专利名称：分离石块或相同物的方法和石锯的制作方法
技术领域：
本发明涉及分离石块或相同物特别是自然石块的方法和带有至少-锯条装置的石锯。
至今都是借助排锯，索锯或通过金刚石锯将石块、特别是自然石块分离成一定尺寸的石块或带平滑表面的石片。
金刚石锯由其厚度取决于该锯片直径的圆的中心锯片和以确定的距离设置在中心锯片周围并限定其切割宽度的切割部分组成，切割部分包括支承材料即基质体，在其中嵌入切割金刚石。根据切割材料及与这种金刚石锯片一起使用的圆锯的技术参数改变切割部分的组成，即支承材料和金刚石成分的混合。
在分离石块特别的自然石块时，要使得有效切割面、工件压力和生热的切割部分和/或锯片之间形成一最佳状态。保持分离的效果和经济性，该切割面是与石块材料接触的锯片圆弧的弧度和切割部分的宽度即锯片切割宽度的乘积。切割面越大，切割效果就越好，因此压向工件的合力就要越大，而基于下面的理由，金刚石锯片的切割面不能选择得随意大。
在切割时锯片上的切割部分要发热，锯片切割面越大，即与石块接触的锯片部分越长，切割部分使用的越长，那么发热的越厉害。尽管有辅助的冷却但也可能导致支承材料的熔化、金刚石脱落使锯片不平衡甚至导致锯片损坏。
其次在切割面较大时，也需要大的压力，以便使锯片或切割部分的切割效果达到足够大的局部压力。该压力通过机械或石块的推动产生，可通过相应的机械参数来确定和限定所述的力和可能的切割面。大的压力会使切割部分和锯片发热过大。
金刚石锯片的切割面不能选择随意大的第三个理由是在分离时，在长切割面上堆积的石粉或石沫不能完全从缝或分离缝中出来，并对工具产生附加磨损，结果锯片的自刃磨不再起作用，从而降低了锯片的切割效果。
从上可看出，其中工具的使用寿命和切割效果基本由切割部分在不被损害时能承受散发多少热量或可以承受多长时间的过热而决定的。由于支承材料可在所有确定的范围内改变，因此其发热必须通过切割过程本身调节，因此可通过推动速度和输送确定金刚石锯片上的压力和切割面的大小。这两个值相乘得到切削时面值(leitspanflache)，它的大小取决于相应的石块材料和使用的金刚石锯片，特别取决于所选择的切割部分。
基于上述理由，用金刚石锯片不能通切割而切割达特殊的自然石块的总深度，切割要分许多步进行。
例如公知的是，通过一把金刚石锯片或并列设置多把金刚石锯片多次来回运行分步地并多次装上锯片或各锯条来并列地在石块上切割直到将石块完全分离。导轨上的工具通过石块导向。由于石块个别地通过机械安装并加工，因此石块不可能连续运行，此外根据石块高度需要直径大到5000mm的工具。更大的石块必须在第二加工步骤反转并重新调整，这样的例子如DE-05-2655375中所描述。这种加工方法费用很高。此外由于大直径的金刚石锯片必须具有大的中心强度以及大的弧宽以保证刚度和稳定性，因此这种类型切削宽度的锯片占据的切割空间以及需要的此能量是很大的，其工具价格和切割损耗也是很大的。
由DE-PS-3634963和US-PS-3815570可知，石块可通过两个在分离区面中设置的锯片或带有锯片束的多锯片和进行分离。在分离面中相对设置的锯片或锯片束从石块的两相对侧开始切割，一般各锯片或锯片束加工总切削深度的一半，石块的输送可借助工具也可借助工件即石块完成。此外对于这种加工方法，特别针对自然石块，通过分步切削面实现在整个石块高度上切削，如DE-OS-4408266中所述。在这种方法中的锯片相对于单锯片具有较小的直径和较窄的切割部分，因此减小了切割宽度、切削空间以需要的比能量，但不能连续工作，只不过在分离薄板时可以连续工作。
