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Dokumentenidentifikation DE202006001154U1 12.04.2007
Titel Schleif- und/oder Trennscheibe sowie Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe
Anmelder DRONCO AG, 95632 Wunsiedel, DE
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 90402 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 202006001154
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 12.04.2007
Registration date 08.03.2007
Application date from patent application 24.01.2006
IPC-Hauptklasse B24D 7/02(2006.01)A, F, I, 20060124, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B24D 18/00(2006.01)A, L, I, 20060124, B, H, DE   B30B 9/28(2006.01)A, L, I, 20060124, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schleif- und/oder Trennscheibe sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe.

Schleifscheiben gehören zu den Werkzeugen zum Spanen oder spanenden oder spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit geometrisch unbestimmten Schneiden aus gebundenem Korn. In einem zentralen Kopplungsbereich, typischerweise einem Stahlring, einer Halterung oder einfach einem Loch, wird die Schleifscheibe auf der Spindel oder Antriebswelle des Drehantriebs einer tragbaren, mit der Hand gehaltenen oder auch fest installierten Schleifmaschine befestigt. Bei der Bearbeitung führt die Schleifscheibe somit eine rotierende Hauptbewegung um eine durch den zentralen Kopplungsbereich verlaufende Drehachse aus. Schleifscheiben werden neben der geometrischen Ausbildung und den Hauptabmessungen durch das Schleifmittel (Schleifkorn), Körnung, Härtegrad, Gefüge und Bindung gekennzeichnet.

Beim Schleifen trennen die in der Arbeitsfläche der Schleifscheibe verteilten Schleifelemente mit sehr hoher Geschwindigkeit eine große Anzahl kleiner Späne von der Werkstückoberfläche ab. Dabei können Schleifbereiche oder Schleifflächen außerhalb des Kopplungsbereichs an einer Flachseite senkrecht oder schräg zur Drehachse und/oder an einer Schmalseite am Umfang der Schleifscheibe angeordnet sein und/oder in Form einer wahllosen Verteilung innerhalb der Trägermatrix. Beim Schleifen mit der Umfangsfläche kann die Schleifscheibe insbesondere zum Trennen eingesetzt werden und wird dann auch Trennschleifscheibe oder kurz Trennscheibe genannt.

Anwendung findet das Schleifen in sehr breitem Maße in der werkzeugherstellenden Industrie, im Automobilbau, Motoren- und Getriebebau, in der Wälzlagerindustrie, bei der Bearbeitung von Steinen, Baumaterialien, mineralischen und anderen Baustoffen sowie in praktisch allen Zweigen der Maschinenbauindustrie.

Schleifscheiben können dadurch hergestellt werden, dass das Schleifmaterial, also beispielsweise Schleifpapier oder Schleifvlies, an einen Träger aufgebracht, beispielsweise geklebt wird, und/oder dass Schleifkörner in eine Trägermatrix eingebettet werden, die beispielsweise aus Kunstharz, insbesondere Phenolharz, z.B. mit Korund als Schleifmaterial, oder auch aus Metall oder einer Metalllegierung, z.B. mit Diamant als Schleifmaterial, besteht. Phenolharz ist jedoch giftig und wassergefährdend. Nach Gebrauch muss das Scheibenzentrum mit einer vergleichsweise großen Menge an ausgehärtetem Phenolharz entsorgt werden, das als Bindungsmaterial dient.

Die Schleifscheibe wird bei dem Spanabnahmeprozess mechanisch, thermisch und chemisch beansprucht. Die eingebrachte mechanische Energie wird in Wärme umgesetzt, die in das Werkstück fließt und dort eine Erhöhung der örtlichen Temperatur bewirkt. Kunstharzgebundene Schleifscheiben werden darüber hinaus durch Kaltpressen und anschließendes thermisches Aushärten der Rohlinge oder Rohlinge hergestellt. Die Materialien der Schleifscheibe müssen deshalb temperaturbeständig sein. Bei herkömmlichen, gleichmäßig dicken Schleifscheiben wird beim Gebrauch vergleichsweise viel Reibungswärme an den Flanken erzeugt, die sich negativ auf das Gefüge des zu bearbeitenden Materials auswirken kann.

Insbesondere beim Freihandschneiden oder bei der Verwendung von Handmaschinen kann ein Verklemmen oder ein Verkanten der Schleifscheibe auftreten, vor allem bei Schrägstellung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schleif- und/oder Trennscheibe sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe vorzuschlagen, bei der oder dem die genannten Nachteile nicht auftreten oder zumindest teilweise verringert sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Schleif- und/oder Trennscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den von Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 12 jeweils abhängigen Ansprüchen.

Gemäß Anspruch 1 umfasst die Erfindung eine Schleif- und/oder Trennscheibe mit einem zentralen Koppelbereich zum Ankoppeln an einen Drehantrieb zum Drehen der Schleif- und/oder Trennscheibe um eine durch den Koppelbereich verlaufende Drehachse und einem mit Schleifmittel versehenen, den zentralen Koppelbereich wenigstens teilweise umgebenden Arbeitsbereich, wobei die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs, die auch als Scheibendicke S(r) des Arbeitsbereichs bezeichnet werden kann, in zur Drehachse radialer Richtung (Radius r bezogen auf die Drehachse) von innen nach außen von einer Innendicke IS zu einer Außendicke AS zunimmt.

Der Arbeitsbereich bezeichnet dabei denjenigen Bereich der Schleif- und/oder Trennscheibe, der zum Schleifen und/oder Trennen verwendet wird oder verwendet werden kann. Die Innendicke IS bezeichnet die Scheibenstärke S(r) am Innenrand des Arbeitsbereichs mit dem Innenradius rI. Die Außendicke AS bezeichnet die Scheibenstärke S(r) am Außenrand des Arbeitsbereichs mit dem Außenradius rA. Die Scheibenstärke S(r) wird im allgemeinen parallel zur Drehachse gemessen.

Außerdem wird gemäß Anspruch 12 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe beansprucht, mit Mitteln zum Pressen wenigstens eines Formlings der Schleif- und/oder Trennscheibe aus einem Scheibenmaterial, wobei die Stärke des Formlings in zu der Drehachse radialer Richtung von innen nach außen von einer Innendicke zu einer Außendicke zunimmt.

Bei der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß hergestellten Schleif- und/oder Trennscheibe entsteht ein sogenannter Freischneide-Effekt. Das bedeutet, dass nur oder hauptsächlich der Außenbereich (oder: Rand-, Stirnflächen- oder Umfangsbereich) der Schleif- und/oder Trennscheibe das Werkstück bearbeitet, im Innenbereich jedoch weniger Reibung auftritt. Zudem ist die Gefahr des Verklemmens oder Verkantens der Schleif- und/oder Trennscheibe minimiert, so dass ein geringerer Kraftaufwand erforderlich ist und auch die Arbeitssicherheit erhöht ist, da das Risiko eines Entgleitens durch Verklemmen oder Verkanten der Schleif- und/oder Trennscheibe reduziert ist. Die erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe erzeugt durch das dünnwandige Scheibenzentrum einerseits weniger Abfall, andererseits entsteht beim Einsatz weniger Reibungswärme als bei einer gleichmäßig dicken Schleif- und/oder Trennscheibe. Zudem wird weniger Scheibenmaterial für die Herstellung benötigt. Auf Grund des geringeren Bedarfs an Scheibenmaterial reduzieren sich auch die auf die Scheibe wirkenden Fliehkräfte beziehungsweise Zentrifugalkräfte. Dies bedeutet insbesondere, dass für die Scheibe ein dünneres und/oder schwächeres Gewebe oder Material verwendet werden kann, wodurch weniger Schneidhemmung auftritt. Beträgt die Scheibenstärke beispielsweise 2 Millimeter am Außenrand, kann die Scheibenstärke im Kopplungsbereich auf einen Millimeter verringert werden.

