DE3118505C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtseil-Steinsäge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Drahtseil-Steinsäge ist aus der US-PS 31 58 146 bekannt.

Bei einer aus der DE-OS 27 54 200 bekannten Drahtseil- Steinsäge ist das als Schneidwerkzeug eingesetzt Drahtseil als endloses Seil ausgebildet, dessen gesamte Bewegungsbahn in der Schnittebene liegt. Um hohe Schnittgeschwindigkeiten (bis zu 100 mm pro Minute) zu erzielen, wird das Drahtseil mit einer Laufgeschwindigkeit von bis zu 10 m/s angetrie­ ben.

Dabei ergeben sich zumindest folgende Schwierigkeiten:

Wegen der hohen Laufgeschwindigkeit kann das Drahtseil zu Schwingungen mit beträchtlichen Amplituden angeregt werden. Dadurch wird einerseits die Qualität der Schnittfuge be­ einträchtigt und andererseits besteht auch die Gefahr, daß das Drahtseil, insbesondere dann, wenn die Relativbe­ wegung von Drahtseil und Werkstück rechtwinklig zur Lauf­ ebene des Seils erfolgt, dieses aus den Führungsrillen der Lauf- und Führungsrollen herausspringt.

Zur Verringerung der Gefahr des Herausspringens des Draht­ seils aus den Führungsrollen der Lauf- und Führungsrollen weist die Drahtseil-Steinsäge gemäß der US-PS 31 58 146 in Laufrichtung des Drahtseils gesehen, jeweils in geringem Abstand vom Werkstück vor der Eintrittsstelle des Draht­ seils in die Sägestrecke und hinter der Austrittsstelle des Drahtseils aus der Sägestrecke je eine Seilführung auf.

Die Schnittführung ist bei dieser bekannten Drahtseil- Steinsäge zwar so vorgesehen, daß das Schnittseil beim Sägen einen Druck auf die Führungsrollen ausübt. Dies bedingt jedoch, daß nicht jede beliebige Kontur herstellbar ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Drahtseil-Stein­ säge der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei beliebigen Sägeschnitt-Konturen eine sichere Drahtseil­ führung gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Hierdurch erzielte funktionelle Vorteile der erfindungs­ gemäßen Drahtseil-Steinsäge sind zumindest die folgenden:

Durch die mehrseitige, axial-symmetrische Abstützung und Führung des Drahtseils an einer Stelle bzw. einem kurzen Längenabschnitt desselben, wird das Drahtseil zumindest im Bereich der Sägestrecke zuverlässig in seiner Laufbahn gehalten. Des weiteren werden durch die genannte Anordnung der Führungsrollen-Sätze Seilschwingungen wirksam un­ terdrückt, deren Anregung auf dem übrigen Bereich seiner Laufbahn praktisch unvermeidlich ist und somit vermieden, daß sie sich bis in den Bereich der Sägestrecke ausbreiten können.

Nach Anspruch 2 umfaßt jeder der beiden Rollensätze zwei einander gegenüberliegend angeordnete Rollen, die mit tiefen Führungsrillen so versehen sind, daß eine gute Sei­ tenführung gewährleistet ist.

In den Gestaltungen der Rollensätze gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 können auch Rollen mit kreiszylindrischer oder sogar flach-konvex gewölbter Gstaltung der Laufflächen eingesetzt werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 wird erreicht, daß das Drahtseil praktisch nur längs der Sägestrecke nennenswert mit Säge- bzw. Schleifmittel beladen ist und dadurch ver­ mieden, daß die Rollensätze verschmutzen und deren Lauf­ eigenschaften beeinträchtigt werden.

Durch die Gestaltung der Drahtseil-Säge gemäß den Merk­ malen des Anspruchs 7 wird auch mit fortschreitender Ab­ nutzung des Drahtseils eine gleichmäßige Schnittfugenweite gewährleistet.

