DE69420009T2

DE69420009T2 - Schneidvorrichtungen sowie Karbidschneidmesser mit einem seitlichen Kranz

Info

Publication number: DE69420009T2
Application number: DE69420009T
Authority: DE
Inventors: Robert P. Detorre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2014-11-17
Also published as: JPH07285182A; CA2135720A1; DE69420009D1; US5423240A; EP0654328B1; EP0654328A1; CA2135720C

Description

TECHNISCHES FELD

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Schneidmesser und insbesonders auf Schneidmesser und Geräte zum Schneiden von Reifenkord.

HINTERGRUNDTECHNIK

Es ist eine schwierige Aufgabe, Gummireifengewebeschichtmaterial zu schneiden oder aufzuschlitzen. Das Reifengewebe hat parallele Stahl- oder Gewebekorde, die in unvulkanisiertem Gummi eingebettet sind. Solche Schichten sind kontinuierlich schräg geschnitten, um Abschnitte für ein Reifengerüst aufzubauen. Die Messer müssen mit relativ hohen Drücken zusammengedrängt werden. Die Stahl- oder Gewebekorde sind aus vielen Strängen hergestellt, um die erforderte Stärke in den Reifengerüsten zu liefern. Korde können zum Beispiel mit vielen dünnen Strängen oder Strängen mit kleinem Durchmesser aus Nylon- Polyester-, oder Aramidfasern hergestellt werden. Stahlkorde, die aus vielen dünnen Stahldrähten oder Stahldrähten mit kleinem Durchmesser hergestellt sind, werden weitgehend benutzt. Mit Stahlkord verstärkte Schichten sind normalerweise am schwierigsten zu schneiden, und verursachen den schnellsten Verschleiß auf sich überlappenden Schneidmessern. Stahlmesser mit hoher Geschwindigkeit sind weitgehend benutzt worden. Hersteller haben begonnen, stark zugbelastbaren Draht für den Stahlkord zu benutzen, um die Leistung der Reifen zu verbessern. Der stark zugbelastete Draht hat eine höhere Härte als vorher benutzter Stahldraht. Als Folge der höheren Härte ist das Leben der sich überlappenden Schneidmesser wegen des schnelleren Verschleißes verringert worden. Das häufigere Schärfen erhöht offensichtlich die Kosten des Schlitzens oder des Schneidens.
Man nimmt auf das Dokument des Standes der Technik DE-A1-4119813 Bezug, in dem ein Schneidgerät zum Schneiden von Schichtmaterial, insbesonders von mit Stahl geripptem Material, beschrieben ist. Das Gerät weist ein bewegbares Schneidwerkzeug und ein Zählschneidwerkzeug auf. Das bewegbare Schneidwerkzeug ist aus Metall und hat zwei Oberflächen an seiner Schneidkante, die einen Winkel miteinander bilden. Das bewegbare Schneidwerkzeug wird mit einer Druckkraft auf das Zählschneidwerkzeug gedrückt, die quer zu der Schneidkraft wirkt. Das Zählschneidwerkzeug ist an seiner Schneidkante abgeschrägt, so dass es wenigstens drei Oberflächen hat, die jeweils stumpfe Winkel einschließen.
Man nimmt auch auf das Dokument des Standes der Technik US-A-4414874 Bezug, das eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von gummiartigem Gewebe mit darin angeordneten Korden beschreibt. Die Vorrichtung weist einen Tragrahmen auf, einen auf dem Tragrahmen angebrachten Schlitten für Hin- und Herbewegung, ein an den Schlitten angeschlossenes Antriebmittel, um den Schlitten hin- und herzubewegen, ein auf dem Schlitten angebrachtes Schneidwerkzeugtragglied, ein auf dem Schneidwerkzeugtragglied gelagertes Schneidglied zur Drehung darauf, ein auf dem Schlitten angebrachtes Antriebsmittel, das betrieblich an das Schneidwerkzeugmittel angeschlossen ist, um das Schneidwerkzeugmittel kontinuierlich zu