EP3999282B1 - Schleifsegment für eine schleifwalze, schleifgerät und verwedung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a grinding segment for a grinding roller, comprising at least one carrier body for the positive attachment of the grinding segment to a lateral surface of the grinding roller and at least one essentially flat layer of abrasive.
- the present invention further relates to a grinding roller for processing a surface of a workpiece and/or a surface of a negative mold for producing the workpiece, the grinding roller having an essentially cylindrical base body with a lateral surface.
- the present invention further relates to a grinding machine with at least one grinding roller according to the invention, including grinding segments according to the invention, and at least one rotary drive.
- the present invention also relates to the use of such a grinding segment, such a grinding roller or such a grinding machine.
- Such a grinding segment is already known from the scriptures DE 20 2005 016 671 U1 known, in which the abrasive is attached to a support with a Velcro strip in such a way that the abrasive layer is oriented normal to the outer surface of the grinding roller and when the abrasive segment comes into contact with a workpiece, the abrasive segment deforms elastically in one direction.
- the disadvantage of the prior art is that due to the orientation of the abrasive layer normal to the outer surface of the grinding roller during rotation in the grinding process, the removal rate is only partially effective, since the force on the workpiece due to elastic deformation of the grinding segment is not optimally applied to the Workpiece is transferrable.
- the grinding segment follows the contour during the removal process and thus does not contribute significantly to the leveling of a surface of the workpiece.
- an elastically deformable support means which is preferably an elastically flexible material such as a brush, foam or other suitable material.
- the disadvantage of the prior art is that the elastically flexible materials are adapted to the deformation during the grinding process, but are not designed for the supply and/or storage of grinding fluid.
- Such a grinding roller is from the document DE 20 2005 016 671 U1 which has mounted abrasive segments provided with an abrasive layer oriented normal to the mantle surface.
- a disadvantage of the prior art is that material can only be removed in one direction of rotation without retooling the attached grinding segments.
- a grinding machine with grinding segments is from scripture DE 20 2005 016 671 U1 known, in which the grinding segments are arranged in the grinding roller such that the abrasive layer is oriented normal to the lateral surface of the grinding roller and thereby after assembly of the grinding roller Direction of rotation of the grinding roller is determined by the function of the abrasive layer.
- the disadvantage here is that due to the orientation of the abrasive layer normal to the lateral surface of the grinding roller during the rotation in the grinding process, no automatic propulsion can be generated by the abrasive layer oriented normal to the lateral surface of the grinding roller, even in the only direction of rotation possible for the grinding process, which is preferably for large Workpieces under manual processing is necessary and also no high removal rate is possible.
- the technical task according to the first aspect of the present invention is therefore to specify an abrasive segment that is improved over the prior art, in which the disadvantages of the prior art are at least partially eliminated, and which is characterized in particular by an abrasive layer that allows increased material removal allows and the material removal by the grinding segment also contributes to a significant leveling of the workpiece surface.
- the technical task according to the second aspect is to specify a grinding segment that ensures effective grinding fluid supply and grinding fluid storage and is tailored to parameters relevant to the removal process, such as vibration, sound, heat, surface shape, etc., without comfortable handling and/or or long service life has to be foregone and the grinding result is improved.
- a further object according to a third aspect of the present invention is to specify a grinding roller that is improved compared to the prior art, in which the disadvantages of the prior art are at least partially eliminated, and which is characterized in particular by that the grinding roller can be used in both directions of rotation relevant to the removal process.
- a further object according to a fourth aspect of the present invention is to specify a grinding machine that is improved over the prior art, in which the disadvantages of the prior art are at least partially eliminated, and which is characterized both by user-friendly handling of large grinding rollers (from one roller length and/or a roller diameter of approx. 300 mm) as well as a high potential abrasion on the workpiece.
- a further object according to a fifth aspect of the present invention is to specify an improved use of the grinding segment, the grinding roller or the grinding machine compared to the prior art.
- the at least one abrasive layer is aligned essentially parallel to the outer surface of the grinding roller when the abrasive segment is in a state attached to the grinding roller, and at least one elastic intermediate layer is arranged between the at least one carrier body and the at least one abrasive layer.
- the parallel alignment of the abrasive layer to the lateral surface ensures efficient leveling of the surface to be processed, with residues in particular being effectively treated and the surface being locally corrected and leveled to the conditions in the surrounding area.
- the term elastic means that the intermediate layer is compressible under the influence of force and that the intermediate layer then resumes its original shape when no more force is exerted. This property essentially achieves two advantages, namely that the layer has a pressure-equalizing effect and develops a damping effect during the grinding process.
- At least one elastic intermediate layer which essentially consists of felt, to be arranged between the at least one carrier body and the at least one abrasive layer.
- the grinding segment can be operated both in dry grinding and with the use of grinding fluid.
- the elastic properties of felt have high pressure elasticity and resilience, which means that there are hardly any creases, which would be detrimental to the sanding process.
- felt is sound-insulating and efficiently insulates against heat, whereby these properties ensure both more comfort in operation and a better grinding result, especially when using the grinding segment.
- the padding ensures protection against excessive mechanical stress on all components involved, such as the abrasive layer, carrier body and/or workpiece.
- the adaptation of the properties of the felt to the individual requirements of the surface to be processed can also be controlled via the density of the felt layer on which it is based.
- the grinding segment with the elastic intermediate layer made of felt offers the possibility to work on special and demanding curved areas such as for example, convex or concave geometries can also be accommodated by the elastic felt intermediate layer following the curvature of the workpiece to be machined.
- the thickness of the intermediate resilient felt layer may vary in thickness over at least a length of the abrasive segment.
- felt as a supporting elastic intermediate layer thus offers the advantage that both the necessary pressure for effective removal of the carrier element is transferred to the workpiece via the abrasive layer and complex surfaces can be traced in the contour.
- the vibration-inhibiting properties of felt which can be adapted to the conditions in the removal process thanks to its specific composition, enable user-friendly and comfortable operation of the grinding segment, which, due to the low specific density, essentially does not involve any additional weight for handling.
- At least one such abrasive segment is fastened to the lateral surface in a form-fitting manner.
- the at least one grinding roller can be set in rotation with the at least one rotary drive in order to bring about a relative movement of the at least one layer of abrasive to the surface of the workpiece to be machined and/or the negative mold.
- the grinding segments Due to the elastic intermediate layer, the grinding segments also ensure large-area contact and effective removal by the abrasive layer over the entire longitudinal extent of the grinding roller.
- the at least one elastic intermediate layer is essentially made of felt, in the form of foam or in the form of plastic and the thickness of the at least one elastic intermediate layer is such that a grinding fluid, in particular water, can be stored and released in it, and/or the at least one elastic intermediate layer is formed without abrasives.
- the abrasive prevents increased heat generation and thus protects both the abrasive layer and the surface of the workpiece and/or the negative mold.
- the at least one carrier body is essentially T-shaped in cross section and/or designed in such a way that the carrier body can be positively fastened to the lateral surface of the grinding roller via a dovetail connection.
- the grinding segment is fixed on the grinding roller by a constructive termination.
- the at least one carrier body comprises at least one bearing surface on which the at least one elastic intermediate layer is supported at least in regions, preferably with the at least one bearing surface being aligned essentially parallel to the at least one planar abrasive layer.
- the at least one elastic intermediate layer is attached to the at least one carrier body and/or to the at least one abrasive layer with an adhesive layer.
- the adhesive layer as a binder is cost-effective and functionally sufficient for demanding removal processes.
- the worn parts After the end of the service life of the carrier body, elastic intermediate layer or abrasive layer, the worn parts can be replaced quickly and without high material requirements thanks to the adhesive layer.
- the at least one elastic intermediate layer has a thickness that is at least three times greater than a layer thickness of the at least one abrasive layer.
- the abrasive layer particularly preferably has a layer thickness in the range between 0.6 mm and 1.5 mm.
- the elastic intermediate layer preferably has a thickness in the range between 5 mm and 12 mm, particularly preferably in the range between 8 mm and 10 mm.
- the elastic intermediate layer only develops the full extent of its positive material-specific aspects for the ablation process above a certain thickness.
