DE3121654A1

DE3121654A1 - Kreissaege mit gedaempfter vibration

Info

Publication number: DE3121654A1
Application number: DE19813121654
Authority: DE
Inventors: Ernest W. 97030 Oregon Brown
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-05-30
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2098923B; GB2098923A; US4270429A

Description

-lh

Anmelder; ,

International Paper Co.
'77 W. 45th Street

New York, N.Y. 10056
V.St.A.

Stuttgart, den 29.5.1981 P 4067

Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41

7000 Stuttgart 1

Kreissäge mit gedämpfter Vibration

Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Kreissägen und mehr im einzelnen auf Verbesserungen bei Hochgeschwindigkeits-Kreissägen, die für unterschiedliche Schneidoperationen in modernen Sägewerken geeignet sind. Um einen maximalen Arbeitswirkungsgrad zu erreichen, besteht der Trend bisher darin, erhöhte Sägegeschwindig-

— Sr —

keiten anzuwenden. Es wurde auch die Dicke des Sägeblatts beträchtlich verringert, um die Menge des Abfalls zu reduzieren. Das Sägeblatt kann nicht mehr als ein steifes Teil angesehen werden. Tatsächlich kann es gewissermaßen als vergleichbar mit einer semiflexiblen Membran betrachtet werden, die die Welle mit den Sägezähnen verbindet.

Bei höheren Geschwindigkeiten ist die Vibration des Säge- ^ blatts ein hervorragendes Problem und begrenzt die maximal

verfügbare Schneidgeschwindigkeit. Eine übermäßig starke Vibration des Sägeblatts kann dazu führen, daß Überhitzung, krumme Schnitte, eine Verkürzung der Lebensdauer der Säge und geräuschvolle Arbeitsbedingungen hervorgerufen werden. Eine übermäßig starke Vibration kann auch, was.noch wichtiger ist, gefährliche katastrophale Brüche der Säge verursachen.

Versuche zeigen, daß sich die Vibration der Säge in zwei signifikanten Formen darstellt. Bei der ersten Form besteht die Tendenz, daß sich Muster von stehenden Wellen auf dem rotierenden Sägeblatt ausbilden. Diese werden hier als Knotenvibrationsmuster bezeichnet. Die zweite ' Form enthält harmonische Zahn-Zu-Zahn-Vibrationen und die zugeordneten Vibrationen des Materials, das gerade geschnitten wird. Diese werden bei den folgenden Diskussionen vollständiger verständlich werden.

Aus Gründen, die ich nicht erklären kann, mit Ausnahme vielleicht wegen der Gewohnheit oder des dem Menschen innewohnenden Sinns für Symmetrie, werden Kreissägen bisher traditionell mit einer geraden Anzahl von Zähnen entworfen. Beispielsweise sind Sägen mit zwölf, sechzehn, achtzehn, vierundzwanzig, sechsunddreißig und größeren

geraden Anzahlen von Zähnen üblich» Es gehört ebenfalls zur Tradition, die Zähne am Umfang des Sägeblatts in" gleichmäßigen Abständen zu verteilen. Die unterschiedlichen geraden Anzahlen von Zähnen, die allgemein bei Kreissägen verwendet werden, sind durch verschiedene Zahlen teilbar. Z.B.:

Zwölf Zähne sind teilbar durch 2, 3» '4- oder 6, Sechzehn Zähne sind teilbar durch 2, 4- oder 8, Achtzehn Zähne sind teilbar durch 2, 3, 6 oder 9,

Vierundzwanzig Zähne sind teilbar durch 2, 3, 4-, 6, 8 oder 12, und

Sechsunddreißig Zähne sind teilbar durch 2, 3» 4-, 6 oder 12.

Die o.g. bekannten Kreissägen unterliegen sowohl harmonischen als auch Knotenvibrations-Problemen. Die gleichmäßig im Abstand angeordneten Sägezähne treffen auf das Werkstück in gleichmäßigen Zeitabständen, so daß eine Tendenz besteht, das Sägeblatt, die Sägezähne und das Werkstück oder Material, das geschnitten wird, in harmonische Schwingungen zu versetzen. Auch macht es die Tatsache, daß die Anzahl der Zähne bei den Sägen teilbar ist, wahrscheinlich, daß Knotenvxbrationsmuster sich ausbilden, die zu einer stehenden oder stationären Welle auf der Säge führen, die eine Periode hat, die bis auf einen Faktor der Gesamtanzahl der Zähne entspricht.

