DE20120137U1 - grinding tool - Google Patents
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Abstract
Description
KAlSER-WlLHELM-RiNG 24 · 50672 KÖLNKAlSER-WlLHELM-RiNG 24 · 50672 COLOGNE
Anmelder: Gerätebau Wiedtal Schützeichel KGApplicant: Gerätebau Wiedtal Schützeichel KG
Auf dem Schützeichel 1, D-53577 Neustadt/Wied Titel: SchleifwerkzeugAuf dem Schützeichel 1, D-53577 Neustadt/Wied Title: Grinding tool
Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug insbesondere zur Bearbeitung von mineralischen Oberflächen wie Stein- oder Kunststeinböden, Beton- oder Asphaltflächen, auch zum Entfernen von Spachtelmassen, Klebstoffresten oder Epoxy, mit einer rotierend antreibbaren Trägerplatte und mindestens einem an dieser angeordneten Werkzeugtragelement, das mit Bearbeitungswerkzeugen bestückt ist.The invention relates to a grinding tool, in particular for machining mineral surfaces such as stone or artificial stone floors, concrete or asphalt surfaces, also for removing filler, adhesive residues or epoxy, with a rotating carrier plate and at least one tool carrier element arranged on this, which is equipped with machining tools.
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.Grinding and polishing machines are used to smooth mineral surfaces, such as concrete or asphalt screeds, or to grind artificial or natural stone floors. These machines are equipped with one or more plate-shaped grinding tools with an associated carrier plate that are driven in rotation by a powerful drive motor. The processing tools, which are attached to the carrier plate with tool support elements, remove the top layer of the surface to be treated as the grinding tool or its carrier plate rotates and level it in the desired manner or ensure a smooth, possibly even polished surface.
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, wasThe processing tools used to date in the known grinding tools of this type consist of diamond or sintered materials that grind the stone, asphalt, concrete, epoxy or artificial stone material to be processed, which
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. The grinding process results in a relatively large amount of dust being generated. For this reason, the grinding machines used must regularly be equipped with relatively complex extraction systems as well as water treatment systems for wet grinding, which allow the dust to be bound and removed immediately as it is generated.
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.A particular disadvantage of the known processing tools used is that they have a relatively short service life for some of the surface materials to be processed, after which the tools have to be replaced. Depending on the type of surface to be ground, the cutting performance that can be achieved is also relatively low. In particular, when large surfaces are to be processed, the total processing times with the known tools used are very long and therefore correspondingly expensive for building owners.
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.The object of the invention is to provide a grinding tool of the type mentioned at the beginning, with which, when processing particularly mineral surfaces such as stone floors or concrete screeds, but also comparatively "soft" surfaces such as mastic asphalt, asphalt or synthetic resin-bound terrazzo floors, filler, adhesive residues, epoxy, etc., in addition to high precision, a higher cutting performance and a longer service life of the tools can be achieved. In addition, the invention is also intended to reduce as far as possible the dust generated during processing.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bearbeitungswerkzeuge aus PKD-Elementen (Polykristalliner-Diamant) bestehen, die in am Werkzeugtragelement ausgebildeten Aufnahmetaschen aufgenommen und befestigt sind.This object is achieved with the invention in that the machining tools consist of PCD elements (polycrystalline diamond) which are received and fastened in receiving pockets formed on the tool support element.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die aus polykristallinem Diamant bestehenden Elemente bzw. die diese bildenden, mit polykristallinem Diamant beschichteten Hartmetallplatten eine gegenüber den bekannten Bearbeitungswerkzeugen erheblich verbesserte Standzeit aufweisen, 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.This design has the advantage that the elements made of polycrystalline diamond or the hard metal plates that form them and are coated with polycrystalline diamond have a significantly improved service life compared to the known processing tools, which can be a factor of 10 longer than that of pure diamond tools or sintered grinding tools. It is assumed that this longer service life is due to the combination of an extremely hard surface of the tools used according to the invention, which is essentially made of polycrystalline diamond, and their comparatively tough core made of hard metal or the matrix made of cobalt or other sintered metal in which the PCD parts are embedded. This particularly advantageous combination also clearly means that the material to be processed is not ground down during the grinding process, or at least not ground down to a significant extent, but that machining actually takes place, which is generally accompanied by only a small amount of dust.
