CN110877417A - 一种石板材排锯机的石料往复平移工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种石板材排锯机的石料往复平移工艺方法，该方法是配合回转式排锯机和摆动式排锯机的运动原理而开发的，即采用一种往复滑动式石料车装置以实现石料配合主机运动的随动动作。所述往复滑动式石料车主体结构包括下部行走小车及其电机驱动机构、滑块组件、上部滑动小车、电机丝杆传动机构、电气控制系统和护罩。本发明的石料往复连续平移滑动的工艺是对现有回转式排锯裁切和摆动式排锯裁切方法的补充，有效克服锯条锯齿磨损量大、磨损不均匀的缺陷，并解决由此缺陷所导致的换刀率增加、金刚石锯齿用量增大、生产成本较高的问题。其方法简单、替换容易、成本较低。适用于回转式排锯裁切技术和摆动式排锯裁切技术。

Description

一种石板材排锯机的石料往复平移工艺方法

技术领域

本发明涉及石板材裁切加工，尤其涉及石板材回转式或摆式排锯机的石料进给方法及其实现此方法的料车装置。

背景技术

石板材排锯机是用于将石材大块荒料分切成薄板的专用设备。设备中刀具（即锯条）和工件（即石料）的运动方式主要有三种：（1）石料固定于承载装置上，相对于地面静止不动，所有裁切动作要求全部通过锯条的复合运动来实现；（2）石料的承载装置由传动机构带动，沿着垂直于锯条主要的往复运动轨迹的方向独立运行，提供裁切时的设定进给量，实现裁切；（3）石料的承载装置在锯条前后方向上同时进行小幅摆动，目的是通过摆动以减小裁切接触面长度、降低裁切阻力，实现裁切。但第（3）种方式因机构和控制较复杂、效率提升不明显等原因，尚未推广。对于回转式或摆动式排锯机来说，由于其运动惯量较大，需要坚实稳固的基础来固定锯条支撑和传动机构，因此锯条只能实现一种单一的回转或摆动运动，所以进给动作常规是采用第（2）种石料运动方式来实现。通过对现有的回转或摆动式排锯机的锯齿运行和石料运行的复合运动分析，会发现锯条的锯齿最终在石料上留下的运行轨迹（即：石料刃口的轮廓线）是由一段段的小圆弧线组成的连续的波浪线（这是由回转或摆动式排锯的锯齿的运动特征决定的），其中每一小段圆弧都是由相对应的一个锯齿独立加工的。因为石料本身内部硬度的不均匀和波浪线刃口的高点对锯齿基体产生的冲击影响，所以锯条上的锯齿会出现磨损较快及各锯齿磨损量有较大差异的现象。尤其对于高硬石材的排锯裁切加工，锯条锯齿的磨损量大和磨损不均匀显得尤为突出，导致换刀率增加、金刚石锯齿用量增大、生产成本增加。现有技术还没有一个合适的方法和装置可以解决上述问题。

中国专利数据库中，涉及排锯机的申请件有2007200073826号《一种石材排锯机》、2011102427258号《一种排锯机》、2016212229815号《一种石材排锯机》等，但未见石料往复平移的石板材排锯机的申请件。

发明内容

本发明旨在提供一种石板材排锯机的石料往复平移工艺，用于配合锯条回转式或摆动式的锯切方法，实现通过石料的复合运动配合加工石类板材，从而克服锯条锯齿磨损量大、磨损不均匀的缺陷。

发明人在实践中发现：克服当前回转式排锯机和摆动式排锯机锯齿快速磨损的关键在于解决锯齿与石料的复合运动轨迹。最好的复合运动结果表现在石料裁切刃口上的轮廓线应该是一段完整曲线（直线段或单一曲率线段）。因当前的回转式或摆动式排锯的锯条整体平移回转和整体平移摆动的特征决定了锯齿之间的运动轨迹不具有重合特征，所以想要实现最好的复合运动结果，就需要在锯条与石料现有运动基础上再增加一个相对的平移运动，使得锯齿之间的运动轨迹可以通过平移实现重合，最终表现在石料裁切刃口上的轮廓线为一段近似直线。由于回转式和摆动式排锯在高速运转时的锯条组件具有巨大的惯量，对其回转支撑圆点的稳定性要求严格，不能轻易通过移动支撑点来实现锯条的平移，因此发明人认为只有通过对石料增加平移运动是一个低成本和易于实现的工艺方法。

