DE202019002181U1

DE202019002181U1 - Rotierende Schneideinrichtung und Schneidzahn für eine rotierende Schneideinrichtung

Info

Publication number: DE202019002181U1
Application number: DE202019002181.7U
Authority: DE
Original assignee: Vermeer Manufacturing Co
Current assignee: Vermeer Manufacturing Co
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2029-05-18

Abstract

Rotierende Schneideinrichtung, die aufweist:
ein Rad;
eine mit einem äußeren Umfang des Rads verbundene Zahnbasis, wobei die Zahnbasis einen verengten Schaft und eine mit Abstand von dem verengten Schaft angeordnete Öffnung umfasst;
einen entfernbar an der Zahnbasis befestigten Schneidzahn, wobei der Schneidzahn eine Befestigungsfläche hat, die dafür ausgebildet ist, die Zahnbasis zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand voneinander angeordnet sind, der mindestens so groß ist wie eine Breite des verengten Schafts derart, dass die ersten und zweiten Ansätze den Schaft überspannen, wenn die Befestigungsfläche die Zahnbasis ergreift, wobei der Schneidzahn des Weiteren eine mit der Öffnung in der Zahnbasis ausgerichtete Öffnung aufweist; und
ein Befestigungsmittel, das in der Öffnung des Schneidzahns und der Öffnung der Zahnbasis aufgenommen ist, um den Schneidzahn entfernbar an der Zahnbasis zu befestigen.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf rotierende Schneideinrichtungen und auf Schneidzähne zur Verwendung mit rotierenden Schneideinrichtungen.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt schafft die Erfindung eine rotierende Schneideinrichtung, die ein Rad und eine mit einem äußeren Umfang des Rads verbundene Zahnbasis aufweist. Die Zahnbasis umfasst einen verengten Schaft und eine mit Abstand von dem verengten Schaft angeordnete Öffnung. Die Schneideinrichtung umfasst des Weiteren einen entfernbar an der Zahnbasis befestigten Schneidzahn. Der Schneidzahn hat eine Befestigungsfläche, die dafür ausgebildet ist, die Zahnbasis zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand voneinander angeordnet sind, der mindestens so groß ist wie eine Breite des verengten Schafts derart, dass die ersten und zweiten Ansätze den Schaft überspannen, wenn die Befestigungsfläche die Zahnbasis ergreift. Der Schneidzahn weist des Weiteren eine mit der Öffnung in der Zahnbasis ausgerichtete Öffnung auf. Ein Befestigungsmittel ist in der Öffnung des Schneidzahns und der Öffnung der Zahnbasis aufgenommen, um den Schneidzahn entfernbar an der Zahnbasis zu befestigen.
In einem anderen Aspekt schafft die Erfindung einen Schneidzahn, der dafür ausgebildet ist, an einer rotierenden Vorrichtung angebracht zu werden. Der Schneidzahn umfasst einen Rumpf, der eine Befestigungsfläche aufweist, die dafür ausgebildet ist, die rotierende Vorrichtung zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand derart voneinander angeordnet sind, dass ein Teil der rotierenden Vorrichtung zwischen den ersten und zweiten Ansätzen angeordnet werden kann, wenn die Befestigungsfläche die rotierende Vorrichtung ergreift, und mit einer Öffnung, die dafür ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel für ein lösbares Befestigen des Schneidzahns an der rotierenden Vorrichtung aufzunehmen. Eine Schneidspitze ist an dem Rumpf angebracht.
In noch einem anderen Aspekt schafft die Erfindung eine rotierende Schneideinrichtung, die ein Rad und eine mit einem äußeren Umfang des Rads verbundene Zahnbasis aufweist. Die Zahnbasis umfasst einen verengten Abschnitt mit einer oberen Oberfläche, unter einem Abstand voneinander angeordnete Seitenwände, die sich von der oberen Oberfläche erstrecken, sowie eine unter einem Abstand von dem verengten Abschnitt angeordnete Öffnung. Ein Schneidzahn ist abnehmbar an der Zahnbasis befestigt und weist eine Befestigungsfläche auf, die dafür ausgebildet ist, die obere Oberfläche der Zahnbasis zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand voneinander derart angeordnet sind, dass entsprechende innere Flächen der ersten und zweiten Ansätze die entsprechenden Seitenwände des verengten Abschnitts ergreifen, wenn die Befestigungsfläche die obere Oberfläche ergreift. Der Schneidzahn umfasst des Weiteren eine mit der Öffnung in der Zahnbasis ausgerichtete Öffnung. Ein Befestigungsmittel ist in der Öffnung des Schneidzahns und der Öffnung der Zahnbasis aufgenommen, um den Schneidzahn abnehmbar an der Zahnbasis zu befestigen. Das Befestigungsmittel umfasst eine Achse, die im Allgemeinen senkrecht zu einem dominanten Kraftvektor an einer Schneidspitze des Schneidzahns ist, wenn die Schneideinrichtung durch ein Material schneidet. Die Befestigungsfläche definiert eine Ebene, die im Allgemeinen parallel zu dem dominanten Kraftvektor an der Schneidspitze ist. Die inneren Flächen der ersten und zweiten Ansätze sind im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen senkrecht zu der Befestigungsfläche.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus einer Betrachtung der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die ein Fahrzeug zeigt, das eine Grabenziehvorrichtung zieht, die ein Schneidrad gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine Seitenansicht des Schneidrads aus 1.
