專利名稱：分離石塊或相同物的方法和石鋸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離石塊或相同物特別是自然石塊的方法和帶有至少-鋸條裝置的石鋸。
至今都是借助排鋸，索鋸或通過金剛石鋸將石塊、特別是自然石塊分離成一定尺寸的石塊或帶平滑表面的石片。
金剛石鋸由其厚度取決于該鋸片直徑的圓的中心鋸片和以確定的距離設(shè)置在中心鋸片周圍并限定其切割寬度的切割部分組成，切割部分包括支承材料即基質(zhì)體，在其中嵌入切割金剛石。根據(jù)切割材料及與這種金剛石鋸片一起使用的圓鋸的技術(shù)參數(shù)改變切割部分的組成，即支承材料和金剛石成分的混合。
在分離石塊特別的自然石塊時，要使得有效切割面、工件壓力和生熱的切割部分和/或鋸片之間形成一最佳狀態(tài)。保持分離的效果和經(jīng)濟性，該切割面是與石塊材料接觸的鋸片圓弧的弧度和切割部分的寬度即鋸片切割寬度的乘積。切割面越大，切割效果就越好，因此壓向工件的合力就要越大，而基于下面的理由，金剛石鋸片的切割面不能選擇得隨意大。
在切割時鋸片上的切割部分要發(fā)熱，鋸片切割面越大，即與石塊接觸的鋸片部分越長，切割部分使用的越長，那么發(fā)熱的越厲害。盡管有輔助的冷卻但也可能導致支承材料的熔化、金剛石脫落使鋸片不平衡甚至導致鋸片損壞。
其次在切割面較大時，也需要大的壓力，以便使鋸片或切割部分的切割效果達到足夠大的局部壓力。該壓力通過機械或石塊的推動產(chǎn)生，可通過相應(yīng)的機械參數(shù)來確定和限定所述的力和可能的切割面。大的壓力會使切割部分和鋸片發(fā)熱過大。
金剛石鋸片的切割面不能選擇隨意大的第三個理由是在分離時，在長切割面上堆積的石粉或石沫不能完全從縫或分離縫中出來，并對工具產(chǎn)生附加磨損，結(jié)果鋸片的自刃磨不再起作用，從而降低了鋸片的切割效果。
從上可看出，其中工具的使用壽命和切割效果基本由切割部分在不被損害時能承受散發(fā)多少熱量或可以承受多長時間的過熱而決定的。由于支承材料可在所有確定的范圍內(nèi)改變，因此其發(fā)熱必須通過切割過程本身調(diào)節(jié)，因此可通過推動速度和輸送確定金剛石鋸片上的壓力和切割面的大小。這兩個值相乘得到切削時面值(leitspanflache)，它的大小取決于相應(yīng)的石塊材料和使用的金剛石鋸片，特別取決于所選擇的切割部分。
基于上述理由，用金剛石鋸片不能通切割而切割達特殊的自然石塊的總深度，切割要分許多步進行。
例如公知的是，通過一把金剛石鋸片或并列設(shè)置多把金剛石鋸片多次來回運行分步地并多次裝上鋸片或各鋸條來并列地在石塊上切割直到將石塊完全分離。導軌上的工具通過石塊導向。由于石塊個別地通過機械安裝并加工，因此石塊不可能連續(xù)運行，此外根據(jù)石塊高度需要直徑大到5000mm的工具。更大的石塊必須在第二加工步驟反轉(zhuǎn)并重新調(diào)整，這樣的例子如DE-05-2655375中所描述。這種加工方法費用很高。此外由于大直徑的金剛石鋸片必須具有大的中心強度以及大的弧寬以保證剛度和穩(wěn)定性，因此這種類型切削寬度的鋸片占據(jù)的切割空間以及需要的此能量是很大的，其工具價格和切割損耗也是很大的。