drehen, wobei das Schneidwerkzeugmittel ein Paar der Oberflächen hat, eine der Seitenoberflächen einen äußeren Umfang hat, der ein erstes konvexes Polygon mit einer Vielzahl von Spitzen und einer Vielzahl von linearen Schneidkanten definiert, wobei die andere der Oberflächen einen äußeren Umfang hat, der ein zweites konvexes Polygon definiert, wobei die äußere periphere Oberfläche des Schneidwerkzeugmittels zwischen den Polygonen eine Vielzahl von flachen Oberflächen ist, die sich von dem ersten konvexen Polygon nach innen auf das zweite konvexe Polygon hinzu verjüngen, wobei ein Ambossmittel auf dem Schneidwerkzeugtragglied zur Bewegung damit angebracht ist, das Ambossmittel eine lineare Schneidkante hat, die mit nachfolgenden linearen Schneidkanten des ersten Polygons zusammenwirkt, die durch Drehung des Schneidwerkzeugmittels dem Ambossmittel zugebracht werden, wobei die lineare Schneidkante des Ambossmittels von dem Schnitt der Kanten von einer oberen Oberfläche des Ambosses und einer vorwärts von dem Amboss angeordneten Oberfläche definiert ist, wobei die obere Oberfläche des Ambosses und die vorwärts von dem Amboss angeordnete Oberfläche von ihrer Schnittstelle fort verjüngt ist, so dass die Oberflächen einem spitzen Winkel gegengegenliegen.
Bemühungen des Benutzens von sich drehenden Messern mit Überlappen von versetzten Wolframkarbidschneidkanten, während Kanten mit höherer Härte geliefert werden, sind für die Lieferung von einem längeren nützlichen Leben nicht erfolgreich gewesen. Die sich berührenden Messer brechen ab, da sie brüchiger als Werkzeugstahl sind. Bemühungen des Benutzens eines quadratisch geschnittenen Messers aus Wolframkarbid mit einem überlappenden quadratisch geschnittenen Werkzeugstahl verursachte schnellen Verschleiß des Werkzeugstahlmessers.
Es wäre wünschenswert, und es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, überlappende Schneidmesser mit verbessertem, längerem nützlichem Leben zu liefern, und so die Kosten zu verringern, die beim Wiederschärfen der Messer verwickelt sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein wie in Anspruch 1 definiertes Gerät, das zum Schneiden von Reifenkord geeignet ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein wie in Anspruch 6 definiertes Scherenschneidgerät, das zum Schneiden von sich bewegendem Reifenkord geeignet ist.
Die Erfindung wird durch Lesen der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher werden, die nur beispielweise gezeigt sind, in denen:
Fig. 1 eine bruchstückartige Vorderansicht eines Schneidgeräts ist, das einen Querschnitt der sich drehenden Schneidmesser zeigt;
Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt der Kanten der Messer von Fig. 1 ist; und
Fig. 3 ein Aufriss von Scherenmessern ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wenn man nun auf die Zeichnungen Bezug nimmt, und insbesonders auf Fig. 1, dann wird ein Schneidgerät 10 einschließlich runder drehbarer Messer oder Scherrädern 11 und 12 gezeigt, die jeweils von einer Vielzahl von Schrauben 15 an runden Anbringungsplatten 13 und 14 befestigt sind. Die Anbringungsplatten sind sicher an sich entgegengesetzt drehenden Wellen auf Achsen verkeilt (nicht gezeigt), die beabstandet sind, so dass die Messer oder Räder sich in einer in der Technik bekannten Weise überlappen und sich berühren. Das untere Messer oder Scherrad 11 mit einer quadratisch geschnittenen Schnittkante 16 (vergrößert in Fig. 