DE2335565B1 - Erfahren und vorrichtung zum trennen von flexiblenschleifmitteln auf unterlagen - Google Patents

Description

• Da es sich hierbei um einen Bearbeitungs-Prozeß ohne mechanische Krafteinwirkung handelt, bei welchem als »Schneidwerkzeug« ein Strahl hoher Energie-Konzentration bei sehr geringem Durchmesser wirksam ist, bestehen bezüglich der zu erzielenden
• Form der Schleifmittel auf Unterlage, d. h. bezüglich des Verlaufs der Trennlinien, keinerlei Beschränkungen mehr; somit können Anwendungsgebiete erschlossen werden, die den bisher bekannten Trennverfahren entweder ganz unzugänglich waren oder zu unbefriedigenden Lösungen geführt haben. Die Trenngeschwindigkeit hängt entscheidend von der Dicke und dem Aufbau des Schleifmittels auf Unterlage sowie von der verfügbaren Laser-Leistung ab.
• Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Laserstrahlen auf die Rückseite - also die in der Regel nicht mit Schleifkorn beschichtete Seite - des Trägermaterials gerichtet werden. Hierbei kann mit wesentlich höheren Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet werden, als wenn der Laserstrahl zuerst die Schleifkornseite trifft und danach das Trägermaterial. Der Grund liegt darin, daß das Schleifkorn weitaus höheren Temperaturen zu widerstehen vermag als das Trägermaterial.
• Ein weiterer Vorteil der Laser-Anwendung liegt darin, daß - weil berührungslos geschnitten wird -frisch verleimtes Schleifband-Material im noch feuchten Zustand des Klebemittels getrennt werden kann, ohne daß ein Lösen der Klebestellen eintritt.
• Es tritt vielmehr das Gegenteil ein, d. h. das Klebemittel wird in der Nähe der Trennstelle durch die örtlich hohe Energiekonzentration schnell verfestigt, was zu einer höheren Haltbarkeit der Klebefuge führt. Dies hat zur Folge, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von sogenannten Schleifhülsen, wo flexible bandförmige Schleifmittel auf Unterlage durch schraubenförmiges Aufwickeln zu endlosen Rohren geformt werden und auf einem gegenläufig oder mitläufig gewickelten endlosen Tragrohr aus Unterfütterungsmaterial befestigt werden, besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, wenn das Abtrennen von einzelnen Schleifhülsen von dem endlosen Rohr unmittelbar während des Wickelns erfolgt. Hierbei können im noch feuchten Zustand des Klebemittels während des kontinuierlichen Wickelprozesses die Schleifhülsen in den gewünschten Breiten unmittelbar selbsttätig abgetrennt werden, ohne daß eine Zerstörungsgefahr auftritt. Die Trennschnitte sind hierbei absolut glatt, d. h. es tritt keine Fransenbildung ein. Völlig neue Formen von Schleifhülsen können hierbei erhalten werden, wenn die scharfgebündelten Laserstrahlen längs einer zickzack- oder wellenförmigen Trennlinie geführt werden. Wenn derart hergestellte Schleifhülsen zickzack-oder wellenförmig geschnittene Kanten aufweisen, so schmiegen sich diese beim Arbeiten an konkav gekrümmten Oberflächenbereichen von zu bearbeitenden Werkstücken - wie sie im Karosseriebau oft vorkommen - diesen Oberflächen gut an. Derart oder ähnlich geformte Schneidhülsen sind mit den bisher üblichen Trennverfahren wirtschaftlich nicht herstellbar.
• Ferner sind mit diesem Trennverfahren Schleifhülsen herstellbar mit extrem kleinem Verhältnis von axialer Länge zu Durchmesser. Mit den bisher bekannten Trennverfahren war wegen des konstruktiv notwendigen Abstandes zweier nebeneinanderliegender Kreismesser nur eine bestimmte Mindestlänge solcher Schleifhülsen erreichbar. Der auf einem Bruchteil eines Millimeters gebündelte Laserstrahl setzt hier keine Grenzen nach unten mehr.
• Weiterhin zeigt sich als Vorteil, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig mehrere Lagen von beschichtetem Schleifmittel-Material übereinander durchtrennt werden können, wobei auch Schichten dünnerer Metallbleche im Wechsel mit anderen Materialien nicht metallischer Natur als Träger für Schleifkörner angeordnet sein können. Bei der bisherigen Trenntechnik kann in der Regel jeweils nur eine Schicht durchgetrennt werden, wenn eine einwandfreie Kanten-Ausbildung erreicht werden soll.
• Bei einer Vorrichtung zum Trennen der erwähnten Schleifhülsen von endlos gewickelten Rohren ist ein Schneidkopf vorgesehen, dessen Rotationsachse mit der Mittellängsachse des Rohres und der Achsrichtung des noch ungebündelten Laserstrahls zusammenfällt, wobei dieser Schneidkopf einen asphärisch geschliffenen, den Laserstrahl umlenkenden und bündelnden Umlenkspiegel trägt, und der Brennpunkt des Spiegels in dem zu schneidenden Trägermaterial liegt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Spiegel um 450 gegenüber der Achsrichtung des ungebündelten Laserstrahls geneigt ist.
• Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß auch bei aus Rohren zu schneidenden Schleifhülsen der Laserstrahl auf die Rückseite des Trägermaterials gerichtet wird, wobei die geschilderten Vorteile bezüglich der Schneidgeschnvindigkeit eintreten. Wenn der Schneidkopf in Richtung seiner Drehachse oszillierend antreibbar ist, dann können auf Grund der Überlagerung der Rotationsbewegung und der oszillierenden Bewegung Schneidhülsen mit wellenförmigen oder zickzackförmigen Kanten abgetrennt werden.
• Bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt der Schneidkopf innerhalb des Rohres, von dessem freien Ende Schleifhülsen abgetrennt werden sollen.
• Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform dieser Vorrichtung liegt der Brennpunkt des Spiegels vor der Stirnseite des Schneidkopfes, so daß die abgetrennten Schleifhülsen vor dem Schneidkopf herunterfallen können. Hierbei lenkt zweckmäßigerweise der Spiegel die noch ungebündelten Laserstrahlen um mehr als 900 um.
• Zwei Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Abtrennen von Schleifhülsen von einem zu einem endlosen Rohr gewickelten Schleifmittel auf Unterlage sind in den F i g. 1 und 2 dargestellt.
• An einem rohrförmigen Halter 1 ist ein ebenfalls etwa zylindrischer Schneidkopf 2 koaxial befestigt.
• Der Schneidkopf 2 weist eine mit der Innenbohrung des Rohres 1 fluchtende Bohrung3 von etwa gleichem Durchmesser auf. In dem Schneidkopf 2 am Ende der Bohrung 3 unter 450 gegenüber der Mittellängsachse 4 des Halters 1 und des Schneidkopfes 2 ist ein Umlenkspiegel 5 aus Metall angeordnet, der asphärisch geschliffen ist und dessen Brennpunkt 6 außerhalb des Schneidkopfs liegt. Durch den rohrförmigen Halter 1 und die Bohrung3 des Schneidkopfels 2 werden noch ungebündelte, zueinander parallele Laserstrahlen 7 auf den Umlenkspiegel 5 gesendet, dort um etwa 900 umgelenkt und im Brennpunkt 6 konzentriert. Von dem Spiegel 5 durchläuft das etwa kegelförmige Strahlenbündel eine etwa gleichgeformte Blende 8 von etwas größerem Durchmesser in der Wandung des Schneidkopfes 2. Wenn der Schneidkopf von seinem sich mit der Achsrichtung der noch ungebündelten Laserstrahlen 7 dekkende Mittellängsachse gemäß dem Drehrichtungspfeil 9 dreht, so wandert der Brennpunkt 6 des Umlenkspiegels 5, d. h. der Ort höchster Energiekonzentration auf einer Kreislinie, und, wenn der Schneidkopf2 gleichzeitig eine oszillierende Bewegung gemäß dem Richtungspfeil 10 ausführt, auf einem Zylindermantel in einer wellenförmigen oder zickzackförmigen Linie.
• Wenn - wie beim dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel - ein Rohr 11 bestehend aus einer Schleifkornschicht 12 auf einem Trägermaterial 13 und einer aufgeklebten Unterfütterung 14 koaxial zur Drehachse 4 des Schneidkopfes 2 angeordnet wird, und wenn die Lage des Brennpunktes 6 so gewählt ist, daß sie in dem Trägermaterial 13 bzw. in der Unterfütterung 14, die beide zusammen nur eine sehr geringe Dicke haben, liegt, dann wird bei einer Umdrehung des Schneidkopfes 2 - gegebenenfalls unter Überlagerung einer oszillierenden Bewegung - eine Schleifhülse 15 von dem Rohr 11 abgetrennt, deren Kantenverlauf von der Art der Uberlagerung der oszillierenden Bewegung und der Drehbewegung abhängt. Entscheidend für den Kantenverlauf ist also das Oberlagerungsverhältnis von Drehfrequenz zur Oszillationsfrequenz.
• Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 der Schneidkopf 2 sich mindestens um die Länge der abzutrennenden Schleifhülse 15 in dem Rohr 11 befindet und damit jeweils nach einem oder mehreren Trennvorgängen ein Abstreifen dieser Schleifhülsen 15 von dem Schneidkopf, beispiels- weise durch kurzzeitiges Zurückziehen des Schneidkopfes erforderlich ist, tritt dieses Problem bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 nicht auf. Hier ist ein ebenfalls zylindrischer Schneidkopf 21 koaxial an einem rotierend, gemäß dem Drehrichtungspfeil 2Z um seine Längsachse 23 antreibbaren Halter 24 befestigt. Der Schneidkopf 21 weist eine mit der Längsachse 23 des Halters 24 koaxiale, zum freien Ende des Schneidkopfes 21 offene Bohrung 25 auf, in der ein asphärisch geschliffener Metallspiegel 26 derart angeordnet ist, daß sein Brennpunkt 27 vor der freien Stirnseite des Schneidkopfes liegt. Während sich die freie Stirnseite des Schneidkopfes 21 vor dem freien Ende 28 des koaxial zur Achse 23 angeordneten Rohres 11 befindet, liegt der Brennpunkt 27 in einem der Länge der abzutrennenden Schleifhülse 15 entsprechenden Abstand von dem freien Ende 28 des Rohres in das Rohr hinein, und zwar wiederum in dem Trägermaterial 13 bzw. der Unterfütterung 14. Die noch ungebündelten parallellaufenden Laserstrahlen 7 verlaufen koaxial zur Längsachse 23 durch das Rohr 11 auf den Spiegel 26 und werden dort um mehr als 900 umgelenkt und scharf gebündelt. Der Schneidkopf kann gleichermaßen wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1 eine oszillierende Bewegung gemäß dem Richtungspfeil 10 ausüben.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel fallen die abgetrennten Schleifhülsen 15 vor dem Schneidkopf 21 herunter, so daß ein gesondertes Abstreifen von dem Schneidkopf bzw. dem Halter nicht notwendig ist.