- the at least one abrasive layer comprises at least one abrasive, preferably diamond, cubic boron nitride, sintered corundum and/or an abrasive with zirconium corundum, aluminum oxide and/or silicon carbide, preferably wherein the at least one abrasive has an abrasive grain size between 50 ⁇ m and 745 ⁇ m, and/or in at least one binder, preferably a resin binder, preferably wherein the abrasive layer is disposed on a backing layer.
- the lateral surface is provided with at least one groove for receiving at least one grinding segment, preferably wherein the at least one groove is essentially dovetail-shaped in design, and the at least one grinding segment is positively fixed therein.
- the at least one groove is arranged obliquely to a longitudinal direction of the grinding roller, preferably at an angle of between 1° and 10°, particularly preferably at an angle of between 2° and 3.5°
- the angle of the at least one groove makes it possible for a subsequent grinding segment to already come into contact with the workpiece in an end phase of the sliding contact of a first grinding segment, thereby reducing the times in which the workpiece is not in contact with the at least one grinding segment is stationary.
- the grinding result is improved by an inclination of the at least one groove to the longitudinal direction of the grinding roller and the grinding segments located therein.
- the carrier bodies of the grinding segments are essentially T-shaped, the at least one corresponding groove offers a non-positive connection for the grinding segments on the lateral surface of the grinding roller.
- a dovetail-shaped connection offers a secure and non-positive connection of the grinding segment with the grinding roller, especially in the case of high loads in the removal process.
- At least one, preferably essentially cylindrical, opening for at least one tool holder is arranged on at least one end face of the essentially cylindrical base body, preferably with exactly two openings being arranged on the at least one end face.
- the grinding roller can be used as a tool for a wide variety of grinding machines or grinding robots.
- the arrangement of the openings on the end face makes it possible for the grinding segments to extend over the full lateral extent of the grinding roller.
- At least one locking mechanism, at least one cover and at least one opening, the opening being arranged in the at least one cover and the at least one locking mechanism being insertable into the at least one opening for locking of the at least one grinding segment are arranged on at least one of the end faces of the essentially cylindrical base body.
- the locking can also take place in a user-friendly manner after installation on a grinding roller or a grinding robot.
- At least one handle preferably provided with at least one grinding fluid feed, is provided for manual guidance of the grinding machine.
- the handle ensures comfortable handling, even for large and heavy sanding rollers.
- the grinding medium layer is supplied with grinding fluid without the need for an external grinding fluid feed. This saves unnecessary work steps in the removal process and also offers more comfortable handling of the grinding machine or the grinding robot.
- At least one robot arm is provided, at the end of which at least one tool holder of at least one grinding roller is arranged, preferably wherein the tool holder is provided with at least one grinding fluid feed.
- the use of an above-described grinding segment and/or an above-described grinding roller for processing a surface of a workpiece, preferably coated with a coating to protect against environmental influences is preferably provided that at least one region of the workpiece adjoining the surface to be processed consists of a carbon fiber and/or glass fiber composite material, or a surface of a negative mold, preferably coated with wax, for the production of a workpiece, which preferably consists at least partially of a carbon fiber and/or glass fiber composite material.
- the uses mentioned take place in a particularly advantageous form for use on the workpiece, which is designed as a wing or fuselage of an aircraft, parts of a ship, parts of a train or as a rotor blade of a wind turbine.
- a grinding fluid preferably water, particularly preferably water mixed with soap.
- Fig. 1a shows an abrasive segment 1 comprising a carrier body 3 and a planar abrasive layer 6, with an elastic intermediate layer 7 being arranged between the abrasive layer 6 and the carrier body 3.
- abrasive segment 1 comprising a carrier body 3 and a planar abrasive layer 6, with an elastic intermediate layer 7 being arranged between the abrasive layer 6 and the carrier body 3.
- these components are shown separately, but the components are connected through the formation of the abrasive segment.
- the carrier body 3 is T-shaped, with the T-shape comprising a dovetail-shaped web which is used for a dovetail connection (see FIG 2 ) is intended for positive connection.
- a length of the carrier body 3 is arbitrary. However, lengths that are suitable for the removal process of extensive surface geometries are particularly preferred.
- the elastic intermediate layer 7 is cuboid. However, this can also deviate from this cuboid shape and/or be adapted to special surface geometries to be treated.
- the elastic intermediate layer 7 can be trapezoidal.
- the abrasive layer 6 has a thickness 16, the abrasive layer 6 comprising an abrasive 17, preferably diamond 18, cubic boron nitride 19, sintered corundum 52 and/or an abrasive 17 with zirconium corundum 20, aluminum oxide 21 and/or silicon carbide 22.
- the exact composition of the abrasive 17 and abrasive grain size 18 is arbitrary.
- One abrasive means 17 particularly preferably has an abrasive grain size 18 of between 50 ⁇ m and 745 ⁇ m.
- the abrasive 17 is held together by a binder 23 .
- the abrasive 17 is embedded in a resin binder 24, but may be embedded in a material other than the binder 23.
- the abrasive layer 6 is arranged on a backing layer 49 .
- the material of the carrier layer 49 is arbitrary and is also not absolutely necessary.
- the abrasive layer 6 can also be applied directly to the elastic intermediate layer 7 .
- a carrier layer 49 made of textile is particularly preferred.
- the elastic intermediate layer 7 is attached to the carrier body 3 and/or to the abrasive layer 6 with an adhesive layer 14 .
- the adhesive layer 14 can be applied over the entire surface or only in certain areas.
- the elastic intermediate layer 7 has a thickness 15, the thickness 15 being many times greater than a layer thickness 16 of the abrasive layer 6.
- the thickness 15 is particularly preferably at least three times the layer thickness 16 of the abrasive layer 6 .
- the abrasive layer 6 is applied to the backing layer 49 .
- the abrasive layer 6 can be applied to the carrier layer 49 over the entire surface or only in certain areas.
- Fig. 1b shows a grinding segment 1 with an elastic intermediate layer 7 made of felt 8 .
- the carrier body 3 comprises a support surface 13 on which the elastic intermediate layer 7 is supported at least in certain areas.
- the bearing surface 13 is aligned parallel to the planar abrasive layer 6 .
- the elastic intermediate layer is formed in such a way that a grinding fluid 9, in particular water 10, can be stored and released in it and/or is formed free of abrasives.
- the elastic intermediate layer 7, the contact surface 13 and the abrasive layer 6 are aligned essentially parallel and have an angle of essentially 90° to a radial direction of a grinding roller 2 (not shown for reasons of clarity).
- the composition of the grinding fluid 9 is arbitrary. Water 10 mixed with soap 48 is particularly preferably present in the grinding fluid 9 .
- the abrasive fluid 9 is stored in the fibers 50 of the felt 8 and permeates between the fibers 50 of the felt 8 as the abrasive fluid 9 is discharged to the abrasive layer 6.
- the elastic intermediate layer 7 can also be in the form of foams or plastics.
- the thicknesses of the individual components of the abrasive segment 1 can be different.
- FIG. 2 shows a grinding roller 2 with a cylindrical base body 28 which has a lateral surface 5 . Grinding segments 1 are fastened in a form-fitting manner to the lateral surface 5 .
- the lateral surface 5 is provided with grooves 29 for receiving abrasive segments 1.
- the grooves 29 are dovetailed in design.
- the grinding segments 1 are fixed in the grooves 29 in a form-fitting manner.
- a cover 53 is arranged on an end face 30 of the cylindrical base body 28 and has two openings 54. Two locking mechanisms 33 engage in these two openings in order to fix the plurality of grinding segments 1 in an axial direction.
- Two cylindrical openings 31 for a tool holder 32 are arranged on an end face 30 of the cylindrical base body 28 .
- the cylindrical openings 31 can be arranged on one or both end faces 30 of the grinding roller 2 .
- the number of cylindrical openings 31 is arbitrary.
- the exemplary embodiment in which the end face 30 comprises two eccentric cylindrical openings 31 is particularly preferred.
- a locking mechanism 33 is arranged on one of the end faces 30 of the cylindrical base body 28 for locking the grinding segments 1 in place.
- the grinding segments 1 are arranged radially outwards on the outer surface 5 .
- the distance 51 between the grinding segments is arbitrary. An equidistant arrangement of the grinding segments 1 is particularly preferred. The distance 51 between the grinding segments 1 should not be so large that the result of the removal process is impaired.
- the grinding roller 2 can have a roller diameter in the range between 80 mm and 400 mm.