由DE-PS-3634963和US-PS-3815570可知，石塊可通過兩個在分離區(qū)面中設(shè)置的鋸片或帶有鋸片束的多鋸片和進行分離。在分離面中相對設(shè)置的鋸片或鋸片束從石塊的兩相對側(cè)開始切割，一般各鋸片或鋸片束加工總切削深度的一半，石塊的輸送可借助工具也可借助工件即石塊完成。此外對于這種加工方法，特別針對自然石塊，通過分步切削面實現(xiàn)在整個石塊高度上切削，如DE-OS-4408266中所述。在這種方法中的鋸片相對于單鋸片具有較小的直徑和較窄的切割部分，因此減小了切割寬度、切削空間以需要的比能量，但不能連續(xù)工作，只不過在分離薄板時可以連續(xù)工作。
此外如DE-AS-2721941中公開了一種多鋸片和即多軸機，它們設(shè)置了在石塊的運行方向上直徑不斷增力的許多金剛石鋸片或金剛石鋸片組。這些機器是這樣工作的，第一鋸片在運行的石塊上切出導縫，該導縫通過下一個大直徑的鋸片加深直到最后一大直徑的鋸片將石塊完全分離。由于大鋸片在已切割形成的縫中導向，其中心強度和鋸片寬度可選擇得小些并以小直徑的鋸片標準。雖然用這種機器可以連續(xù)分離石塊但基本只知于分離小高度的石塊，特別是用于分離由花崗巖組成的自然石塊。若考慮到取決于切削部分的組成和切割材料的切割深度的實際切割深度即各鋸片進給量是20mm，那么對于石塊高度為300mm的石塊，在一側(cè)進行分離至少需要15把鋸片，在兩側(cè)分離時至少需要8把鋸片。這樣必須連續(xù)地設(shè)置鋸片或鋸片細，增大了機器的外形尺寸，許多所需的鋸片，特別是具有不同直徑的鋸片會提高工具成本。
其中公知的單鋸加工方法的缺點是，需要大的鋸片，導致工具成本提高，由于切割寬度大，增加了切割空間和需要的比能量并減少了切割物的必要大小。若在切割面相對地設(shè)置鋸片，可以使用小直徑的金剛石鋸片，但總切深不能很大。在這兩種情況下鋸片或一些鋸片或在特殊情況下石塊必須在切割面的水平和縱向來回運行，實際上這需要由于推動和換向吸收大動力的長導軌。自然石塊例如花崗巖塊的分離不能連續(xù)進行，這意味著影響機器分離效果的石塊安裝需要時間。另外所述的多軸或多面方法需要具有許多金剛石鋸片的大型機器，這實際上限定了使用范圍。
在發(fā)明提供了上述類型的分離石塊的方法和石鋸，通過最佳的利用鋸片的對面值分離石塊，由此石鋸的尺寸可以最可能的小，結(jié)構(gòu)簡單，其方法和石鋸最好是這樣構(gòu)成的，即石塊的分離可以連續(xù)進行。
本發(fā)明的方法和石鋸由權(quán)利要求1和3給出。
在本發(fā)明的方法和石鋸中，鋸片裝置近似成點地與被切割材料接觸，因此鋸片裝置的各切割部分與被切割材料接觸時間很短，從而減小了切割部分的發(fā)熱，在鋸片裝置對面值基礎(chǔ)上，鋸片的擺動速度以及石塊和鋸片裝置之間的輸送在很大范圍內(nèi)根據(jù)被切割的材料而改變。通過小的切割面實現(xiàn)較大的局部壓力，從而提高了分離效果。在石塊和鋸片裝置之間的輸送可以是步進式的或是連續(xù)的。對于步進式輸送可以改變步進大小，而對于連續(xù)裝入可以改變輸送速度。
本發(fā)明方法和石鋸的構(gòu)思在于，鋸片的轉(zhuǎn)動與經(jīng)一圓弧的擺動疊加，其圓弧的半徑大于鋸片裝置的半徑。
本發(fā)明方法和石鋸的優(yōu)選形式由權(quán)利要求2或4-6給出。
下面借助附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例作進一步描述，其中，

圖1是利用本發(fā)明方法的鋸片對的示意圖；圖2是本發(fā)明石鋸實施例的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明石鋸的剖面圖；圖4a至4e示出了在不同狀態(tài)下本發(fā)明方法的工作方式及本發(fā)明石鋸的工作形式。
