DE4310549A1 - Drahtsäge - Google Patents
DrahtsägeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
- B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
- B23D61/185—Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Drahtsägen und insbesondere auf Diamant-Drahtsägen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Diamant-Drahtsägen in der Bergbauindustrie zu verwenden,
um Schlitze in das Gestein in einem Bergwerk zu schneiden. Die Diamant-Drahtsäge selbst
weist üblicherweise eine bestimmte Länge eines Stahldrahts auf, der mit Abstand angeordne
te, mit Diamanten besetzte oder imprägnierte Perlen aufweist. Forschungen auf diesem Gebiet
haben ergeben, daß das Verklemmen der Drahtsäge in dem Schlitz ein wesentliches Problem
bei der Durchführung von Sägearbeiten mit Diamant-Drahtsägen darstellt. Zusätzlich zu dem
Verklemmen können Probleme auch dadurch auftreten, wenn nach einem zeitweiligen Still
setzen des Sägevorgangs das Hindurchführen der Drahtsäge durch den Schlitz wieder aufge
nommen wird, wenn das Sägen wieder beginnen soll. Man glaubt, daß das Verklemmen des
Sägedrahts in dem Schlitz auf drei wesentliche Phänomene zurückzuführen ist:
- 1. Gesteinsbewegungen, die ein Schließen des Schlitzes bewirken. Diese Bewegungen können aufgrund eines elastischen Verhaltens des Gesteins oder aufgrund von Unregel mäßigkeiten auftreten, wie beispielsweise Fehlstellen, Verbindungsstellen oder Bean spruchungsbrüche in dem Gestein.
- 2. Mitziehen von Bruchstücken des Gesteins durch die Drahtsäge, was ein Verklemmen oder Blockieren hervorrufen kann wegen der engen Toleranz zwischen den Perlen und dem Schlitz.
- 3. Fehler in der Ausbildung der Drahtsäge selbst. Da die Säge während des Sägens unter wesentlicher Spannung steht, kann jeder Fehler dieser Art den Draht veranlassen, in ei nen zuvor geschnittenen Teil des Schlitzes zurückzuspringen, der sich schon zu einem gewissen Grad geschlossen hat und in dem ein Verklemmen oder Blockieren möglich ist.
Was auch immer der Grund für das Blockieren ist, die einzig gegenwärtig zur Verfügung ste
hende Technik, um den Draht zu befreien und das Sägen wieder aufnehmen zu können, be
steht darin, das Gestein, in dem die Säge blockiert ist, auf konventionelle Weise abzutragen.
Dies ist jedoch zeitaufwendig und nicht immer erfolgreich. Zusätzlich kann das konventionel
le Abtragen die eingeklemmte Drahtsäge beschädigen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, das Risiko des Verklemmens oder Blockierens der Drahtsäge in
dem Schlitz zu vermindern.
Ein erster Aspekt der Erfindung schafft eine Drahtsäge, die einen Draht und eine Vielzahl
von Perlen aus schleifendem oder scheuerndem Material aufweist, die mit gegenseitigen Ab
ständen an dem Draht angeordnet sind, wobei die Perlen exzentrisch an dem Draht angeord
net sind.
Typischerweise geht der Draht durch nicht-zentrische Löcher in den Perlen hindurch.
Vorzugsweise sind wenigstens einige der Perlen an dem Draht in bezug auf andere Perlen an
dem Draht in Umfangsrichtung versetzt oder verdreht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede
Perle um 90° relativ zu den benachbarten Perlen verdreht.
Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Draht ein mehradriger Draht, der durch nicht
zentrische Löcher in den Perlen hindurchgeht, wobei die Löcher so geformt sind, daß sie das
äußere Profil des Drahtes aufnehmen. Bei einer Anordnung hat der Draht eine Vielzahl äuße
rer Adern, von denen wenigstens eine einen größeren Durchmesser hat als die anderen äuße
ren Adern.
