CN1046890C - 路面切割锯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切割含有混凝土的固化和未固化(新浇)路面的设备。此切割设备可在没有操作人员引导下切割一纵向(直线)槽。由于设备的结构它得以切割所述混凝土，所以切割设备的重量在切割锯片周围得到均等分布且前、后轮都安装在单一轴上。切割设备重量较轻，这使设备可携带并易操作。设备还包括软仿形轮那样的其它特点，这些特点减小了或在大多数情况下可消除在新浇混凝土上留下压痕的可能。

Description

路面切割锯
本发明涉及一种路面切割锯。
在如混凝土、沥青或诸如此类的固化路面上切割某些槽(缝)的设备是众所周知的。这种设备通常重181公斤(400磅或更高)。例如参阅美国专利号US-A-4,456,303。由于重的重量和大的尺寸，这些设备必须由可操纵和控制它们的熟练操作人员来使用以完成所希望的切割作业。制作这样设备是为了切割锯片偏离中心。这有助于使用锯片靠近建筑物或诸如路面等的其它结构作切割。虽然这是一有益特点，但锯片偏中心的布置会引起重量不平衡，这种不平衡使连熟练操作人员也难于在路面上切割一直线槽。这些锯仅对已完全固化的路面的切割槽是有用的，对非固化或新浇混凝土的切槽伸缩接缝因其重量而是没有用的。在新浇混凝土上使用大而苯重路面锯会在混凝土中留下压痕，从而永久性地破坏道路表面。(例如，见EP-A-0,143,003和US-A-4,236,356)。
因此仍需一可在新浇混凝土中切割槽的锯。目前可买到的这样一种锯是由Soffcut(索夫切割)国际机构(如在美国专利US-A-4,769,201中所描述)所制造的Soffcut锯。这种锯与安装在雪橇型板上的圆盘形锯几乎没有差别。它重量轻，相当于约11.3公斤(25磅)。可是，由于其重量轻，其性能受到损害。它拉断新拌混凝土骨料而不是切割混凝土骨料，留下诸空穴和一不规则切口。这些空穴会导致在固化后路面强度降低，路面就易发生破裂。另一种这样的锯是由卡迪纳(Cardinal)工业机构制造的Green Machine。美国专利号US-A-5,089,750还揭示了另一种索夫切割混凝土的切割锯。这些新浇混凝土切割机器(设备)因各种原因而都不是完全令人满意的。锯片按向上方向切割经常将混凝土骨料拉离新浇混凝土或松动混凝土骨料，而达到足以减弱混凝土强度。此外，设有偏中心锯片的机器(设备)采用能在某些新拌混凝土上留下痕迹的坚硬雪橇型车轮并难于操纵和保持直线切割。再者，由于这些锯重量轻，它们不能切割固化混凝土或其它凝固路面。当用作切割新拌混凝土时，它们最好在凝固的早期阶段加以使用，因为几乎完全凝固的混凝土可能迫使锯片集中在切割槽以外切割，留下一不均匀深度的切槽。另外，这种锯只能切割约1.25英寸(3.2厘米)的最大深度，从而限制了它们用于小于5英寸(12.7厘米)厚度的混凝土板。
因此，本发明的目的是提供一种可切割未固化路面、特别是新拌混凝土，同样，可切割固化路面而不需要操作人员控制的锯。最好，这种锯还能在少量操作人员协助或没有操作人员协助情况下切割直线(纵向)槽。当供新拌混凝土使用时，决不容许锯片在新浇混凝土上留下用肉眼可看到的痕迹(压痕)且能够切割深度约达3.5英寸(8.9厘米)的深槽，以致它可在最高达14英寸(35.6厘米)厚新拌混凝土板上加以使用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种在路面上切割槽的设备，它包括一具有左、右侧和前、后端的主机体件；一对安装到主机体件前端的相对前轮；一对安装到主机体件后端的相对后轮；一供切割路面用的锯片，所述锯片是可移动调整地固定于主机体件上的；一驱动安装于主机体上的锯片的装置，此驱动装置至少一部分位于锯片之上；其中，所述锯片安置在主机体件的左、右侧之间基本上等距的垂直平面中且相对于主机体件的前后端定位适当位置上；所述车轮具有15至45的肖氏A的测定硬度值，各车轮的两侧具有凹面形状；此外，还包括一至少驱动一对车轮的驱动装置；以及控制锯片驱动装置和车轮驱动装置的电子控制装置。
