EP4609987A2

EP4609987A2 - Oberflächenbearbeitungswerkzeug sowie damit ausgerüstete oberflächenbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: EP4609987A2
Application number: EP25160938.4A
Authority: EP
Inventors: Mark Falkenrich
Original assignee: H Guenther Falkenrich GmbH
Current assignee: H Guenther Falkenrich GmbH
Priority date: 2024-02-28
Filing date: 2025-02-28
Publication date: 2025-09-03
Also published as: EP4609987A3; DE202024100939U1; US20250269485A1; MX2025002535A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenbearbeitungswerkzeug, umfassend ein ringförmiges Trägersubstrat und eine Vielzahl von an das Trägersubstrat 2 mit einer Schmalseite 6 in einer sich kontaktierenden Nebeneinanderanordnung ihrer Flachseiten 7 angeschlossenen abrasiven Lamellen 4, von denen zumindest ein Teil Faservlieslamellen 4 sind.

Besonderes Kennzeichen ist, dass das Trägersubstrat ein flexibles Band 2 ist, dessen in Längserstreckung des Bandes 2 weisenden Enden zur Ausbildung einer Ringform miteinander verbunden sind, und dass die Faservlieslamellen 4 mittels einer Klebeverbindung mit flexiblen Materialeigenschaften an die nach außen weisende Oberfläche des flexiblen Bandes 2 in einem in Bezug auf ihre Dicke elastisch komprimierten Zustand angeschlossen sind.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Oberflächenbearbeitungswerkzeug, umfassend ein ringförmiges Trägersubstrat und eine Vielzahl von an das Trägersubstrat mit einer Schmalseite in einer sich kontaktierenden Nebeneinanderanordnung ihrer Flachseiten angeschlossenen abrasiven Lamellen, von denen zumindest ein Teil Faservlieslamellen sind. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Oberflächenbearbeitungsmaschine, die mit einem solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeug ausgerüstet ist.
Bei derartigen Oberflächenbearbeitungswerkzeugen handelt es sich beispielsweise um Werkzeuge, mit denen Oberflächen durch Bürsten bearbeitet werden. Eingesetzt werden derartige Werkzeuge, um auf der Oberfläche eines Werkstückes, beispielsweise eines Metallwerkstückes, eine bestimmte Oberflächenanmutung zu erzeugen. Dieses kann eine typische Anmutung einer gebürsteten Oberfläche ebenso sein, wie ein Satinieren oder Mattieren. Werkstücke werden auch gebürstet, um Grate abzutragen, Ecken zu verrunden oder um Verschmutzungen zu entfernen. Mit Ausnahme einer Ecken- oder Kantenverrundung bzw. dem Entfernen von an dem Werkstück aufgrund vorangegangener Prozesse verbliebener Grate, etwa infolge eines vorangegangenen Stanzprozesses, wird ein solches Bürsten letztendlich ohne Maßänderung des Werkstückes durchgeführt. Hierdurch unterscheidet sich der Prozess des Bürstens von dem Prozess des Schleifens als materialabtragender Zerspanungsprozess mit unbestimmter Schneide.
Derartige Oberflächenbearbeitungswerkzeuge verfügen über ein ringförmiges Trägersubstrat. Bei diesen vorbekannten Oberflächenbearbeitungswerkzeugen handelt es sich um ein starres Trägerrohr oder einen entsprechenden Trägerrohrabschnitt, je nachdem welche Länge ein solches Oberflächenbearbeitungswerkzeug aufweisen soll. Längere derartige Oberflächenbearbeitungswerkzeuge werden als Bürstwalzen angesprochen. Das hinsichtlich seiner Form starre und daher nicht nachgiebige Trägersubstrat wird zwischen zwei auf einer Antriebswelle, mit der das Oberflächenbearbeitungswerkzeug für seine Benutzung in Rotation versetzt wird, sitzenden Spannflanschen verspannt. Die in radiale Richtung nach außen weisende Oberfläche dieses Trägersubstrates trägt eine Vielzahl von abrasiven Faservlieslamellen. Die Faservlieslamellen sind mit einer der Rotationsachse folgenden Schmalseite an das Trägersubstrat mit einer harten Klebeverbindung angeschlossen. Benachbarte Faservlieslamellen können sich an ihren zueinander weisenden Flachseiten kontaktieren. Sollten benachbarte Faservlieslamellen sich nicht unmittelbar kontaktieren, ist zwischen diesen etwa eine Lage aus Schleifleinen oder einem ähnlichen Material eingeschaltet. Oberflächenbearbeitungswerkzeuge mit einem ringförmigen Trägersubstrat aus einem starren Material können nicht für Bandmaschinen eingesetzt werden.
