Die Erfindung betrifft einen Bürstenschleifkopf für eine Schleifmaschine, umfassend einen, insbesondere walzenförmigen, Träger und Schleiflamellen, wobei die Schleiflamellen umfangsseitig an dem Träger angeordnet sind und zumindest aus, insbesondere gebündelten, Bürsten und einem dazu benachbart angeordneten, insbesondere streifenförmigen, Schleifelement aufgebaut sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schleifmaschine mit einem erfindungsgemäßen Bürstenschleifkopf. Und schließlich betrifft die Erfindung spezielle Verwendungen des erfindungsgemäßen Bürstenschleifkopfs.

Bürstenschleifköpfe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchsl sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der beispielsweise in der CH 687 133 A5 beschriebenen Lösung kommt als Schleifelement Schleifpapier zum Einsatz. Dabei wird der Bürstenschleifkopf zur Bearbeitung von Holz, insbesondere Täferbrettern, verwendet. Ein solcher Bürstenschleifkopf eignet sich allerdings nicht für die Oberflächenbearbeitung von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen und auch nicht dazu, im Nassschliff eingesetzt zu werden. Beim Schleifen von Holz ist es zwar bekannt, das Holz vor dem Schleifen mit Wasser zu befeuchten, sodass sich die Fasern des Holzes aufrichten. Ein Nassschleifen in dem Sinne, dass eine sukzessive Zufuhr von Schleiffluid erfolgt ist allerdings unerwünscht, da beispielsweise ein Verfaulen des Holzes eintreten kann. Die objektive technische Aufgabe besteht daher darin, einen Bürstenschleifkopf für eine Schleifmaschine anzugeben, welcher die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik behebt und insbesondere dazu eingesetzt werden kann, die Oberflächen von Verbundwerkstoffen zu bearbeiten und in dem Nassschliff eingesetzt zu werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Schleifmaschine mit einem solchen Bürstenschleifkopf sowie Verwendungen dieses Bürstenschleifkopfs anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 , 1 1 , 13 und 14 gelöst. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht also darin, dass beim Bürstenschleifkopf das Schleifelement wenigstens aus einer Schleifmittelschicht und einer schleifmittelfreien Schicht besteht, welche unter Formerhalt komprimierbar ist und derart ausgebildet ist, dass in ihr ein Schleiffluid, insbesondere Wasser, speicherbar ist.

Der Terminus „unter Formerhalt komprimierbar" bedeutet, dass die schleifmittelfreie Schicht unter Krafteinfluss komprimierbar ist und die schleifmittelfreie Schicht dann, wenn keine Kraft mehr ausgeübt wird, wieder ihre ursprüngliche Form einnimmt. Durch diese Eigenschaft werden im Wesentlichen zwei Vorteile erzielt, nämlich dahingehend, dass die Schicht druckausgleichend wirkt und eine dämpfende Wirkung beim Schleifprozess entfaltet.

Die Eigenschaft, dass die schleifmittelfreie Schicht derart ausgebildet ist, dass ein Schleiffluid, insbesondere Wasser, speicherbar ist, hat den technischen Effekt, dass beim Nassschliff das in der schleifmittelfreien Schicht gespeicherte Schleiffluid sukzessive abgegeben und dadurch Schleifstaub effizient weggespült werden kann.

Gegenüber der herkömmlichen Bearbeitung der Oberflächen von Werkstücken aus Verbundwerkstoffen mittels Exzenterschleifern mit handelsüblichem Schleifpapier wird mit dem erfindungsgemäßen Bürstenschleifkopf eine deutliche Verkürzung der Bearbeitungszeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Oberflächenqualität erzielt.