发明人提供的石料往复平移的工艺方法是配合回转式排锯机和摆动式排锯机的运动原理而开发的方法，即采用一种往复滑动式石料车装置以实现石料配合主机运动的随动动作；所述往复滑动式石料车主体结构包括下部行走小车及其电机驱动机构、滑块组件、上部滑动小车、电机丝杆传动机构、电气控制系统和护罩；其中：下部行走小车放置于预先铺设好的轨道上，利用安装在小车下部的减速电机组件进行动力控制和传递，实现整体石料车的前进、停止和后退行走,借助行走小车底部的定位销轴确保小车在升降切割过程中的稳固定位和支撑；滑块组件安装于上部滑动小车和下部行走小车之间，主要起到对上部滑动小车的运动导向和支撑上部小车与石料的重量以及抵抗并传递裁切过程中锯条对石料的向下冲击负荷的作用；上部滑动小车与滑块组件和丝杆连接，主要负责承载并固定石料以及在丝杆的带动和滑块的导向作用下进行往复的运动；电机丝杆传动机构的电机和减速机部分与下部行走小车相连，丝杆与上部滑动小车相连，用于传递足够动力给上部滑动小车，确保石料可以低速平稳的水平往复运动；石料车的电气控制系统与主机的电气系统配合，用于控制下部行走小车的运动和上部滑动小车的运动；护罩部分针对两处电机组件进行防水和防撞保护。

上述下部行走小车由车架、车轮组、小车行走驱动机构、丝杆动力驱动机构组成。车架、车轮和小车行走驱动机构构成小车的支撑和运动机构；丝杆动力驱动机构安装于车架一端，用于向丝杆提供往复运动的动力。

上述上部滑动小车的主体是一个车架用于承载石料；车架安放在滑块组件上面，实行直线往复运动；一端安装丝杆用于运动控制。

上述滑块组件采用平面滑动原理设计或者利用现有的各种利用滚动原理设计的滑轨机构，重点是保证支撑面积较大，满足运动距离要求以及运动灵活和可靠；滑块上部与滑动小车相连，下部与行走小车相连；通过上下部分之间的相对运动实现滑动。

上述电机丝杆传动机构利用电机驱动皮带传动机构，由带轮带动丝杆减速机旋转丝杆来实现丝杆的轴向运动，采用双丝杆同步运动，确保滑动小车所需牵引动力足够、机构紧凑、传动平稳。

上述电气控制系统采用电机变频控制往复运动速度和调距换向控制运动距离的方法；利用材料硬度参数、裁切量进给速度参数、锯条回转或摆动速度参数、锯齿间距参数与小车往复运动速度相关的经验公式进行运行控制程序设计；通过对各相关参数的输入变更实现小车往复运动速度的自动给定。

发明人指出：石料车是用于将整块的待分切石料送入排锯机，在排锯裁切工作时承载固定石料，以及在石料分切后运送出排锯机的装置。通过对石料车结构功能的创新和程序控制升级可以快速的实现石料的随动功能，同时也是实现对现有设备升级和改进的最低成本方案。采用最新技术制作的石料车在保持原有石料车进出设备的行走功能和支撑固定功能基础上，利用滑块导向和双丝杆传动机构实现石料车平稳的往复平移功能。在石料车上增加一个可以实现往复平移功能的装置是实现石料平移动作的一个最便捷和直接的方法。

本发明的一种石料往复连续滑动的工艺是对现有回转式排锯裁切和摆动式排锯裁切方法的补充，可以有效克服锯条锯齿磨损量大、磨损不均匀的缺陷，并解决由此缺陷所导致的换刀率增加、金刚石锯齿用量增大、生产成本较高的问题。其方法简单、替换容易、成本较低。适用于回转式排锯裁切技术和摆动式排锯裁切技术。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，用于解释本发明，并不构成对本发明应用的限制。

