DE4231864A1 - Perforiertes, streifenförmiges Schleifelement und Schleifwerkzeug sowie Verfahren unter Verwendung eines derartigen streifenförmigen Elementes - Google Patents
Perforiertes, streifenförmiges Schleifelement und Schleifwerkzeug sowie Verfahren unter Verwendung eines derartigen streifenförmigen ElementesInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein wie angegeben mit einem
perforierten, streifenförmigen Schleifelement und einem
Schleifwerkzeug sowie mit einem Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Werkzeugs unter Verwendung des streifenför
migen Elements.
Die Anmeldung bezieht sich auf Weiterentwicklungen der
Schleifelemente und Schleifwerkzeuge, die in der US-Anmel
dungsserial No. 07/471,385, angemeldet am 29. Januar 1990
auf James B. Tyler et al angegeben sind. Die Offenbarung
dieser schwebenden Anmeldung ist durch die Bezugnahme voll
inhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
zu rechnen.
In dieser früheren Anmeldung ist ein Schleifband bzw.
Schleifstreifen beschrieben, welcher extrodiertes Nylon
aufweist, in welches Schleifmineralstoffe oder abtragende,
teilchenförmige Stoffe eingebunden sind, welche in diese
Masse insgesamt homogen eingebunden und eingemischt sind.
Der Streifen oder das Band bei der früheren Anmeldung kann
als Ausgangsmaterial für eine Vielzahl von zweckmäßigen
Schleifwerkzeugen, insbesondere Innenschlichtwerkzeuge ge
nutzt werden. Einige dieser Werkzeuge werden dadurch gebil
det, daß das Band oder der Streifen derart zugeschnitten
wird, daß er passend zu einer Vielzahl von kraftbetriebenen
Wellen oder Naben ausgelegt ist. Einige der Werkzeuge werden
dadurch gebildet, daß das Band oder der Streifen erwärmt
wird und anschließend eine Abschreckung erfolgt, um dem
Schleifstreifen oder den Schleifelementen eine permanente
gewünschte Krümmung oder Gestalt zu verleihen. Zusätzlich
werden die Streifen oder Bänder in einer solchen Weise mit
Einkerbungen versehen, daß die Handhabung der Streifen oder
Bänder zur Bildung von unterschiedlichen Werkzeugen erleich
tert wird, wobei das Versehen mit Einkerbungen derart vor
genommen wird, daß ein Brechen im Betrieb der Werkzeuge
unterstützt wird, so daß der Streifen im Einsatz zu einer
Mehrzahl von rechteckförmigen Fingern ausbricht. Das Vor
sehen der Einkerbungen im Streifen läßt sich nicht einfach
vornehmen, um als Resultat ein gesteuertes Brechen zu errei
chen.
Es wurde gefunden, daß der Streifen beim Extrudieren eine
Körnung bzw. Struktur hat, welche sich in Extrusionsrichtung
oder entlang der Extrusionsmaschinenachse erstreckt. Es
wurde auch festgestellt, daß, wenn der Streifen parallel zur
Extrusionsrichtung mit Kerben versehen wird, dieser leichter
bricht, daß aber nach wie vor noch Schwierigkeiten beim
Brechen vorhanden sind. Auch wurde festgestellt, daß das
gezielte Brechen dadurch erhalten werden kann, daß man in
die Kerbperforationen eine elliptische oder spitz zulaufende
Gestalt einbringt, so daß das Brechen in Wirklichkeit von
der einen zur nächsten Perforation entlang den Kerblinien
erfolgt.
In der früheren Anmeldung ist eine Einrichtung beschrieben,
welche man als Klappscheibe bezeichnen kann, welche aus
einem solchen Band oder Streifen hergestellt ist. Üblicher
weise sind Klappscheiben aus Sandpapierklappteilen herge
stellt, welche in Form geschnitten sind, so daß sie Ausneh
mungen oder Öffnungen enthalten, mittels welchen die Klap
penteile in einer Nabe verankert werden. Ggf. kann Klebstoff
zusätzlich zu der mechanischen Verankerung der Klappenteile
in der Nabe verwendet werden.
Für rotierende Scheibenbürsten oder andere Bauarten von
scheibenförmigen Werkzeugen werden komplexe mechanische
Verankerungen, wie Kerndrähte, eingesetzt, um welche das
Borstenmaterial gefaltet wird. Derartige Bürsten sind
schwierig und teuer herzustellen und häufig ist ein Be
schneiden der Kanten an der Werkzeugfläche erforderlich, um
eine geeignete zylindrische Arbeitsfläche zu erhalten.
Das Arbeitselement nach der Erfindung ist ein extrudiertes,
streifenförmiges Kunststoffgebilde, welches Schleifkörner
oder -mineralien enthält, welche homogen insgesamt darin
eingebettet sind, und welches in Maschinenachsrichtung oder
Extrusionsrichtung mit Einkerbungen versehen ist, wobei die
Einkerbungen elliptische oder spitz zulaufende Perforationen
umfassen, wobei die Längsachse oder im allgemeinen die spitz
zulaufenden Enden mit den Einkerbungen fluchten und parallel
zur Maschinenachsrichtung oder zur Extrusionsachsrichtung
verlaufen. Das bevorzugte Kunststoffmaterial ist Nylon,
obgleich andere Kunststoffmaterialien eingesetzt werden
können. Das Material ist warmformbar, aber relativ steif und
kann zur Bildung einer großen Vielzahl von kraftbetriebenen
Schleifwerkzeugen eingesetzt werden, welche beispielsweise
in der früheren Anmeldung der Anmelderin mit der Serial No.
