ES2898248T3 - Herramienta abrasiva y uso de una herramienta abrasiva semejante - Google Patents
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Abstract
Herramienta abrasiva, que comprende un portador de medio abrasivo (1) que presenta un vástago (2) para conectar el portador de medio abrasivo (1) a un dispositivo de accionamiento para accionar el portador de medio abrasivo (1) en rotación alrededor de un eje longitudinal (X) y un núcleo (3) que está conectado a un extremo axial (4) del vástago (2), en la que el núcleo (3) está hecho una mezcla de materiales que presenta un plástico con un relleno térmicamente conductor, en la que el relleno tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin, y un medio abrasivo (15), caracterizada por que el medio abrasivo (15) presenta una superficie (16) cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal (X), que encierra una cavidad (17) que se extiende a lo largo del eje longitudinal (X), en la que el núcleo (3) está recibido al menos por secciones en la cavidad (17), y que el plástico está configurado espumado.
Description
DESCRIPCIÓN
Herramienta abrasiva y uso de una herramienta abrasiva semejante
La invención se refiere a una herramienta abrasiva un portador de medio abrasivo, que presenta un vástago para conectar el portador de medio abrasivo a un dispositivo de accionamiento para accionar el portador de medio abrasivo en rotación alrededor de un eje longitudinal y un núcleo que está conectado a un extremo axial del vástago. Además, la herramienta abrasiva comprende un medio abrasivo que presenta una superficie cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal, que encierra una cavidad que se extiende a lo largo del eje longitudinal. El núcleo del portador de medio abrasivo está recibido al menos por secciones en la cavidad. La presente invención también se refiere al uso de una herramienta abrasiva semejante.
Las herramientas abrasivas de este tipo se conocen y se utilizan, por ejemplo, para el mecanizado de metales, el cuidado de los pies, la manicura o el sector dental. Los portadores de medio abrasivo utilizados en los antecedentes de la técnica, que también se denominan mandriles, son normalmente cuerpos de expansión de goma ranurada con un vástago metálico empotrado para conectar el portador de medio abrasivo a un dispositivo de accionamiento. Las ranuras que discurren en la dirección longitudinal deben simplificar la fijación o retirada de los medios abrasivos cerrados en la dirección circunferencial, por ejemplo, un capuchón abrasivo sin costura o una cinta abrasiva, sobre o desde el portador de medio abrasivo. Durante el funcionamiento, el portador de medio abrasivo sujeto en el dispositivo de accionamiento gira alrededor del eje longitudinal. A una velocidad suficientemente alta, el portador de medio abrasivo ranurado se abre en abanico y, debido a las fuerzas centrífugas que actúan, presiona contra la superficie del medio abrasivo cerrada en la dirección circunferencial.
Se considera desventajoso que el material de goma presente una baja estabilidad a la temperatura y dimensional, de modo que el portador de medio abrasivo fabricado de caucho puede contraerse mediante el calor de fricción que se origina durante el lijado. Por tanto, el efecto de expansión deseado por la apertura en abanico del portador de medio abrasivo ranurado se compensa parcialmente mediante la contracción del caucho bajo el aporte de calor. Ante todo, cuando la herramienta abrasiva se presiona contra el objeto a mecanizar con alta presión de apriete, se origina una alta generación de calor por un lado, que hace que el portador de medio abrasivo fabricado de caucho se contraiga. Por otro lado, la velocidad de la máquina de accionamiento desciende regularmente, de modo que se reducen las fuerzas centrífugas que actúan sobre el portador de medio abrasivo. Como resultado se produce una fricción estática reducida entre el portador de medio abrasivo y el medio abrasivo empujado, de modo que existe el riesgo de que el medio abrasivo se resbale del portador de medio abrasivo durante el funcionamiento de la herramienta abrasiva. Para evitar esto, se propone en parte agrandar aún más el diámetro exterior del portador de medio abrasivo. Sin embargo, esto presenta el inconveniente de que, en el estado frío del portador de medio abrasivo, el medio abrasivo solo se puede fijar o retirar con un mayor gasto de fuerza, de modo que la ventaja prometida mediante las ranuras configuradas en el portador de medio abrasivo se relativiza de nuevo.
Además, en los antecedentes de la técnica se conocen portadores de medio abrasivo de materiales metálicos. Estos ofrecen la ventaja de una máxima estabilidad a la temperatura. Sin embargo, estos presentan un peso propio más alto y poseen una superficie dura e inflexible. Además, la fricción estática que se produce entre el portador de medio abrasivo y el medio abrasivo es significativamente menor en el caso de los portadores de medio abrasivo metálicos en comparación con aquellos de goma, de modo que son necesarios dispositivos de sujeción para sujetar el medio abrasivo de forma segura en el portador de medio abrasivo durante la rotación. No obstante, los dispositivos de sujeción de este tipo son costosos y complejos en la manipulación.
Por el documento DE 202014007228 A1 se conoce una herramienta abrasiva con rodillos abrasivos intercambiables. Los rodillos abrasivos presentan un núcleo de varias partes con dos secciones de núcleo y un medio abrasivo sujeto entre las secciones de núcleo. El medio abrasivo cilíndrico hueco está fabricado de una espuma sólida y presenta material abrasivo en su lado exterior. Mediante el material abrasivo revestido de espuma, el abrasivo se puede adaptar al contorno de la parte del cuerpo a tratar, por ejemplo, a una uña.