尽管本发明的切割设备按重量计约22.7至27.2公斤(50-60磅)明显轻于常规181公斤(400磅)的机器，但它稍微重于仅在切割新浇混凝土中使用的机器。所需要的增加重量是为了使本发明的设备能切割固化混凝土以及新浇混凝土并在新浇混凝土中完成良好切割。本发明的切割设备结构运用重量增加(超过湿材切割机)而使与增加重量相关的缺点减至最小。
切割设备还包括一对安装到单一前轴上的前轮和一对安装到单一后轴上的后轮。前轴和后轴一般具有同样的长度且每一个轮子为同样大小的，因此，在主机体件左侧上的轮子与设备的右侧上的轮子相平行对准均等地分布。在锯片周围的设备的重量连同车轮对准和单轴结构的组合形成一切割设备，该切割设备不管切割固化混凝土还是新浇混凝土都能用少量操作人员协助或无工作人员协助切割直线(纵向)的和平滑的槽。实际上，伴随在前轮和后轮上使用驱动机构，切割设备能在不需要操作者操纵该设备下笔直地切割。这比起现有技术设备来是一明显的优点，现有技术设备则需要很多操作人员操纵切割设备更不用说直线切割。
本发明的切割设备的轮子具有独特的特点，包括它们的形状和柔软性，这些特点对补偿本发明的增加重量是有效的。轮子最好由如聚氨基甲酸(乙)酯那样的塑性材料制成，这种材料是比较软的，它具有约15至45范围之内的肖氏A测定硬度值。轮子的柔软性使轮子在使用中压平，以使切割设备的重量得以分布在比较大的表面面积上。与例如在索夫切割锯(Soffcutsaw)上所使用的硬雪橇型聚氨基甲酸(乙)酯轮子比较，由本发明的轮子所达到的表面面积约大于由现有技术机器所得到的表面面积32倍。尽管其增加重量超过例如索夫锯的重量，但这很少可能本发明的切割设备在使用过程中会在新浇混凝土上留下压痕。特别是当设备作自推进时，表面面积的增加也具有较好牵引力。
尽管本发明的切割设备的比较轻的重量(与400磅机器相比)和其柔软的轮子，在某些情况下，例如很湿混凝土的场合，切割设备的轮子可能会留下轻微的压痕。但是，轮子可设计成能使任何压痕难于用肉眼看到，这是通过模压带有凹形侧的轮子来实现的，以致轮子两侧的外周面含有一层很薄的聚氨基甲酸(乙)酯，该聚氨基甲酸乙酯从任一侧轴向地朝轮子中心移动，其厚度逐渐增加。在切割设备的重量下，薄的外边缘比轮子的较厚中心更易弯曲和皱缩，以致由切割设备所留下的任何压痕将朝着轮子中心呈羽毛状分布，使难于用肉眼观察到。这与在新浇混凝土上留下尖锐边缘的带有扁平内、外侧的轮子相比较是一大优点。
本发明的切割设备的另一特点是其单一机体结构。主机体件最好包括一由铸铝制成的整体式外壳。主机体件包含若干作为如驱动轮子和锯片的电动机和作为这种电动机的电子控制盒那样的切割设备的各种部件的连接点。这种单一机体结构通过使形成机器所需的部件数量减至最少而使切割设备的重量保持最低程度，很多部件是重复的，增加了不必要的重量。
主机体件还包含一从切割设备的前部附近延伸到其后部的锯片防护部分。锯片防护部分从前到后在宽度上增加，一般总宽度从2英寸(5.1厘米)增加至5英寸(12.7厘米)。这种形状有助于消除由锯片引起的空气紊流和造成在切割过程中很多粉尘的沉淀。这种锯片防护部分目的是使在切割过程中所产生的粉尘减至最小。这种结构的主要特点是在其后部的扩张形式(喇叭状)的锯片防护罩，最好其距锯片的各侧约1.5至2英寸(3.8至5.1厘米)。
