专利名称：矿山石料仿形开采方法及其专用设备的制作方法
技术领域：
本发明属于石料开采和加工领域，特别涉及一种直接在矿山石矿上开采出具有一仿形石料粗坯的方法，以及专用于该仿形开采的切割设备。
背景技术：
现有平面仿形设备主要用于工艺品的半浮雕刻和线切割上。如专利号200620152921.0，名为“一种简易半浮雕仿形机”，该仿形机包括有固定在工作台上的静导轨、平衡块、滚轮、动导轨、丝杠、主轴、电机、刻刀及跟踪；所述的静导轨上设有与之配合的动导轨，动导轨的两端设有滚轮，两动导轨之间设有主轴和丝杠，驱动电机、刻刀和跟踪头三者为一整体安装在主轴上。刻仿形机为半自动化机械加工设备，用于半浮雕工艺品制作，具有加工速度快，成品一致性好，可提高生产效率和减轻人工劳动强度；但该仿形机雕刻的深度有限，只适应于薄板材平面的雕刻，雕刻时模型和工件均平放在工作台面，占用较大的台面空间。
再如专利号200520077969.5，名为“龙门仿形切割机”，公开了一种用于切割金属材料的龙门仿形切割机，该切割机的工作台位于导轴之间，龙门行走架位于导轨上面，龙门行走架的横梁内连接有滑动机构，滑动机构连接有吊轴，吊轴的中部与仿形杆的一端相连，仿形杆的另一端与零件样板相连，吊轴的下端与支承臂的一端活动相连，支承臂的另一端有上方端和下方端，上方端连接有磁力电动机，磁力电动机与零件样板的边缘相接触，下方端连接有切割机构。结构简单，容易操作，劳动强度小，生产效率高。能保证被加工零件的断面垂直度，可利用下角料钢板生产零件，适用大批量复杂形状零件的生产。该机是一种火焰线切割设备，同样存在切割深度的限制，火焰只能在平面上行走，以及样板与工件同台放置，占用工作台面的缺陷。
中国石材矿藏丰富，品质多样，运用场合广泛，但传统仿形机无法满足石料的仿形需要。现有仿形石雕基本还是人工凿出，虽然采用了较为先进的各种电动工具，但劳动强度大、生产效率依然很低，其方法包括原料开采预先要在矿山上开采大于工件的原料石；运输将原料石输送至加工场，由于矿山地处偏僻山区，吊装和运输大型石料十分不便，受到地形路况、以及交通设施的限制；雕刻需层层开凿至与设计要求相吻合的粗坯，再利用打磨工具进行磨光直至满足设计要求；负面效应传统原料石的开采浪费资源、加工场雕凿产生大量碎石的清理，费时费工。如何解决大型石料的仿形开采即成为本发明研究的对象。
发明内容
本发明的目的是发明一种可在矿山上直接开采出仿形石料粗坯的方法，以及适用于该方法的专用设备。
本发明技术方案是这样实现的一种矿山石料仿形开采方法，其特征是包括以下步骤矿山平整、架设轨道、在轨道安放仿形专用切割设备、根据靠模仿形切割、按工件最大口径将仿形石坯三面切割脱离矿床、将单面仿形石坯翻转一角度、对另一面再行仿形切割、表面处理即得仿形石坯。
其中 矿山平整是指选择具有开采品质的矿山，对矿山表面植被进行清理，并将风化石头表面去除，直至水平面相对平整； 架设轨道在平整后的矿山平面上安装两平行的轨道，按切割设备轨道轮的宽度调节两轨道的平行度，并调整轨道的水平度； 安装切割设备专用切割设备为水平面横向或纵向固定有靠模的矿山采石切割锯机，在两平行轨道上安装该切割锯机； 仿形切割切割锯机对矿山进行水平面的直线切割，锯出的每一道道石缝垂直深度是根据靠模的曲线进行。该仿形切割还包括将一道道石缝间余留的石壁先行人工打掉，而后再由切割设备按横向或纵向靠模的曲线在原石缝间隙的石壁位置上进一步切割，达到表面粗打磨的效果。
仿形石坯单面完成仿形的石料，三面依然与矿山连结，需按工件最大口径将三面切割使其脱离矿床，将石料翻转一角度，对该面再行仿形切割，直至表面符合设计要求。石料翻转角度一般为180°、120°或90°之择一角度，也即双面仿形切割、三面仿形切割或者四面仿形切割，可得到仿形石料粗坯。
满足上述方法的矿山石料仿形开采专用设备，包括可行走于固定在矿山表面轨道上的行走框架、行走框架上设有两垂直于矿山表面轨道的副轨道、副轨道上安放有可在其上行走的支撑架、支撑架上设有竖轨、升降锯机安装在竖轨上，升降锯机在动力驱动下能做上下移动，其特征是至少与副轨道平行方向上设有一横向靠模，该横向靠模固定在行走框架外侧，一高度传感杆固定在升降锯机上，其一端悬在横向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到横向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。