如圖1所示，兩圓鋸片2設(shè)置在分離石塊1的分離面內(nèi)，鋸片2的分離面例如是一垂直面，此外分離也可在水平面內(nèi)進行，多對這樣的鋸片2可以并列設(shè)置在同一軸4上，以便同時在多個面上分離石塊1。
軸4的轉(zhuǎn)軸線彼此平行，使得鋸片2在石塊1之上或之下在各面內(nèi)彼此相對設(shè)置。各軸4由電機驅(qū)動該電機通過合適的傳動件與該軸連接。
所有軸4轉(zhuǎn)動支承在擺臂5(如圖2)的一端，該搖臂5的另一端是擺動地鉸接的。本分離石塊1時，鋸片2繞搖臂5的轉(zhuǎn)動支點或擺軸3沿一半徑大于鋸片2的半徑的圓弧擺動，以該相對設(shè)置的外表面位置，例如圖1中沿石塊的縱軸方向向內(nèi)看的上表面和下表面擺動到在該石塊1的前側(cè)并與擺動軌跡相交的另一位置。從而兩鋸片2的擺動形成的彼此相位差為180°。例如這可以通過兩搖臂5擺動的相應(yīng)耦合實現(xiàn)。這樣的擺動使得若鋸片2的作用點位于石塊1的外表面，如圖1上鋸片2的情況，那么另一鋸片即圖1中的下鋸條的作用點則位于石塊1的前側(cè)。隨著兩鋸片2的繼續(xù)擺動，應(yīng)隨時留意這種情況，即圖1中點劃線表示的狀態(tài)。按這樣的方式，以圖1箭頭方向輸送的石塊由兩鋸片2在前側(cè)被從外向里交替地加工，其結(jié)果是，石塊被連續(xù)不斷地輸送，并且被一個接一個地加入，即可以不斷地分離石塊。
圖2和3示出了由圖1所示方法加工切割石塊的一具體實施例。
特別是如圖2所示，具有所屬驅(qū)動電機和傳動件并支承在軸4上的鋸片2分別裝在搖臂5的一端，搖臂5的另一端鉸接在擺軸3上，為了耦合擺動，在兩搖臂5之間設(shè)置耦合桿6，其耦合桿6必須的長度是使不擺動時相對于分離面的兩鋸片可以接觸。兩搖臂5的一個，即圖2中的上搖臂5與合適的驅(qū)動裝置7如氣缸、曲柄機構(gòu)或凸輪連接、從而該搖臂5通過耦合桿6與第二搖臂5起來回擺動。由此鋸片2的轉(zhuǎn)軸呈圓形運動。
搖臂5的擺軸3與各鋸片2中點之間的距離大于鋸片2的半徑，而鋸片2的半徑又由最大切割深度確定。根據(jù)該距離和鋸片2的直徑，該搖臂5的擺軸3距鋸基架10的距離是這樣選定的，即該鋸片2總是使切割寬度是近似直線地與欲被分離的石塊接觸，從而在側(cè)視圖上一條線可看成一點，該點位于搖臂5的擺軸3與鋸片2的轉(zhuǎn)軸的延長連接線上。實際上不存在真正的線接觸或點接觸，而是由于在鋸片2的擺動方向上具有很小的延伸而呈準線接觸或點接觸，其延伸的大小取決于石塊1的輸送即石塊1的預(yù)先推動，也即取決于壓力。在鋸片2擺動時，其接觸線或接觸點沿切割曲線移動，由此擺動掃過一小角度并且其角速度是可調(diào)的。石塊1的輸送通過適宜的輸送裝置進行，其輸送裝置通過機械輸送石塊。該輸送以步進方式或連續(xù)方式進行，其速度可以無級方式調(diào)節(jié)。兩鋸片2在進行分離工作時每個都完成多于石塊1所需總切割深度的一半。
鋸片2的直徑具體取決于分離石塊1的尺寸，而搖臂5的擺軸3與鋸片2的轉(zhuǎn)軸之間的距離優(yōu)選為鋸片直徑的1至1.5倍之間。
取決于鋸片2的直徑和鋸片2的轉(zhuǎn)軸與搖臂5的擺軸3之間的距離的搖臂5的擺軸3的位置以擺軸3的距離是這樣確定的，擺軸3與經(jīng)過擺軸3和鋸片2的轉(zhuǎn)軸之間的直線之間的連線呈三角形。石塊1的輸送朝著三角形的頂點方向進行，以便將石塊1從其正面分離。