In vorteilhafter Weise können nur diejenigen Abschnitte oder Bereiche der Perlen mit Dia
manten besetzt oder imprägniert sein, die am weitesten von dem Draht entfernt sind.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft eine schleifend oder scheuernd wirkende Perle zur
Verwendung in einer Drahtsäge, wobei die Perle mit einem exzentrisch angeordneten Loch
ausgebildet ist, das zur Aufnahme eines Drahtes der Drahtsäge bestimmt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrie
ben.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Drahtsäge und veranschaulicht das
Prinzip der Erfindung;
Fig. 2 veranschaulicht, wie mit einer Drahtsäge gemäß der Erfindung ein Schlitz ge
schnitten werden kann, der eine größere Breite hat als der nominale Perlen
durchmesser;
Fig. 3 und Fig. 3A veranschaulichen gemeinsam ein anderes Ausführungsbeispiel in einem schema
tischen Querschnitt;
Fig. 4 und Fig. 4A veranschaulichen gemeinsam ein weiteres Ausführungsbeispiel in einem schema
tischen Querschnitt;
Fig. 5 veranschaulicht wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel in schematischem
Querschnitt.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Diamant-Drahtsäge an einer Stelle, an der mit Diamanten
besetzte oder imprägnierte Perlen 10 ein Loch 12 aufweisen, durch das ein Draht 14 hin
durchgeht. Die Perle ist exzentrisch an dem Draht angeordnet, wobei die Exzentrizität mit 16
bezeichnet ist. Der nominale Perlendurchmesser ist mit 18 bezeichnet.
Wie erwähnt, sollen die Perlen 10 an dem Draht derart angeordnet werden, daß die Exzentri
zitäten der Perlen winkelmäßig gegeneinander versetzt sind. In der Praxis kann dies erreicht
werden durch winkelmäßiges Verstellen jeder folgenden Perle 10 um einen vorbestimmten
Winkel in bezug auf die vorhergehende Perle 10.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Situation, in der aufeinander folgende Perlen winkel
mäßig versetzt, d. h. gegeneinander um die Längsachse des Drahtes verdreht sind, und zwar
um aufeinander folgende Winkel von 90°. Mit anderen Worten, beginnend mit einer ersten
Perle, ist die nächste oder zweite Perle um 90° in bezug auf die erste Perle verdreht, die dritte
Perle ist um 180° in bezug auf die erste Perle (und um 90° in bezug auf die zweite Perle)
verdreht usw. Die winkelmäßige Orientierung der fünften Perle entspricht derjenigen der er
sten Perle.
In Fig. 2 sind aufeinander folgende Perlen einander überlagernd dargestellt, um zu veran
schaulichen, daß die Breite 20 eines Schlitzes, der mit der mit Perlen besetzten Drahtsäge ge
schnitten wird, größer ist, nämlich um zweimal die Exzentrizität 16, als der nominale
Durchmesser 18 der einzelnen Perlen. Dies beruht darauf, daß bei Bewegung der Drahtsäge in
Längsrichtung relativ zu dem Gestein, das gesägt werden soll, aufeinander folgende Perlen
Teile des Gesteins angreifen, die durch die unmittelbar vorhergehenden oder benachbarten
Perlen nicht angegriffen werden.
Man nimmt an, daß die größere Schlitzbreite, die mit einer Anordnung geschnitten werden
kann, wie sie schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, die Gefahr des Einklemmens
oder des Blockierens der Drahtsäge in dem Schlitz vermindern kann, selbst wenn sich der
Schlitz um einen geringen Betrag schließen sollte.
Fig. 3A zeigt den Querschnitt eines mehradrigen Drahtes 22, der einen zentralen Kern 24 und
sechs äußere Adern 26 hat. Fig. 3 zeigt eine Perle 28, die mit einem exzentrischen, den Draht
aufnehmenden Loch 30 ausgebildet ist, das so gestaltet ist, daß es zu dem äußeren Profil des
Drahtes 22 paßt.
Fig. 4A zeigt den Querschnitt eines mehradrigen Drahtes 32, der sich von dem Draht 22 darin
unterscheidet, daß eine der äußeren Adern 34 einen größeren Durchmesser hat als die übrigen
äußeren Adern. In Fig. 4 ist das den Draht aufnehmende Loch 36 in der Perle 38 zur Aufnah
me des unregelmäßigen äußeren Drahtprofils gestaltet.
Die äußeren Adern in den Fig. 3A und 4A sind in Spiralform um die entsprechenden Draht
kerne herum angeordnet. Mit dieser Anordnung kann eine regelmäßige winkelmäßige Verset
zung aufeinander folgender Perlen ohne Schwierigkeit erreicht werden, insbesondere im Falle
der Fig. 4 und 4A.
In der Praxis wird die winkelmäßige Versetzung dadurch erreicht, daß man nur sicherstellt,
daß die gleiche, die Adern aufnehmende Ausnehmung in dem Loch 30 oder 36 an jeder Per
lenstellung die gleiche Ader aufnimmt.