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.The PCD elements are preferably arranged at an angle of 10-55° relative to the circumferential direction of the carrier plate, whereby the angular position can be adapted to the type of material to be machined in order to optimize the cutting performance and, if necessary, the chip shape. The tool support element can be arranged on the carrier plate so that its angular position relative to the carrier plate is adjustable; it is also possible to design the receiving pockets arranged on the tool support element that accommodate the PCD machining tool elements so that their position relative to the support element is adjustable.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, die PKD-Elemente unter einem Spanwinkel von 40 bis 85° zur Trägerplatte anzuordnen, um den Zerspanungsvorgang weiter zu begünstigen.In an advantageous development of the invention, it is also possible to arrange the PCD elements at a chip angle of 40 to 85° to the carrier plate in order to further promote the machining process.
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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. Wenn angestrebt wird, in ein und demselben Arbeitsgang eine besonders saubere Oberfläche der bearbeiteten Fläche zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich zu den PKD-Elementen am Werkzeugtragelement Diamantschleifelemente anzuordnen.The PCD elements can have a circular, semi-circular or polygonal basic shape. In particular, trapezoidal, square, rectangular, triangular or other polygonal shapes are conceivable here, which can have different machining properties and can therefore be specifically selected for the floor or similar to be machined in order to obtain the desired surface quality. If the aim is to obtain a particularly clean surface of the machined area in one and the same operation, it has proven advantageous to arrange diamond grinding elements on the tool support element in addition to the PCD elements.
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 arretierenThe PCD elements are preferably secured in their pockets using a brazing connection, which ensures a very secure fit and effectively prevents the PCD plates from coming loose in their pockets and falling out of them. However, it is also possible to lock the PCD elements in their pockets using screw connections.
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.It is possible to arrange several PCD elements with different basic geometric shapes on the same tool support element, so that different cutting behaviors are applied to the surface of the machined area during the same grinding pass. It is also possible to arrange PCD elements with different basic geometric shapes on different tool support elements provided on the carrier plate.
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:Further features and advantages of the invention emerge from the following description and the drawing, in which preferred embodiments of the invention are explained in more detail using examples. It shows:
Fig.l ein Schleifwerkzeug nach der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten;Fig.l a grinding tool according to the invention in a perspective view obliquely from below;
Fig.2 ein Werkzeugtragelement des Schleifwerkzeuges nach Fig.l, ebenfalls in perspektivischer Darstellung;Fig.2 a tool carrying element of the grinding tool according to Fig.1, also in perspective view;
Fig.3 den Gegenstand der Fig.2 in einer Unteransicht; undFig.3 the subject of Fig.2 in a bottom view; and
Fig.4 eine zweite Ausführungsform des Werkzeugtragelements in einer Fig.3 entsprechenden Darstellung .Fig.4 shows a second embodiment of the tool carrying element in a representation corresponding to Fig.3.
Das in der Zeichnung dargestellt, in seiner Gesamtheit mit 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.The grinding tool shown in the drawing, designated in its entirety with , is part of a floor grinding machine not shown in detail in the drawing, which can be used for grinding screeds, stone floors, asphalt surfaces or the like or for removing adhesive residues, filler or epoxy from such surfaces.
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.The grinding tool 10 essentially consists of a carrier plate 11, which is provided with a central recess 12, with which it is firmly connected to the drive shaft (not shown) of the grinding machine. On the underside 13 of the carrier plate 11, this is provided with three or more tool support elements 14, which are evenly distributed over the circumference and are firmly but detachably connected to the carrier plate 11 by means of fastening screws. These segments can also be attached directly (soldered, screwed, glued or sintered) to the carrier plate.
Die Werkzeugtragelemente 14 wiederum weisen an ihrer Unterseite 15 je ein Diamantschleifelement 16 in Form eines angesinterten, etwa quaderförmigen Blockes sowie eine Aufnahme-The tool support elements 14 in turn have on their underside 15 a diamond grinding element 16 in the form of a sintered, approximately cuboid-shaped block as well as a receiving
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leiste 17 mit mehreren Aufnähmetaschen 18 auf, in denen Bearbeitungswerkzeuge 19 formschlüssig aufgenommen und durch eine Hartlötverbindung fest mit der sie umgebenden Aufnahmeleiste verbunden sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Bearbeitungswerkzeuge 19 (PKD) mit ihren aus eigentlichen Schneidkanten 2 0 aus den Aufnahmetaschen herausragen.bar 17 with several receiving pockets 18 in which machining tools 19 are positively received and are firmly connected to the surrounding receiving bar by a brazing connection. The arrangement is such that the machining tools 19 (PKD) protrude from the receiving pockets with their actual cutting edges 2 0.