Vorzugsweise nimmt die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs oder die Stärke des Formlings in radialer Richtung von innen nach außen zumindest abschnittsweise, beispielsweise im Außenbereich, kontinuierlich zu. Eine kontinuierliche Zunahme der Scheibenstärke S(r) in radialer Richtung von innen nach außen zumindest im Außenbereich verringert die Bildung von Reibungswärme insbesondere im Vergleich zu einer gestuften Ausbildung. Dabei kann die Scheibenstärke S(r) im zentralen Koppelbereich auch konstant sein. Die Scheibenstärke S(r) kann im Arbeitsbereich zumindest abschnittsweise mit in radialer Richtung größer werdender Steigung zunehmen, insbesondere wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer ganzen rationalen Funktion oder gebrochenen rationalen Funktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Parabel, also einer ganzen rationalen Funktion zweiter Ordnung, und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Hyperbel und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Zykloide und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer elliptischen Funktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer trigonometrischen Funktion, insbesondere einer Tangens- oder Sinusfunktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Exponentialfunktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Spirale, insbesondere einer logarithmischen Spirale, einer hyperbolischen Spirale oder einer archimedischen Spirale und/oder wenigstens teilweise durch beliebige andere, monotone Funktionen und/oder wenigstens teilweise durch eine Interpolation.

Besonders bevorzugt weist die Schleif- und/oder Trennscheibe und/oder der Formling wenigstens eine konkave Seitenfläche und/oder auch wenigstens eine konvexe Seitenfläche auf.

Die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs in radialer Richtung von innen nach außen kann auch abschnittsweise konstant sein, insbesondere im radial äußeren Bereich (am Außenumfang).

Bevorzugt umschließt der Arbeitsbereich den zentralen Koppelbereich ringförmig. Diese Ausbildungsform hat den Vorteil, dass der Arbeitsbereich beim Schleifen und/oder Trennen vollständig oder weitgehend vollständig aufgebraucht werden kann. Bevorzugt ist der Kopplungsbereich durch wenigstens einen Ring, insbesondere einen Stahlring verstärkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Arbeitsbereich eine erste Seitenfläche und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche auf, die nicht parallel zueinander ausgebildet sind. Die erste und die zweite Seitenfläche sind vorzugsweise in die entgegengesetzte Richtung orientiert oder voneinander abgewandt und insbesondere kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildet.

Vorzugsweise ist die radial außenliegende Außenfläche des Arbeitsbereichs kontinuierlich ausgebildet und weist zumindest annähernd die Form einer kontinuierlichen Zylindermantelfläche auf. Diese Ausbildungsform ist besonders einfach zu fertigen und somit besonders kostengünstig herstellbar.

Bevorzugt ist der Arbeitsbereich und/oder der Koppelbereich der Schleif- und/oder Trennscheibe und/oder des Formlings zumindest abschnittsweise gleichmäßig verdichtet. Die Menge des Scheibenmaterials ist dabei insbesondere nicht konstant über die ganze Scheibenfläche. Eine möglichst gleichmäßige Materialdichte des Scheibenmaterials über die ganze Scheibenfläche ist vorteilhaft für eine gleichmäßige Schleifwirkung und eine hohe Scheibenhärte. Für Spezialanwendungen kann die Scheibendichte jedoch auch variieren. Die Dichte bzw. die Verdichtung der Schleif- und/oder Trennscheibe und/oder des Formlings ist bevorzugt zumindest abschnittsweise wenigstens annähernd konstant. Die Dichte bzw. die Verdichtung der Schleif- und/oder Trennscheibe und/oder des Formlings kann aber auch radial unterschiedlich sein, also mit zunehmendem Radius zunehmen oder abnehmen.

Vorzugsweise ist der Koppelbereich ringförmig und mit konstanter Dicke ausgebildet und/oder sind Arbeitsbereich und Koppelbereich einstückig ausgebildet. Ein ringförmig und mit konstanter Dicke ausgebildeter Koppelungsbereich weist besonders gute Kopplungseigenschaften auf. Eine einstückige, insbesondere im Übergangsbereich höhengleiche Ausbildung von Arbeitsbereich und Koppelbereich ist besonders einfach und somit kostengünstig herstellbar.

Bevorzugt nimmt die Stärke des Formlings oder Rohlings in radialer Richtung von innen nach außen kontinuierlich zu.

Vorzugsweise wird der gepresste Formling nach der Herstellung nochmals in die endgültige Form der Schleif- und/oder Trennscheibe umgeformt oder so gepresst, dass eine Formänderung des Formlings in die endgültige Form der Schleif- und/oder Trennscheibe erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgt während der nochmaligen Pressung keine weitere Verdichtung des Scheibenmaterials.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Scheibenmaterial vor dem Pressen des Formlings in einen Füllraum eingefüllt und zwischen einem ersten Presswerkzeug (erste Pressplatte) und einem zweiten Presswerkzeug (zweite Pressplatte) zu dem Formling gepresst. Die erste Pressplatte kann auch als Oberplatte bezeichnet werden, da sie zur Herstellung eines Formlings vorzugsweise als obere Platte montiert wird, die zweite Pressplatte kann auch als Unterplatte bezeichnet werden, da sie vorzugsweise als untere Platte montiert wird.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist die Füllhöhe des Scheibenmaterials im Füllraum zur Herstellung des Formlings zumindest im wesentlichen konstant über den ganzen Füllraum und/oder das Scheibenmaterial wird vor dem Pressen des Formlings mittels einer linear bewegten Füllvorrichtung in den oder einen Füllraum eingeschoben.

In einer alternativen zweiten Ausführungsform kann die Füllhöhe des Scheibenmaterials im Füllraum zur Herstellung des Formlings auch nicht konstant über den ganzen Füllraum sein und/oder das Scheibenmaterial wird mittels eines rotierenden Kamms eingekämmt.

Vorzugsweise weist der Formling eine erste Seitenfläche und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche auf, die jeweils konkav, konvex und/oder kegelstumpfmantelartig ausgebildet sind, wobei die durch die erste und die durch die zweite Seitenfläche definierten Flächen, beispielsweise Kegelstümpfe, in die gleiche Richtung orientiert sind, jedoch unterschiedliche Steigung aufweisen. Diese Ausbildungsform des Formlings erleichtert die spätere Weiterverarbeitung zur Schleif- und/oder Trennscheibe, und ermöglicht insbesondere eine gleichmäßige Verdichtung. Alternativ kann jedoch auch die erste Seitenfläche eben ausgebildet sein. Eine oder beide Seitenflächen können jedoch auch mit nach außen zunehmender Krümmung ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist die Füllhöhe des Scheibenmaterials zur Herstellung des Formlings nicht konstant über die ganze Scheibenfläche oder den ganzen Füllraum. Dies ermöglicht eine anschließende gleichmäßige Verdichtung des Scheibenmaterials zu einem Formling mit nach außen zunehmender Dicke. Hierzu wird bevorzugt das Scheibenmaterial vor dem Pressen des Formlings in einen Füllraum eingefüllt und zwischen einem ersten Presswerkzeug oder einer ersten Pressplatte und einem zweiten Presswerkzeug oder einer zweiten Pressplatte zu einem Formling gepresst, wobei vorzugsweise die Füllhöhe des Scheibenmaterials im Füllraum zur Herstellung des Formlings nicht konstant über den ganzen Füllraum ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Volumen des Scheibenmaterials zur Herstellung des Formlings zwischen dem ersten Presswerkzeug und dem zweiten Presswerkzeug um einen Verdichtungsfaktor V verdichtet. Der Verdichtungsfaktor V ist vorzugsweise im Arbeitsbereich zumindest abschnittsweise konstant. Der Verdichtungsfaktor V(r) kann jedoch auch vom auf die Drehachse bezogenen Radius r abhängig sein.

Der Verdichtungsfaktor V bezeichnet die Verdichtung des Scheibenmaterials beim Pressen, insbesondere den Quotienten aus dem Volumen des Scheibenmaterials vor der Pressung und dem Volumen des Scheibenmaterials nach der Pressung oder den Quotienten aus der Füllhöhe des Scheibenmaterials vor der Pressung und der Füllhöhe des Scheibenmaterials nach der Pressung.

Dabei können sich die Verdichtungseigenschaften des Scheibenmaterials mit der Höhe in Pressrichtung, also der Füllhöhe, ändern. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, dass sich Schleifkörner praktisch nicht verdichten lassen.

