HOJA DE SIERRA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una hoja de sierra circular con estabilidad mejorada, la hoja teniendo una pluralidad de ranuras de expansión radiales, de preferencia teniendo una forma de "J" . Las hojas también pueden tener una pluralidad de ranuras de cuerpo arqueadas y pueden estar revestidas con una mezcla de pintura de "TEFLON". "TEFLON" es una marca registrada de DuPont. La Patente de los Estados Unidos No. 212,813, de
1879, para Miller, enseña una sierra circular que tiene una pluralidad de ranuras de cuerpo, cada ranura se extiende desde una ubicación hacia la circunferencia de la hoja hacia el centro de la hoja. Las ranuras pueden ser radiales o arqueadas (véase la Figura 4) . La Patente de los Estados Unidos No. 1,083,645 de 1914, para Wettstein, enseña una hoja de sierra circular que tiene un gran número de ranuras de cuerpo o perforaciones "d" . La Patente Danesa 20025, de 1915, enseña una hoja de sierra circular que tiene muchas ranuras de cuerpo pequeñas colocadas en varias ubicaciones de la hoja. La Patente Alemana No. 1,050,987 de 1959, enseña una hoja de sierra circular que tiene ranuras de cuerpo irregularmente dispuestas para la reducción de ruido. La especificación de patente de U.S.S.R. 905,075, de 1982, enseña una hoja de sierra circular que tiene una pluralidad de ranuras de cuerpo, cada ranura comenzando en una ubicación hacia la circunferencia de la hoja y tiene una espiral logaritmética hacia el centro de la hoja. La Patente de los Estados Unidos No. 5,182,976, de
1993, para Wittkopp, enseña una hoja de sierra circular que tiene una pluralidad de ranuras de cuerpo. Las Figuras 1A y IB muestran ranuras que tienen dos lados con arcos de radio iguales, las ranuras teniendo los retenes "S" que se extienden dentro de la misma. La solicitud publicada PCT WO/85/01242, de 1985, enseña una hoja de la técnica anterior de la Figura 1 teniendo una pluralidad de ranuras 4, cerrilladas radiales que se extienden hacia adentro de un ancho, las ranuras 4 terminan cada una hacia adentro en una abertura 5 circular, teniendo un diámetro mayor que el ancho de las ranuras 4 , la abertura 5 siendo llenada con un tapón 6 de cobre. En la Figura 2 , se enseña una pluralidad de hendiduras 10 de ancho relativamente muy estrecho, por ejemplo, .013-.015 cm de ancho (.005-.006 pulg). Estas hendiduras 10 terminan en un retén 11 de esfuerzo semejante a un signo de interrogación "?" o anzuelo para peces. La solicitud publicada del PCT WO93/08969, de 1993, enseña una hoja de sierra que tiene ranuras radiales y agujeros de distribución de tensión. Otros han combinado las ranuras de expansión y porciones de anti-vibración en las hojas. Por ejemplo, "FREUD" publicita una hoja que tiene una pluralidad de ranuras en forma de "?", separadas en forma no uniforme, dimensionadas en forma distinta teniendo lengüetas estrechas cortadas con láser en el cuerpo de la hoja. La presente invención es para una hoja de sierra circular que tiene características de operación estable y proporciona facilidad de corte, durabilidad incrementada, calidad de corte, pandeo de la hoja reducido, y ruido de operación de la hoja reducido. La presente invención se refiere tanto a hojas circulares de diámetro "menor" que se utilizan con sierras portátiles y hojas circulares de diámetro "mayor" que se utilizan con sierras de mesa. Generalmente, las hojas tienen un agujero circular central a través de la misma para recibir un eje. Dependiendo de la sierra para la cual se va a utilizar una hoja, se pueden proporcionar agujeros ciegos en forma de diamante o circulares centrales. Las hojas mayores tienen una pluralidad de ranuras de expansión con forma de "J" externas igualmente separadas, cada ranura extendiéndose radialmente hacia adentro a una distancia preseleccionada y después volviendo en un semicírculo