Als Material für die schleifmittelfreie Schicht bietet sich beispielsweise ein weicher Schaumstoff an. Dem Fachmann sind weiche Schaumstoffe bekannt. Als Beispiel sei offenzelliger Polyether-PU-Schaum genannt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Schleifelement und die Bürsten der Schleiflamellen jeweils in einer gemeinsamen Nut angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine große Anzahl von Schleifelementen und Bürsten am Träger angeordnet werden kann und trotzdem die notwendige Stabilität des Trägers sichergestellt ist. Es kann also ein gutes Schleifergebnis erzielt werden, ohne dass eine Beschädigung des Trägers eintritt. Zusätzlich wird durch die genannte Maßnahme eine vereinfachte Herstellung des Trägers erreicht. Wenn beispielsweise je ein Schleifelement und je eine Bürste der Schleiflamellen in einer gemeinsamen Nut angeordnet sind, dann werden im Vergleich zur getrennten Anordnung der Schleifelemente und Bürsten nur halb so viele Nuten benötigt, sodass auch eine kostengünstigere Herstellung mit geringerem Zeitaufwand möglich ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bürstenschleifkopfs besteht darin, dass die Schleifmittelschicht eine für ein Schleiffluid, insbesondere Wasser, durchlässige, flexible, insbesondere textile, Trägerschicht für das Schleifmittel aufweist. Hierdurch wird ein besonders vorteilhaftes Zusammenwirken der schleifmittelfreien Schicht und der Schleifmittelschicht im Nassschliff erzielt, nämlich dahingehend dass ein in der schleifmittelfreien Schicht gespeichertes Schleiffluid durch die Schleifmittelschicht hindurch treten kann und Schleifstaub, der sich beim Schleifen auf der Schleifmittelschicht bildet, effizient weggespült werden kann.

In Zusammenhang mit der Bearbeitung von Oberflächen eines Werkstücks aus einem Verbundwerkstoff bietet es sich an, dass die Schleifmittelschicht Schleifmittel ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Diamant und kubischem Bornitrid umfasst, vorzugsweise mit einer Korngröße von 1 bis 270 pm.

Als vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, dass die Schleifmittelschicht ein Bindemittel, vorzugsweise ein Harz-Bindemittel, aufweist. Dabei kann das Harzbindemittel ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Phenolharzen, Melaminharzen, Harnstoffharzen, Epoxydharzen, Polyesterharzen, Polyacrylatharzen oder Polyurethanharzen. Vorteilhafterweise sind die Bürsten aus Naturhaar, vorzugweise aus Kaktus-Haar, gebildet. Der Vorteil von Naturhaar gegenüber Kunsthaar liegt darin, dass unerwünschte elektrostatische Aufladungen vermieden bzw. reduziert werden. Diese Aufladungen würden Partikel anziehen, die das Schleifergebnis der Oberfläche negativ beeinflussen können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Schleiflamellen jeweils über ein Befestigungselement, an welchem die Bürsten und das Schleifelement angebracht sind, mit dem Träger verbunden. Dabei können die Bürsten mit dem Schleifelement durch Klemmen und/oder Kleben an dem Befestigungselement befestigt werden. Die Verbindung der Befestigungselemente mit dem Träger kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Befestigungselement im Querschnitt eine Schwalbenschwanzgeometrie aufweist und im, insbesondere walzenförmigen, Träger korrespondierende Nuten vorgesehen sind, in welche die Befestigungselemente axial eingeschoben sind. Es ist aber auch jede andere Form der Befestigung, mittels derer die Befestigungselemente mit dem Träger verbunden werden können, denkbar, z.B. über eine Verklebung, Verschraubung oder Verklemmung. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass die Schleiflamellen nicht über ein Befestigungselement, sondern direkt mit dem Träger verbunden sind.

Vorteilhafterweise weist der Bürstenschleifkopf eine Rotationsachse auf und sind die Schleiflamellen parallel oder schräg zu dieser Rotationsachse an dem Träger angeordnet. Für den Fall, dass die Schleiflamellen schräg zur Rotationsachse des Bürstenschleifkopf an dem Träger angeordnet sind, erfolgt eine Verbiegung der Schleiflamellen. Im Falle eines walzenförmigen Träger sind die Schleiflamellen dann schraubenlinienförmig am Träger angeordnet.

Gezielt beeinflusst werden kann das Schleifresultat weiterhin dadurch, dass die Schleiflamellen gegenüber der Oberfläche des Trägers geneigt sind. Neigung gegenüber der Oberfläche des Trägers bedeutet, dass die Schleiflamellen nicht normal zur Oberfläche angeordnet sind, sondern einen von 90° abweichenden Winkel aufweisen. Dabei ist es denkbar, dass die Schleiflamellen sowohl in Richtung einer zu bearbeitenden Oberfläche oder in die entgegengesetzte Richtung gegenüber der Normalen verkippt sind.

Zur Bearbeitung von strukturierten Oberflächen, also z.B. Oberflächen, die eine Kante oder dergleichen aufweisen, bietet es sich an, dass das Schleifelement in Segmente unterteilt ist. Auf diese Weise kann sich der Bürstenschleifkopf ideal an die zu bearbeitende Oberflächenform anpassen.