Aus WO 2010/058289 A2 ist eine Oberflächenbearbeitungsmaschine mit einem ringförmigen Oberflächenbearbeitungswerkzeug bekannt, bei dem das Oberflächenbearbeitungswerkzeug als Band ausgeführt ist. Dieses Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist als Polierwerkzeug ausgeführt. Dieses umfasst ein flexibles Band als Trägersubstrat, auf dessen Außenseite eine flexible abrasive Faservliesmatte aufgebracht ist. Die bevorzugte Dicke der Faservliesmatte wird mit 15 mm angegeben. In diese Matte sind quer zur Bandlaufrichtung Einschnitte eingebracht, um die erforderliche Flexibilität zu erzielen, damit das flexible Band mit der darauf angebrachten Faservliesmatte an Umlenkrollen umgelenkt werden kann. Bei dieser flexiblen Matte kann es sich um ein Nylon-Faservlies handeln, welches mit einem Kunstharz-Schleifkorngemisch getränkt ist. Bei diesem vorbekannten Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist die für die Bearbeitung zur Verfügung stehende Materialdicke des Faservlieses durch die Dicke der Matte begrenzt. Aufgrund der begrenzten Dicke derartiger Faservliesmatten sind die Standzeiten eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges recht kurz. Überdies können bei diesem Oberflächenbearbeitungswerkzeug die über Umlenkrollen geführten Bandabschnitte nicht für den Prozess des Bürstens der Oberfläche eines Werkstückes genutzt werden, da in diesen Abschnitten die zum Erzielen der erforderlichen Elastizität für die Umlenkung befindlichen Einschnitte eine Spaltenbildung in der Umfangsoberfläche zur Folge haben. Die Oberflächenbearbeitung ist aufgrund der voneinander beabstandeten Vliessegmente nur schwer kontrollierbar- Überdies wäre bei einer Nutzung des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges an Positionen, an denen dieses über eine Umlenkrolle geleitet ist, der Verschleiß des Faservlieses deutlich erhöht. Auch dieses würde die Standzeit eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges signifikant reduzieren.
In einer anderen Ausgestaltung eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges mit einem ringförmigen Band dient als Trägersubstrat ein umlaufender Riemen, an dessen Außenseite Grundkörper angeordnet sind. Diese tragen jeweils ein Bearbeitungselement. Derartige Oberflächenbearbeitungswerkzeuge sind beispielsweise aus DE 10 2014 115 778 A1 und DE 10 2015 110 115 A1 bekannt. Bei diesen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges stellen sich dieselben Nachteile ein, wie bei demjenigen gemäß WO 2010/058289 A2 .
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Oberflächenbearbeitungswerkzeug, welches sich insbesondere zum Bürsten von Oberflächen eignet, vorzuschlagen, welches nicht nur einfacher in seiner Herstellung ist, sondern welches vor allem auch eine höhere Standzeit aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Oberflächenbearbeitungswerkzeug der eingangs genannten Art, bei dem das Trägersubstrat ein flexibles Band ist, dessen in Längserstreckung des Bandes weisenden Enden zur Ausbildung einer Ringform miteinander verbunden sind, und bei dem die Faservlieslamellen mittels einer Klebeverbindung mit flexiblen Materialeigenschaften an die nach außen weisende Oberfläche des flexiblen Bandes in einem in Bezug auf ihre Dicke elastisch komprimierten Zustand angeschlossen sind.
Bei diesem Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist vorgesehen, dass die Faservlieslamellen in einem in Bezug auf ihre Dicke elastisch komprimierten Zustand an das flexible Band als Trägersubstrat angeschlossen werden. Sind zwischen den Faservlieslamellen Schleifleinlagen oder entsprechende Lagen angeordnet, befinden sich diese zwischen den einzelnen Faservlieslamellen. Auf die Komprimierung haben diese keinen Einfluss. Schleifleinen oder ähnliches Material kann zwischen jeder Faservlieslamelle eingeschaltet sein oder auch nur zwischen zwei Faservlieslamellensegmenten, umfassend beispielsweise zwei, drei oder auch mehr Faservlieslamellen. Der Anschluss der Lamellen, insbesondere der Faservlieslamellen erfolgt mittels einer Klebeverbindung mit flexiblen, typischerweise dauerelastischen Materialeigenschaften, mithin mit einem Klebemittel, welches nach seiner Aushärtung bzw. nach Abschluss des Vernetzungsvorganges flexibel bleibt. Die Komprimierung der Faservlieslamellen erfolgt in Dickenrichtung, indem die Faservlieslamellen mit ihrer Schmalseite typischerweise in Querrichtung zur Bandlaufrichtung an das Band angeschlossen sind. Somit wirkt die Komprimierung der Faservlieslamellen quer zur Ebene ihrer Flachseiten. Insofern werden in geschickter Weise die elastischen Eigenschaften eines solchen abrasiven Faservlieses genutzt, damit bei einem gekrümmten Bandverlauf, beispielsweise bei einem Verlauf des Bandes um eine Umlenkrolle, benachbart angeordnete Faservlieslamellen mit ihren Flachseiten in radialer Richtung