o arco de un radio preseleccionado en la dirección de la rotación para formar la "J" . Debido a la facilidad de fabricación, los Solicitantes quieren ranuras que sean puncionadas en las hojas. Aunque las referencias de la técnica anterior enseñan diseños de ranuras reductoras de ruido, de ancho pequeño únicas que deben ser cortadas en las hojas, estas configuraciones de diseño de ancho pequeño no pueden ser puncionadas en los discos de la hoja. En vez de eso, deben utilizarse procesos más complicados y que requieren tiempo. Con las ranuras puncionadas que no tienen forma de J de la técnica anterior, por ejemplo, la ranura radial que termina en una abertura circular, se genera ruido por la hoja que da vueltas rápidamente. Para aberturas troqueladas de ancho similar, los Solicitantes notan que la forma de J parece causar menos silbido de alta frecuencia. Siendo utilizadas generalmente sobre sierras de mesa tales como una sierra de cortar o inglete compuesta/de inglete, estas hojas "mayores" se fijan ya sea con la madera que va a ser cortada siendo movidas sobre la hoja, por ejemplo, con una sierra de serrar a lo largo; o son guiables en una dirección seleccionada individual con la madera que va a ser cortada estando fija, por ejemplo, con una sierra de brazo radial. Debido a estas configuraciones, generalmente sólo los picos cortadores son los que acoplan la madera que va a ser cortada. Las ranuras en forma de J proporcionan espacio amplio para la expansión de la hoja debido al calor generado durante el corte. También, estas hojas "mayores", que generalmente tienen una cuenta de dientes superior para recortar o terminar el trabajo, usualmente reciben menos uso abusivo y generan menos calor. Con las hojas de diámetro "menor" siendo utilizadas sobre sierras portátiles, durante el aserrado, algunos operadores pueden no cortar en una línea recta. Por lo tanto, más de la hoja que tan sólo las juntas de la sierra pueden acoplar la madera que va a ser cortada. Esto causa mayor calor en las ubicaciones diferentes a aquellas en las puntas. Además, esto puede poner más esfuerzos cortantes sobre la hoja. Por lo tanto, como se explicará posteriormente con más detalle, las ranuras del cuerpo están incluidas sobre estas hojas "menores". Se incluye el mismo número de ranuras en forma de J y de ranuras de cuerpo sobre cada hoja. Cada hoja de sierra circular tiene una frecuencia natural que, al asumir un disco sólido, es afectada por el diámetro de la hoja, el espesor de la hoja, el material de construcción de la hoja y el tamaño del collarín en el centro de la hoja. Por ejemplo, la frecuencia natural de una hoja puede hacerse superior utilizando un collarín de diámetro mayor, haciendo más gruesa la hoja, o reduciendo el diámetro de la hoja, ya que todos estos cambios hacen más rígida la hoja. Las hojas tienen velocidades críticas, en donde la hoja puede vibrar y ser inestable. En forma ideal, la velocidad crítica de la hoja se puede diseñar para ser mayor que la velocidad de operación. Las frecuencias naturales de cada uno de los diámetros nodales tienen una onda de viaje hacia adelante y hacia atrás, que tiene cierto efecto de cancelación para mantener la estabilidad de la hoja. La velocidad de operación a la cual la onda de viaje hacia atrás es cero es la velocidad crítica. Por ejemplo, se midieron los siguientes parámetros de hoja: Número de hoja 1 2 3 Diámetro de Hoja 18.4 cm 25.4 cm 30.5 cm 7.25 pulg 10 pulg 12 pulg Espesor de Hoja .122 cm .163 cm .163 cm .048 pulg .064 pulg .064 pulg Diámetro de Agujero de eje 1.59 cm 2.54 cm 2.54 cm .625 pulg 1.0 pulg 1.0 pulg