Die hierzu geeignete Einrichtung kann bevorzugt gemäß den Merkmalen der Ansprüche 8 und 9 realisiert sein.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Drahtseil-Säge sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Drahtseil-Steinsäge in stark vereinfachter, schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 die Säge gemäß Fig. 1 in ebenfalls stark verein­ fachter teilweiser Draufsicht,

Fig. 3-5 Einzelheiten spezieller im Rahmen der erfin­ dungsgemäßen Drahtseil-Steinsäge einsetzbarer Lauf- bzw. Führungsrollensätze und

Fig. 6 Einzelheiten einer Bewegungs-Modulationseinrich­ tung zur Erzielung gleichmäßiger Schnittfugen­ weiten.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Drahtseil-Steinsäge 10 hat ein stabiles Maschinengestell 11 mit langgestreckt-rechteckigem Grundriß, in dessen Ecken angeordnete Ständerprofile 12 durch an ihren oberen Enden befestigte Längsträger 13 und Querträger 14 mitein­ ander verbunden sind. Die Stränderprofile 12 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Beton-Fundamenten 16 verankert. An dem Maschinengestell 11 ist am besten in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Anord­ nung und Gestaltung ein insgesamt mit 17 bezeichneter Führungswagen vertikal auf und ab geführt verschiebbar angeordnet. Dieser Führungswagen ist seinerseits aus vertikalen Führungsprofilen 18, die durch Längsträger 19 und Querträger 21 in sich starr miteinander verbunden sind, zusammengesetzt.

An dem Führungswagen 17 sind jeweils zwischen den einan­ der benachbarten Führungsprofilen 18 insgesamt 4 große Führungsrollen 22 und eine angetriebene, etwas kleinere Antriebsrolle 23 gelagert, die die Umlaufbahn eines in sich geschlossenen, als Schneidwerkzeug angesetzten Draht­ seils 24 definieren, die in der vertikalen Längsmittelebe­ ne 26 der Gesamtvorrichtung 10 verläuft.

Das Werkstück 27, z. B. ein Marmorblock, ist zur Erläuterung des dargestellten Ausführungsbeispiels als hochkant stehen­ de, massive Platte vorausgesetzt, deren Längsmittelebene 28 rechtwinklig zur Ebene 26 der Bewegungsbahn des Drahtseils 24 verläuft. Das Werkstück 27 ist auf einem Querwagen 29 stand­ sicher abgestützt und mit diesem in X-Richtung, d. h. quer zur Laufrichtung des Drahtseils 24 gesteuert hin- und herver­ schiebbar.

Eine zur Vorschub-Bewegungssteuerung des Werkstückes 27 und des Führungswagens 17 vorgesehene Nachlaufsteuer- Einrichtung, deren konstruktive Merkmale, weil an sich be­ kannt, nicht in allen Einzelheiten erläutert werden sollen, umfaßt einen an einem horizontalen Ausleger 31 des Führungs­ wagens 17 (Fig. 2) angeordneten photoelektrischen Tastkopf 32, mit dem eine am Querwagen 29 in einer vertikalen Ebene ge­ haltene Zeichnungsvorlage abtastbar ist, die im Maßstab 1 : 1 die Kontur des herzustellenden Werkstücks wiedergibt; der Tastkopf 32 ist so ausgebildet, daß er sich jeweils auf die Orientierung der Kontur der Zeichnungsvorlage 33 einstellt und über ein Sinus-Cosinus-Potentiometer ge­ eignete Vorschub-Störsignale für die vertikale Vor­ schubbewegung des Führungswagens 17 bzw. des Querwagens 27 erzeugt. Die jeweils Vorschubantriebe, die die Hin- und Herbewegung des Querwagens 29 und die Auf- und Abbewegung des Führungswagens 17 vermitteln, sind der Einfachheit der Darstellung halber nicht eingezeichnet.