vorzugsweise über ihre gesamte radiale Erstreckung einander kontaktieren. Eine sich beim Stand der Technik aufgrund der Bandkrümmung einstellende Spaltbildung ist daher jedenfalls bei einer üblichen Bandkrümmung bei diesem Oberflächenbearbeitungswerkzeug vermieden. Daher kann ein solches Bandwerkzeug auch benutzt werden, wenn dieses abschnittsweise einen gekrümmten Verlauf hat, wie beispielsweise an einer Umlenkrolle einer Bandmaschine, oder wenn das Oberflächenbearbeitungswerkzeug zum Aufspannen auf einer Expansionswalze ausgelegt ist und somit insgesamt eine gekrümmte Umfangsfläche aufweist. Die Standzeit eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges kann gegenüber derjenigen, die mit dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug gemäß WO 2010/058289 A2 möglich ist, auch deswegen deutlich länger sein, da die Höhe der Faservlieslamellen, mithin ihre Erstreckung von der Außenseite des flexiblen Bandes bis zur Bearbeitungsoberfläche, die bei jeder Faservlieslamelle durch die radial außenseitige Schmalseite einer solchen Lamelle bereitgestellt wird, nicht von der Mattendicke, aus der die Faservlieslamelle geschnitten ist, abhängig ist. Vielmehr kann die Höhe einer solchen Faservlieslamelle den gewünschten Anforderungen entsprechend zugeschnitten werden. Daher bestehen in Bezug auf die Herstellung eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges auch deutlich höhere Designfreiheiten in der Auslegung desselben.
Die Auslegung des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges mit einem flexiblen Band als Trägersubstrat hat auch positive Auswirkungen auf den CO₂-Fußabdruck der derartige Oberflächenbearbeitungswerkzeuge nutzenden Unternehmen. Gegenüber Oberflächenbearbeitungswerkzeugen mit einem starren Kern kann ein erfindungsgemäßes Oberflächenbearbeitungswerkzeug unter Ausnutzung seiner in radialer Richtung flexiblen Eigenschaften unter Ausnutzung des von dem Trägersubstrat eingefassten Volumens gepackt werden, sodass der bei starren Trägersubstraten vorhandene Hohlraum zumindest weitestgehend für die Verpackung und den Transport eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges und somit für eine besonders kompakte Packung genutzt werden kann. Zudem ist das Gewicht eines als flexibles Band ausgeführten Trägersubstrates signifikant geringer als dasjenige eines starren ringförmigen Trägersubstrates. Auch dieses wirkt sich positiv auf den CO₂-Fußabdruck aus, vor allem in Zusammenhang mit dem Transport derartiger Oberflächenbearbeitungswerkzeuge.
Während bei einem gattungsgemäßen Oberflächenbearbeitungswerkzeug eine Montage der abrasiven Faservlieslamellen auf der gekrümmten Oberfläche des ringförmigen starren Trägersubstrates erfolgen muss, kann bei dem erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungswerkzeug das als Trägersubstrat dienende flexible Band mit den Faservlieslamellen bestückt bzw. ausgerüstet werden, bevor dieses Band in seine Ringform gebracht wird. Damit kann eine Bestückung des Trägersubstrates auf einer ebenen Oberfläche vorgenommen werden. Dieses vereinfacht den Herstellungsprozess nicht unerheblich.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die Standzeit eines erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges signifikant länger ist als diejenige eines herkömmlichen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges mit einer mit ihrer flächigen Erstreckung an ein flexibles Band als Trägersubstrat angeschlossenen Faservliesmatte, bedingt dadurch, dass die radiale Erstreckung der Faservlieslamelle deutlich größer ist als die Dicke einer im Stand der Technik eingesetzten Faservliesmatten. Die Standzeit eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges ist auch gegenüber solchen mit einem starren Trägerrohr als Trägersubstrat verbessert, wenn das Oberflächenbearbeitungswerkzeug auf eine in radialer Richtung nachgiebige Expansionswalze als rotatorischer Antrieb aufgespannt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges sind die in Längsrichtung weisenden Enden des Bandes auf Stoß zueinander angeordnet und miteinander verbunden. Hierbei hat es sich bei einigen Anwendungen als zweckmäßig erwiesen, wenn diese Enden durch einen Schrägschnitt des Bandes bereitgestellt sind, beispielsweise mit einer Neigung zur Ausbildung der Ringform der Schnittlinie von 75 oder 80 Grad gegenüber dem Verlauf der Längsseiten bzw. der Bandlaufrichtung. Die in Längsrichtung weisenden Enden des flexiblen Bandes können selbstverständlich auch ohne Schrägschnitt ausgeführt sein. Die in Längsrichtung weisenden Enden des flexiblen Bandes müssen auch nicht notwendigerweise auf Stoß miteinander verbunden sein. Es ist durchaus möglich, die zueinander weisenden Seiten des flexiblen Bandes auf die halbe Dicke abzufräsen und die Enden in einer aufeinanderliegenden Anordnung miteinander zu verkleben.