再如圖2特別是圖3所示，在石鋸的基架10上可旋轉(zhuǎn)地裝有兩個軸，即上擺軸和下擺軸。兩搖臂5的每一個的一端固定地或可移動地裝在該軸上，在搖臂5的另一端，合適的快速夾緊裝置裝載該相互平行設(shè)置的鋸片軸4的支承裝置。該夾緊裝置是可液壓驅(qū)動或氣動或機械驅(qū)動的。在鋸片軸4上設(shè)置一個或較好是設(shè)置多個捆成束的金剛石鋸片2。軸4借助在圖2和3所示實施例中由齒輪對8組成的合適的傳動件由馬達9驅(qū)動，該馬達9也裝在各搖臂5上，優(yōu)選采用電動或液動馬達作為驅(qū)動裝置。較好的是只通過合適的驅(qū)動裝置7使上搖臂5來回擺動，其擺動通過長度可調(diào)的耦合桿傳遞到另一搖臂5上，因此，搖臂5以所希望的相位移動關(guān)系平動是可能的。借助此類型的耦合桿6，根據(jù)鋸片直徑以及欲切割的石塊的高度，軸4之間的距離是這樣調(diào)節(jié)的，即使鋸片2以上述的方式接觸石塊1，接觸點從外側(cè)移動到前側(cè)位置并從前方切割石塊1。搖臂5的擺軸3的支承的高度可作進一步的調(diào)節(jié)，以便使鋸適合于相應(yīng)塊的尺寸。
圖4中的石塊1和一對鋸片2的示意側(cè)視圖中示出了在各個相位時上述石鋸的上述方式和上述加工工序。
如圖4所示，在分離過程中鋸片2在兩位置之間即在內(nèi)外位置之間來回擺動，在圖4a中下鋸片2處于與石塊1的外表面點接觸的外位置而同時上鋸片已到達與石塊1正側(cè)接觸的內(nèi)位置。由于兩鋸片2的擺動，從圖4b中看出兩鋸片2的接觸點從圖4a所述的下鋸片2上位置向內(nèi)移動，而在上鋸片2上的位置向外移動。圖4b近似示出了兩鋸片2擺動中間的位置，即相互基本對稱的位置，在該位置，三角形的頂點處于石塊1的中間平面上，所述三角形是由搖臂5的擺軸3的連線和擺軸3與相應(yīng)鋸片2的轉(zhuǎn)軸之間的連線以及另一擺軸3與另一鋸片2之間的相應(yīng)連線形成的。鋸片2進一步擺動形成圖4c所示并與圖4a所示位置相反的位置，在圖4c中上鋸片2的接觸點處于石塊1的外表面，而下鋸片2的接觸點處于石塊的前側(cè)，回擺的鋸片2經(jīng)圖4d所示的中位回到與圖4a位置相同的圖4e所示的位置。
在上述實施例中，鋸片2的擺動耦合借助長度可調(diào)的設(shè)置在兩搖臂5之間的耦合桿6實現(xiàn)180°的相位移動。兩鋸片2的這種相位移動擺動可以無接觸地通過相應(yīng)的同步裝置，例如控制凸輪裝置或電-電控制裝置而實現(xiàn)，因此產(chǎn)生擺動的相應(yīng)驅(qū)動裝置可設(shè)置在各搖臂5上。
另外優(yōu)選的是將石塊1輸送到鋸片2上，這樣可以連續(xù)工作并一個接一個地分離多塊石塊。當然也可以將鋸片2放到固定的石塊1上，然而由于為了分離下塊石塊所需的鋸片2的回擺，從而不再可能進行連續(xù)的加工。
在附圖中相應(yīng)石塊的兩鋸片2或兩組鋸片2的直徑是相等的，但這不是必要的，例如若切割在一側(cè)具有不平上表面的自然石塊，那么鋸片或這些鋸片在該側(cè)的直徑比另一例要大，并且圖1所示的中間平面從石塊1的中間向外移到不平上表面的一側(cè)。
如上所述，鋸片2的尺寸、搖臂5擺軸的設(shè)置、及長度、擺動擺角b、擺軸3的連線與擺軸3和鋸片2的轉(zhuǎn)軸在最內(nèi)位置的連線之間的夾角a以及耦合桿b的長度這些參數(shù)的最佳選擇取決于被切割石塊1的尺寸。作為一種實例，在鋸片2的直徑D為800mm時角a小于35°，擺角b優(yōu)選約為14°。