3 ist eine vergrößerte seitliche Teilansicht des Schneidrads aus 2.
4 ist eine gesprengte perspektivische Teilansicht des Schneidrads aus 2.
5 ist eine seitliche Teilansicht des Schneidrads aus 2, die nur das Rad vor der Installation der Zahnbasen und der Schneidzähne zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Zahnbasis.
7 ist eine Draufsicht auf die Zahnbasis aus 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Schneidzahns.
9 ist eine Vorderansicht des Schneidzahns aus 8.
10 ist eine Seitenansicht des Schneidzahns aus 8.
11 ist eine Ansicht eines Schneidzahns aus 8 von unten.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die den Schneidzahn aus 8 und zwei zusätzliche Schneidzähne unterschiedlicher Größen zeigt.
13 ist eine Ansicht von unten, die die drei Schneidzähne aus 12 an der Zahnbasis angebracht zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erklärt werden, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt oder in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und in verschiedenen Weisen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden.
1 zeigt ein Fahrzeug 10 (zum Beispiel einen Traktor), der eine rotierende Schneideinrichtung 14 zieht. Die dargestellte Schneideinrichtung 14 ist von der Art, wie sie im Allgemeinen verwendet wird, um Rillen oder Mikrogräben in Beton oder anderen Oberflächen zu schneiden. Sie umfasst ein Schneidrad 18, das drehbar angetrieben werden kann, um sich durch oder in eine Arbeitsoberfläche 22 (zum Beispiel Beton) zu schneiden. In anderen Ausführungsformen kann die rotierende Schneideinrichtung 14 in verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Während die dargestellte Schneideinrichtung 14 dafür bemessen und ausgebildet ist, hinter einem Fahrzeug 10 gezogen zu werden, kann die Erfindung zusätzlich gleichermaßen auch auf unabhängige, handgeführte Schneideinrichtungen sowie stationäre Schneideinrichtungen angewendet werden.
Die 2 bis 4 zeigen das Schneidrad 18 besser. Das Schneidrad 18 ist eine Einrichtung, die ein Rad oder eine Scheibe 26 mit einer zentralen Befestigungsöffnung 30 aufweist (siehe 2), wobei optional Schleißschienen 34 an sich radial erstreckenden Flächen 38 des Rads 26 angebracht sind, um einen Verschleiß an diesen Flächen 38 zu verhindern. Das Schneidrad 18 umfasst des Weiteren eine Vielzahl von Zahnbasen oder Halterungen 42, die an einem äußeren Umfang des Rads 26 um seinen Umfang herum angebracht sind. Schneidzähne 46 sind abnehmbar an jeder der entsprechenden Zahnbasen 42 über ein einziges Befestigungsmittel 50 angebracht (siehe 4) und bewerkstelligen die Schneideigenschaften des Schneidrads 18, die derart arbeiten, dass bei einer Drehung des Schneidrads 18 die Rille oder der Graben in die Arbeitsfläche 22 geschnitten wird.
5 zeigt einen Teil des Rads 26 vor einer Installation der Zahnbasen 42. Das Rad 26 umfasst eine äußere Umfangsfläche 54, die eine Vielzahl von Ausnehmungen 58 aufweist, die dafür bemessen und ausgebildet sind, die Zahnbasen 42 aufzunehmen. Jede Ausnehmung 58 weist eine erste oder vordere Wand 62, eine zweite oder Grundwand 66 und eine dritte oder rückwärtige Wand 70 auf. Ein Unterschnitt 74 kann an der Schnittstelle der Grundwand 66 und der vorderen Wand 62 vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die Basen 42 geschweißt, gelötet oder auf andere Weise in den Ausnehmungen 58 des Rads 26 befestigt, wie es am besten in 4 dargestellt ist. Der Unterschnitt 74 kann ein Schweißen erleichtern und kann eine Belastung des Rads 26 reduzieren. In anderen Ausführungsformen können die Zahnbasen 42 einstückig mit dem Rad 26 ausgebildet sein anstatt dass sie gesonderte Teile sind. Das Rad 26 kann aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen hergestellt sein.
