase wird dadurch aber sehr klein gehalten
resp. es wird vorteilhaft von Beginn weg ein homogenes,
konstantes Schliffbild erzielt. Die weiteren Zwischenelemente
5 hingegen sind vorzugsweise wesentlich kürzer ausgelegt,
sie weisen beispielsweise ca. 250% bis 625% der Länge
der Lamellen 2 auf, oder können noch kürzer ausgelegt sein.
Damit kann das Werkzeug 1 eingesetzt werden, bis sich die
Lamellen 2 zusammen mit den ersten Zwischenelementen 6 bis
dicht an das Ende der Zwischenelemente 5 abgenutzt haben,
was im Vergleich mit herkömmlichen Werkzeugen 1 eine Verlängerung
der Einsatzdauer des Werkzeuges bedeutet.
Damit die gewünschte Wirkung erzielt wird, sind die verschiedenen
Elemente, d.h. die Lamellen 2 und die Zwischenelemente
6 und 5 untereinander nicht verbunden, sondern
liegen lediglich aneinander an.
In Figur 3 ist nun noch detaillierter der Längsschnitt
durch die oben dargestellt Anordnung der Lamellen 2 und
Zwischenelemente 6 und 5 dargestellt, wobei zur Verdeutlichung
die mit Schleifmitteln versehene Seite 2'' der Lamellen
2 durch Punkte dargestellt ist.
In Figur 4 ist ein analoger Längsschnitt wie Figur 2 in einer
alternativen Ausführungsform dargestellt. Hier werden
nun als weitere Zwischenelemente zwei aneinander anliegende,
vorzugsweise unterschiedlich lange Zwischenschichten 5'
und 5'' eingesetzt. Dabei weist vorzugsweise die an die Lamelle
2 anliegende Zwischenschicht 5' eine im Vergleich zur
nachfolgend angeordneten Zwischenschicht 5'' höhere Verschleissfreudigkeit
auf, ist dafür für eine bessere Stützwirkung
und zum besseren Schutz des Zwischenelementes 6
länger ausgebildet. Die Verschleissfreudigkeit dieser Zwischenschicht
5' wird vorteilhafterweise derart eingestellt,
resp. gewählt, dass im Betrieb des Werkzeuges 1 sich auch
diese Zwischenschicht 5' beim Abnützen der Lamellen 2 und
Zwischenelemente 6 verkürzt resp. verschleisst.
Eine weitere, bevorzugte alternative Ausführungsform ist
schliesslich in Figur 5 im Längsschnitt dargestellt. Das
weitere Zwischenelement 5 weist dabei in radialer Richtung,
d.h. zum freien Ende der Lamelle 2 hin, unterschiedliche
Beschaffenheit in Bezug auf die Verschleissfreudigkeit auf.
Beispielsweise weist das Zwischenelement 5 einen ersten,
werkzeugkörpernahen Bereich 7 auf, welcher eine hohe Verschleissfestigkeit
besitzt, und einen anschliessenden Bereich
8, welcher eine tiefere Verschleissfestigkeit aufweist,
und wie die Zwischenschicht 5' in Figur 4 im Betrieb
zusammen mit dem freien Ende der Lamelle 2 verschleisst.
Als Trägermaterial für die Schleiflamellen 2 können vorzugsweise
Natur- oder Kunststofffasern eingesetzt werden,
welche zu einem Gewebe als Träger für das auf einer Seite
angeordnete Schleifmittel verarbeitet werden. Die Gewebestruktur
wird vorzugsweise derart eingesetzt, dass Kette
und Schuss des Gewebes derart orientiert sind, dass die
Schussfäden des Gewebes im wesentlichen senkrecht oder in
einem Winkel oder Bogen zur Schleifebene weisend verlaufen
und die Kettenfäden im wesentlichen parallel zur Schleifebene
verlaufen. Damit wird ein praktisch fransenfreier
Verschleiss der Schleiflamellen 2 gewährleistet.