Insbesondere kann es auch vorteilhaft sein, den Verdichtungsfaktor V in radialer Richtung zu variieren, so dass der Verdichtungsfaktor V(r) vom auf die Drehachse bezogenen Radius r abhängig ist. Aus dem Verlauf der Scheibenstärke S(r) der Schleif- und/oder Trennscheibe in radialer Richtung sowie einer vom Radius r abhängigen herstellverfahrensabhängigen Funktion DK(r) kann dann der Verlauf der vom Radius r abhängigen radialen, insbesondere parallel zur Pressrichtung gemessenen, Höhe H1(r) der Pressfläche des ersten Presswerkzeugs sowie der radialen, insbesondere parallel zur Pressrichtung gemessenen, Höhe H2(r) der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs bestimmt werden. Dies ermöglicht die einfache Herstellung einer Trenn- und/oder Schleifscheibe, bei der sowohl der Verlauf der Zunahme der Scheibenstärke S(r) als auch der Verlauf der Verdichtung V(r) entlang des Scheibenradius variiert werden können, so dass eine sehr flexible Anpassung der Scheibeneigenschaften und -form an unterschiedliche Anforderungen möglich ist. Zusätzlich kann auch noch das Herstellverfahren variiert werden, insbesondere deshalb, weil die herstellverfahrensabhängige Funktion DK(r) ebenfalls variiert werden kann.

Dabei wird oder ist bevorzugt eine Differenz D1(r) zwischen der Höhe H1(r) der Pressfläche des ersten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H1(r0) der Pressfläche des ersten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Anfangsradius r0 andererseits nach der Formel D1(r) = H1(r) – H1(r0) = (S(r) – S(r0)) – V(r)·S(r) + V(r0)·S(r0) + DK(r)(1) in Abhängigkeit vom Radius r berechnet oder bestimmt, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Radius r ist, S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und DK(r) eine vom Radius r abhängige herstellverfahrensabhängige Funktion ist.

Vorzugsweise ist oder wird auch eine Differenz D2(r) zwischen der Höhe H2(r) der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H2(r0) der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Anfangsradius r0 andererseits analog nach der Formel D2(r) = H2(r) – H2(r0) = DK(r) – V(r)·S(r) + V(r0)·S(r0)(2). in Abhängigkeit vom Radius r berechnet oder bestimmt, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Radius r ist, S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und DK(r) eine vom Radius r abhängige herstellverfahrensabhängige Funktion ist.

Voraussetzung für die Gültigkeit der Formeln (1) und (2) ist: V(r) > 1 und S(r) > 0(3) sowie DK(r) – D2(r) + V(r0)·S(r0) > 0(4).

Die herstellverfahrensabhängige Funktion DK(r) (= HK(r) – HK(r0)) beschreibt insbesondere die Höhendifferenz der, insbesondere parallel zur Drehachse bestimmten, Höhe HK(r) der Oberfläche des eingefüllten Scheibenmaterials, Schüttguts oder Granulats in dem Presswerkzeug oder der Pressform bei Radius r zur Höhe HK(r0) der Oberfläche des eingefüllten Scheibenmaterials, Schüttguts oder Granulats bei r = r0.

V(r) ist der Verdichtungsfaktor für die Verdichtung des Scheibenmaterials beim Pressen als Funktion des Radius r, V(r0) ist der Verdichtungsfaktor beim Anfangsradius r = r0, S(r0) ist die Dicke der Scheibe beim Anfangsradius r = r0. Dabei kann auch r0 = 0 sein, also der auf der Drehachse angeordnete Mittelpunkt der Trenn- und/oder Schleifscheibe, r0 gleich dem Innenradius rI sein, oder gleich einem anderen geeigneten definierten Anfangsradius.

Von den fünf Funktionen (oder: Variablen) S(r), V(r), D1(r), D2(r), DK(r) aus den Gleichungen (1) und (2) können drei vorgegeben werden, die beiden anderen Größen errechnen sich dann. Die Vorgabe der drei wählbaren Funktionen oder Variablen kann auch abschnittsweise, z.B. von einem Radius rI bis zu einem Radius r2 erfolgen. Die beiden anderen Funktionen oder Variablen ergeben sich dann für diesen Abschnitt. Für einen anderen Abschnitt, z.B. vom Radius r2 bis zu einem Radius r3 können andere Funktionen vorgegeben werden. Hierbei gilt insbesondere: r1 < r2 < r3.

Ist D1(r) positiv, so bedeutet dies, dass das Niveau der Pressfläche des ersten Presswerkzeugs, im montierten Zustand, bei Radius r > r0 höher als bei Radius r = r0 ist. Ist D1(r) negativ, so bedeutet dies, dass das Niveau der Pressfläche des ersten Presswerkzeugs, im montierten Zustand, bei Radius r > r0 niedriger als bei Radius r = r0 ist.

Ist D2(r) positiv bzw. negativ, so bedeutet dies, dass das Niveau der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs, im montierten Zustand, bei Radius r > r0 höher bzw. niedriger als bei Radius r = r0 ist.

Ist DK(r) positiv bzw. negativ, so bedeutet dies, dass das Niveau des Schüttgutes bei Radius r > r0 höher bzw. niedriger als bei Radius r = r0 ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Verdichtungsfaktor V(r) in radialer Richtung r konstant, also V(r) = const. = V. Damit beträgt bevorzugt bei dem konstanten Verdichtungsfaktor V, ausgehend von Gleichung (1), die Differenz D1(r) zwischen der Höhe H1(r) und einer Anfangshöhe H1(r0) im Abstand r von der Drehachse bei dem ersten Presswerkzeug D1(r) = H1(r) – H1(r0) – (S(r) – S(r0))·(1 – V) + DK(r)(5) und die Differenz D2 zwischen Höhe H2(r) und Höhe H2(r0), ausgehend von Gleichung (2), bei dem zweiten Presswerkzeug D2(r) = H2(r) – H2(r0) = DK(r) – V·(S(r) – S(r0))(6).

Bevorzugt beträgt bei in radialer Richtung r konstantem Verdichtungsfaktor V und linear zunehmender Scheibenstärke S(r) die Differenz D1 zwischen Außenhöhe A1, die der Höhe H1(rA) entspricht, und Innenhöhe I1, die der Höhe H1(rI) entspricht, bei dem, vorzugsweise kegelstumpfmantelartigen, ersten Presswerkzeug D1 = A1 – I1 = (AS – IS)·(1 – V) + DK(7) und/oder die Differenz D2 zwischen Außenhöhe A2, die der Höhe H2(rA) entspricht, und Innenhöhe I2, die der Höhe H2(rI) entspricht, bei dem, vorzugsweise kegelstumpfmantelartigen, zweiten Presswerkzeug D2 = A2 – I2 = DK – V·(AS – IS)(8).

Hierzu wurde in (5) und (6) r = rA, r0 = rI, DK(rA) = DK, D1(rA) = D1, D2(rA) = D2, S(rA) = AS und S(rI) = IS gesetzt.

D1(r) oder D1 wird insbesondere als Überhöhung der Oberplatten oder des ersten Presswerkzeugs bezeichnet, D2(r) oder D2 wird auch als Überhöhung der Unterplatte oder des zweiten Presswerkzeugs bezeichnet. Falls D1(r) oder D1 positiv ist, so fällt das erste Presswerkzeug im montierten Zustand radial nach innen ab. Falls D1(r) oder D1 negativ ist, so fällt das erste Presswerkzeug im montierten Zustand radial nach außen ab. Falls D2(r) oder D2 positiv ist, so fällt das zweite Presswerkzeug im montierten Zustand radial nach innen ab. Falls D2(r) oder D2 negativ ist, so fällt die Unterplatte im montierten Zustand radial nach außen ab.

Falls DK positiv ist, so steigt das Niveau des eingefüllten Schüttgutes von r0 zu rA hin an. Falls DK negativ ist, so fällt das Niveau des eingefüllten Schüttgutes von r0 zu rA hin ab.

Die Differenz AS–IS bezeichnet insbesondere den angestrebten Stärkenunterschied zwischen dem Rand und dem zentralen Koppelbereich der Schleif- und/oder Trennscheibe, in deren Mitte vorzugsweise eine Bohrung ausgebildet ist.

Das erste Presswerkzeug oder die erste Pressplatte weist nun bevorzugt eine parallel zur Drehachse bestimmte Außenhöhe A1 auf, die gleich dessen parallel zur Drehachse bestimmter Innenhöhe I1 ist. Das erste Presswerkzeug oder die erste Pressplatte kann jedoch in einer vorteilhaften Ausführungsform auch eine parallel zur Drehachse bestimmte Außenhöhe A1 aufweisen, die nicht gleich dessen zur Drehachse parallele bestimmter Innenhöhe I1 ist.