El documento US 7.493.670 B1 muestra una herramienta de pulido con un portador de medio abrasivo a partir de un núcleo elástico, que se puede conectar a través de un vástago a un dispositivo de accionamiento. El núcleo elástico puede estar hecho de poliuretano de poro cerrado, en el que el vástago se vierte en el núcleo. Sobre el núcleo puede estar revestido un saco de algodón lleno con un medio abrasivo o medio de pulido y se puede fijar en el portador de medio abrasivo tirando de un cordón guiado en una jareta.
Por el documento DE 2411 859 A1 se conoce una muela abrasiva de copa con un núcleo endurecido a base de resina, en la que el núcleo contiene grandes cantidades de partículas metálicas para aumentar la conductividad térmica, a saber, 40 a 90 % en volumen de polvo de aluminio y/o cobre así como 35 a 2 % en volumen de estaño y/o aleación de estaño.
El documento FR 2020424 A1 da a conocer una herramienta abrasiva como una muela abrasiva, una muela de corte o una piedra abrasiva con diamantes en forma de partículas como medio abrasivo. La herramienta abrasiva conocida se debe componer esencialmente de dos partes, a saber, una parte abrasiva y un soporte. Las partículas de diamante
están embebidas en una fase metálica, con lo que la fase metálica tiene una porosidad definida entre el 10 % y el 50 %. Estos poros están llenos de un material de resina. Se utiliza el mismo material de resina para fabricar el portador. Para ello, el material de resina se debe dar en una forma para el soporte, todavía antes de que el material de resina se haya endurecido en los poros de la fase metálica en la parte abrasiva.
El objetivo de la presente invención es proporcionar una herramienta abrasiva mejorada, que sea más sencilla en la manipulación y evite de forma segura los deterioros relacionados con el calor en el portador de medio abrasivo o en el objeto a procesar, incluso en el caso de ciclos de abrasión más largos.
La invención se basa en la consideración de que un plástico es termoaislante y, por lo tanto, solo posibilita ciclos de abrasión cortos para evitar deterioros relacionados con el calor en el portador de medio abrasivo o en el objeto a procesar, en particular en una pieza de trabajo o una parte del cuerpo de un paciente a tratar.
El objetivo se logra mediante un portador de medio abrasivo del tipo mencionado al principio, dado que el núcleo está hecho de una mezcla de materiales que comprende un plástico con un relleno térmicamente conductor, en el que el relleno tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin. El plástico está configurado espumado. En otras palabras, la mezcla de materiales del núcleo presenta un material de espuma a base de plástico. Además, el objetivo se logra mediante una herramienta abrasiva del tipo mencionado, dado que el núcleo del portador de medio abrasivo está hecho en una mezcla de materiales que presenta un plástico espumado con un relleno térmicamente conductor, en la que el relleno tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin.
De acuerdo con la invención está previsto que todo el núcleo se base preferentemente en plástico elástico, al que se añade el relleno térmicamente conductor para el aumento dirigido de la conductividad térmica. Por tanto, el relleno puede distribuir la energía térmica absorbida en la superficie exterior del portador de medio abrasivo en todo el núcleo. De este modo, la superficie exterior del portador de medio abrasivo se enfría más rápidamente, de modo que el calor de fricción generado en el medio abrasivo durante el funcionamiento de la herramienta abrasiva se transporta lejos del medio abrasivo al núcleo. De esta manera, son posibles ciclos de abrasión más largos sin que el objeto a mecanizar o tratar respectivo, el propio portador de medio abrasivo o el abrasivo se deterioren por el calor. Además, mediante el enfriamiento más rápido se pueden acortar las pausas entre los ciclos de abrasión individuales. Además, mediante la adición del relleno térmicamente conductor, la potencia de abrasión de la herramienta de rectificado y la vida útil media del portador de medio abrasivo se pudo aumentar significativamente en comparación con los portadores de medio abrasivo conocidos de goma sin un relleno térmicamente conductor. De este modo se logra en conjunto un lijado más seguro y eficiente.
La conductividad térmica describe la capacidad de un material para transportar energía térmica por medio de la conducción de calor. Esto se expresa mediante el coeficiente de conductividad térmica A en vatios por metro y por Kelvin ( W/m K). Se ha demostrado que con un núcleo, por ejemplo, de poliuretano flexible (abreviadamente: PUR), en particular de espuma flexible PUR, se puede proporcionar un portador de medio abrasivo percibido por los pacientes como agradable. Pero, en principio, el núcleo también puede estar fabricado de espuma rígida de p Ur elástica u otro plástico elástico en estado espumado o no espumado. Sin embargo, la espuma de poliuretano mencionada aquí como ejemplo presenta un bajo coeficiente de conductividad térmica A de aproximadamente 0,04 W/mK, en la que el coeficiente de conductividad térmica solo dependiente marginalmente de la densidad de la espuma. Para posibilitar ciclos de abrasión más largos a pesar del efecto termoaislante del plástico, se ha demostrado como especialmente ventajoso que el relleno tenga una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin, en particular mayor de 80 vatios por metro y por Kelvin.
