CN104354230A - 一种单行程锯解硬质石材的加工装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单行程锯解硬质石材的加工装置及工作方法，包括主电机、飞轮、曲柄连杆、锯框单元、铰链导向装置、荒料车顶升装置、机架、喷水冷却装置等组成，锯框单元、导向机构均设置在机架上，其特征在于，所述铰链导向机构主要包括摆动体，上连杆，下连杆，上连杆枢接轴，下连杆枢接轴和摆动体中轴。所述上下两个连杆和机架相连的一端相对于其本身的中枢轴有一定的偏心，另一端正常与摆动体铰接。摆动体中轴则是一端枢接于锯框单元上，另一端和摆动体铰接配合在一起。本发明能够实现框架锯的单行程锯解，使得锯框运动中能够提升，切削时有冲击，不容易出现卡刀现象，提高了刀头的使用寿命，减少了刀头与石材的磨损，降低能耗。

Description

一种单行程锯解硬质石材的加工装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种单行程锯解硬质石材的加工装置及工作方法，属于石材加工设备技术领域。

背景技术

目前，在石材大板的加工中，福建省南安飞宙机械有限公司的刘智申请的发明专利CN201020173872.8中提到了一种铰链式框架锯，该框架锯在切割软质石材(例如大理石)时，铰链的来回摆动确保摆动体在运动过程中的直线度，使得金刚石颗粒能够切割大理石，然而这种设备仍有以下损失：由于锯条是水平往复切割，锯条一直处于切割状态，有些金刚石颗粒不能够及时开刃，导致金刚石颗粒容易脱落，脱落后的金刚石难从荒料两端及时排除，致使锯条上剩余的露刃金刚石剥落更加恶化，造成刀头使用寿命短的缺失。

为了达到锯解硬质石材如花岗石的目的，保证金刚石颗粒在锯解过程中能够及时出刃，不使其过度磨损或脱落，使其达到锯解硬质石材的锋利度，具有承受锯解硬质石材所产生的锯切力的能力，首先需要解决的就是框架锯锯条上与石材相接触的金刚石颗粒的快速出刃问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单行程锯解硬质石材的加工装置及工作方法，能够在运动过程中提升锯框，使得切割时有冲击，解决现有技术下锯解超硬石材(花岗石)过程中由于金刚石刀头不能及时出刃导致的过度磨损脱落、使用寿命短，能耗严重的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种单行程锯解硬质石材的加工装置，包括一个机架，所述的机架上安装有锯框单元和导向机构，机架的顶部安装有喷水冷却装置，锯框单元的底部安装有荒料车和石料顶升装置，所述的锯框单元由一个驱动装置驱动其在水平面内做往复运动，同时由一个导向机构实现其朝左并朝上、朝右并朝下运动或者朝左并朝下、朝右并朝上运动。

所述的驱动装置包括一个电机，所述的电机通过皮带驱动一个飞轮旋转，所述飞轮的中心轴的两端各驱动一个曲柄连杆机构运动，曲柄连杆机构的输出端与锯框单元相连。

所述的导向机构包括四组，每一组包括摆动体、上连杆、下连杆、上连杆枢接轴、下连杆枢接轴和摆动体中轴，所述上连杆和机架相连的一端相对于其本身原始中枢轴有一定的偏心，另一端正常与摆动体铰接；所述下连杆和机架相连的一端相对于其本身原始中枢轴也有一定的偏心，另一端和摆动体铰接；所述摆动体中轴一端固定在锯框单元上，另一端和摆动体铰接，上、下连杆的偏心方向相反。

所述的铰链导向机构的上、下连杆和机架相连的一端有偏心段。

所述铰链导向机构每一组摆动体的中枢轴分别各自设置在于锯框铰接的四个角上。

所述铰链导向机构在左右方向上是面对面安装或背对背安装；前后方向上铰链导向机构的安装必须相同。

所述铰链导向机构的上连杆(中心)、下连杆(中心)、摆动体的尺寸以及其安装尺寸满足下列方程；具有一定比例的铰链机构各构件按照一定的比例关系安装于机架和锯框上，且铰链导向机构的上、下连杆偏心方向相反。

