专利名称：能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机的制作方法
技术领域：
能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机一，技术领域石材加工机械设备二，
背景技术：
天然大理石是名贵的建筑装饰材料，其质地上乘者资源有限，现今人类已认识到应当节约、合理使用之。工程上历来的习惯，是将大理石荒料切割为厚度20毫米左右的粘贴板，以及厚度 35-40毫米的干挂板使用，这种通体板重量大，成本高，资源浪费大。发展的方向是将其切割为薄板，乃至超薄板使用。现在已经能够用刚性切片机如传统的圆盘锯和带锯，以及一二十年来意大利、西班牙和德国率先开发出的柔性切割机如金刚石串珠单绳或多绳锯机，把受震动极易破碎的大理石，切割为厚度10毫米左右的通体薄板使用。继而又开发出分切机， 采用“先粘后切”的方式，把10毫米左右的大理石薄板，对剖成4毫米左右厚度大理石薄板作为装饰面的各种复合板使用，已初步达到复合板总厚度11-14毫米的薄型化目的。该法系先将廉价的瓷砖、花岗石薄板(一般厚度为7-10毫米)，以及铝蜂窝板、铝泡沫板、硅酸盐玻璃板、有机玻璃板…等复合后用途各异的底板，事先粘接在10毫米厚的大理石薄板两面，待粘接树脂固化后，再经分切机带钢片锯从中间对剖为两张复合板。复合板是发展大方向，近年来市场化进度也很快，但该方法由于分切机一次只能切两片，其低效切割方式成为瓶颈，严重地制约着复合板的大规模工业化生产，急待新的技术解决之。用传统方法切割石材产生的强烈震动，大理石薄板的极易碎裂性，使人们从来都不敢想象能把2000*600*600尺寸的大理石荒料，一次性地、同时切割为400张以上、厚度2 毫米的大理石超薄板。其实，只要能找到充分的防震、减震、吸震的方法，特别是稳定已经切开的那部分大理石超薄板，使其在切割震动时不致碎裂的方法，上述瓶颈效应就可以克服。 本实用新型就是实现这一愿望的设备。
三，发明内容本实用新型要解决的技术问题是把2000*600*600毫米尺寸(或更大尺寸)的大理石荒料，一次性地、同步切割为
400张以上，厚度仅2毫米且比较平整的大理石超薄板。而现有金刚石串珠多绳锯机，由于采用强度不够高且易断裂的不锈钢丝作芯绳， 同时没有防止切割过程中大理石薄板受震动断裂的装置及措施，所以金刚石串珠外径都大到10毫米左右，切割的薄板厚度一般就薄至10毫米为止。本实用新型解决其技术问题的方案是用新型的金刚石串珠多绳锯机和新颖的切割、卸片工艺解决上述技术问题，其主要技术特征是1，采用外径小到2毫米的微型金刚石串珠，以多层纳米碳管纤维或高强度碳纤维作芯绳，用高弹性高耐磨聚氨酯橡塑料注塑密封为金刚石串珠绳。2，采用驱动筒、压紧筒、张紧筒和导向筒(是“筒”而不是“轮”)，来带动金刚石串珠绳进行精确的切割操作；这四种不锈钢筒体的外表层都注塑有厚度5毫米的高弹性高耐磨聚氨酯橡塑料，且精确布置有与金刚石串珠刚好匹配的承珠凹坑。3，采用一张聚四氟乙烯防碎板和一付聚四氟乙烯上、下隔板，与一根金刚石串珠绳组成一个切割单元，任意组合几个到400多个切割单元与前述四种筒体组成主切割系统，整体同步地，按唯一正确的方向，即从大理石荒料上部向下移动，进行切割，而防碎板下端与其下面的切割段金刚石串珠绳始终保持10-20毫米垂直距离。着重依靠这一设计新颖的核心切割装置，来保证切割过程中已经切开的那部分大理石超薄板不致产生大的震幅而断裂。4，设计了“四合一式”机械手，用以卸片，可防止卸片时大尺寸大理石超薄板断裂， 故该装置亦极端重要。用于直接销售的成品大理石超薄板作防震包装。本实用新型的有益效果是1，能够一次性地从大理石荒料直接、高效、大批量切割出厚度仅2毫米且较为平整的大尺寸大理石超薄板。若再经粘接，即按此“先切后粘”的简易工艺，就可为大规模工业化生产和应用大理石饰面复合板，奠定良好的技术基础。2，能够大幅度提高大理石资源总利用率，降低大理石饰面复合板生产成本20%以上。兹对本实用新型发明内容的三大系统详述如下(一)，基础、基座、机架为防震、减震，每台绳锯机采用50平方米左右大面积混凝土基础。