- the grinding roller 2 can have a roller length in the range between 50 mm and 800 mm.
- Figure 3a shows a grinding machine 34 with a grinding roller and a rotary drive 35, with which one grinding roller 2 can be rotated in order to bring about a relative movement 36 of one abrasive layer 6 to the surface 25 of the workpiece 26 and/or the negative mold 27 to be machined.
- a handle 35 is provided for guiding the grinder 34 manually.
- the handle 35 is provided with a grinding fluid feed 36 , the grinding fluid feed 36 being fixed on and/or in the handle 35 in such a way that the operator is not prevented from handling the grinding machine 34 .
- the handle 35 can be designed for one-armed or two-armed operation.
- Figure 3b shows a robot arm 37, at the end 38 of which a tool holder 32 of a grinding roller 2 is provided.
- the tool holder 32 is provided with a grinding fluid feed 36 . In a further exemplary embodiment, however, this can also be mounted on the robot arm 37 or on another component of the grinding machine 34 .
- the grinding fluid 9 is passed on to the grinding roller 2 via the grinding fluid feed 36 .
- Figure 4a shows the use of grinding segments 1, a grinding roller 2 or a grinding machine 34 for processing a surface 25 of a workpiece 26 that has been coated with a coating 39 to protect against environmental influences.
- the workpiece 26 is inherently arbitrary in nature. Particularly preferred, however, is the use of the grinding segments 1, grinding roller 2 or the grinding machine 34 for the abrasive process on wings or fuselages 44 of an aircraft, rotor blades 45 of a wind turbine, parts of a ship or parts of a train. However, the workpiece 26 can also be formed from other extensive geometries 46 made of composite materials 47 .
- a region 40 of the workpiece 26 adjoining the surface 25 to be machined consists at least partially of a carbon fiber 41 and/or glass fiber composite material 42.
- Figure 4b shows a wax 43 coated surface 25 of a negative mold 27 for the production of a workpiece 26 (in Figure 4a evident).
- figure 5 shows a grinding roller 2 before being equipped with grinding segments 1,
- the grooves 29, in which the grinding segments 1 are fixed in a form-fitting manner have an angle in the range between 1° and 10°, particularly preferably between 2° and 3.5°, to a longitudinal direction of the grinding roller 2, but can also be parallel to the longitudinal direction the grinding roller 2 can be arranged.
- the longitudinal direction of the grinding roller 2 is defined by the axial direction (axis of rotation) of the grinding roller 2 and is thus arranged normal to the rotating direction or a radial direction of the grinding roller 2 .
- the grooves 29 are continuous up to this facing side and end in front of an opposite side in order to enable a form fit of the grinding segments 1 (not shown for reasons of clarity) in the grinding roller 2 by terminating the grooves 29 .
- the grinding segments 1 are then inserted into the grooves 29 up to the end of the grooves 29 in order to subsequently attach the cover 53 again to the grinding roller 2 and to fix the grinding segments 1 in the longitudinal direction.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifsegment für eine Schleifwalze, umfassend wenigstens einen Trägerkörper zur formschlüssigen Befestigung des Schleifsegments an einer Mantelfläche der Schleifwalze und wenigstens eine im Wesentlichen ebene Schleifmittelschicht. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Schleifwalze zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks und/oder einer Oberfläche einer Negativform zur Herstellung des Werkstücks, wobei die Schleifwalze einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper mit einer Mantelfläche aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiters eine Schleifmaschine mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Schleifwalze inklusiver erfindungsgemäßen Schleifsegmenten und wenigstens einem Drehantrieb. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem eine Verwendung eines solchen Schleifsegmentes, einer solchen Schleifwalze oder einer solchen Schleifmaschine.
- Ein solches Schleifsegment ist bereits aus der Schrift
DE 20 2005 016 671 U1 bekannt, in welcher das Schleifmittel mit einem Klettband derart auf einem Stützmittel befestigt wird, dass die Schleifmittelschicht normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze orientiert ist und sich beim Kontakt des Schleifsegmentes mit einem Werkstück das Schleifsegment elastisch in eine Richtung verformt. - Ein weiteres Schleifsegment ist bereits aus der Schrift
US 2,067,089 A bekannt, wobei das Schleifsegment in einem Träger angeordnet ist. Dieses Dokument bildet die Grundlage für die Präambel des gegenwärtigen Anspruchs 1. - Nachteilig am Stand der Technik ist gemäß einem ersten Aspekt, dass durch die Orientierung der Schleifmittelschicht normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze während der Rotation im Schleifprozess die Abtragleistung nur bedingt effektiv ist, da die Kraft auf das Werkstück durch elastische Verformung des Schleifsegmentes nicht optimal auf das Werkstück übertragbar ist.
- Weiters folgt das Schleifsegment während des Abtragprozesses der Kontur und trägt dadurch nicht wesentlich an der Ebnung einer Oberfläche des Werkstücks bei.
- Das in der Schrift
DE 20 2005 016 671 U1 beschriebene Schleifsegment ist mit einem elastisch verformbaren Stützmittel versehen, wobei es sich hierbei vorzugsweise um ein elastisch biegbares Material wie eine Bürste, einen Schaumstoff oder einen sonstigen geeigneten Werkstoff handelt. - Nachteilig am Stand der Technik ist gemäß einem zweiten Aspekt, dass die elastisch biegbaren Materialien auf die Verformung während des Schleifprozesses abgestimmt sind, jedoch nicht auf Schleiffluidzufuhr und/oder Schleiffluidspeicherung ausgelegt sind.
- Weiters kann durch die beschriebenen Stützmittel nur sehr bedingt auf relevante Eigenschaften im Abtragprozess wie Vibrationsdämpfung, Schallhemmung, Hitzeschutz, variierende Oberflächen-Geometrien, etc. eingegangen werden.
- Eine solche Schleifwalze ist aus der Schrift
DE 20 2005 016 671 U1 bekannt, welche montierte Schleifsegmente aufweist, die mit einer Schleifmittelschicht versehen sind, die normal auf die Manteloberfläche orientiert sind. - Nachteilig am Stand der Technik ist, dass ohne Umrüsten der befestigten Schleifsegmente nur in eine Rotationsrichtung Material abgetragen werden kann.
- Eine Schleifmaschine mit Schleifsegmenten ist aus der Schrift
DE 20 2005 016 671 U1 bekannt, in welcher die Schleifsegmente in der Schleifwalze derart angeordnet sind, dass die Schleifmittelschicht normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze orientiert ist und dadurch nach Montage der Schleifwalze die Rotationsrichtung der Schleifwalze durch die Funktion der Schleifmittelschicht festgelegt ist. - Nachteilig hieran ist, dass durch die Orientierung der Schleifmittelschicht normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze während der Rotation im Schleifprozess durch die normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze orientierte Schleifmittelschicht auch in die einzig für den Schleifprozess mögliche Rotationsrichtung kein automatischer Vortrieb generierbar ist, der vorzugsweise für große Werkstücke unter manueller Bearbeitung notwendig ist und zudem keine hohe Abtragleistung ermöglicht wird.
- Die technische Aufgabe gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Schleifsegment anzugeben, bei welchem die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise behoben sind, und welches sich insbesondere durch eine Schleifmittelschicht auszeichnet, die einen erhöhten Materialabtrag ermöglicht und der Materialabtrag durch das Schleifsegment auch zu einer maßgeblichen Ebnung der Werkstückoberfläche beiträgt.
- Die technische Aufgabe gemäß dem zweiten Aspekt besteht darin, ein Schleifsegment anzugeben, welches eine effektive Schleiffluidzufuhr und Schleiffluidspeicherung gewährleistet und auf für den Abtragprozess relevante Parameter wie Vibration, Schall, Hitze, Oberflächenform, etc. abgestimmt ist, wobei nicht auf eine komfortable Handhabung und/oder hohe Standzeit verzichtet werden muss und das Schleifergebnis verbessert wird.
- Eine weitere Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schleifwalze anzugeben, bei welcher die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise behoben sind, und welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Schleifwalze in beiden für den Abtragprozess relevante Rotationsrichtungen verwendbar ist.