Dado que la espuma está formada generalmente a partir de burbujas gaseosas que están encerradas por paredes sólidas o líquidas, el plástico espumado tiene un peso propio bajo. De este modo reduce significativamente el peso del núcleo en comparación con un plástico sin espuma. Esto es ventajoso ya que de esta manera se puede compensar parcialmente el peso incorporado por el relleno, ante todo si se trata en este caso de un relleno metálico o mineral. El volumen del plástico espumado puede ser aproximadamente del 70 % al 95 % del volumen total del núcleo, en el que el volumen del relleno y el volumen de un aditivo funcional agregado opcionalmente es conjuntamente un máximo como máximo del 30 % del volumen total. Por tanto, a pesar de la adición del relleno inelástico, el núcleo sigue siendo elástico. Como resultado, mediante la producción del núcleo a partir de un material de espuma a base de plástico, en el que se incorporan los rellenos, se proporciona un portador de medio abrasivo significativamente más ligero en el peso total.
El relleno es preferentemente inorgánico, en particular metálico o mineral. El relleno se puede mezclar al plástico en forma de polvo o en forma líquida. El relleno puede ser, por ejemplo, plata, cobre u otro metal altamente térmicamente conductor. También se han conseguido resultados especialmente buenos con el carburo de silicio. De forma adicional o alternativa a los rellenos metálicos o minerales, también se pueden utilizar nanotubos de carbono, que presentan un peso especialmente ligero y propiedades altamente conductoras de calor. El relleno también puede ser una mezcla de distintos materiales térmicamente conductores. Según el requisito del portador de medio abrasivo, el relleno puede incorporar otras propiedades ventajosas en el núcleo además de la conducción de calor preferente. Por ejemplo, la plata, en particular la plata coloidal, actúa adicionalmente de forma antibacteriana y/o antifúngica. Estas propiedades
son ante todo relevantes cuando el portador de medio abrasivo se usa en pacientes. Se han obtenido resultados especialmente buenos cuando el relleno está distribuido homogéneamente en el núcleo. Pero, en principio, en particular una sección radialmente exterior del núcleo puede presentar una mayor concentración de relleno en comparación con el resto del núcleo.
El plástico en particular elástico, resina sintética respectiva puede ser, por ejemplo, poliuretano. Pero, en principio también son adecuados polímeros elásticos, siliconas, goma fabricada sintéticamente o caucho natural. Con respecto a los plásticos espumados, este puede ser preferentemente un plástico de uno o dos componentes. Se han obtenido resultados especialmente buenos con plásticos de dos componentes, que se endurecen más uniformemente y se espuman más intensamente por medio de una reacción química entre los dos componentes. De forma alternativa, el plástico también se puede espumar mediante agentes de expansión. Es ventajoso que el relleno se pueda mezclar al al menos un componente del plástico antes del espumado del plástico, para que el relleno se distribuya lo más homogéneamente posible en el núcleo. Además, se ha demostrado que el núcleo con plástico espumado es especialmente estable a la temperatura.
Para conectar el vástago cilíndrico, en particular alargado al núcleo, este se puede moldear o inyectar en el núcleo. Para ello, el vástago ya se puede sujetar en la mezcla de materiales durante la fabricación del núcleo. Para mejorar la fuerza adhesiva entre el núcleo y el vástago, se puede aplicar previamente un promotor de adherencia en el extremo axial del vástago. Además, el extremo axial del vástago puede presentar relieves que sirven para anclar el núcleo en el vástago. Como resultado, se proporciona un portador de medio abrasivo en el que el vástago está conectado permanentemente al núcleo y solo se puede separar del vástago mediante destrucción del núcleo.
Además, el vástago puede estar fabricado de un material, en particular metal, que tenga una conductividad térmica más alta que el plástico, en particular una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin. De este modo se puede enfriar el núcleo más rápidamente. Ante todo en una zona sin núcleo, es decir, en una zona del vástago no cubierta por el núcleo, el vástago presenta normalmente una superficie lisa para poder conectar el vástago al dispositivo de accionamiento de forma sencilla, en particular para poder sujetarlo en este. Para poder transportar ahora mejor la energía térmica absorbida por el núcleo, el vástago puede presentar medios de transferencia de calor que están configurados en el vástago en una sección de vástago dispuesta fuera del núcleo. Los medios de transferencia por conducción de calor están dispuestos preferentemente entre una zona de sujeción del vástago, que está configurada en un extremo axial del vástago alejado del núcleo y, en particular, presenta una superficie lisa para conectarse al dispositivo de accionamiento, y el extremo axial del vástago opuesto, solapado por el núcleo. Los medios de transferencia de calor pueden ser en particular relieves, estriaciones, ranuras, elevaciones, aletas o similares, que agrandan la superficie del vástago en comparación con una superficie lisa para emitir energía térmica al entorno. Convenientemente, las geometrías de tipo aletas o de tipo turbina están orientadas en el vástago de tal manera que se aspira el aire ambiente y se elimina la abrasión producida durante el proceso de abrasión. Preferentemente, el medio abrasivo no solapa los elementos de transferencia de calor. Además, es ventajoso que los medios de transferencia de calor también pueden servir como ayuda de sujeción cuando se conecta el portador de medio abrasivo al dispositivo de accionamiento. Para ello, la zona de sujeción puede presentar una superficie lisa de manera conocida, en la que al usuario del portador de medio abrasivo se le muestra una profundidad de sujeción óptima del vástago en el dispositivo de accionamiento mediante el inicio de los medios de transferencia de calor, por ejemplo la estriación.
