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Vorrichtung zum Sägen von Steinen oder anderen harten Materialien
mittels Sägeblätter mit eingebettetem Schleifmittel Die Anwendung von Sägeblättern
mit eingebetteten Schleifmitteln zum Sägen von Steinen und anderen harten Materialien
ergibt wirkungsvolle Ergebnisse und einen raschen Schnitt. Aber in Anbetracht der
Brüchigkeit des Einbettungsmittels oder der Anhäufungen von Schleifmitteln, wie
Diamant, Karborund u. dgl., ist ihre Verwendbarkeit im allgemeinen auf Kreissägeblätter
beschränkt.
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Für das Sägen großer Blöcke ist jedoch die Verwendung von Scheiben
schwierig wegen der dann erforderlichen großen Abmessungen der Scheiben. Das Sägen
großer Blöcke geschieht daher bis jetzt im allgemeinen mittels eines in einem hin
und her gehenden Rahmen angebrachten Systems gerader Sägeblätter aus Eisen ohne
eingebettetes Schleifmittel. Das Sägen erfolgt unter Zugabe von Wasser, das Sand
oder freie Körner eines Schleifmittels enthält.
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Infolge des Gewichts und der Starrheit sowohl der mechanischen Teile
als der zu sägenden harten Materialien führt der Sägevorgang zu außerordentlich
hohen Druckspannungen zwischen Sägeblatt und Stein, wobei eine stoßweise Beanspruchung
zur Zerstörung der Schleifmitteleinbettung führen kann.
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Die Anordnung zum Sägen von Steinblöckcri oder anderen harten Materialien
mittels gerader Sägeblätter mit fester Schleifmitteleinbettung besitzt gemäß d<
r
Erfindung zwischen dem die Sägeblätter zusammen haltenden Rahmen
und dem Sägewerkgestell ein( federnde Verbindung.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird di ( erwähnte federnde
Verbindung mit Führungseinrichtungen ausgestattet, damit der Rahmen seinen vorgesehenen
Weg zurücklegt, d. h. daß er ohne die Möglichkeit einer seitlichen Auslenkung in
der Ebene det Hinundherbewegung geführt wird.
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Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die erwähnte federnde
Verbindung derart eingerichtet sein, daß sie ganz oder teilweise das Gewicht der
federnd aufgehängten Teile ausgleicht.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß die federnde Verbindung
derart eingerichtet oder geregelt werden kann, daß der von den Sägeblättern auf
den Block ausgeübte Gesamtdruck kleiner oder größer als das Gewicht der die Sägeblätter
tragenden Teile wird.
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Die Hinundherbewegung der Rahmen mit den Sägeblättern erfolgt entweder
auf Gleitschienen oder in den meisten Fällen an Schwingarmen. Im Falle der Schwingarme
überlagert sich der horizontalen Hinundherbewegung eine den Richtungssinn ändernde
Vertikalbewegung, deren Durchhang durch die Pfeilhöhe der von den Enden der Schwingarme
beschriebenen Kreisbögen bestimmt wird. Diese Anordnung eignet sich gut für die
Anwendung von sandhaltigem Wasser, denn sie bewirkt eine Hebung der Sägeblätter
bei jedem Arbeitsgang und ermöglicht dem Sandwasser einen erneuten Zutritt zwischen
den Sägeblättern und dem Stein. Darüber hinaus bewirkt sie in der Mittelzone eines
jeden Arbeitsganges einen recht kräftigen Angriff, der für die Einwirkung des Sandes
auf den Stein notwendig ist. Für Sägeblätter mit einer Schleifmitteleinbettung ist
diese Anordnung jedoch wegen der Brüchigkeit der Einbettungen nicht geeignet.