07/471,385, angemeldet am 29. Januar 1990 gezeigt sind, und
welche den Titel "Schleifwerkzeug und Verfahren zur Herstel
lung desselben" hat.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein drehbares, scheiben
förmiges Werkzeug, bei welchem das perforierte, streifenför
mige Gebilde eingesetzt wird, sowie auf ein Verfahren zum
Herstellen eines solchen Werkzeugs. Mit dem streifenförmigen
Gebilde nach der Erfindung lassen sich drehbare Scheiben
werkzeuge auf wirtschaftliche Weise herstellen. Beim Einsatz
des Werkzeugs bricht das streifenförmige Gebilde längs den
Einkerbungen und Perforationen, um ein Werkzeug bereitzu
stellen, welches eng gepackte, einzelne, rechteckförmige
Finger mit gleichmäßiger Länge hat, von denen jeder eine
flache Hauptseite hat, welche der Drehrichtung zugewandt
ist.
Das drehbare Scheibenwerkzeug nach der Erfindung ist so
ausgelegt, daß man eine ringförmige Nabe erhält, welche
einen nach außen verlaufenden, ringförmigen Kanal hat. We
nigstens eine Seitenwand des Kanals ist in der Nähe des
Bodens mit Queröffnungen versehen. Teilereinrichtungen wer
den zwischen die Wände des Kanals eingeführt, um einen Sek
tor zu definieren, und ein zugemessenes Bündel aus gleich
langen Arbeitselementen oder -streifen nach der Erfindung
wird in den Kanal zwischen die Teilereinrichtungen zu einer
Position unmittelbar oberhalb der Queröffnung eingedrückt.
Anschließend wird eine zudosierte Menge eines Sofortkleb
stoffs in Gelform aus Cyanoacrylat durch die Öffnung einge
spritzt, um den Boden des Kanals auszufüllen, das Bündel aus
den Elementen wird in den Sofortklebstoff eingedrückt, wel
cher nach dem Aushärten das Bündel im Boden des Kanals fest
legt. Die Teilereinrichtungen werden dann weitergeschaltet,
um die Bearbeitungen an einem benachbarten Segment des Werk
zeuges zu wiederholen, bis das Werkzeug fertiggestellt ist.
Somit erhält man ein gleichförmiges Schleifwerkzeug, welches
sich schnell und wirtschaftlich herstellen läßt, und welches
keine Kantenbeschneidung an den Flächen erforderlich macht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor
zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Scheibenwerkzeug nach
der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ausschnittsansicht zur Ver
deutlichung des Verfahrens zur Herstellung des Werkzeugs,
Fig. 3 eine vergrößerte Radialschnittansicht der Nabe
gesehen von der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Radialschnittansicht im wesentlichen längs
der Linie 4-4 in Fig. 2 zur Verdeutlichung eines Bündels
von Elementen, die teilweise in die Nabe zwischen die Tei
lereinrichtungen eingetrieben sind,
Fig. 5 eine Fig. 4-ähnliche Ansicht zur Verdeutli
chung des Klebstoffs, welcher in die Queröffnung eingebracht
wird,
Fig. 6 eine Fig. 4-ähnliche Ansicht zur Verdeutli
chung der Elemente, wenn sie in den Klebstoff eingetrieben
sind,
Fig. 7 eine Fig. 6-ähnliche Ansicht zur Verdeutli
chung der Elemente, wenn sie in dem Kanal sitzen,
Fig. 8 eine vergrößerte Ausschnittsansicht des perfo
rierten, streifenförmigen Gebildes nach der Erfindung,
Fig. 9 eine Querschnittsansicht durch das streifenför
mige Gebilde entlang der Linie 9-9 in Fig. 8,
Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie 10-10 in
Fig. 8, und
Fig. 11 eine vergrößerte Ausschnittsansicht zur Ver
deutlichung der Perforation, welche das Brechen im Einsatz
längs der Einkerbungen erleichtert.
Zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein drehbares Schei
benwerkzeug gezeigt, welches nach der Erfindung ausgelegt
ist und insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Das Werkzeug weist
eine große Anzahl oder eine Anordnung von Arbeitselementen
21 auf, welche radial von dem Kanal 22 in der Nabe 23 vor
stehen. Die Nabe ist mit einer Mittelöffnung 24 versehen, um
zu ermöglichen, daß diese an einer kraftbetriebenen Welle
zur Ausführung einer Drehbewegung angebracht werden kann.
Die Arbeitselemente 21 ragen gleichmäßig radial von dem
Kanal vor, um ein Werkzeug zu bilden, welches eine kreisför
mige Arbeitsfläche bzw. Bearbeitungsfläche 26 hat.
Ergänzend bezugnehmend auf Fig. 3 ist zu ersehen, daß der
nach außen sich öffnende Kanal 22 von Seitenwänden 27 und 28
und einer zylindrischen Bodenwand 29 gebildet wird.
Die Seitenwand 27, welche dem Betrachter der Fig. 1 am
nächsten liegt, ist mit einer Reihe von bananenförmigen
Schlitzen versehen, welche mit 30 bezeichnet sind, und deren
innere Ränder an dem Boden 29 des Kanals 22 angrenzen oder
zu diesem fluchten. Die Schlitze 3 sind geringfügig gekrümmt
ausgebildet, was durch den Begriff "bananenförmig" zum Aus
druck kommt, und sie folgen dem Boden des kreisförmigen
Kanals. Ferner haben sie eine gleiche Länge und gleiche
Umfangsabstände. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind
zehn derartige Schlitze vorgesehen, wobei einer für ein
Segment von 360 der Nabe zentriert ist.