Bezüglich der Schleifmaschine mit einem erfindungsgemäßen Bürstenschleifkopf bestehen vorteilhafte Ausführungsformen darin, dass die Schleifmaschine eine Handführung, vorzugsweise mit einer Schleiffluidzuführung, und/oder ein Abschirmelement aufweist. Dabei kann die Handführung derart ausgebildet sein, dass die Person zum Bedienen der Schleifmaschine auf der zu bearbeitenden Oberfläche steht und die Schleifmaschine vor sich her schiebt. Das Abschirmelement dient dazu, eine unerwünschte Verteilung von Schleiffluid und/oder Schleifstaub außerhalb des Bearbeitungsbereichs zu unterbinden. Idealerweise ist das Abschirmelement durchsichtig ausgeführt, um dem Bediener eine visuelle Kontrolle des Schleifprozesses zu ermöglichen.

Es hat sich herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Bürstenschleifkopf besonders gut dazu verwendet werden kann, eine, vorzugsweise mit einem Klarlack zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichtete, Oberfläche eines Werkstücks, wobei zumindest der an die zu bearbeitende Oberfläche angrenzende Bereich des Werkstücks aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser-Verbundwerkstoff besteht, zu bearbeiten. Handelt es sich bei dem Werkstück beispielsweise um ein Teil, vorzugsweise einen Rotor, einer Windkraftanlage, so schützt der angesprochene Klarlack bei Windrädern, die auf offener See stationiert sind, vor zerstörenden Einflüssen durch Salzwasser und Salzkristalle. Die Klarlackschicht ist in Fachkreisen auch als„Clear-Coat" bekannt.

Gemäß der Erfindung ist auch die Verwendung eines vorbeschriebenen Bürstenschleifkopfs zur Bearbeitung einer, vorzugsweise mit Wachs beschichteten, Oberfläche einer Negativform zur Herstellung eines Werkstücks, das zumindest bereichsweise aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser-Verbundwerkstoff besteht, geschützt. Damit die mittels der Negativformen hergestellten Werkstücke aus den Formen nach dem Produktionsvorgang wieder entnommen werden können, ist eine Behandlung der Oberflächen der Formen erforderlich. Hierzu wird üblicherweise eine Art Trennmittel, z.B. Wachs, auf die Formen aufgebracht. Dieses härtet aber bei der Produktion ebenfalls aus, sodass nach einer bestimmten Anzahl von Produktionszyklen die Beschichtung überarbeitet bzw. entfernt werden muss. Hierfür kann der erfindungsgemäße Bürstenschleifkopf ebenfalls idealerweise verwendet werden. Die angesprochenen Verwendungen erfolgen in besonders vorteilhafter Form unter Zufuhr eines Schleiffluids, bevorzugt von Wasser, besonders bevorzugt von mit Seife versetztem Wasser. Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen einen Bürstenschleifkopf in einer perspektivischen Ansicht,

einen Querschnitt eines Bürstenschleifkopfs samt vergrößertem Ausschnitt eines Schleifelements,

einen Querschnitt einer Schleifmaschine,

vorteilhafte Ausführungsformen einer Schleiflamelle in einer Seitenansicht, die Verwendung eines Bürstenschleifkopfs zur Bearbeitung einer mit Klarlack beschichteten Oberfläche eines Werkstücks aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser-Verbundwerkstoff und

die Verwendung eines Bürstenschleifkopfs zur Bearbeitung einer mit Wachs beschichteten Oberfläche einer Negativform zur Herstellung eines Werkstücks aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser-Verbundwerkstoff.

Figur 1 zeigt einen Bürstenschleifkopf 1 für eine Schleifmaschine 2 umfassend walzenförmigen Träger 3, wobei dieser Träger 3 im vorliegenden rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

Der Bürstenschleifkopf 1 umfasst weiterhin Schleiflamellen 4, die umfangseitig an dem Träger 3 angeordnet sind. Der Bürstenschleifkopf 1 weist eine Rotationsachse 14 auf. Parallel zu dieser Rotationsachse 14 sind die Schleiflamellen 4 an dem Träger 3 angeordnet. Alternativ ist auch eine Anordnung denkbar, bei welcher die Schleiflamellen 4 schräg zur Rotationsachse 14 ausgerichtet sind. In diesem Fall wären die Schleiflamellen 4 in sich um den Radius des Trägers 3 herum gebogen und insgesamt gesehen schraubenlinienförmig an dem Träger 3 angeordnet.