最好，本发明的切割设备是用带有驱动装置的自推进类型，此驱动装置安置在主机体件的后部且用于驱动后轮。在一最佳实施例中，后轴是驱动后轮的齿轮传动电动机的一部分。这个实施例除去了操纵控制的一些零件和辅助件。这引起设备两侧上相等的扭矩(转矩)，当设备与由柔软轮子所提供增强牵引力相结合时，这就产生一保持纵向切割线的机器(设备)。
在切割设备上的锯片是可调整的，以便改变从大于0到约3.5英寸(8.9厘米)的切割高度。这与商业上可买到的仅可切割到1.5英寸(3.8厘米)的新浇混凝土锯片形成明显的对照。按照一些混凝土锯的美国混凝土协会标准能够将混凝土切割到混凝土板的深度至少25％，与仅切割6英寸厚(15.2厘米)混凝土板锯片不同(相对)，较深的切割允许锯片使用到高达14英寸(35.6厘米)厚的混凝土板上。锯片/轮子对准也可使用可调节的凸轮机构作调整，以补偿锯片不规则切割特性。
本发明的优点是，它在没有操作人员控制的情况下可在固化路面上切割直槽；而在少量操作人员协助或没有操作人员协助的情况下可在未固化的路面上、特别是新拌混凝土路面上切割直槽，且不在新拌混凝土上留下用肉眼可看到的痕迹。此外，它是一种移动方便和极易操作的便携式装置。
图1是一本发明的切割设备前部的立面透视图；
图2是一本发明的切割设备后端的立面透视图；
图3是一本发明的切割设备的侧视图，它表示锯片位于其最大切割深度；
图4是一与图3的切割设备相反的本发明的切割设备的侧视图，它表示准备运送(转移)的锯片以及脱离混凝土的锯片；
图5A是一本发明的切割设备后端的立面透视图；
图5B是一沿图5A的I-I线所作的本发明的切割设备的剖面图；
图5C是一图5图圈区中所示的区域的部件分解图；
图6是一安装到摆臂上的前轮组件的立面透视图；
图7是一主机体件的前部的立面透视图；
图8是一图7所示的相对侧前面的主机体件的前部的立面透视图；
图9A是一在切割设备上所使用的一轮子的立面透视图；
图9B是图9A的轮子的侧视图；
图10A是一凸轮对准机构的立面透视图；
图10B是一图10A的凸轮机构的侧视图；
图11是一取自其右侧的本发明的切割设备的下透视图；
图12是一本发明的切割设备的部件分解图，表示安装到单一机体上的摆臂；
图13是一本发明的切割设备的区间的分解图，表示在与图12所示方向相反的方向看到连接到单一机体防护部分内的凸轮。
本发明的路面切割设备现将结合附图加以更详细说明。参阅图1，本发明的切割设备10通常包括一主机体件12、一锯片14、一锯片驱动机构或电动机16、一对前轮18、20、一对后轮22和24、一用于驱动后轮22和24的齿轮传动电动机26和一构成主机体件12的一部分的锯片保护部分28。
锯片14通过电动机16加以驱动，此电动机则借助于皮带轮装置与锯片14相连接。电动机16重量比较轻而可产生相当大的功率。电动机重约6.9至11.3公斤(15至25磅)磅而输出功率约173米-公斤(2.5马力)或173米-公斤以上。在负载下，电动机的每分钟转速应在6000至7000转/分的范围内。最好，这种电机是一带有加大尺寸轴承和电刷的全封闭的通用绕组组合式串励/并励(联)电动机，以有助于大电流强度负载的载流容量。图5A和11示出一带有风扇防护罩21和电刷防护罩23的电动机16。如图5A、5B和5C清楚地所示的那样，电动机16包括一轴17，该轴在操作期间旋转并连接于一皮带轮32，而皮带轮32则借助有齿的皮带与另一皮带轮34相连接。皮带轮34固定在轴101上，该轴向内延伸并通过内、外凸缘102和104与锯片14相连接。内、外凸缘102和104把锯片夹在它们之间并通过被拧入轴101的螺纹槽106中的螺栓(未示出)而保持在适当位置上。轴101由一外轴承108、一轴承隔圈110和一内轴承112所围住。挡环114使轴承和隔圈组件固定就位。在使用中，随着皮带轮34转动，它使轴承内的轴101转动，而此轴可使锯片14以逆时针方向转动，也就是说，切割是向下切入混凝土，而不是向上切入。一皮带保护盖44掩盖皮带轮和有齿皮带机构以使它与周围隔离。这个保护盖通过螺栓15a、15b和15c而被固定到主机体件上。