Claims (11)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Trennen von flexiblen Schleifmitteln auf Unterlage, wobei auf einem Trägermaterial ein- oder beidseitig eine Schleifkornschicht mittels Bindemittel befestigt ist, d a -durch gekennzeichnet, daß das Trennen mittels stark gebündelter Laser-Strahlen erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Strahlen auf die Rückseite - also die in der Regel nicht mit Schleifkorn beschichtete Seite - des Trägermaterial gerichtet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruchl oder 2, wobei flexible bandförmige Schleifmittel auf Unterlage durch schraubenförmiges Aufwickeln zu endlosen Rohren geformt und auf einem gegenläufig oder mitläufig gewickelten endlosen Tragrohr befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen von einzelnen Schleifhülsen von dem endlosen Rohr unmittelbar während des Wikkelns erfolgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die scharfgebündelten Laserstrahlen längs einer zickzack-oder wellenförmigen Trennlinie geführt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch3 oder4, wobei das flexible bandförmige Schleifmittel auf Unterlage mittels flüssigem Bindemittel auf dem Tragrohr befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen der einzelnen Schleifhülsen vor dem Erhärten des Bindemittels erfolgt.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidkopf (2, 21) vorgesehen ist, dessen Rotationsachse (4, 23) mit der Mittellängsachse des Rohres (11) und der Achsrichtung des noch ungebündelten Laserstrahls (7) zusammenfällt, und daß dieser Schneidkopf einen asphärisch geschliffenen, den Laserstrahl umlenkenden und bündelnden Umlenkspiegel (5, 26) trägt, wobei der Brennpunkt (6, 27) des Spiegels in dem zu schneidenden Trägermaterial (13, 14) liegt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (5) um 450 gegenüber der Achsrichtung (4) des ungebündelten Laserstrahls (7) geneigt ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (2) innerhalb des Rohres (11) angeordnet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt (27) des Spiegels (26) vor der Stirnseite des Schneidkopfes (21) liegt.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (26) die noch ungebündelten Laserstrahlen (7) um mehr als 900 umlenkt.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (2) in Richtung seiner Drehachse (4) oszillierend antreibbar ist.