Además, puede estar previsto que al menos una brida que sobresale radialmente esté dispuesta en el vástago, con lo que la brida está fabricada de un material que tiene una conductividad térmica más alta que el plástico, en particular una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin. De esta forma, la brida puede absorber energía térmica y liberarla al medio ambiente. La brida puede estar fabricada del mismo material que el vástago o de un material que presente una conductividad térmica más alta que el vástago. La brida puede estar configurada de forma anular o interrumpida en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal. Además, un lado exterior de la brida puede estar dispuesto en un plano con un lado frontal del núcleo dirigido hacia el vástago. A este respecto, la brida puede descansar en el lado frontal del núcleo o finalizar al ras con el lado frontal del núcleo. Mediante esta disposición de la brida se simplifica la fabricación del portador de medio abrasivo. A este respecto, la brida evita un desarrollo del promotor de adhesión líquido en particular, que se puede aplicar en el extremo axial del vástago antes de conectar el vástago al núcleo, en la parte restante sin núcleo del vástago.
De manera preferente está previsto que el núcleo esté compuesto de un 25 a 75 por ciento en peso, en particular 50 a 55 por ciento en peso del relleno y de un 0 a 10 por ciento en peso de al menos un aditivo funcional, en el que el resto del núcleo está hecho del plástico e impurezas inevitables. El poliuretano es especialmente adecuado como plástico. El plástico espumado puede ser de poros cerrados. El plástico puede tener un peso volumétrico o una densidad de 700 a 1250 kilogramos por metro cúbico. Además, el plástico puede tener una dureza Shore A de 30 a 90. La dureza Shore A está estandarizada de acuerdo con la norma DIN ISO7619-1 y mide la profundidad de la impresión/penetración de un pin de acero troncocónico en una probeta en una escala de 0 -100. Para el mecanizado de metales, el núcleo presenta convenientemente un plástico con una dureza Shore A de 30 a 90, en particular hasta 80, preferentemente hasta 70. Por lo tanto, el núcleo es algo más flexible en conjunto, de modo que cuando se aplica la herramienta abrasiva, ante todo en las aristas duras de una pieza de trabajo metálica, se reduce el riesgo de que los granos abrasivos se desprendan de la capa abrasiva. Mediante la selección adecuada de la dureza del plástico espumado en particular, un portador de medio abrasivo con un núcleo flexible, respectivamente elástico, que se puede
adaptar al contorno del objeto a mecanizar o de la parte del cuerpo a tratar, se proporciona hasta un núcleo más sólido, que se puede usar adecuadamente, entre otras cosas, en podología.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención puede estar previsto que la mezcla de materiales del núcleo presente al menos un aditivo funcional. El al menos un aditivo funcional puede estar mezclado al plástico en forma de polvo o en forma líquida. El al menos un aditivo funcional puede presentar pigmentos de color termocrómicos y/o agentes de efecto antibacteriano y/o agentes de efecto antifúngico y/o agentes que modifican el comportamiento de fricción. Se pueden añadir agentes de efecto antibacteriano y/o antifúngico ante todo a portadores de medios abrasivo, que están previstos para el uso en pacientes con el fin de proporcionar un portador de medio abrasivo lo más inocuo posible higiénicamente. El al menos un aditivo funcional puede ser, por ejemplo, plata, en particular plata coloidal o cobre. Mediante la selección adecuada del aditivo, el coeficiente de fricción estática de la superficie exterior del núcleo también se puede adaptar, en particular aumentar, para garantizar una sujeción segura para el medio abrasivo.