Indem jetzt auf die 6 und 7 Bezug genommen wird, hat jede Zahnbasis 42 ein erstes Ende 78 mit einer ersten Endfläche 82, die dafür ausgebildet ist, an die vordere Wand 62 der Ausnehmung 58 zu stoßen, ein zweites Ende 86 mit einer zweiten Endfläche 90, die dafür ausgebildet ist, an die hintere Wand 70 der Ausnehmung 58 zu stoßen, sowie eine untere Fläche 94, die sich zwischen den ersten und zweiten Enden 78, 86 erstreckt und dafür ausgebildet ist, an die Grundwand 66 der Ausnehmung 58 zu stoßen. Jede Zahnbasis 42 weist außerdem eine obere Oberfläche 98 auf, die sich zwischen den ersten und zweiten Enden 78, 86 erstreckt und dafür ausgebildet ist, mindestens teilweise einen Schneidzahn 46 darauf abzustützen, wie es unten weiter beschrieben wird. Eine Öffnung und vorzugsweise eine mit Gewinde versehene Blindöffnung 102 ist in der oberen Oberfläche 98 ausgebildet, um das Befestigungsmittel 50 aufzunehmen, um den Schneidzahn 46 abnehmbar an der Zahnbasis 42 und dadurch an dem Rad 26 zu befestigen.
Wie es am besten in 7 dargestellt ist, variiert die Zahnbasis 42 in der Breite zwischen den ersten und zweiten Enden 78, 86 und weist einen verengten Schaft oder verengten Abschnitt 106 auf, der sich in der dargestellten Ausführungsform an dem ersten Ende 78 der Basis 42 befindet. Der verengte Schaft 106 weist Seitenwände 110 auf, die sich von der oberen Oberfläche 98 erstrecken und die unter einer Breite W mit Abstand voneinander angeordnet sind (siehe 7). In der dargestellten Ausführungsform reicht die Breite W von 0,635 cm (0,25 Inch) bis 0,75 mal einer gesamten Breite des Schneidzahns 46, und die Seitenwände 110 sind im Allgemeinen parallel zueinander. In einer Ausführungsform beträgt die Breite 1,27 cm (0,5 Inch), was auch die Breite oder Dicke des Rads 26 ist. Indem die Breite W so gewählt wird, dass sie zu der Dicke des Rads 26 passt, wird die Ausrichtung und das Schweißen der Zahnbasis 42 an das Rad 26 erleichtert. Ein Übergangsabschnitt 114 ist mit dem verengten Schaft 106 verbunden und erweitert die Basis 42, wenn man sich in Längsrichtung zu dem zweiten Ende 86 hin bewegt. Der Übergangsabschnitt 114 weist Übergangswände 118 auf. Jede Übergangswand 118 ist relativ zu ihrer jeweiligen Seitenwand 110 um einen Winkel zwischen 90° und 160° gewinkelt, der in der dargestellten Ausführungsform ungefähr 130° beträgt. Optional kann die Schnittstelle oder der Rand zwischen der oberen Oberfläche 98 und den Seitenwänden 110 und der oberen Oberfläche 98 und den Übergangswänden 118 abgeschrägt, mit einer Rundung versehen oder auf andere Weise gebrochen sein, wie es bei 122 dargestellt ist, um die Aufnahme und Installation der Schneidzähne 46 auf den Zahnbasen 42 zu erleichtern.
In der dargestellten Ausführungsform definiert der am weitesten von dem verengten Schaft 106 entfernte Punkt der Übergangswand 118 die maximale Breite Wmax der Basis 42. Von dieser Stelle verengt sich die Basis 42 in einer sich verjüngenden Art und Weise zu dem zweiten Ende 86 hin. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verjüngung tatsächlich ein Radius, wobei dieser Radius von 15,24 cm (6 Inch) bis 22,86 cm (9 Inch) (zum Beispiel ungefähr 19,05 cm (7,5 Inch)) reichen kann. Es wird angenommen, dass diese Verjüngung eine Reibung während des Schneidens reduziert, während gleichzeitig die Stärke des Schneidrads 18 beibehalten wird. Die Öffnung 102 ist unter einem Abstand von dem verengten Schaft 106 angeordnet, um sich in einem breiteren Teil der Basis 42 zu befinden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Öffnung 102 relativ zu einer Längsachse der Basis 42 zentriert.