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1=A_2\\ E=A_2+\sqrt{{A_1}^2-B^2}\\ C={(A_1-\sqrt{{A_1}^2-B^2})}^2+B^2\end{array}\right.$

A1为上连杆两个轴心的间距，A2为下连杆两个轴心的间距，C为摆动体同两连杆连接的轴心间距，B为上下连杆竖直状态时的水平距离，E为上下连杆同锯机机架固定点之间的竖直距离。

一种单行程锯解硬质石材的加工装置的工作方法如下：

在铰链结构整体右偏转状态下(上连杆向右偏心，下连杆向左偏心)，当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程(含换向)为非切割状态，靠近飞轮端的一个行程(含换向)为切割状态。

当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝上移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝下移动；

在远离飞轮过程中的一个整行程，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，偏心段能够使得锯框在运动中有提升，锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

在铰链结构整体左偏转状态下(上连杆向左偏心，下连杆向右偏心)，当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程(含换向)为切割状态，靠近飞轮端的一个行程(含换向)为非切割状态。

当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝下移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝上移动；在靠近飞轮过程中的一个整行程，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，偏心段能够使得锯框在运动中有提升，这样锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：

1)由于铰链导向机构的上下连杆和机架相连的一端有偏心段，偏心段的作用使得锯机在锯解过程中锯框整体呈向斜上方运动的近似斜线趋势运动，运动中能够使得锯框上升，在某一行程中，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，这样锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

2)减缓了原始刀头锯解过程中刀头散热的问题，切割初始有冲击，不容易出现卡刀现象，从而延长了刀具的使用寿命，而且减少了刀头与石材的磨损，从而使能耗显著降低，达到了节约能耗的目的。

3)由于实现了金刚石刀头的单行程锯解要求，不涉及对锯框的改进，结构简单，工作运行稳定，金刚石颗粒能够及时出刃，不易脱落，提高了锯解承受力与使用寿命，减少了金刚石刀头的购买数量，大大降低了生产成本。

附图说明

图1是单行程锯解超硬石材装置正视图；

图2是单行程锯解超硬石材装置轴测图；

图3是面对面安装的铰链导向机构简图(正视)；

图4是背对背安装的铰链导向机构简图(正视)；

图5是铰链导向机构结构和尺寸关系简图；

图6是铰链导向机构右偏转时锯框运动轨迹图；

图7是铰链导向机构左偏转时锯框运动轨迹图；

图中：1、飞轮，2、曲柄连杆，3、主电机，4、锯框单元(锯框和金刚石锯条)，5、机架，6、喷水冷却装置，7、铰链导向装置，8、荒料车和顶升装置，73、摆动体，72、上连杆，75、下连杆，71、上连杆枢接轴，76、下连杆枢接轴，74、摆动体中轴。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细阐述。

实施例一

如图1所示为本发明涉及的一种单行程锯解超硬石材的装置，包括飞轮1、曲柄连杆2、主电机3、锯框单元4(锯框和金刚石锯条)、机架5、喷水冷却装置6、铰链导向机构7、荒料车和石料顶升装置8。所述锯框单元4和导向机构7均设置在机架5上。铰链导向机构7包括摆动体73、上连杆72、下连杆75、上连杆枢接轴71、下连杆枢接轴76和摆动体中轴74。其中上下两个连杆和机架相连的一端相对于其本身原始中枢轴有一定的偏心，另一端正常与摆动体铰接。摆动体中轴则是一端枢接于锯框单元上，另一端和摆动体铰接配合在一起。

如图5所示，铰链导向机构7的上下连杆72、75和机架5相连的一端有偏心段d，其中上下两连杆的偏心方向正好相反，上连杆72向右偏心，下连杆75向左偏心，此时铰链机构整体呈右偏转趋势。如图1所示，当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程(含换向)为非切割状态，靠近飞轮端的一个行程(含换向)为切割状态。当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝上移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝下移动。此时的偏心使得锯机在锯解过程中锯框整体呈向左上方运动的近似斜线趋势运动，运动中能够使得锯框上升，在远离飞轮的整个过程中，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，这样锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