Analog weist das zweite Presswerkzeug oder die zweite Pressplatte bevorzugt eine parallel zur Drehachse bestimmte Außenhöhe A2 auf, die gleich dessen parallel zur Drehachse bestimmter Innenhöhe I2 ist. Das zweite Presswerkzeug oder die zweite Pressplatte kann jedoch in einer vorteilhaften Ausführungsform auch eine parallel zur Drehachse bestimmte Außenhöhe A2 aufweisen, die nicht gleich deren parallel zur Drehachse bestimmter Innenhöhe I2 ist.

Die Pressfläche des ersten und/oder des zweiten Presswerkzeugs ist insbesondere kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildet.

Bevorzugt wird das Scheibenmaterial vor dem Pressen des Formlings mittels einer linear bewegten Füllvorrichtung in einen Füllraum eingeschoben. Zur Befüllung wird vorzugsweise eine Befüllvorrichtung verwendet, die an ihrer dem zweiten Presswerkzeug zugewandten Seite eine Abstreifvorrichtung, insbesondere in Form von zwei Linealen aufweist. Die Befüllung kann nun über eine Maskierungsplatte erfolgen, bei der die Lineale zum Abstreifen des Scheibenmaterials nicht aufliegen. Alternativ kann die Abstreifvorrichtung, insbesondere die beiden Lineale, auf der Oberfläche aufliegen, wodurch ein Abstreifen überschüssigen Scheibenmaterials erfolgt. Das damit verbundene Verfahren zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe wird auch als Einschiebeverfahren bezeichnet.

Besonders bevorzugt beträgt allgemein im Abstand r von der Drehachse die Differenz D1(r) zwischen der Höhe H1(r) und einer Anfangshöhe H1(r0) bei des ersten Presswerkzeugs D1(r) = H1(r) – H1(r0) = (S(r) – S(r0))·(1 – V)(9) und die Differenz D2(r) zwischen der Höhe H2(r) und einer Anfangshöhe H2(r0) bei dem zweiten Presswerkzeug D2(r) = H2(r) – H2(r0) = –V·(S(r) – S(r0))(10).

Diese Formeln erhält man, indem man in den Gleichungen (5) bzw. (6) DK(r) = 0 setzt, also insbesondere von einer konstanten Füllhöhe ausgeht, wie sie beim Einschiebeverfahren realisiert oder realisierbar ist. Nach der Befüllung ist die Oberfläche des eingefüllten Schüttgutes bevorzugt eben ausgebildet.

Vorzugsweise wird ein linearer Anstieg der Scheibenstärke S(r) gewünscht, die Presswerkzeuge haben dann vorzugsweise eine kegelstumpfmantelartige Pressfläche, wobei der nach Gleichung (11) berechnete Wert D1 dann der Differenz zwischen, insbesondere parallel zur Drehachse bestimmter, Außenhöhe A1 und, insbesondere parallel zur Drehachse bestimmter, Innenhöhe I1 des ersten Presswerkzeugs oder der ersten Pressplatte entspricht: D1 = A1 – I1 = (1 – V)·(AS – IS)(11)

Dabei ist V der konstante Verdichtungsfaktor.

Die zweite Pressplatte oder das zweite Presswerkzeug ist hierbei bevorzugt mit ebenfalls kegelstumpfmantelartiger, und vorzugsweise im montierten Zustand in gleicher Richtung orientierter Pressfläche ausgebildet, wobei die Differenz D2 zwischen, insbesondere parallel zur Drehachse bestimmter, Außenhöhe A2 und, insbesondere parallel zur Drehachse bestimmter, Innenhöhe I2 dem Wert nach Gleichung (12) entspricht: D2 = A2 – I2 = –V·(AS – IS)(12)

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform wird das Scheibenmaterial bzw. das Schüttgut mittels eines rotierenden Kamms eingekämmt. Dieses Verfahren wird als Eindrehverfahren oder als Einkämmverfahren bezeichnet und ist besonders geeignet, wenn man eine variierende Füllhöhe des Scheibenmaterials realisieren will. Der rotierende oder rotierbare Kamm umfasst vorzugsweise drei sich in axialer Richtung erstreckende Arme, die jeweils einen Winkel von etwa 120° zueinander bilden. Die Arme des Kamms können in axialer Richtung schräggestellt werden, so dass dann das Scheibenmaterial unterschiedliche Dicke und/oder unterschiedliche Dichte aufweist.

Dabei behält man besonders bevorzugt die Form der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs auch zur Herstellung unterschiedlich geformter Schleif- und/oder Trennscheiben bei. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das zweite Presswerkzeug, insbesondere als Unterplatte, fest mit der Umgebung verbunden ist. Alternativ könnte aber auch das erste Presswerkzeug oder der Kamm beibehalten weiden.

Wird das Scheibenmaterial mittels eines rotierenden oder rotierbaren Kamms eingekämmt, beträgt bevorzugt die Differenz DK(r) zwischen der radialen Höhe HK(r), insbesondere des Scheibenmaterials im Füllraum, bei einem auf die Drehachse bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe HK(r0) des Scheibenmaterials im Füllraum andererseits DK(r) = HK(r) – HK(r0) = (S(r) – S(r0))·V + D2(r)(13). in Abhängigkeit vom Radius r, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Radius r ist und S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und D2(r) die Differenz zwischen der Höhe H2(r) der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H2(r0) der Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs bei einem auf die Drehachse bezogenen Anfangsradius r0 andererseits ist.

Wird die Pressfläche des zweiten Presswerkzeugs eben ausgeführt, beträgt im radialen Abstand r von der Drehachse die Differenz DK(r) zwischen der Höhe HK(r) und einer Anfangshöhe HK(r0) des Kamms vorzugsweise DK(r) = HK(r) – HK(r0) = (S(r) – S(r0))·V(14) und die Differenz D1 zwischen der Höhe H1(r) und einer Anfangshöhe H1(r0) bei dem ersten Presswerkzeug D1(r) = H1(r) – H1(r0) = (S(r) – S(r0))(15).

DK(r) wird auch als Überhöhung des Kamms bezeichnet, die vom Radius r abhängig ist. Falls DK(r) positiv ist, fällt der Kamm im montierten Zustand radial nach innen ab. Falls DK(r) negativ ist, fällt der Kamm im montierten Zustand radial nach außen ab.

Die Gleichungen (14) und (15) erhält man, indem man in den Gleichungen (5) und (6) D2(r) = 0 setzt und die Gleichungen dann nach D1(r) bzw. DK(r) auflöst.

Die Wirkfläche des Kamms ist vorzugsweise kegelstumpfmantelartig, konkav, konvex oder auch anders ausgebildet.

Wird ein linearer Anstieg der Scheibenstärke gewünscht, so berechnet sich die Differenz DK zwischen Außenhöhe AK und Innenhöhe IK des Kamms in vorteilhafter Weise nach der Formel DK = AK – IK = V·(AS – IS)(16)

Die Differenz D1 zwischen Außenhöhe A1 und Innenhöhe I1 bei dem ersten Presswerkzeug wird dann nach der Formel D1 = A1 – I1 = AS – IS(17) berechnet. Hierzu wurde in den Gleichungen (14) und (15) für r = rA, r0 = rI, D1(rA) = D1, S(rA) = AS und für S(rI) = IS gesetzt. Die Pressflächen des ersten Presswerkzeugs bzw. die Oberflächen des rotierenden Kammes sind dabei vorzugsweise kegelstumpfartig ausgeprägt.

Wird beim Eindrehverfahren nicht das zweite Presswerkzeug eben ausgeführt, sondern das erste Presswerkzeug, so berechnet sich die formgebende Oberfläche, die Kammfläche, bei beliebiger Änderung der Scheibendicke des rotierenden Kammes in einer vorteilhaften Ausführungsform nach DK(r) = (S(r) – S(r0))·(V – 1)(18) und das zweite Presswerkzeug nach D2(r) = –(S(r) – S(r0))(19)

Wird ein linearer Anstieg der Scheibenstärke gewünscht, so kann besonders bevorzugt vereinfacht die Differenz DK zwischen Außenhöhe AK und Innenhöhe IK der Kammfläche nach der Formel DK = AK – IK = (V – 1)·(AS – IS)(20) berechnet werden. Das zweite Presswerkzeug ist hingegen mit vorzugsweise kegelstumpfmantelartiger Pressfläche ausgebildet, wobei sich die Differenz D2 zwischen Außenhöhe A2 und Innenhöhe I2 nach der Formel D2 = A2 – I2 = –(AS – IS)(21) berechnet. Hierzu wurde in den Gleichungen (18) und (19) für r = rA, r0 = rI, DK(rA) = DK, D2(rA) = D2, S(rA) = AS und für S(rI) = IS gesetzt.