除横向靠模外，与矿山表面轨道平行方向上还设有一纵向靠模，纵向靠模固定在轨道外侧上，一高度传感杆固定在升降锯机上，其一端悬在纵向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到纵向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。通过横向和纵向靠模的设计，可满足三维仿形石坯的开采。
所述的传感杆有两种结构，其一是传感杆指的是一悬杆，在悬杆对应靠模上方设有一触发器，一旦触发器触及靠模边沿，立即切断升降锯机下行的电源指令，本方案简单易行。其二是传感杆指的是一悬杆，在悬杆对应靠模上方位置设有一红外发射器和红外接收器，发射器和接收器跨设在靠模上方两侧，升降锯机下行时，发射器和接收器光路一旦被靠模挡住，立即切断升降锯机下行的电源指令。
本发明具有构思独特、方法可行、设备结构简单、运行可靠的特点，尤其适用于大深度仿形石料粗坯的加工开采，直接在矿山完成仿形石料粗坯的开采，节约矿藏资源、减轻运输重量、无需人工雕凿工序，大大提高石材加工品的加工时间。特别适合拉伸型材的加工，满足诸如石柱、石梁的加工。
下面结合具体图例对本发明做进一步说明 图1仿形开采设备立体示意图 图2传感杆立体示意图 图3传感杆与靠模关系示意图 图4靠模示意图 图5仿形石坯示意图 其中 1-行走框架 11-横梁 12-副轨道 13-靠模 2-支撑架 21-竖轨 3-升降锯机 31-锯片 32-传感杆 33-发射器 34-接收器4-轨道 5-仿形石坯
具体实施例方式 参照图1、图2和图3，矿山石料仿形开采专用设备，包括可行走于固定在矿山表面轨道4上的行走框架1、行走框架1成矩形结构，其垂直轨道4的两条横梁11上固定有两垂直于矿山表面轨道的副轨道12，副轨道12上安放有支撑架2，该支撑架2可以是一条横梁，也可以是两立柱组成，其脚部安装有轨道轮，可承载升降锯机3在两副轨道12间滑动行走，支撑架2上设有竖轨21、升降锯机3安装在竖轨21上，升降锯机3在动力驱动下能做上下移动，使得升降锯机中的锯片31能上下移动，完成深浅不一的仿形切割。仿形切割是由以下机构配合完成，其单向仿形是由设在副轨道12平行方向上的一横向靠模13和固定在升降锯机3上的高度传感杆32组成，该横向靠模13固定在行走框架1外侧，也即副轨道12的外侧，不影响支撑架2的行走，而且靠模13直立于行走框架1上，仿形曲线朝上，不占工作区域；传感杆32固定在升降锯机3上，与升降锯机3同步升降，其一端悬在横向靠模13的上方，传感杆32跟随升降锯机3下行可感应到横向靠模13边沿曲线位置，以此作为升降锯机3下降的限位信号。其中传感杆32有两种结构，其一是传感杆32指的是一悬杆，在悬杆对应靠模13上方设有一触发器，一旦触发器触及靠模边沿，立即切断升降锯机下行的电源指令；其二是传感杆指的是一悬杆，在悬杆对应靠模13上方位置设有一红外发射器33和红外接收器34，发射器33和接收器34跨设在靠模13上方两侧，升降锯机3下行时，发射器33和接收器34光路一旦被靠模13挡住，立即切断升降锯机3下行的电源指令，传感杆32与靠模13无接触，运行准确可靠的特点。具体结构如图2和图3。
参照图4和图5，单向仿形只需横向靠模13即可，其可用来开采加工拉伸体仿形石坯5。开采三维仿形石坯5时，其在与矿山表面轨道4平行方向上再设有一纵向靠模，纵向靠模固定在轨道4外侧上，一高度传感杆固定在升降锯机3上，其一端悬在纵向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到纵向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。纵向靠模和传感杆的设置结构与横向靠模和传感杆固定方式相同。单一横向靠模13开采时，锯片31切割出的每一道石缝深度是一致的，而单一纵向靠模即切割出的每一道石缝是波浪状，而只能仿形出曲率半径大于锯片31的直径。