Jede Zahnbasis 42 ist in den Ausnehmungen 58 an dem Rad 26 befestigt (zum Beispiel geschweißt, gelötet oder auf andere Weise verbunden), wie es in 4 dargestellt ist, so dass die untere Fläche 94 auf der Grundwand 66 des Rads 26 im Allgemeinen zentriert ist, so dass im Wesentlichen gleiche Teile der Basis 42 überstehen oder sich von in entgegengesetzte Richtungen weisenden Oberflächen 38 des Rads 26 nach außen erstrecken. Auf diese Weise ist die Öffnung 102 auf der Grundwand 66 im Wesentlichen zentriert oder seitlich ausgerichtet. Die Basen 42 können aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen hergestellt sein.
Indem jetzt auf die 8 bis 11 Bezug genommen wird, kann jeder Schneidzahn 46 aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen hergestellt sein und hat ein erstes Ende 126 mit einer ersten Endfläche 130, ein zweites Ende 134 mit einer zweiten Endfläche 138, sowie eine Boden- oder Befestigungsfläche 142, die sich zwischen den ersten und zweiten Enden 126, 134 erstreckt und so ausgebildet ist, dass sie an die obere Oberfläche 98 einer entsprechenden Zahnbasis 42 stößt. Der dargestellte Zahn 46 verjüngt sich leicht von einer größeren Breite an dem ersten Ende 126 zu einer kleineren Breite an dem zweiten Ende 134. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verjüngung tatsächlich ein Radius, und dieser Radius kann von 15,24 cm (6 Inch) bis 22,86 cm (9 Inch) reichen (zum Beispiel ungefähr 19,05 cm (7,5 Inch)). Dieses trägt dazu bei, einen gewissen Freiraum zu schaffen und einen Widerstand zu verringern, wenn sich der Zahn 46 durch die Arbeitsfläche 22 schneidet. Zahnseitenwände 140 erstrecken sich von dem ersten Ende 126 zu dem zweiten Ende 134 und sind so ausgebildet, dass sie die Verjüngung bilden. Die dargestellte erste Endfläche 130 ist anfänglich mit einer Tasche oder Ausnehmung ausgebildet, um einen oder mehrere Schneidspitzeneinsätze 138 aufzunehmen, was in der dargestellten Ausführungsform polykristalline Diamantschneideinsätze (PDC) sind. In anderen Ausführungsformen und mit anderen Arten von Schneidzähnen könnten die Schneidspitzeneinsätze aus anderen verschleißfesten Materialien (zum Beispiel Carbiden) hergestellt sein. Die Schneidspitzeneinsätze 138 können an das Rumpfmaterial des Zahns 46 gelötet, geschweißt oder auf andere Weise daran befestigt sein.
Wie es am besten in den 10 und 11 zu erkennen ist, weisen die Schneidspitzeneinsätze 138 führende Schneidflächen 146 auf, die sich von der ersten Endfläche 130 des Zahns 46 nach vorne erstrecken oder von dieser vorstehen, so dass die Schneidspitzeneinsätze 138 die führende Schneidkante des Zahns 46 definieren, wenn sich das Schneidrad 18 in der von dem Pfeil R (siehe 2 bis 4) angegebenen Schneidrichtung dreht. Wie es in den 3 und 10 dargestellt ist, ist ein dominanter Kraftvektor F an dem radial äußeren Punkt an den führenden Schneidflächen 146 oder den Schneidspitzen definiert. Der dominante Kraftvektor F ist tangential zu der im Allgemeinen kreisförmigen Rotation des Schneidrads 18 und ist somit senkrecht zu einer Ebene, die die führenden Schneidflächen 146 enthält. In einigen anderen Ausführungsformen kann die von den führenden Schneidflächen 146 definierte Schneidebene relativ zu dem dominanten Kraftvektor F derart gewinkelt sein, dass die Schneidebene entweder vorwärts in der Richtung der Bewegung der Schneideinrichtung gewinkelt ist (das heißt die Schneideinrichtung hat einen positiven Spanwinkel) oder rückwärts in der Richtung der Bewegung der Schneideinrichtung (das heißt die Schneideinrichtung hat einen negativen Spanwinkel). In der dargestellten Ausführungsform definiert die Befestigungsfläche 142 eine Ebene und liegt in der Ebene, die im Allgemeinen parallel zu dem dominanten Kraftvektor F an der Schneidspitze ist, wenn sich das Schneidrad 18 durch das Material der Arbeitsfläche 22 schneidet. Darüber hinaus weist das Befestigungsmittel 50 eine Achse A auf (siehe 4), die im Allgemeinen senkrecht zu dem dominanten Kraftvektor F an der Schneidspitze ist, wenn sich das Schneidrad 18 durch das Material der Arbeitsfläche 22 schneidet.