基座采用带水平导轨的铸铁座，配以承载荒料的铸铁平板滑轨车。机架用四根大尺寸厚壁无缝钢管立柱，固定在铸铁基座上，从上部俯瞰是连接为 “回”字形。机架首尾两端固定有垂直方向滑动导轨，使安装在上面的绳锯系统(含切割、驱动、张紧、压紧、导向、传感报警、卸片等子系统)能沿导轨精确地上下移动，其中卸片机器手固定在绳锯系统首尾两端。整机左右两侧及上方，须安装开启方便的防护罩，以避免突然断裂的串珠绳伤人，亦便于回收价值昂贵的金刚石串珠。(二)，串珠、芯绳、串珠绳要高效率地切割出极易碎裂的大理石超薄板(本申请书指其厚度为2毫米左右)， 选择最佳质量的串珠和芯绳，采用最优的芯绳连接工艺，是极端重要的。1，串珠——本实用新型选择合成金刚石粉(其粒径还不宜过大)作切割料。当切割软性大理石、蛇纹石等较软石材时，也可考虑相对价廉的立方氮化硼、碳化硅之类超硬材料作切割料。采用料粉经造粒-冷压-热等静压工艺或钎焊工艺制造金刚石串珠。为减少锯缝料损，为大幅度减小切割震动，为得到较平整、光滑的切割面，本实用新型采用外径仅2毫米的微型串珠(国内某公司承诺制造)。串珠长度3-4毫米，不宜过长。2，芯绳——绳锯系统最脆弱的部份就是芯绳，特别是串珠外径微型化以后更为脆弱。原因是芯绳在快速反复地通过驱动、压紧、张紧和导向筒时，较快地产生弯曲疲劳，若再加上漏进的石粉磨耗因素，很容易发生断裂(一般来说，芯绳的寿命只及串珠的十分之一)。芯绳断裂飞出的串珠和绳身容易对人员和设备造成危险和损害，换绳和回收串珠比较麻烦，切割系统组装的串珠绳数越多危害越大。本实用新型首选最理想的芯绳材料——多层纳米碳管纤维，即日本、美国正在制造太空天梯的那种梯绳材料。该种材料可以极大地提高芯绳的使用寿命，现已能国产。其次，也可考虑用高强度碳纤维制作芯绳。3，串珠绳——本实用新型只采用注塑高弹性高耐磨聚氨酯橡塑料的方式连接珠-绳。注塑前，珠、绳皆必须仔细清洗、干燥，必须在芯绳表面预涂粘结介质。(三)，主切割系统和工作原理兹以切割厚度2毫米，长600毫米*宽600毫米的大理石超薄板为优选例，说明本实用新型的主切割系统和工作原理将水平和垂直方向事先精确切割为600毫米，长度最长2000毫米的大理石荒料1， 吊放在水平滑轨车平台3上，其间垫以7根横切面100*100毫米枕木2 (杉木或松木)。枕木2能吸收部份切割震动，并能在切割完成阶段避免金刚石串珠绳18接触滑轨车铸铁表面而受损。切割前需校准荒料的水平和垂直面。防止切割期间已切割出的那部分大理石超薄板受震断裂的最重要措施，是设计了防碎板4。防碎板4下端与切割段金刚石串珠绳18始终保持10-20毫米垂直距离，上端通过防碎板横担5挂在上隔板7的顶部。防碎板4厚度与串珠外径一致，为2毫米，其高800 毫米，宽700毫米，略宽于荒料1。防碎板4材质首选聚四氟乙烯，这样才能保证有足够的机诫强度，良好的耐磨性，极低的表面摩擦力(表面光滑度很高)，摄氏200度的耐温性和长久的耐水性。上隔板7和下隔板12的厚度与欲得大理石超薄板厚度一致，也用聚四氟乙烯制成。上隔板7安放在承重筒14上，它承受防碎版4的重量，稳定相邻两张防碎版4之间的距离。下隔板12是可以上下活动的部件，其作用是开机前，让每根金刚石串珠绳18对准荒料1上方各自的位置，且不致互相纠缠；下切过程中，可一直任其自行上移。一根金刚石串珠绳18，一张防碎板4，一根上隔板7和一根下隔板12，构成一个切割单元，可任意组合几个至400多个切割单元进行同步切割操作，这样就可达到高效切割的目的。驱动筒10、压紧筒11、张紧筒8、导向筒9和承重筒14，都用厚壁无缝不锈管制造，前四种公称直径219毫米或稍大，后一种173毫米以下。驱动筒10，四个导向筒9，其两端都用滚珠轴承固在机架首尾垂直滑轨的铸铁质移动面板上(承重筒14不一定用滚珠轴承)。张紧筒8两端的滚珠轴承安放于移动面板上的水平滑轨附加系统当中，它既能转动， 又能沿水平方向精确移动以张紧金刚石串珠绳18。压紧筒11两端的滚珠轴承安放于移动面板上的垂直滑轨附加系统当中，它既能转动，又能上下精确移动，以压紧驱动筒10带动的金刚石串珠绳18。