此外如DE-AS-2721941中公开了一种多锯片和即多轴机，它们设置了在石块的运行方向上直径不断增力的许多金刚石锯片或金刚石锯片组。这些机器是这样工作的，第一锯片在运行的石块上切出导缝，该导缝通过下一个大直径的锯片加深直到最后一大直径的锯片将石块完全分离。由于大锯片在已切割形成的缝中导向，其中心强度和锯片宽度可选择得小些并以小直径的锯片标准。虽然用这种机器可以连续分离石块但基本只知于分离小高度的石块，特别是用于分离由花岗岩组成的自然石块。若考虑到取决于切削部分的组成和切割材料的切割深度的实际切割深度即各锯片进给量是20mm，那么对于石块高度为300mm的石块，在一侧进行分离至少需要15把锯片，在两侧分离时至少需要8把锯片。这样必须连续地设置锯片或锯片细，增大了机器的外形尺寸，许多所需的锯片，特别是具有不同直径的锯片会提高工具成本。
其中公知的单锯加工方法的缺点是，需要大的锯片，导致工具成本提高，由于切割宽度大，增加了切割空间和需要的比能量并减少了切割物的必要大小。若在切割面相对地设置锯片，可以使用小直径的金刚石锯片，但总切深不能很大。在这两种情况下锯片或一些锯片或在特殊情况下石块必须在切割面的水平和纵向来回运行，实际上这需要由于推动和换向吸收大动力的长导轨。自然石块例如花岗岩块的分离不能连续进行，这意味着影响机器分离效果的石块安装需要时间。另外所述的多轴或多面方法需要具有许多金刚石锯片的大型机器，这实际上限定了使用范围。
在发明提供了上述类型的分离石块的方法和石锯，通过最佳的利用锯片的对面值分离石块，由此石锯的尺寸可以最可能的小，结构简单，其方法和石锯最好是这样构成的，即石块的分离可以连续进行。
本发明的方法和石锯由权利要求1和3给出。
在本发明的方法和石锯中，锯片装置近似成点地与被切割材料接触，因此锯片装置的各切割部分与被切割材料接触时间很短，从而减小了切割部分的发热，在锯片装置对面值基础上，锯片的摆动速度以及石块和锯片装置之间的输送在很大范围内根据被切割的材料而改变。通过小的切割面实现较大的局部压力，从而提高了分离效果。在石块和锯片装置之间的输送可以是步进式的或是连续的。对于步进式输送可以改变步进大小，而对于连续装入可以改变输送速度。
本发明方法和石锯的构思在于，锯片的转动与经一圆弧的摆动叠加，其圆弧的半径大于锯片装置的半径。
本发明方法和石锯的优选形式由权利要求2或4-6给出。
下面借助附图对本发明优选实施例作进一步描述，其中，
图1是利用本发明方法的锯片对的示意图；图2是本发明石锯实施例的侧视图；图3是本发明石锯的剖面图；图4a至4e示出了在不同状态下本发明方法的工作方式及本发明石锯的工作形式。
如图1所示，两圆锯片2设置在分离石块1的分离面内，锯片2的分离面例如是一垂直面，此外分离也可在水平面内进行，多对这样的锯片2可以并列设置在同一轴4上，以便同时在多个面上分离石块1。
轴4的转轴线彼此平行，使得锯片2在石块1之上或之下在各面内彼此相对设置。各轴4由电机驱动该电机通过合适的传动件与该轴连接。
所有轴4转动支承在摆臂5(如图2)的一端，该摇臂5的另一端是摆动地铰接的。本分离石块1时，锯片2绕摇臂5的转动支点或摆轴3沿一半径大于锯片2的半径的圆弧摆动，以该相对设置的外表面位置，例如图1中沿石块的纵轴方向向内看的上表面和下表面摆动到在该石块1的前侧并与摆动轨迹相交的另一位置。从而两锯片2的摆动形成的彼此相位差为180°。例如这可以通过两摇臂5摆动的相应耦合实现。这样的摆动使得若锯片2的作用点位于石块1的外表面，如图1上锯片2的情况，那么另一锯片即图1中的下锯条的作用点则位于石块1的前侧。随着两锯片2的继续摆动，应随时留意这种情况，即图1中点划线表示的状态。按这样的方式，以图1箭头方向输送的石块由两锯片2在前侧被从外向里交替地加工，其结果是，石块被连续不断地输送，并且被一个接一个地加入，即可以不断地分离石块。
图2和3示出了由图1所示方法加工切割石块的一具体实施例。