图1为现有技术的回转式排锯或摆动式排锯机在石料上的裁切刃口轮廓线和石料运动轨迹示意图；

图2 为图1的I局部放大图；

图3 为现有技术的石料车结构正视简图；

图4为现有技术的石料车结构侧视简图；

图5 为往复滑动式石料车用于回转式排锯和摆动式排锯机后，在石料上的裁切刃口轮廓线和石料运动轨迹示意图；

图6为图5的I局部放大图；

图7为往复滑动式石料车原理正视图；

图8为往复滑动式石料车原理俯视图；

图9为往复滑动式石料车正视简图；

图10为往复滑动式石料车侧视简图；

图11为往复滑动式石料车的滑块组件正视简图；

图12为往复滑动式石料车的滑块组件侧视简图；

图13为往复滑动式石料车的电机丝杆组件正视简图；

图14为往复滑动式石料车的电机丝杆组件侧视简图。

图中，1为石料，2为锯条，3为锯齿，4为下部行走小车及其电机驱动机构，5为滑块组件，6为上部滑动小车，7为电机丝杆传动机构，8为电气控制系统，9为护罩，10为牵引装置，11为滑块导轨，12为滑块支撑架；13为耐磨板；14为限位挡板；15为耐磨块；16为电机丝杆传动机构的电机；17为皮带组件；18丝杆减速电机；19为丝杆；20为联轴器。

具体实施方式

实施例以本发明的工艺配合1550型卧式摆锯进行硬度为6°左右的花岗石石材“芝麻白”的锯切：荒料长为3m、宽1.5m、厚2m。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图5-6为将本发明的往复滑动式石料车用于回转式排锯和摆动式排锯机后，在石料上的裁切刃口轮廓线和石料运动轨迹示意图。如图6所示，利用程序控制牵引和平移运动，使石料按一定斜率的Z字型轨迹上升，裁切的刃口轮廓线将近似为一直线。这样石料的水平移动可以实现锯齿的切削位置变化，有利于均匀化相邻锯齿的磨损量；而且石料刃口轮廓线的弧高A可实现约等于每次进刀量，远远小于现有技术产生的轮廓线的弧高。所以利用本发明工艺裁切产生的弧高A不容易伤害到金刚石粘固基体，也就不会导致金刚石非损耗脱落，造成锯齿的快速磨损。

图7-8为往复滑动式石料车原理图，如图所示，上部滑动小车6与电机丝杆机构7的丝杆19连接，电机丝杆机构7的其它部分与下部行走小车4相连。在牵引机构10与下部行走小车4的定位销轴嵌入支撑定位后，电机丝杆机构7的电机16运转，通过皮带组件17带动丝杆减速机18的齿轮机构运动旋转，引起丝杆19产生轴向运动，同时通过联轴器20带动另一台丝杆减速机18和丝杆19同步运动。丝杆19的运动带动上部滑动小车6运动，在滑块组件5的支撑导向作用下实现稳定平移动作。

图9-10为往复滑动式石料车装置的示意图，此石料车用于卧式回转排锯或卧式摆动式排锯。如图所示，石料1放置于上部滑动小车6上；上部滑动小车6通过滑块组件5和电机丝杆传动机构7与下部行走小车4相连；下部行走小车4被牵引装置10的定位销轴所限位防止移动；护罩9用于对电机丝杆机构7的防水保护和防异物撞击保护。

图11-12为往复滑动式石料车的滑块组件的一种示意图。如图所示，滑块导轨11与下部行走小车相连；滑块支撑架12与上部滑动小车相连；滑块导轨11与滑块支撑架12之间垫有耐磨板13用于耐磨支撑；限位挡板14安装于耐磨板13两端防止耐磨板脱落；耐磨块15夹在滑块导轨11和滑块支撑架12的两侧用于调隙和导向。

图13-14为往复滑动式石料车的电机丝杆传动机构示意图。如图所示，电机16与皮带组件17相连，皮带组件17的另一端与丝杆减速机18相连，两个丝杆减速机18中间通过联轴器20相连，丝杆减速机18中间穿有丝杆19。丝杆19与上部滑动小车6相连接，电机丝杆传动机构的其它部分与下部行走小车4相连。丝杆19在传动机构的带动下产生轴向运动从而引起下部行走小车4和上部滑动小车6之间的相对运动。