Der Komprimierungsgrad der abrasiven Faservlieslamellen beträgt typischerweise zwischen 20 % und 85 %, d. h., dass die ursprüngliche Dicke der aus einer Faservliesmatte geschnittenen Faservlieslamellen ist um zumindest 20 % reduziert worden. Der Grad der Komprimierung ist abhängig von der Krümmung, um die das Oberflächenbearbeitungswerkzeug geführt wird oder, wenn auf einer Expansionswalze aufgespannt, deren äußere Umfangsfläche aufweist. Ferner wird man den Komprimierungsgrad abhängig von dem gewünschten Einsatzzweck des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges auslegen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Komprimierungsgrad zumindest 30 % bis 55 %. Auch höhere Komprimierungsgrade sind durchaus möglich. Vorzugsweise wird man die Faservlieslamellen nur so weit komprimieren, dass in Komprimierungsrichtung noch ein gewisser Komprimierungspuffer ungenutzt bleibt. Eine Komprimierung auf Block ist zwar möglich, wird in aller Regel jedoch nicht angestrebt sein.
Bei den abrasiven Faservlieslamellen handelt sich um solche, die aus Polymerfasern hergestellt sind. Besonders geeignet ist ein Nylon-Faservlies. Seine abrasiven Eigenschaften erhält ein solches Faservlies durch eine Ausrüstung mit einem Kunstharz-Schleifkorngemisch. Das Nylon-Faservlies kann zu diesem Zweck mit dem Kunstharz-Schleifkorngemisch getränkt oder mit diesem besprüht sein. Das Nylon-Faservlies ist offen. Dies bedeutet, dass infolge des Tränkungsvorganges das Kunstharz-Schleifkorngemisch das Faservlies bzw. die Faservliesmatte durch und durch benetzt. Das Kunstharz ist nach seiner Polymerisation flexibel und kann auch elastische Eigenschaften aufweisen. Die durch die Komprimierung in die Faservlieslamellen eingebaute elastische Rückstellkraft resultiert aus der Elastizität der eingesetzten Fasern, beispielsweise Nylon-Fasern ergänzt ggf. um eine Elastizität des die Schleifkörner enthaltenen, die Fasern ummantelnden Kunstharzes.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die auf das flexible Band aufgebrachten Faservlieslamellen quer zur Bandlaufrichtung eine lineare Erstreckung aufweisen. Das bedeutet, dass ihr im Wesentlichen quer zur Bearbeitungsrichtung ausgerichteter Verlauf gerade ist.
Denkbar ist jedoch auch eine nichtlineare, beispielsweise eine geschwungene, wellenförmige oder aus einer Mehrzahl an winklig aneinander grenzenden Abschnitten zusammengesetzten gebildete Erstreckung. Auf diese Weise können die Bürsteigenschaften eingestellt werden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges ist dieses ausgelegt, um an einer Bandmaschine montiert zu werden. Eine solche Oberflächenbearbeitungsmaschine verfügt somit über zumindest zwei in Bandlaufrichtung voneinander beabstandet angeordnete Umlenkrollen, von denen zumindest eine angetrieben ist. Das Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist über die Umlenkrollen geführt. Die gesamte umlaufende Mantelfläche kann für eine bürstende Bearbeitung eines Werkstückes genutzt werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist das ringförmige Oberflächenbearbeitungswerkzeug ausgelegt, um an einer Expansionswalze angeschlossen bzw. auf einer solchen aufgespannt zu werden. Eine solche Expansionswalze greift in den Ringkörper des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges ein und verspannt diesen in radialer Richtung während der Benutzung aufgrund der sich einstellenden Zentrifugalkraft. Die für die Oberflächenbearbeitung nutzbare Mantelfläche eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges ist dann zylinderförmig. In einer bevorzugten Auslegung einer solchen Oberflächenbearbeitungsmaschine ist vorgesehen, dass die Expansionswalze in radialer Richtung elastisch ist bzw. eine gewisse Elastizität aufweist. Diese kann bei entsprechender Auslegung der Expansionswalze einrichtbar sein. Erreichen lässt sich eine solche Einrichtbarkeit der radialen Elastizität einer solchen Expansionswalze beispielsweise dadurch, dass die Expansionswalze mehrere über ihren Umfang verteilt angeordnete Verstärkungselementaufnahmen aufweist. Diese können in radialer Richtung offen sein. Bei derartigen Verstärkungselementaufnahmen kann es sich auch um solche handeln, die stirnseitig offen sind und in die stabförmige Verstärkungselemente eingeschoben werden können. In Abhängigkeit von der für eine bestimmte Anwendung einzustellenden Elastizität werden sodann in jede Verstärkungselementaufnahme ein oder mehrere Verstärkungselemente eingesetzt. Diese können sich hinsichtlich ihrer Verstärkungsfunktionalität voneinander unterschieden, sodass auch über die Auswahl des Einsatzes des jeweiligen Verstärkungselementes Einfluss auf die Elastizität der Expansionswalze in radialer Richtung genommen werden kann. Eingerichtet werden kann die in radiale Richtung wirkende Elastizität auch durch eine Expansionswalze, deren Inneres pneumatisch oder auch hydraulisch aufschlagbar ist. Hierdurch kann der Durchmesser der Mantelfläche des Spannabschnittes der Expansionswalze zum Positionieren eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges vergrößert werden, womit zugleich das Oberflächenbearbeitungswerkzeug auf der Expansionswalze aufgespannt werden kann. Gleichzeitig wird die der Expansionswalze innenwohnende Elastizität eingestellt.
