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Dokumentenidentifikation DE10202347A1 24.07.2003
Titel Topfscheibe, Verfahren zur Bearbeitung von schmalen Stegen und Schleifmaschine
Anmelder Egon Evertz K.G. (GmbH & Co.), 42651 Solingen, DE
Erfinder Evertz, Egon, 42659 Solingen, DE;
Seybold, Rolf, Prof. Dr.-Ing., 42659 Solingen, DE
Vertreter Vomberg, F., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 42653 Solingen
DE-Anmeldedatum 23.01.2002
DE-Aktenzeichen 10202347
Offenlegungstag 24.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.07.2003
IPC-Hauptklasse B24D 7/18
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Topfschleifscheibe sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von schmalen Stegen, insbesondere zum Entgraten der Stirnflächen von Spundwänden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schleifmaschine zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Um eine Gratentfernung an schmalen Stegen in einem Vorschub bis zu einer Bearbeitungstiefe von 4 mm zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß die Schleifscheibenoberfläche derart abgeschrägt ist, daß sie mit der Topfscheibendrehachse einen Winkel < 90° bildet und/oder daß das durch die Abschrägung gegebene Zustellmaß 2 mm bis 4 mm beträgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Topfschleifscheibe sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von schmalen Stegen, insbesondere zum Entgraten der Stirnflächen von Spundwänden. Ferner betrifft die Erfindung eine Schleifmaschine zur Durchführung des genannten Verfahrens.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, den Grat, der beim Warmsägen von Spundwänden entsteht, durch Handflämmen zu entfernen. Abgesehen davon, dass die bei Handflämmarbeiten erzielbare Oberflächengenauigkeit zu wünschen übrig läßt, reicht die im Durchlaufverfahren zur Verfügung stehende kurze Zeit, häufig nicht aus, um alle Spundwände einwandfrei zu flämmen, so dass außerhalb des Materialflusses noch nachgeflämmt werden muß. Das Entfernen von Graten durch Handflämmen ist zudem arbeitsintensiv und unwirtschaftlich.

Grundsätzlich bieten sich zur Entfernung eines Grates das Längs-, Umfangs- oder Seitenschleifen an, bei dem mit einer Schleifscheibe gearbeitet wird, die entlang der zu bearbeitenden Fläche geführt wird. In Flach- und Profilschleifmaschinen ist die Schleifscheibe in einem Schleifspindelstock antreibbar angeordnet, der wiederum in einem Führungsständer in zwei Richtungen bewegt werden kann, d. h. höhen- und längenverstellbar angeordnet ist, so dass das auf einem Kreuztisch als Support eingespannte Werkstück bearbeitet werden kann. Der genannte Schleifspindelstock enthält in der Regel auch eine Abrichteinrichtung, mittels der die Schleifscheibe in die gewünschte Form gebracht, d. h. profiliert und durch Schärfen griffig gemacht werden kann.

Die meisten Schleifscheiben enthalten Schleifkörner aus Korund oder Siliziumcarbid, in Einzelfällen auch Diamant- oder Bornitrid-Körner. Sämtliche Umfangs-Schleifarbeiten, die mit der genannten Schleifscheibe durchführbar sind, erfordern somit eine Vorschubsteuerung in zwei Richtungen (x- und y-Richtung). Der Antrieb muß jeweils entsprechend dem Scheibenabrieb steuerbar sein, was einen hohen fertigungstechnischen Aufwand erfordert.

Zudem ist am Ende von Rollgängen, über die die Spundwände zugeführt werden, häufig kein ausreichender Platz vorhanden, um eine Schleifmaschine der genannten Art im Sinne einer automatischen Fertigungsstrasse zu integrieren.