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von flexiblen Schleifmitteln auf Unterlagen, wobei auf einem Trägermaterial ein- oder beidseitig eine Schleifkornschicht mittels Bindemittel befestigt ist und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

    Bei solchen sogenannten flexiblen Schleifmitteln auf Unterlagen besteht das Trägermaterial in Form von Bahnen, Blättern oder Rollenware aus Papier oder Vulkanfiber, aber auch aus textilen Geweben aus Baumwolle oder synthetischen Fasern, aus Glasseidenmatten, aus Faservlies oder auch aus dünnen Metallblechen, wobei Schleifkörner mit Hilfe tierischer Leime, synthetischer Klebstoffe oder Kunstharze oder Gemischen hiervon sowie im Falle von Blechen durch galvanische oder Hartlötverfahren einseitig oder beidseitig haltbar befestigt sind.

    Es ist bekannt, entsprechend dem gewünschten Verwendungszweck der aus dem beschriebenen Ausgangsmaterial herzustellenden Schleifmittel auf Unterlage Stanzwerkzeuge, Scheren, Kreismesser oder sonstige Schneidwerkzeuge als Trennwerkzeuge zu verwenden, je nachdem, ob die gewünschten Schleifmittel-Formen rechteckige, vieleckige oder kreisförmige Blätter oder - gegebenenfalls endlose - Bänder oder zylindrische bzw. konische Schleifhülsen oder Fächerschleifer ergeben sollen.

    Alle diese Formen der Schleifmittel auf Unterlage werden mit Hilfe von Schnittwerkzeugen erzeugt, wobei diese sowie die zusätzlich erforderlichen Unterlegplatten einem hohen Verschleiß durch die sehr harten Schleifkörner ausgesetzt sind. Dieser hohe Verschleiß tritt insbesondere deswegen auch auf, weil bei den bekannten Schneid- und Stanzverfahren in der Regel das Schnittwerkzeug in die Schleifkornzone gedrückt wird, ehe es das Trägermaterial durchtrennt.

    Besondere Probleme treten beim Abtrennen von sogenannten Schleifhülsen auf, die schraubenförmig aus bandförmigem flexiblen Schleifmittel auf Unterlage zu zylindrischen Röhren gewickelt werden, wobei in gleicher Weise ein untergeklebtes Tragrohr aus Unterlütterungsmaterial vorgesehen wird. Bisher wurden die aus solchen zylindrischen, endlos gewikkelten Rohren herzustellenden Schleifhülsen mit Hilfe von Kreismessern über bolzenförmigen gehärteten Dornen abgetrennt. Der Klebstoff, mit dem das Trägermaterial des Schleifmittels auf Unterlage auf dem Unterfütterungsmaterial befestigt ist, mußte zuvor fest geworden sein, da sich sonst die Klebefuge wieder lösen konnte. Besonders empfindlich waren hierbei die schräg auslaufenden Schleifband-Anschnitte, die durch die mechanische Beanspruchung beim Schneidvorgang mit Kreismessern sich wieder ablösen konnten.

    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß ein Trennen bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, verschleißfrei und bei beliebiger Schnittlinienführung möglich ist und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Schleifhülsen anzugeben.

    Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Trennen mittels stark gebündelter Laserstrahlen erfolgt.