Im Mittelbereich zwischen benachbarten Schlitzen am äußeren
Ende des Kanals sind ausgerichtete Öffnungen vorgesehen,
welche mit 32 und 33 in Fig. 3 zu ersehen sind. Somit sind
zehn Sätze von ausgerichteten Öffnungen vorgesehen, welche
in regelmäßigen Umfangsabständen um dem Kanal an seiner
äußeren Kante angeordnet sind. Die Öffnungen definieren die
Segmente von 360. Diese Öffnungen sind derart beschaffen und
ausgelegt, daß sie Querführungsstifte 35 und 36 aufnehmen,
welche aus den Fig. 2 und 4 bis 7 zu ersehen sind. Die
Stifte werden beim Verfahren zum Herstellen des Scheiben
werkzeugs genutzt, sie sind aber bei dem fertiggestellten
Werkzeug nicht vorhanden.
Es ist noch zu erwähnen, daß bei dem Verfahren zum Herstel
len des Werkzeuges und dessen Beschreibung die Nabe derart
gestaltet werden kann, daß sie kleinere oder größere Segmen
te hat. Es können beispielsweise acht Segmente vorgesehen
sein, wobei es sich jeweils um ein Segment mit 45° handelt.
Vor der Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des
Scheibenwerkzeugs ist noch zu erwähnen, daß die Arbeitsele
mente 21 in Form von länglichen, streifenförmigen Gebilden
vorliegen, und daß die Breite des Kanals gleich groß wie die
Breite des streifenförmigen Gebildes ist.
Wie aus den Fig. 8, 9 und 10 zu ersehen ist, kann das
streifenförmige Gebilde 21 aus einem Nylonkunststoffmaterial
extrudiert sein, und es hat Schleifkörner oder -mineralien,
welche insgesamt gesehen darin homogen eingebettet sind. Das
streifenförmige Gebilde wird in Richtung des Pfeils 40 in
Fig. 8 extrudiert. Obgleich die Abmessungen des streifen
förmigen Gebildes oder Bandes sich in großem Umfange ändern
können, hat die bevorzugte Ausführungsform des streifenför
migen Gebildes 21, welches gezeigt ist, etwa eine Breite von
6,35 mm (0,25 inches) und eine Dicke von 0,76 mm (0,03 in
ches). Das streifenförmige Gebilde wird in Maschinen- oder
Extrusionsrichtung mit Einkerbungen versehen, wie dies mit
42 und 43 angedeutet ist, wodurch das streifenförmige Gebil
de oder das Band in Längsrichtung in drei gleich breite
Abschnitte unterteilt wird. Das dargestellte Vorsehen mit
Einkerbungen umfaßt elliptische Perforationen, welche bei 4
angedeutet sind, und welche das Unterteilen oder das Brechen
des streifenförmigen Gebildes längs diesen Perforationen
erleichtern. Die Perforationen können im allgemein ellip
tisch ausgebildet sein oder sie können spitz zulaufende
Enden haben, wie dies dargestellt ist, wobei die Hauptachse
oder die Spitzen fluchtend zu den Einkerbungen ausgelegt
sind. Die Perforationen können etwa 1 mm breit und etwa 2 mm
lang sein. Da das Material extrudiert ist, kann die Länge
der Arbeitselemente in Maschinenrichtung im wesentlichen
unendlich sein und das Extrudat wird einfach auf die für das
gewünschte Werkzeug geeignete Länge zugeschnitten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist nunmehr zu ersehen, daß die
kreisförmige Anordnung von Arbeitselementen einzeln für das
jeweilige Segment gebildet wird. In Fig. 2 ist auf der
rechten Seite ein Segment aus Arbeitselementen dargestellt,
welches allgemein mit 50 bezeichnet ist, und welches an Ort
und Stelle im Kanal festgelegt ist. Längs von diesem Segment
50 ist ein Segment aus Arbeitselementen 52 gezeigt, welche
gerade eingesetzt und an Ort und Stelle festgelegt werden.
Das Verfahren zum Einführen eines Bündels oder Segments oder
von Arbeitselementen erfolgt dadurch, daß zuerst ein Satz
von Stiften durch die benachbarten Sätze von Öffnungen in
den Kanalwandungen eingesetzt wird, wie dies bei 35 und 36
angedeutet wird, und daß hierdurch das Segment in dem Kanal
definiert wird.
Dann wird ein zugemessenes Bündel aus Arbeitselementen ge
bildet oder aufgestapelt, wobei die flache Hauptseite je
weils auf der flachen Hauptseite liegt. Ein Ende des Bündels
wird gequetscht und zwischen die Stifte 35 und 36 einge
setzt, und das andere Ende wird in Eingriff mit einer bogen
förmigen Drückereinrichtung 54 gebracht, welche das innere
Ende des Bündels in den Kanal zwischen die Stifte zu der
Position drückt, welche in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist.
