EP2810739A1 - Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien - Google Patents

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EP2810739A1
EP2810739A1 EP14167429.1A EP14167429A EP2810739A1 EP 2810739 A1 EP2810739 A1 EP 2810739A1 EP 14167429 A EP14167429 A EP 14167429A EP 2810739 A1 EP2810739 A1 EP 2810739A1
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EP
European Patent Office
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carrier body
cover
hub
tool according
tool
Prior art date
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EP14167429.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2810739B1 (de
Inventor
Michael Schulze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Mueller Diamantmetall AG
Original Assignee
Dr Mueller Diamantmetall AG
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Publication date
Application filed by Dr Mueller Diamantmetall AG filed Critical Dr Mueller Diamantmetall AG
Priority to PL14167429T priority Critical patent/PL2810739T3/pl
Priority to PL15187427T priority patent/PL3000558T3/pl
Priority to EP15187427.8A priority patent/EP3000558B1/de
Publication of EP2810739A1 publication Critical patent/EP2810739A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with cooling provisions, e.g. with radial slots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping

Definitions

  • the invention relates to a tool for processing materials.
  • the invention relates to a tool for processing materials, preferably a grinding wheel, with a carrier body with bushings, wherein the tool has a hub for receiving a drive shaft, and means for covering the bushings and / or in which the bushings by suitable materials at least partially are closed.
  • the US 4,004,378 shows a grinding wheel, the rotationally symmetrical support body is provided on its peripheral surface with an abrasive coating.
  • the carrier body also has feedthroughs for achieving a substantially parallel to the axis of rotation of the carrier body extending air flow.
  • a European patent application discloses a tool for machining surfaces, which due to the specific design of the support body, and in particular the arranged therein, is particularly advantageous in terms of its grinding properties.
  • the disclosed there devices are characterized by a particularly low weight, which has an advantageous effect on the development of vibration and handling when handling these abrasive tools, on the other hand, the inventive design of the bushings of the carrier body to a predetermined radial elasticity of the grinding tool, which a further damping of vibrations in grinding operation leads and thus to very good processing results.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a tool for processing materials of the type mentioned above, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular without sacrificing the machining result leads to a reduced noise in the grinding operation.
  • the tool for machining materials in particular a grinding wheel, with respect to a rotation axis substantially cylindrically symmetrical outer geometry, with an inner hub or axle through whose center the axis of rotation extends centrally, a concentric to this, outer shell body whose peripheral surface with an abrasive coating is provided, and a carrier body arranged between the hub and the jacket body, which is preferably integral with the hub and / or the jacket body.
  • the carrier body is configured with at least two feedthroughs, which preferably extend from the inner region of the carrier body, ie from the edge region of the carrier body lying at the hub, in the direction of the outer edge of the carrier body, ie towards the jacket body, wherein, preferably in each sectional plane of the carrier body, the ratio A D / A T is greater than 1, preferably greater than 2, preferably greater than 3 and preferably greater than 4, from the sum of the areas A D forming the lead body material and the area A T forming the carrier body material.
  • the areas forming the leadthroughs A D are therefore greater in total than the surface of the material forming the support body A T , and preferably significantly larger.
  • At least some of the feedthroughs and preferably all feedthroughs on at least one side of the tool are thus substantially completely covered on at least one of the two cylinder cover surfaces with at least one cover element.
  • the cover is in this case at least in the inner region of the carrier body with this form, force and / or materially connected and concentric so on the cylinder top surface arranged the tool that a space for stretching or stretching of the cover is provided in the radial direction and equally a compression of the support body of the tool due to its radial elasticity does not lead to a tarnishing of the cover to the shell body and / or the abrasive coating.
  • At least some of the bushings are filled with a foamed filling material, so that with substantially constant low weight of the tool and also constant radial elasticity of the tool nevertheless there is a closure of the bushings.
  • the least a cover element is made in the manner of a disc of a material which has a sufficiently high breaking strength, especially in the radial direction, that even at high speeds of the tool, although an elongation of the material can take place, but not for Material break is coming. It is advantageous in this context, the use of lightweight materials to keep the material load by the centrifugal forces during grinding operation low.
  • the material of which the cover member is made is selected from a group including plastics, light metals, glass fiber or carbon fiber composites, fabrics and especially coated fabrics, films, fabric-reinforced composites, combinations of the foregoing materials and the like.
  • preferred filling materials are selected from a group comprising foamed plastics and metals, in particular polyurethane foams, PVC foams or polystyrene foams, foamed aluminum and the like of similar materials.
  • a positive, cohesive and / or cohesive connection of the cover in the interior of the carrier body or in the region of the hub, for example by a distortion of the cover against the support body and / or the hub by means of a clamping device and / or fasteners such as Screws, undercuts, clamping or clip means be sufficient although application specific, alternatively or additionally thereto, also a substantially full-surface, cohesive connection of the cover with the carrier body and optionally also the filler can be beneficial.