Jeder Schneidzahn 46 umfasst des Weiteren erste und zweite Vorsprünge oder Ansätze 150, 154 neben dem ersten Ende 126 des Zahns 46, die sich von der Befestigungsfläche 142 in einer Richtung von den Schneidspitzeneinsätzen 138 weg erstrecken (das heißt nach unten in den 9 und 10). In anderen Ausführungsformen könnten die Ansätze 150, 154 eher mit einem Abstand von der ersten Endfläche 130 angeordnet sein anstatt dass sie koplanare Verlängerungen der ersten Endfläche 130 sind, wie dargestellt. Die Ansätze 150, 154 sind unter einem Abstand oder einem Spalt G voneinander angeordnet (siehe 9 und 11), der mindestens so groß ist wie die Breite W des verengten Schafts 106, so dass die ersten und zweiten Ansätze 150, 154 den Schaft 106 überspannen, wenn die Befestigungsfläche 142 die obere Oberfläche 98 der Zahnbasis 42 ergreift, auf der sie befestigt ist. Mit anderen Worten ist einer der Ansätze 150 an einer Seite des verengten Schafts 106 angeordnet und der andere Ansatz 154 ist an der anderen Seite des verengten Schafts 106 angeordnet, wenn die Befestigungsfläche 142 die obere Oberfläche 98 der Zahnbasis 42 ergreift, auf der sie befestigt ist. Dieses bedeutet, dass der verengte Schaft 106 sich mindestens teilweise zwischen den zwei Ansätzen 150, 154 befindet. Die Befestigungsfläche 142 erstreckt sich daher auch zwischen den Ansätzen 150, 154 derart, dass die Befestigungsfläche 142 und die Ansätze 150, 154 zusammenarbeiten, um einen Kanal zu definieren, der sich zwischen den Ansätzen 150, 154 erstreckt. Der Kanal ist so bemessen und ausgebildet, dass er den verengten Schaft 106 aufnimmt.
Wie es am besten in 11 erkennbar ist, weist jeder Ansatz 150, 154 Reaktionsflächen in der Form einer inneren Oberfläche 158 auf, die an einer entsprechenden Seitenwand 110 des verengten Schafts 106 angreift, sowie eine Übergangsfläche 162, die an einer entsprechenden Übergangswand 118 des Übergangsabschnitts 114 angreift, an dem sich die Zahnbasis 42 auf den verengten Schaft 106 verengt. Die Übergangsflächen 162 können in Ansatzseitenwände 164 übergehen, die in der dargestellten Ausführungsform in die Zahnseitenwände 140 übergehen. Ein mit einem Radius versehener Übergangsbereich B kann die Übergangsfläche 162 in die Ansatzseitenwand 164 überführen. In anderen Ausführungsformen kann ein abgeschrägter Rand oder ein schärferer Rand an der Schnittstelle der Übergangsfläche 162 und der Ansatzseitenwand 164 ausgebildet sein. Die abgeschrägten, mit Radius versehenen oder auf andere Weise gebrochenen Ränder 122 entlang der oberen Oberfläche 98 der Basis 42 erleichtern eine Installation des Schneidzahns 46 auf der oberen Oberfläche 98 der Zahnbasis 42.
In der dargestellten Ausführungsform schneiden die innere Oberfläche 158 und die Übergangsfläche 162 an jedem Ansatz 150, 154 einander unter einem Winkel, der von 90° bis 160° reicht, und in der dargestellten Ausführungsform unter einem Winkel von ungefähr 130°, was innerhalb eines Toleranzniveaus (zum Beispiel innerhalb von 5°) ungefähr der gleiche Winkel zwischen der entsprechenden Übergangswand 118 und der entsprechenden Seitenwand 110 der Basis 42 ist. Die Schnittstelle kann mit einem Radius versehen sein, um scharfe Kanten zu beseitigen. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass der Zahn 46 mit dem verengten Schaft 106 und dem Übergangsabschnitt 114 der Basis 42 verschachtelt ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die inneren Oberflächen 158 der ersten und zweiten Ansätze 150, 154 im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen senkrecht zu der Befestigungsfläche 142. So wie sie hier und in den beigefügten Schutzansprüchen verwendet werden, umfassen die Begriffe „im Allgemeinen“, „im Wesentlichen“, oder „ungefähr“, wenn sie dazu verwendet werden, Winkel, parallele Flächen oder senkrechte Flächen zu beschreiben, in dem technischen Fachbereich akzeptable Toleranzniveaus (zum Beispiel innerhalb von 5°).