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Im allgemeinen Fall einer Anordnung mit Schwingarmen enthält diese
zwischen dem Sägeblätterrahmen und den Trägern dieses Rahmens oder den Drehpunkten
der Arme eine federnde Verbindung, beispielsweise eine federnde Teleskopanordnung,
die eine im wesentlichen geradlinige Hinundherbewegung der Sägeblätter ermöglicht,
ohne ihnen eine seitliche Auslenkung während der Schwingungen zu gestatten, die
infolge der durch die federnde Verbindung mögliche Längenänderung der Schwingarme
entstehen. Eine Folge dieser Längenänderung ist, daß die Sägeblätter dauernd mit
dem zu sägenden Stein in Berührung bleiben. Darüber hinaus wird zu Beginn eines
jeden Arbeitsganges der Druck des Sägeblattes auf den Stein beträchtlich herabgesetzt
und steigt in der Mittelzone an, so daß bei jedem Arbeitsgang ein zunehmender Druck,
angefangen von den äußersten Punkten der Hinundherbewegung bis zu ihrer Mitte, erzeugt
und jede plötzliche Beanspruchung vermieden wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält die federnde Verbindung
jedes Schwingarmes zwei in entgegengesetztem Sinn wirkende Federn, von denen die
zweite nach Entspannung der ersten in Tätigkeit tritt, um eine Fortsetzung der der
erwähnten Entspannung entsprechenden Bewegung zu hemmen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die federnden
Schwingarme unter sich einerseits in den zu den Sägeblättern und zur Hinundherbewegung
parallelen Ebenen durch Querstangen, die mit ihren Enden gelenkig an den Schwingarmen
angebracht sind, und in den dazu senkrechten Ebenen durch Kreuzverstrebungen derart
verbunden sind, daß die zur Ebene der Hinundherbewegung senkrechten Seitenflächen
des von den vier Schwingarmen gebildeten Parallelepipeds starr bleiben.
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Die Erfindung bezweckt weiterhin, auch die grundsätzliche Verwendung
von Sägeblättern ohne Schleifmitteleinbettung und darüber hinaus einen regelmäßigeren
Betrieb durch Vermeidung von Blockierungen der Maschine zu ermöglichen.
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Zu diesem Zweck wird, um die Ausdehnung der Federn der die Sägeblätter
tragenden Teleskopschwingarme zu begrenzen, beispielsweise ein System mit Schiebestange
und Anschlag vorgesehen. Die Bahn des Rahmens in ihrer Hinundherbewegung besteht
dann außer einem geraden Stück in der Mitte aus zwei sich daran beiderseitig anschließenden
Teilen von Kreisbögen.
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Die Folge davon ist, daß die Berührung der Sägeblätter mit dem zu
sägenden Block wesentlich verlängert ist im Vergleich zu Maschinen, die nicht mit
einer federnden Verbindung der die Sägeblätter tragenden Schwingarme ausgestattet
sind und trotzdem an jedem Ende eines jeden Arbeitsganges unterbrochen wird durch
eine Luftbewegung, die eine Rückkehr des Sandwassers unter das Sägeblatt ermöglicht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das System mit Schiebestange
und Anschlag oder ein analoges System einstellbar, d. h. von regelbarer Amplitude.
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Bekannt ist, daß bei den Maschinen dieser Art der Vorschub im allgemeinen
mittels einer mit der Hinundherbewegung gekoppelten Vorrichtung geregelt wird und
in bekannter Weise ein Sperrad enthält, das bei jeder Hinundherbewegung durch einen
Sperrhaken betätigt wird. In den Fällen, in denen der mechanische Vorschub zu schnell
für den Schnitt wird, beispielsweise an einer sehr harten Stelle des Blocks, drücken
sich die Federn der Teleskoparme noch mehr zusammen, was zur Folge hat, daß der
geradlinige Teil der Bahn das Bestreben hat, zuzunehmen auf Kosten der Kreisbogenanteile,
die geringer werden oder sogar ganz verschwinden, was offenbar schädlich ist.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden und gleichzeitig die Gefahr von Blockierungen
zu unterdrücken, wird erfindungsgemäß eine selbsttätige Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit
in Abhängigkeit vom Sägewiderstand vorgesehen. Zu diesem Zweck schaltet man in die
Verbindung zwischen einem Schwingarm und dem Sperrad eine Unruhe ein, derart, daß
der Vorschubmechanismus nicht mehr arbeitet, wenn die Sägegeschwindigkeit der Maschine
unter einen bestimmten Mindestwert fällt und seine Tätigkeit erst dann wieder aufnimmt,
wenn die Maschine ihre normale Geschwindigkeit wieder erreicht hat.