Es wurden viele Versuche unternommen, die Sägenvibration zu verringern. Diese hatten nur einen begrenzten Erfolg. So wurde beispielsweise die Variation des Zahnabstands innerhalb sich in engem Abstand wiederholender Muster oder Polgen durch Owen u.a. in der US-PS 2 718 245 und durch Blum in der US-PS 2 351 737 vorgeschlagen. Es wurde auch eine Variation der Höhe abwechselnd aufeinanderfolgender Zähne durch Soderstrom in der US-PS 3 378 7^7 und durch Owen u.a., siehe oben., vorgeschlagen.. Auch wurden systematische Variationen der seitlichen Abschrägung bei einander benachbarten Zahngruppen durch Edmiston in der US-PS 2 770 267 vorgeschlagen. Zusätzlich zu den o.g. Maßnahmen haben Forscher die Verwendung von unsymmetrischen Kantenschlitzen zum Dämpfen von Knotenvib'rationen angeregt. Jedoch bringt keine der oben beschriebenen bekannten Sägen eine zufriedenstellende Lösung des Problems einer Dämpfung von Knotensehwxngungen bei gleichzeitiger Minimierung der harmonischen Schwingungen von -Zahn, zu Zahn und bei Aufrechterhaltung eine im wesentlichen ununterbrochenen kreisförmigen Säge.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist eine kreisförmige Säge vorgesehen, die verbesserte Vibrationseigenschäften hat, und die ein kreisförmiges Sägeblatt und eine Vielzahl von um den Umfang des Sägeblatts verteilten Sägezähnen aufweist. Die Zjihne sind in einer Mehrzahl von im ganzen gleichen Winkelsegmenten um das Sägeblatt angeordnet, derart, daß ,jedes Segment eine Mehrzahl der Zähne enthält, deren Mehrheit voneinander einen zufällig gewählten Abstand aufweisen. Jedes Segment enthält auch eine erste Winkelzone, die im ' ganzen steifer ist als der Rest des Segments. Die Anzahl der um das Sägeblatt verteilten Segmente ist eine unge-

rade Zahl.

' Wenn die Säge mit relativ hohen Geschwindigkeiten rotierend angetrieben wird, neigen die Segmente .dazu, ein Knotenvibrationsmuster zu induzieren, dessen Periode zwei der Segmente entspricht, und, weil die Anzahl der Segmente eine ungerade Zahl ist, neigt die periodische ,Verstärkung, die erforderlich ist, um ein Khotenvibrafcionsmuster aufrecht zu erhalten, dazu, durch eine außer Phase liegende Beziehung des am Beginn einer Umdrehung auftretenden Vibrationsausschlag im Vergleich zu dem am Ende der Umdrehung auftretenden Vibrationsausschlag verhindert zu werden.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung wird die erste Winkelzone jedes Segments steifer gemacht als der Rest des Segments, indem man in diesem in größeren Abstand angeordnete Zähne vorsieht, als beim Rest des Segments. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch vorgesehen, daß die Zahl der o.g. Winkelsegmente, eine Prim-· zahl"ist, und daß die Anzahl der Sägezähne innerhalb jedes der Winkelsegmente eine Primzahl ist, so daß die Möglichkeiten für eine Vibration, die auf der Teilbarkeit der Zahl der verwendeten Zähne beruht, in großen Umfang vermieden sind.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Zahn-Zu-Zahn-Abstand innerhalb der Zonen jedes Segments in zufälliger Weise innerhalb vorbestimmter Grenzen variiert, um die harmonischen Schwingungen von Zahn zu Zahn und die damit verbundenen Vibrationen des Werkstücks zu minimieren.

Angesichts der obigen Ausführungen ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie eine Kreissöge mit verbesserten Vibrationseigenschaften schafft.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß sie eine verbesserte Hochgeschwindigkeitskreissäge mit vorbestimmten Vibrationseigenschaften schafft.

Ein weiterer.Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie eine Kreissäge mit verbesserten Vibrationseigenschaften schafft, die ein im wesentlichen ununterbrochenes Muster von Sägezähnen hat und die frei von Kantenschlitzen Oder anderen eine Schwächung bewirkenden Diskontinuitäten ist.

Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlicher anhand der Beschreibung in· Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Kreissägeblatts, das Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht.