Die inneren Oberflächen 158 sind unter einem Abstand oder mit einem Spalt G voneinander angeordnet (siehe 9 und 11), der mindestens so groß ist wie die Breite W des verengten Schafts 106. In der dargestellten Ausführungsform reicht der Abstand zwischen den inneren Oberflächen 158 der ersten und zweiten Ansätze 150, 154 von 0,635 cm (0,25 Inch) bis 0,75 mal einer gesamten Breite des Schneidzahns 46 in Korrelation mit der Breite W des verengten Schafts 106. Wenn die Breite W beispielsweise 1,27 cm (0,5 Inch) ist, kann der Spalt G 1,32 cm (0,52 Inch) sein (und Standard-Herstellungstoleranzen können verwendet werden).
Eine Kraftübertragungsschnittstelle wird durch die Reaktionsflächenabschnitte definiert, welches die inneren Oberflächen 158 und die Übergangsflächen 162 der Ansätze 150, 154 und die entsprechenden Seitenwände 110 und die Übergangswände 118 der Zahnbasis 42 sind. Das heißt, dass in Reaktion auf eine auf den Schneidzahn 46 wirkende Kraft einer oder mehrere der Reaktionsflächenabschnitte die Kraft an die Basis 42 und schließlich an das Rad 26 übertragen. Die Reaktionsflächenabschnitte definieren Ebenen, die vertikal ausgerichtet sind, wenn der Schneidzahn 46 während des Betriebs erstmals die Arbeitsfläche 22 ergreift. Die komplementären Flächen des Schneidzahns 46 und der Zahnbasis 42 ermöglichen eine effektive Übertragung der auf die Schneideinrichtung wirkenden Kräfte selbst mit kleineren Differenzen in den Herstellungstoleranzen zwischen den Flächen, und selbst wenn die Kraft nicht vollständig parallel zu der Befestigungsfläche 142 ist. Anders ausgedrückt kooperieren die Reaktionsflächen des Schneidzahns 46 und der Zahnbasis 42, um jegliches auf den Schneidzahn 46 während des Betriebs aufgebrachtes Moment zu minimieren, das dazu neigen kann, den Zahn 46 von der Zahnbasis 42 zu entfernen. Die Reaktionsflächen arbeiten außerdem so, dass sie eine an das Befestigungsmittel 50 übertragene Scherkraft verringern, anstatt dass die gesamte oder ein größerer Teil der Kraft von dem Zahn 46 direkt in die Zahnbasis 42 übertragen wird. Dieses kann dadurch ermöglicht werden, dass die Teile selektiv mit Toleranzen versehen werden, so dass die Toleranzen an den Reaktionsflächen enger sind als die Toleranzen zwischen dem Befestigungsmittel 50 und den Öffnungen 102, 170.
Jeder Zahn 46 umfasst außerdem eine obere Oberfläche 166 (siehe 10), die sich zwischen den ersten und zweiten Enden 126, 134 erstreckt. Eine Öffnung, vorzugsweise eine Schulterbohrungs-Durchgangsöffnung 170, erstreckt sich von der oberen Oberfläche 166 zu der Befestigungsfläche 142, um das Befestigungsmittel 50 aufzunehmen, um den Schneidzahn 46 entfernbar an der Zahnbasis 42 und dadurch an dem Rad 26 zu befestigen. Der Kopf des Befestigungsmittels 50 kann vollständig in den Schulterbohrungsabschnitt der Öffnung 170 in dem Zahn 46 eingelassen sein. Die Öffnung 170 ist unter einem Abstand von der ersten Endfläche 130 und von den Ansätzen 150, 154 angeordnet (das heißt von den Ansätzen 150, 154 so versetzt, dass sie die Ansätze 150, 154 nicht schneidet), um mit der Öffnung 102 in der Basis 42 ausgerichtet zu sein, wenn der Zahn 46 an der Basis 42 installiert ist. Das Befestigungsmittel 50 ist in der Öffnung 170 in dem Zahn 46 installiert und erstreckt sich in die mit einem Gewinde versehene Öffnung 102 in der Basis 42. Das Befestigungsmittel 50 ist festgezogen, um den Zahn 46 an der Basis 42 zu befestigen. Durch Verwendung eines Befestigungsmittels 50 können die Schneidzähne 46 entfernt und ersetzt werden, wenn die Schneidspitzen 138 abgenutzt sind. Die Verwendung nur eines einzigen Befestigungsmittels 50 für jeden Zahn 46 verringert die Zeit und den Aufwand, die erforderlich sind, um die Zähne 46 zu ersetzen. Die Benutzung eines einzigen Befestigungsmittels 50 wird teilweise durch die oben beschriebene Konfiguration der Basis 42 und des Zahns 46 sowie durch die an diesen Komponenten vorgesehenen Reaktionsflächen erleichtert.