如图6所示，横坐标代表行程，纵坐标代表高度，蓝线代表近飞轮端铰链的运动路线，红线代表远飞轮端铰链的运动路线。在运动中，整个装置的锯框单元4朝着左上方移动，使得锯框在一锯解位置和非锯解位置间来回摆动。当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程为非切割状态；当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝上移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝下移动。

当该铰链单元7来回摆动，运动中能够使得锯框上升。在整个远离飞轮的行程中，锯框单元4相对机架5朝左并朝上移动，靠近飞轮的半路径参与切削，远离飞轮的半路径不参与切削。行程末端锯框左右的两套铰链导向机构均达到图6中的实线与虚线的最左上端的位置。当连杆向右旋转时，锯框处于回程状态，铰链导向机构单元7又带动着锯框单元4相对框架锯机架5朝右并朝下移动，同样远飞轮的路程不参与切削，近飞轮的路程切削。行程的末端锯框左右的两套铰链导向机构7均达到图6中的实线与虚线的最右下端的位置。

本发明能够带动着锯框单元实现单行程锯解石材。铰链导向机构的上下连杆和机架相连的一端有偏心段，偏心段的作用使得锯机在锯解过程中锯框整体呈向左上方运动的近似斜线趋势运动，运动中能够使得锯框上升，在远离飞轮的过程中，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，这样锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。而且减缓了原始刀头锯解过程中刀头散热的问题，同时切削时有冲击，不容易出现卡刀现象，从而延长了刀具的使用寿命，而且减少了刀头与石材的磨损，从而使能耗显著降低，达到了节约能耗的目的。由于实现了金刚石刀头的单行程锯解要求，不涉及对锯框的改进，结构简单，工作运行稳定，金刚石颗粒能够及时出刃，不易脱落，提高了锯解承受力与使用寿命，减少了金刚石刀头的购买数量，大大降低了生产成本。

实施例二

和实施例一有所不同的是：铰链导向机构7的上下连杆72、75和机架5相连的一端中上连杆72一致向左偏心，下连杆75一致向右偏心，此时铰链机构整体呈左偏转趋势。当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程(含换向)为切割状态，近飞轮端的一个行程(含换向)为非割状态。当连杆相对于机架向左摆动时，锯框单元相对框架锯机朝左并朝下移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝上移动。此时的偏心使得锯机在锯解过程中锯框整体呈向右上方运动的近似斜线趋势运动，运动中能够使得锯框向右上升，在靠近飞轮的过程中，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，这样锯框能够积累一定速度，远离飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

如图7所示，其中横坐标代表行程，纵坐标代表高度，蓝线代表靠近飞轮一端铰链的运动路线，红线代表远离飞轮一端铰链的运动路线。在运动中，整个装置的锯框单元4朝着右上方移动，使得锯框在一锯解位置和非锯解位置间来回摆动。当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中靠近飞轮端的一个行程(含换向)为非切割状态，远离飞轮端的一个行程(含换向)为切割状态。当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝下移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝上移动。

当该铰链单元7的上连杆72来回摆动，运动中能够使得锯框上升，在去程的运动中，锯框单元4相对机架5朝左并朝下移动，近飞轮这半路径是不参与切削的，远飞轮那半路径是参与切削的。行程末端锯框左右的两套铰链导向机构均达到图7中的实线与虚线的最左下端的位置。当连杆向右旋转时，铰链导向机构单元7又带动着锯框单元4相对框架锯机架5朝右并朝上移动，同样远飞轮的路程参与切削，近飞轮的路程不切削。行程的末端锯框左右的两套铰链导向机构7均达到图7中的实线与虚线的最右上端的位置。

上述实施例1、2中的上连杆(中心)、下连杆(中心)、摆动体的尺寸以及其安装尺寸满足下列方程；具有一定比例的铰链机构各构件按照一定的比例关系安装于机架和锯框上，且铰链导向机构的上、下连杆偏心方向相反。