Die
erwähnte Unruhe enthält vornehmlich eine an einem Ende gelenkig angeordnete Stange,
deren anderes Ende frei ist. Diese durch die Bewegung des Schwingarms betätigte
Stange besitzt einen Vorsprung, der bei der Bewegung in Berührung mit einem Anschlag
kommt, der vornehmlich durch eine Rolle in einstellbarer Lage gebildet wird. Der
Zweck dieser Rolle in Verbindung mit dein Vorsprung ist, das freie Ende der Stange
in die Höhe zu schleudern. Die Stange ist dabei so angeordnet, daß sie mit ihrem
freien Ende mit einem Sperrhaken in Eingriff kommen kann, der ein den Vorschub regelndes
Sperrad betätigt.
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Die Unruhe ist so eingerichtet, daß, wenn die Stange genügend rasch
bewegt wird, diese durch die Rolle genügend hoch geschleudert wird, um einen den
Sperrhaken tragenden Hebel zu treffen und ihn zu betätigen, während bei zu geringer
Geschwindigkeit die (Stange unterhalb dieses Hebels hindurchgeht und der Vorschubmechanismus
nicht in Tätigkeit tritt.
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Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist vorgesehen, die
Höhe der Rolle so einstellbar zu machen, daß der Vorschub in gewissem Maße reguliert
werden kann, und zwar auch während des Betriebes der Maschine.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Gleiche Teile sind in den Figurenädurch dieselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Die Zeichnungen beziehen sich auf die Ausführungsform der in der Aufhängung
des Sägeblätterrahmens durch die Schwingarme bestehenden Erfindung.
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Fig. i ist ein schematischer Aufriß der Anordnung mit der Zeichenebene
senkrecht zur Ebene der Hinundherbewegung der Sägeblätter. Diese Figur ist teilweise
abgebrochen gezeichnet; Fig. 2 ist ein schematischer Aufriß mit der Zeichenebene
parallel zur Ebene der. Hinundherbewegung der Sägeblätter; Fig. 3 ist eine schematische,
gewisse Verbesserungen darstellende Ansicht; Fig. 4 zeigt in Schrägansicht einen
Teil des Traggestells eines Sägewerks; Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch
eine Einzelheit der Vorrichtung.
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In den Anordnungen zum Sägen von Steinen od. dgl. mit Hilfe geradliniger,
durch eine Hinundherbewegung angetriebener Sägeblätter tragen vier an ihrem oberen
Ende 3 drehbare Schwingarme an ihrem unteren Ende 4 einen Rahmen 5, an dem von links
nach rechts (Fig. i) die geradlinigen Sägeblätter 6 angeordnet sind, von denen lediglich
eines in Fig. i mit seinem Ende, in Fig. 2 in der Ansicht schematisch dargestellt
ist.
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Die Drehachsen 3 werden durch die das Traggestell der Maschine bildenden
Säulen 7 getragen. Die Lager 8 dieser Achsen sind mittels Gewinde an Gewindestangen
9 verschiebbar angeordnet, deren Drehung nach Maßgabe des Fortschreitens des Sägevorgangs
eine zunehmende Senkung des die Sägeblätter tragenden Teils -bewirkt.