12 zeigt drei unterschiedlich große Schneidzähne 46, 46' und 46" zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen (das heißt um Mikrogräben unterschiedlicher Breiten zu schneiden). Trotz ihrer unterschiedlichen Größen sind alle drei dargestellten Zähne so ausgebildet, dass sie auf der gleichen Zahnbasis 42 angebracht werden können. Dieses wird aufgrund der konsistenten Geometrieeigenschaften der Ansätze 150, 154, 150', 154', und 150", 154" erreicht, wie beispielsweise dem konsistenten Spalt G und den im Allgemeinen konsistenten Reaktionsflächen. 13 zeigt die drei Zähne 46, 46' und 46" montiert an der Zahnbasis 42. Man kann erkennen, dass die Schnittstelle zwischen den Übergangsflächen 162, 162' und 162" und der Übergangswand 118 der Zahnbasis 42 von Zahn zu Zahn leicht variiert. Dieses wird durch Veränderungen in den Übergangsflächen 162, 162', 162" der verschiedenen Zähne 46, 46' und 46" bewirkt, die aufgrund von Herstellung, Vorsehen von Toleranzen und anderen, mit den unterschiedlichen Größen verbundenen geometrischen Begrenzungen auftreten. Wie man in 13 erkennt, kann die Passform zwischen den Übergangsflächen 162, 162', 162" und der Übergangswand 118 in jeder Richtung von einem parallelen Flächeneingriff etwas abweichen (zum Beispiel bis zu ungefähr 5°). Während dieses die Kontaktfläche/Eingriffsstelle zwischen den Flächen beeinflussen kann, arbeiten die Reaktionsflächen noch so, dass sie die Zähne 46, 46' und 46" an Ort und Stelle an der Basis 42 halten und eine auf die Zähne 46, 46' und 46" aufgebrachte Kraft in die Basis 42 übertragen.
Verschiedene Merkmale der Erfindung werden in den nachfolgenden Schutzansprüchen dargestellt.

Claims

Rotierende Schneideinrichtung, die aufweist: ein Rad; eine mit einem äußeren Umfang des Rads verbundene Zahnbasis, wobei die Zahnbasis einen verengten Schaft und eine mit Abstand von dem verengten Schaft angeordnete Öffnung umfasst; einen entfernbar an der Zahnbasis befestigten Schneidzahn, wobei der Schneidzahn eine Befestigungsfläche hat, die dafür ausgebildet ist, die Zahnbasis zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand voneinander angeordnet sind, der mindestens so groß ist wie eine Breite des verengten Schafts derart, dass die ersten und zweiten Ansätze den Schaft überspannen, wenn die Befestigungsfläche die Zahnbasis ergreift, wobei der Schneidzahn des Weiteren eine mit der Öffnung in der Zahnbasis ausgerichtete Öffnung aufweist; und ein Befestigungsmittel, das in der Öffnung des Schneidzahns und der Öffnung der Zahnbasis aufgenommen ist, um den Schneidzahn entfernbar an der Zahnbasis zu befestigen.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei der verengte Schaft neben einem Ende der Zahnbasis angeordnet ist und wobei die ersten und zweiten Ansätze neben einem Ende des Schneidzahns angeordnet sind.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schneidzahn eine Schneidspitze aufweist, die aus einem verschleißfesten Material hergestellt ist.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Schneidspitze ein polykristalliner Diamantschneideinsatz (PDC) ist.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 3, wobei das Befestigungsmittel eine Achse aufweist, die im Allgemeinen senkrecht zu einem dominanten Kraftvektor an der Schneidspitze ist, wenn sich die Schneideinrichtung durch ein Material schneidet.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Befestigungsfläche eine Ebene definiert, die im Allgemeinen parallel zu einem dominanten Kraftvektor an der Schneidspitze ist, wenn sich die Schneideinrichtung durch ein Material schneidet.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten und zweiten Ansätze eine innere Oberfläche aufweist, die eine entsprechende Seitenwand des verengten Schafts ergreift, sowie eine Übergangsfläche, die eine entsprechende Übergangswand dort ergreift, wo sich die Zahnbasis zu dem verengten Schaft verengt.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 7, wobei die innere Oberfläche und die Übergangsfläche einander unter einem Winkel schneiden, der von 90° bis 160° reicht.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 7, wobei die inneren Oberflächen der ersten und der zweiten Ansätze im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen senkrecht zu der Befestigungsfläche sind.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 9, wobei die inneren Oberflächen der ersten und zweiten Ansätze voneinander unter einem Abstand angeordnet sind, der größer ist als ein Abstand zwischen den entsprechenden Seitenwänden des verengten Schafts.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 10, wobei der Abstand zwischen den inneren Oberflächen der ersten und zweiten Ansätze von 0,635 cm (0,25 Inch) bis 0,75 mal einer gesamten Breite des Schneidzahns reicht.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zahnbasis an das Rad geschweißt ist.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zahnbasis einstückig mit dem Rad ausgebildet ist.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Rad eine an seinem äußeren Umfang ausgebildete Ausnehmung aufweist, wobei die Zahnbasis in der Ausnehmung an dem Rad befestigt ist.
