CN106660187A - 用于打磨和/或抛光石头或类石材料的板坯的方法 - Google Patents

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Abstract

适于用机器实施的打磨和/或抛光石头或类石材料的板坯的方法，该机器包括：用于待加工板坯的支撑工作台(16)；和至少一个加工站(14)。加工站包括横跨支撑工作台(16)横向布置的两个桥支撑结构(20,22)。主轴承载梁(24)设在桥支撑结构(20,22)上，适于在桥结构上方沿横向方向移动。适于绕其自身的竖直轴线(32)旋转的至少一个主轴承载结构(34)设在主轴承载梁(24)上。每个主轴承载结构(34)设有两个机动主轴(38A,38B)，该两个机动主轴的端部设有加工头(42A,42B)，加工头相对于主轴承载结构(34)的竖直轴线(32)彼此间隔开且相对地布置并且包括加工工具(44A,44B)。该机器包括用于控制移动构件的位置、运动和速度的可编程计算机化单元。该方法的特征在于：梁和主轴承载结构彼此协调且同步地移动；对于梁(24)在横向方向上的每次行程，每个主轴承载结构围绕其旋转轴线(32)执行180°的旋转；当梁(24)位于工作台(16)的中心线处时，连接主轴(38A,38B)的旋转轴线的轴线(60)垂直于机器的纵向方向；以及当梁(24)位于离工作台(16)的中心线最大距离处时，轴线(60)平行于机器的纵向轴线。

Description

用于打磨和/或抛光石头或类石材料的板坯的方法
本发明涉及一种用于打磨和/或抛光石头或类石材料的板坯的方法。
用于执行此类机加工操作的机器通常包括：工作台，用于移动待抛光或待打磨的板坯的传送带沿着该工作台行进；两个桥支撑结构，其布置成横跨传送带，一个桥支撑结构在入口点附近用于板坯进入工作区域且另一个桥支撑结构在出口附近用于板坯离开工作区域。
在两个支撑结构之间设置有梁，多个竖直轴线的打磨和/或抛光主轴安装在该梁上。
围绕主轴的竖直轴线旋转并且设置有研磨工具的支撑件安装在主轴的底部端处。
根据梁是否试图覆盖整个工作区域，梁可以是固定的或可以在工作台上以横向交替运动的方式移动。
在第TV2009A000224号意大利专利申请中，其描述了这种类型的用于打磨和抛光石头材料的板坯的机器。该机器的特定特征在于其包括旋转主轴承载结构，该旋转主轴承载结构布置在梁上，并且在该旋转主轴承载结构上，多个主轴相对于所述结构的旋转轴线布置在偏心的位置。
在该类型的机器中，工具保持器支撑件(tool-holder support)被赋予至少由以下组成的运动：
-围绕主轴的旋转轴线的旋转；
-主轴承载结构围绕旋转轴线的旋转运动；
-由于梁的交替运动而引起的在横向方向上的平移运动；和
-由于传送带的前进运动而引起的在纵向方向上的平移运动。
根据材料的类型和待执行的加工类型，加工头也连接到每个主轴。
因此，工具被提供有由加工头赋予的另外的运动。例如，在平研磨头的情况下，该运动可以是工具围绕竖直轴线的旋转，或在辊子头的情况下，该运动可以是工具围绕水平轴线的旋转。
因此，工具所遵循的实际轨迹是非常复杂的，并且允许获得以非常均匀的方式打磨或抛光的表面。
运动的组合产生了特别复杂且无序的轨迹的交错图案，这造成了不同的加工痕迹和不同程度的抛光(当对着光观察板坯时是明显的)，虽然这些对裸眼来说不是特别明显的，但在任何情况下构成瑕疵。
本发明的目的是解决现有技术的缺陷。
第一个任务是提供一种用于打磨或抛光石头或类石材料的板坯的方法，其结果是，与使用现有技术的方法获得的板坯相比，加工的板坯具有甚至更少的瑕疵。
本发明的第二个任务是提供一种允许获得最佳加工的特定的机器构型。
基于该机器，已经开发了特定的抛光方法，该方法使用特定的主轴承载结构并且以允许获得最佳结果的预定的方式控制各种运动。
该目的和任务通过根据权利要求1所述的用于抛光或打磨石头或类石材料的板坯的方法来获得。
本发明的另外的特有特征形成了从属权利要求的主题。
参考附图，参照通过非限制性说明的方式提供的多个应用示例，本发明的特有特征和优点将更清楚地显现，其中：
图1示出了适于实施根据本发明的方法的机器的侧视图；
图2以示意性形式示出了适于实施根据本发明的方法的主轴承载结构的前视图；
图3示出了根据图1的主轴承载结构的俯视平面图；
图4和图5以示意性形式示出了在根据本发明的方法进行加工期间由主轴承载结构所呈现的一系列可能的位置的俯视平面图；