  • the cover in the use of non-self-supporting materials for the cover, it may also be advantageous to the cover substantially over the entire surface of the support body and optionally also of the filler cohesively with this to connect in the area above, optionally with the filler filled, implementations of the support body despite the use of such lightweight materials to create a sufficiently viable coverage of the bushings or the filling material.
  • a permanently elastic connecting material with a relatively high modulus of elasticity is preferably used, such as, for example, adhesives based on resin, plastic or silicone.
  • the solution according to the invention is safe provided that the tool does not lose its radial elasticity, since the cover does not hinder radial deformation of the tool or at least predictably influenced and thus by the concrete geometry of the bushings or the remaining spoke material of the carrier body is compensated, so that achieved with the generic tools advantageous Grinding properties are preserved.
  • the carrier body may be made of a variety of materials, such as steel, aluminum, copper, bronze or the like, since the vibration is not carried out by the material properties themselves, but by the geometric configuration of the bushings of the carrier body.
  • both a significant weight reduction can be achieved as a targeted vibration damping, especially in metallic support bodies, which have almost no radial elasticity in support bodies of solid material or support bodies with bushings of small geometric dimensions.
  • the thickness of the carrier body (in the direction of the axis of rotation) is smaller than that of the jacket body and / or the hub, so that the carrier body rebounds with respect to the jacket body or the cylindrical top surfaces defined by the latter and in this recess the cover is received.
  • the bushings are executed in the base in the form of squares, wherein the long sides are preferably connected radially extending with the short sides and wherein the short sides are arranged on the inner or outer region of the carrier body.
  • a straight course of the long sides of the bushings is preferred but not required.
  • a rounded design of the inner corners of the squares is preferred so that sharp-edged inner corners are present at the bushings.
  • At least one of the short sides in the plan view can be at least partially circular-segment-shaped, for example concentric with the outer circumference of the lateral surface.
  • the two long sides of the respective bushing are designed to be of equal length, so that the bushings of the carrier body in this embodiment appear substantially annular segment-shaped.
  • the quadrangular passages are distorted or bent around a point outside the respective implementation point, so that the long sides of the bushings in plan view are substantially arcuate or preferably circular segment.
  • the spokes emerging from the material of this embodiment remaining between adjacent feedthroughs are thus arcuately curved and preferably circularly curved and extend in the inner region of the carrier body, ie substantially initially radially outwardly from the hub or axle receptacle, and then by their curvature to experience a kind of asymptotic approach towards the scope of the tool.
  • the degree or extent of the approach of the spokes to the circumference of the tool is different selectable and, as it were, an essential parameter for the radial elasticity of the tool.
  • the long sides of adjacent bushings are substantially parallel, this equally applies to substantially radially extending long sides of the bushings as well as for curved or even circular segment running. Nevertheless, for example, those embodiments are preferred within the scope of the invention, in which a tapering of the spokes is carried out towards the outer region of the carrier body by a non-parallel course of the long sides of passages, whereby further influencing the radial elasticity and the weight of the tools according to the invention this Embodiment can be achieved.
  • the bushings of the carrier body from its opposite cylindrical top surfaces ago essentially incorporated to the middle in the material of the carrier body, for example by milling. It is particularly advantageous, the bushings, which are incorporated from the second side, so for example, the upper cylinder top surface of the carrier body ago by a predetermined rotation angle ⁇ about the axis of rotation rotates with respect to those of the first side of the carrier body, so for example the lower cylinder top surface will be incorporated to rotate. As a result, the spokes between adjacent passages of one side of the carrier body are thus substantially not congruent with the spokes between adjacent feedthroughs of the other side of the carrier body.
  • the abrasive coating is applied by gluing or sintering or similar known methods on the outer peripheral surface of the sheath body and preferably selected from a group of diamond needles such as PCD, MKD, CVD, CBN needles, metal, plastic or ceramic bonded Diamonds, metal or plastic bonded boron nitride, in particular cubic boron nitride.
  • a group of diamond needles such as PCD, MKD, CVD, CBN needles, metal, plastic or ceramic bonded Diamonds, metal or plastic bonded boron nitride, in particular cubic boron nitride.
  • the Fig. 1 shows a generic tool with a support body 1, a shell body 4 with an abrasive coating B and a hub or receptacle 5.
  • the support body has a plurality of bushings 2 and lying between the passages 2 spokes 3, which in this case circular segment-shaped from the inner region of the support body to extend its outer region and approach in the direction of extension of the course of the shell body.
  • Fig. 2 to 5 show schematic sectional views of grinding wheels according to the present invention, wherein for ease of explanation, the tools according to the invention along a section line that the section line XX of Fig. 1 corresponds, are cut.
  • like reference numerals designate corresponding elements or elements with corresponding functions.
  • FIG. 2 shown first embodiment according to the first aspect of the invention is derived from the generic embodiment of the Fig. 1 From here, the bushings 2 of the carrier body at the two cylinder top surfaces of the grinding wheel, each with an annular cover 10 are substantially completely covered.