如图1和6清楚地所示，前轮18和20通过单根前轴46相连接在一起，而前轴可穿过一轴套48而延伸并经过毂组件19和21附装到前轮18和20上。前轴46还贯穿摆臂50和52。摆臂50和52枢轴地安装到相对的香蕉型支撑54和56上并借助攻丝螺栓51装配到主机体件12两侧。香蕉型支撑54和56相对于它们所附装的主机体件12是可调整的。如图1、3和11清楚地所示，香蕉形支撑54和56各包含长孔(槽)58和60。一在每一端上攻丝的杆62穿过在主机体件12上的开孔66和香蕉形支撑54和56上的各个长孔58和60。香蕉形支撑通过拧紧旋钮62和64而连接，从而将香蕉形支撑固定在主机体件12上，在使用中，通过松动旋钮62和64，可使支撑54和56沿着长孔58和60向上移动直到杆62达到如图3所示的长孔58和60的下端为止。随着支撑54和56向上移动，使前轮升高直到它们达到如图3所示的它们的最大高度。在此高度上，锯片的切割深度处于约8.9厘米(3.5英寸)的最大深度。当在图1所示的位置时，锯片在混凝土路面上具有约0.6厘米(0.25英寸)的间隙。锯片可通过将支撑54和56相对于主机体件12沿着长孔58和60安置在适当位置上而得以调整到0至8.9厘米(0至3.5英寸)的范围内的任一切割深度上。
可以使用对切割路面有效的任一常规锯片。一般，锯片是圆形的，通常由碳化硅或包覆金刚石的钢制成，锯片通常具有两扁平侧面、一前缘或切割缘和一后缘。一般地说，锯片直径约22.9至25.4厘米(9至10英寸)并具有0.1至0.3厘米(0.050至0.125英寸)的宽度。像这样一些适宜的锯片在工业上是众所周知的并通常为一些分割式(分段式)烧结金刚石锯片。
如图2清楚地所示，后轮22和24连接到单根后轴68上，而后轴是齿轮传动电动机26的一个部件。以这种方式使用齿轮传动电动机就不需要附加部件来形成和固定后轴。象前轮组件那样，后轴借助轮毂组件25和25′附装到后轮上。
车轮齿轮传动电动机26和锯片驱动电动机16都被连接到传统结构的电子控制盒70，电子控制盒则安装到主机体件12上。在图11中，仅示出了控制盒70。电子控制盒70含有一使齿轮传动电动机速度能加以控制的常规比例调节器。齿轮传动电动机速度可得到调节，以致切割设备可以以约达3.05米/每分(10英尺/每分)速率加以推进。锯片电动机最好以恒速运转。电子控制盒可通过导线(未示出)连接到电源以把电能供给于切割设备的锯片电动机和齿轮传动电动机。
最好，主机体件12被构成为一整体单元或“单一机体”。为了使切割设备的重量减至最小，尽管单一机体可采用诸如喷射模压塑料、压铸件或铸铁的其它适用材料，但它最好由铸铝制成。在图7和8中可最好看到该单一机体。如图所示的那样，单一机体内含有用作固定电子控制盒的螺栓72a、72b、72c和72d。单一机体还设有作为布置杆62的孔66。为插进用于调节锯片14的对准的凸轮机构，在单一机体12上还预制一孔72。这一机构下面将加以详细说明。如图8所示，单一机体12形成有一保护皮带轮和有齿的皮带机构32、34和36的皮带防护部分74。皮带保护盖44可用螺栓固定到螺纹轴80a和80b以使皮带和皮带轮机构与周围隔离。
单一机体件12如图2和8所示还含有一锯片保护部28、单一机体件的锯片保护部在各侧上以大于1.5英寸，最好以约大于2英寸的距离与锯片隔开。面向锯片的表面的锯片保护部具有一喇叭状(凸起)外形。这种结构可通过使空气紊流减至最小而使由切割引起的粉尘降至最低。