Eine solche Elastizität in radialer Richtung hat zum Vorteil, dass die beim Bürsten gewünschte Nachgiebigkeit des Werkzeuges nicht nur von den abrasiven Faservlieslamellen bereitgestellt werden muss, sondern auch durch die elastische Nachgiebigkeit der Expansionswalze. Auch dieses trägt nicht unwesentlich zu einer höheren Standzeit der Faservlieslamellen und somit des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges bei. Da eine Nachgiebigkeit bei einer solchen Auslegung der Oberflächenbearbeitungsmaschine auch noch gegeben ist, wenn die Faservlieslamellen weitgehend abgenutzt sind, ist auch das Oberflächenbearbeitungsergebnis über die Standzeit eines solchen Oberflächenbearbeitungswerkzeuges sehr viel homogener.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1:: Eine Schnittdarstellung eines maschinellen Bürstenwerkzeugs als Ausführungsbeispiel eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges,
Fig. 2:: eine schematische Darstellung eines ersten Herstellungsschrittes zum Herstellen des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges der Figur 1,
Fig. 3:: eine schematische Darstellung eines zweiten Herstellungsschrittes zum Herstellen des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges der Figur 1 und
Fig. 4:: eine schematische Darstellung eines weiteren Herstellungsschrittes zum Herstellen des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges der Figur 1.

Ein maschinelles bzw. industrielles Bürstwerkzeug als Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 verfügt über ein flexibles Band 2 als Trägersubstrat. Das flexible Band 2 ist in Umfangsrichtung sowie in Querrichtung zugfest und in radialer Richtung nachgiebig. Das flexible Band 2 ist aus einem flexiblen Bandstreifen gebildet, dessen in Längserstreckung weisenden Enden auf Stoß mit einem Schrägschnitt aneinanderstoßen und mittels eines Klebestreifens 3 zusammengehalten sind. Der Klebestreifen 3 dient nicht notwendigerweise zur alleinigen Sicherung, dass das flexible Band 2 in seiner geschlossenen Ringform bleibt.
An die in radialer Richtung nach außen weisende Oberfläche des flexiblen Bandes sind eine Vielzahl von abrasiven Faservlieslamellen 4 angebracht. Bei diesen Faservlieslamellen 4 handelt es sich um Abschnitte einer Faservliesmatte. Die Faservlieslamellen 4 sind mit einer der Längsachse der Ringform des flexiblen Bandes 2 folgenden Schmalseite 6 an das flexible Band 2 mittels eines dauerelastischen Klebers 5 angeschlossen. Aufgrund des Schrägschnittes der in Längserstreckung des flexiblen Bandes 2 weisenden Enden und der axialen Ausrichtung der außenseitig daran angeschlossenen Faservlieslamellen 4 sind die Endabschnitte des flexiblen Bandes 2 auch über den Kleber 5 und die daran adhäsiv angeschlossenen Faservlieslamellen 4, die den Stoß der Enden des flexiblen Bandes 2 übergreifen, miteinander verbunden. Der Übersicht halber sind in Figur 1 nur einzelne Faservlieslamellen 4 gezeigt. Diese sind, wie strichpunktiert angedeutet, über den gesamten Umfang des flexiblen Bandes 2 angeordnet.
Bei den Faservlieslamellen 4 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um offene Nylon-Faservlieslamellen, die mit einem Kunststoff-Harz-Schleifkorngemisch getränkt worden sind. Dabei dient der Kunstharzbestandteil neben seiner Funktion einer Fixierung der Schleifkörner auch zur Stabilisierung der Struktur des Vlieses. Derartige Faservliesmatten, aus denen die Faservlieslamellen 4 geschnitten sind, sind hinreichend bekannt und bedürfen daher im Rahmen dieser Ausführungen keiner tiefergehenden Erörterung. Für die Zwecke des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 werden die elastischen Eigenschaften einer solchen Faservliesmatte bzw. der daraus geschnittenen Faservlieslamellen 4 genutzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Faservlieslamellen 4 hinsichtlich ihrer Kunststoff-Schleifkorngemisch-Ausrüstung ausgelegt, damit das Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 für die Bürstbearbeitung einer Oberfläche eines Werkstückes eingesetzt werden kann.