- Eine weitere Aufgabe gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schleifmaschine anzugeben, bei welcher die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise behoben sind, und welche sich sowohl durch eine benutzerfreundliche Handhabung bei großen Schleifwalzen (ab einer Walzenlänge und/oder eines Walzendurchmessers von circa 300 mm) als auch durch einen hohen mögliche Abtrag am Werkstück auszeichnet.
- Eine weitere Aufgabe gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verwendung des Schleifsegmentes, der Schleifwalze oder der Schleifmaschine anzugeben.
- Die Aufgabe gemäß dem ersten Aspekt wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Schleifmittelschicht in einem an der Schleifwalze befestigten Zustand des Schleifsegments im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche der Schleifwalze ausgerichtet ist und zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper und der wenigstens einen Schleifmittelschicht wenigstens eine elastische Zwischenschicht angeordnet ist.
- Dadurch wird es erst ermöglicht, dass der Kontakt und somit auch die Kraftübertragung zwischen Schleifmittelschicht und Werkstückoberfläche im Wesentlichen normal auf die Mantelfläche der Schleifwalze erfolgt, wobei eine erhöhte Abtragleistung am Werkstück (beispielsweise Negativform und deren Formteile) gewährleistet wird, da das Schleifsegment mehr Druck auf die Oberfläche aufbringen kann.
- Weiters wird durch die parallele Ausrichtung der Schleifmittelschicht zur Mantelfläche ein effizientes Planieren der zu bearbeitenden Oberfläche gewährleistet, wobei insbesondere Rückstände effektiv behandelt werden und die Oberfläche lokal an die Gegebenheiten im umliegenden Gebiet korrigiert und geebnet wird.
- Vor allem bleiben nach Reparaturarbeiten in Negativformen durch Ausgleichsmaterialien vermehrt Unebenheiten und Rückstände bestehen, welche durch dieses Schleifsegment effektiv abgetragen werden können.
- Der Terminus elastisch (synonym zu unter Formerhalt komprimierbar) bedeutet, dass die Zwischenschicht unter Krafteinfluss komprimierbar ist und die Zwischenschicht dann, wenn keine Kraft mehr ausgeübt wird, wieder ihre ursprüngliche Form einnimmt. Durch diese Eigenschaft werden im Wesentlichen zwei Vorteile erzielt, nämlich dahingehend, dass die Schicht druckausgleichend wirkt und eine dämpfende Wirkung beim Schleifprozess entfaltet.
- Die Aufgabe gemäß dem zweiten Aspekt wird durch die Merkmale des Anspruches 2 gelöst.
- Es ist demnach vorgesehen, dass zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper und der wenigstens einen Schleifmittelschicht wenigstens eine elastische Zwischenschicht angeordnet ist, welche im Wesentlichen aus Filz besteht.
- Dadurch wird es erst ermöglicht, dass bedingt durch die schwammartige Beschaffenheit eine Struktur der elastischen Zwischenschicht ausgebildet werden kann, welche sowohl zur Fluidaufnahme, Fluidspeicherung als auch Fluidabgabe optimal für den Abtragprozess geeignet ist.
- Durch die elastische Zwischenschicht, welche im Wesentlichen aus Filz besteht, kann das Schleifsegment sowohl im Trockenschliff als auch unter der Verwendung von Schleiffluid betrieben werden.
- Zudem weisen die elastischen Eigenschaften von Filz eine hohe Druckelastizität und Widerstandsfähigkeit auf, wodurch kaum Knitter entsteht, welcher abträglich für den Schleifprozess wäre.
- Weiters ist Filz schallhemmend und isoliert effizient gegen Hitze, wobei diese Eigenschaften insbesondere im Einsatz des Schleifsegments sowohl für mehr Komfort in der Bedienung als auch für ein besseres Schleifresultat sorgen. Außerdem gewährleistet die gegebene Polsterung Schutz vor zu hoher mechanischer Belastung aller beteiligten Komponenten wie Schleifmittelschicht, Trägerkörper und/oder Werkstück.
- Die Anpassung der Eigenschaften des Filzes an die individuelle Anforderung der zu bearbeitenden Oberfläche kann zudem über die Dichte der zugrundeliegenden Filzschicht gesteuert werden.
- Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass durch die materialspezifischen Eigenschaften von Filz auch unterschiedlich stark gekrümmte Bereiche und/oder Bereiche unterschiedlicher Dicke gleichzeitig bearbeitbar sind, ohne im Vorhinein hinsichtlich der Ausgestaltung des Schleifsegmentes auf die Form der gekrümmten und/oder unterschiedlich dicken Bereiche Einfluss nehmen und ohne an Abtragleistung einbüßen zu müssen. Der Abtragvorgang wirkt dadurch zudem insbesondere ebnend auf die Oberfläche.
- Des Weiteren bietet das Schleifsegment mit der elastischen Zwischenschicht bestehend aus Filz die Möglichkeit, ohne großen Kosten- oder Ressourcen-Aufwand auf spezielle und anspruchsvolle gekrümmte Bereiche wie beispielsweise konvexe oder konkave Geometrien zusätzlich einzugehen, indem die elastische Zwischenschicht aus Filz der Krümmung des zu bearbeitenden Werkstückes folgt. Die Dicke der elastischen Zwischenschicht aus Filz kann zusätzlich in einer Dicke über wenigstens eine Länge des Schleifsegmentes variieren.
- Die Verwendung von Filz als unterstützende elastische Zwischenschicht bietet somit den Vorteil, dass sowohl der notwendige Druck zum effektiven Abtragen von Trägerelement über die Schleifmittelschicht auf das Werkstück übertragen wird als auch komplexen Oberflächen in der Kontur nachgegangen werden kann.
- Durch die vibrationshemmende Eigenschaft von Filz, welche durch die spezifische Zusammensetzung an die Gegebenheiten im Abtragprozess adaptiert werden kann, wird eine benutzerschonende und komfortable Bedienung des Schleifsegmentes ermöglicht, welche bedingt durch die geringe spezifische Dichte im Wesentlichen kein zusätzliches Gewicht für die Handhabung mitsichbringt.
- Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass das Schleifsegment weniger elastischer Verformung ausgesetzt ist und dies eine Erhöhung der Standzeit beziehungsweise Minimierung der Verschleißerscheinungen zur Folge hat. Somit kann auf ein häufiges Wechseln der Filzschicht als auch des Trägerkörpers verzichtet werden.
- Die Aufgabe gemäß dem dritten Aspekt wird durch die Merkmale des Anspruches 7 gelöst.
- Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der Mantelfläche wenigstens ein solches Schleifsegment formschlüssig befestigt ist.
- Dadurch wird es erst ermöglicht, dass die dem Schleifprozess zuträglichen materialspezifischen Eigenschaften der elastischen Zwischenschicht, welche insbesondere aus Filz ausgebildet ist und daher Dämpfung, Schallhemmung, Druckausgleich, Hitzeschutz, Fluid-Aufnahme/-Speicherung-/Abgabe und Verformbarkeit gewährleisten kann, in optimalen Maße in beiden Rotationsrichtungen ausgenützt werden können.
- Die Aufgabe gemäß dem vierten Aspekt wird durch die Merkmale des Anspruches 11 gelöst.
- Es ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit dem wenigstens einen Drehantrieb die wenigstens eine Schleifwalze in Rotation versetzbar ist, um eine Relativbewegung der wenigstens einen Schleifmittelschicht zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks und/oder der Negativform herbeizuführen.
- Dadurch wird es erst ermöglicht, dass die Schleifmittelschicht im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche der Schleifwalze orientiert ist und beide Rotationsrichtungen mit automatischem Vortrieb während des Schleifprozesses versehen sind. Dies ermöglicht eine einfache Bedienung von Schleifwalzen mit einer länglichen Ausdehnung von bis zu 800 mm.
- Die Schleifsegmente gewährleisten zudem bedingt durch die elastische Zwischenschicht einen großflächigen Kontakt und den effektiven Abtrag durch die Schleifmittelschicht über die gesamte längliche Ausdehnung der Schleifwalze.
- Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine elastische Zwischenschicht im Wesentlichen aus Filz, in Form von Schaumstoff oder in Form von Kunststoff vorliegt und eine Dicke der wenigstens einen elastischen Zwischenschicht derart ausgebildet ist, dass in ihr ein Schleiffluid, insbesondere Wasser, speicherbar und abgebbar ist, und/oder die wenigstens eine elastische Zwischenschicht schleifmittelfrei ausgebildet ist.