In dieser Position ist das innere Ende der Arbeitselemente
radial zu der Außenkante des bananenförmigen Schlitzes 30
ausgerichtet, wie dies mit 56 angedeutet ist. Der Pfeil 57
in Fig. 2 bezieht sich auf die Anfangsbewegung des Bündels
52, wobei das untere oder innere Ende des Bündels keilförmig
zwischen die beiden beabstandeten Stifte 35 und 36 in die
gezeigte Position gedrückt oder eingetrieben ist. Hierbei
handelt es sich im wesentlichen um die Position, welche in
Fig. 4 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein Sofort-Cyanoacrylat
klebstoff, welcher bei 60 gezeigt ist, über den bananenför
migen Schlitz mittels einer Düse 61 eingespritzt, so daß
dieser den bogenförmigen Raum 62 zwischen dem inneren Ende
der Elemente und dem Boden des Kanals zwischen den Stiften
35 und 36 ausfüllt. Dieser Raum ist in den Fig. 2 und 4
als mit 62 bezeichnet zu ersehen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist zu ersehen, daß die Düse
abgerückt wird, und die Andrückplatte 54 wird wiederum nach
unten bewegt, wie dies mit einem Pfeil 64 angedeutet ist, um
das Bündel aus den Arbeitselementen auf den Boden des Kanals
und in den Klebstoff 60 zu drücken. Durch das Eintreiben des
Bündels wird bewirkt, daß überschüssiger Klebstoff durch den
Schlitz 30 nach außen gedrückt wird, so daß sich eine ge
ringfügige Wulst oder eine Erhebung 66 bildet. Der bevor
zugte Klebstoff liegt in Gelform vor und es handelt sich um
ein Cyanoacrylat, welches äußerst schnell härtet. Nach dem
Aushärten des Klebstoffs wird der überschüssige Klebstoff,
welcher über den Schlitz vorsteht, entfernt, um eine glatte
Seitenfläche zu bekommen, wie dies mit 67 bezeichnet ist.
Der Klebstoff bewegt sich beim Eintreiben der Elemente so
wohl durch eine Druckkraft als auch durch die Kapillarwir
kung nach oben entlang den Seiten der Arbeitselemente, wie
dies bei 68 angedeutet ist. Wenn der Klebstoff aushärtet,
bildet er einen Block aus starrem Klebstoff, welcher das
Bündel aus Arbeitselementen fest zusammenhält und an dem
Kanal festlegt. Der Klebstoff, welcher seitlich durch den
Schlitz vorsteht, bildet einen versetzten Keil 69, welcher
mechanisch das Bündel an der Nabe festhält und in geeigneter
Weise in dem Kanal sitzt. Das Verfahren nach der Erfindung,
bei welchem die bogenförmige Andrückeinrichtung 54 einge
setzt wird, verkeilt das Bündel in der geeigneten Position
am Boden des Kanals, und hierdurch wird eine Kantenbeschnei
dung der Werkzeugoberfläche vermieden.
Nachdem das Bündel 52 an Ort und Stelle eingesetzt ist, wird
die Andrückeinrichtung 54 weggefahren und die Nabe wird zum
nächsten Segment weitergeschaltet. Der Stift 36 wird dann
herausgezogen und in die Öffnungen 32 eingeführt, wie dies
auf dem am weitesten außen liegenden linken Teil in Fig. 2
zu ersehen ist. Der Verfahrensablauf wird dann wiederholt.
Wenn die Nabe als nächstes wiederum weitergeschaltet wird,
wird der Stift 35 herausgezogen, und die beiden Öffnungen,
welche nach den Öffnungen an der am weitesten außen liegen
den linken Seite in Fig. 2 anschließen werden übersprungen.
Das Verfahren wird wiederholt, bis die gesamte Nabe voll
ständig bestückt ist, um eine ringförmige Anordnung von
Arbeitselementen zu bilden.
Wenn das Werkzeug eingesetzt wird, brechen die Arbeitsele
mente entlang den Kerblinien 42 und 43, wodurch in Wirklich
keit das streifenförmige Gebilde in viereckförmige Finger
unterteilt wird, welche jeweils eine Hauptfläche haben,
welche sich etwa auf das dreifache der Dicke des Fingers
beläuft. Das Werkzeug dreht sich in einer Richtung, so daß
die ebene Hauptfläche jedes Fingers der Bearbeitungsseite
des Werkstücks zugewandt ist.
Obgleich die Abmessungen des Arbeitselements in starkem Maße
variieren können, können die Abmessungen des Arbeitselements
in einem Bereich von etwa 0,50 mm (0,020 inches) bis etwa
1,27 mm (0,05 inches) liegen, oder vorzugsweise etwa wie
angegeben 0,762 mm (0,030 inches) betragen. Die Breite kann
innerhalb eines Bereiches von etwa 0,25 mm (0,010 inches)
bis etwa 152,4 mm (6 inches) variieren. Wiederum wie darge
stellt bei der bevorzugten Ausführungsform beläuft sich die
Breite auf etwa 6,35 mm (0,250 inches), obgleich beträcht
lich breitere streifenförmige Gebilde oder Bänder herge
stellt werden können. Der Abstand der Einkerbungen oder
Perforationen in Querrichtung zur Maschinenrichtung ist so
gewählt, daß man einen Finger nach dem Brechen erhält, wel
cher etwa dreimal so breit wie die Hauptfläche in der Dicke
ist.
Wie angegeben wird ein bevorzugter Kunststoff für das Ex
trudieren des streifenförmigen Gebildes oder Bandes als
Arbeitselement von Nylon gebildet. Bevorzugt wird als Nylon
612-Nylon eingesetzt.