Ante todo en el mecanizado de metal, madera y plástico, el portador de medio abrasivo a menudo puede calentarse mucho, de modo que se podrían dañar el objeto a mecanizar, el portador de medio abrasivo o el medio abrasivo hasta los dedos del usuario. Para evitar esto de forma segura, se pueden mezclar al portador de medio abrasivo pigmentos de color termocrómicos reversibles y/o irreversibles, que indican ópticamente que se ha alcanzado al menos una temperatura definida o un intervalo de temperatura crítico mediante al menos un cambio de color. Por tanto, se le puede indicar visualmente al usuario del portador de medio abrasivo que el medio abrasivo y/o el portador de medio abrasivo se han calentado demasiado, por ejemplo. En este caso se aprovecha el efecto del termocromismo, es decir, determinadas sustancias cambian su color al calentarse. Partiendo del color de los medios colorantes termocrómicos, respectivamente pigmentos de color en estado frío, por ejemplo, a temperatura ambiente, mediante un cambio del color de los pigmentos de color se le indica al usuario un aumento de temperatura. Por ejemplo, los pigmentos de color inicialmente oscuros podrían señalizar el aumento de temperatura mediante un cambio de color a rojo. Mediante los pigmentos de color termocrómicos se le da al usuario la oportunidad de reaccionar al sobrecalentamiento, por ejemplo, mediante reducción de la presión de apriete, mediante la regulación de la velocidad del dispositivo de accionamiento o mediante interrupción del proceso abrasivo. Dado que la superficie exterior del núcleo se enfría de nuevo rápidamente mediante el uso del relleno térmicamente conductor, también se pueden usar convenientemente pigmentos de color reversibles para indicar el enfriamiento del portador de medio abrasivo. Si se utilizan pigmentos de color irreversibles de forma adicional o alternativa, se le puede mostrar al usuario permanentemente que el portador de medio abrasivo se ha operado, por ejemplo, por encima de una temperatura de superficie exterior máxima permitida, en tanto que está previsto un cambio de color irreversible al alcanzar la temperatura de superficie exterior máxima permitida. De esta manera, ya un solo sobrecalentamiento del portador de medio abrasivo se muestra permanentemente. Además, los pigmentos de color irreversibles pueden cambiar de color tan pronto como alcanzan una temperatura de superficie exterior predeterminada justo por encima de la temperatura ambiente para indicar permanentemente después de un breve proceso abrasivo que el portador de medio abrasivo ya se ha utilizado una vez. El al menos un cambio de color se le indica al usuario con suficiente claridad si los pigmentos de color termocrómicos constituyen hasta el 10 por ciento en peso de la mezcla de materiales.
Además, puede estar previsto que el portador de medio abrasivo presente un revestimiento que esté aplicado sobre la superficie del núcleo, en el que el revestimiento presenta los pigmentos de color termocrómicos y/o agentes de efecto antibacteriano y/o agentes de efecto antifúngico.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la invención presenta el medio abrasivo además del portador de medio abrasivo. El medio abrasivo está dispuesto de forma intercambiable en el núcleo. El portador de medio abrasivo se puede utilizar preferentemente para varios procesos abrasivos, mientras que el medio abrasivo puede ser un producto de desgaste.
La superficie del medio abrasivo está conformada de forma cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal del portador de medio abrasivo y encierra una cavidad que se extiende a lo largo del eje longitudinal del portador de medio abrasivo. Así, el medio abrasivo puede presentar una superficie configurada de forma cilíndrica, cónica, esférica, por secciones cilíndrica y semiesférica, o en forma de capuchón, en el que también son posibles otras formas geométricas. El medio abrasivo puede ser un capuchón abrasivo en particular sin costuras, que se puede empujar sobre el núcleo del portador de medio abrasivo. Asimismo, el medio abrasivo puede ser un manguito abrasivo que encierra solo parcialmente el núcleo. Preferentemente, una superficie exterior del núcleo está conformada al menos por secciones de forma complementaria a la superficie del medio abrasivo que rodea la cavidad. Correspondientemente, el núcleo puede presentar una superficie exterior configurada de forma cilíndrica, cónica, esférica, por secciones cilíndrica y semiesférica, o redonda tipo rodillo, en el que también son posibles otras formas geométricas. Por tanto, el medio abrasivo puede quedar de forma plana contra el núcleo con su superficie dirigida hacia el núcleo, de modo que el núcleo conecta el medio abrasivo con el vástago. El abrasivo se adhiere en el portador de medio abrasivo mediante fricción entre la superficie exterior del núcleo y la superficie del medio abrasivo. Por lo tanto, el abrasivo sujeto de forma intercambiable en el núcleo se puede cambiar de forma sencilla mediante fijación sobre núcleo o retirada del núcleo. Por lo tanto, el medio abrasivo es un componente separado del portador de medio abrasivo, que solo está sujeto en el núcleo mediante fricción estática. Por lo tanto, la herramienta abrasiva se puede utilizar en principio con medios abrasivos adaptados al caso de aplicación respectivo que, por ejemplo, pueden ser diferentes en cuanto a sus propiedades abrasivas o su resistencia. Preferentemente, el medio abrasivo está fabricado
de un material flexible, como por ejemplo un paño abrasivo. Para ello, el paño abrasivo puede presentar un material portador preferentemente flexible, que está recubierto con un material abrasivo en un lado abrasivo alejado del núcleo.
Para aumentar aún más la fricción estática entre la superficie exterior del núcleo y la superficie del medio abrasivo, la superficie exterior puede ser una superficie envolvente cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal. Es decir, la superficie envolvente presenta una superficie continua sin ranuras o similares. De este modo también es más sencillo limpiar el núcleo. La superficie envolvente cerrada puede estar configurad de forma lisa, respectivamente sin poros o porosa. En particular, el núcleo puede estar hecho de un material de espuma de poro cerrado, en el que se obtienen buenos valores de fricción estática con un material de espuma de poro abierto. El diámetro exterior máximo del núcleo es preferentemente igual o mínimamente menor que el diámetro interior máximo del medio abrasivo. De este modo, el medio abrasivo, por un lado, se puede fijar y retirar adecuadamente y, por otro lado, se sujeta de forma segura en el núcleo durante la rotación. Se han obtenido resultados especialmente buenos con el núcleo, cuya mezcla de materiales presenta el plástico espumado, ya que el núcleo con su material de espuma ligero y el relleno pesado incrustado en el plástico espumado presiona contra la superficie del medio abrasivo desde dentro durante la rotación alrededor del eje longitudinal.