- Hierdurch wird ein besonders vorteilhaftes Zusammenwirken der zunächst schleifmittelfreien Werkstückoberfläche und der Schleifmittelschicht im Nassschliff erzielt, nämlich dahingehend dass ein in der elastischen Zwischenschicht gespeichertes Schleiffluid während des Abtragprozesses austreten kann und Schleifstaub, der sich beim Schleifen auf der Schleifmittelschicht bildet, effizient weggespült werden kann.
- Zusätzlich verhindert das Schleifmittel eine erhöhte Hitzebildung und schont somit sowohl die Schleifmittelschicht als auch die Oberfläche des Werkstückes und/oder der Negativform.
- Bei Werkstücken und/oder Negativformen, bei denen beim Abtragprozess kein Schleiffluid nötig ist, können durch schleifmittelfreie elastische Zwischenschicht zusätzliche Säuberungsarbeiten für den Benutzer des Schleifsegmentes entfallen.
- Vorteilhafter Weise ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Trägerkörper im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig und/oder derart ausgebildet ist, dass der Trägerkörper über eine Schwalbenschanzverbindung an der Mantelfläche der Schleifwalze formschlüssig befestigbar ist.
- Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung des Segmentes an eine korrespondierende Nut an einer Walze ermöglicht, bei der die wirkenden Kräfte während des Abtragprozesses in hohem Maße über den Trägerkörper an den massiver ausgestalteten Grundkörper der Schleifwalze übertragen werden.
- Durch die Verwendung einer Schwalbenschwanzverbindung ist der Formschluss in einem höheren Maße gegeben, da nicht nur in einer Richtung quer zur Schwalbenschwanzverbindung eine Fixierung erfolgt, sondern auch in einer senkrechten Richtung zur Nut.
- In Längsrichtung der Nut ist bevorzugt vorgesehen, dass das Schleifsegment durch einen konstruktiven Abschluss auf der Schleifwalze fixiert wird.
- Als günstig hat es sich erwiesen, dass der wenigstens eine Trägerkörper wenigstens eine Auflagefläche umfasst, an welcher sich die wenigstens eine elastische Zwischenschicht zumindest bereichsweise abstützt, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Auflagefläche im Wesentlichen parallel zur wenigstens einen ebenen Schleifmittelschicht ausgerichtet ist.
- Da durch diese Anordnung die parallele Ausrichtung sowohl der Schleifmittelschicht als auch des Trägerkörpers auf die Mantelfläche der Schleifwalze gewährleistet wird, wirken die Kräfte, welche für den Abtragprozess nötig sind und welche während dem Abtragprozess entstehen, in hohem Maße in radialer Richtung der Schleifwalze. Dies ist vorteilhaft für einen effektiven und schonenden Abtragprozess.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass
die wenigstens eine elastische Zwischenschicht mit einer Klebeschicht an dem wenigstens einen Trägerkörper und/oder an der wenigstens einen Schleifmittelschicht befestigt ist. - Die Klebeschicht als Bindemittel ist einerseits kostenschonend und in der Funktion ausreichend für beanspruchende Abtragprozesse.
- Nach Ende der Standzeit von Trägerkörper, elastischer Zwischenschicht oder Schleifmittelschicht kann durch die Klebeschicht ohne hohen Materialbedarf ein rascher Wechsel der verschlissenen Teile erfolgen.
- Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass die wenigstens eine elastische Zwischenschicht eine Dicke aufweist, wobei die Dicke wenigstens drei Mal so groß ist wie eine Schichtdicke der wenigstens einen Schleifmittelschicht.
- Besonders bevorzugt weist die Schleifmittelschicht eine Schichtdicke im Bereich zwischen 0,6 mm und 1,5 mm auf.
- Bevorzugt weist die elastische Zwischenschicht eine Dicke im Bereich zwischen 5 mm und 12 mm, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 8 mm und 10 mm, auf.
- Hierdurch wird verhindert, dass bei stärkeren Oberflächenunebenheiten des Werkstückes oder der Negativform ein Kontakt zwischen den Trägerkörpern und der Oberfläche des Werkstückes oder der Negativform entsteht.
- Weiters entfaltet die elastische Zwischenschicht erst ab einer gewissen Dicke das volle Ausmaß ihrer positiven materialspezifischen Aspekte für den Abtragprozess.
- Eine vorteilshafte Variante für die Bearbeitung von Oberflächen eines Werkstücks oder einer Negativform aus Verbundwerkstoff besteht darin, dass die wenigstens einen Schleifmittelschicht wenigstens ein Schleifmittel, vorzugsweise Diamant, kubisches Bornitrid, Sinterkorund und/oder ein Schleifmittel mit Zirkonkorund, Aluminiomoxid und/oder Siliziumkarbid, umfasst, vorzugsweise wobei das wenigstens eine Schleifmittel eine Schleifkorngröße zwischen 50 µm und 745 µm aufweist, und/oder in wenigstens ein Bindemittel, vorzugsweise ein Harz-Bindemittel, eingebettet ist, vorzugsweise wobei die Schleifmittelschicht auf einer Trägerschicht angeordnet ist.
- Besonders bevorzugt ist, dass die Mantelfläche mit wenigstens einer Nut zur Aufnahme von wenigstens einem Schleifsegment versehen ist, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Nut in der Ausführung im Wesentlichen schwalbenschwanzförmig beschaffen ist, und das wenigstens eine Schleifsegment darin formschlüssig fixiert ist.
- In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Nut schräg zu einer Längsrichtung der Schleifwalze angeordnet ist, bevorzugt unter einem Winkel zwischen 1° und 10°, besonders bevorzugt unter einem Winkel zwischen 2° und 3,5°
- Dadurch wird ein besonders harmonischer Schleifprozess gewährleistet, da sowohl bei einem Erstkontakt der Schleifwalze mit dem Werkstück als auch während des Schleifprozesses eine begünstigte Kraftübertragung des wenigstens einen Schleifsegmentes auf das Werkstück erfolgt und geringere stoßartige Kräfte generiert werden.
- Weiters wird durch den Winkel der wenigstens einen Nut ermöglicht, dass in einer Endphase des Schleifkontaktes eines ersten Schleifsegmentes bereits ein darauf folgendes Schleifsegment in Kontakt mit dem Werkstück tritt und dadurch eine Reduktion der Zeiten erfolgt, in denen das Werkstück nicht im Kontakt mit dem wenigstens einen Schleifsegment steht.
- Daher wird das Schleifresultat durch eine Schrägstellung der wenigstens einen Nut zu der Längsrichtung der Schleifwalze und den darin befindlichen Schleifsegmenten verbessert.
- Da die Trägerkörper der Schleifsegmente im Wesentlichen T-förmig ausgebildet sind, bietet die wenigstens eine korrespondierende Nut eine kraftschlüssige Verbindung für die Schleifsegmente an der Mantelfläche der Schleifwalze. Eine schwalbenschwanzförmige Verbindung biete hierbei vor allem bei hohen Beanspruchungen im Abtragprozess eine sichere und kraftschlüssige Verbindung von Schleifsegment mit der Schleifwalze.
- Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass an wenigstens einer Stirnseite des im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörpers wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmige, Öffnung für wenigstens eine Werkzeugaufnahme angeordnet ist, vorzugsweise wobei genau zwei Öffnungen an der wenigstens einen Stirnseite angeordnet sind.
- Dadurch wird der Effekt erzielt, dass die Schleifwalze als Werkzeug für verschiedenste Schleifmaschinen oder Schleifroboter einsetzbar ist.
- Weiters wird ein rascher Wechsel von Schleifwalze, Schleifmaschine oder Schleifroboter ermöglicht.
- Dies ist vor allem aus Zeit- und Kosten-Gründen ein relevanter Faktor bei der Bearbeitung von großen Oberflächen der Werkstücke und/oder Negativformen.
- Durch die Anordnung der Öffnungen an der Stirnseite wird ermöglicht, dass sich die Schleifsegmente über die volle laterale Ausdehnung der Schleifwalze erstrecken können.
- Sind genau zwei Öffnungen an der Stirnseite angeordnet, wird handelsüblichen Werkzeugaufnahmen Rechnung getragen.