Rotierende Schneideinrichtung nach Anspruch 1, wobei der verengte Schaft abgeschrägte, mit einem Radius versehene oder auf andere Weise gebrochene Kanten aufweist, die eine Installation des Schneidzahns auf der Zahnbasis erleichtern.
Schneidzahn, der dafür ausgebildet ist, an einer rotierenden Vorrichtung angebracht zu werden, wobei der Schneidzahn umfasst: einen Rumpf, der aufweist: eine Befestigungsfläche, die dafür ausgebildet ist, die rotierende Vorrichtung zu ergreifen, erste und zweite Ansätze, die sich von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand derart voneinander angeordnet sind, dass ein Teil der rotierenden Vorrichtung zwischen den ersten und zweiten Ansätzen angeordnet werden kann, wenn die Befestigungsfläche die rotierende Vorrichtung ergreift, und eine Öffnung, die dafür ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel für ein lösbares Befestigen des Schneidzahns an der rotierenden Vorrichtung aufzunehmen; und eine Schneidspitze, die an dem Rumpf angebracht ist.
Schneidzahn nach Anspruch 16, wobei die Schneidspitze ein polykristalliner Diamantschneideinsatz (PDC) ist.
Schneidzahn nach Anspruch 16, wobei jeder der ersten und zweiten Ansätze eine innere Oberfläche und eine Übergangsfläche aufweist, die einander unter einem Winkel schneiden, der von 90° bis 160° reicht.
Schneidzahn nach Anspruch 18, wobei der Winkel ungefähr 130° beträgt.
Schneidzahn nach Anspruch 18, wobei die inneren Oberflächen der ersten und zweiten Ansätze im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen senkrecht zu der Befestigungsfläche sind.
Rotierende Schneideinrichtung, die aufweist: ein Rad; eine mit einem äußeren Umfang des Rads verbundene Zahnbasis, wobei die Zahnbasis einen verengten Abschnitt mit einer oberen Oberfläche, unter einem Abstand voneinander angeordnete Seitenwände, die sich von der oberen Oberfläche erstrecken, sowie eine unter einem Abstand von dem verengten Abschnitt angeordnete Öffnung umfasst; einen Schneidzahn, der abnehmbar an der Zahnbasis befestigt ist, wobei der Schneidzahn eine Befestigungsfläche aufweist, die dafür ausgebildet ist, die obere Oberfläche der Zahnbasis zu ergreifen, wobei sich erste und zweite Ansätze von der Befestigungsfläche erstrecken und unter einem Abstand voneinander derart angeordnet sind, dass entsprechende innere Flächen der ersten und zweiten Ansätze die entsprechenden Seitenwände des verengten Abschnitts ergreifen, wenn die Befestigungsfläche die obere Oberfläche ergreift, wobei der Schneidzahn des Weiteren eine mit der Öffnung in der Zahnbasis ausgerichtete Öffnung umfasst; und ein Befestigungsmittel, das in der Öffnung des Schneidzahns und der Öffnung der Zahnbasis aufgenommen ist, um den Schneidzahn abnehmbar an der Zahnbasis zu befestigen; wobei das Befestigungsmittel eine Achse umfasst, die im Allgemeinen senkrecht zu einem dominanten Kraftvektor an einer Schneidspitze des Schneidzahns ist, wenn die Schneideinrichtung durch ein Material schneidet; wobei die Befestigungsfläche eine Ebene definiert, die im Allgemeinen parallel zu dem dominanten Kraftvektor an der Schneidspitze ist; und wobei die inneren Flächen der ersten und zweiten Ansätze im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen senkrecht zu der Befestigungsfläche sind.