Fig..2 ist eine Vorderansicht eines rotierenden

• bekannten Kreissägeblatts, das einen Knotendurchmesser der Vibration zeigt.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Sägeblatts.

Fig. 4- ist eine Vorderansicht eines rotierenden | bekannten Kreissägeblatts, das zwei Knoten- j durchmesser der Vibration zeigt. j

~ JlO-

Fig. 5 ist eine Vorderansicht eines bekann

ten rotierenden Kreissägeblatts, das drei Knotendurchmesser der Vibration zeigt. .

Fig. 6 ist eine Vorderansicht' eines rotieren

den Kreissägeblatts, das Merkmale der Erfindung verwirklicht, und das 2 1/2 Knotendurchraesser der Vibration zeigt,

Fig. 2a, 4a, 5a und 6a sind graphische Darstellungen der

wellenförmigen Seitenauslenkung, die den Knotenvibratxonsmustern, die in den Fig. 2, 4-, 5 bzw. 6 gezeigt sind, zugeordnet sind.

Fig. 7, 8 und 9 sind teilweise Vorderansichten von Peripherieabschnitten eines Kreissägeblatts, die den Zahnabstand zur Verwirklichung einer relativ steifen Zone, einer durchschnittlichen Zone bzw. einer relativ flexiblen Zone zeigen.

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es gut, gewisse charakteristische Eigenschaften des Phänomens der Knotenvibration zu beschreiben. In Fig. 2 ist ein einziger Knotendurchmesser -10 gezeigt. Wenn das Sägeblatt mit höheren Geschwindigkeiten rotierend angetrieben wird, wird das halbe Segment 11 in positiver Richtung seitlich ausgelenkt, d.h. zum Betrachter hin, während das halbe Segment 12 vom Betrachter weg in der negativen Richtung ausgelenkt wird. Die

^M-

seitliche Auslenkung ist in Fig. 3 gezeigt. Ungeachtet der hohen Drehzahl bleibt der Knotendurchraesser 10 im wesentlichen fest, und jedes Element der Säge wird veranlaßt, sich aus der positiven Richtung in die negative Richtung zu verbiegen, während es von der positiven Zone zur negativen Zone wandert«, Die Verbiegung bewirkt eine wesentliche innere Spannung des Sägeblatts', Das Sägeblatt wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit durch Bruch ausfallen, falls die Spannung die maximale Festigkeit des Materials überschreitet. Das in Fig. 2 gezeigte Knotenvibrationsrauster neigt dazu, in Kreissägen mit einer geraden Anzahl von Zähnen, die durch den Faktor 2 teilbar sind, zu entstehen. Die diesem Knotenvibrationsmuster zu-.geordnete stehende Welle wird in Fig. 2a gezeigt. Die Ordinate repräsentiert die seitliche Auslenkung und die Abszisse repräsentiert den Winkelabstand rings um das Sägeblatt. Die seitliche Auslenkung ist in Fig. 3 als Abmessung L gezeigt.

Fig. 4- zeigt ein Knotenvibrationsmuster mit zwei Knotendurchmessern 13, 14-, das dazu neigt, von selbst in Kreissägen mit einer geraden Anzahl von Zähnen, die durch den Faktor 4· teilbar sind, zu entstehen. Die Knotendurchmesser 13, 14- definieren die Knotenlinie mit einer seitlichen Auslenkung null und bleiben im allgemeinen stationär, während die Säge mit großen Drehzahlen rotierend angetrieben wird. Die Zonen zwischen den Knotendurchmessern erfahren die in Fig. 4-a gezeigte positive und negative seitliche Auslenkung.

Fig. 5 zeigt ein Knotenvibrationsmuster, das drei Knotendurchmesser 20, 21 und 22 aufweist, das dazu neigt, in

Kreissägen mit einer durch den Faktor 6 teilbaren Anzahl von Zähnen von selbst zu entstehen. Wie oben diskutiert wurde, repräsentieren die Knotendurchmesser Linien einer seitlichen Auslenkung null, während die Zonen zwischen ihnen die positive oder negative Auslenkung repräsentieren. Die der Sage von Fig. 5 zugeordnete Auslenkungswelle ist in Fig. 5a dargestellt.