  • the cover 10 is located on both sides in a recess formed by the support body and extend radially with respect to the axis of rotation of the tool.
  • the cover elements are presently made of light metal or carbon fiber reinforced plastics or ceramics, for example.
  • the cover elements 10 are connected to it by a material connection 11, whereas in the area of the carrier body lying further outside there is no material connection between the material of the carrier body and the cover elements 10.
  • the cover 10 are on the support body in the outer region substantially only and there is a radial clearance 12 between the outer periphery of the cover 10 and the shell body 4 on both sides so that the cover 10 even at a high speed of the tool caused stretching or stretching of the Materials do not come on the jacket body 4 to the plant.
  • the cover on both sides of the hub or the support body by screwing from the outside parallel to the direction of the axis of rotation with the support body or the hub to screw or brace.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the invention according to the second aspect, in which the bushings 2 are filled with a filling material 20, preferably a foamed plastic such as polyurethane or PVC foam.
  • the filler material preferably terminates flush with the cylinder cover surfaces of the carrier body, so that they are substantially planar.
  • FIG. 5 A development of the embodiment according to Fig. 4 is in Fig. 5
  • the cylinder cover surfaces of the carrier body are in turn provided with cover elements 10, wherein these are substantially flat connected to the carrier body and in particular its spokes 3 and optionally also the surfaces of the filling material 20 cohesively.
  • the cover 10 are made of a thin but tear-resistant fabric, so that by the full-surface cohesive connection of the fabric with the surface of the support body and optionally also of the filling material a durable, yet very light surface is formed by the cover 10. In particular, this is the case when the tissue is impregnated by the material used for the cohesive connection.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere eine Schleifscheibe mit einer bezüglich einer Rotationsachse im wesentlichen zylindersymmetrischen Außengeometrie, einer innenliegenden Nabe (5) durch deren Zentrum sich die Rotationsachse zentrisch erstreckt, einem hierzu konzentrischen, außenliegenden Mantelkörper (4), und wenigstens einem zwischen der Nabe und dem Mantelkörper angeordneten Trägerkörper (1), welcher bevorzugt einstückig mit der Nabe (A) und/oder dem Mantelkörper ist, wobei der Trägerkörper (1) mit wenigstens zwei Durchführungen (2) ausgestaltet ist, welche sich vom Innenbereich des Trägerkörpers hin zum Mantelkörper (4) erstrecken, und wobei zumindest einige der Durchführungen (2) an zumindest einer der beiden Zylinderdeckflächen des Trägerkörpers (1) mit wenigstens einem Abdeckelement (10) im Wesentlichen vollständig überdeckt sind, wobei das Abdeckelement (10) zumindest im Innenbereich des Trägerkörpers und/oder im Bereich der Nabe mit diesen form-, kraftund/oder stoffschlüssig verbunden ist, und/oder zumindest einige der Durchführungen (2) mit einem Füllmaterial (20) ausgefüllt sind, so dass ein Verschluss der jeweiligen Durchführungen (2) vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien, vorzugsweise eine Schleifscheibe, mit einem Trägerkörper mit Durchführungen, wobei das Werkzeug eine Nabe zur Aufnahme einer Antriebswelle aufweist, und Mittel zur Abdeckung der Durchführungen und/oder bei welchem die Durchführungen durch geeignete Materialien zumindest teilweise verschlossen sind.
  • Werkzeuge zum Bearbeiten von Materialien mit einem Trägerkörper mit Durchführungen sind im Stand der Technik bekannt. Die US 4,004,378 zeigt eine Schleifscheibe, deren rotationssymmetrischer Trägerkörper an seiner Umfangsfläche mit einem Schleifbelagversehen ist. Der Trägerkörper weist zudem Durchführungen zur Erzielung eines im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Trägerkörpers verlaufenden Luftstroms auf.
  • Darüber hinaus ist unter dem amtlichen Aktenzeichen 13 159 094.5 beim Europäischen Patentamt durch die hiesige Anmelderin mit dem Anmeldetag des 13. März 2013 eine europäische Patentanmeldung hinterlegt, die ein Werkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen offenbart, welches aufgrund der konkreten Ausgestaltung des Trägerkörpers, und insbesondere der hierin angeordneten Durchführungen, besonders vorteilhaft hinsichtlich seiner Schleifeigenschaften ist. Einerseits zeichnen sich die dort offenbarten Vorrichtungen durch ein besonders geringes Gewicht aus, was sich vorteilhaft auf die Entwicklung von Vibrationen auswirkt sowie die Handlichkeit beim Umgang mit diesen Schleifwerkzeugen, andererseits führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Durchführungen des Trägerkörpers zu einer vorgegebenen radialelastizität des Schleifwerkzeugs, was zu einer weiteren Dämpfung von Vibrationen im Schleifbetrieb führt und damit zu besonders guten Bearbeitungsergebnissen.