2 gezeigt) ist aus einem Stahl mit hoher Geschwindigkeit hergestellt, der gestaltet ist, um eine relativ hohe Verschleißfestigkeit zu geben. Ein Beispiel eines geeigneten Stahls mit hoher Geschwindigkeit zum Schneiden von Reifenkord ist von Crucible Specialty Metals als CPM REX M4 erhältlich. Er enthält 1,35% C, 0,30% Mn, 0,30% Si, 4,00% Cr, 4,00%V, 5,75% W und 4,50% Mo. Schermesser sind eine anerkannte Anwendung für diesen Stahl, und er ist für obere und untere sich drehende Schneidmesser benutzt worden. Für solche Anwendungen wird er typischerweise auf Rc 64-66 gehärtet, und er ist benutzt worden, um das untere Messer hier herzustellen. Eine allgemeine Weise zum Definieren von Werkzeugstählen mit hoher Geschwindigkeit, die für sich drehende Messer oder das untere Messer hier benutzt worden sind, um Reifenkorde zu schneiden, ist Rockwellhärte. Ein Bereich von Rc 60-67 ist geeignet.
Das obere Messer oder Scherrad 12 wird durch Binden einer runden Wolframkarbidvorform 17 an eine runde Nut an der Peripherie des Messers hergestellt, um eine Kante und Seite aus Wolframkarbid zu liefern. Ein bei Zimmertemperatur härtbares Epoxidharz ist als Bindemittel benutzt worden. Ein Teil 18 des peripheren Einsatzes aus Wolframkarbid wird über die Fläche 19 ausgedehnt, um die Herstellung eines Seitenkranzes auf dem Wolframkarbid zu ermöglichen, ohne sich auf die Oberfläche 19 einzuwirken. Das obere Messer könnte bei höheren Kosten aus einer festen runden Scheibe aus Wolframkarbid hergestellt werden.
Ein vorgeformter Ring aus Wolframkarbid, der 0,375 Zoll (9,525 cm) breit und ungefähr 0,300 Zoll (7,62 mm) dick ist, wurde zum Beispiel an eine passende Nut gebunden, die in einen runden Stahlbodenring von 11 ³/&sub4; Zoll (29,85 cm) mit Epoxidharzen geschnitten wurde. Glatte zusammenpassende Oberflächen wurden benutzt, um die Bindung zu verbessern. Bei einem Freiwinkel α von ungefähr 3º wurde eine erste Oberfläche in die Seite des Karbidrings geschliffen. Bei einem Gegenwinkel β von ungefähr 0,5º wurde eine zweite Oberfläche in den Ring geschliffen. Die Schnittstelle der beiden Oberflächen wurde poliert oder geschliffen, um einen glatten, etwas gerundeten oder abgerundeten Kranz auf der Seite des Messers zu liefern. Der Kranz sollte einen Radius von ungefähr 0,002-0,006 Zoll (0,0508-0,1524 mm) haben. Der Kranz ist auf dem Karbidmesser angeordnet, so dass er in der Überlappung eingeschlossen sein wird, die normalerweise zwischen dem Karbidmesser und dem Stahlmesser benutzt wird, wenn der Reifenkord geschnitten wird. Bei einem tieferen quadratisch geschnittenen Stahlmesser mit ungefähr demselben Durchmesser wie das beschriebene Karbidmesser wäre die Überlappung ungefähr 0,050-0,080 Zoll (1,27-2,032 mm). Bei einer solchen Überlappung sollte der Kranz ungefähr 0,035-0,065 Zoll (0,89-1,651 mm) von dem Aussendurchmesser entfernt sein.
Es sollte klar sein, dass eine beträchtliche Kraft oder Druck auf die Messer angewandt wird. Beim Schneiden von Reifenkorden wird normalerweise ein Druck von ungefähr 70 Pfund (31,75 kg) auf die Messer angewandt, er kann aber eine Höhe von 400 Pfund (181,4 kg) haben. Während kleine Überlappungen wünschenswert sind, können die Messer auseinander- oder übereinanderspringen, wenn die Überlappung zu klein ist. Eine zu große Überlappung könnte das Reifengewebe beschädigen, das geschnitten wird.