- Durch den entstehenden Kraftarm zwischen Öffnung und Mittelpunkt der Stirnseite können zudem tangential wirkende Kräfte im Abtragprozess, bedingt durch die Rotation der Schleifwalze und der Relativbewegung zwischen Schleifsegment und Oberfläche, in höherem Maße über die Werkzeugaufnahme an die Schleifmaschine oder Schleifroboter übertragen und kompensiert werden.
- Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens ein Verriegelungs-Mechanismus, wenigstens ein Deckel und wenigstens eine Öffnung, wobei die Öffnung im wenigstens einen Deckel angeordnet ist und der wenigstens eine Verriegelungs-Mechanismus in die wenigstens eine Öffnung einführbar ist zur Arretierung des wenigstens einen Schleifsegmentes an wenigstens einer der Stirnseiten des im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörpers angeordnet sind.
- Dadurch wird ein wirksamerer Form- und Kraft-Schluss zwischen Schleifsegment und Schleifwalze gewährleistet.
- Durch die Anordnung an der Stirnseite des Grundkörpers kann die Arretierung zudem benutzerfreundlich bereits nach der erfolgten Montage an eine Schleifwalze oder einen Schleifroboter erfolgen.
- Alternativ ist es möglich, dass wenigstens ein Griff, vorzugsweise mit wenigstens einer Schleiffluidzuführung versehen, zur manuellen Führung der Schleifmaschine vorgesehen ist.
- Durch den Griff wird ein komfortabler Umgang auch für große und schwere Schleifwalzen gewährleistet.
- Mithilfe der Schleiffluidzuführung wird ohne extern zu bedienende Schleiffluidzufuhr die Schleifmittelschicht mit Schleiffluid versorgt. Dies erspart nicht notwendige Arbeitsschritte im Abtragprozess und bietet zudem einen komfortableren Umgang mit der Schleifmaschine oder des Schleifroboters.
- Weiters ist es bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Roboterarm vorgesehen ist, an dessen Ende wenigstens eine Werkzeugaufnahme wenigstens einer Schleifwalze, vorzugsweise wobei die Werkzeugaufnahme mit wenigstens einer Schleiffluidzuführung versehen ist, angeordnet ist.
- Dadurch wird ermöglicht, dass die Schleifwalze auch an schwer zugänglichen Oberflächen des Werkstückes oder der Negativform eingesetzt werden kann und zusätzlich die Schleifmittelschicht mit Schleiffluid versorgt wird.
- Die Aufgabe gemäß dem fünften Aspekt wird durch die Merkmale des Anspruches 12 gelöst.
- Gemäß der Erfindung ist die Verwendung eines vorbeschriebenen Schleifsegments und/oder einer vorbeschriebenen Schleifwalze zur Bearbeitung einer, vorzugsweise mit einer Beschichtung zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichteten, Oberfläche eines Werkstücks, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass zumindest ein an die zu bearbeitende Oberfläche angrenzender Bereich des Werkstücks aus einem Kohlefaser- und/oder Glasfaser-Verbundwerkstoff besteht, oder einer, vorzugsweise mit Wachs beschichteten, Oberfläche einer Negativform zur Herstellung eines Werkstücks, das vorzugsweise zumindest bereichsweise aus einem Kohlefaser- und/oder Glasfaser-Verbundwerkstoff besteht.
- Die angesprochenen Verwendungen erfolgen in besonders vorteilhafter Form zum Einsatz an dem Werkstück, welches als Tragfläche oder Rumpf eines Flugzeuges, Teile eines Schiffes, Teile eines Zuges oder als Rotorblatt einer Windkraftanlage ausgebildet ist.
- Die angesprochenen Verwendungen erfolgen in einer weiteren besonders vorteilhaften Form unter Zufuhr eines Schleiffluids, bevorzugt von Wasser, besonders bevorzugt von mit Seife versetztem Wasser.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
- Fig. 1a
- eine Explosionsdarstellung eines Schleifsegmentes in seinen Einzelkomponenten gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht mit einer Detailansicht einer Schleifmittelschicht
- Fig. 1b
- ein Schleifsegment in seiner Gesamtheit gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht mit einer Detailansicht einer elastischen Zwischenschicht aus Filz
- Fig. 2
- eine Schleifwalze in ihrer Gesamtheit in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit montierten Schleifsegmenten gemäß dem in
Fig. 1a oder Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel - Fig. 3a
- eine Schleifmaschine gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel in Form einer manuell bedienbaren Schleifmaschine mit einer montierten Schleifwalze gemäß dem in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel und inkludierten Schleifsegmenten gemäß dem inFig. 1a oder Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht - Fig. 3b
- die Schleifmaschine gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel in Form einer robotergesteuerten Schleifmaschine mit einer montierten Schleifwalze gemäß dem in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel und inkludierten Schleifsegmenten gemäß dem inFig. 1a oder Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht - Fig. 4a
- die Verwendung einer Schleifwalze gemäß dem in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit montierten Schleifsegmenten gemäß dem inFig. 1a oder Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel während des Abtragprozesses an einem Werkstück in einer Seitenansicht - Fig. 4b
- die Verwendung einer Schleifwalze gemäß dem in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit montierten Schleifsegmenten gemäß dem inFig. 1a oder Fig. 1b gezeigten Ausführungsbeispiel während des Abtragprozesses an einer Negativform in einer Seitenansicht, - Fig. 5
- eine Schleifwalze gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ohne Schleifsegmente in einer Ansicht in eine radiale Richtung.
-
Fig. 1a zeigt ein Schleifsegment 1, umfassend einen Trägerkörper 3 und eine ebene Schleifmittelschicht 6, wobei zwischen der Schleifmittelschicht 6 dem Trägerkörper 3 eine elastische Zwischenschicht 7 angeordnet ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind diese Komponenten in der Darstellung getrennt, die Komponenten sind jedoch durch die Bildung des Schleifsegmentes miteinander verbunden. - Der Trägerkörper 3 ist T-förmig ausgebildet, wobei die T-Form einen schwalbenschwanzförmigen Steg umfasst, der für eine Schwalbenschwanzverbindung (siehe
Fig. 2 ) zur formschlüssigen Verbindung gedacht ist. Eine Länge des Trägerkörpers 3 ist an sich beliebig. Besonders bevorzugt sind jedoch Längen, die für den Abtragprozess weitläufiger Oberflächen-Geometrien geeignet sind. - Die elastische Zwischenschicht 7 ist quaderförmig ausgebildet. Diese kann jedoch auch von dieser Quaderform abweichen und/oder an spezielle zu behandelnde Oberflächen-Geometrien angepasst sein. Beispielsweise kann die elastische Zwischenschicht 7 trapezförmig ausgebildet sein.
- Die Schleifmittelschicht 6 weist eine Dicke 16 auf, wobei die Schleifmittelschicht 6 ein Schleifmittel 17, vorzugsweise Diamant 18, kubisches Bornitrid 19, Sinterkorund 52 und/oder ein Schleifmittel 17 mit Zirkonkorund 20, Aluminiomoxid 21 und/oder Siliziumkarbid 22, umfasst.
- Die genaue Zusammensetzung des Schleifmittels 17 und Schleifkorngröße 18 ist jedoch an sich beliebig. Besonders bevorzugt weist das eine Schleifmittel 17 eine Schleifkorngröße 18 zwischen 50 µm und 745 µm auf. Das Schleifmittel 17 wird durch ein Bindemittel 23 zusammengehalten. Besonders bevorzugt ist das Schleifmittel 17 in ein Harz-Bindemittel 24 eingebettet, kann jedoch auch in ein anderes Material als Bindemittel 23 eingebettet werden.
- Die Schleifmittelschicht 6 ist auf einer Trägerschicht 49 angeordnet. Das Material der Trägerschicht 49 ist an sich beliebig und ist auch nicht zwingend notwendig. Die Schleifmittelschicht 6 kann auch direkt auf der elastischen Zwischenschicht 7 aufgebracht werden. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Trägerschicht 49 aus Textil.
- Die elastische Zwischenschicht 7 ist mit einer Klebeschicht 14 an dem Trägerkörper 3 und/oder an der Schleifmittelschicht 6 befestigt ist. Die Klebeschicht 14 kann hierbei ganzflächig oder nur bereichsweise aufgetragen sein.
- Die elastische Zwischenschicht 7 weist eine Dicke 15 auf, wobei die Dicke 15 um ein Vielfaches größer ist wie eine Schichtdicke 16 der Schleifmittelschicht 6.