  • Es hat sich nun gezeigt, dass im Schleifbetrieb dieses Schleifwerkzeugs unter bestimmten Produktionsbedingungen, bei denen ein besonders hoher Kühlmittelbedarf besteht, also beispielsweise bei hohen Rotations- und/oder Vorschubgeschwindigkeiten, eine unerwünschte Geräuschentwicklung stattfindet. Zwar wird hierdurch das Schleifergebnis nicht beeinträchtigt, jedoch stellt der erhöhte Geräuschpegel eine Belastung für das Bedienpersonal an der Bearbeitungsmaschine dar, die es im Interesse der Arbeitssicherheit und zur Vorbeugung von Krankheiten zu vermeiden gilt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und das insbesondere ohne Einbußen des Bearbeitungsergebnisses zu einer verringerten Geräuschentwicklung im Schleifbetrieb führt.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Danach weist das Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere eine Schleifscheibe, eine bezüglich einer Rotationsachse im wesentlichen zylindersymmetrische Außengeometrie auf, mit einer innenliegenden Nabe oder Achsaufnahme durch deren Zentrum sich die Rotationsachse zentrisch erstreckt, einem hierzu konzentrischen, außenliegenden Mantelkörper, dessen Umfangsfläche mit einem Schleifbelag versehen ist, und einem zwischen der Nabe und dem Mantelkörper angeordneten Trägerkörper, welcher bevorzugt einstückig mit der Nabe und/oder dem Mantelkörper ist. Der Trägerkörper ist mit wenigstens zwei Durchführungen ausgestaltet, welche sich bevorzugt vom Innenbereich des Trägerkörpers, also von dem bei der Nabe liegenden Randbereich des Trägerkörpers, in Richtung der Außenkante des Trägerkörpers erstrecken, also hin zum Mantelkörper, wobei, vorzugsweise in jeder Schnittebene des Trägerkörpers, das Verhältnis AD/AT aus der Summe der die Durchführungen bildenden Flächen AD und der das Trägerkörpermaterial bildenden Fläche AT größer als 1 ist, bevorzugt größer als 2, bevorzugt größer als 3 und bevorzugt größer als 4. Die die Durchführungen bildenden Flächen AD sind also in ihrer Summe größer als die das Material des Trägerkörpers bildende Fläche AT ist, und bevorzugt deutlich größer.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung sind zumindest einige der Durchführungen und vorzugsweise sämtliche Durchführungen auf wenigstens einer Seite des Werkzeugs also an zumindest einer der beiden Zylinderdeckflächen mit wenigstens einem Abdeckelement im Wesentlichen vollständig überdeckt. Das Abdeckelement ist hierbei zumindest im Innenbereich des Trägerkörpers mit diesem form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden und konzentrisch so auf der Zylinderdeckfläche des Werkzeugs angeordnet, dass ein Freiraum für eine Streckung oder Dehnung des Abdeckelements in radialer Richtung vorgesehen ist und gleichermaßen eine Stauchung des Trägerkörpers des Werkzeugs aufgrund dessen radialer Elastizität nicht zu einem Auflaufen des Abdeckelements an den Mantelkörper und/oder den Schleifbelag führt.
  • Um eine Streckung bzw. Dehnung des Abdeckelements bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu gewährleisten oder sogar zu fördern ist es möglich, das Abdeckelement lediglich im Innenbereich des Trägerkörpers an diesen zu fixieren so dass das Abdeckelement in weiter außen liegenden Bereichen des Trägerkörpers, also im Verlauf der Richtung hin zur Außenkante des Trägerkörpers mit diesem nicht mehr verbunden ist sondern im wesentlichen nur noch auf diesem aufliegt und hierauf gleiten kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, welcher alternativ oder in Kombination mit dem ersten Aspekt der Erfindung zum Einsatz kommen kann sind zumindest einige der Durchführungen mit einem geschäumten Füllmaterial ausgefüllt, so dass bei im wesentlichen gleichbleibend geringem Gewicht des Werkzeugs und ebenso gleichbleibender Radialelastizität des Werkzeugs dennoch ein Verschluss der Durchführungen vorliegt.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch den Verschluss der Durchführungen der gattungsgemäßen Werkzeuge auch bei hohen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten, und insbesondere auch bei damit zumeist verbundenem hohem Kühlmittelbedarf eine deutliche Reduzierung der Geräuschentwicklung während der Bearbeitung mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs erzielt werden kann und damit bei gleichbleibenden Vorteilen des gattungsgemäßen Werkzeugs eine deutliche Vergrößerung des Anwendungsfelds erzielt wird.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das wenigsten eine Abdeckelement in der Art einer Scheibe aus einem Material gefertigt, welches insbesondere in radialer Richtung eine ausreichend hohe Bruchfestigkeit aufweist, dass auch bei hohen Drehzahlen des Werkzeugs zwar eine Dehnung des Materials erfolgen kann, es jedoch nicht zum Materialbruch kommt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung von Leichtmaterialien um die Materialbelastung durch die Fliehkräfte im Schleifbetrieb gering zu halten.