Um möglichst exakte Schnittfugen zu erzielen, d. h. um mög­ lichst weitgehend eine konvexe Wölbung der Schnittflächen am Werkstück 27 zu vermeiden, die bei einer sich in hori­ zontaler Richtung erstreckenden welligen Kontur dort,wo sich der Führungswagen 17 nach unten bewegt, konvex und dort, wo er sich nach oben bewegt, konkav wäre, sind, in der durch den Pfeil 34 repräsentierten Laufrichtung gesehen, in möglichst geringer Entfernung von der Eintrittsstelle 36 des Drahtseils 24 in die Sägestrecke 37 und von der Aus­ trittsstelle 38 des Drahtseils 24 aus der Sägestrecke vor und hinter dem Werkstück, insgesamt mit 39 und 41 bezeich­ nete Führungsrollensätze vorgesehen, die verhindern, daß sich das Drahtseil 24 im Bereich der Sägestrecke 37 zu stark durchbiegen kann, wenn mit relativ großem vertikalem und/oder horizontalem Vorschub gefahren wird. Diese Rollen­ sätze 39 und 41 sind in den werkstücknahen Ecken von Trag­ rahmen angeordnet, die aus horizontalen und vertikalen Stützprofilen 42 und 43 und diese miteinander verbindenden Querträgern 44 zusammengesetzt und an die vertikalen Füh­ rungsprofile 18 bzw. die horizontalen Längsträger 19 des Führungsrahmens 17 angeschweißt sind.

Die Rollensätze 39 und 41 sind so ausgebildet, daß sie, vom Drahtseil 24 aus in radialer Richtung gesehen, eine gleichmäßig gute Seitenführung vermittelt.

Im einfachsten Fall (Fig. 3) umfaßt jeder der beiden Rollen­ sätze 39, 41 zwei übereinander angeordnete Führungsrollen 44 und 46 mit tiefen Führungsrillen 47, die insgesamt den größten Teil des Seilmantels umgreifen, wobei die Führungsrillen 47 mit einer nachgiebig-elastischen Auskleidung 48, z. B. aus Gummi oder Silikonkautschuk versehen sind, die sowohl ver­ schleißmindernd wirken wie auch die Laufruhe erhöht. Wenn nur zwei Laufrollen 44 und 46 pro Rollensatz 39 bzw. 41 vorgesehen sind, ist es am zweckmäßigsten, wenn diese mit horizontalem Verlauf ihrer Achsen 49 bzw. 51 angeordnet sind.

Pro Rollensatz 39 oder 41 können, wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet, auch jeweils zwei Rollenpaare der in der Fig. 3 dargestellten Art vorgesehen sein, wobei die Achsen 41 und 51 des einen Rollenpaares 44, 46 rechtwinklig zu den Ach­ sen 52 und 53 des anderen Rollenpaares 54, 56 verlaufen.

Wenn, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, pro Rollen­ satz 39 oder 41 zwei Rollenpaare vorgesehen sind, so ist es aus Platzgründen zweckmäßig, wenn deren Achsen 49, 51 und 52, 53, in Laufrichtung 34 gesehen um mindestens die Summe der Rollendurchmesser versetzt angeordnet sind (je­ weils gleichen Durchmesser aller Rollen vorausgesetzt) und die in axialer Richtung gemessene Breite ihrer Man­ telflächen deutlich größer ist als der Durchmesser des Drahtseils 24. Die Rollen können dann auch eine länger gestreckte, walzenförmige Gestalt haben, wie anhand der Fig. 4 veranschaulicht.

Grundsätzlich können aber auch Rollensätze 39 oder 41 mit mehr als zwei Rollen so ausgebildet sein, daß diese sich jeweils an demselben Umfangsbereich des Drahtseils 24 abwälzen. Eine solche Anordnung der Rollen ist für einen Rollensatz mit drei Rollen 57, deren Lauf-Mantelflächen 58 geeignet schmal gewählt sein müssen, in der Fig. 5 darge­ stellt, wobei die Rollen 57 hier derart axialsymmetrisch um die zentrale Achse 59 des Drahtseils 24 gruppiert sind, daß ihre Längsmittelebenen 61, 62 und 63 paarweise einen Winkel von 120° einschließen. Es versteht sich, daß auch bei den in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Gestal­ tungen der Laufrollen deren Laufflächen eine geeignete Gummibeschichtung haben sollten.