- Besonders bevorzugst weist die Dicke 15 mindestens das Dreifache der Schichtdicke 16 der Schleifmittelschicht 6 auf.
- Die Schleifmittelschicht 6 ist auf der Trägerschicht 49 aufgebracht. Die Schleifmittelschicht 6 kann ganzflächig oder nur bereichsweise auf der Trägerschicht 49 aufgebracht sein.
-
Fig. 1b zeigt ein Schleifsegment 1 mit einer elastischen Zwischenschicht 7, welche aus Filz 8 besteht. - Der Trägerkörper 3 umfasst eine Auflagefläche 13, an welcher sich die elastische Zwischenschicht 7 zumindest bereichsweise abstützt. Die Auflagefläche 13 ist parallel zur ebenen Schleifmittelschicht 6 ausgerichtet.
- Die elastische Zwischenschicht ist 7 derart ausgebildet, dass in ihr ein Schleiffluid 9, insbesondere Wasser 10, speicherbar und abgebbar ist, und/oder schleifmittelfrei ausgebildet ist.
- Die elastische Zwischenschicht 7, die Auflagefläche 13 und die Schleifmittelschicht 6 sind im Wesentlichen parallel ausgerichtet und weisen einen Winkel von im Wesentlichen 90° zu einer radialen Richtung einer Schleifwalze 2 (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).
- Die Zusammensetzung des Schleiffluids 9 ist an sich beliebig. Besonders bevorzugt ist im Schleiffluid 9 ein mit Seife 48 versetztes Wasser 10 vorhanden.
- Das Schleiffluid 9 wird in den Fasern 50 des Filzes 8 gespeichert und dringt zwischen den Fasern 50 des Filzes 8 bei der Abgabe des Schleiffluids 9 zu der Schleifmittelschicht 6.
- Im Allgemeinen ist die elastische Zwischenschicht 7 auch in Form von Schaumstoffen oder Kunststoffen möglich. Die Dicken der einzelnen Komponenten des Schleifsegmentes 1 können dabei unterschiedlich ausgebildet sein.
-
Fig. 2 zeigt eine Schleifwalze 2 mit zylinderförmigen Grundkörper 28, welcher eine Mantelfläche 5 aufweist. An der Mantelfläche 5 sind Schleifsegmente 1 formschlüssig befestigt ist. - Die Mantelfläche 5 ist mit Nuten 29 zur Aufnahme von Schleifsegmenten 1 versehen. Die Nuten 29 sind in der Ausführung schwalbenschwanzförmig beschaffen. Die Schleifsegmente 1 sind in den Nuten 29 formschlüssig fixiert.
- Ein Deckel 53 ist an einer Stirnseite 30 des zylinderförmigen Grundkörpers 28 angeordnet und weist zwei Öffnungen 54 auf In diese zwei Öffnungen greifen zwei Verriegelungs-Mechanismen 33 ein, um die Vielzahl an Schleifsegmenten 1 in einer axialen Richtung zu fixieren.
- An einer Stirnseite 30 des zylinderförmigen Grundkörpers 28 sind zwei zylinderförmige Öffnungen 31 für eine Werkzeugaufnahme 32 angeordnet. Die zylinderförmigen Öffnungen 31 können an einer oder an beiden Stirnseiten 30 der Schleifwalze 2 angeordnet sein.
- Die Anzahl der zylinderförmigen Öffnungen 31 ist an sich beliebig. Besonders bevorzugt ist jenes Ausführungsbeispiel, in dem die Stirnseite 30 zwei außermittige zylinderförmige Öffnungen 31 umfasst.
- Ein Verriegelungs-Mechanismus 33 ist an einer der Stirnseiten 30 des zylinderförmigen Grundkörpers 28 zur Arretierung der Schleifsegmente 1 angeordnet.
- Die Schleifsegmente 1 sind radial nach außen an der Mantelfläche 5 angeordnet. Der Abstand 51 zwischen den Schleifsegmenten ist an sich beliebig. Besonders bevorzugt ist eine äquidistante Anordnung der Schleifsegmente 1. Der Abstand 51 zwischen den Schleifsegmenten 1 soll nicht derart groß gewählt sein, dass das Resultat des Abtragprozesses beeinträchtigt wird.
- Die Schleifwalze 2 kann einen Walzendurchmesser im Bereich zwischen 80 mm und 400 mm aufweisen. Die Schleifwalze 2 kann eine Walzenlänge im Bereich zwischen 50 mm und 800 mm aufweisen.
-
Fig. 3a zeigt eine Schleifmaschine 34 mit einer Schleifwalze und einem Drehantrieb 35, mit welchem die eine Schleifwalze 2 in Rotation versetzbar ist, um eine Relativbewegung 36 der einen Schleifmittelschicht 6 zur zu bearbeitenden Oberfläche 25 des Werkstücks 26 und/oder der Negativform 27 herbeizuführen. - Ein Griff 35 ist zur manuellen Führung der Schleifmaschine 34 vorhanden. Der Griff 35 ist mit einer Schleiffluidzuführung 36 versehen, wobei die Schleiffluidzuführung 36 derart am und/oder im Griff 35 fixiert ist, dass der Bediener in der Handhabung der Schleifmaschine 34 nicht behindert wird.
- Der Griff 35 kann für eine einarmige oder zweiarmige Bedienung ausgelegt sein.
-
Fig. 3b zeigt einen Roboterarm 37, an dessen Ende 38 eine Werkzeugaufnahme 32 einer Schleifwalze 2 vorgesehen ist. - Die Werkzeugaufnahme 32 ist mit einer Schleiffluidzuführung 36 versehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann diese jedoch auch am Roboterarm 37 oder an einer anderen Komponente der Schleifmaschine 34 montiert sein.
- Sofern keine Schleiffluidzuführung 36 für den Abtragprozess nötig ist, kann diese auch gänzlich entfallen.
- Das Schleiffluid 9 wird über die Schleiffluidzuführung 36 zur Schleifwalze 2 weitergeleitet.
-
Fig. 4a zeigt die Verwendung von Schleifsegmenten 1, einer Schleifwalze 2 oder einer Schleifmaschine 34 zur Bearbeitung einer mit einer Beschichtung 39 zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichteten Oberfläche 25 eines Werkstücks 26. - Das Werkstück 26 ist in der Beschaffenheit an sich beliebig. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung der Schleifsegmente 1, Schleifwalze 2 oder der Schleifmaschine 34 zum abrasiven Vorgang an Tragflächen oder Rümpfen 44 eines Flugzeuges, Rotorblättern 45 einer Windkraftanlage, Teilen eines Schiffes oder Teilen eines Zuges. Das Werkstück 26 kann jedoch auch aus anderen weitläufigen Geometrien 46 aus Verbundwerkstoffen 47 gebildet sein.
- Ein an die zu bearbeitende Oberfläche 25 angrenzender Bereich 40 des Werkstücks 26 besteht zumindest teilweise aus einem Kohlefaser- 41 und/oder Glasfaser-Verbundwerkstoff 42.
-
Fig. 4b zeigt eine mit Wachs 43 beschichtete Oberfläche 25 einer Negativform 27 zur Herstellung eines Werkstücks 26 (inFig. 4a ersichtlich). - Die Verwendung erfolgt unter Zufuhr eines Schleiffluids 9. Gegebenenfalls kann jedoch auf die Zuführung des Schleiffluids 9 verzichtet werden.
-
Fig. 5 zeigt eine Schleifwalze 2 vor der Bestückung mit Schleifsegmenten 1, Die Nuten 29, in denen die Schleifsegmente 1 formschlüssig fixiert werden, weisen einen Winkel im Bereich zwischen 1° und 10°, besonders bevorzugt zwischen 2° und 3,5°, zu einer Längsrichtung der Schleifwalze 2 auf, können jedoch auch parallel zur Längsrichtung der Schleifwalze 2 angeordnet sein. - Die Längsrichtung der Schleifwalze 2 ist durch die axiale Richtung (Drehachse) der Schleifwalze 2 definiert und ist somit normal auf die Drehrichtung oder einer radialen Richtung der Schleifwalze 2 angeordnet.