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Die in ihren Lagern 8 drehbaren Zapfen 3 sind an den oberen Teilen
io der Schwingarme befestigt und durch zwei Wellen ii senkrecht zur Ebene der Hinundherbewegung
miteinander verbunden. Von den Wellen ii ist nur eine in Fig. i sichtbar.
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Der obere Teil io eines jeden Schwingarms, von denen einer in Fig.
i rechts im Schnitt dargestellt ist, besteht aus einem Hohlzylinder, in dem ein
Kolben 12 senkrecht verschiebbar angeordnet ist.
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An seinem unteren Ende wird der Hohlzylinder durch eine Kappe 13 abgeschlossen,
durch die mit leichtem Spiel eine am Kolben 12 befestigte, den unteren Teil eines
Schwenkarms bildende Stange 14 hindurchgeführt ist. Diese Stange ist an ihrem unteren
Ende 4 mit dem Rahmen 5 durch ein Gelenk oder einen Drehzapfen verbunden. Eine Feder
15 drückt einerseits auf die Kappe 13, andererseits auf die Unterseite des Kolbens
12 und ist bestrebt, die Gesamtlänge des Schwenkarms durch Heben des Kolbens 12
im Hohlzylinder io zu verkürzen.
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Um die Anfangsspannung der Feder 15 regeln zu können, ist die Kappe
13 auf das untere Ende des Zylinders io aufgeschraubt und kann je nach der gewünschten
Spannung mehr oder weniger tief aufgeschraubt werden.
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Die Bauart der vier Schwingarme ist identisch mit der in Fig. i rechts
im Schnitt dargestellten, und die vier Federn 15 tragen zusammen das Gewicht des
Sägeblätterrahmens 5.
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Eine zweite Feder 1 6 ist oberhalb des Kolbens 12 in jedem
Zylinder io angeordnet. Diese Feder 16, die normalerweise nicht wirksam ist, solange
die Feder 15 nicht entspannt ist, wirkt im entgegengesetzten Sinn wie Feder 15,
wenn sich letztere entspannt und verhindert so eine zu weit gehende Verkürzung des
Schwingarms.
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Um eine Deformation der beiden von je zwei Armen 2 an jeder Querseite
einer Welle ii und einer Querseite des Rahmens 5 gebildeten Rechtecke zu verhindern,
wird jedes Armpaar durch Kreuzverstrebungen 17 versteift. D:e Symmetrieebene senkrecht
zu den Kreuzverstrebungen geht, wie schematisch in der teilweise abgebrochen gezeichneten
Fig. i dargestellt ist, durch den Kreuzungspunkt 18.
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Darüber hinaus sind an den Längsseiten, d. h. an den zur Ebene der
Hinundherbewegung parallelen Seiten, die beiden Armpaare durch Querstangen i9 verbunden,
die mit ihren Enden an den entsprechenden Armen gelenkig angebracht sind und auf
diese Weise, wie in Fig.2 dargestellt, Parallelogramme bilden, die die beiden in
Frage stehenden Arme parallel halten. Vornehmlich wird eine Querstange zwischen
den oberen Teilen io, das ist den Hohlzylindern der Schwingarme und eine weitere
Querstange zwischen den unteren Teilen, das ist den Schiebestangen 14 der Schwenkarme
vorgesehen (Fig. 2).
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Selbstverständlich kann man in ihren entsprechenden Ebenen die Steifheit
der Armpaare auch anders als durch die Kreuzverstrebungen und die gelenkig angebrachten
Querstangen sicherstellen, beispielsweise durch in diesen Ebenen liegende Platten
mit den jeweils notwendigen Verbindungsgliedern.
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Bei 23 (Fig. 2) ist eine Längsseite des Rahmens abgebildet.
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Die Kurbelstange 20 für die Bewegung der vier Schwingarme, die eine
im wesentlichen geradlinige
Hinundherbewegung des Sägeblätterrahmens
5 be. wirkt, ist schematisch in 'Fig. 2 angedeutet. Dic Schwingungen und Verschiebungen
dieser Sägeblätter erfolgen unter Bezug auf Fig. 2 von links nach recht und umgekehrt.