Zur Beladung des Drahtseils 24 mit dem Sägemittel - in der Regel Carbid-Mehl - ist eine Zugabe-Vorrichtung 64 vorgesehen, die das Sägemittel in wäßriger Aufschlemmung unmittelbar vor der Eintrittsstelle 36 des Drahtseils 24 in die Sägestrecke 37 auf das Drahtseil 24 in hinreichen­ der Menge aufspritzt oder aufgeträufelt.

Um zu vermeiden, daß am Drahtseil 24 haftendes Sägemittel die Rollensätze 39 und 41 verschmutzt und/oder deren Ver­ schleiß erhöht, sind in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Anordnung jeweils vor den Rollensätzen 39 bzw. 41 Spül­ vorrichtungen 66 und 67 vorgesehen, mit denen Wasser mit hohem Druck auf das Drahtseil gespritzt und dadurch das Sägemittel weitestgehend entfernt wird. Dabei ist es zweck­ mäßig, wenn pro Spülvorrichtung 66 oder 67 jeweils mehrere Spritzdüsen vorgesehen sind, ihrerseits axialsymme­ trisch um das Drahtseil 24 angeordnet sind, so daß dieses von möglichst vielen Seiten wirksam abgesprüht werden kann.

Um zu erreichen, daß bei beliebigem Verlauf der auszu­ schneidenden Werkstückkontur eine gleichmäßige Weite der Schnittfuge erhalten bleibt, auch wenn sich der Durchmesser des Drahtseils 24 durch Abrieb vermindert und um zu gewährleisten, daß bei einem erforderlichen Auswechseln des Drahtseils das neue bequem in die be­ reits vorhandene Schnittfuge eingefädelt werden kann, ist eine in der Fig. 6 in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellte Bewegungs-Modulationseinrichtung 68 vorge­ sehen, mit der dem Drahtseil 24 im Bereich der Sägestrec­ ke 37 eine langsame rotatorische Bewegung um die im zeit­ lichen Mittel gegebene Längsachse 69 seiner Laufbahn auf­ prägbar ist. Diese Bewegungs-Modulationseinrichtung ist so ausgebildet, daß die beiden Rollensätze 39 und 41 um die mittlere Längsachse 69 eine synchrone Kreisbewegung ausführen, deren Bahnebene rechtwinklig zur Längsachse 69 verläuft, und deren Bahnradius bei einem Durchmesser des Seils von ca. 5 mm etwa 1-3 mm beträgt. Der Einfachheit der Darstellung halber ist in der Fig. 6, auf deren Einzel­ heiten ausdrücklich verwiesen sei, nur der für einen Rol­ lensatz 39 oder 41 erforderliche Teil der Bewegungs- Modulationseinrichtung 68 dargestellt, wobei als Erläu­ terungsbeispiel angenommen ist, daß dieser Rollensatz eine der Fig. 3 entsprechende Ausbildung hat. Die beiden Rollen 44 und 46 sind an einem zylindrischen Rohrstück 71 gelagert, das einen Abschnitt des Drahtseils 24 koaxial umgibt, wobei der lichte Innendurchmesser dieses Rohr­ stücks wesentlich größer ist als der Durchmesser des Drahtseils. Auf diesem Rohrstück ist über innere Wälzla­ ger 72 eine Exzenterbuchse 73 drehbar gelagert, deren zentrale Achse 74 einen den Radius der Kreisbahnbewegung des Rollensatzes 44, 46 entsprechenden radialen Abstand von der zentralen Achse des Rohrstückes 71 hat. Außen­ seitig ist die Exzenterbuchse über äußere Wälzlager 76 an einem am Führungswagen 17 fest angeordneten äußeren Rohrstück 77 drehbar gelagert. Die Exzenterbuchse 73 ist mit einem Zahnkranz 78 versehen, mit dem ein Antriebs­ zahnrad 79 kämmt, das von einem Motor 81 angetrieben ist, der mit dem entsprechenden, für den jeweils anderen Rol­ lensatz der Drahtseil-Säge 10 vorgesehenen Antriebsmo­ tor synchronisierbar ist.