利用上述仿形开采设备进行矿山石料仿形开采的方法步骤如下 1、矿山平整，采用传统工具对矿山表面进行必要的清理，达到相对平整； 2、架设轨道在夹带的矿山上固定水平轨道，调整两轨道的平行度和水平度； 3、安装切割设备在水平轨道上安装切割锯机；并安装上靠模，调节与传感杆的位置关系； 4、启动仿形切割第一步，根据靠模的曲线形状，对矿山进行切割，切割可根据矿山石料的材质，确定每一道锯缝间隔，也即切割后的石缝间距，达到用最少的切割道数满足仿形之需；第二步，人工打掉相邻石缝间留下的未被锯到的石壁；第三步，调整切割锯机在石壁的位置上，按靠模的曲线再切割一道，实现打磨的效果； 5、仿形石坯脱离矿床同样利用切割锯机将仿形石坯两侧或者包括头尾两端再行与矿床切割开，而石料底部与矿床连结处采用风钻等工具将其打掉，使石料完全脱离矿床；将半仿形的石料翻转，对未仿形的一面按上述步骤，重复仿形，直至整体完全实现仿形，得到仿形石料粗坯。根据加工需要，对仿形石料粗坯进行表面处理，即得仿形石坯成品。
权利要求
1、一种矿山石料仿形开采方法，其特征是包括以下步骤矿山平整、架设轨道、在轨道安放仿形专用切割设备、根据靠模仿形切割、按工件最大口径将仿形石坯三面切割脱离矿床、将单面仿形石坯翻转一角度、对另一面再行仿形切割、表面处理即得仿形石坯。
2、根据权利要求1所述的矿山石料仿形开采方法，其特征是仿形切割是指切割设备按垂直于轨道的横向靠模曲线，在矿山表面切割出具有一定间距的一道道深浅与靠模曲线对应的平直石缝。
3、根据权利要求1所述的矿山石料仿形开采方法，其特征是仿形切割是指切割设备按垂直于轨道的横向靠模曲线和平行于轨道的纵向靠模曲线，在矿山表面切割出具有一定间距的一道道深浅与横向和纵向靠模曲线对应的石缝。
4、根据权利要求1、2或3所述的矿山石料仿形开采方法，其特征是仿形切割还包括将一道道石缝间余留的石壁先行人工打掉，而后再由切割设备按横向和纵向靠模的曲线在原石缝间隙的石壁位置上进一步切割，达到表面粗打磨的效果。
5、根据权利要求1所述的矿山石料仿形开采方法，其特征是仿形石坯翻转角度为180°、120°或90°之择一角度。
6、矿山石料仿形开采专用设备，包括可行走于固定在矿山表面轨道上的行走框架、行走框架上设有两垂直于矿山表面轨道的副轨道、副轨道上安放有可在其上行走的支撑架、支撑架上设有竖轨、升降锯机安装在竖轨上，升降锯机在动力驱动下能做上下移动，其特征是至少与副轨道平行方向上设有一横向靠模，该横向靠模固定在行走框架外侧，一高度传感杆固定在升降锯机上，其一端悬在横向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到横向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。
7、根据权利要求6所述的矿山石料仿形开采专用设备，其特征是与矿山表面轨道平行方向上设有一纵向靠模，纵向靠模固定在轨道外侧上，一高度传感杆固定在升降锯机上，其一端悬在纵向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到纵向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。
8、根据权利要求6或7所述的矿山石料仿形开采专用设备，其特征是传感杆指的是一悬杆，在悬杆对应靠模上方设有一触发器，一旦触发器触及靠模边沿，立即切断升降锯机下行的电源指令。
9、根据权利要求6或7所述的矿山石料仿形开采专用设备，其特征是传感杆指的是一悬杆，在悬杆对应靠模上方位置设有一红外发射器和红外接收器，发射器和接收器跨设在靠模上方两侧，升降锯机下行时，发射器和接收器光路一旦被靠模挡住，立即切断升降锯机下行的电源指令。
全文摘要
本发明涉及一种矿山石料仿形开采方法及其专用设备，包括以下步骤矿山平整、架设轨道、在轨道安放仿形专用切割设备、根据靠模仿形切割、按工件最大口径将仿形石坯三面切割脱离矿床、将单面仿形石坯翻转一角度、对另一面再行仿形切割、表面处理即得仿形石坯；设备包括行走于矿山轨道上的行走框架、行走于框架副轨的支撑架、支撑架竖轨上安装升降锯机，其中至少与副轨道平行方向上设有一横向靠模，该横向靠模固定在行走框架外侧，一高度传感杆固定在升降锯机上，其一端悬在横向靠模的上方，传感杆跟随升降锯机下行可感应到横向靠模边沿曲线位置，以此作为升降锯机下降的限位信号。本方法可直接在矿山上开采仿形石坯。
文档编号E21C47/00GK101294494SQ200810071248
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者林天华 申请人:林天华