锯片14安置在单一机体件12内，以便整个设备的重量在锯片周围得以均等地分布。这种结构有助于纵向切割并使在使用过程中对操作人员控制切割设备的要求减至最低程度。车轮结构在切割设备10的性能上也有助于在不多的操作人员控制或无操作人员控制的情况下作纵向切割。这样，最好是每一根前轴和后轴68和46各为同样长度的并为单根轴。最好，各轴长度约为10英寸(25.4厘米)。四个车轮18、20、22和24中间的每一个也具有同样大小和形状。各个车轮具有约4英寸(102厘米)的直径和2.5英寸(6.4厘米)的宽度。这些车轮最好是这样对准的，即使一将两左侧车轮20和24连接起来的假想线和一将两右侧车轮18和22连接起来的假想线是相平行的。
车轮本身最好由如聚氨基甲酸(乙)酯的十分柔软塑性材料制成，这种材料具有约15至20，最好20至30、最佳25左右的肖氏A的测定硬度值。使用中，使这些车轮变平，因此使具有约2.5英寸(6.4厘米)宽度的车轮的表面面积，与地面接触的表面面积约为一平方英寸(6.5厘米2)。这导致在表面面积上与软性切割锯中所使用的常规滑行板硬的氨基甲酸(乙)酯(尿烷)车轮(skateboard hardurethane wheels)比较可增加达16倍。因此，当锯用于切割新浇混凝土时，设备的重量分布于较大表面面积上而使表面积上留下的任何压痕的可能性减至最小程度。这种表面积的增加也改善了自推进后轮的牵引力。
在使用很湿混凝土的某些场合，尽管具有本发明车轮的表面积有利条件，但在使用后仍可能留下轻微压痕。为了使这种压痕难于引人注意，切割设备的车轮已作轮廓线修正。如图9A和9B清楚地所示，各车轮80是如此模制的，使得其两侧82和84具有一凹面形状。这导致车轮80在其外周面上具有薄边缘85和86。当你从边缘85或86朝车轮的中心向内推动时，该边缘则变成较厚的。使用中，薄的外边缘会在切割设备的重量下弯曲和皱缩，从而使所压出的压痕成羽毛状。这和由具有两扁平侧面的车轮所压出的锐边形成明显的对照。
切割设备10还可如在图5A和11中所示出的仅装有一可卸的伸缩手柄89，该手柄安装于齿轮传动电动机26上并向上延伸。虽然手柄可用来操纵此设备，但这对切割直线(式缝)是不需要的。因此，当设备不工作时，手柄起搬运切割设备的主要作用。
假如锯片在使用过程中稍微脱离对准，锯片可使用图10所示的调整凸轮94加以重新对准。此凸轮设有孔96、98和100。如图12和13清楚所示，凸轮94用螺栓51装配在主机体件12的内表面上，其中，螺栓51也可用来固定摆臂50。螺栓51穿过凸轮94的中心孔98。图13是一从主机体件12的内侧朝外看的视图；表示借助于两穿过孔96和100的螺钉使凸轮相对于主机体件12被固定就位，在这种固定中，螺钉同主机体件12的内侧相抵触，并且使凸轮不致转动。若在使用过程要改变切割设备的对准，此对准可拧松在孔96和100中的由螺钉固定的凸轮94并使此凸轮得以转动而加以再调整。由于孔96、98和100的偏离中心的构形，根据凸轮的转动方式会迫使前轴的一侧以多达约3/8英寸(1厘米)向前或向后。
凸轮一旦处于所需的位置，就可拧紧两螺钉96和100，并且可再准备操纵切割设备。

Claims (20)