Nylonmaterialien sind langkettige, teilweise kristalline,
synthetische, polymere Amide (Polyamide). Polyamide werden
hauptsächlich durch Kondensationsreaktionen von Diaminen und
zweibasischen Säuren oder einem Material gebildet, welches
sowohl die Säurefunktionalität als auch die Aminfunktionali
tät hat.
Nylonmaterialien haben eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber Ölen und Fetten in Lösungsmitteln und Basen. Ny
lonmaterialien haben überlegene Eigenschaften hinsichtlich
einer wiederholten Stoß-Abrieb- und Ermüdungserscheinung.
Weitere physikalische Eigenschaften umfassen einen niedrigen
Reifungskoeffizienten, eine hohe Zugfestigkeit und Zähig
keit.
Im allgemeinen gilt, daß je größer die Menge der Amidbindun
gen ist, desto größer die Steifigkeit ist, desto höher die
Zugfestigkeit ist und desto höher der Schmelzpunkt liegt.
Einige zweckmäßige Formen von Nylonmaterialien sind erhält
lich und umfassen:
- a) Nylon 6/6 synthetisiert aus Hexamethylendiamin (HMD) und Adipinsäure;
- b) Nylon 6/9 synthetisiert aus HMD und Azelainsäure;
- c) Nylon 6/10 synthetisiert aus HMD und Sebazinsäure;
- d) Nylon 6/12 synthetisiert aus HMD und Dodekansäure (Laurinsäure);
- e) Nylon 6 synthetisiert aus Polycaprolactam;
- f) Nylon 11 synthetisiert aus 11-Aminoundekansäure;
- g) Nylon 12 synthetisiert aus Polyaurolactam; und weitere.
Bei der Erfindung zweckmäßiger Nylonmaterialien haben Ela
stizitätsmodule von größer als 0,05, vorzugsweise von größer
als 0,1 und insbesondere von größer als 0,2. Der Elastizi
tätsmodul ist als die Größe der Kraft des Materials bezeich
net, welche dieses ausgesetzte werden kann, ohne eine perma
nente Deformation zu erhalten, wenn die Kraft nicht mehr
einwirkt. Hierbei handelt es sich um ein Maß für die Elasti
zität und den Zusammenhang von Belastung oder Spannung.
Bevorzugtes Nylon ist Nylon 6/12. Die physikalischen Eigen
schaften von Nylon 6/12 umfassen einen Schmelzpunkt von 212°
Celsius, eine trockene Zugfestigkeit von 6,896 × 106 von 8,8
N/m2 (7,4 bei 50% RH), einen trockenen Biegemodul von 295
(180 bei 50% RH). Nylon hat einen höheren Elastizitätsmodul
(2,75 × 109 N/m2) als Kautschuk (0,01 bei 6,89 × 109 N/m2)
wodurch verdeutlicht wird, daß Nylon eine größere Steifig
keit als ein Elastomer, wie Kautschuk, beispielsweise hat.
Ein Beispiel eines Arbeitselements nach der Erfindung ist
einige Zentimeter lang, wenn es horizontal an einem Ende bei
Raumtemperatur gehalten wird, wobei es nur eine geringfügige
und minimale Auslenkung am gegenüberliegenden Ende hat.
Nylon ist teilweise kristallin und hat somit wenige oder
keine Kautschukbereiche während der Verformung. Der Kristal
linisationsgrad bestimmt die Steifigkeit und die Streckgren
ze. Wenn die Kristallinität kleiner wird, nehmen die Stei
figkeit und die Streckgrenze ab. Kautschuk hingegen ist ein
amorphes Polymer und seine molekulare Streckung führt zu
einem niedrigen Elastizitätsmodul.
Nylon hat eine Zugfestigkeit von etwa 55 × 1012 N/m2, während
Kautschuk beispielsweise eine Zugfestigkeit von etwa 2 × 1012
N/m2 hat. Nylon hat eine Bruchdehnung von 250%, während
Kautschuk eine Bruchdehnung von 1200% hat. Nylon hat eine
relative feuchte Beständigkeit, während Kautschuk eine große
Menge an Wasser absorbiert. Nylon hat eine ausgezeichnete
Beständigkeit gegenüber Öl und Fetten und anderen organi
schen Lösungsmitteln, während Kautschuk eine äußerst geringe
Beständigkeit gegenüber diesen Stoffen hat. Nylon behält
seine Eigenschaften von -60° Celsius bis 110°Celsius (-75°
Fahrenheit bis 230° Fahrenheit) bei, während Kautschuk diese
Eigenschaften in einem schmalen Bereich in der Umgebung von
Raumtemperatur beibehält. Die verstärkte Beständigkeit von
Nylon gegenüber Feuchtigkeit und Lösungsmitteln sowie die
höhere Steifigkeit und der große Einsatztemperaturbereich
macht Nylon zu einem bevorzugten Material für diese Kon
struktion.
Weitere Arten von Polyamiden, welche bei der vorliegenden
Erfindung zweckmäßig sind, umfassen andere Kondensations
produkte mit sich wiederholenden Amidgruppen längs der Poly
merkette, wie Aramide. Aramide sind als eine hergestellte
Faser definiert, bei der wenigstens 85% der Amidbindungen
(-C(O)-N(H)-)-Bindungen direkt bei an den beiden aromati
schen Kohlenwasserstoffringen angebunden sind. Hierin ist
der Unterschied zu Nylon zu sehen, bei dem weniger als 85%
der Amidbindungen direkt an den beiden aromatischen Ringen
angebracht sind.