图6示出了在执行根据本发明的方法期间主轴承载结构的加工头所遵循的轨迹的细节；和
图7示出了在执行根据本发明的方法期间主轴承载结构的加工头所遵循的轨迹。
在图1中，参考数字12指示用于抛光或打磨石头或类石材料的板坯的机器。
机器12包括布置在支撑表面或工作台16上方用于加工板坯18的加工站14。
加工站14包括横跨支撑表面16横向地布置的两个桥支撑结构20、22，第一个在用于待加工材料的入口侧上，且第二个在用于加工后的材料的出口侧上。入口和出口被理解为与板坯和站的相对运动的方向相关，如将在下文阐明的。
主轴承载梁24安装在两个桥结构20、22上，并且因此在平行于板坯和站的相对运动的方向的纵向方向上布置。
主轴承载梁24可滑动地支撑在桥结构20、22上，并且因此可以在垂直于上述纵向方向的横向方向上移动。
通过合适的驱动系统，梁24以交替的直线运动沿着两个桥结构移动，驱动系统在附图中未示出，但本领域的技术人员可容易地想象到。
由于机动化运动装置，在平行于梁24的纵向方向上，待加工板坯的表面被赋予相对于位于上方的站14的相对平移运动。
在附图中所示的优选实施方案中，在站的下方移动的板坯被设计成是固定的。为此目的，运动装置包括安装在工作台16上并且是可滑动的以用于使待抛光或打磨的板坯移动的传送带26。
在工作台16的两端处的带26围绕空转辊子28和驱动辊子30缠绕。
因此，如本领域技术人员可以容易想到的，可以执行板坯的连续顺序地进给，使得对于板坯的最大长度没有限制。
可替代地，站14还可以设计成使用设计有合适的机动滑架的运动装置在纵向方向上沿着平面移位。
至少一个加工单元或主轴承载结构34围绕相关的竖直轴线32可旋转地安装在可移动的梁24上。在图1所示的实施方案中，梁24设置有三个主轴承载结构34。
每个主轴承载结构34设置有马达36(见图3)，马达36使主轴承载结构34围绕竖直轴线32旋转。
每个主轴承载结构34设置有两个机动主轴(motorized spindle)38A、38B，机动主轴38A、38B具有竖直轴线40A、40B，预期支撑打磨或抛光头。
主轴优选地相对于主轴承载结构34的旋转轴线32以相同量间隔开并且彼此相对布置，且因此相对于轴线32偏心地定位。
在每个主轴38A、38B的底部端上安装有包含加工头42A、42B的工具保持器支撑件，加工头42A、42B设置有具有朝向板坯的待打磨表面的工作表面的研磨工具44A、44B。
工具保持器和工具可以具有不同的构型。特别地，在图1至图2中所示的实施方案中，工具保持器支撑件包含围绕主轴的旋转轴线40A、40B旋转的已知的摆动托座(或区段)(oscillating shoe(or segment))类型的打磨头42A、42B。
具有摆动托座的打磨头42A、42B有利地用于打磨和抛光坚硬的材料，如花岗岩或石英，并且包括径向地安装并且各自围绕其自身的径向水平轴线摆动的托座46A、46B。
托座在数量上可以是例如六个并且沿着以主轴轴线为中心的圆周是等距的。
根据本发明，主轴38A、38B优选地是反向旋转的，即它们以彼此相反的旋转方向旋转。
有利地，安装在同一主轴承载结构34的打磨头上的研磨工具可以具有相同的或非常相似的磨粒尺寸，并且工具的磨粒尺寸可以随着工具所安装的主轴承载结构的变化而变化。事实上，在优选的实施方案中，安装在首先接合待打磨或抛光材料的主轴承载结构34上的研磨工具具有相对大的磨粒尺寸，而在材料的进给方向上连续紧随的主轴承载结构使用具有越来越细的磨粒尺寸的研磨工具。
以这种方式，打磨或抛光的光洁度随着材料的板坯在各个主轴承载结构34下方通过而逐渐增加。
每个主轴38A、38B是“柱塞(plunger)”型的，即相对于主轴承载结构34是竖直可移动的。该移动由致动器48A、48B赋予，致动器48A、48B有利地为气动缸。因此，可以升高打磨头42A、42B以使其与待加工的材料脱离，或降低打磨头42A、42B使得研磨工具44A、44B以足够能打磨或抛光材料的压力压紧板坯。
机器还包括用于控制机器的移动构件的位置、运动和速度的计算机化单元(未示出)，所述单元是可编程的以管理机器部件的各种运动。
因此，可以由控制单元控制的运动包括：
-工具围绕主轴38A、38B的竖直旋转轴线40A、40B的旋转运动，打磨头42A、42B安装在主轴38A、38B上；
-主轴承载结构34围绕竖直旋转轴线32的旋转移动；
-主轴承载梁14在横向方向上的交替平移运动；
-由于放置在带上的材料的前进运动而引起的纵向平移运动；以及