Es sollte auch klar sein, dass beim Schneiden von Reifenkord und anderen Schichtmaterialien die sich drehenden Messer nicht parallel sind. Sie sind ein wenig von der Parallelen versetzt, typischerweise ungefähr 1/2 bis 1º, um den Schneiddruck der Messer zu betonen. Diese kleine Versetzung ist nicht in der Zeichnung gezeigt.
Eine Anzahl von Vorteilen begleitet die Benutzung von dem Karbidmesser mit Seitenkranz dieser Erfindung, man nimmt an, dass dieses wegen eines kontinuierlichen Polier- oder Selbstschärfungseffekts ist, der beim bisherigen Stand der Technik nicht vorhanden ist, wo zwei Werkzeugstahlmesser mit hoher Geschwindigkeit benutzt werden. Während die Messer des Standes der Technik nach Benutzung für einen Monat Schärfen erfordern, ist der Messer-Werkzeugstahl mit Kranz 5 Monate gelaufen, bevor Schärfen notwendig wurde. Mit dem Karbidmesser mit Seitenkranz können Stahlkordreifengewebe mit Benutzung von geringeren Seitenmesserdrücken geschnitten werden, was zu dem verlängerten Leben beiträgt. Beim Schneiden von Reifenkord dreht sich das untere Messer, so dass die periphere Geschwindigkeit ungefähr dieselbe Geschwindigkeit wie die lineare Geschwindigkeit des sich bewegenden Gewebes ist. Das obere Messer läuft typischerweise mit einer höheren Geschwindigkeit als das untere Messer. Das obere Messer lief mit dem Karbidmesser mit Seitenkranz mit höheren Geschwindigkeiten als typisch war. Man nimmt an, dass die höhere Geschwindigkeit den Selbstschärfungs- oder Poliereffekt verbessert, der mit dem Karbidmesser mit Seitenkranz erhalten wird.
Der Freiwinkel α kann allgemein von ungefähr 1 bis 3º sein und der Gegenwinkel β kann sich von ungefähr ¹/&sub4; bis 1º ändern. Ein geringer Radius ist an der Schnittstelle der gewinkelten Oberflächen geliefert, in der Größenordnung von 0,002-0,006 Zoll (0,0508- 0,1524 mm). Die Stelle des Schnitts der Oberflächen und daher die Stelle der Kranzes des Karbidmessers wird sich mit verschiedenen Schneidanwendungen ändern, einschließlich der Art des Gewebes oder der Schicht, die geschnitten werden, der Seitenbelastung auf den Messern, dem Versetzungswinkel der Messer usw. Im allgemeinen wird aber erwartet, dass die Vorteile dieser Erfindung geliefert werden, wenn der Abstand des Kranzes, oder der Schnitt der gewinkelten Oberflächen, zu dem Außenseitendurchmesser des Messers ungefähr 65 bis 85 Prozent der Überlappung ist, die beim Schneiden benutzt wird.
Wolframkarbid ist selbstverständlich ein sehr hartes Material, und daher ist es schwierig es zu schleifen und zu polieren. Es wurde eine Reihe von Diamantensplitträdern benutzt, um eine Fertigung von 2-6 Mikrozoll (0,05-0,15 Mikrometer) über dem Kranzgebiet zu schleifen und zu polieren. Eine Fertigung von 8-16 Mikrozoll (0,20-0,41 Mikrometer) reicht für das damit wirkende untere Messer aus.
Die Wolframkarbidvorform in diesem besonderen Fall wurde von Carbidie von Irwin, Pennsylvania erhalten. Die benutzte Carbidie Stufe CD-50 hat 15 Prozent Bindemittel, eine Dichte von 13,90-14,010 Gramm/cc und eine Härte Rc 71,0-73,0. Der Industriekode ist G30. Andere Wolframkarbidvorformen und Scheiben sind, falls erwünscht, von anderen Quellen erhältlich. Wolframkarbide mit Härten in dem Bereich von Rc 69-78 sind allgemein geeignet.