Diámetro de Collarín 5.1 cm 5.1 cm 5.1 cm 2.0 pulg 2.0 pulg 2.0 pulg Velocidad Crítica Ultima 12272 rpm 7563 rpm 4981 rpm Para las hojas 1 y 2 , la velocidad de operación puede ser, por ejemplo, 5600 rpm y, para la hoja 3, la velocidad de operación puede ser 3800 rpm. Sin embargo, sin las ranuras de expansión radial y las ranuras de cuerpo, el disco de hoja de sierra sólido, el calor generado durante el corte se mueve radialmente hacia el centro de la hoja. Cuando se observa un trazo de temperatura de una hoja sólida, se puede ver una pluralidad de círculos concéntricos, los círculos internos teniendo una temperatura menor que los círculos externos. Esta distribución de temperatura y la falta de lugar para la expansión pueden dar por resultado la combadura o acopación de la hoja. El añadir las ranuras en forma de J y las ranuras de cuerpo puede alterar esta distribución de temperatura concéntrica y proporcionar expansión uniforme a través de una porción mayor del radio, sin embargo, la introducción de las ranuras en forma J y las ranuras de cuerpo hace que la hoja sea menos rígida y reduce la frecuencia natural de la hoja. Mientras más ranuras, menor la frecuencia. Por lo tanto, demasiadas ranuras pueden disminuir la frecuencia demasiado y dar por resultado una hoja inestable a la velocidad de operación. Los solicitantes han determinado que 3 ó 4 ranuras en forma de J y ranuras de cuerpo proporcionan suficiente área de expansión, pero no reducen la rigidez de la hoja lo suficiente para hacer inestable la hoja. Además, una ranura de cuerpo arqueada con dos lados opuestos de radio diferente que no tienen sus dos extremos en alineación radial sobre la hoja proporciona mejor rigidez . Finalmente, la presente invención comprende una hoja para una sierra circular que tiene un cuerpo de una forma generalmente circular, el cuerpo teniendo un espesor de hoja preseleccionado, el cuerpo teniendo una superficie periférica que tiene una configuración preseleccionada, la superficie periférica teniendo una pluralidad de dientes cortadores conectados a la misma para cortar en una dirección de corte, la hoja teniendo un agujero de eje central a través de la misma, la hoja teniendo un punto central de hoja imaginario, la hoja teniendo por lo menos tres y no más de cuatro ranuras de expansión en forma de J idénticas sobre la misma, las ranuras de expansión en forma de J teniendo una separación igual entre las mismas alrededor de tal superficie periférica, cada ranura de expansión en forma de J teniendo un ancho de abertura preseleccionado, el ancho de abertura siendo por lo menos igual al espesor de la hoja, cada ranura de expansión en forma de J teniendo una porción radial y una porción arqueada, la porción radial extendiéndose radialmente hacia adentro desde la superficie periférica hacia el punto central de la hoja imaginario para una distancia preseleccionada respecto a una ubicación radial más próxima, la porción arqueada comenzando en la ubicación radial más próxima y arqueando en la dirección del corte, la porción arqueada teniendo un radio preseleccionado y un punto central de arco imaginario, el punto central de arco imaginario teniendo una ubicación de hoja entre la superficie periférica y la porción arqueada, la porción arqueada teniendo una ubicación más próxima de la ranura en forma de J. al punto central de la hoja imaginario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se tendrá una mejor comprensión de la invención haciendo referencia a la siguiente descripción en conjunto con los dibujos anexos en los cuales los números iguales se refieren a partes iguales y en donde: la Figura 1 es una vista en perspectiva elevada lateral izquierda frontal a una escala reducida de una primera hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención; la Figura 2 es una vista frontal de la hoja de sierra de la Figura 1; la Figura 3 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 2; la Figura 4 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 2; la Figura 5 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 2; la Figura 6 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 2; la Figura 7 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 1; la Figura 8 es una vista en perspectiva en elevación lateral izquierda frontal a una escala reducida de una segunda hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención;