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1=A_2\\ E=A_2+\sqrt{{A_1}^2-B^2}\\ C={(A_1-\sqrt{{A_1}^2-B^2})}^2+B^2\end{array}\right.$

A1为上连杆两个轴心的间距，A2为下连杆两个轴心的间距，C为摆动体同两连杆连接的轴心间距，B为上下连杆竖直状态时的水平距离，E为上下连杆同锯机机架固定点之间的竖直距离。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：包括一个机架，所述的机架上安装有锯框单元和导向机构，机架的顶部安装有喷水冷却装置，所述的锯框单元的底部安装有荒料车和石料顶升装置，所述的锯框单元由一个驱动装置驱动其在水平面内做往复运动，同时由一个导向机构实现其在不同的时段朝左并朝上、朝右并朝下运动或者朝左并朝下、朝右并朝上运动。

2.如权利要求1所述的单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：所述的驱动装置包括一个电机，所述的电机通过皮带驱动一个飞轮旋转，所述飞轮的中心轴的两端各驱动一个曲柄连杆机构运动，曲柄连杆机构的输出端与锯框单元相连。

3.如权利要求1所述的单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：所述的导向机构包括四组，每一组包括摆动体、上连杆、下连杆、上连杆枢接轴、下连杆枢接轴和摆动体中轴，所述上连杆和机架相连的一端相对于其本身原始中枢轴有一定的偏心，另一端与摆动体铰接；所述下连杆和机架相连的一端相对于其本身原始中枢轴也有一定的偏心，另一端和摆动体铰接；所述摆动体中轴一端固定在锯框单元上，另一端和摆动体铰接，上、下连杆的偏心方向相反。

4.如权利要求1所述的单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：所述铰链导向机构每一组摆动体的中枢轴分别各自设置在于锯框铰接的四个角上。

5.如权利要求1所述的单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：所述铰链导向机构在左右方向上是面对面安装或背对背安装；前后方向上铰链导向机构的安装必须相同。

6.如权利要求1所述的单行程锯解硬质石材的加工装置，其特征在于：所述铰链导向机构的上连杆、下连杆、摆动体的尺寸以及其安装尺寸满足下列方程；

$\left\{\begin{array}{c}{A}_1=A_2\\ E=A_2+\sqrt{{A_1}^2-B^2}\\ C={(A_1-\sqrt{{A_1}^2-B^2})}^2+B^2\end{array}\right.$

A1为上连杆两个轴心的间距，A2为下连杆两个轴心的间距，C为摆动体同两连杆连接的轴心间距，B为上下连杆竖直状态时的水平距离，E为上下连杆同锯机机架固定点之间的竖直距离。

7.如权利要求1所述加工装置的工作方法，其特征在于，如下：

在铰链结构整体右偏转状态下，即上连杆向右偏心，下连杆向左偏心，当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程为非切割状态，靠近飞轮端的一个行程为切割状态；所述的行程含换向。

当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝上移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝下移动；

在远离飞轮过程中的一个整行程，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，偏心段能够使得锯框在运动中有提升，锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。

8.如权利要求1所述加工装置的工作方法，其特征在于，如下：

在铰链结构整体左偏转状态下，即上连杆向左偏心，下连杆向右偏心，当连杆相对于机架摆动时，偏心段使得锯框在锯解过程中远离飞轮端的一个行程为切割状态，靠近飞轮端的一个行程为非切割状态；

当连杆向左摆动时，铰链导向机构单元带动着锯框单元相对框架锯机朝左并朝下移动；当连杆向右摆动时，铰链导向机构单元又带动着锯框单元相对框架锯机朝右并朝上移动；

在靠近飞轮过程中的一个整行程，行程的后半段是不参与切削的，换向后的该半段行程也不参与切削，偏心段能够使得锯框在运动中有提升，这样锯框能够积累一定速度，靠近飞轮运动时，对石材产生一定冲击，利于金刚石颗粒的开刃，实现对石材的切割。