Um die Tendenz zur Bildung von Knotenvibrationsmusterns zu minimieren, und um harmonische Vibrationen von Zahn zu Zahn wesentlich zu verringern, habe ich die folgenden Kriterien für den Entwurf einer Kreissäge entsprechend den Prinzipien .der vorliegenden Erfindung vorgesehen.' Als erstes sind die Sägezähne vorzugsweise in einer ungeraden Zahl von winkelgleichen Segmenten um das Sägeblatt angeordnet. Jedes der Segmente sollte eine Winkelzone mit im allgemeinen größeren Zähnen enthalten, d.h., mit Zähnen, die zwischen der Spitze und der Einschweifung im allgemeinen lang sind. Die Winkelzone mit diesen größeren Zähnen wird im ganzen Biegungseigenschaften mit größerer Starrheit oder Steifheit zeigen. In jedem Segment ist eine zweite Winkelzone mit einer größeren Zahl von Zähnen enthalten, um eine flexiblere Zone des Segments zu schaffen. Die kleineren Zähne sind in ihrer Lnngc zwischen der Spitze und der Einschweifung Idirzor, aber·haben die selbe radiale Tiefe wie die größeren Zähne.

Eine dritte Winkelsone mit Zähnen mit mittleren Abmessungen kann waJilwei.se zwischen der steifen und der flexiblen Winkelzone verwendet werden, um eine zusätzliche Dämpfung zu schaffen.'

Um harmonische Zahn-Zu-Zahn-Vibrationen zu vermeiden, ist es empfehlenswert, daß nicht zwei Zähne innerhalb eines Winkelsegments den selben Steigungswinkel haben. D.ku, der Abstand Zahn-Zu-Zahn aller Zähne innerhalb eines Segments sollte innerhalb geeigneter Grenzen zufällig variieren, wenn man die im allgemeinen steifere und die. im allgemeinen flexible WinkeIzone jedes Segments schafft.

Alle Winkelsegmente des Sägeblatts sind vorzugsweise identisch, so daß die jedem Knotenvibrationsmuster zugeordnete stehende Welle, das dazu neigt, selbst zu entstehen, zu einem außerphasigen Verhältnis der beim Beginn einer Umdrehung des Sägeblatts auftretenden seitlichen Vibrationsauslenkung und derjenigen Auslenkung, die am Ende des Umlaufs auftreten würde, führt.Mit anderen Worten,keiner der Abstände zwischen den Sägezahnen in irgend einem Segment ist der gleiche, und jede Symmetrie im Sägeblatt ist eine Symmetrie., die sich periodisch in einer Weise wiederholt, die den Effekt der Selbstauslöschung der Knotenvibration unterstützt.

Es ist empfehlenswert, daß die Anzahl der Zähne in jedem der winkelgleichen Segmente eine Primzahl größer als zwei ist. Es ist ebenfalls empfehlenswert, daß die Anzahl' der winke IgI eic he η »Segmente rings um <ias Sägeblatt eine.Primzahl größer als zwei ist. Eine Primzahl ist definiert als eine Zahl, die keine Faktoren aufweist mit Ausnahme dieser Zahl selbst und der Zahl 1. Das folgende ist die Primzahlreihe, die beim Entwurf von Kreissägeblättern entsprechend der Erfindung nützlich ist: 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37 usw..

Zunächst ist es empfehlenswert, aus der Primzahlreihe die Anzahl der winkelgleichen Segmente auszuwählen, die bei dem Sägeblatt verwendet werden wird. Als nächstes wird in ähnlicher Weise die Anzahl der Zähne in jedem Segment aus der Üerie ausgewählt. Das Produkt der Anzahl der Segmente und der Anzahl der Zähne in jedem Segment ist die Anzahl der bei dem gesamten Sägeblatt verwendeten Zähne.· Eg wird dann das einzelne Segment, der Säge entworfen, um einen ungleichmäßigen Zahnabstand μηά die flexiblen und die steifen Zonen zu schaffen.

Die Schritte de's Entwurfs kennen am besten unter Bezugnahme auf das Beispiel der Fig. 1 verstanden werden. In diesem Beispiel wurden fünf Segmente gewählt. Es wurden ebenfalls sieben Zähne pro Segment gewählt. Die Gesamtzahl der Zähne ist daher 35- Das Winkelsegment 30 ist in fünffacher Wiederholung rings um das Sägeblatt gezeigt, Das Segment 30 nimmt einen Winkel von 72 ein. Drei Säge-/aähne sind der flexiblen Winkelzone 31 zugeordnet, ein einziger Zahn ist der Winkelzone von durc-hschnit tlicher Flexibilität 32 zugeordnet und drei Zähne sind der relativ steifen Zone 33 zugeordnet. Es ist nicht wesentlich, daß die Winkelzone 33 gleich der Winkelzone 31 ist, obwohl eine annähernde Gleichheit bevoraugb .wird.