  • Bevorzugt ist das Material aus dem das Abdeckelement gefertigt ist aus einer Gruppe ausgewählt, die Kunststoffe, Leichtmetalle, Glasfaser- oder Kohlenstofffaserverbundmaterialien, Gewebe und insbesondere beschichtete Gewebe, Folien, gewebearmierte Verbundwerkstoffe, Kombinationen der vorstehenden Werkstoffe und dergleichen ähnliche Werkstoffe enthält.
  • Bevorzugte Füllmaterialien sind je nach Anwendungsfall ausgewählt aus einer Gruppe, die geschäumte Kunststoffe und Metalle enthält, insbesondere Polyurethanschäume, PVC-Schäume oder Polystyrolschäume, geschäumtes Aluminium und dergleichen ähnliche Werkstoffe.
  • In Fällen, in denen das Abdeckelement aus einem harten, selbstragenden Werkstoff gefertigt ist, kann eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssig Verbindung des Abdeckelements im Innenbereich des Trägerkörpers oder auch im Bereich der Nabe, beispielsweise durch ein Verspannen des Abdeckelements gegen den Trägerkörper und/oder die Nabe mittels einer Spannvorrichtung und/oder Befestigungselementen wie z.B. Schrauben, Hintergriffen, Klemm- oder Clipseinrichtungen, ausreichend sein wenngleich anwendungsspezifisch, alternativ oder zusätzlich hierzu, auch eine im wesentlichen vollflächige, stoffschlüssige Verbindung des Abdeckelements mit dem Trägerkörper und optional auch dem Füllmaterial von Vorteil sein kann.
  • Bei der Verwendung von nicht selbsttragenden Materialien für das Abdeckelement kann es darüber hinaus von Vorteil sein, das Abdeckelement im wesentlichen über die gesamte Fläche des Trägerkörpers und optional auch des Füllmaterials stoffschlüssig mit diesem zu verbinden um so auch im Bereich über den, gegebenenfalls mit dem Füllmaterial befüllten, Durchführungen des Trägerkörpers trotz der Verwendung solcher Leichtmaterialien eine ausreichend tragfähige Abdeckung der Durchführungen bzw. des Füllmaterials zu schaffen.
  • Bevorzugt kommt bei der stoffschlüssigen Verbindung des Abdeckelements mit dem Trägerkörper und/oder dem Füllmaterial ein dauerelastisches Verbindungsmaterial mit einem verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul zum Einsatz, wie beispielsweise Klebstoffe auf Harz-, Kunststoff- oder Silikonbasis.
  • Durch die vorstehenden Maßnahmen kann erreicht werden, dass auch bei hohen Drehzahlen kein Eintritt von Kühlmittel oder Luft in die Durchführungen erfolgt wodurch die Geräuschentwicklung im Betrieb deutlich reduziert wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist dennoch sicher gestellt, dass das Werkzeug seine radialelastizität nicht einbüßt, da die Abdeckung eine radialverformung des Werkzeugs nicht behindert oder zumindest vorhersehbar beeinflusst und damit durch die konkrete Geometrie der Durchführungen bzw. des verbleibenden Speichenmaterials des Trägerkörpers kompensierbar ist, so dass die mit den gattungsgemäßen Werkzeugen erzielten vorteilhaften Schleifeigenschaften erhalten bleiben.
  • Der Trägerkörper kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, beispielsweise Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze oder ähnliches, da die Schwingungsfähigkeit nicht durch das Materialeigenschaften selbst, sondern durch die geometrische Ausgestaltung der Durchführungen des Trägerkörpers erfolgt. Somit kann sowohl eine deutliche Gewichtsreduktion auch als eine gezielte Schwingungsdämpfung insbesondere bei metallischen Trägerkörpern erzielt werden, die nahezu keine radiale Elastizität bei Trägerkörpern aus Vollmaterial bzw. Trägerkörpern mit Durchführungen kleiner geometrischer Abmessungen besitzen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dicke des Trägerkörpers (in Richtung der Rotationsachse) kleiner als die des Mantelkörpers und/oder der Nabe, so dass der Trägerkörper in Bezug auf den Mantelkörper bzw. die durch diesen definierten Zylinderdeckflächen rückspringend verläuft und in diesem Rücksprung das Abdeckelement aufgenommen ist.
  • Bei einer Ausführungsform des Trägerkörpers sind die Durchführungen in ihrer Grundfläche in der Art von Vierecken ausgeführt wobei die langen Seiten bevorzugt radial verlaufend mit den kurzen Seiten verbunden sind und wobei die kurzen Seiten am Innen- bzw. Außenbereich des Trägerkörpers angeordnet sind. Ein geradliniger Verlauf der langen Seiten der Durchführungen ist dabei zwar bevorzugt jedoch nicht erforderlich. Ebenso ist eine gerundete Ausführung der Innenecken der Vierecke bevorzugt, so dass scharfkantigen Innenecken an den Durchführungen vorliegen.