la Figura 9 es una vista frontal de la hoja de sierra de la Figura 8; la Figura 10 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 9; la Figura 11 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 9; la Figura 12 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 9; la Figura 13 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 9; la Figura 14 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 8; la Figura 15 es una vista en perspectiva en elevación lateral izquierda frontal a una escala reducida de una tercera hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención; la Figura 16 es una vista frontal de la hoja de sierra de la Figura 15; la Figura 17 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 16; la Figura 18 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 16; la Figura 19 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 16;
la Figura 20 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 16; la Figura 21 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 15; la Figura 22 es una vista en perspectiva en elevación lateral izquierda frontal a una escala reducida de una cuarta hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención; la Figura 23 es una vista frontal de la hoja de sierra de la Figura 22; la Figura 24 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 23; la Figura 25 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 23; la Figura 26 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 23; la Figura 27 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 23; la Figura 28 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 22; la Figura 29 es una vista en perspectiva en elevación lateral izquierda frontal a una escala reducida de una quinta hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención;
la Figura 30 es una vista frontal de la hoja de sierra de la Figura 29; la Figura 31 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 30; la Figura 32 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 30; la Figura 33 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 30; la Figura 34 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 30; la Figura 35 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 29; la Figura 36 es una vista en perspectiva en elevación lateral izquierda frontal a una escala reducida de una sexta hoja de sierra hecha de acuerdo con la presente invención; la Figura 37 es una vista frontal de la hojalde sierra de la Figura 36; la Figura 38 es una vista lateral izquierda de la hoja de sierra de la Figura 37; la Figura 39 es una vista lateral superior de la hoja de sierra de la Figura 37; la Figura 40 es una vista lateral derecha de la hoja de sierra de la Figura 37;
la Figura 41 es una vista lateral inferior de la hoja de sierra de la Figura 37; la Figura 42 es una vista posterior de la hoja de sierra de la Figura 36; la Figura 43 muestra una vista frontal de la hoja de sierra de las Figuras 1-7, identificando las características de la hoja seleccionada; y, La Figura 44 muestra una vista frontal de la hoja de sierra de las Figuras 8-14, identificando las características de distribución de calor. La Figura 43 muestra una hoja 10 de sierra preferida que tiene una pluralidad de ranuras 20 de expansión que tienen una forma de "J" y una pluralidad de ranuras 30 de cuerpo arqueadas. La hoja 10 tiene un agujero 40 receptor de eje circular central. La hoja 10 tiene un agujero ciego en forma de diamante en caso de que la hoja se coloque sobre un eje en forma de diamante. Se conocen los agujeros ciegos de varias