Claims (9)

1. Drahtseil-Steinsäge, mit der aus Natur- oder Kunststein­ platten bzw. -blöcken Werkstücke mit vorgegebener Kontur ausschneidbar sind, mit einem über Antriebs- und Lauf­ rollen angetriebenen und geführten endlosen Drahtseil als Schneidwerkzeug, das mindestens im Bereich der Sägestrecke mit einem feinkörnigen, harten Material, z. B. Korund bela­ den ist, mit einer die konturgerechte Relativbewegung von Schneidwerkzeug und Werkstück in den beiden zu seiner Längsrichtung (Z-Richtung) rechtwinkligen Richtungen (X- und Y-Richtungen) vermittelnden Nachlauf-Steuereinrich­ tungen und mit in Laufrichtung des Drahtseils gesehen, jeweils in geringem Abstand vom Werkstück vor der Ein­ trittsstelle des Drahtseils in die Sägestrecke und hinter der Austrittsstelle des Drahtseils aus der Sägestrecke angeordneten Seilführungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seilführung aus einem Führungsrollensatz (39, 41) besteht, der bezüglich der Längsachse (59) des Drahtseils (24) eine axial-symmetrische Abstützung und Führung des­ selben vermittelt.

2. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Rollensatz (39 bzw. 41) zwei Rollen (44, 46) mit eine Seiten­ führung vermittelnden Rillen (47) umfaßt, wobei die Rollen (44, 46) bezüglich des Drahtseils (24) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind (Fig. 3).

3. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Rollensatz (39 bzw. 41) drei Rollen (57) aufweist, deren Mittelebenen (61, 62, 63) in Winkelabständen von 120° um die Seilachse (59) gruppiert sind (Fig. 5).

4. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Rollensatz (39 bzw. 41) jeweils zwei Rollenpaare mit einander diametral gegenüberliegenden Laufrollen aufweist, wobei die Achsen jedes Rollenpaares in einer rechtwinklig zur Seilachse (59) verlaufenden Ebene liegen und die Achsen (49, 51) des einen Rollen­ paares gegenüber den Achsen (54, 56) des anderen Rollen­ paares um 90° gedreht sind (Fig. 1, 2, 4).

5. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rollen eine walzen­ förmige Gestalt haben, derart, daß ihre in axialer Richtung gemessene Länge wesentlich größer ist als der Durchmesser des Drahtseils (24).

6. Drahtseil-Steinsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Säge­ mittel-Zugabevorrichtung (64), mit der das Draht­ seil (24) mit Sägemittel beladbar ist, zwischen dem eintrittseitigen Rollensatz (39) um dem Werk­ stück (27) angeordnet ist, und daß, in Laufrich­ tung des Drahtseils gesehen, sowohl vor dem ein­ trittseitigen Laufrollensatz (39) als auch zwischen dem Werkstück (27) und dem austrittsseitigen Rollensatz (41) eine Spülvorrichtung (66, 67) vorhanden ist, mit der an dem Drahtseil (24) haftendes Sägemittel entfernbar ist (Fig. 1).

7. Drahtseil-Steinsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Be­ wegungs-Modulations-Einrichtung (68) vorgesehen ist, mit der das Drahtseil (24) auf seinem die Sägestrecke durchsetzenden Abschnitt periodisch mindestens rechtwinklig zur Schnittrichtung hin- und herversetzbar ist.

8. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bewegungs-Modulationsein­ richtung (68) die Rollensätze (39, 41) synchron in eine um die Mittelachse der Schneidbahn lang­ sam rotierende Bewegung versetzt, deren Bahnradius ca. 0,5 bis 2 mm beträgt.

9. Drahtseil-Steinsäge nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein die Rollen tragender Rahmen vorgesehen ist, der drehbar exzentrisch an einer um die Längsachse der Seil-Führungsbahn drehbar gelagerten Exzenterbuchse (73) gelagert ist (Fig. 6).