移动面板沿垂直导轨精确上下移动，亦即整个主切割系统整体、精确上下移动。张紧筒8、导向筒9、驱动筒10和压紧筒11在筒体制作时，其筒外表面先打毛，并按说明书附图3和附图4所示，载入外露3毫米高的不锈钢防滑螺丝桩17 (防止筒外橡塑层在切割操作时打滑)。防滑螺丝桩17布置在相邻四个承珠凹坑16的对角线交叉点上，其内置段以螺纹连接方式固定于不锈钢筒体中。然后，把它们放入圆筒型外套内，注塑厚度5毫米的聚氨酯橡塑料层。该四种筒体的筒外橡塑层15沿筒体表面切开一部分，即说明书附图3及附图4，显示其外表层精确布置承珠凹坑16，以利驱动，张紧，压紧，导向金刚石串珠绳18。在上隔板7下方和金刚石串珠绳18初始切割口，均安装有喷水装置，起润滑、冷却和带走切割粉末的作用。由上往下切割，是本实用新型执行的唯一正确切割方向。当只需要一部分切割单元组合主切割系统时，松开张紧筒8和压紧筒11，将多余的切割单元拨至绳锯机尾端高挂(使之不影响机尾卸片机械手操作)闲置即可。卸片也是一个防断裂的关键。必须保证卸片操作时整张大理石超薄板不断裂！为此，设计了卸片机械手来完成该操作。卸片机械手有四个宽600毫米*高150 毫米，可独立沿水平方向移动的真空小吸盘(小机械手)，这四个小吸盘可并为一个宽600 毫米*高600毫米，既能沿水平方向移动又能90度向上和向下翻转的大吸盘(即卸片机械手)。卸片开始时，首先微微松开压住机头首张防碎板4的大吸盘约0. 5毫米，然后将防碎板4提升150毫米，让最下端的一个小吸盘贴进2毫米(即防碎板4的厚度)，施予微压 (由卸片机械手的压力传感器系统，控制压力在非常合适的范围)，顶住首张待卸大理石超薄板下部150毫米高度，尔后依次、如法贴进另仨小吸盘。最后谨慎开启大吸盘真空(须精确调整真空度在比较低的范围)，移出一张大理石超薄板，向下翻转大吸盘90度，缓慢解除真空，放置这张大理石超薄板于防震包装内(防震包装是用1-2毫米厚的聚苯乙烯泡沫作垫片)。重复此操作程序(机头、机尾宜同时卸片，以加快卸片速度)，直至卸片完毕。大理石超薄板作好防震包装后，可售与现有用分切机生产复合板的厂家，仅需粘贴作业，即可生产任意种类底板的大理石饰面复合板(厂家须添加取片机械手)，能降低其成本20%以上；更宜延长本绳锯机系统成为下述极佳效益产品流水线大理石饰面轻型复合天花板(国际上问世不久的透光、轻型、抗污高档天花板)。
四，
附图1是本实用新型的主切割系统工作原理图；附图2是附图1当中的A-A剖面图；附图3是附图1当中的驱动筒10、张紧筒8、压紧筒11和导向筒9这四种筒体的橡塑外表层局部展开图； 附图4是附图3当中的A-A剖面图。附图1至附图4(包括说明书摘要附图)中，各图标名称如下1.大理石荒料(宽600毫米*高600毫米)2.枕木3.滑轨车平台4.防碎板 5.防碎板横担6.防碎板提升钩7.上隔板8.张紧筒9.导向筒10.驱动筒11.压紧筒 12.下隔板13.螺丝14.隔板及防碎板承重筒15.筒外橡塑层16.承珠凹坑17.防滑螺丝桩18.金刚石串珠绳附图1至附图4中的图表名称第4到第18这15部分，加上喷水装置，构成本实用新型主切割系统，其余如滑轨平台车、卸片机械手、防护罩、传感器、报警器、照明、控制台等等，皆为辅助系统。五，具体实施方式
(1)，将前述吊放并校准水平及垂直面的荒料1固定在滑轨车平台3上面。O)，滑轨车移动到准确位置并固定好。(3)，荒料1之机头.机尾端各放下一张防碎板4，并用卸片机械手略微压紧。0)，组合好需要数量的切割单元，将本次操作多余的切割单元拨至机尾高挂闲置。组合时，金刚石串珠绳18下端切割段刚好接触荒料1上表面。(5)，调整好张紧筒8，使金刚石串珠绳18具有合适的张力。(6)，开通冷却润滑水，微微提高主切割系统约5毫米(即让金刚石串珠绳18下端切割段微微离开荒料1上表面)，启动驱动筒10，先使其低速(线速度每秒0. 1米)试运转， 若无异常，即关闭防护罩，逐渐提高线速度到每秒1米。(7)，当证实各主.辅系统所有准备操作皆正确完成时，缓慢下移主切割系统开始切割操作，并根据需要和可能，适当提高金刚石串珠绳18的线速度和主切割系统下移速度，实现快速切割。