Der Träger 3 weist Fortsätze 29 auf, die an den beiden Stirnseiten des Trägers 3 angeordnet sind und mit denen der Bürstenschleifkopf 1 in eine Schleifmaschine 2 eingespannt werden kann. Auch der Antrieb des Bürstenschleifkopfs 1 kann über die Fortsätze 29 erfolgen. Hierzu ist es vorteilhaft, die Geometrie der Fortsätze 29 derart anzupassen, dass in einfacher Weise eine Drehmoment übertragbar ist, beispielsweise durch das Vorsehen wenigstens einer Nut, in welche ein Teil eines Antriebsmittels formschlüssig eingreift.

Schließlich können die Fortsätze 29 als weitere technische Funktion dazu dienen, die Schleiflamellen 4 zu fixieren, beispielsweise gegen eine Verschiebung parallel zur Rotationsachse 14. In den Fortsätzen 29 kann auch wenigstens eine Zentriereinrichtung zur Zentrierung des Bürstenschleifkopfes 1 in einer Schleifmaschine 2 vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer zentralen Bohrung.

Die Fortsätze 29 können einstückig mit dem Träger 3 ausgebildet sein oder in Form von einem oder mehreren separaten Bauteilen ausgebildet und mit dem Träger 3, beispielsweise über Schrauben, verbunden sein.

In der Figur 1 sind die Schleiflamellen 4 nur schematisch in ihrer Gesamtheit angedeutet. Der genaue Aufbau geht aus der Figur 2 hervor, wobei es sich hierbei um eine Querschnittsdarstellung beispielsweise entlang der in Figur 1 strichpunktiert eingezeichneten Querschnittsebene 28 handelt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in dieser Querschnittsdarstellung der Übersichtlichkeit halber nur acht Schleiflamellen 4 berücksichtigt wurden. Die Schleiflamellen 4 bestehen gemäß der Ausführungsform, welche in der Figur 2 dargestellt ist, aus Bürsten 5 und einem dazu benachbart angeordneten streifenförmigen Schleifelement 6, wobei diese beiden Bestandteile, also die Bürsten 5 und das Schleifelement 6, an einem Befestigungselement 13 über eine Klebeverbindung angeordnet sind. Die Gesamtheit aus Bürsten 5, dem Schleifelement 6 und dem Befestigungselement 13 in Form einer Leiste ist dann im Bereich des Befestigungselements 13 in korrespondierende Nuten 32, die umfangsseitig am Träger 3 vorgesehen sind, axial eingeschoben und werden über die Geometriegebung des Befestigungselements 13 bzw. der Nuten 32 drehsicher gehalten. Die Schleiflamellen 4 sind beabstandet voneinander an dem Träger 3 angeordnet. In der Figur 2 ist der Abstand zweier benachbarter Schleiflamellen 4 mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Aus der Figur 2 geht weiterhin hervor, dass die Schleiflamellen 4 leicht gegenüber der Oberfläche 15 des Trägers 3 geneigt sind, d.h. nicht normal zur Oberfläche 15 des Trägers 3 ausgerichtet sind, sondern leicht gegenüber dieser Normalen verkippt sind. Nimmt man eine Schleifrichtung 31 an, wie sie beispielswiese in der Figur 5a dargestellt ist, so sind die Lamellen 4 in der dargestellten Form leicht entgegen dieser Schleifrichtung 31 aus der Normalen heraus verkippt. Alternativ dazu kann aber auch eine Verkippung in Richtung der Schleifrichtung 31 vorgesehen sein, falls dies im konkreten Anwendungsfall ein vorteilhaftes Schleifresultat erzielt.