Der Figur 1 ist zu entnehmen, dass die Faservlieslamellen 4 in dem gezeigten Querschnitt eine trapezartige Umrissgeometrie aufweisen, wobei die Flachseiten 7 benachbarter Faservlieslamellen 4 aneinander anliegen und damit einander kontaktieren, und zwar über die gesamte radiale Erstreckung.
Die auf der Außenseite des flexiblen Bandes 2 angeordneten Faservlieslamellen 4 sind in Drehrichtung des flexiblen Bandes 2 (durch einen Pfeil in Figur 1 angedeutet) komprimiert und auf diese Weise in die in Figur 4 1 gezeigte trapezförmige Querschnittsform gebracht. Von Besonderheit ist bei diesem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1, dass zwischen benachbarten Faservlieslamellen 4 an der Umfangsfläche 8 des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 keine Spalte vorhanden sind. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 um eine Bürstscheibe mit einer axialen Erstreckung von etwa 5 cm. Für die Benutzung des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 wird dieses auf eine in die Öffnung des flexiblen Bandes 2 einzusetzende Expansionswalze aufgespannt. Durch diese ist das Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 in der in Figur 1 gezeigten Drehrichtung oder auch in der entgegengesetzten Drehrichtung antreibbar.
In einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsvariante ist das durch ein flexibles Band bereitgestellte Trägersubstrat deutlich länger ausgestaltet als das flexible Band 2 des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 der Figur 1. Dieses Oberflächenbearbeitungswerkzeug ist vorgesehen, um eine Bandbürstmaschine zu bestücken. Das Oberflächenbearbeitungswerkzeug wird sodann über zwei oder mehrere Umlenkrollen geführt. An den Umlenkrollen weisen die Faservlieslamellen die in Figur 1 gezeigte Querschnittsgeometrie auf. Auf den zwischen den Umlenkrollen befindlichen geraden Bandabschnitten sind die Faservlieslamellen auch an ihrer nach außen weisenden Umfangsfläche in demselben Maße komprimiert, wie an dem Anschluss ihrer Schmalseiten an das flexible Band. Somit "atmen" diese Faservlieslamellen bei einem Gebrauch des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges im Übergang von einem geraden Abschnitt in einen gekrümmten, um eine Umlenkrolle geführten Abschnitt, und zwar ohne, dass zwischen benachbarten Faservlieslamellen an der Umfangsfläche ein Spalt im Bereich einer Umlenkung um eine Umlenkrolle bei einer Bandbürstmaschine entsteht. Dieses Atmen wirkt sich positiv auf den Oberflächenbearbeitungsprozess aus, da hierdurch entstehender Abrieb von der Umfangsfläche weggeführt wird.
Das Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels kann mit den zu den Figuren 2 bis 4 schematisiert dargestellten Bearbeitungsschritten hergestellt werden. In einem ersten Schritt wird das flexible Band 2 bereitgestellt und auf eine ebene Unterlage (nicht dargestellt) aufgelegt. Daneben werden die zur Bestückung des flexiblen Bandes 2 benötigten Faservlieslamellen 4 bereitgestellt, und zwar ab- bzw. ausgeschnitten von einer abrasiven Faservliesmatte. Die einzelnen Faservlieslamellen 4 werden mit ihren Flachseiten 7 aneinandergrenzend in der zur Bestückung des flexiblen Bandes 2 benötigten Anzahl positioniert, sodass deren Schmalseite 6 zu der vorgesehenen Außenseite des flexiblen Bandes 2 weist. Die in dieser Figur erkennbare Ursprungsdicke der Faservlieslamellen 4 entspricht der Dicke der Faservliesmatte, aus der die Faservlieslamellen 4 ausgeschnitten sind. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Auslegung des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 können die flexiblen Faservlieslamellen 4 aus einer Faservliesmatte mit größerer oder kleinerer Dicke geschnitten sein. Typische Dicken derartiger Faservliesmatten betragen 3 bis 30 mm. Über die Höhe der Faservlieslamellen 4 kann ebenfalls Einfluss auf die Eigenschaften des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 genommen werden.