Aramidfasern zeichnen sich durch eine hohe Zugfestigkeit und
einen Elastizitätsmodul aus. Zwei Aramide, welche bei der
Erfindung von Vorzug sind, umfassen die Polymerisation von
p-Phenylendiaminen mit Terephtaloylchlorid. Die Positionie
rung der Gruppen an den aromatischen Ringen versuchen diesem
Aramid die Eigenschaften eines steiferen Polymers zu ver
leihen. Ein weniger steifes Polymer wird von einem m-Phenyl
diamin und Isophtaloylchlorid gebildet. Eine Metasubstitu
tion führt zu einer größeren Flexibilität.
Aramide haben eine äußerst starke Beständigkeit gegenüber
Lösungsmitteln. Aramide haben Zugfestigkeiten bei 250°Cel
sius, welche ähnlich denen von Textilfasern bei Raumtempera
tur sind.
Auch sind einige wärmegehärtete Polymere zweckmäßig. Polye
ster stellen ein Beispiel dar und hierbei handelt es sich um
langkettige, synthetische Polymere mit wenigstens 85% eines
zweiwertigen Alkoholesters (HOROH) und Terephtalsäure (p-
HOOCC6H4COOH). Polyesterfasern umfassen sowohl kristalline
als auch nicht kristalline Bereiche. Polyester sind bestän
dig gegen Lösungsmittel und haben eine Bruchdehnung von 19
bis 40%.
Polyimide sind Polymere, welche (CONHCO) enthalten und sie
sind bei der Erfindung zweckmäßig. Eine hohe Temperatursta
bilität (bis zu 371° Celsius (700° Fahrenheit)) und eine
hohe Zugfestigkeit von 93 × 106 N/m2 (13.500 psi) machen
Polyimide als äußerst zweckmäßige Materialien für Bindemit
tel bei Schleifscheiben.
Das Schleifmaterial kann hinsichtlich den Mengen, Arten, der
Korngröße und der Kornstruktur in starkem Maße variieren.
Beispielsweise kann das Schleifmaterial den Bereich von
Aluminiumoxid oder Siliziumcarbit bis zu ausgefallenem poly
kristallinen Diamant oder kubischem Bornitrit umfassen. Das
Schleifmaterial kann etwa 10% bis etwa 50 Gewichtsprozent
des Arbeitselements betragen.
Als ein Sofortklebstoff wird in bevorzugter Weise ein sol
cher im Gelzustand aus Cyanoacrylat mit einer mittelmäßigen
Viskosität oder einer mittelmäßigen Fluidität eingesetzt. Es
ist wichtig, daß, wenn der Klebstoff auf die Bodenwand des
Nabenkanals aufgebracht wird, dieser gleichmäßig den Boden
des Bündels bedeckt und nicht ausläuft, so daß man eine
steuerbare Kapillarwirkung hat.
Zweckmäßig bei der Erfindung werden Alkylcyanoacrylate mit
der folgenden Formel eingesetzt:
Ein bevorzugter Cyanoacrylatklebstoff ist ein Alkoxyalkyl
cyanoacrylat mit der folgenden Formel:
Geeignete Sofortklebstoffe im Gelzustand sind von Loctite
Corporation, Newington, Connecticut mit der Warenbezeichnung
SUPERBONDER® 454 oder der Warenbezeichnung BLACK MAX erhält
lich. SUPERBONDER ist ein registriertes Warenzeichen von
Loctite Corporation. BLACK MAX ist ebenfalls ein Warenzei
chen von Loctite Corporation.
Die in der Anmeldung beschriebene Scheibe kann in die eine
Drehrichtung oder die andere Drehrichtung laufen, wobei die
flache Hauptseite der Finger oder der Arbeitselemente dann
jeweils in Drehrichtung weist.
Es ist auch noch zu bemerken, daß die Arbeitselemente oder
Klappenteile nicht ausgestanzt oder formgeschnitten zu wer
den brauchen sowie nicht mit komplizierten Öffnungen oder
Ausnehmung durch Ausstanzen versehen zu werden brauchen, so
daß sie manuell mit ähnlich kompliziert ausgelegten Ringen
oder Nabenteilen zusammenmontiert werden können.
Die Arbeitselemente nach der Erfindung können auch einge
setzt werden, um eine Vielzahl von anderen Werkzeugen herzu
stellen, wobei es sich beispielsweise um jene handelt, die
in der vorstehend genannten schwebenden Anmeldung angegeben
sind. In allen Fällen stellen die Perforationen in Kombina
tion mit der Einkerbung sicher, daß die Arbeitselemente
brechen, wenn sie sich im bestimmungsgemäßen Einsatz befin
den, und daß sie ein ausreichend zusammenhängendes Arbeits
element bereitstellen, um die Konstruktion einer großen
Vielzahl von Werkzeugen zu erleichtern, bei denen es sich
beispielsweise um die angegebenen Scheiben handeln kann.
Obgleich die Erfindung in Zusammenhang mit bevorzugten Aus
führungsform erläutert wurde, sind natürlich zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im
Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu
verlassen.