-加工头42A、42B赋予给工具44A、44B的运动。
已经发现有利的是，对于加工单元，围绕轴线32的转速例如在5rpm和60rpm之间，对于主轴，转速为200rpm至600rpm，并且对于板坯在站的下方的纵向移位，平移速度在0.2米/分钟和5米/分钟之间，其中用于横向运动的循环(向外行程和返回行程)次数例如在每分钟5个循环到每分钟40个循环之间。
如上所述，加工头还可以装备有与附图中所示的那些不同的工具。事实上，在诸如大理石的软材料的情况下，可以提供其上安装有具有平支撑表面的工具的研磨承载板。在诸如花岗岩或石英的硬材料的情况下，可以提供平研磨头(也称为卫星头或轨道头)，即设置有围绕用于平研磨工具的大体上竖直的轴线旋转的平研磨器支撑件或保持器的头。
另一种类型的工具可以包括辊子打磨头，即设置有具有大体上水平的轴线的径向旋转支撑件的头，辊子状的工具安装在该径向旋转支撑件上。
在任何情况下，单个研磨工具的这种运动允许板坯的整个工作区域以均匀且规则的方式被覆盖。
根据本发明的方法，其特征在于，在操作期间：
-梁和主轴承载结构彼此协调且同步地移动；
-对于梁24在横向方向上的每次行程，主轴承载结构围绕其旋转轴线32进行180°的旋转；
-当梁24位于工作台16的中心线处时，穿过主轴38A、38B的旋转轴线的轴线60垂直于机器的纵向方向；以及
-当梁24位于离工作台16的中心线最大的距离处时，轴线60平行于机器的纵向轴线。
参考上述运动，这些运动相对于工作台16执行，显然应当理解，这些运动的幅度取决于正被加工的板坯的尺寸。
在梁24的行进运动被反向的点处，其速度为零。但是，主轴承载结构34继续其旋转，使得打磨头42A、42B中的一个继续前进并且从正被加工的板坯的边缘部分地突出。
但是，该突出的程度必须被限制，以便防止工具沿着所述板坯的边缘卡住。通常，突出使得工具将其超过大约2/3的尺寸(通常约10cm至20cm)放置在板坯上。
图4和图5以简化的形式且为了所描述的目的，示出了根据本发明的主轴承载结构34相对于工作台16所进行的移位。已经有意地强调了主轴承载支撑件和工作台在纵向方向上的相对移位，使得该运动可以被容易地理解。
如从图4可以看出的，在常规的起始位置(最低位置)，主轴承载支撑件34布置成使得连接主轴的旋转轴线的轴线60垂直于图4中由参考数字62指示的纵向方向。由于梁(在图中未示出)的运动，主轴承载支撑件到达右手端位置，在右手端位置，主轴承载支撑件相对于前述位置旋转了90°，使得轴线60平行于工作台16的纵向方向62。
图4和图5还示出了打磨头相对于被加工板坯的边缘的前述突出运动。
梁继续移动使得主轴承载支撑件34朝向工作台16的中心线移动、旋转另一个90°以使得轴线60再次垂直于纵向方向62。
图6和图7示出了加工头42A、42B的旋转中心的轨迹。
如在图6中可以看出的，由于传送带和加工头在纵向方向上的相对前进运动并且由于梁在横向方向上的交替运动，轨迹呈现出大体上椭圆形的构型，在该椭圆形构型中，端部中的一个是打开的。
图6示出了对于单个循环的两个头的轨迹，即主轴承载梁24的向前和向后的行程，而图7示出了加工头和工作台的同样的相对纵向平移运动，该图没有被放大，而是代表了在多个循环(即具有连续的运动)的情况下的真实情形。
如从该图可以看到的，工作台(以及因此板坯)的全部大体上以非常均匀的方式被覆盖，因此得到特别有效的加工。
根据本发明的机器可以包括用于检测放置在工作台16上的板坯的尺寸的装置。通过检测尺寸，控制单元可以直接设置梁的横向移动的限制值以及可选地设置板坯和加工头的相对前进运动的速度。
有利地，控制单元被设计用于设置自动限制值，以使梁的移动、主轴承载支撑件的旋转和加工头的旋转相互适应。
还提供了用于连续地检测梁和加工头的位置的装置，所述数据被传送到所述控制单元。
因此现在本发明相比于现有技术的优点是明显的。
特别地，对于裸眼而言，即使当对着光观察时，板坯被视为不具有变化的抛光效果或加工痕迹，并且因此这给予其非常特别的质量。
显然，应用本发明的创新性原理的实施方案的以上描述通过这些创新性原理的示例提供并且因此不应当被认为限制本文所要求保护的权利的范围。
显然，功能和概念上等同的变型和修改落入本发明的保护范围内。
例如，气动致动器用于主轴的竖直运动有利地允许加工压力更容易地调节和保持。但是，油压缸可以代替气动缸被提供用于主轴的运动。

Claims (12)

1.一种使用机器打磨和/或抛光石头或类石材料的板坯的方法，所述机器包括：