formas, diamante, circular, etc. La hoja 10 tiene los picos 12 cortadores de carburo, que generalmente están en un ángulo de gancho desde 0° y mayores, por ejemplo 0o, 20°, 35° , el ángulo de gancho siendo el ángulo entre una línea radial de la hoja de sierra y una línea a lo largo de la cara de la punta. El ángulo de gancho de la hoja 10 es 20°. La hoja 10 contiene las porciones 14 anti-contragolpe. Por ejemplo, la hoja 10 tiene un diámetro desde la punta 12 cortadora a la punta cortadora diametralmente opuesta de 20.955 cm (8.250 pulgadas) y un diámetro desde la porción 14 anti-contragolpe a la porción 14 anti-contragolpe diametralmente opuesta de 20.698 cm (8.149 pulgadas). La hoja 10 contiene una pluralidad de gargantas 16. La hoja 10 mostrada tiene 24 picos 12. Igualmente separada cada 6 gargantas 16 está una ranura 20 de expansión con forma de "J" que tiene un ancho " " uniforme. La hoja 10 tiene un espesor de hoja de 0.163 cm (0.064 pulg). De preferencia, para la facilidad de fabricación, las ranuras 20 son puncionadas o troqueladas fuera del disco de la hoja. Por lo tanto, el ancho "w" de las ranuras tiene un valor inferior aproximadamente igual al espesor de la hoja 10. Como se muestra, la ranura 20 tiene un ancho "w" igual al espesor de 0.163 cm (0.064 pulg) de la hoja. Las ranuras 20 tienen una porción 22 radial y una porción 24 arqueada o semi-circular. Es preferible que la relación de diámetro de un primer círculo concéntrico que toca los puntos más cercanos de las ranuras 20 en forma de J respecto al agujero 40 central y un diámetro de la hoja igual al círculo se esté en una escala preferible de aproximadamente 0.72 a 0.77 y una escala general de 0.7 a 0.8. Con la hoja 10 de la Figura 43, la relación es 6.27/ 8.25 = 0.76. Además, de preferencia, desde donde una ranura en forma de J comienza en su garganta respectiva, la "J" se extiende hacia adentro a una distancia igual a aproximadamente el diámetro de la hoja dividido entre doce, o el radio dividido entre seis. Las ranuras 30 del cuerpo tienen una curva 32 externa y una curva 34 interna. La curva 32 tiene un primer radio y la curva 34 tiene un segundo radio diferente. Cada ranura 30 es simétrica, porque los "puntos centrales" de los "círculos" que forman las curvas 32 y 34 de cada ranura 30 se alinean sobre una línea que bisecta la ranura 30. Por ejemplo, la curva 32 externa de la hoja 10 de la Figura 43 tiene un radio de 12.27 cm (4.830 pulg) y la curva 34 interna tiene un radio de 21.69 cm (8.540 pulg). Las hojas de las Figuras 1-7, 8-14, y 22-28 tienen estas dimensiones con una distancia lineal entre los dos puntos distantes de la ranura 30 de aproximadamente 6.9 cm (2.7 pulg). La hoja de diámetro menor, como se detalla posteriormente, de las Figuras 36-42 tiene un radio de la curva 32 externa de 12.7 cm (5 pulg) y un radio de la curva 34 interna de 28 cm (11 pulg) y una distancia lineal entre los dos puntos distantes de la ranura 30 de aproximadamente 6.1 cm (2.4 pulg). Si las líneas radiales se jalaran para conectar dos ranuras 20 en forma de J adyacentes, una ranura 30 de cuerpo tendría su ubicación más próxima a la circunferencia externa de la hoja en una posición de la hoja cerca del bisector o estas líneas radiales. Las ranuras 30 se arquean hacia adentro, pero no se arquean hacia el agujero 40 central. Se mencionó con anterioridad un primer círculo concéntrico que toca los puntos más próximos de las ranuras 20 con forma de J al agujero 40 central. Un segundo círculo concéntrico toca todas las ranuras 30 de cuerpo en su ubicación más próxima a la circunferencia de la hoja 10 y un tercer círculo concéntrico toca todas las ranuras de cuerpo en su ubicación más próxima al agujero 40 central. Este tercer círculo concéntrico está dimensionado para tener un diámetro ligeramente mayor que el collarín operativo que acoplará la hoja. Por