EP1321233B1

EP1321233B1 - Schleifwerkzeug

Info

Publication number: EP1321233B1
Application number: EP02026052A
Authority: EP
Inventors: Peter Schützeichel
Original assignee: HTC Sweden AB
Current assignee: HTC Sweden AB
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: ATE360504T1; EP1321233A1; DE50210023D1; DK1321233T3; ES2286191T3; DE20120137U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung ist ferner auf eine Verwendung eines Schleifwerkzeugs gemäß Anspruch 10 gerichtet.
Ein Schleifwerkzeug der nach Anspruch 1 gattungsgemäßen Art ist aus der US 3 181 281 bekannt.
Zum Glätten von mineralischen Flächen, beispielsweise von Beton- oder Asphaltestrichen oder zum Schleifen von Kunst- oder Natursteinböden werden Schleif- und Poliermaschinen eingesetzt, die mit einem oder mehreren tellerförmigen, von einem kräftigen Antriebsmotor rotierend angetriebenen Schleifwerkzeug(en) mit zugehöriger Trägerplatte versehen sind. Die an der Trägerplatte mit Werkzeugtragelementen befestigten Bearbeitungswerkzeuge tragen bei der Rotation des Schleifwerkzeugs bzw. dessen Trägerplatte die oberste Schicht der zu behandelnden Fläche ab und ebnen diese in der gewünschten Weise ein bzw. sorgen für eine glatte, unter Umständen sogar polierte Oberfläche.
Die bei den bekannten Schleifwerkzeugen dieser Art bislang zum Einsatz kommenden Bearbeitungswerkzeuge bestehen aus Diamant oder Sinterwerkstoffen, die das zu bearbeitende Stein-, Asphalt-, Beton-, Epoxy- oder Kunststeinmaterial zerreiben, was beim Schleifvorgang eine verhältnismäßig große Staubentwicklung zur Folge hat. Aus diesem Grund müssen die eingesetzten Schleifmaschinen regelmäßig mit verhältnismäßig aufwendigen Absauganlagen sowie auch mit Wasseraufbereitungsanlagen für den Naßschliff ausgerüstet sein, die es erlauben den anfallenden Staub unmittelbar bei seinem Anfall zu binden und abzuführen.
Als besonders nachteilig hat sich bei den bekannten, zum Einsatz kommenden Bearbeitungswerkzeugen deren bei manchen der zu bearbeitenden Flächenmaterialien die verhältnismäßig geringe Standzeit erwiesen, nach der die Werkzeuge bereits ausgetauscht werden müssen. Je nach Art der zu schleifenden Fläche sind auch die erreichbaren Schnittleistungen verhältnismäßig gering. Insbesondere bei großen, zu bearbeitenden Flächen werden die gesamten Bearbeitungszeiten mit den bekannten, zum Einsatz kommenden Werkzeugen sehr lang und damit für Bauherren entsprechend teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schleifwerkzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem bei der Bearbeitung von insbesondere mineralischen Flächen wie beispielsweise Steinfußböden oder Betonestrichen, aber auch bei demgegenüber vergleichsweise "weichen" Oberflächen wie Gußasphalt, Asphalt oder kunstharzgebundenen Terrazzoböden, Spachtelmasse, Klebstoffresten, Epoxy usw. neben einer hohen Genauigkeit auch eine höhere Schnittleistung und bessere Standzeit der Werkzeuge erreicht wird. Darüber hinaus soll mit der Erfindung möglichst auch die bei der Bearbeitung auftretende Staubentwicklung verringert werden.