Nach dem Stand der Technik sind auch Topfschleifscheiben bzw. hiermit ausgestattete Schleifmaschinen bekannt. Die Topfschleifscheibe besitzt im Regelfall einen Trägerkörper, an dem ein ringförmiger Schleifkörper befestigt ist, der an seiner äußeren ringförmigen Fläche als Schleifscheibenoberfläche ausgebildet ist. Diese Oberfläche steht senkrecht zur Topfscheibendrehachse. Um mit einer solchen Topfschleifscheibe Grate von bis zu 4 mm Höhe entfernen zu können, ist es erforderlich, die Topfschleifscheibe mehrfach über den Grat zu führen, beispielsweise in einer Pendelbewegung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorliegende Topfschleifscheibe sowie ein Schleifverfahren und eine Schleifmaschine anzugeben, mittels denen eine Gratentfernung an schmalen Stegen in einem Vorschub bis zu einer Bearbeitungstiefe von 4 mm möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Topfschleifscheibe nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schleifscheibenoberfläche derart abgeschrägt ist, dass sie mit der Topfscheibendrehachse einen Winkel ≤ 90° bildet, vorzugsweise einen Winkel zwischen 87° und 89° und/oder dass das durch die Abschrägung gegebene Zustellmaß 2 mm bis 4 mm beträgt. Überraschenderweise konnte in durchgeführten Versuchen festgestellt werden, dass mit einem einmaligen Überfahren der Spundwand-Stirnfläche Grate bis zu 4 mm entfernt werden können. Die betreffende Maschine muß eine entsprechend hohe Antriebsleistung, z. B. von 90 kW oder höher haben, um das Hochdruckschleifen durchführen zu können. Ferner ist eine stabile Einspannung des Werkstückes erforderlich. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Topfscheibe liegt darin, dass gegenüber dem Handflämmen eine wesentlich höhere Fertigungsgenauigkeit und gegenüber den bisher bekannten Schleifverfahren eine kürzere Bearbeitungszeit, die zum Entfernen der vorhandenen Grate erforderlich ist, erzielt werden kann. Die Topfschleifscheibe kann in einer Maschine angeordnet sein, die entweder an einem Gestell aufgehängt oder hierauf feststehend plaziert ist.

Erfindungsgemäß wird ein Schleifverfahren verwendet, bei dem der Schleifvorgang mittels der genannten Topfscheibe unter einer Zustelltiefe bis zu 4 mm erfolgt. Vorzugsweise wird die Topfscheibendrehachse bei der Bearbeitung um einen kleinen Winkel bis zu 2°, weiterhin vorzugsweise bis zu 1° geneigt, so dass die Topfschleifscheibe an der dem Vorschub abgekehrten Seite leicht nachschleift, was sich in einer höheren Fertigungsgenauigkeit auswirkt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Topfschleifscheibe während der Schleifbearbeitung auf einer Teilkreisbahn geführt, so dass bei einem Schleifgang die Topfschleifscheibe hin und beim nächsten Schleifgang, z. B. bei der nächsten zu bearbeitenden Spundwand-Stirnfläche wieder zurückgeführt wird. Bei zwei getrennten Schleifvorgängen führt somit die Topfschleifscheibe eine pendelnde Teilkreisbewegung aus. Hiermit wird eine bessere Überdeckung der Profile erreicht, ferner kann auf lange Führungen verzichtet werden. Insbesondere braucht der relativ schwere Antriebsmotor der Topfschleifscheibe nicht beim Längsführen mitbewegt zu werden.

Vorzugsweise wird die Drehrichtung der Topfschleifscheibe in aufeinanderfolgenden Schleifbearbeitungen umgekehrt, um den Schleifoberflächenbelag optimal nutzen zu können.

Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens wird eine Schleifmaschine vorgeschlagen, bei der am Ende eines horizontal gelagerten Schleifarms eine rotierende Topfschleifscheibe angeordnet ist. Der Schleifarm ist über ein Drehlager mittels eines Motors, vorzugsweise eines Hydraulikmotors entlang einer Teilkreisbahn hin- und herführbar. Die Länge der Teilkreisbahn richtet sich nach dem Schleifring-Durchmesser sowie der Länge der zu bearbeitenden Spundwand-Stirnseite. Die Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Topfschleifscheibe bewegt wird, ist von der jeweils abzuschleifenden Menge, also der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors abhängig bzw. entsprechend anzupassen. Je größer der gewünschte erzielbare Abtrag ist, desto kleiner ist der Vorschub zu wählen, der bei kleinen Abtragungsleistungen entsprechend erhöht werden kann. Um hohe Schleif-Abtragungs-Leistungen erzielen zu können, ist ein oberes Ausgleichsgewicht zum Schleifarm und zur Schleifspindel erforderlich. Entsprechend dem aufgewendete hohen Schleifdruck ist für eine stabile Einspannung des Werkstückes zu sorgen, z. B. mit einer etwa 8 t großen Spannkraft.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindungsgegenstände werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils verschiedene Ansichten einer Schleifmaschine in einer prinzipiellen Darstellung und

Fig. 3 und 4 jeweils unterschiedliche Bearbeitungen einer Spundwand-Stirnfläche in verschiedenen Ansichten.

Die über einen Rollgang 10 zugeführten Spundwände werden mittels einer Spannvorrichtung 11 hinreichend eingespannt, sobald die jeweilige Spundwand die Endstellung auf dem Rollgang erreicht hat. Nach Vermessung der vordersten Stellung der Spundwand 12, welche die Feststellung des abzutragenden Grates einschließt, wird der Schleifvorgang mittels der Topfschleifscheibe 13 eingeleitet, die am Ende eines Schleifarmes 14 in einer Spindellagerung 15 antreibbar angeordnet ist. Als Antrieb für die Rotationsbewegung für die Topfschleifscheibe 13 dient ein Motor 16. Unter Berücksichtigung des Schleifringoberflächenabriebes sowie der Zustelltiefe kann die Topfschleifscheibe 13 über einen Vorschubmotor 17 eingestellt werden. Die im übrigen vorhandene Gleitlagerung 18, Zahnrad/Zahnkranz-Übersetzungen 19, Tragprofile 20 und sonstige Transmissionen 21 werden in einer nach dem Stand der Technik üblichen Weise ausgeführt.

Wie im Einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Schleifarm 14 pendelnd entlang einer Teilkreisbahn 21 hin- und herbewegbar, wobei die Topfschleifscheibe die gesamte Länge der Spundwand-Stirnseite zur Entgratung überfährt. Zusätzlich ist ein Ausgleichsgewicht 22 zum Schleifarm und zur Schleifspindel vorgesehen.

Die Topfschleifscheibe besitzt eine ringförmige Scheibenoberfläche 23 (siehe Fig. 3 bis 5), die mit der Topfscheibendrehachse 24 einen Winkel > 90° bildet. Maßgeblich für diesen Winkel α (siehe Fig. 4) ist insbesondere die gewünschte Zustelltiefe a, die bei der Topfschleifscheibe gemäß Fig. 3 1 mm und bei der Topfschleifscheibe nach Fig. 4 4 mm beträgt. Jeweils an der Spundwand 25 bzw. deren Stirnfläche vorhandene Grate (siehe 26, 27) mit einer maximalen Höhe a lassen sich durch die Topfschleifscheibe entfernen.