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Der Antriebsmechanismus für die Kurbelstange od. dgl. ist nicht dargestellt,
da er nicht zur Erfindung gehört.
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Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende und kann in zwei Phasen
eingeteilt werden. Zu Beginn des Sägevorgangs ist das Gewicht des Rahmens mit den
Sägeblättern beispielsweise völlig im Gleichgewicht mit den Federn 15. Daher erfolgt
der erste Angriff der Sägeblätter mit einem Druck gleich Null oder fast gleich Null.
In diesem Augenblick betragen infolge der Rauhigkeiten, die bei den zu schneidenden
Blöcken im allgemeinen vorhanden sind, die Berührungsstellen des Blocks mit den
Sägeblättern nur einen sehr geringen Bruchteil der Länge dieser Sägeblätter. Wenn
dagegen die Wirkung des Rahmengewichtes nicht unterdrückt wäre, würde die Berührung
unter einem außerordentlichen hohen Druck pro Längeneinheit erfolgen, und die Gefahr
einer unmittelbaren Zerstörung der Schleifmitteleinbettung oder der Sägezähne selbst
wäre gegeben.
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Bei der Anordnung mit der federnden Verbindung gemäß der Erfindung
ist dagegen der Druck während dieser Periode fast Null, wodurch die Gefahr einer
Zerstörung der Einbettung vermieden wird. Wenn im weiteren Verlauf die sehr schwachen
Drücke nicht mehr genügen, um mit dem Schnitt im selben Maße, in welchem der Vorschub
über die Gewindestange 9 eine Senkung der Sägeblätter 6 bewirkt, zu folgen, tritt
eine federnde Verkürzung der Arme im Laufe eines jeden Arbeitsganges ein, und die
Bewegung des Rahmens wird zunehmend geradlinig und horizontal, fast ohne Vertikalkomponente
wegen des durch die Verkürzung der Arme hervorgerufenen Ausgleichs, anstatt in Schwingung
zu bleiben und einen Bogen, wie etwa den Bogen 21 und die Vertikalamplitude 22 (Fig.
2), zu beschreiben. Es stellt sich damit ein Gleichgewichtszustand zwischen Vorschub
und Schnitt ein. Gleichzeitig ist zu Beginn eines jeden Arbeitsganges der Druck
schwach, wird gegen Mitte der Bahn unter der Wirkung der Federn stärker und gegen
Ende eines jeden Arbeitsganges wieder schwächer, worauf sich das Spiel in gleicher
Weise in entgegengesetzter Richtung wiederholt. Man erzielt auf diese Weise einen
Angriff mit schwachem Druck mit darauffolgender zunehmender Verstärkung ohne plötzliche
Beanspruchung. Außerdem können die Sägeabfälle nicht zwischen den Sägeblättern und
dem Stein bleiben, da im normalen Betrieb die Sägeblätter selbst in Berührung mit
dem Stein bleiben.
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Wie in Fig.3 dargestellt, trägt jeder Teleskopschwenkarm zwei Ansätze
24 und 25, je einen an jedem der beiden ineinander verschiebbaren Teile des Schwenkarms.
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Diese beiden Ansätze sind unter sich verbunden durch eine elastische
Verbindung oder vornehmlich durch eine einen Anschlag bildende Schiebestange 26.
Diese Stange ist am Ansatz 24 zwischen zwei eine Regulierung ermöglichenden Muttern
27 befestigt und kann im Ansatz 25 frei verschoben werden, bis zu einer Lage, die
durch den Anschlag eines Kopfes 28 gegen den Ansatz 25 begrenzt wird. Infolge einer
derartigen Begrenzung des Federwegs wird die Bahn der Sägeblätter nur in ihrer Mitte
geradlinig.