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch ein Schleifwerkzeug gemäß Anspruch 1 und eine Verwendung eines Schleifwerkzeugs gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die aus polykristallinem Diamant bestehenden Elemente bzw. die diese bildenden, mit polykristallinem Diamant beschichteten Hartmetallplatten weisen eine gegenüber den bekannten Bearbeitungswerkzeugen erheblich verbesserte Standzeit auf, die um einen Faktor 10 höher liegen kann als die von reinen Diamantwerkzeugen oder gesinterten Schleifwerkzeugen. Es wird angenommen, daß diese längere Standzeit auf die Kombination einer extrem harten, im wesentlichen von dem polykristallinen Diamant gebildeten Oberfläche der erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Werkzeuge und deren demgegenüber vergleichsweise zähen Kern aus Hartmetall bzw. der Matrix aus Kobalt oder anderem Sintermetall zurückzuführen ist, worin die PKD-Teile eingebettet sind. Diese besonders vorteilhafte Paarung bewirkt offenbar auch, daß das zu bearbeitende Material während des Schleifvorgangs nicht oder jedenfalls nicht nennenswert zerrieben wird, sondern es tatsächlich zu einer Zerspanung kommt, die im allgemeinen mit nur geringer Staubentwicklung einhergeht.
Die PKD-Elemente sind unter einem Spanwinkel von 40 bis 85° zur Trägerplatte angeordnet, um den Zerspanungsvorgang weiter zu begünstigen. Um in ein und demselben Arbeitsgang eine besonders saubere Oberfläche der bearbeiteten Fläche zu erhalten, ist zusätzlich zu den PKD-Elementen am Werkzeugtragelement mindestens ein Diamantschleifelement angeordnet.
Die PKD-Elemente sind vorzugsweise unter einem Winkel von 10-55° relativ zur Umfangsrichtung der Trägerplatte angeordnet, wobei hier die Winkelstellung an die Art des zu bearbeitenden Werkstoffes angepaßt werden kann, um die Zerspanungsleistung und ggf. auch die Spanform zu optimieren. Das Werkzeugtragelement kann in seiner Winkelstellung relativ zur Trägerplatte einstellbar an dieser angeordnet sein; gleichsam ist es auch möglich, die am Werkzeugtragelement angeordneten, die PKD-Bearbeitungswerkzeugelemente aufnehmenden Aufnahmetaschen in ihrer Lage relativ zum Tragelement einstellbar auszugestalten.
Die PKD-Elemente können eine kreis-, halbkreis- oder mehreckförmige Grundform haben. Insbesondere sind hier trapezförmige, quadratische, rechteckige, dreieckige oder sonstwie polygonale Formen denkbar, die unterschiedliche Zerspanungsverhalten haben können und somit auch gezielt für dem zu bearbeitenden Boden o.dgl. ausgewählt werden können, um die gewünschte Oberflächengüte zu erhalten.
Die PKD-Elemente sind in ihren Aufnahmetaschen vorzugsweise mittels einer Hartlotverbindung befestigt, womit ein sehr sicherer Sitz gewährleistet und wirksam verhindert wird, daß die PKD-Platten sich in ihren Aufnahmetaschen lösen und aus diesen herausfallen können. Es ist aber auch denkbar, die PKD-Elemente mit Schraubverbindungen in ihren Aufnahmetaschen zu arretieren
Es ist möglich, mehrere PKD-Elemente verschiedener geometrischer Grundform am selben Werkzeugtragelement anzuordnen, so daß unterschiedliche Zerspanungsverhalten beim selben Schleifdurchgang an der Oberfläche der bearbeiteten Fläche zur Anwendung kommen. Ebenso ist es auch möglich, PKD-Elemente verschiedener geometrischer Grundform an verschiedenen, an der Trägerplatte vorgesehenen Werkzeugtragelementen anzuordnen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:

Fig.1: ein Schleifwerkzeug nach der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten;
Fig.2: ein Werkzeugtragelement des Schleifwerkzeuges nach Fig.1, ebenfalls in perspektivischer Darstellung;
Fig.3: den Gegenstand der Fig.2 in einer Unteransicht; und
Fig.4: eine zweite Ausführungsform des Werkzeugtragelements in einer Fig.3 entsprechenden Darstellung.

Das in der Zeichnung dargestellt, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Schleifwerkzeug ist Bestandteil einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Bodenschleifmaschine, die zum Abschleifen von Estrichen, Steinfußböden, Asphaltflächen oder dergleichen bzw. zum Entfernen von Klebstoffresten, Spachtelmasse oder Epoxy von solchen Flächen eingesetzt werden kann.
Das Schleifwerkzeug 10 besteht im wesentlichen aus einer Trägerplatte 11, die mit einer zentrischen Ausnehmung 12 versehen ist, mit der sie fest an der (nicht dargestellten) Antriebswelle der Schleifmaschine angeschlossen ist. An der Unterseite 13 der Trägerplatte 11 ist diese mit drei oder mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Werkzeugtragelementen 14 versehen, die mittels Befestigungsschrauben fest, aber lösbar an der Trägerplatte 11 angeschlossen sind. Diese Segmente können auch direkt (löten, schrauben, kleben oder ansintern) auf die Trägerplatte aufgebracht werden.
Die Werkzeugtragelemente 14 wiederum weisen an ihrer Unterseite 15 je ein Diamantschleifelement 16 in Form eines angesinterten, etwa quaderförmigen Blockes sowie eine Aufnahmeleiste 17 mit mehreren Aufnahmetaschen 18 auf, in denen Bearbeitungswerkzeuge 19 formschlüssig aufgenommen und durch eine Hartlotverbindung fest mit der sie umgebenden Aufnahmeleiste verbunden sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Bearbeitungswerkzeuge 19 (PKD) mit ihren aus eigentlichen Schneidkanten 20 aus den Aufnahmetaschen herausragen.
Die Bearbeitungswerkzeuge 19 bestehen bei einer bevorzugten Ausführungsform aus Hartmetallelementen 21, die an ihrer Oberfläche zumindest im Bereich der Schneidkanten mit einer Schicht 22 aus polykristallinem Diamant (PKD) versehen sind, die an die Hartmetalloberfläche in geeigneter Weise angesintert ist. Alternativ können in einer anderen bevorzugten Ausführungsform die Bearbeitungswerkzeuge auch durchgängig aus polykristallinem Diamant bestehen, d.h. aus PKD-Splittern oder anderen geometrischen PKD-Teilen, die in eine geeignete Matrix aus Kobalt oder einem anderen Sintermetall eingebunden sind, wie dies an sich bekannt ist. Die Hartmetall- bzw. PKD-Elemente 21 können verschiedene geometrische Formen aufweisen, beispielsweise wie in Fig.2 erkennbar rund, trapezförmig und/oder dreieckig ausgestaltet sein. Als vorteilhaft hat sich hier auch eine sechseckige Form erwiesen, die aus den geometrischen Grundformen eines Rechtecks bzw. Quadrats und eines Trapezes zusammengesetzt ist und die auch als sargförmig bezeichnet werden kann.
Die Aufnahmeleiste ist bei an der Trägerplatte montierten Werkzeugtragelement bei dem in Fig.2 und 3 illustrierten Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß sie sich in unmittelbarer Nähe des äußeren Randes der Trägerplatte 11 befindet. Die in ihr angeordneten Aufnahmetaschen oder -nuten 18 sind unter einem Winkel γ zur Umfangs- oder Tangentialrichtung t der Trägerplatte 11 angeordnet, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel ca. 15° beträgt. Daneben sind die Aufnahmetaschen auch schräg zur Trägerplatte geneigt angeordnet unter einem Winkel α, der zwischen 40 und 85° betragen kann und der bei dem gezeigten Beispiel eine Größe von etwa 80° hat.
Bei der zweiten, in Fig.4 gezeigten Ausführungsform hat die Aufnahmeleiste 17 eine nahezu radiale Ausrichtung, d.h. sie weist etwa in Richtung des Mittelpunktes der Trägerplatte 11. Die Aufnahmetaschen 18 schließen bei dieser Ausführungsform mit der Tangentialrichtung t der Trägerplatte einen Winkel γ ein, der erheblich größer ist als bei der ersten Ausführungsform und der ca. 80° beträgt.
Die erfindungsgemäß als Bearbeitungswerkzeuge zum Einsatz kommenden Hartmetallelemente mit PKD-Beschichtung bzw. die PKD-Vollelemente haben gegenüber den bislang für derartige Schleifmaschinen eingesetzten Werkzeugen eine deutlich höhere Schnittleistung und einer erheblich längere Standzeit, die je nach Art des zu bearbeitenden Bodens leicht um einen Faktor 10 über den Lebenserwartungen bekannter, zu diesem Zweck bisher eingesetzter Werkzeuge liegen kann. Man nimmt an, daß die längere Standzeit und die bessere Schnittleistung darauf zurückzuführen ist, daß die in ihrem Kern bzw. ihrer Matrix vergleichsweise zähen Bearbeitungswerkzeuge nach der Erfindung den zu bearbeitenden Beton, Asphalt, Natur- oder Kunststein bzw. darauf befindliche Klebstoffreste oder Epoxy mit ihren extrem harten PKD-Bestandteilen nicht wie die bisher eingesetzten Werkzeuge zerreiben, sondern spanend abtragen, was auch den angenehmen Effekt hat, daß die Staubentwicklung beim Arbeiten mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen erheblich geringer ist als mit den bislang eingesetzten Schleifwerkzeugen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen und Ergänzungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Bearbeitungswerkzeuge können beispielsweise auch andere geometrische Formen haben, beispielsweise quadratisch, rechteckig oder elliptisch sein. Werkzeuge gleicher geometrische Grundform können, ggf. auch in verschiedenen Größenabstufungen, an ein- und derselben Werkzeugtragplatte angeordnet sein, und zwar falls gewünscht auch in mehr als lediglich einer Aufnahmeleiste.