In einem nachfolgenden Schritt werden die Faservlieslamellen 4, wie in Figur 3 gezeigt, in Querrichtung zu der Ebene ihrer Flachseiten 7 komprimiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Komprimierung um ca. 35 %. Dieser Grad der Komprimierung entspricht dem Komprimierungsgrad, den die Schmalseiten 6 der Faservlieslamellen 4 an der Außenseite des flexiblen Bandes 2 der Figur 1 aufweisen. Die Komprimierung der Faservlieslamellen 4 kann, wie in Figur 3 durch die Blockpfeile angedeutet, zwischen zwei Komprimierungsplatten erfolgen, die zum Komprimieren der Faservlieslamellen 4 aufeinander zubewegt werden. Zudem ist durch derartige Komprimierungsplatten der von diesen eingefasste Faservlieslamellenstapel zwischen den Komprimierungsplatten gehalten und kann auf der Oberseite des flexiblen Bandes 2 positioniert werden. Vor der Positionierung eines solchen Faservlieslamellenstapels auf dem flexiblen Band 2 wird auf das flexible Band 2 der Kleber 5 aufgetragen. Dieser kann vollflächig auf der Außenseite des flexiblen Bandes 2 aufgetragen werden. In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dieser in mehreren, der Längserstreckung des flexiblen Bandes 2 folgenden Kleberaupen aufgetragen wird. In den noch nicht ausgehärteten bzw. vernetzten Kleber 5 wird, wie in Figur 4 dargestellt, der aus dem komprimierten Faservlieslamellen 4 gebildete Faservlieslamellenstapel eingetaucht und in dieser Position gehalten, bis der Kleber 5 soweit ausgehärtet ist, dass die Komprimierung im Bereich der Schmalseiten 6 der Faservlieslamellen 4 dauerhaft erhalten bleibt.
In einem nachfolgenden Schritt wird das flexible Band 2 zu dem in Figur 1 gezeigten Ringkörper geformt und die mit einem Schrägschnitt 9 ausgeführten, in Längserstreckung weisenden Enden durch den Klebestreifen 3 miteinander verbunden. Die dann zwischen den jeweils letzten Faservlieslamellen 4 befindliche Lücke wird durch Einsetzen von weiteren komprimierten Faservlieslamellen 4 gefüllt. Hierzu wird dieser außenseitige Ringabschnitt des flexiblen Bandes 2 zuvor nochmals mit Kleber 5 bestückt. Wird der Kleber 5 als in der Längserstreckung des flexiblen Bandes 2 folgenden und mit Abstand zueinander verlaufenden Kleberaupen aufgetragen, können für diesen letzten Schritt in den Kleberaupenzwischenräumen frische Kleberaupen aufgetragen werden, die sodann dem erforderlichen Halt der zuletzt montierten Faservlieslamellen 4 dienen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Verwendung des in Figur 1 gezeigten Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 wird dieses auf eine Expansionswalze aufgespannt, die in radialer Richtung eine gewisse elastische Nachgiebigkeit aufweist. Dieses hat zum Vorteil, dass dann ein in radialer Richtung auf die Umfangsfläche 8 bei einer Benutzung des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 einwirkende Druck nicht allein von den Faservlieslamellen 4 kompensiert werden muss, sondern ebenfalls in der elastischen Nachgiebigkeit in radialer Richtung de Expansionswalze aufgefangen werden kann. Für die Bearbeitung eines Werkstückes mit dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 an seiner Umfangsfläche 8 ist ein gewisser Bearbeitungsdruck erforderlich. Da dieser zum Teil durch die elastische Rückstellkraft der das Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 tragenden Expansionswalze aufgefangen wird, werden die Faservlieslamellen 4 in radialer Richtung nur zu einem geringeren Maße elastisch beansprucht. Dieses wirkt sich positiv auf eine nicht unerhebliche Verlängerung der Standzeit des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges 1 aus.
Bei dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 kann der Grad der Komprimierung seiner Faservlieslamellen 4 auf zwei verschiedene Weisen auch im Nachhinein bestimmt werden:
In einer ersten Möglichkeit wird in einem ersten Schritt eine Faservlieslamelle 4 von dem flexiblen Band 2 abgenommen. Die so entstandene Lücke zwischen den die Faservlieslamelle 4 umgebenden Faservlieslamellen 4 wird aufgrund der in den umgebenden Faservlieslamellen 4 gespeicherte Relaxationskraft mit der Zeit geschlossen werden, die unmittelbar an die Lücke grenzenden Faservlieslamellen 4 werden in die Lücke teilweise von von der Lücke weiter entfernten Faservlieslamellen 4 hineingedrückt, teilweise expandieren diese unmittelbar in die Lücke hinein. Der Nachweis gemäß dieser ersten Möglichkeit erfolgt somit an dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1.
In einer zweiten Möglichkeit wird ebenfalls in einem ersten Schritt eine Faservlieslamelle 4 von dem flexiblen Band 2 abgenommen. Dabei ist darauf zu achten, dass an ihrer Klebeseite keine Klebereste vorhanden sind. Aufgrund der in Querrichtung zu seiner Flachseite 7 wirkenden, in der Faservlieslammelle 4 gespeicherten Rückstellkraft stellt sich diese Faservlieslamelle 4 selbsttätig in seine Ursprungsdicke zurück. Der Nachweis gemäß dieser zweiten Möglichkeit erfolgt somit an der von dem Oberflächenbearbeitungswerkzeug 1 entnommenen Faservlieslamelle 4.