(8)，切割将近终点时，需适当放慢切割速度，以利准确判断切割终点，避免过度下切，过度伤及枕木2。(9)，当切割到达终点时，停止主切割系统下移，驱动筒10停车，关闭冷却润滑水。(10)，按照页码5 “主切割系统和工作原理”当中说明的方式，进行卸片操作。(11)，当需要切割其他厚度如2. 5毫米的大理石超薄板时，只须换成相应厚度即 2. 5毫米的上隔板7和下隔板12，以及具有相应承珠凹坑间距即2. 5毫米的驱动筒10、张紧筒8、压紧筒11和导向筒9即可。(12)，本实用新型完全适用于切割花岗石等天然石材，以及各种人造石材超薄板。
权利要求1.一种能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，与现有能切割10毫米厚度大理石薄板的金刚石串珠多绳锯机相比，其特征是采用多层纳米碳管纤维芯绳，和外径仅2毫米的金刚石串珠，作成金刚石串珠绳(18)；采用聚四氟乙烯材质的防碎板、上隔板(7)和下隔板(12)，与金刚石串珠绳(18)，以及驱动筒(10)、张紧筒(8)、压紧筒(11)、 导向筒(9)构成可整体从上往下切割的主切割系统；卸片机构由“四合一式”机械手构成。
2.根据权利要求1所述的能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其特征是金刚石串珠绳(1 的构造，是小粒径金刚石粉经造粒一冷压一热等静压制成的金刚石串珠，用高弹性高耐磨聚氨酯橡塑料与多层纳米碳管纤维注塑密封连接构成。
3.根据权利要求1所述的能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其特征是驱动筒(10)、张紧筒(8)、压紧筒(11)和导向筒(9)的构造要点为，在厚壁不锈钢筒体外部，注塑有5毫米厚度并在其表层精确布置承珠凹坑(16)的高弹性高耐磨聚氨酯橡塑料层(15)。
4.根据权利要求1所述的能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其特征是一张防碎板G)，一根上隔板(7)，一根下隔板(1 和一根金刚石串珠绳(18)构成一个切割单元，防碎板(4)下端与金刚石串珠绳(18)的切割工作段在垂直方向上一直保持 10-20毫米距离；任意组合多个切割单元就构成进行同步切割的主切割系统。
5.根据权利要求1所述的能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其特征是四个具有宽600毫米*高150毫米真空小吸盘的小机械手，可构成一个宽600毫米*高600毫米的卸片机械手，这大小五个机械手都能沿水平方向移动，其中卸片机械手还能90度向上和向下翻转。
6.根据权利要求1所述的能切割2毫米厚度大理石超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其特征是当需要切割其他厚度如2. 5毫米大理石超薄板时，上隔板(7)和下隔板(12)的厚度，都相应调整为2. 5毫米。
专利摘要本实用新型是高效柔性切割2毫米厚度大理石(及花岗石等石材)超薄板的金刚石串珠多绳锯机，其技术领域属石材加工机械设备。把外径仅2毫米的微型金刚石串珠和极高强度的多层纳米碳管纤维，用聚氨酯橡塑料密封连接成串珠绳，与新颖设计的防碎板和上下隔板组成切割单元；驱动串珠绳的不锈钢筒体外表注塑5毫米厚的聚氨酯橡塑料层，该橡塑料层精确布置有与金刚石串珠刚好匹配的承珠凹坑；任意组合几个至400多个切割单元为主切割系统，从大理石荒料上部向下同步切割；四合一式机械手卸片，可防震包装后供现有复合板厂家使用，能降其成本20％多，更宜卸片后直接在延长的生产线上生产为各种复合板，首推大理石饰面轻型天花板。
文档编号B28D1/08GK201960670SQ20102018478
公开日2011年9月7日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者王庆生 申请人:戴艾霖, 王庆生