Um den Abu Land Zahn zu Zahn festzulegen, wird der- Winkelabstand, der durch ein Segment eingenommen wird, durch die Gesamtzahl dor Zähne in dem 3ep$ment geteilt, um einen normalen Winkelabstand zu erhalten, wie er durch die Sögezähne eingenommen v/erden würde, falls sie innerhalb des Segments gleichmäßig im Abstand angeordnet wären. Beispielsweise würden die sieben Zähne im Segment 30 normalerweise einen Winko] von '/2° : 7 oder 10°17* ei η

nehmen. Als nächstes wird die Anzahl der relativ steifen I

Winkelzone 33 zugeordneten Zähne mit dem normalen Winkel- |

■■ . - I

abstand, vergrößert um einen geeigneten Multiplikations- |

faktor im Bereich von ungefähr 1„02 bis 1,20,multipliziert, |

um die größeren Zähne zu schaffen. Bei diesem Beispiel ■ jj

gilt für die Winkelzone 33 : 10°1?' χ 3x1,Ofl oder 35°2Ο·. |

Der durch die flexiblere Zone 31 eingenommene Winkel wird |

in ähnlicher Weise durch Verringern des Winkels, der durch I

die Zahl der dieser Zone zugeordneten Zähne bei normalem |

Abstand eingenommen würde, festgelegt=, Der einzelne Sahn, i

der die Winkelzone mit durchschnittlicher Flexibilität |

einnimmt, wird so entworfen, daß er seine normale Zahn- |

breite einnimmt, d.h. den Winkel 10°17'· · |

Unter abermaliger Bezugnahme auf die Zone 3.3 wird als |

nächstes ein anfänglicher gleichmäßiger Zahnabstand durch |

Dividieren des durch die Zone 33 eingenommenen Winkels, I

wie oben berechnet wurde, durch die Anzahl der in dieser f

Zone enthaltenen Zähne bestimmt, oder in diesem Beispiel . |

33°2O^! : 3 - 11°7'· Der anfängliche oder ursprüngliche |

Zahnabstand, der auf diese Weise festgelegt wird, wird |

in zufälliger Weise von Zahn zu Zahn durch einen Betrag I

in der Höhe bis ungefähr + 20$ variiert, um zum end- |

gültigen Zahnabstand zu kommen, oder in diesem Beispiel, I

er wird im Bereich von ungefähr + 7,4$ und - 3,3# f

variiert. Somit wird, der Winkel zwischen den Spitzen I

der Zähne 34--3Ϊ? auf 11°56' vergrößert, während der Win- J

kel zwischen den Spitzen der Zähne 35-36 auf 1O°39' ver» |

ringert wird, und der. Winkel zwischen den Spitzen der ■ |

Zähne 36-37 mit 10°44' fest co legt' wird» I

Ein ähnliches Verfahren wird vorwendet, um die flexiblere |

Winkelzone 31 zu entwerfen« Der ursprünglich ausgewählte f

-4L-

Winkel für die Zone 31 wird mit einem Multiplikationsfaktor kleiner als 1 multipliziert, der im 'Bereich von ungefähr 0,83 bis 0,98 gewählt wird, so daß die Summe der durch die Zonen 31, 32 und 33 eingenommenen Winkel gleich dem durch das gesamte Segment 30 eingenommenen Winkel ist. Indem man den auf diese Weise berechneten Winkel für die Zone 31 verwendet, wird als nächstes der normale Zahnabstand in dieser Zone bestimmt, und dann auf zufällige Weise um einen Betrag in der Höhe von ungefähr + 20$ variiert, um zum endgültigen Zahnabstand zu kommen. In diesem Beispiel wird der Winkel der Zone 31 durch Verwendung eines Multiplikators von 0,92 bestimmt, wodurch ach ergibt: 3 χ 0,92 χ 10°17' = 28°23'. Auch bei diesem Beispiel wird der Abstand Zahn zu Zahn im Bereich von ungefähr + 5,6$ bis -2,4$ variiert, so daß der endgültige Abstand zwischen den Spitzen der Zähne 38-39 9° 14-' beträgt, zwischen den Spitzen der Zähne 39-4-0 9°10' und zwischen den Spitzen der Zähne 40-41 10⁰O¹.