Figur 2 enthält auch einen vergrößerten Ausschnitt eines Schleifelements 6. Aus dieser Ansicht geht hervor, dass das Schleifelement 6 im dargestellten Fall aus einer Schleifmittelschicht 7 und einer schleifmittelfreien Schicht 8 besteht, wobei diese schleifmittelfreie Schicht 8 unter Formerhalt komprimierbar ist und derart ausgebildet ist, dass in ihr ein Schleiffluid 27, insbesondere Wasser, speicherbar ist. Dabei weist die Schleifmittelschicht 7 eine für das Schleiffluid 27 durchlässige, flexible textile Trägerschicht 9 für das Schleifmittel 10 auf. Die Schleifmittelschicht 7 kontaktiert die schleifmittelfreie Schicht 8 also über die für das Schleiffluid 27 durchlässige, flexible textile Trägerschicht 9. An der gegenüberliegenden Seite dieser Trägerschicht 9 ist das Schleifmittel 10 samt einem Bindemittel 12 angeordnet. Bei dem Schleifmittel 10 handelt es sich vorzugsweise um Diamant oder kubisches Bornitrid, vorzugsweise mit einer Korngröße 1 1 von 1 -270 pm. Anhand eines Pfeils ist angedeutet, wie das in der schleifmittelfreien Schicht 8 gespeicherte Schleiffluid 27 bei einem Nassschliff den Schleifprozess unterstützen kann, nämlich so, dass das Schleiffluid 27 über die Trägerschicht 9 der aktiven Seite der Schleifmittelschicht 7 zugeführt wird und dort Schleifstaub abtransportiert.

Figur 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine 2, umfassend einen Bürstenschleifkopf 1 wie er in der Figur 2 dargestellt ist, wobei die Schleifmaschine 2 weiterhin eine Handführung 17 aufweist, mit welcher die Schleifmaschine 2 von einem Bediener auf der zu bearbeitenden Oberfläche bewegt werden kann. In die Handführung 17 ist dabei eine Schleiffluidzuführung 18 für ein Schleiffluid 27 integriert. Ein Teil des Bürstenschleifkopfs 1 wird weiterhin durch ein Abschirmelement 19 abgedeckt. Die Figuren 4a bis 4c zeigen drei vorteilhafte Ausführungsformen einer Schleiflamelle 4, wobei es sich in diesen Fällen im Vergleich zu den Querschnittsansichten der Figuren 2 und 3 um eine Seitenansicht handelt. In allen drei Fällen sind jeweils an einem Befestigungselement 13 in Form einer Leiste Bürsten 5 und ein streifenförmiges Schleifelement 6 angeordnet, wobei im Falle der Figur 4a das Schleifelement 6 einstückig ausgebildet ist und die Bürsten 5 keine besondere Ordnung aufweisen.

Demgegenüber ist im Falle der Figur 4b das Schleifelement 6 in einzelne Segment 16, die relativ zueinander bewegbar sind, unterteilt.

In der Figur 4c sind die Bürsten 5 gebündelt.

Es ist auch eine alternative Kombination der beschriebenen Merkmale der Schleiflamellen 4 denkbar, also beispielsweise eine Bündelung der Bürsten 5 sowie eine Segmentierung des Schleifelements 6.

In allen drei Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4a bis 4c sind die Bürsten 5 etwas kürzer als das Schleifelement 6 ausgebildet. Dies muss aber nicht zwingend der Fall sein. Genauso gut können die Haare der Bürsten 5 die gleiche Länge wie das Schleifelement 6 oder auch eine größere Länge aufweisen.

Figur 5a zeigt die Verwendung eines Bürstensch leifkopfs zur Bearbeitung einer mit einem Klarlack 20 zum Schutz vor Umwelteinflüssen beschichteten Oberfläche 21 eines Werkstücks 22, wobei zumindest der an die zu bearbeitende Oberfläche angrenzende Bereich 23 des Werkstücks 22 aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser-Verbundwerkstoff besteht. Bei der dargestellten Verwendung wird der Bürstenschleifkopf 1 derart rotiert, dass die Schleiflamellen 4 die zu bearbeitende Oberfläche 21 zuerst mit dem Schleifelement 6 und anschließend mit den Bürsten 5 kontaktiert.

In der Figur 5b ist die Verwendung eines Bürstenschleifkopfs 1 zur Bearbeitung einer mit Wachs 24 beschichteten Oberfläche 25 einer Negativform 26 zur Herstellung eines Werkstücks 22, das zumindest bereichsweise aus einem Kohlefaser- oder Glasfaser- Verbundwerkstoff besteht, dargestellt. Bei dem angesprochenen Werkstück 22, das im Falle der Figur 5a direkt bearbeitet wird oder im Falle der Figur 5b mittels der Negativform 26 hergestellt wird, handelt es sich beispielsweise um ein Teil, vorzugsweise einen Rotor, einer Windkraftanlage.