特别是如图2所示，具有所属驱动电机和传动件并支承在轴4上的锯片2分别装在摇臂5的一端，摇臂5的另一端铰接在摆轴3上，为了耦合摆动，在两摇臂5之间设置耦合杆6，其耦合杆6必须的长度是使不摆动时相对于分离面的两锯片可以接触。两摇臂5的一个，即图2中的上摇臂5与合适的驱动装置7如气缸、曲柄机构或凸轮连接、从而该摇臂5通过耦合杆6与第二摇臂5起来回摆动。由此锯片2的转轴呈圆形运动。
摇臂5的摆轴3与各锯片2中点之间的距离大于锯片2的半径，而锯片2的半径又由最大切割深度确定。根据该距离和锯片2的直径，该摇臂5的摆轴3距锯基架10的距离是这样选定的，即该锯片2总是使切割宽度是近似直线地与欲被分离的石块接触，从而在侧视图上一条线可看成一点，该点位于摇臂5的摆轴3与锯片2的转轴的延长连接线上。实际上不存在真正的线接触或点接触，而是由于在锯片2的摆动方向上具有很小的延伸而呈准线接触或点接触，其延伸的大小取决于石块1的输送即石块1的预先推动，也即取决于压力。在锯片2摆动时，其接触线或接触点沿切割曲线移动，由此摆动扫过一小角度并且其角速度是可调的。石块1的输送通过适宜的输送装置进行，其输送装置通过机械输送石块。该输送以步进方式或连续方式进行，其速度可以无级方式调节。两锯片2在进行分离工作时每个都完成多于石块1所需总切割深度的一半。
锯片2的直径具体取决于分离石块1的尺寸，而摇臂5的摆轴3与锯片2的转轴之间的距离优选为锯片直径的1至1.5倍之间。
取决于锯片2的直径和锯片2的转轴与摇臂5的摆轴3之间的距离的摇臂5的摆轴3的位置以摆轴3的距离是这样确定的，摆轴3与经过摆轴3和锯片2的转轴之间的直线之间的连线呈三角形。石块1的输送朝着三角形的顶点方向进行，以便将石块1从其正面分离。
再如图2特别是图3所示，在石锯的基架10上可旋转地装有两个轴，即上摆轴和下摆轴。两摇臂5的每一个的一端固定地或可移动地装在该轴上，在摇臂5的另一端，合适的快速夹紧装置装载该相互平行设置的锯片轴4的支承装置。该夹紧装置是可液压驱动或气动或机械驱动的。在锯片轴4上设置一个或较好是设置多个捆成束的金刚石锯片2。轴4借助在图2和3所示实施例中由齿轮对8组成的合适的传动件由马达9驱动，该马达9也装在各摇臂5上，优选采用电动或液动马达作为驱动装置。较好的是只通过合适的驱动装置7使上摇臂5来回摆动，其摆动通过长度可调的耦合杆传递到另一摇臂5上，因此，摇臂5以所希望的相位移动关系平动是可能的。借助此类型的耦合杆6，根据锯片直径以及欲切割的石块的高度，轴4之间的距离是这样调节的，即使锯片2以上述的方式接触石块1，接触点从外侧移动到前侧位置并从前方切割石块1。摇臂5的摆轴3的支承的高度可作进一步的调节，以便使锯适合于相应块的尺寸。
图4中的石块1和一对锯片2的示意侧视图中示出了在各个相位时上述石锯的上述方式和上述加工工序。
如图4所示，在分离过程中锯片2在两位置之间即在内外位置之间来回摆动，在图4a中下锯片2处于与石块1的外表面点接触的外位置而同时上锯片已到达与石块1正侧接触的内位置。由于两锯片2的摆动，从图4b中看出两锯片2的接触点从图4a所述的下锯片2上位置向内移动，而在上锯片2上的位置向外移动。图4b近似示出了两锯片2摆动中间的位置，即相互基本对称的位置，在该位置，三角形的顶点处于石块1的中间平面上，所述三角形是由摇臂5的摆轴3的连线和摆轴3与相应锯片2的转轴之间的连线以及另一摆轴3与另一锯片2之间的相应连线形成的。锯片2进一步摆动形成图4c所示并与图4a所示位置相反的位置，在图4c中上锯片2的接触点处于石块1的外表面，而下锯片2的接触点处于石块的前侧，回摆的锯片2经图4d所示的中位回到与图4a位置相同的图4e所示的位置。
在上述实施例中，锯片2的摆动耦合借助长度可调的设置在两摇臂5之间的耦合杆6实现180°的相位移动。两锯片2的这种相位移动摆动可以无接触地通过相应的同步装置，例如控制凸轮装置或电-电控制装置而实现，因此产生摆动的相应驱动装置可设置在各摇臂5上。