Der auf diese Weise für das Segment 30 vorgesehene Zahnabstand wird vorzugsweise identisch für jedes der übrigen Segmente 50, 51, 52 und 53 wiederholt. Es sollte beachtet werden, daß alle symmetrischen Eigenschaften des auf diese Weise entworfenen Sägeblatts die Tendenz haben, die Effekte der Selbstauslöschung der Knotenvibration, die unten weiter diskutiert werden, absichtlich zu verstärken.

Die Spitzon aller Sägezähne erstrecken sich vorzugsweise in radialer Richtung von der'Achse des- Sägeblatts aus gleich weit. Auch die radiale Tiefe aller Sägezähne ist vorzugsweise dieselbe. Somit ist in Winkelzonen mit einer gröi^!->ren Anzahl von Zähnen mehr Material

des Sägeblatts fortgenommen als bei Winkelrionerr mit weniger Zähnen, falls die Geometrie der Eincchweifung itn wesentlichen konstant gehalten wird. Sieho in diesem Zusammenhang die Fig. 7, 8 und 9·

Beim obigen Beispiel sind keine zwei Zähne einander auf einer Durchmesserlinie unmittelbar gegenüber angeordnet. Es .sind auch nicht irgendwelche identische Zähne in einem Abstand einer halben, einer viertel, oder einer sechstel Umdrehung, voneinander angeordnet, so daß sie zu einem systematisch verstärkten Knotenvibrationsmuster beitragen könnten. Jeder Zahn in einem vorgegebenen Segment hat.einen zugehörigen Zahn identischer .Form in einem Abstand von einem fünftel einer Umdrehung im nächsten Segment. Somit tragen alle verstärkenden Vibrationseffekte der Zähne zu einem Knotenmuster bei, das die Tendenz hat, sich selbst auszulöschen.

Der Effekt der Selbstauslöschung ist. in. Fig. 6 und 6a gezeigt. Jedes Knotenvibrationsmuster, das die Tendenz haben würde, bei dem Sägeblatt der Fig. 1 von selbst zu entstehen, würde die Tendenz haben, dies mit der Wiederholungsperiode der Zahngeometrie zu tun. Daher würde das Khotenmuster mit der niedrigsten Frequenz, das dazu tendieren mag, sich zu entwickeln, als seine halbe Periode ein einziges Winkelsegment haben. Andere mögliche Knotenmuster wurden Fre'quensen haben, die ein Vielfaches dieser Frequenz sind. In Fig. ß und 6a .ist der erste Knoten des Musters mit der niedrigsten Frequenz bei 0° gezeigt. Ein zweiter Knoten tritt bei 7?° au^. fiin dritter Knoten tritt bei 144° auf, und ein viorLcr Knoten tritt, bei 216° auf. Ein fünftel* Knoten würde dazu tendieren, bei

288° aufzutreten, und ein sechster Knoten würde dazu tendieren, bei 360° oder 0° aufzutreten. Da jedoch die Anzahl der Segmente eine ungerade Zahl ist, ist die seitliche Vibrationsauslenkung des letzten Segments 61 um 180° im Vergleich zu dem unmittelbar benachbarten ersten Winkelsegment 30 in der Phase verschoben. Als Ergebnis wird die periodische Verstärkung, die erforderlich ist, um eine den Knotenvibrationsmuster zugeordnete stehende Welle zu unterhalten, nicht auftreten, und das Knotenvibrationsmuster wird dazu neigen, sich selbst auszulöschen. Die Phasenbeziehung ist bei 62, 63 in Fig. 6a gezeigt.

Die oben beschriebene Annäherungsmethode beim Entwurf kann bei einer Vielzahl von Abmessungen der Sägeblätter mit unterschiedlichen Zöhnezahlen verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Anzahl der die wiederholte Sahngeometrie repräsentierenden Segmente eine ungerade Zahl ist, und daß eine ungerade Zahl von Zähnen in jedem Segment beibehalten wird. Man kann erwarten, daß die entsprechend den obigen Ausführungen entworfenen Sägeblätter eine wesentliche Verringerung von Geräusch und Vibration zeigen, höhere Arbeitsgeschwindigkeiten und sauberere Uchnitte.