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.In a preferred embodiment, the machining tools 19 consist of hard metal elements 21, which are provided on their surface, at least in the area of the cutting edges, with a layer 22 of polycrystalline diamond (PCD), which is sintered onto the hard metal surface in a suitable manner. Alternatively, in another preferred embodiment, the machining tools can also consist entirely of polycrystalline diamond, i.e. of PCD splinters or other geometric PCD parts that are embedded in a suitable matrix of cobalt or another sintered metal, as is known per se. The hard metal or PCD elements 21 can have various geometric shapes, for example, round, trapezoidal and/or triangular as can be seen in Fig. 2. A hexagonal shape has also proven to be advantageous here, which is composed of the basic geometric shapes of a rectangle or square and a trapezoid and which can also be referred to as coffin-shaped.
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 &ggr; 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. un£er,. eijiem .Winkel a, derThe receiving strip is arranged with the tool carrier element mounted on the carrier plate in the embodiment illustrated in Fig.2 and 3 so that it is located in the immediate vicinity of the outer edge of the carrier plate 11. The receiving pockets or grooves 18 arranged in it are arranged at an angle γ to the circumferential or tangential direction t of the carrier plate 11, which in the first embodiment is approximately 15°. In addition, the receiving pockets are also arranged at an angle to the carrier plate. at an angle a, which
zwischen 40 und 85° betragen kann und der bei dem gezeigten Beispiel eine Größe von etwa 80° hat.can be between 40 and 85° and which in the example shown has a size of about 80°.
Bei der zweiten, in Fig.4 gezeigten Ausfuhrungsform hat die Aufnahmeleiste 17 eine nahezu radiale Ausrichtung, d.h. sie weist etwa in Richtung des Mittelpunktes der Trägerplatte Die Aufnahmetaschen 18 schließen bei dieser Ausführungsform mit der Tangentialrichtung t_ der Trägerplatte einen Winkel &ggr; ein, der erheblich größer ist als bei der ersten Ausführungsform und der ca. 80° beträgt.In the second embodiment shown in Fig.4, the receiving strip 17 has an almost radial orientation, i.e. it points approximately in the direction of the center of the carrier plate. In this embodiment, the receiving pockets 18 enclose an angle γ with the tangential direction t_ of the carrier plate, which is considerably larger than in the first embodiment and amounts to approximately 80°.
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 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.The hard metal elements with PCD coating or the solid PCD elements used as processing tools according to the invention have a significantly higher cutting performance and a considerably longer service life than the tools previously used for such grinding machines, which, depending on the type of floor to be processed, can easily be a factor longer than the life expectancy of known tools previously used for this purpose. It is assumed that the longer service life and the better cutting performance are due to the fact that the processing tools according to the invention, which are comparatively tough in their core or matrix, do not grind the concrete, asphalt, natural or artificial stone to be processed or any adhesive residue or epoxy on it with their extremely hard PCD components like the tools previously used, but rather remove it by machining, which also has the pleasant effect that the dust development when working with the tools according to the invention is considerably less than with the grinding tools previously used.
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, beispielsweiseThe invention is not limited to the embodiment described and shown, but various changes and additions are conceivable without departing from the scope of the invention. The processing tools can also have other geometric shapes, for example
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quadratisch, rechteckig oder elliptisch sein. Werkzeuge gleicher geometrische Grundform können, ggf. auch in verschiedenen Größenabstufungen, an ein- und derselben Werkzeugträgplatte angeordnet sein, und zwar falls gewünscht auch in mehr als lediglich einer Aufnahmeleiste. Auf das Diamantschleifelement, das beim Schleifprozeß für eine besonders saubere Oberfläche der bearbeiteten Fläche sorgt, kann bei geringeren Anforderungen an die zu erzielende Oberflächengüte auch verzichtet werden. square, rectangular or elliptical. Tools of the same basic geometric shape can be arranged on one and the same tool carrier plate, possibly in different sizes, and if required in more than one mounting bar. The diamond grinding element, which ensures a particularly clean surface of the machined area during the grinding process, can also be dispensed with if the requirements for the surface quality to be achieved are lower.
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