石料车工作过程如下：石料车装置装载石料1并固定后，下部行走小车4沿导轨行进至牵引装置10的上方，牵引装置10上升并对齐嵌入定位销轴；裁切开始时，牵引装置10按设定速度稳定上升，同时电机丝杆传动机构7解除锁定，程序控制电机丝杆传动机构7的变频电机按设定速度旋转，通过皮带组件17的传动来带动两个丝杆减速机18同向旋转，引起两个丝杆19的同步伸缩动作。上部滑动小车6及其承载的石料1在电机丝杆传动机构7的推/拉作用下，按滑块组件5的导向方向进行平移运动，通过电气控制系统8实现其运行速度和行程换向；在石料1被裁切完毕时，电机丝杆传动机构7锁定，上部滑动小车6停止平移运动，牵引装置10带动整体石料车装置向下运动至提升初始位置，定位销轴脱离；在将已裁切的石料1固定好后，下部行走小车4带动整体石料车和石料1沿轨道行走至卸料位置进行卸料，并为下一次装载石料1做好准备。

利用牵引装置10的提升动作和上部滑动小车6的左右平移动作，实现石料1沿Z字型折线轨迹上升的复合运动。

附：不同石料运动方法的对比

（使用设备：1550卧式摆锯，荒料尺寸：长3m、宽1.5m、厚2m，金刚石锯齿尺寸：长20mm、高10mm、厚4.5mm，锯齿间距：120mm）

从上表可看出，采用Z字型折线轨迹上升的复合运动，锯齿磨损大幅度下降（约63%），每块石料的裁切时间缩短2h，每套锯条可以裁切的石料增加近一倍，每块石料的刀具损耗成本降低550元。

Claims (6)

1.一种石板材排锯机的石料往复平移工艺方法，其特征在于该工艺是配合回转式排锯机和摆动式排锯机的运动原理而开发的，即采用一种往复滑动式石料车装置以实现石料配合主机运动的随动动作；所述往复滑动式石料车主体结构包括下部行走小车及其电机驱动机构、滑块组件、上部滑动小车、电机丝杆传动机构、电气控制系统和护罩；其中：下部行走小车放置于预先铺设好的轨道上，利用安装在小车下部的减速电机组件进行动力控制和传递，实现整体石料车的前进、停止和后退行走,借助行走小车底部的定位销轴确保小车在升降切割过程中的稳固定位和支撑；滑块组件安装于上部滑动小车和下部行走小车之间，主要起到对上部滑动小车的运动导向和支撑上部小车与石料的重量以及抵抗并传递裁切过程中锯条对石料的向下冲击负荷的作用；上部滑动小车与滑块组件和丝杆连接，主要负责承载并固定石料以及在丝杆的带动和滑块的导向作用下进行往复运动；电机丝杆传动机构的电机和减速机部分与下部行走小车相连，丝杆与上部滑动小车相连，用于传递足够动力给上部滑动小车，确保石料可以低速平稳的水平往复运动；石料车的电气控制系统与主机的电气系统配合，用于控制下部行走小车的运动和上部滑动小车的运动；护罩部分针对两处电机组件进行防水和防撞保护。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述下部行走小车由车架、车轮组、小车行走驱动机构、丝杆动力驱动机构组成;

车架、车轮和小车行走驱动机构构成小车的支撑和运动机构；丝杆动力驱动机构安装于车架一端，用于向丝杆提供往复运动的动力。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述上部滑动小车的主体是一个车架用于承载石料；车架安放在滑块组件上面，进行直线往复运动；一端安装丝杆用于运动控制。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述滑块组件采用平面滑动原理设计或者利用现有的各种利用滚动原理设计的滑轨机构，重点是保证支撑面积较大，满足运动距离要求以及运动灵活和可靠；滑块上部与滑动小车相连，下部与行走小车相连；通过上下部分之间的相对运动实现滑动。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电机丝杆传动机构利用电机驱动皮带传动机构，由带轮带动丝杆减速机旋转丝杆来实现丝杆的轴向运动，采用双丝杆同步运动，确保滑动小车所需牵引动力足够、机构紧凑、传动平稳。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电气控制系统采用电机变频控制往复运动速度和调距换向控制运动距离的方法，利用材料硬度参数、裁切量进给速度参数、锯条回转或摆动速度参数、锯齿间距参数与小车往复运动速度相关的经验公式进行运行控制程序设计；通过对各相关参数的输入变更实现小车往复运动速度的自动给定。

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