支撑工作台(16)，其用于使待加工的板坯放置在传送带上；
至少一个加工站(14)，其包括两个桥支撑结构(20、22)，所述桥支撑结构(20、22)横跨所述支撑工作台(16)横向地布置，主轴承载梁(24)设置在所述桥支撑结构(20、22)上，所述主轴承载梁(24)适合于在所述桥支撑结构上沿着横向方向移动；
至少一个主轴承载结构(34)，其适合于围绕其自身的竖直轴线(32)旋转，所述主轴承载结构(34)设置在所述主轴承载梁(24)上；
每个主轴承载结构(34)设置有两个机动主轴(38A；38B)，所述两个机动主轴(38A；38B)的端部设置有加工头(42A、42B)，所述加工头(42A、42B)相对于所述主轴承载结构(34)的所述竖直轴线(32)彼此间隔开且相对地布置，并且所述加工头(42A、42B)包括加工工具(44A、44B)；
可编程计算机化单元，其用于控制移动构件的位置、运动和速度，
所述方法的特征在于：
-所述梁和所述主轴承载结构彼此协调且同步地移动；
-对于所述梁(24)在所述横向方向上的每次行程，每个主轴承载结构(34)围绕其旋转轴线执行180°的旋转；
-当所述梁(24)位于所述工作台(16)的中心线处时，连接所述主轴(38A、38B)的旋转轴线的轴线(60)垂直于所述机器的纵向方向；以及
-当所述梁(24)位于离所述工作台(16)的中心线最大距离处时，所述轴线(60)平行于所述机器的所述纵向轴线。
2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述加工工具(44A、44B)根据下列项的组合来移动：
-所述工具围绕所述主轴(38A、38B)的竖直旋转轴线(40A、40B)的旋转运动，所述加工头(42A、42B)安装在所述主轴(38A、38B)上；
-所述主轴承载结构(34)围绕所述竖直旋转轴线(32)的旋转运动；
-所述主轴承载梁(24)沿着所述横向方向的交替平移运动；
-由于放置在所述工作台(16)上的所述材料的前进运动引起的纵向平移运动；和
-由所述加工头(42A、42B)赋予所述工具(44A、44B)的运动。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括其中检测装置检测放置在所述工作台上的所述板坯的尺寸并且通过控制单元自动设置所述梁在所述横向方向上的运动的限制的步骤。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述梁(24)的横向运动被反向的位置处，所述加工头的所述工具从所述板坯的边缘部分地突出。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，具有摆动托座(或区段)的工具安装在所述加工头(42A、42B)上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，呈平研磨器形式的工具安装在所述加工头(42A、42B)上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，呈辊子形式的工具安装在所述加工头(42A、42B)上。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述加工头(42A、42B)由研磨承载板组成，带有平坦支承表面的工具施加在所述研磨承载板上。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述主轴承载结构(34)的旋转速度包括在每分钟5转和每分钟60转之间。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述主轴的旋转速度包括在每分钟200转和每分钟600转之间。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述工作台和所述加工站(14)在所述纵向方向上的相对平移速度包括在0.2米/分钟和5米/分钟之间。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述梁在所述横向方向上执行多个运动循环，范围在每分钟5个循环和每分钟40个循环之间。
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