Die umfangsmäßige Versetzung einer Perle relativ zu der nächsten Perle wird bestimmt durch
den axialen Abstand zwischen diesen Perlen. Die Perlen können in der Praxis auf dem Draht
durch Abstandsglieder beabstandet sein, die typischerweise die Form rohrförmiger Federn
oder Kunststoffhülsen haben, und in solchen Fällen bestimmt die Länge jedes zwischen zwei
Perlen angeordneten Abstandsgliedes die Verdrehung oder umfangsmäßige Versetzung einer
Perle relativ zu der anderen.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung beruht darauf, daß nur derjenige Bereich
des Umfangs einer Perle, der am weitesten von dem Drahtaufnahmeloch entfernt ist, für die
Schneidfunktion dient. Diejenigen Umfangsbereiche der Perle, die näher an dem Loch liegen,
werden normalerweise nicht das Gestein berühren, und zwar wegen der Schneidwirkung der
vorhergehenden oder benachbarten Perlen. Im Hinblick auf eine Begrenzung der Kosten der
Drahtsäge wird daher vorgeschlagen, nur den Arbeitsbereich jeder Perle mit Diamanten zu
imprägnieren oder zu besetzen. Dies ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der der mit Diamanten
besetzte oder imprägnierte Bereich mit 40 bezeichnet ist, und der nicht besetzte Bereich ist
mit 42 bezeichnet.
In jeder der in den Zeichnungen veranschaulichten Perlen sind Diamantteilchen in einem ge
eigneten Substrat, wie Stahl oder Karbidmaterial, eingebettet. In jedem Fall kann die Perle
auf dem Draht durch einen Vulkanisierprozeß verankert sein. Der Draht selbst kann aus je
dem geeigneten Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein.
Claims (12)
1. Drahtsäge mit einem Draht und einer Vielzahl von schleifend oder scheuernd wirken
den Perlen, die mit gegenseitigen Abständen an dem Draht angeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Perlen (10) exzentrisch an dem Draht (14) angeordnet sind.
2. Drahtsäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (14) durch
nicht-zentrische Löcher (12) in den Perlen (10) hindurchgeht.
3. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens einige der Perlen (10) an dem Draht (14) in bezug auf andere Perlen (10) an
dem Draht (14) winkelmäßig versetzt oder verdreht sind.
4. Drahtsäge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Perle (10) um 90° rela
tiv zu den benachbarten Perlen (10) verdreht ist.
5. Drahtsäge nach Anspruch 3, bei der der Draht ein mehradriger Draht ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Draht (22) durch nicht-zentrische Löcher (30) in den Perlen
(28) hindurchgeht, wobei die Löcher (30) zur Aufnahme des äußeren Profils des Drah
tes (22) gestaltet sind.
6. Drahtsäge nach Anspruch 5, bei der der Draht eine Vielzahl äußerer Adern hat, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der äußeren Adern (34) einen größeren Durch
messer hat als andere äußere Adern (34).
7. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Abschnitt (40) des Umfangs jeder Perle (10, 28, 38) mit Diamanten be
setzt oder imprägniert ist.
8. Drahtsäge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Abschnitte
oder Bereiche (40) der Perlen (10, 28, 38), die am weitesten von dem Draht (14, 22, 32)
entfernt sind, mit Diamanten besetzt sind.
9. Schleifend oder scheuernd wirkende Perle zur Verwendung in einer Drahtsäge, dadurch
gekennzeichnet, daß die Perle (10) mit einem exzentrisch angeordneten Loch (12)
ausgebildet ist, das zur Aufnahme eines Drahtes (14) der Drahtsäge geeignet ist.
10. Perle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (30, 36) so gestaltet ist,
daß es das äußere Profil eines mehradrigen Drahtes (22, 32) der Drahtsäge nicht dreh
bar aufnimmt.
11. Perle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (36) so gestaltet ist, daß
es das äußere Profil eines mehradrigen Drahtes (32) der Drahtsäge aufnimmt, wobei
wenigstens eine der Adern (34) des Drahtes (32) einen größeren Durchmesser hat als
andere Adern (34) des Drahtes (32).
12. Perle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Ab
schnitt (40) des Umfangs der Perle (10, 28, 38) mit Diamanten besetzt oder imprägniert
ist.
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