Claims (47)
1. Verfahren zum Herstellen eines radförmigen Werkzeuges,
welches sich durch die Schritte auszeichnet, gemäß
denen eine ringförmige Nabe bereitgestellt wird, welche
Seitenwände, einen Boden und einen ringförmigen, radial
verlaufenden Kanal hat, welche hierdurch gebildet wird,
die Seitenwände mit fluchtenden, in regelmäßigen Um
fangsabständen angeordneten und axial verlaufenden
Teilungsöffnungen in der Nähe des Außenrandes versehen
werden und wenigstens eine Seitenwand mit Queröffnungen
in der Nähe des Bodens des Kanals versehen wird, wobei
die Öffnungen in Umfangsrichtung zwischen benachbarten
Teilungsöffnungen angeordnet sind und die Teilungsöff
nungen und die Öffnungen die Nabe in gleiche Sektoren
unterteilen,
Einführen von Teilereinrichtungen in benachbarte Teilungsöffnungen, um einen Sektor in dem Kanal zu bestimmen,
Einführen eines zugemessenen Bündels aus gleich langem Füllmaterial in radialer Richtung in den Kanal zwischen die Teilereinrichtungen, so daß das innere Ende des Bündels radial oberhalb der Queröffnungen zwischen den Teilereinrichtungen liegt,
Einspritzen einer zugemessenen Menge eines Sofort klebstoffs in Gelform durch die Öffnung, um den Boden des Kanals in Umfangsrichtung zwischen den Teilerein richtungen auszufüllen und radial zwischen dem inneren Ende des Bündels und dem Boden des Kanals auszufüllen, Eindrücken des Bündels in den Sofortklebstoff, um das Bündel in dem Kanal festzulegen, wenn der Klebstoff aushärtet und,
Wiederholen der Verfahrensweise für jeden darauf folgenden Sektor, bis die Nabe bestückt ist.
Einführen von Teilereinrichtungen in benachbarte Teilungsöffnungen, um einen Sektor in dem Kanal zu bestimmen,
Einführen eines zugemessenen Bündels aus gleich langem Füllmaterial in radialer Richtung in den Kanal zwischen die Teilereinrichtungen, so daß das innere Ende des Bündels radial oberhalb der Queröffnungen zwischen den Teilereinrichtungen liegt,
Einspritzen einer zugemessenen Menge eines Sofort klebstoffs in Gelform durch die Öffnung, um den Boden des Kanals in Umfangsrichtung zwischen den Teilerein richtungen auszufüllen und radial zwischen dem inneren Ende des Bündels und dem Boden des Kanals auszufüllen, Eindrücken des Bündels in den Sofortklebstoff, um das Bündel in dem Kanal festzulegen, wenn der Klebstoff aushärtet und,
Wiederholen der Verfahrensweise für jeden darauf folgenden Sektor, bis die Nabe bestückt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches den Schritt umfaßt,
gemäß dem eine der Teilereinrichtungen entfernt wird
und diese im nächsten Sektor ersetzt wird, um einen
nächsten Sektor zwischen der ausgewechselten Teiler
einrichtung und einer noch nicht entfernten zu bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bündel radial mittels einer bogenförmigen Drück
einrichtung eingetrieben wird, um sicherzustellen, daß
jedes Füllelement auf den Boden des Kanals gedrückt
wird, und daß man eine bogenförmige Werkzeugfläche ohne
Beschneidbearbeitungen erhält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Klebstoff die Queröffnungen ausfüllt und daß dieser
beim Abbinden einen in Querrichtungen verlaufenden Keil
bildet, durch welchen das jeweilige Bündel an Ort und
Stelle festgehalten ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bündel des Füllmaterials ein Bündel von streifen
förmigen Gebilden aus nicht-elastomerem Kunststoff
aufweist, welches darin homogen eingebettete Schleif
mittel enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die streifenförmigen Gebilde eine Länge, eine Breite
und eine Dicke haben, wobei die Breite parallel zur
Achse des Werkzeuges ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes streifenförmige Gebilde in Längsrichtung mit
Kerben versehen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorsehen der Kerben derart vorgenommen wird, daß
ein Brechen in Längsrichtung des streifenförmigen Ge
bildes unterstützt wird, wenn das Werkzeug in bestim
mungsgemäßem Gebrauch ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorsehen der Kerben das Vorsehen einer Reihe von
Perforationen aufweist, welche in Längsrichtung ver
laufen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Perforation ein spitz zulaufendes Ende hat, wobei
die spitz zulaufenden Enden in eine Richtung weisen,
um das Brechen des streifenförmigen Gebildes beim be
stimmungsgemäßen Einsatz in Längsrichtung zu unterstüt
zen.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die streifenförmigen Gebilde radial verlaufen und eine
Breite haben, welche im wesentlichen der Breite des
Kanals entspricht, wobei das Werkzeug eine Scheibe mit
Klappteilen ist.
12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das nicht-elastomere Kunststoffmaterial Nylon ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kunststoff etwa 30 bis etwa 50% Schleifmittel
enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen rund sind und daß die Teilereinrichtungen
Stifte sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen radial länglich ausgebildet sind und daß
die Teilereinrichtungen in Radialrichtung verlaufen.
16. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenwerkzeuges,
gekennzeichnet durch die Schritte, gemäß denen eine
Nabe mit einem ringförmigen Kanal vorgesehen wird,
welche Seitenwände und einen Boden umfaßt, welche den
Kanal in gleiche Sektoren unterteilen, ein Querschlitz
in einer Seitenwand am Boden des Kanals für den jewei
ligen Sektor vorgesehen wird, ein zugemessenes Bündel
von Füllmaterial radial in den Kanal in einen der Sek
toren derart eingeführt wird, daß das innere Ende des
Bündels radial oberhalb des Querschlitzes liegt, eine
zugemessene Menge eines Sofortklebstoffs in Gelform
über den Schlitz eingespritzt wird, um den Boden des
Kanales unterhalb des inneren Endes des Bündels aus zu
füllen, daß das Bündel in den Sofortklebstoff einge
drückt wird, um das Bündel in dem Kanal beim Aushärten
des Klebstoffs festzulegen, daß die Nabe weitergeschal
tet wird und daß die Verfahrensweise für einen benach
barten Sektor wiederholt wird, bis die Nabe bestückt
ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sektoren von Teilereinrichtungen gebildet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilereinrichtungen verfahrbar sind.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilereinrichtungen Stifte sind, welche in fluch
tende Stiftöffnungen in den Wänden des Kanales in der
Nähe des äußeren Randes eingesetzt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bündel radial mittels einer bogenförmigen Druck
einrichtung eingetrieben wird, um sicherzustellen, daß
jedes Füllelement auf den Boden des Kanals gedrückt
wird, und um eine bogenförmige Werkzeugfläche ohne eine
Zurichtbearbeitung zu erhalten.
21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Klebstoff den Querschlitz ausfüllt und bei seinem
Abbinden einen in Querrichtung verlaufenden Keil bil
det, welcher das jeweilige Bündel an Ort und Stelle
festhält.
22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bündel des Füllmaterials ein Bündel aus streifen
förmigen Gebilden aus nicht-elastomerem Kunststoff
aufweist, welcher darin homogen verteilt Schleifmittel
in eingebetteter Form enthält.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die streifenförmigen Gebilde eine Länge, eine Breite
und eine Dicke haben, und daß die Breite parallel zur
Achse des Werkzeugs ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes streifenförmige Gebilde in Längsrichtung mit
Einkerbungen versehen wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorsehen der Kerben derart gewählt wird, daß das
Brechen des streifenförmigen Gebildes in Längsrichtung
beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkzeuges unter
stützt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorsehen der Kerben das Vorsehen einer Reihe von
Perforationen umfaßt, welche in Längsrichtung verlau
fen.
27. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
die streifenförmigen Gebilde radial verlaufen und eine
Breite haben, welche im wesentlichen der Breite des
Kanals entspricht, wobei es sich um ein Werkzeug in
Form einer Scheibe mit Klappenteilen handelt.
28. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
das nicht-elastische Kunststoffmaterial Nylon ist.
29. Drehbares Scheibenwerkzeug, gekennzeichnet durch eine
Nabe (23), welche einen ringförmigen Kanal (22) hat,
und eine Reihe von abschleifend wirkenden Kunststoff
elementen (21), welche in dem Kanal (22) festgelegt
sind und radial nach außen vorstehen, wobei die Elemen
te (21) in dem Kanal (22) mittels eines ausgehärteten
Klebstoffes (60) festgelegt sind.
30. Werkzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
der Klebstoff eine Gelkonsistenz hat und es sich um
einen Sofortklebstoff handelt.
31. Werkzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
der Klebstoff ein Cyanoacrylat des Geltyps ist.
32. Werkzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
der ausgehärtete Klebstoff einen Verankerungsblock (66)
für die Gruppe von Elementen (21) bildet, und daß der
Verankerungsblock (66) Keilelemente umfaßt, welche sich
in eine Wand des Kanals (22) erstrecken.
33. Werkzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
die Keilelemente sich durch Schlitze (30) in einer Wand
des Kanals (22) erstrecken.
34. Werkzeug nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schlitze (30) bogenförmig ausgebildet und in der
Nähe des Bodens des Kanals (22) vorgesehen sind, und
daß sie in regelmäßigen Umfangsabständen angeordnet
sind.
35. Werkzeug nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elemente streifenförmige Gebilde (21) aus Kunst
stoff sind, welche darin eingebettet und gleichmäßig
verteilt Schleifmittel enthält.
36. Werkzeug nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kunststoff Nylon ist.
37. Werkzeug nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Element (21) in Radialrichtung mit Einkerbungen
versehen ist.
38. Werkzeug nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einkerbungen Perforationen umfassen, welche das
Brechen entlang den Einkerbungen erleichtert, wenn das
Werkzeug bestimmungsgemäß eingesetzt wird.
39. Werkzeug nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß
die Perforationen in Richtung der Einkerbungen länglich
ausgebildet sind.
40. Werkzeug nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß
die Perforationen elliptisch sind.
41. Werkzeug nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß
die Enden der Perforationen längs ihrer Hauptachse
geringfügig spitz zulaufend ausgebildet sind.
42. Arbeitselement für ein Schleifwerkzeug, dadurch gekenn
zeichnet, daß es ein extrudiertes, streifenförmiges
Gebilde (21) aus Kunststoff aufweist, welches homogen
darin verteilt und in demselben eingebettet Schleif
mittel enthält, und daß das streifenförmige Gebilde
parallel zur Extrusionsrichtung mit Einkerbungen ver
sehen ist, wobei die Einkerbungen Perforationen umfas
sen.
43. Element nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kunststoff Nylon ist.
44. Element nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schleifmittel mit 20 bis 50 Gewichtsprozent des
streifenförmigen Gebildes enthalten ist.
45. Element nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß
die Perforationen in Richtung der Schwächungslinie
länglich ausgebildet sind.
46. Element nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß
die Perforationen elliptisch sind.
47. Element nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß
die Enden der Perforationen entlang ihrer Hauptachse
geringfügig spitz zulaufend ausgebildet sind.
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