Während die Erfindung mit einem gewissen Haß von Genauigkeit beschrieben wurde, erkennt man trotzdem aus den o. a. Beispielen, daß zahlreiche Modifikationen und. Ab- . Wandlungen ohne Abweichen von Kern und Schutzumfang der Erfindung möglich sind.

Claims

1 2 1 6 S 4

Patentansprüche

ly Kreissäge, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: Ein kreisförmiges Sägeblatt;

eine Vielzahl von Sägezähnen (34- bis 4-1), die am Umfang des Sägeblatts angeordnet sind; daß die Sägezähne in einer Mehrzahl von im ganzen gleichen Winkelsegmenten rings um das Sägeblatt angeordnet sind, daß jedes Segment (30, 50» 51» 52, 53) eine Mehrzahl der Sägezähne enthält, deren Mehrheit in zufälligen Abständen voneinander angeordnet sind, daß jedes Segment eine erste Winkelzone (33) aufweist, die im ganzen steifer ist als der Rest des Segments, und daß die Anzahl der Segmente rings um das Sägeblatt eine ungerade Zahl ist;

derart, daß beim rotierenden Antreiben der Säge die Segmente dazu tendieren, eine Knotenvibration zu induzieren, deren Periode zwei der Segmente entspricht, und daß die Tendenz besteht, daß eine periodische • Verstärkung der Knotenvibration verhindert wird durch eine außerphasige Beziehung zwischen der am Beginn einer Umdrehung der Säge auftretenden Vibrationsauslenkung im Vergleich zur am Ende dieser Umdrehung auftretenden Vibrationsauslenkung.

2. Kreissäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Segmente rings um das Sägeblatt eine Primzahl ist.

3. Kreissäge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im ganzen steifere erste

Winkelzone (33) des Segments Sägezähne (34 bis 36) enthält, die im ganzen in größerem Abstand voneinander angeordnet sind als die Sägezähne (38 bis 41), die in der zweiten.Winkelzone (31) des.Segments enthalten sind.

4. Säge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sägezähne in dem Segment eine ungerade Zahl ist.

5. Snp;e nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne in .dem Segment eine gleiche Tiefe haben, und daß die Anzahl der Sägezähne in dem Segment eine Primzahl ist.

6. Säge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand zwischen unmittelbar einander benachbarten Sägezähnen bei im wesentlichen allen Sägezähnen in jedem Segment in zufälliger Weise variiert ist, wodurch die Tendenz besteht, daß harmonische Zahn-Zu-Zahn-Vibrationen vermieden werden.

7. Säge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Winlcelsegmente fünf beträgt, und daß die Anzahl der Sägezähne in jedem Segment sieben beträgt.

8. Kreissäge, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: Ein kreisförmiges Sägeblatt;

eine Mehrzahl von Sägezähnen (34 bis 41), die so angeordnet sind, daß sie eine ungerade Mehrzahl von

im ganzen gleichen WinkelSegmenten (30, 50, 51? 52, 53) rings um das Sägeblatt bilden, daß jedes Segment durch eine ungerade Mehrzahl der Sägezähne definiert ist, und daß der Zahnabstand dieser ungeraden Mehrzahl von Zähnen in jedem Segment in zufälliger Weise variiert ist, um in jedem Segment' eine erste Winkelzone (33) mit im ganzen größerem Zahnabstand als in einer benachbarten Winkelzone in jedem Segment zu schaffen.

9. Säge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnabstand in jedem Segment um einen Betrag innerhalb eines Bereiches von ungefähr + 20% bis ungefähr - 20% zufällig variiert ist.

10. Säge nach Anspruch 8 oder 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die ungerade Mehrzahl von gleichen Winkelsegmenten fünf ist, und daß die ungerade Mehrzahl der Sägezähne, die jedes Segment definieren, sieben beträgt.

11. Säge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sieben Sägezähne eine im ganzen konstante Tiefe haben, und daß der Zahnabstand in der ersten Winkelzone zwischen einem Winkel von ungefähr 10 39'bis zu einem Winkel von ungefähr 11 56' zufällig variiert, und daß der Zahnabstand der benachbarten Winkelzone zwischen einem Winkel von ungefähr 9°10' und einem Winkel von ungefähr 10° variiert.

12. Sägeblatt, gekennzeichnet durch seine Ausbildung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.