De forma alternativa a la superficie envolvente cerrada, la superficie exterior del núcleo puede ser una superficie envolvente interrumpida en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal. Las interrupciones pueden estar ranuradas y se pueden extender en una dirección longitudinal definida por el vástago. Si es necesario, las interrupciones se pueden cortar en el núcleo después de la fabricación del mismo, o pueden estar previstas directamente durante la fabricación, por ejemplo, mediante colada o inyección de una superficie en particular en forma de lamas. Mediante las fuerzas centrífugas que actúan sobre el núcleo durante la rotación del portador de medio abrasivo, el núcleo se puede abrir en abanico y presionarse desde dentro contra la superficie del medio abrasivo. Además, un diámetro exterior máximo del núcleo puede ser mayor que un diámetro interior máximo del medio abrasivo para aumentar aún más la fricción estática entre la superficie exterior del núcleo y la superficie del medio abrasivo. De este modo se proporciona un asiento a presión entre el núcleo y el medio abrasivo, que sujeta el medio abrasivo de forma segura en el portador de medio abrasivo durante el funcionamiento de la herramienta abrasiva. Mediante la superficie envolvente configurada de forma interrumpida del núcleo, el núcleo también se puede comprimir fácilmente con la mano para reducir brevemente la fricción estática durante la fijación o retirada del abrasivo con respecto al portador de medio abrasivo.
De acuerdo con otro aspecto está previsto que el medio abrasivo pueda presentar medios colorantes termocrómicos reversibles y/o irreversibles para determinar una temperatura de la superficie exterior del medio abrasivo. De forma análoga a los pigmentos de color termocrómicos mezclados en el núcleo como aditivo, se le puede mostrar al usuario que se ha alcanzado una temperatura definida o un rango de temperatura crítica mediante el cambio de color. Los pigmentos de color termocrómicos están dispuestos convenientemente en el medio abrasivo, ante todo cuando los medios abrasivos están configurados como capuchón abrasivo, que cubren completamente el núcleo. Mediante el uso del relleno térmicamente conductor, la superficie exterior del portador de medio abrasivo ya se enfría rápidamente con una breve interrupción, ya que el calor de fricción se transporta en el núcleo. Por tanto, evita la acumulación de calor en la superficie exterior del núcleo, de modo que la temperatura de la superficie exterior del medio abrasivo se indica con mayor precisión mediante los pigmentos de color termocrómicos, en particular con un error de medición menor. De este modo se logra en conjunto un lijado más seguro y eficiente. Con el fin de acelerar aún más el enfriamiento de la superficie exterior del portador de medio abrasivo, el medio abrasivo, en el ejemplo un capuchón abrasivo, puede estar conformado de forma abierta al menos en un lado dirigido hacia el vástago y, en el ejemplo de un manguito abrasivo, en ambos lados axiales. De esta manera, la energía térmica absorbida por el núcleo se puede irradiar lateralmente al entorno.
La herramienta abrasiva de acuerdo con la invención se puede utilizar, por ejemplo, para el mecanizado de metales y/o el tratamiento de partes del cuerpo humano, en particular en relación con un tratamiento no terapéutico o cosmético de un paciente, por ejemplo, para el cuidado de los pies, manicura o cuidado dental.
Los modos de realización preferentes se explican a continuación con referencia a las figuras de los dibujos. Aquí muestra:
La figura 1 un portador de medio abrasivo en una vista lateral; y
la figura 2 una herramienta abrasiva de acuerdo con la invención con el portador de medio abrasivo de la figura 1 en una vista lateral.
La figura 1 muestra un modo de realización de un portador de medio abrasivo 1. El portador de medio abrasivo 1 comprende un vástago metálico 2 y un núcleo 3 de una mezcla de materiales, que presenta un plástico con un relleno térmicamente conductor y aquí otros aditivos funcionales.
El vástago 2 presenta una forma base alargada, en forma de pin con un extremo axial delantero 4 y un extremo axial trasero 5 y define un eje longitudinal X. El extremo trasero 5 del vástago 2 sirve para conectar el portador de medio abrasivo 1 a un dispositivo de accionamiento no mostrado para accionar el portador de medio abrasivo 1 de forma giratoria alrededor del eje longitudinal X. Para ello, el vástago 2 puede estar sujeto, por ejemplo, en un plato de sujeción
del dispositivo de accionamiento. Para anclar el núcleo 3 en el vástago metálico 2, el vástago 2 presenta una superficie rugosa, en particular estriada, a lo largo del extremo delantero 4 cubierto por el núcleo 5. Además, en el vástago 2 está dispuesta una brida 6 que sobresale radialmente, aquí cerrada de forma anular. La brida 6 también es metálica, y aquí, como el vástago 2, es de acero, por ejemplo. Un lado exterior 7 de la brida 6 dirigido hacia el extremo trasero 5 del vástago 2 está en un plano E con un lado frontal 8 del núcleo 3 dirigido hacia el vástago 2, es decir, la brida 6 termina al ras con el núcleo 3. Además, el vástago 2 presenta medios de transferencia de calor 10 en una sección de vástago 9 del vástago 2 dispuesta fuera del núcleo 3. Los medios de transferencia de calor 10 son, aquí, relieves que agrandan la superficie, respectivamente la superficie radiante del vástago 2 en la sección de eje 9. El extremo trasero 5 del vástago 2 presenta una superficie lisa. Partiendo del extremo trasero 5, el comienzo de los relieves 10, como marca de sujeción 11, le muestra al usuario la profundidad de sujeción óptima en el dispositivo de accionamiento.