- Links sind zwei Verriegelungs-Mechanismen 33 an der Stirnseite 30 ersichtlich. Die Nuten 29 sind bis zu dieser zugewandten Seite durchgängig und enden vor einer gegenüberliegenden Seite, um einen Formschluss der Schleifsegmente 1 (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) in der Schleifwalze 2 durch einen Abschluss der Nuten 29 zu ermöglichen.
- Um die Schleifsegmente 1 an der Schleifwalze 2 zu befestigen, wird der Deckel 53 über die Öffnungen 54 von den Verriegelungs-Mechanismen 33 (beispielsweise durch Verdrehung) gelöst. In
Fig. 5 ist diese Demontage bereits erfolgt. - Anschließend werden die Schleifsegmente 1 in die Nuten 29 bis zum Ende der Nuten 29 eingeführt, um darauf folgend den Deckel 53 erneut auf der Schleifwalze 2 zu befestigen und die Schleifsegmente 1 in Längsrichtung zu fixieren.
- Es ist jedoch auch erfindungsgemäß möglich, zwei Deckel 53 zur Fixierung der Schleifsegmente 1 zu verwenden und auf den Abschluss der Nuten 29 zu verzichten.
Claims (15)
- Schleifsegment (1) für eine Schleifwalze (2), umfassend wenigstens einen Trägerkörper (3) zur formschlüssigen Befestigung (4) des Schleifsegments (1) an einer Mantelfläche (5) der Schleifwalze (2) und wenigstens eine im Wesentlichen ebene Schleifmittelschicht (6), wobei die wenigstens eine Schleifmittelschicht (6) in einem an der Schleifwalze (2) befestigten Zustand des Schleifsegments (1) im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche (5) der Schleifwalze (2) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper (3) und der wenigstens einen Schleifmittelschicht (6) wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) angeordnet ist.
- Schleifsegment (1) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper (3) und der wenigstens einen Schleifmittelschicht (6) wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) angeordnet ist, welche im Wesentlichen aus Filz (8) besteht.
- Schleifsegment (1) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) im Wesentlichen aus Filz (8), oder in Form von Schaumstoff oder in Form von Kunststoff vorliegt und eine Dicke der wenigstens einen elastischen Zwischenschicht (7) derart ausgebildet ist, dass in ihr ein Schleiffluid (9), insbesondere Wasser (10), speicherbar und abgebbar ist, und/oder die wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) schleifmittelfrei ausgebildet ist.
- Schleifsegment (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Trägerkörper (3) im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig und/oder derart ausgebildet ist, dass der Trägerkörper über eine Schwalbenschanzverbindung (12) an der Mantelfläche (5) der Schleifwalze (2) formschlüssig befestigbar ist und/oder der wenigstens eine Trägerkörper (3) wenigstens eine Auflagefläche (13) umfasst, an welcher sich die wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) zumindest bereichsweise abstützt, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Auflagefläche (13) im Wesentlichen parallel zur wenigstens einen ebenen Schleifmittelschicht (6) ausgerichtet ist und/oder die wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) mit einer Klebeschicht (14) an dem wenigstens einen Trägerkörper (3) und/oder an der wenigstens einen Schleifmittelschicht (6) befestigt ist.
- Schleifsegment (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine elastische Zwischenschicht (7) eine Dicke (15) aufweist, wobei die Dicke (15) wenigstens drei Mal so groß ist wie eine Schichtdicke (16) der wenigstens einen Schleifmittelschicht (6).
- Schleifsegment (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die wenigstens einen Schleifmittelschicht (6) wenigstens ein Schleifmittel (17), vorzugsweise Diamant (18), kubisches Bornitrid (19), Sinterkorund (52) und/oder eine Schleifmittel (17) mit Zirkonkorund (20), Aluminiomoxid (21) und/oder Siliziumkarbid (22), umfasst, vorzugsweise wobei das wenigstens eine Schleifmittel (17) eine Schleifkorngröße (18) zwischen 50 µm und 745 µm aufweist, und/oder in wenigstens ein Bindemittel (23), vorzugsweise ein Harz-Bindemittel (24), eingebettet ist, vorzugsweise wobei die Schleifmittelschicht (6) auf einer Trägerschicht (49) angeordnet ist.
- Schleifwalze (2) zur Bearbeitung einer Oberfläche (25) eines Werkstücks (26) und/oder einer Oberfläche (25) einer Negativform (27) zur Herstellung des Werkstücks (26), wobei die Schleifwalze (2) einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper (28) mit einer Mantelfläche (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche (5) wenigstens ein Schleifsegment (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 formschlüssig befestigt ist.
- Schleifwalze (2) nach Anspruch 7, wobei die Mantelfläche (5) mit wenigstens einer Nut (29) zur Aufnahme von wenigstens einem Schleifsegment (1) versehen ist, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Nut (29) in der Ausführung im Wesentlichen schwalbenschwanzförmig beschaffen ist, und das wenigstens eine Schleifsegment (1) darin formschlüssig fixiert ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die wenigstens eine Nut (29) schräg zu einer Längsrichtung der Schleifwalze (2) angeordnet ist, bevorzugt unter einem Winkel zwischen 1° und 10°, besonders bevorzugt unter einem Winkel zwischen 2° und 3,5°.
- Schleifwalze (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei an wenigstens einer Stirnseite (30) des im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörpers (28) wenigstens eine, vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmige, Öffnung (31) für wenigstens eine Werkzeugaufnahme (32) angeordnet ist, vorzugsweise wobei genau zwei Öffnungen (31) an der wenigstens einen Stirnseite (30) angeordnet sind.
- Schleifwalze (2) nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei wenigstens ein Verriegelungs-Mechanismus (33), wenigstens ein Deckel (53) und wenigstens eine Öffnung (54), wobei die Öffnung im wenigstens einen Deckel (53) angeordnet ist und der wenigstens eine Verriegelungs-Mechanismus (33) in die wenigstens eine Öffnung (54) einführbar ist, zur Arretierung des wenigstens einen Schleifsegmentes (1) an wenigstens einer der Stirnseiten (30) des im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörpers (28) angeordnet sind.
- Schleifmaschine (34) mit wenigstens einer Schleifwalze (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 und wenigstens einem Drehantrieb (35), mit welchem die wenigstens eine Schleifwalze (2) in Rotation versetzbar ist, um eine Relativbewegung (36) der wenigstens einen Schleifmittelschicht (6) zur zu bearbeitenden Oberfläche (25) des Werkstücks (26) und/oder der Negativform (27) herbeizuführen.
- Schleifmaschine (34) nach Anspruch 11, wobei wenigstens ein Griff (35), vorzugsweise mit wenigstens einer Schleiffluidzuführung (36) versehen, zur manuellen Führung der Schleifmaschine (34) vorgesehen ist und/oder wenigstens ein Roboterarm (37) vorgesehen ist, an dessen Ende (38) wenigstens eine Werkzeugaufnahme (32) wenigstens einer Schleifwalze (2), vorzugsweise wobei die Werkzeugaufnahme (32) mit wenigstens einer Schleiffluidzuführung (36) versehen ist, angeordnet ist.
- Verwendung eines Schleifsegments (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Schleifwalze (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 oder einer Schleifmaschine (34) nach Anspruch 11 oder 12 zur Bearbeitung einer, vorzugsweise mit einer Beschichtung (39) zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichteten, Oberfläche (25) eines Werkstücks (26), wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass zumindest ein an die zu bearbeitende Oberfläche (25) angrenzender Bereich (40) des Werkstücks (26) aus einem Kohlefaser- (41) und/oder Glasfaser-Verbundwerkstoff (42) besteht, oder einer, vorzugsweise mit Wachs (43) beschichteten, Oberfläche (25) einer Negativform (27) zur Herstellung eines Werkstücks (26), das vorzugsweise zumindest bereichsweise aus einem Kohlefaser- (41) und/oder Glasfaser-Verbundwerkstoff (42) besteht.
- Verwendung nach Anspruch 13, wobei das Werkstück (26) als Tragfläche oder Rumpf (44) eines Flugzeuges, Teile eines Schiffes, Teile eines Zuges oder als Rotorblatt (45) einer Windkraftanlage ausgebildet ist.
- Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Verwendung unter Zufuhr eines Schleiffluids (9), bevorzugt von Wasser (10), besonders bevorzugt von mit Seife (48) versetztem Wasser, erfolgt.
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