Wenn die Kammfläche des rotierenden Kamms eben ist, können auch beim Einkämmverfahren das erste Presswerkzeug und das zweite Presswerkzeug wie beim Einschiebeverfahren ausgebildet sein, also mit ebenfalls kegelstumpfmantelartiger, konkaver, konvexer oder auch anders ausgebildeter Pressfläche. Die Funktion D1(r) des ersten Presswerkzeugs bzw. die Funktion D2(r) des zweiten Presswerkzeugs berechnet sich dann nach Formel (9) bzw. (10).

Wird ein linearer Anstieg der Scheibendicke oder Scheibenstärke gewünscht, so wird die Differenz D1 zwischen Außenhöhe A1 und Innenhöhe I1 des ersten Presswerkzeugs nach Gleichung (11) und die Differenz D2 zwischen Außenhöhe A2 und Innenhöhe I2 des zweiten Presswerkzeugs nach Gleichung (12) berechnet. Die Pressflächen der beiden Presswerkzeuge sind dann jeweils vorzugsweise kegelstumpfmantelförmig ausgebildet.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Formling nach dem Pressen und/oder zur Aushärtung zwischen Ablageplatten aufgestapelt und/oder vorzugsweise fixiert. Besonders bevorzugt erfolgt durch Ablageplatten die Umformung des Formlings in die endgültige Form. Dabei erfolgt jedoch keine Verdichtung, sondern allenfalls eine Umformung des Formlings. Vorzugsweise entspricht die Oberflächenform der Ablageplatten der negativen Obenflächenform der auszuhärtenden Scheibe. Bei linearem Anstieg der Scheibenstärke, also kegelstumpfmantelförmigen Oberflächen der Scheibe, weisen die Ablageplatten vorzugsweise eine erste Seitenfläche und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche auf, die jeweils kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex oder auch anders ausgebildet sind, wobei beispielsweise bei kegelstumpfmantelartiger Ausbildung der durch die erste und der durch die zweite Seitenfläche definierte Kegelstumpf in die entgegengesetzte Richtung orientiert sind, so dass die Dicke der Ablageplatten nach außen hin abnimmt, jedoch besonders bevorzugt gleiche Höhe aufweisen. Die Temperatur beim Aushärten liegt bevorzugt zwischen 120° und 300° Celsius, besonders bevorzugt zwischen 180° und 220° Celsius, insbesondere bei der Verwendung von Phenolharz. Die Ablageplatten weisen bevorzugt eine Negativform der endgültigen Schleif- und/oder Trennscheibe auf.

Ein Umformung erfolgt nicht, wenn der Formling bereits die gewünschte, insbesondere symmetrische, Form hat.

Beispielsweise hat der Formling beim Einkämmverfahren mit DK = (AS – IS)·(V – 0,5)(22) sowie bei linearem Anstieg der Scheibenstärke bereits die gewünschte symmetrische Form.

Vorzugsweise wird oder ist der Formling gleichmäßig verdichtet. Besonders bevorzugt, jedoch unabhängig beansprucht, wird der Formling zwischen den Presswerkzeugen zur Schleif- und/oder Trennscheibe gleichmäßig verdichtet. Ein gleichmäßiges Verdichten sowohl des Formlings als auch der betriebsfertigen Schleif- und/oder Trennscheibe ist ausschlaggebend oder zumindest wichtig für die Qualität der Schleif- und/oder Trennscheibe.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind oder werden die Schleifkörner im Scheibenmaterial oder in der Scheibe in eine Trägermatrix eingebettet, die vorzugsweise Kunstharz umfasst.

Bevorzugt ist das Scheibenmaterial für die Scheibe und den Formling im Arbeitsbereich und/oder im Koppelbereich kunststoffgebunden und/oder gewebefaserverstärkt. Zur Kunststoffbindung können Kunstharze, insbesondere Phenolharze, Duroplaste, Elastomere, Gummi und/oder Thermoplaste verwendet werden.

Als Schleifmaterial kommt insbesondere eines oder mehrere der folgenden Materialien in Betracht: Korund und/oder Siliciumcarbid, Diamant, Borcarbide, Metallboride, Metall oder eine Metalllegierung. Für Diamant werden bevorzugt metallische Bindungen verwandt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, deren

1a eine erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe in einer Draufsichtsdarstellung,

1b die Schleif- und/oder Trennscheibe gemäß 1a im Querschnitt,

2a eine erfindungsgemäße erste Pressplatte zur Herstellung eines Rohlings in einer Querschnittsdarstellung,

2b die erfindungsgemäße erste Pressplatte zur Herstellung eines Rohlings gemäß 2a in einer Draufsichtsdarstellung,

3a eine erfindungsgemäße zweite Pressplatte zur Herstellung eines Rohlings in einer Querschnittsdarstellung,

3b die erfindungsgemäße zweite Pressplatte zur Herstellung eines Rohlings gemäß 3a in einer Draufsichtsdarstellung,

4 einen erfindungsgemäßen Kamm zur Herstellung eines Rohlings in einer Querschnittsdarstellung,

5a eine erfindungsgemäße erste Pressplatte,

5b einen erfindungsgemäßen Kamm,

5c eine erfindungsgemäße zweite Pressplatte,

6a eine erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe,

6b eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe,

7a eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe,

7b eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe,

8a einen erfindungsgemäßen Rohling für eine Schleif- und/oder Trennscheibe,

8b eine weitere erfindungsgemäße, aus dem Rohling gemäß 8a geformte Schleif- und/oder Trennscheibe,

9a das Einkämmverfahren vor dem Aufsitzen des Kamms,

9b das Einkämmen beim Einkämmverfahren,

9c das Pressen beim Einkämmverfahren,

10a das Einschiebeverfahren vor der Befüllung mit Granulat,

10b das Einschiebeverfahren nach der Befüllung mit Granulat,

10c den Pressvorgang beim Einschiebeverfahren,

11a eine erfindungsgemäße Ablageplatte zum Aushärten eines Rohlings in Draufsichtsdarstellung und deren

11b die erfindungsgemäße Ablageplatte gemäß 11a zum Aushärten eines Rohlings im Querschnitt

jeweils in schematischer Darstellung zeigt. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 11b mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe 1 in einer Draufsichtsdarstellung bzw. im Querschnitt.

Der ringförmig ausgebildete Koppelbereich 2 mit einem mit einem innenliegenden, kreisförmigen Loch 8, wird umschlossen vom ebenfalls ringförmig ausgebildeten Arbeitsbereich 4. Der Koppelbereich 2 und der Arbeitsbereich 4 sind einstückig ausgebildet, wobei der Innenradius rI die Grenze zwischen Koppelbereich 2 und Arbeitsbereich 4 bildet. Der Arbeitsbereich 4 erstreckt sich vom Innenradius rI zum Außenradius rA. Die im allgemeinen in einer zur Drehrichtung 3 parallel verlaufenden Richtung gemessene Scheibenstärke des Arbeitsbereichs 4 nimmt in radialer Richtung von innen (Innenradius rI) nach außen (Außenradius rA) kontinuierlich von der Innendicke IS zur Außendicke AS zu. Der Arbeitsbereich 4, der auch als Schleif- und/oder Trennbereich bezeichnet werden kann, oder die Schleif- und/oder Trennscheibe 1 sind jeweils kegelstumpfmantelartig ausgebildet. Das bedeutet, dass die Oberfläche des Arbeitsbereichs 4 oder der Schleif -und/oder Trennscheibe 1 als Mantelfläche eines Kegelstumpfs betrachtet werden kann, dessen gesamte Oberfläche entsteht, wenn man die jeweilige Mantelfläche entlang des Außenumfangs beziehungsweise entlang des Innenumfangs durch Kreisflächen zur Oberfläche eines Kegelstumpfs ergänzt.

In radialer Richtung r nimmt die Scheibenstärke S(r) zwischen dem Innenradius rI des Arbeitsbereichs 4 und dem Außenradius rA des Arbeitsbereichs 4 nach der Formel S(r) = (r – rI)·(AS – IS)/(rA – rI) + IS(23) linear mit dem Radius r zu.