另外优选的是将石块1输送到锯片2上，这样可以连续工作并一个接一个地分离多块石块。当然也可以将锯片2放到固定的石块1上，然而由于为了分离下块石块所需的锯片2的回摆，从而不再可能进行连续的加工。
在附图中相应石块的两锯片2或两组锯片2的直径是相等的，但这不是必要的，例如若切割在一侧具有不平上表面的自然石块，那么锯片或这些锯片在该侧的直径比另一例要大，并且图1所示的中间平面从石块1的中间向外移到不平上表面的一侧。
如上所述，锯片2的尺寸、摇臂5摆轴的设置、及长度、摆动摆角b、摆轴3的连线与摆轴3和锯片2的转轴在最内位置的连线之间的夹角a以及耦合杆b的长度这些参数的最佳选择取决于被切割石块1的尺寸。作为一种实例，在锯片2的直径D为800mm时角a小于35°，摆角b优选约为14°。
随着锯片直径的增大，要选择较小的角度a以便两锯片2呈无相位差地摆动，这自然还取决于总个机械的尺寸，特别取决于摆轴3之间的距离。另外，耦合杆b的长度是这样选定的，即锯片轴4的两转轴之间的距离大于两锯片2的半径之和，按这样的方式，锯片2的运动轨迹不会相交而与石块1材料接触，缩短了空转时间。如果两锯片2中的一个到达最下端位置并从石块1上与接触点脱离，则上锯片2到达切割石块1中间的最下端位置并反向。在各锯片2的接触点切去材料并切深。通过锯片2的摆动在侧视图上形成各锯片的圆弧切割线，它们在两锯片2之间形成一楔形，如图1所示。通过连续输送石块1以及锯片2的摆动形成由锯片2逐渐切去的材料楔形。
可以通过简单的几何计算以及要求并根据切割石块的材料和尺寸以及其它技术条件对上述参数进行最佳优化。
权利要求
1.分离石块或相同物特别是自然石块的方法，至少具有一锯片装置，其特征在于，锯片装置在分离时沿一圆弧摆动，其圆弧的半径大于锯片装置的半径，使得在石块上的接触点从一外表面的位置移到另一外表面的位置。
2.如权利要求1的方法，其中锯片装置至少包括一对圆形转动的并在同一平面内设置的锯片，其特征在于，锯片分别摆动，使得在石块上的接触点从相对外表面的位置朝着石块纵轴方向向内移动到石块前侧的位置，两锯片对摆动之间的相位移动为180°。
3.实施权利要求1方法的分离石块或相同物，特别是自然石块的石锯，其具有锯片装置和相互输送石块和锯片装置的装置，其特征在于，锯片装置2通过其轴(4)装在长度比锯片装置2的半径大的摇臂装置(5)的一端，摇臂的另一端与摆轴(3)铰接，并设置一使摇臂装置(5)沿一圆弧绕摆轴(3)摆动的装置。
4.如权利要求3的石锯，其特征在于，锯片装置(2)至少包括一对圆形转动的锯片，它通过其轴(4)设置在摇臂(5)的一端，摇臂5的另一端铰接摆轴(3)，摇臂5的摆轴(3)的连线和通过摇臂(5)的摆轴(3)与相应锯片(4)的轴(4)的连线以及通过另一摇臂(5)的摆轴(3)和另一锯片(2)的相应轴(4)的连线构成-三角形，设置一相对三角形顶点进行输送的输送装置，设置-驱动装置使锯片(2)绕摇臂(5)的摆轴(3)在朝着石块(1)的纵轴方向向内的相对石块外表面的接触位置到锯片(2)的摆动轨迹与石块的前侧相交的一位置之间进行摆，并且摆的相位移动差为180°。
5.如权利要求4的石锯，其特征在于，其驱动装置包括一摇臂(5)上的驱动单元(7)和设置在两摇臂(5)之间的耦合杆(6)。
6.如权利要求3的石锯，其特征在于，呈束的多个锯片装置(2)设置在用于共同装载各束锯片的轴(4)上。
全文摘要
分离石块或相同物,特别是自然石块的方法和石锯,两石锯2彼此相对设置在分离面内,在分离时摆动,石块上的接触点从相对的外表面的位置移动到前侧的位置,两石锯2的摆动的移动相位差为180°，由此在摇臂5上设置锯片2,摇臂5与摆轴3铰接并具有一相应的驱动装置7并通过耦合杆6与另一摇臂5连接。
文档编号B28D1/04GK1186729SQ9712064
公开日1998年7月8日 申请日期1997年9月9日 优先权日1997年9月9日
发明者G·科勒尔 申请人:格兰尼特克公司