Der Durchmesser d der verwendeten Topfscheibe betrug in einem konkreten Ausführungsbeispiel 560 mm. Die Schleifsegment-Breite b sollte mindestens 40 mm, möglichst 100 mm betragen. Die Höhe h des Schleifmaterials liegt bei 45 mm bis 110 mm. Als Schleifmaterial ist im konkreten Ausführungsfall ein Kunstharz gebundenes Edelkorund 20-24 verwendet worden. Die in Fig. 3 dargestellt Topfscheibe ist mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 48 m/s und einem Vorschub von 6 m/min bei einer Zustellung von 1 mm gefahren worden. Es zeigt sich, dass die entsprechend der Zustellung abgeschrägte Scheibe die erwartete Materialabnahme in der vorgegebenen kurzen Zeit erreichte, wobei die gesamte Teilkegelfläche 23 am Abtrag beteiligt war. Es wurden 10 Durchläufe mit je 1 mm Zustellung gefahren. Der Antrieb der Topfschleifscheibe ist entsprechend der Zustelltiefe zu wählen. Eine Zustellung von 1 mm läßt sich mit einem Antrieb mit einer maximalen Belastbarkeit von 18 kW erwirken. Will man hingegen die Zustellung bis zu 4 mm erhöhen, z. B. um Unebenheiten der Spundwand-Stirnflächen von 3 mm zu beseitigen, sind Antriebsleistungen von 90 kW oder höher notwendig, um die kurzen, zur Verfügung stehenden Bearbeitungszeiten zu erreichen. Neben den entsprechenden Antriebsleistungen müssen automatische Einstellmöglichkeiten der Topfschleifscheibe relativ zum Werkstück und entsprechend dem Schleifscheibenabrieb ebenso vorgesehen sein wie wegen des hohen Schleifdruckes eine stabile Werkstückspannung vorliegen muß. Vorzugsweise erfolgt der Vorschub zur Bearbeitung einer Spundwand-Stirnfläche in einer Richtung, wobei der Schleifarm bei der nächsten Bearbeitung den zuvor zurückgelegten Wege entgegengesetzt durchläuft, so dass der Schleifarm 14 eine pendelnde Bewegung durchführt. Bei aufeinanderfolgenden Schleifbearbeitungen von Spundwand-Stirnseiten wird die Drehrichtung der Topfschleifscheibe 13 umgekehrt, d. h. sie erfolgt abwechselnd im und gegen den Uhrzeigersinn. Durch eine leichte Schrägstellung der Schleifscheibenachse 24 wird erreicht, dass die Schleifscheibe hinten leicht nachschleift.


Anspruch[de]
  1. 1. Topfschleifscheibe (13) zur Bearbeitung von schmalen Stegen, insbesondere zum Entgraten der Stirnflächen von Spundwänden (25), dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibenoberfläche (23) derart abgeschrägt ist, dass sie mit der Topfscheibendrehachse (24) einen Winkel (α) > 90° bildet, vorzugsweise einen Winkel (α) zwischen 87° und 89° und/oder dass das durch die Abschrägung (23) gegebene Zustellmaß (a) 2 mm bis 4 mm beträgt.
  2. 2. Verfahren zur Bearbeitung von schmalen Stegen, insbesondere Spundwand- Stirnflächen mit einer Topfschleifscheibe (13), die rotierend entlang der zur bearbeiteten Stirnfläche geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifvorgang mittels einer Topfscheibe nach Anspruch 1 unter einer Zustelltiefe (a) bis zu 4 mm erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfscheibendrehachse (24) bei der Bearbeitung um einen Winkel bis zu 2°, vorzugsweise bis zu 1° geneigt wird, so dass die Topfschleifscheibe an der dem Vorschub abgekehrten Seite leicht nachschleift.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfschleifscheibe während der Schleifbearbeitung auf einer Teilkreisbahn (21) geführt wird und bei einem Schleifgang hin und beim nächsten Schleifgang wieder zurückgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfschleifscheibendrehrichtung in aufeinanderfolgenden Schleifbearbeitungen umgekehrt wird.
  6. 6. Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines horizontal gelagerten Schleifarmes (14) eine rotierende Topfschleifscheibe angeordnet ist und dass der Schleifarm (14) über ein Drehlager mittels eines Motors, vorzugsweise eines Hydraulikmotors (16) entlang einer Teilkreisbahn (24) hin- und herführbar ist.






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