Claims

Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von mineralischen Oberflächen wie Stein- oder Kunststeinböden, Beton- oder Asphaltflächen, auch zum Entfernen von Spachtelmasse, Klebstoffresten oder Epoxy, mit einer rotierend antreibbaren Trägerplatte und mindestens einem an dieser angeordneten Werkzeugtragelement, das mit Bearbeitungswerkzeugen bestückt ist, die in am Werkzeugtragelement (14) ausgebildeten Aufnahmetaschen (18) aufgenommen und befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungswerkzeuge (19) aus PKD-Elementen (21) bestehen, daß die Bearbeitungswerkzeuge (19) mit Schneidkanten (20) versehen sind, daß die PKD-Elemente (21) unter einem Spanwinkel von 40 bis 85° zur Trägerplatte (11) geneigt angeordnet sind, und daß zusätzlich zu den PKD-Elementen (21) am Werkzeugtragelement (14) mindestens ein Diamantschleifelement (16) angeordnet ist.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD-Elemente aus mit einer Schicht (22) aus polykristallinem Diamant versehenen Hartmetallelementen (21) bestehen.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD-Elemente (21) unter einem Winkel (γ) von 10-45° relativ zur Umfangsrichtung (t) der Trägerplatte (11) angeordnet sind.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugtragelement (14) in seiner Winkelstellung relativ zur Trägerplatte (11) einstellbar an dieser angeordnet ist.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Werkzeugtragelement (14) angeordneten, die PKD-Elemente (21) aufnehmenden Aufnahmetaschen (18) in ihrer Lage relativ zum Tragelement (11) einstellbar sind.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD-Elemente (21) eine kreis-, halbkreis- oder mehreckförmige Grundform haben.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD-Elemente (21) in ihren Aufnahmetaschen (18) mittels einer Hartlotverbindung oder Schraubverbindung befestigt sind.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere PKD-Elemente (21) verschiedener geometrischer Grundform am selben Werkzeugtragelement (18) angeordnet sind.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß PKD-Elemente (21) verschiedener geometrischer Grundform an verschiedenen, an der Trägerplatte (11) vorgesehenen Werkzeugtragelementen (14) angeordnet sind.
Verwendung eines Schleifwerkzeugs mit einer rotierend antreibbaren Tragplatte (13)und mindestens einem an dieser angeordneten Werkzeugtragelement (14), das mit einem Diamantschleifelement (16) und mit Bearbeitungswerkzeugen (19) bestückt ist, die in am Werkzeugtragelement ausgebildeten Aufnahmetaschen (18) aufgenommen und befestigt sind, zur Bearbeitung von mineralischen Oberflächen wie Stein- oder Kunststeinböden, Beton- oder Asphaltflächen auch zum Entfernen von Spachtelmasse, Klebstoffresten oder Epoxy, dadurch gekennzeichnet daß die Bearbeitungswerkzeugen (19) aus PKD-Elementen (21) bestehen und mit Schneidkanten versehen sind, daß die PKD-Elemente (21) unter einem Spanwinkel von 40 bis 85 DEG zur Trägerplatte (11) geneigt angeordnet sind, und daß zusätzlich zu den PKD-Elementen (21) am Werkzeugtragelement (14) mindestens ein Diamantschleifelement (16) angeordnet ist.