ejemplo, un collarín puede tener un diámetro de 5.1 cm (2 pulg). Como se muestra con la hoja 10 de la Figura 43, el primer círculo concéntrico tiene un diámetro mayor que aquel del segundo círculo concéntrico. Sin embargo, para la hoja de las Figuras 8-14, el segundo círculo concéntrico tiene un diámetro mayor que aquel del primer círculo concéntrico. Las características de diversas hojas son: # de ranuras Hoja de Diáme- # de ángulo Espe- 20 en # de la Fig tro de dien- de sor de forma ranuras No. la hoja tes ancho la hoja de J 30 1-7 y 20.96 cm 24 20° .163 cm 4 4 3 8.25 pulg .064 pulg 8-14 18.42 cm 24 20° .122 cm 3 3 7.25 pulg .048 pulg 15-21 25.4 cm 24 20° .080 cm 4 0 10 pulg .203 pulg 22-28 18.42 cm 40 20° .122 cm 4 4 7.25 pulg .048 pulg 29-35 25.4 cm 60 0° .163 cm 4 0 10 pulg .064 pulg 36-42 16.5 cm 18 20° .122 cm 3 3 6.5 pulg .048 pulg Las características de las ranuras 20 de expansión en forma de J son: longitud radio de Relación # de ancho "w" de la por- la porción de diá- Hoja ranuras de las ción 22 ra 24 arquea- metros de la 20 en ranuras dial de las da de las de círcu Fig forma en forma ranuras en ranuras en lo de J-i-No. de J de J forma de J forma de J hoja 1-7 y 4 .163 cm 1.15 cm .475 cm .76 43 .064 pulg .453 pulg .187 pulg 8-14 3 .127 cm 1.18 cm .406 cm .74 .050 pulg .465 pulg .160 pulg 15-21 4 .203 cm 1.52 cm .569 cm .77 .080 pulg .600 pulg .224 pulg 22-28 4 .127 c 1.26 cm .406 cm .74 .050 pulg .497 pulg .160 pulg 29-35 4 .163 cm 1.49 cm .569 cm .77 .064 pulg .588 pulg .224 pulg 36-42 3 .127 cm 0.95 cm .406 cm .74 .050 pulg .375 pulg .160 pulg En la modalidad preferida, la invención incluye la ubicación simétrica de un número preseleccionado de ranuras
de expansión curvilíneas y un número preseleccionado de ranuras 30 de cuerpo, colocadas críticamente sobre la superficie de la hoja 10, con lo cual el gradiente térmico exhibido que se encuentra durante la operación de la hoja s aumenta al máximo, evitando con esto concentraciones de esfuerzos cortantes térmicos durante el uso, y, al mismo tiempo, manteniendo el número mínimo de ranuras de expansión y de cuerpo, de tal manera que las características de rendimiento vibratorio de la hoja se mantienen. Para una hoja que tiene 3 ranuras en forma de J y 3 ranuras de cuerpo, la
Figura 44 muestra la temperatura en varias ubicaciones de la hoja. Los picos cortadores están a 149°C (300°F) y el centro de la hoja está a 66°C (150°F) . Las líneas representan temperaturas seleccionadas entre las mismas, 138°C (281°F) ,
128°C (262°F) , 118°C (244°F) 97°C (206°F) , y 76°C (169°F) . Se mencionó con anterioridad que, particularmente con las sierras portátiles, el usuario no siempre sierra en una línea recta, por lo tanto, genera calor adicional que da por resultado el pandeo (ondulación)- y causa mayor aglutinamiento. Los solicitantes han encontrado que al revestir la hoja con un revestimiento de pintura de "TEFLON", aproximadamente a diez por ciento, se reduce la generación de calor y hay menos aglutinamiento. Como un ejemplo, una hoja de acero normal con una carga de aproximadamente 4.5 kilogramos (10 libras) puede calentar el lado de la hoja por arriba de 121°C (250°F) mientras corta; una hoja similar revestida con una pintura que tiene "TEFLON" al 10% y sometida a la misma carga lateral puede calentarse sólo a aproximadamente 82°C - 88°C (180°F - 190°F) . La hoja más fría tiene menor tendencia al pandeo, y por lo tanto, el motor de la sierra tiene que usar menor par de torsión para cortar. La descripción detallada anterior se da principalmente para claridad de comprensión y no deben entenderse limitaciones innecesarias a partir de la misma para las modificaciones que serán obvias para aquellos expertos en la técnica después de leer esta descripción y pueden hacerse sin apartarse del espíritu de la invención o el alcance de las reivindicaciones anexas.