In Fig. 3 ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Scherenschneidgerät 30 wird auch beim Schrägschneiden von Reifenkord benutzt. Wenn man nun auf Fig. 3 Bezug nimmt, dann ist das obere Messer 31 ungefähr 90 Zoll (228,6 cm) lang, 3 1/2 Zoll (8,89 cm) breit und 0,375 Zoll (9,52 mm) dick. Das obere Messer 31 hat eine Schneidkante 32 mit einem Radius r von ungefähr 160 Zoll (406,4 cm). Das Messer hat wegen seiner Länge einen hartgelöteten Werkzeugstahleinsatz, um die schneidende quadratische Kante zu liefern, wie im Querschnitt in Fig. 4 gezeigt ist. Das obere Messer hat zwei sich bewegende Zapfen, die schematisch bei 33,34 von Fig. 3 dargestellt sind. Das obere Messer kann hier mit einem Einsatz von den Werkzeugstählen mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden, die oben für das untere sich drehende Messer beschrieben sind.
In dieser Ausführungsform ist das untere Messer 35 fest, allgemein rechteckig mit im wesentlichen den Ausmessungen des damit wirkenden oberen Messers. Das untere überlappende Messer hat aber nach meiner Erfindung einen längs verlaufenden Wolframkarbideinsatz 36, der an einen komplementären längs verlaufenden Schlitz 37 gebunden ist. Eine Vielzahl von Wolframkarbidvorformen kann benutzt werden und mit Epoxidharz an den Schlitz gebunden werden. Die zusammenpassenden Kanten solcher Vorformen müssen quadratisch und glatt sein, um die längere längs verlaufende Schneidkante zu liefern. Das hier oben für das obere sich drehende Schneidmesser geeignete Wolframkarbid ist hier geeignet. Carbidie CD 30-Vorformen werden benutzt, mit einer Härte von Rockwell C 77-80, einer Dichte von 14,80-15,00 Gramm/cc und einem Bindemittelgehalt von 6 Prozent. Der Industriekode für die Wolframkarbidvorformen ist C-2, C-9. Dieses feste Messer hat wie das sich drehende Messer Oberflächen mit dem oben beschriebenen Freiwinkel, Gegenwinkel, Kranz und Fertigungskennzeichen als Merkmale des sich drehenden Wolframkarbidmessers. In kürzeren Versionen kann das Messer 35 auch aus einer einzigen festen rechteckigen Wolframkarbidvorform hergestellt sein, mit höheren Kosten als Benutzen eines kleineren Einsatzes. In kürzeren Versionen kann das Messer 31 ganz aus Werkzeugstählen mit hoher Geschwindigkeit hergestellt sein, d. h. ohne den Einsatz 32. Wenn Reifenkord geschnitten wird, dann werden wesentliche Seitendrücke und Versetzungen von der Parallelen benutzt, um den Schneiddruck zu betonen, wie bei den sich drehenden Messern. Der Polier- oder Selbstschärfungseffekt, der bei den sich drehenden Messern erhalten wird, sollte attend den beschriebenen Scherenmessern nachkommen. So wäre es nützlich, die Scherenmesser kurze Zeitdauern laufen zu lassen, sogar wenn das Reifengewebe nicht geschnitten wird, um die Schärfe zu verbessern.
Man glaubt auch, dass die beschriebenen Karbidmesser ähnliche Vorteile bei federbelasteten Messern liefern würden, die mit wesentlich kleineren Seitenmesserbelastungen arbeiten. Man glaubt, dass das Wolframkarbidmesser die Schärfe beibehalten würde und das Leben von Stahlmessern verlängert, die beim Stoßschneiden benutzt werden, wo ein einziges sich drehendes Messer benutzt wird, um Schichtmaterial wie Papier usw. aufzuschlitzen. Die Schärfe der sich drehenden Messer mit symmetrischer Kante und Schrägkante würde durch kontinuierliches Laufen gegen ein sich entgegengesetzt drehendes überlappendes Wolframkarbidmesser wie oben beschrieben bedeutend verlängert. Das Wolframkarbidmesser könnte angebracht sein, um das Stoßschneidmesser von der geschnittenen Schicht fort zu überlappen. Der Schutt, typischerweise zugeordnete Schärfungsgeräte, z. B. Reibstöcke, die periodisch auf sich drehende Messer angewandt werden, würde beseitigt.