隨著鋸片直徑的增大，要選擇較小的角度a以便兩鋸片2呈無相位差地擺動，這自然還取決于總個機械的尺寸，特別取決于擺軸3之間的距離。另外，耦合桿b的長度是這樣選定的，即鋸片軸4的兩轉(zhuǎn)軸之間的距離大于兩鋸片2的半徑之和，按這樣的方式，鋸片2的運動軌跡不會相交而與石塊1材料接觸，縮短了空轉(zhuǎn)時間。如果兩鋸片2中的一個到達最下端位置并從石塊1上與接觸點脫離，則上鋸片2到達切割石塊1中間的最下端位置并反向。在各鋸片2的接觸點切去材料并切深。通過鋸片2的擺動在側(cè)視圖上形成各鋸片的圓弧切割線，它們在兩鋸片2之間形成一楔形，如圖1所示。通過連續(xù)輸送石塊1以及鋸片2的擺動形成由鋸片2逐漸切去的材料楔形。
可以通過簡單的幾何計算以及要求并根據(jù)切割石塊的材料和尺寸以及其它技術(shù)條件對上述參數(shù)進行最佳優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.分離石塊或相同物特別是自然石塊的方法，至少具有一鋸片裝置，其特征在于，鋸片裝置在分離時沿一圓弧擺動，其圓弧的半徑大于鋸片裝置的半徑，使得在石塊上的接觸點從一外表面的位置移到另一外表面的位置。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中鋸片裝置至少包括一對圓形轉(zhuǎn)動的并在同一平面內(nèi)設(shè)置的鋸片，其特征在于，鋸片分別擺動，使得在石塊上的接觸點從相對外表面的位置朝著石塊縱軸方向向內(nèi)移動到石塊前側(cè)的位置，兩鋸片對擺動之間的相位移動為180°。
3.實施權(quán)利要求1方法的分離石塊或相同物，特別是自然石塊的石鋸，其具有鋸片裝置和相互輸送石塊和鋸片裝置的裝置，其特征在于，鋸片裝置2通過其軸(4)裝在長度比鋸片裝置2的半徑大的搖臂裝置(5)的一端，搖臂的另一端與擺軸(3)鉸接，并設(shè)置一使搖臂裝置(5)沿一圓弧繞擺軸(3)擺動的裝置。
4.如權(quán)利要求3的石鋸，其特征在于，鋸片裝置(2)至少包括一對圓形轉(zhuǎn)動的鋸片，它通過其軸(4)設(shè)置在搖臂(5)的一端，搖臂5的另一端鉸接擺軸(3)，搖臂5的擺軸(3)的連線和通過搖臂(5)的擺軸(3)與相應(yīng)鋸片(4)的軸(4)的連線以及通過另一搖臂(5)的擺軸(3)和另一鋸片(2)的相應(yīng)軸(4)的連線構(gòu)成-三角形，設(shè)置一相對三角形頂點進行輸送的輸送裝置，設(shè)置-驅(qū)動裝置使鋸片(2)繞搖臂(5)的擺軸(3)在朝著石塊(1)的縱軸方向向內(nèi)的相對石塊外表面的接觸位置到鋸片(2)的擺動軌跡與石塊的前側(cè)相交的一位置之間進行擺，并且擺的相位移動差為180°。
5.如權(quán)利要求4的石鋸，其特征在于，其驅(qū)動裝置包括一搖臂(5)上的驅(qū)動單元(7)和設(shè)置在兩搖臂(5)之間的耦合桿(6)。
6.如權(quán)利要求3的石鋸，其特征在于，呈束的多個鋸片裝置(2)設(shè)置在用于共同裝載各束鋸片的軸(4)上。
全文摘要
分離石塊或相同物,特別是自然石塊的方法和石鋸,兩石鋸2彼此相對設(shè)置在分離面內(nèi),在分離時擺動,石塊上的接觸點從相對的外表面的位置移動到前側(cè)的位置,兩石鋸2的擺動的移動相位差為180°，由此在搖臂5上設(shè)置鋸片2,搖臂5與擺軸3鉸接并具有一相應(yīng)的驅(qū)動裝置7并通過耦合桿6與另一搖臂5連接。
文檔編號B28D1/04GK1186729SQ9712064
公開日1998年7月8日 申請日期1997年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月9日
發(fā)明者G·科勒爾 申請人:格蘭尼特克公司