Die 2a und 2b zeigen eine erfindungsgemäße erste Pressplatte 13 zur Herstellung eines Rohlings im Querschnitt bzw. in einer Draufsichtsdarstellung.

Die im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildete erste Pressplatte 13 weist in ihrer Mitte eine ebenfalls im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildete zentrale Bohrung 29 auf, die sich von ihrer von der Pressfläche 15 abgewandten Seite zur Mitte hin konisch verjüngt. Die Pressfläche 15 weist eine im wesentlichen scheibenringförmige Form auf. Der Presskörper 15 weist dabei eine Außenhöhe A1 auf, deren Differenz zur Innenhöhe I1 den Wert D1 aufweist, wobei der Wert D1 beim Einschiebeverfahren, konstantem Verdichtungsfaktor V und linearem Anstieg der Scheibenstärke, bevorzugt gleich D1 = (1 – V)·(AS – IS)(24) ist.

Die Draufsichtsdarstellung in 2b zeigt die Draufsicht der ersten Pressplatte 13 sowie die innenliegende zentrale Bohrung 29.

Die 3a und 3b zeigen eine erfindungsgemäße zweite. Pressplatte 14 zur Herstellung eines Rohlings. Die im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildete zweite Pressplatte 14 weist in ihrer Mitte eine ebenfalls im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildete zentrale Bohrung 30 auf, die sich von ihrer von der Pressfläche 45 abgewandten Seite zur Mitte hin konisch verjüngt. Die Pressfläche 45 ist im wesentlichen scheibenringförmig aufgebildet. Alternativ sind auch andere Ausbildungsformen möglich. Die Pressfläche 45 weist eine Außenhöhe A2 auf, deren Differenz zur Innenhöhe I2 den Wert D2 aufweist, wobei der Wert D2 beim Einschiebeverfahren, konstantem Verdichtungsfaktor V und linearem Anstieg der Scheibendicke, vorzugsweise gleich D2 = –V·(AS – IS)(25) ist.

Durch die Bewegungen der ersten Pressplatte 13 zu der dazu parallel angeordneten zweiten Pressplatte 14 erfolgt die Verdichtung des Scheibenmaterials zum Rohling. Für die Qualität der Rohlinge ist eine gleichmäßige Verdichtung ausschlaggebend, die durch die Ausgestaltung der Pressplatten erreicht wird.

In die Vorrichtung gemäß den 2a, 2b, 3a sowie 3b wird das Scheibenmaterial vorzugsweise durch Einschieben mittels eines linearen bewegenden Füllschiebers eingebracht. Dieses Verfahren wird auch als Einschiebeverfahren bezeichnet.

Der erfindungsgemäße Rohling kann auch durch ein Einkämmverfahren hergestellt werden.

4 zeigt einen erfindungsgemäßen Kamm zur Herstellung eines Rohlings in einer Querschnittsdarstellung. Die Wirkfläche 58 des Kamms weist eine Höhendifferenz D7, die dem Betrag der Höhendifferenz DK entspricht, zwischen Innenhöhe I7 und Außenhöhe A7 auf.

5a zeigt schematisch eine erfindungsgemäße weitere erste Pressplatte 16 zur Herstellung eines Rohlings im Querschnitt. Die Pressfläche 16B in 5a ist kegelstumpfmantelartig dargestellt, kann aber auch konkav, konvex, eben oder in einer anderen Form ausgebildet sein.

Die Pressfläche 16B weist eine vom Radius r abhängige radiale Höhe H1(r) auf, deren Differenz zur Innenhöhe H1(r,) den Wert D1(r) aufweist, wobei der Wert D1(r) gemäß den Gleichungen (5) und (6) mit r0 = rI gleich D1(r) = H1(r) – H1(rI) = D2(r) + (S(r) – S(rI))(26) ist und D2(r) die Höhendifferenz der zweiten Pressplatte 18 ist.

5b zeigt einen für das Einkämmverfahren verwendbaren Kamm 17 zur Herstellung eines Rohlings schematisch im Querschnitt. Auch die Kammfläche 17B in 5b ist kegelstumpfmantelartig dargestellt, kann aber auch konkav, konvex, eben oder in einer anderen Form ausgebildet sein. Die Wirkfläche 17B des Kamms weist eine radiale Höhe HK(r) auf, deren Differenz zur Innenhöhe HK(rI) = IK den Wert DK(r) aufweist, wobei der Wert DK(r) gleich DK(r) = HK(r) – HK(rI) = V·(S(r) – S(rI)) + D2(r)(27) ist.

5c zeigt die für das Einkämmverfahren verwendete zweite Pressplatte 18. Die Pressfläche 18A ist kegelstumpfmantelartig dargestellt, kann aber auch konkav, konvex, eben oder in einer anderen Form ausgebildet sein. Die Pressfläche 18A weist eine radiale Höhe H2(r) auf, deren Differenz zur Innenhöhe H2(r,) den Wert D2(r) aufweist, wobei der Wert D2(r) vorzugsweise gleich D2(r) = H2(r) – H2(rI) = DK(r) – V·(S(r) – S(rI))(28) ist.

Die 6a und 8b zeigen erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheiben 24 und 26 im Querschnitt. Der ringförmig ausgebildete Koppelbereich 2 wird umschlossen vom ebenfalls ringförmig ausgebildeten Arbeitsbereich 4. Der Koppelbereich 2 und der Arbeitsbereich 4 sind einstückig ausgebildet.

Die Scheibenstärke des Arbeitsbereichs 4 nimmt in radialer Richtung von innen nach außen kontinuierlich von der Innenhöhe IS zur Außenhöhe AS zu. Die Abstandszunahme der Punkte auf der ersten Seitenfläche 26A und auf der zweiten Seitenfläche 26B von der Zentralebene 26C verläuft im Arbeitsbereich 4 in radialer Richtung proportional zum radialen Abstand vom Koppelbereich 2.

6b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe 22. Die Scheibenstärke der Schleif- und/oder Trennscheibe 22 nimmt von innen nach außen kontinuierlich zu. Die erste Seitenfläche 22A ist dabei eben, die zweite Seitenfläche 22B kegelstumpfmantelartig ausgebildet, wobei die Scheibenstärke kontinuierlich zunimmt.

7a zeigt eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe 24 im Querschnitt. Der ringförmig ausgebildete Koppelbereich 2 wird umschlossen vom ebenfalls ringförmig ausgebildeten Arbeitsbereich 4. Der Koppelbereich 2 und der Arbeitsbereich 4 sind einstückig ausgebildet.

7b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Schleif- und/oder Trennscheibe 23. Die erste Seitenfläche 23A ist eben, die zweite Seitenfläche 23B konkav ausgebildet, wobei die Scheibenstärke kontinuierlich zunimmt.

Die Scheibenstärke des Arbeitsbereichs 4 der Schleif- und/oder Trennscheibe 25 in 7a und der Schleif- und/oder Trennscheibe 23 in 7b nimmt in radialer Richtung von innen nach außen kontinuierlich von der Innenhöhe IS zur Außenhöhe AS zu. Die Abstandszunahme der Punkte auf der ersten Seitenfläche 23A bzw. 25A und auf der zweiten Seitenfläche 23B bzw. 25B verläuft im Arbeitsbereich 4 in radialer Richtung überproportional, insbesondere quadratisch, kreissegmentartig oder exponentiell zum radialen Abstand vom Koppelbereich 2.

8a zeigt einen erfindungsgemäßen Rohling 21 für eine Schleif- und/oder Trennscheibe 26 gemäß 8b. Die Scheibenstärke des Rohlings nimmt von innen nach außen kontinuierlich zu. Sowohl die erste Seitenfläche 21A als auch die zweite Seitenfläche 21B sind dabei kegelstumpfmantelartig ausgebildet, wobei die damit jeweils definierten Kegelstümpfe in die gleiche Richtung orientiert sind. Die kontinuierliche, zum Abstand vom herzustellenden Koppelbereich 2' proportionale Zunahme der Scheibenstärke im herzustellenden Arbeitsbereich 4' entsteht dadurch, dass der Arbeitsbereich der zweiten Seitenfläche 21B einen größeren Winkel zum herzustellenden Koppelbereich 2' aufweist als der Arbeitsbereich der erste Seitenfläche 21A.