El núcleo 3 está configurado de forma simétrica en rotación al eje longitudinal X y presenta un cuerpo macizo que, aquí solo a modo de ejemplo, presenta una sección cilíndrica y una sección semiesférica. Igualmente son posibles geometrías alternativas. El eje 3 está recibido en la sección cilíndrica del núcleo 3. La mezcla de materiales del núcleo 3 es, aquí, poliuretano espumado, que está endurecido con poros cerrados. La espuma está formada por burbujas gaseosas que están encerradas por paredes sólidas. Según la aplicación para la que esté previsto el portador de medio abrasivo 1, por ejemplo, para mecanizar metal, plástico o madera o para tratar pacientes, el plástico se puede proveer de diferentes propiedades. Por ejemplo, el plástico puede tener una densidad de 700 a 1250 kilogramos por metro cúbico. Además, el plástico puede tener una dureza Shore A de 30 a 90.
En la mezcla de materiales del núcleo 3, también está previsto el relleno térmicamente conductor, que se mezcla al plástico y se distribuye de la forma más homogénea posible en el núcleo 3. El relleno, junto con otros aditivos funcionales, se indica en la figura 1 mediante los puntos representados en el núcleo 3 que, en aras de la claridad, sólo están provistos una vez el número de referencia 12. El relleno puede ser inorgánico, en particular metálico o mineral. Por ejemplo, el relleno puede ser plata, cobre o carburo de silicio. Asimismo, el relleno puede comprender nanotubos de carbono. Los rellenos de este tipo presentan un coeficiente de conductividad térmica A mayor de 35 W/mK. Por lo tanto, los rellenos presentan una conductividad térmica significativamente más alta que el plástico, que en el ejemplo del poliuretano espumado tiene un coeficiente de conductividad térmica A de aproximadamente 0,04 W/mK. Además, el vástago 2 y la brida 6 también están fabricados de un material, aquí acero, que, con un coeficiente de conductividad térmica A mayor de 35 W/mK, presenta una conductividad térmica significativamente mayor que el plástico.
Además, la mezcla de materiales del núcleo 3 presenta los aditivos funcionales. Los aditivos utilizados aquí comprenden, por un lado, pigmentos de color termocrómicos, que le señalizan al usuario que se ha alcanzado una temperatura definida o un rango de temperatura crítico mediante el cambio de color. El uso de los pigmentos de color termocrómicos en el núcleo 3 del portador de medio abrasivo 1 es conveniente ante todo luego cuando se usan medios abrasivos que solo cubren el núcleo 3 por secciones. Esto puede ser, por ejemplo, de un manguito abrasivo cilíndrico que está dispuesto en la sección cilíndrica del núcleo 3.
Además, los aditivos funcionales pueden influir en el comportamiento de fricción de una superficie exterior 13 del núcleo 3. De esta manera se puede aumentar el coeficiente de fricción estática. Además, aquí están previstos aditivos de efecto antibacteriano y antifúngico, en particular plata o plata coloidal.
Por tanto, el núcleo 3 se compone, aquí, de un 25 a 75 por ciento en peso del relleno y de un 0,5 a 10 por ciento en peso de los aditivos funcionales, en el que el resto del núcleo 3 está hecho del plástico, en el que las impurezas marginales no se pueden excluir.
Sobre la superficie exterior 13 del núcleo 3 se aplica un revestimiento 14 que, aquí, presenta agentes de efecto antibacteriano y antifúngico para poder proporcionar un producto de partida lo más inocuo posible higiénicamente para el tratamiento de los pacientes. En principio, el revestimiento 14 también podría presentar pigmentos de color termocrómicos.
La figura 2 muestra una herramienta abrasiva de acuerdo con la invención que, además del portador de medio abrasivo 1 mostrado en la figura 1, muestra un medio abrasivo 15 empujado de forma intercambiable en el núcleo 3.
El medio abrasivo 15 presenta una superficie 16 cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal X, que encierra una cavidad 17 que se extiende a lo largo del eje longitudinal X. El medio abrasivo 15 está representado, aquí, en forma de un capuchón abrasivo sin costuras. El núcleo 3 del portador de medio abrasivo 1 ya descrito en relación con la figura 1 está recibido en la cavidad 17.
La superficie exterior 13 está conformada de forma complementaria a la superficie 16 y está configurada como una superficie envolvente cerrada alrededor del eje longitudinal X en la dirección circunferencial. Por tanto, la superficie 16 del medio abrasivo 15 queda plana sobre la superficie exterior 13 del núcleo 3, de modo que el abrasivo intercambiable 15 sólo se sujeta en el núcleo 3 mediante la fuerza de fricción estática.