Die Rückstellung infolge der Relaxation, die zum Nachweis der vorherigen Komprimierung gemäß der beiden Möglichkeiten genutzt wird, kann durchaus etwas Zeit beanspruchen. Zur Beschleunigung dieses Prozesses kann eine erkennbare Maßänderung unter Temperatureinwirkung beispielsweise in einem Ofen mit 80 bis 130°C durchgeführt werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Schutzbereich, beschrieben durch die geltenden Ansprüche, zu verlassen, ergeben sich für den Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, den Erfindungsgedanken zu verwirklichen, ohne dass diese im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müssten.

Bezugszeichenliste

1: Oberflächenbearbeitungswerkzeug
2: flexibles Band
3: Klebestreifen
4: Faservlieslamelle
5: Kleber
6: Schmalseite
7: Flachseite
8: Umfangsfläche
9: Schrägschnitt

Claims

Oberflächenbearbeitungswerkzeug, umfassend ein ringförmiges Trägersubstrat und eine Vielzahl von an das Trägersubstrat (2) mit einer Schmalseite (6) in einer sich kontaktierenden Nebeneinanderanordnung ihrer Flachseiten (7) angeschlossenen abrasiven Lamellen (4), von denen zumindest ein Teil Faservlieslamellen (4) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat ein flexibles Band (2) ist, dessen in Längserstreckung des Bandes (2) weisenden Enden zur Ausbildung einer Ringform miteinander verbunden sind, und dass die Faservlieslamellen (4) mittels einer Klebeverbindung mit flexiblen Materialeigenschaften an die nach außen weisende Oberfläche des flexiblen Bandes (2) in einem in Bezug auf ihre Dicke elastisch komprimierten Zustand angeschlossen sind.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Komprimierung der Faservlieslamellen (4) derart vorgesehen ist, dass unter Ausnutzung der durch die elastische Komprimierung in diesen gespeicherten Rückstellkraft in Richtung ihrer ursprünglichen Dicke bei einem bestimmungsgemäßen Einsatz des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges (1) bei gekrümmtem Bandverlauf benachbarte Lamellen (4) sich über ihre gesamte radiale Erstreckung mit ihren Flachseiten (7) kontaktieren.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Komprimierungsgrad der Faservlieslamellen (4) zwischen 20 % und 85 %, insbesondere zwischen 30 % und 55 % beträgt.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachseiten (7) der Faservlieslamellen (4) in Querrichtung zur Bandlaufrichtung ausgerichtet sind.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das flexible Band (2) aufgebrachten Faservlieslamellen (4) quer zur Bandlaufrichtung eine lineare oder nichtlineare, beispielsweise eine geschwungene, wellenförmige oder in einzelnen Abschnitten winklig aneinander grenzenden Abschnitten gebildete Erstreckung aufweisen.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasiven Faservlieslamellen (4) mit einem Kunstharz-Schleifkorngemisch getränkte, offene Nylon-Faservlieslamellen sind.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Faservlieslamellen eine Schleifleinlage eingeschaltet ist.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längserstreckung des flexiblen Bandes (2) weisenden Enden auf Stoß aneinandergrenzend miteinander verbunden sind.
Oberflächenbearbeitungswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längserstreckung des flexiblen Bandes (2) weisenden Enden schräg zur Längserstreckung geschnitten sind, wobei die beiden Schrägschnitte komplementär zueinander ausgeführt sind.
Oberflächenbearbeitungsmaschine mit zumindest zwei mit Abstand zueinander angeordneten Umlenkrollen, von denen zumindest eine rotatorisch angetrieben ist und mit einem über die Umlenkrollen geführten Oberflächenbearbeitungswerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Oberflächenbearbeitungsmaschine mit einer in radialer Richtung elastisch nachgiebigen Expansionswalze und mit einem auf der Expansionswalze aufgespannten Oberflächenbearbeitungswerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität der Expansionswalze einrichtbar ist.
Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionswalze über mehrere, über ihren Umfang verteilt angeordnete Verstärkungselementaufnahmen verfügt und Verstärkungselemente vorgesehen sind, wobei in Abhängigkeit von der für eine bestimmte Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstückes einzustellenden Elastizität in eine oder mehrere Verstärkungselementaufnahmen jeweils zumindest ein Verstärkungselement eingesetzt sein kann.
Oberflächenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufspannen des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges (1) auf der Expansionswalze und zum Einstellen seiner in radialer Richtung wirkenden Elastizität dieser pneumatisch oder hydraulisch zum Vergrößern ihrer zum Positionieren eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges (1) vorgesehenen Spannabschnittes beaufschlagbar ist.