Claims

1. Ein zum Schneiden von Reifenkord geeignetes Gerät, das erste (11) und zweite (12) drehbare Scherräder aufweist, die zur Drehung um beabstandete Achsen angebracht sind, so dass die Scherräder sich überlappen, worin das erste Scherrad (11) eine Stahlscheibe mit hoher Geschwindigkeit aufweist, die eine quadratische Schneidkante (16) hat, das zweite Scherrad (12) eine runde Scheibe mit einem Seitenteil (18) aufweist, und eine periphere Oberfläche, die beide aus Wolframkarbid sind, wobei ein glatter, etwas abgerundeter Kranz auf dem Seitenteil des zweiten Scherrads (12) in dem Gebiet geliefert ist, wo die Scherräder sich radial überlappen, so dass der Kranz dem überlappenden Seitenteil des ersten Scherrads (11) in axialer Richtung gegenüberliegt, wobei der Kranz an dem Schnittpunkt eines Freiwinkels ist, der sich von dem Kranz radial nach innen und von dem ersten Scherrad (11) fort erstreckt, und eines Gegenwinkels, der sich von dem Kranz fort von dem ersten Scherrad (11) zu der peripheren Oberfläche des zweiten Scherrads (12) erstreckt, wobei das Gerät weiterhin ein Mittel zum Zusammendrängen der Räder in die axiale Richtung aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, in dem der Freiwinkel von ungefähr 1 bis 3º relativ zu der Ebene des Rads (11) ist und der umgekehrte Winkel von ungefähr ¹/&sub4; bis 1º zu der Ebene ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, in dem der Kranz einen Radius von ungefähr 0,002 bis 0,006 Zoll (0,058 bis 0,1524 mm) hat.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem der Kranz eine Oberflächenfertigung von ungefähr 2-6 Mikrozoll (0,05 bis 0,15 Mikrometer) hat.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem das Rad (12) aus Stahl ist und der Wolframkarbidring (17) ein vorgeformter Einsatz ist, der an einen Schlitz in dem Rad (12) gebunden ist.

6. Scherenschneidgerät, das zum Schneiden von sich bewegendem Reifenkord geeignet ist, ein bewegliches oberes (31) und ein festes (35) unteres Schneidmesser aufweist, wobei das obere Messer (31) so angeordnet ist, das jedes Teil seiner unteren Seitenfläche in ein überlappendes Verhältnis mit dem unteren Schneidmesser gebracht werden kann, wobei das Gerät weiterhin ein Mittel zum Zusammendrängen der sich überlappenden Teile der Messer in der seitlichen Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Messer (31) um Drehpunkte (33, 34) bewegt werden kann, das untere Messer (35) ein Seitenteil und eine obere Oberfläche beide aus Wolframkardbid hat, wobei ein sich längs erstreckender Kranz auf dem Seitenteil des unteren Messers (35) in dem Gebiet geliefert ist, in dem die Überlappung der Messer zustande gebracht werden kann, so dass der Kranz während einer solchen Überlappung dem entsprechenden Teil der unteren Seitenfläche des oberen Messers (31) gegenüberliegt, wobei der Kranz an dem Schnittpunkt eines Freiwinkels ist, der sich von dem Kranz nach unten und seitlich von dem oberen Messer (31) fort erstreckt, und eines Gegenwinkels, der sich von dem Kranz seitlich von dem oberen Messer (31) fort zu der oberen Oberfläche des unteren Messers (35) erstreckt.