In Figur 6 ist schematisch die Ansicht eines alternativen,
erfindungsgemässen Schleifwerkzeuges dargestellt. Das
Schleifwerkzeug 1 weist einen zylinderförmigen Grundspannkörper
11 mit Antriebsachse 12 auf und daran radial nach
aussen abragende, blattförmigen Schleiflamellen 2. Zwischen
den Schleiflamellen 2 sind jeweils mindestens zwei Zwischenelemente
6 und 5 angeordnet, wie bereits vorhergehend
beschrieben.
Das Schleifwerkzeug 1 wird mittels eines Motores über die
Antriebsachse 12 in Rotation versetzt und dann tangential
an ein zu bearbeitendes Werkstück herangeführt. Alternativ
kann das Schleifwerkzeug 1 stationär eingerichtet werden
und das zu bearbeitende Werkstück beispielsweise mittels
eines Greifarmes, welcher numerisch gesteuert sein kann,
tangential an das rotierende Schleifwerkzeug 1 herangeführt
werden.
In Figur 7 ist eine Teilansicht auf einige Schleiflamellen
2 dargestellt. Das Schleiflamellen 2 weisen hier beispielsweise
eine im wesentlichen rechteckförmige Gestalt auf und
besitzen sich im wesentlichen in radialer Richtung in Bezug
auf die Antriebsachse 12 des Schleifwerkzeuges 1 erstreckende
Schlitze 15,16. Die Schlitze 15,16 weisen beispielsweise
eine rechteckförmige Gestalt auf. Die gegen das freie
Ende der Schleiflamellen 2 hin angeordneten Schlitze 15
reichen vorzugsweise bis zum freien Rand der Schleiflamellen
2, d.h. es sind nach aussen offene Schlitze. Die weiter
nach Innen gegen die Drehachse 12 hin befindlichen Schlitze
16 sind derart angeordnet, dass ihre Oberkanten 16' gegenüber
den Unterkanten 15' der Schlitze 15 versetzt überlappend
angeordnet sind.
Durch diese Ausgestaltung der Schleiflamellen 2 wird einerseits
ein zusammenhängendes Schleifmittel 1 geschaffen,
dessen freie Kante durch die Schlitze 15 resp. 16 in voneinander
praktisch unabhängig auslenkbare Fahnen aufgeteilt
wird und damit eine flexible Schleifkante bildet, welche
auch stark geformten, dreidimensionalen Konturen von zu bearbeitenden
Werkstücken folgen kann. Durch die Zwischenelemente
6 und 5 wird vorteilhafterweise eine gute, homogene
Schleifwirkung ohne übermässig starken Druck erzielt, weshalb
auch Werkstücke aus verhältnismässig weichem Material,
wie beispielsweise Holz, bearbeitet werden können, ohne
dass unregelmässige oder übermässiger Materialabtrag durch
die Schleiflamellen 2 verursacht würde.
Die Schleiflamellen 2 werden im Betrieb beim Auftreffen auf
das zu bearbeitende Werkstück entgegen der Antriebsdrehrichtung
ausgelenkt resp. weggedrückt. Es hat sich nun gezeigt,
dass durch die bevorzugte Anordnung der Schlitze
15,16 in jeweils gekreuzter, überlappender Richtung von
aufeinanderfolgenden Schleiflamellen 2 sich die einzelnen
Randabschnitte jeder Schleiflamelle 2 vorteilhafterweise
aneinanderschmiegen und praktisch eine homogene Schleifebene
bilden.
Der Aufbau der Schleiflamellen 2 sowie den Zwischenelementen
6 und 5 entspricht der Darstellung der vorhergehenden
Figuren 1 bis 5.
Der grosse Vorteil derartiger Schleifwerkzeuge 1 liegt im
homogenen, konstanten Schliffbild von Beginn weg, der langen
Einsatzzeit der Werkzeuge 1 und der Eignung der Bearbeitung
auch weicher Werkstücke mit dreidimensionaler Formgebung.