1．一种在路面上切割槽的设备包括一具有左、右侧和前、后端的主机体件(12)；一对安装到主机体件前端的相对前轮(18、20)；一对安装到主机体件(12)后端的相对后轮(22、24)；一供切割路面用的锯片(14)，所述锯片(14)是可移动调整地固定于主机体件(12)上的；一驱动安装于主机体(12)上的锯片的装置(16)，此驱动装置至少一部分位于锯片(14)之上；其特征在于，所述锯片(14)安置在主机体件(12)的左、右侧之间基本上等距的垂直平面中且相对于主机体件(12)的前后端定位适当位置上；所述车轮(18、20、22、24)具有15至45的肖氏A的测定硬度值，各车轮的两侧(82,84)具有凹面形状；此外，还包括一至少驱动一对车轮(18、20或22、24)的驱动装置(26)；以及控制锯片驱动装置(16)和车轮驱动装置(26)的电子控制装置(70)。
2．根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述一对相对前轮(18、20)安装在单一前轴(46)的两相对端上，该前轴(46)附装到主机体件(12)的前端附近，所述一对相对后轮(22、24)安装在单一后轴(68)的两相对端上，该后轴(68)附装到其后端的主机体件(12)上的。
3．根据权利要求1所述的设备，其特征在于车轮(18、20、22、24)由聚氨基甲酸(乙)酯聚合物制成。
4．根据权利要求3所述的设备，其特征在于前和后轴(46、48)具有同样的长度，每一个车轮(18、20、22、24)基本上是同一尺寸，并且在主机体件(12)左侧上的轮子(20、24)与主机体件(12)右侧上的轮子(18、22)相平行对准。
5．根据权利要求1所述的设备，其特征在于车轮驱动装置(26)安装于后轴上。
6．根据权利要求5所述的设备，其特征在于车轮驱动装置(26)安装到位于主机体件(12)后端附近的主机体件(12)上。
7．根据权利要求9所述的设备，其特征在于车轮驱动装置(26)是一齿轮传动电动机它具有作为其一部分的后轴(68)。
8．根据权利要求1所述的设备，其特征在于进一步包括一调整前轴(46)向前或向后位置来对准锯片(14)的凸轮件(94)。
9．根据权利要求1所述的设备，其特征在于还包括一对枢轴地装配到一对相对摆臂(50、52)上的相对支撑件(54、56)，所述摆臂(50、52)安装到所述前轴(46)上，每个支撑件(54、56)具有一沿其长度延伸的长孔(58、60)，所述支撑件(54、56)沿其长孔(58、60)相对于主机体件(12)是可移动的，以便于锯片(14)相对于切割表面的高度调整。
10．根据权利要求1所述的设备，其特征在于主机体件(12)在其后端具有一锯片保护部分(28)，所述锯片保护部分(28)与锯片(14)相隔开并具有面向锯片件(14)的表面，至少该表面的一部分形状是凸形的。
11．根据权利要求10所述的设备，其特征在于锯片保护部(28)的表面与锯片(14)相隔开的间距大于3.8厘米(1.5英寸)。
12．根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述间距大于7.6厘米(3英寸)。
13．根据权利要求1所述的设备，其特征在于主机体件(12)是一整体结构。
14．根据权利要求13所述的设备，其特征在于主机体件(12)由铸铝制成。
15．根据权利要求1所述的设备，其特征在于锯片驱动装置(16)通过一皮带轮和有齿的皮带机构(32、34、36)与锯片(14)相连接。
16．根据权利要求15所述的设备，其特征在于锯片驱动装置(16)是一电动机。
17．根据权利要求16所述的设备，其特征在于锯片驱动装置(16)以单一速度运转。
18．根据权利要求15所述的设备，其特征在于车轮驱动装置(26)是一电动机。
19．根据权利要求18所述的设备，其特征在于车轮驱动装置(26)以可变的速度运转。
20．根据权利要求1所述的设备，其特征在于锯片(14)形状是圆的。
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