  • Bei einer Weiterbildung kann zumindest einer der kurzen Seiten in der Draufsicht, also bei Sicht auf eine zur Rotationsachse normal angeordneten Schnittebene durch den Trägerkörper, zumindest teilweise kreissegmentförmig sein, beispielsweise konzentrisch zum Außenumfang der Mantelfläche. Bevorzugt sind die beiden langen Seiten der jeweiligen Durchführung dabei gleich lang ausgeführt, so dass die Durchführungen des Trägerkörpers bei dieser Ausführungsform im wesentlichen ringsegmentförmig erscheinen.
  • Zur weiteren Verbesserung der Schwingungsdämpfungseigenschaften des Werkzeugs sind bei einer bevorzugten Ausführungsform des Tröägerkörpers die viereckartigen Durchführungen um einen außerhalb der jeweiligen Durchführung liegenden Punkt verzerrt oder verbogen, so dass die langen Seiten der Durchführungen in der Draufsicht im wesentlichen bogenförmig oder bevorzugt kreissegmentförmig sind. Die aus dem zwischen benachbarten Durchführungen verbleibenden Material dieser Ausführungsform entstehenden Speichen sind somit bogenförmig gekrümmt und bevorzugt kreisförmig gekrümmt und erstrecken sich im Innenbereich des Trägerkörpers, also weitgehend von der Nabe bzw. Achsaufnahme aus zunächst im wesentlichen radial nach außen, um dann, durch deren Krümmung, eine Art asymptotische Annäherung in Richtung des Umfangs des Werkzeugs hin zu erfahren. Der Grad bzw. das Ausmaß der Annäherung der Speichen an den Umfang des Werkzeug ist dabei unterschiedlich wählbar und gleichsam ein wesentlicher Parameter für die Radialelastizität des Werkzeugs.
  • Bevorzugt verlaufen die langen Seiten benachbart liegender Durchführungen im wesentlichen parallel, wobei dies gleichermaßen für im wesentlichen radial verlaufende lange Seiten der Durchführungen gilt wie auch für gekrümmt oder sogar kreissegmentförmig verlaufende gilt. Dennoch sind beispielsweise auch solche Ausführungen im Rahmen der Erfindung bevorzugt, bei denen durch einen nicht parallelen Verlauf der langen Seiten benachbart liegender Durchführungen eine Verjüngung der Speichen hin zum äußeren Bereich des Trägerkörpers erfolgt, wodurch eine weitere Beeinflussung der Radialelastizität und des Gewichts der erfindungsgemäßen Werkzeuge dieser Ausführungsform erzielt werden kann.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des Trägerkörpers sind zur Erzielung einer besonders guten Schwingungsdämpfung die Durchführungen des Trägerkörpers von dessen gegenüber liegenden Zylinderdeckflächen her im wesentlichen bis zu dessen Mitte in das Material des Trägerkörpers hinein eingearbeitet, beispielsweise durch Fräsen. Besonders vorteilhaft ist dabei, die Durchführungen, die von der zweiten Seite, also beispielsweise der oberen Zylinderdeckfläche des Trägerkörpers her kommend eingearbeitet werden um einen vorgegebenen Rotationswinkel α um die Rotationsachse rotiert bezüglich denen, die von der ersten Seite des Trägerkörpers, also beispielsweise der unteren Zylinderdeckfläche her kommend eingearbeitet werden zu rotieren. Im Ergebnis sind somit die Speichen zwischen benachbarten Durchführungen einer Seite des Trägerkörpers im wesentlichen nicht deckungsgleich mit den Speichen zwischen benachbarten Durchführungen der anderen Seite des Trägerkörpers.
  • Bevorzugte Rotationswinkel α liegen dabei zwischen 0° und 90°, jeweils einschließlich, vorzugsweise zwischen 30° und 60°, bevorzugt bei 45°, und besonders bevorzugt bei die Hälfte der Winkelteilung der Durchführungen, also bei einem Winkel α = 360°/(2n), wobei n die Zahl der Durchführungen in einer bezüglich der Rotationsachse normalen Schnittebene ist.
  • Bevorzugt ist zur Verminderung und bestenfalls zur Verhinderung von Unwuchten des erfindungsgemäßen Werkzeugs in dessen Einsatz könnten im Träger- und/oder Mantelkörper wenigstens eine, je nach Bedarf auch mehrere Wuchtbohrungen vorgesehen.
  • Bevorzugt ist der Schleifbelag durch Kleben oder Sintern oder ähnliche bekannte Verfahren auf der Außenumfangsfläche des Mantelkörpers aufgebracht und vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die Diamantnadeln wie zum Beispiel PKD-, MKD-, CVD-, CBN-Nadeln, metall-, kunststoff- oder keramikgebundene Diamanten, metall- oder kunststoffgebundenes Bornitrid, insbesondere kubisches Bornitrid umfasst.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Werkzeugs in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
    • Fig. 1
    gattungsgemäßes Werkzeug gemäß dem Stand der Technik;
    Fig. 2
    in einer Schnittansicht, eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
    Fig. 3
    in einer Schnittansicht, eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
    Fig. 4
    in einer Schnittansicht, eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung;
    Fig. 5
    in einer Schnittansicht, eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs gemäß einer Kombination des ersten und des zweiten Aspekts der Erfindung.