En un lado del medio abrasivo 15 alejado del núcleo 3, está dispuesta una capa abrasiva 18 que presenta granos abrasivos ligados en un aglutinante, en particular resina. En la capa abrasiva 18 están presentes, aquí, pigmentos de
color termocrómicos para determinar una temperatura de la superficie exterior del medio abrasivo 15, en particular de la capa abrasiva 18.
Durante el funcionamiento de la herramienta abrasiva, esta se acciona de forma rotativa alrededor del eje longitudinal X mediante el dispositivo de accionamiento. Durante un proceso abrasivo, mediante la fricción entre el medio abrasivo 15 y el objeto a mecanizar se origina calor de fricción que se distribuye en el núcleo 3 mediante los rellenos térmicamente conductores. El núcleo 3 puede derivar la energía térmica absorbida a través del lado frontal 8 del núcleo 3 no cubierto por el medio abrasivo 15. La brida metálica 6 y el vástago metálico 2, ante todo con los medios de transferencia de calor 10, favorecen la eliminación de la energía térmica absorbida en el núcleo 3 al entorno.
Lista de referencias
1 Portador de medio abrasivo
2 Vástago
3 Núcleo
4 Extremo delantero
5 Extremo trasero
6 Brida
7 Lado exterior
8 Lado frontal
9 Sección de vástago
10 Medio de transferencia de calor
11 Marca de sujeción
12 Relleno y aditivos funcionales
13 Superficie exterior
14 Revestimiento
15 Medio abrasivo
16 Superficie
17 Cavidad
18 Capa abrasiva
E Plano
X Eje longitudinal
Claims (15)
1. Herramienta abrasiva, que comprende
un portador de medio abrasivo (1) que presenta un vástago (2) para conectar el portador de medio abrasivo (1) a un dispositivo de accionamiento para accionar el portador de medio abrasivo (1) en rotación alrededor de un eje longitudinal (X) y un núcleo (3) que está conectado a un extremo axial (4) del vástago (2),
en la que el núcleo (3) está hecho una mezcla de materiales que presenta un plástico con un relleno térmicamente conductor, en la que el relleno tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin, y un medio abrasivo (15),
caracterizada por
que el medio abrasivo (15) presenta una superficie (16) cerrada en la dirección circunferencial alrededor del eje longitudinal (X), que encierra una cavidad (17) que se extiende a lo largo del eje longitudinal (X),
en la que el núcleo (3) está recibido al menos por secciones en la cavidad (17), y
que el plástico está configurado espumado.
2. Herramienta abrasiva de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el medio abrasivo (15) está dispuesto de forma intercambiable en el núcleo (3), en la que el medio abrasivo (15) se adhiere en el portador de medio abrasivo (1) mediante fricción entre una superficie exterior (13) del núcleo (3) y la superficie (16) del medio abrasivo (15).
3. Herramienta abrasiva de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el medio abrasivo (15) presenta un material de soporte flexible que está revestido con un material abrasivo en un lado abrasivo alejado del núcleo (3).
4. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el medio abrasivo (15) es un capuchón abrasivo o un manguito abrasivo, en la que el manguito abrasivo encierra el núcleo sólo por secciones.
5. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el volumen del plástico espumado es del 70 % al 95 % del volumen total del núcleo (3), en la que el volumen del relleno y el volumen de al menos un aditivo funcional opcional es conjuntamente como máximo del 30 % del volumen total del núcleo (3).
6. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el núcleo (3) se compone de un 25 a 75 por ciento en peso del relleno y de un 0 a 10 por ciento en peso de al menos uno o el aditivo funcional, en la que el resto del núcleo (3) se compone del plástico e impurezas inevitables.
7. Herramienta abrasiva de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que el al menos un aditivo funcional se selecciona del grupo que contiene pigmentos de color termocrómicos, agentes de efecto antibacteriano, agentes de efecto antifúngico, agentes que modifican el comportamiento de fricción.
8. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el plástico presenta una densidad de 700 a 1250 kilogramos por metro cúbico y/o una dureza Shore A de 30 a 90.
9. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que el plástico se selecciona del grupo que comprende poliuretano, polímeros elásticos, silicona, goma fabricada sintéticamente, caucho natural.
10. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que el vástago (2) está fabricado de un material que tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin.
11. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que el vástago (2) presenta unos medios de transferencia de calor (10) que están configurados en el vástago (2) en una sección de vástago (9) dispuesta fuera del núcleo (3).
12. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que en el vástago (2) está dispuesta al menos una brida (6) que sobresale radialmente, en la que la brida (6) está fabricada de un material que tiene una conductividad térmica mayor de 35 vatios por metro y por Kelvin.
13. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que el portador de medio abrasivo (1) presenta un revestimiento (14) que está aplicado sobre la superficie exterior (13) del núcleo (3), en la que el revestimiento (14) presenta pigmentos de color termocrómicos y/o agente de efecto antibacteriano y/o un agente de efecto antifúngico.
14. Herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que el medio abrasivo (15) presenta unos medios colorantes termocrómicos para determinar una temperatura de la superficie exterior de una capa abrasiva (18) del medio abrasivo (15).
15. Uso de una herramienta abrasiva de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14 para el tratamiento de partes del cuerpo humano.
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