Die 9a bis 9c zeigen Schritte zur Ausführung des Einkämmverfahrens. Hierzu zeigen die 9a bis 9c jeweils eine Unterplatte 12 innerhalb einer Form 63 im Querschnitt, wobei die Unterplatte 12 ein zylinderförmiges oder zumindest weitgehend zylinderförmiges, mittig in axialer Richtung verlaufendes Loch aufweist, durch das sich ein zylindermantelförmiger Bolzen 64 erstreckt.

9a zeigt das Einkämmverfahren vor dem Aufsitzen des Kamms. Oberhalb der Unterplatte 10 ist eine Einbringvorrichtung 69 zur Einbringung von Granulat 62 als Scheibenmaterial mit einem Füllbehälter 60 und einem daran unterseitig angeordneten Halteteil 68, an dem wiederum unterseitig ein Kamm 17 angeordnet ist.

Die Unterplatte 10 weist auf ihrer der Einbringvorrichtung 69 zugewandten Seite eine kreisringförmige, die Führung 64 umgebende Pressfläche 45 auf. An der Unterseite des Halteteils 68 ist der Kamm 17 angebracht. In den Füllbehälter 60 erstreckt sich eine Zuführung 61 zur Einbringung des Granulats 62. Vom Füllbehälter 60 gelangt das Granulat 62 in den Füllraum 67 und auf die Pressfläche 45 der Unterplatte 10.

9b zeigt das Einkämmen beim Einkämmverfahren. Die Einbringvorrichtung 69 wurde nun nach unten abgesenkt, so dass der Kamm 17 das Granulat 62 berührt. Durch eine Drehbewegung der Einbringvorrichtung 69 um deren Drehachse 70 wird das Granulat 62 durch den Kamm 17 über die Pressfläche 45 der Unterplatte 10 verteilt.

9c zeigt das Pressen beim Einkämmverfahren. Zum Pressen des Granulats 62 wird die Einbringvorrichtung 69 entfernt, die Oberplatte 9 auf dem Granulat 62 platziert und der Pressvorgang durch Zusammendrücken der Oberplatte 9 und der Unterplatte 10 ausgeführt.

Die 10a bis 10c zeigen Schritte zur Ausführung des Einschiebeverfahrens. Hierzu zeigen auch die 10a bis 10c jeweils eine Unterplatte 12 innerhalb einer Form 63 im Querschnitt, wobei die Unterplatte 12 ein zylinderförmiges oder zumindest weitgehend zylinderförmiges, mittig in axialer Richtung verlaufendes Loch aufweist, durch das sich eine Führung 64 erstreckt.

10a zeigt einen Schieber 66, der zumindest teilweise mit Granulat 62 gefüllt ist. Die Unterplatte 12 weist auf ihrer dem Schieber 66 zugewandten Seite eine kreisringförmige, die Führung 64 umgebende Pressfläche 45 auf.

Der Schieber 66 weist an seiner der Pressfläche 45 der Unterplatte 12 zugewandten Seite eine Öffnung zur Verfüllung des Füllraums 67 auf.

Der Füllraum 67 erstreckt sich zwischen der Unterseite des Schiebers 66, der Form 63, die diesen außenseitig begrenzt, der Pressfläche 45 der Unterplatte 12 und innenseitig entlang der Außenflächen der Führung 64.

Der Schieber 66 wird entlang der Oberseite des Füllraums 67 hin- und her bewegt, bis der Füllraum 67 vollständig mit Granulat 62 ausgefüllt ist (vgl. 10b). Anschließend wird die Oberplatte 11 auf dem Granulat 62 platziert und das Granulat 62 gepresst (10c).

11a zeigt eine erfindungsgemäße Ablageplatte oder Zwischenplatte 55 zum Aushärten des Rohlings in Draufsichtsdarstellung. 11b zeigt die erfindungsgemäße Ablageplatte 55 zum Aushärten des Rohlings gemäß 11a im Querschnitt.

Die Ablageplatten 55 sind jeweils scheibenringförmig ausgebildet, mit einer zentralen Bohrung 31 in der Mitte sowie einer ersten Seitenfläche 55A und einer zweiten Seitenfläche 55B, wobei die Dicke der Ablageplatten 55 in radialer Richtung von innen nach außen kontinuierlich abnimmt.

Die endgültige Form der Schleif- und/oder Trennscheibe wird durch Aufstapeln des Rohlings zwischen Ablageplatten 55 und anschließende Belastung des Stapels erreicht. Die Abmessungen der Ablageplatten 55 variieren je nach Scheibengeometrie.

1
Schleif- und/oder Trennscheibe
2, 2'
Koppelbereich
3
Drehachse
4, 4'
Arbeitsbereich
5
Erste Seitenfläche
6
Zweite Seitenfläche
7
Außenfläche
8
Loch
9, 11, 13, 16
Erste Pressplatte
10, 12, 14, 18
Zweite Pressplatte
15
Pressfläche
17
Kamm
21
Rohling
22 bis 26
Schleif- und/oder Trennscheiben
21A bis 26A,
55A
Erste Seitenflächen
21B bis 26B,
55B
Zweite Seitenflächen
26C
Zentralebene
29, 30, 31
zentrale Bohrungen
45
Pressfläche
55
Ablageplatte
58
Kammflächen
59
Abstreifer
60
Füllbehälter
61
Zuführung
62
Granulat
63
Form
64
Bolzen
65
Welle
66
Schieber
67
Füllraum
68
Halteteil
69
Einbringvorrichtung
70
Drehachse
A1, A2, AK,
A6A, A6B, A7
Außenhöhen
AS
Außendicke
I1, I2, IK,
I6A, I6B, I7
Innenhöhen
IS
Innendicke
D1, D2, DK,
D6A, D6B, D7
Höhendifferenzen
V
Verdichtungsfaktor
r
Scheibenradius
rI
Innenradius
rA
Außenradius
r0
Anfangsradius
V(r)
Verdichtungsfaktor in Abhängigkeit vom Radius r
H1(r)
Höhe der ersten Pressplatte in Abhängigkeit vom Radius r
H2(r)
Höhe der zweiten Pressplatte in Abhängigkeit vom Radius r
HK(r)
Höhe der Oberfläche des eingefüllten Scheibenmaterials in Abhängigkeit vom Radius r
D1(r)
Höhendifferenz der ersten Pressplatte in Abhängigkeit vom Radius r
D2(r)
Höhendifferenz der zweiten Pressplatte in Abhängigkeit vom Radius r
DK(r)
Höhendifferenz der Oberfläche des eingefüllten Scheiben
materials in Abhängigkeit vom Radius r


Anspruch[de]
Schleif- und/oder Trennscheibe (1) mit

a) einem zentralen Koppelbereich (2) zum Ankoppeln an einen Drehantrieb zum Drehen der Schleif- und/oder Trennscheibe um eine durch den Koppelbereich (2) verlaufende Drehachse (3),

b) einem mit Schleifmittel versehenen, den zentralen Koppelbereich (2) wenigstens teilweise umgebenden Arbeitsbereich (4),

c) wobei die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs (4) in zur Drehachse (3) radialer Richtung von innen nach außen von einer Innendicke IS zu einer Außendicke AS zunimmt.
Schleif- und/oder Trennscheibe nach Anspruch 1, wobei die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs (4) in radialer Richtung von innen nach außen zumindest abschnittsweise kontinuierlich zunimmt. Schleif- und/oder Trennscheibe nach Anspruch 1, wobei die Scheibenstärke S(r) des Arbeitsbereichs (4) in radialer Richtung von innen nach außen abschnittsweise konstant ist, insbesondere im äußeren Bereich. Schleif- und/oder Trennscheibe nach Anspruch 2, wobei die Scheibenstärke S(r) im Arbeitsbereich in radialer Richtung zumindest abschnittsweise mit konstanter Steigung zunimmt. Schleif- und/oder Trennscheibe nach Anspruch 2,

wobei die Scheibenstärke S(r) im Arbeitsbereich zumindest abschnittsweise mit in radialer Richtung größer werdender Steigung zunimmt, insbesondere wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer ganzen rationalen Funktion oder gebrochenen rationalen Funktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Parabel, also einer ganzen rationalen Funktion zweiter Ordnung,

und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Hyperbel und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Zykloide und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer elliptischen Funktion

und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer trigonometrischen Funktion, insbesondere einer Tangens- oder Sinusfunktion und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Exponentialfunktion