  • Die Fig. 1 zeigt ein gattungsgemäßes Werkzeug mit einem Trägerkörper 1, einem Mantelkörper 4 mit einem Schleifbelag B und einer Nabe bzw. Aufnahme 5. Der Trägerkörper weist mehrere Durchführungen 2 auf und zwischen den Durchführungen 2 liegende Speichen 3, welche sich vorliegend kreissegmentförmig vom Innenbereich des Trägerkörpers bis in dessen Außenbereich erstrecken und sich in deren Erstreckungsrichtung an den Verlauf des Mantelkörpers annähern.
  • Die Fig. 2 bis 5 zeigen schematische Schnittansichten von Schleifscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zur vereinfachten Erläuterung die erfindungsgemäßen Werkzeuge entlang einer Schnittlinie die der Schnittlinie X-X der Fig. 1 entspricht, geschnitten sind. In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Elemente oder Elemente mit korrespondierenden Funktionen.
  • Das in Fig. 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung leitet sich von dem gattungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ab, wobei hier die Durchführungen 2 des Trägerkörpers an den beiden Zylinderdeckflächen der Schleifscheibe mit jeweils einem kreisringförmigen Abdeckelemente 10 im Wesentlichen vollständig überdeckt sind. Die Abdeckelemente 10 befindet sich beiderseits in einem durch den Trägerkörper gebildeten Rücksprung und verlaufen radial bezüglich der Rotationsachse des Werkzeugs. Die Abdeckelemente sind vorliegend beispielsweise aus Leichtmetall oder Karbonfaserverstärkten Kunststoffen oder Keramiken gefertigt.
  • Im Innenbereich des Trägerkörpers sind die Abdeckelemente 10 durch eine stoffschlüssige Verbindung 11 mit diesem verbunden wohingegen im weiter außen liegenden Bereich des Trägerkörpers kein Stoffschluss mehr zwischen dem Material des Trägerkörpers und den Abdeckelementen 10 besteht. Die Abdeckelemente 10 liegen auf dem Trägerkörper in dessen Außenbereich im Wesentlichen nur auf und es besteht zwischen dem Außenumfang der Abdeckelemente 10 und dem Mantelkörper 4 beidseitig ein radialer Freiraum 12 so dass die Abdeckelemente 10 selbst bei einer durch hohe Drehzahlen des Werkzeugs verursachten Streckung oder Dehnung des Materials nicht am Mantelkörper 4 zur Anlage kommen.
  • Hierdurch ist gewährleistet, dass die Radialelastizität des Werkzeugs durch die Abdeckelemente 10 nicht gestört wird und insbesondere die Abdeckelemente auch bei hohen Drehzahlen und gleichermaßen hoher Stauchung des Werkzeugs aufgrund dessen hoher radialelastizität nicht auf den Mantelkörper und/oder den Schleifbelag auflaufen und gegebenenfalls den Schleifvorgang stören.
  • Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 3, welche der Fig. 2 zumindest teilweise strukturell entspricht und insoweit auf eine nähere Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet wird, ist keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerkörper und den Abdeckelementen 10 vorgesehen sondern vielmehr eine kraftschlüssige Verbindung im Bereich der Nabe durch eine Spannvorrichtung A.
  • Hierdurch kann, wie in Fig. 3 gezeigt ist, eine geringfügig von einer exakt radialen Erstreckung der Abdeckelemente 10 abweichende Anordnung resultieren, da im Bereich der Spannvorrichtung A eine Stauchung des Materials der Abdeckelemente 10 in Dickenrichtung erfolgen kann.
  • In ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist auch bevorzugt, die Abdeckelemente beiderseits der Nabe oder des Trägerkörpers durch Verschraubungen von der Außenseite parallel zur Richtung der Rotationsachse mit dem Trägerkörper oder der Nabe zu verschrauben bzw. zu verspannen.
  • Sowohl im Falle der Ausführungsformen der Fig. 2 als auch der der Fig. 3 wäre eine flächige stoffschlüssige Verbindung der Abdeckelemente 10 mit dem Trägerkörper bzw. dessen Speichen 3 ebenfalls denkbar und anwendungsspezifisch gegebenenfalls gewünscht.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt, bei der die Durchführungen 2 mit einem Füllmaterial 20, bevorzugt einem geschäumten Kunststoff wie beispielsweise Pulyurethan- oder PVC-Schaum, befüllt sind. Das Füllmaterial schließt dabei bevorzugt bündig mit den Zylinderdeckflächen des Trägerkörpers ab, so dass diese im Wesentlichen eben sind.
  • Eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 gezeigt, wobei diese Ausführungsform die Elemente beider Aspekte der vorliegenden Erfindung vorteilhaft kombiniert. Demnach sind die Zylinderdeckflächen des Trägerkörpers wiederum mit Abdeckelementen 10 versehen, wobei diese im Wesentlichen flächig mit dem Trägerkörper und insbesondere dessen Speichen 3 und optional auch den Oberflächen des Füllmaterials 20 stoffschlüssig verbunden sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Abdeckelemente 10 aus einem dünnen aber reißfesten Gewebe gefertigt, so dass durch die vollflächige stoffschlüssige Verbindung des Gewebes mit der Oberfläche des Trägerkörpers und optional auch des Füllmaterials eine strapazierfähige aber dennoch sehr leichte Oberfläche durch die Abdeckelemente 10 gebildet wird. Insbesondere ist dies der Fall, wenn das Gewebe durch das für die stoffschlüssige Verbindung verwendete Material durchtränkt wird.
  • Hinsichtlich weiterer Details wird zur Vermeidung von Wiederholung auf die allgemeine Beschreibung verwiesen. Schließlich sei daraufhingewiesen, dass die in den voran stehenden Ausführungsbeispielen, in der allgemeinen Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale in jedweder Weise kombiniert werden können. Ferner sind Merkmale, die im Singular und im Plural beschrieben sind, in ihren Kombinationen mit anderen Merkmalen jeweils als in Einzahl und Mehrzahl beschrieben anzusehen.

Claims (10)

  1. Werkzeug zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere eine Schleifscheibe mit einer bezüglich einer Rotationsachse im wesentlichen zylindersymmetrischen Außengeometrie, einer innenliegenden Nabe (5) durch deren Zentrum sich die Rotationsachse zentrisch erstreckt, einem hierzu konzentrischen, außenliegenden Mantelkörper (4), und wenigstens einem zwischen der Nabe und dem Mantelkörper angeordneten Trägerkörper (1), welcher bevorzugt einstückig mit der Nabe (A) und/oder dem Mantelkörper ist, wobei der Trägerkörper (1) mit wenigstens zwei Durchführungen (2) ausgestaltet ist, welche sich vom Innenbereich des Trägerkörpers hin zum Mantelkörper (4) erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest einige der Durchführungen (2) an zumindest einer der beiden Zylinderdeckflächen des Trägerkörpers (1) mit wenigstens einem Abdeckelement (10) im Wesentlichen vollständig überdeckt sind, wobei das Abdeckelement (10) zumindest im Innenbereich des Trägerkörpers und/oder im Bereich der Nabe mit diesen form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist, und/oder
    zumindest einige der Durchführungen (2) mit einem Füllmaterial (20) ausgefüllt sind, so dass ein Verschluss der jeweiligen Durchführungen (2) vorliegt.
  2. Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (20) ein Schaum ist und insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt ist, die geschäumte Kunststoffe und Metalle enthält, insbesondere Polyurethanschäume, PVC-Schäume oder Polystyrolschäume, geschäumtes Aluminium und dergleichen ähnliche Werkstoffe.
  3. Werkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (20) die Durchführungen (2) vollständig ausfüllt und bündig mit den Zylinderdeckflächen des Trägerkörpers (1) abschließt.
  4. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement aus einem Material gefertigt ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Kunststoffe, Leichtmetalle, Glasfaser- oder Kohlenstofffaserverbundmaterialien, Gewebe und insbesondere beschichtete Gewebe, Folien, gewebearmierte Verbundwerkstoffe, Kombinationen der vorstehenden Werkstoffe und dergleichen ähnliche Werkstoffe enthält.
  5. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10) konzentrisch auf der Zylinderdeckfläche des Werkzeugs angeordnet ist und der Außenradius des Abdeckelements (10) kleiner ist als der Radius des Mantelkörpers (4), so dass zwischen Abdeckelement (10) und Mantelkörper (4) ein sich in radialer Richtung erstreckender Freiraum (12) definiert wird.
  6. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis AD/AT aus der die Durchführungen (2) bildenden Fläche AD und der das Trägerkörpermaterial bildenden Fläche AT ≥ 1 ist, bevorzugt ≥ 2, bevorzugt ≥ 3 und bevorzugt ≥ 4 ist.
  7. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sämtliche Durchführungen (2) des Trägerkörpers vollständig durch das Abdeckelement (10) überdeckt sind.
  8. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Abdeckelements (10) mit dem Trägerkörper (1) und/oder der Nabe (5) durch ein Verspannen des Abdeckelements (10) gegen den Trägerkörper (1) und/oder die Nabe (5) erfolgt und/oder durch Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, Eingriffselemente, Klemm- oder Clipseinrichtungen.
  9. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (10) im Wesentlichen vollflächig mit dem Trägerkörper (1) und, optional, dem Füllmaterial (20) stoffschlüssig verbunden ist.
  10. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung ein Klebstoff ist, vorzugsweise ein dauerelastischer Klebstoff und insbesondere ein Klebstoff auf Harz-, Kunststoff- oder Silikonbasis.
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