und/oder wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Spirale, insbesondere einer logarithmischen Spirale, einer hyperbolischen Spirale oder einer archimedischen Spirale.
Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Arbeitsbereich (4) den zentralen Koppelbereich (2) ringförmig umschließt. Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Arbeitsbereich (4) eine erste Seitenfläche (5) und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche (6) aufweist, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Seitenfläche insbesondere kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildet sind. Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die radial außen liegende Außenfläche (7) des Arbeitsbereichs (4) wenigstens annähernd die Form einer kontinuierlichen Zylindermantelfläche aufweist. Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Arbeitsbereich (4) und/oder der Koppelbereich (2) kunststoffgebunden und/oder gewebefaserverstärkt ist, insbesondere durch Kunstharze, vorzugsweise Phenolharz, Duroplaste und/oder Elastomere, Gummi und/oder Thermoplaste. Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Arbeitsbereich (4) und/oder der Koppelbereich (2) gleichmäßig verdichtet ist und/oder die Dichte des Scheibenmaterials zumindest abschnittsweise über den Arbeitsbereich wenigstens annähernd konstant ist. Schleif- und/oder Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Koppelbereich (2) ringförmig und/oder mit konstanter Dicke ausgebildet ist und/oder Arbeitsbereich (4) und Koppelbereich (2) einstückig ausgebildet sind. Vorrichtung zur Herstellung einer Schleif- und/oder Trennscheibe (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit Mitteln zum Pressen wenigstens eines Formlings (21) der Schleif- und/oder Trennscheibe (1) aus einem Scheibenmaterial, wobei die Stärke des Formlings in zu der Drehachse (3) radialer Richtung von innen nach außen von einer Innendicke zu einer Außendicke zunimmt. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit Mitteln zum Umformen des gepressten Formlings (21) nach der Herstellung in die endgültige Form der Schleif- und/oder Trennscheibe (1) oder zum Pressen des Formlings derart, dass eine Formänderung des Formlings in die endgültige Form der Schleif- und/oder Trennscheibe (1) erfolgt. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Formling (21) eine erste Seitenfläche (21A) und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche (21B) aufweist, die jeweils kegelstumpfmantelartig ausgebildet sind, wobei der durch die erste und der durch die zweite Seitenfläche definierte Kegelstumpf in die gleiche Richtung orientiert sind, jedoch unterschiedliche Steigung aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Scheibenmaterial in eine Trägermatrix eingebettete Schleifkörner aufweist und vorzugsweise Kunstharz, insbesondere mit Korund, Siliciumcarbid, Diamant, Borcarbiden und/oder Metallboriden als Schleifkörner, oder Metall oder eine Metalllegierung, insbesondere mit Diamant als Schleifkörnern, umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei wenigstens eine Einbringvorrichtung (69) das Scheibenmaterial in einen Füllraum (67) einfüllt und die Mitteln zum Pressen ein erstes Presswerkzeug (13) und ein zweites Presswerkzeug (14) umfassen, die das Scheibenmaterial zu dem Formling pressen. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Füllhöhe des Scheibenmaterials im Füllraum zur Herstellung des Formlings (21) zumindest im wesentlichen konstant über den ganzen Füllraum ist und/oder eine linear bewegte Füllvorrichtung das Scheibenmaterial vor dem Pressen des Formlings in den oder einen Füllraum einschiebt. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Füllhöhe des Scheibenmaterials im Füllraum zur Herstellung des Formlings (21) nicht konstant über den ganzen Füllraum ist und/oder ein rotierender Kamm (17) das Scheibenmaterial einkämmt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Mittel zum Umformen das Volumen des Scheibenmaterials beim Pressen den Formling um einen Verdichtungsfaktor V verdichten. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Verdichtungsfaktor V zumindest abschnittsweise konstant ist. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Verdichtungsfaktor V(r) vom auf die Drehachse (3) bezogenen Radius r abhängig ist. Vorrichtung nach Anspruch 21,

wobei eine Differenz D1(r) zwischen der Höhe H1(r) der Pressfläche (15) des ersten Presswerkzeugs (13) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H1(r0) der Pressfläche (15) des ersten Presswerkzeugs (13) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Anfangsradius r0 andererseits nach der Formel D1(r) = H1(r) – H1(r0) = (S(r) – S(r0)) – V(r)·S(r) + V(r0)·S(r0) + DK(r) in Abhängigkeit vom Radius r berechnet oder bestimmt ist, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Radius r ist, S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und DK(r) eine vom Radius r abhängige herstellverfahrensabhängige Funktion ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das erste Presswerkzeug (13) eine parallel zur Drehachse (3) bestimmte Außenhöhe A1 aufweist, die gleich dessen parallel zur Drehachse (3) bestimmter Innenhöhe I1 ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das erste Presswerkzeug (13) eine parallel zur Drehachse (3) bestimmte Außenhöhe A1 aufweist, die nicht gleich dessen parallel zur Drehachse (3) bestimmter Innenhöhe I1 ist, und insbesondere eine kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildete Pressfläche (15) aufweist. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 24,

wobei die Differenz D1 zwischen der Außenhöhe A1 und der Innenhöhe I1 des ersten Presswerkzeugs (13) nach der Formel D1 = A1 – I1 = (1 – V)·(AS – IS) berechnet oder ermittelt ist, wobei V der konstante Verdichtungsfaktor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder einem auf Anspruch 21 rückbezogenen Anspruch,

wobei eine Differenz D2(r) zwischen der Höhe H2(r) der Pressfläche (45) des zweiten Presswerkzeugs (14) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H2(r0) der Pressfläche (45) des zweiten Presswerkzeugs (14) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Anfangsradius r0 andererseits nach der Formel D2(r) = H2(r) – H2(r0) = DK(r) – V(r)·S(r) + V(r0)·S(r0). in Abhängigkeit vom Radius r berechnet oder bestimmt ist, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Radius r ist, S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und DK(r) eine vom Radius r abhängige herstellverfahrensabhängige Funktion ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, wobei das zweite Presswerkzeug (14) eine parallel zur Drehachse (3) bestimmte Außenhöhe A2 aufweist, die gleich dessen parallel zur Drehachse (3) bestimmter Innenhöhe I2 ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, wobei das zweite Presswerkzeug (14) eine parallel zur Drehachse (3) bestimmte Außenhöhe A2 aufweist, die nicht gleich dessen parallel zur Drehachse (3) bestimmter Innenhöhe I2 ist, und insbesondere eine kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildete Pressfläche aufweist. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 28,

wobei die Differenz D2 zwischen der Außenhöhe A2 und der Innenhöhe I2 des zweiten Presswerkzeugs (14) nach der Formel D2 = A2 – I2 = –V·(AS – IS) berechnet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 und 20,

wobei eine Differenz DK(r) zwischen der Höhe HK(r) des Scheibenmaterials im Füllraum bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe HK(r0) des Scheibenmaterials im Füllraum bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Anfangsradius r0 andererseits nach der Formel DK(r) = HK(r) – HK(r0) = (S(r) – S(r0))·V + D2(r) in Abhängigkeit vom Radius r berechnet, bestimmt oder eingestellt ist, wobei S(r) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe (1) beim Radius r ist und S(r0) die Scheibenstärke des Formlings oder der Schleif- und/oder Trennscheibe beim Anfangsradius r0 ist und D2(r) die Differenz zwischen der Höhe H2(r) der Pressfläche (45) des zweiten Presswerkzeugs (14) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Radius r einerseits und einer Anfangshöhe H2(r0) der Pressfläche (45) des zweiten Presswerkzeugs (14) bei einem auf die Drehachse (3) bezogenen Anfangsradius r0 andererseits ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 30, wobei Ablageplatten (55) den Formling nach dem Pressen und/oder zur Aushärtung aufstapeln und vorzugsweise fixieren. Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Ablageplatten (55) dem Formling in die endgültige Form umformen. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, wobei die Ablageplatten (55) eine erste Seitenfläche (55A) und eine zweite, von der ersten Seitenfläche abgewandte Seitenfläche (55B) aufweisen, die jeweils kegelstumpfmantelartig und/oder konkav oder konvex ausgebildet sind, wobei die erste und die zweite Seitenfläche in die entgegengesetzte Richtung orientiert sind, jedoch bevorzugt gleiche Höhe aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 33, wobei der Formling und/oder die Schleif- und/oder Trennscheibe (1) zumindest abschnittsweise gleichmäßig verdichtet ist.






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