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Bei einer geeigneten Regulierung der freien Länge der Stange 26 wird
die Bahn des Sägeblätterrahmens durch zwei Teile von Kreisbögen 29 an den Enden
eines jeden Arbeitsganges und einen mittleren horizontalen Teil zwischen zwei symmetrischen
Punkten 31 gebildet, wie in der Zeichnung schematisch angegeben, gebildet.
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Zur Regulierung des Vorschubs, d. h. zur Regulierung der nach abwärts
gerichteten Geschwindigkeit der vier den Sägeblätterrahmen tragenden Arme 2, betätigt
eine Verlängerung 32 eines der Schwingarme 2 eine einen Vorsprung 34 tragende Stange
33. Diese Stange ist an ihrem einen Ende drehbar am Ende der Verlängerung 32 angeordnet
und an ihrem anderen Ende 35 frei. Die Stange 33 rollt während der Bewegung des
Armes 2 über eine Rolle 36. Die Rolle 36 ist in der Höhe verstellbar mittels einer
an einem Träger 38 befestigten Gewindestange 37. Der Träger 38 ist mit dem die Schwingarme
tragenden Gestell fest verbunden. Bei 39 und 40 zeigen zwei Pfeile zwei - mögliche
Bahnen des Endes 35 der Stange 33.
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Wenn die Geschwindigkeit der Hinundherbewegung des Armes 2 und seiner
Verlängerung verhältnismäßig gering ist, folgt das Ende 35 der Stange der Bahn des
Pfeils 39. Bei größerer Geschwindigkeit folgt das Ende 35 dank des Vorsprungs 34
der Bahn des Pfeils 40 und kommt in Eingriff mit dem Schnabel 41 eines Hebels 42,
der einen ein Sperrad 44 betätigenden Sperrhebel 43 trägt. Dieses Sperrad 44 ist
mit den Gewindestangen 9 in Fig. Z verbunden, welche die Senkung des die Sägeblätter
tragenden Rahmens bewirken.
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Auf bekannte Weise steuert das Sperrad 44 die Vorschubbewegung oder
die Senkung des Sägeblätterrahmens durch Zahnraduntersetzungsgetriebeod.dgl. Auf
diese Weise wird der Vorschub für eine normale Geschwindigkeit der Hinundherbewegung
betätigt und sofort selbsttätig geregelt und verlangsamt, wenn sich die Geschwindigkeit
verringert, etwa infolge des Auftreffens auf eine harte Stelle des zu sägenden Blockes.
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Die Vereinigung einer Begrenzungsvorrichtung für die Länge der federnden
Schwingarme mit einer Anordnung zur Regelung des Vorschubs je nach der Geschwindigkeit
der Hinundherbewegung der Arme, d. h. je nach der Härte des Steins, beseitigt verschiedene,
an den bestehenden Maschinen in Erscheinung tretende Mängel.
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Die beschriebene und dargestellte Anordnung und deren Mechanismus
läßt sich auf eine Hinundherbewegung der Säge und ihres Rahmens auf nicht schwingende
Gleitschienen übertragen, wobei diese Anordnung mit einer unmittelbaren federnden
Verbindung zwischen dem auf den Gleitschienen verschiebbaren Bock und dem hieran
federnd befestigten Sägeblattrahmen versehen ist. In allen Fällen ver- i neidet
man so zu Beginn des Sägevorgangs eine vorzeitige
Zerstörung der
Sägen und sichert einen schnelleren Schnitt.
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Die vorstehenden Erläuterungen beziehen sich auf einen Sägevorgang
senkrecht von oben nach unten, aber es versteht sich von selbst, daß man auch dieselbe
Anordnung von links nach rechts und umgekehrt wirkend vorsehen könnte, was in gewissen
Fällen die Entfernung der Abfälle erleichtern würde.
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Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform treibt das Klinkenrad
44 ein Kegelrad 45 an, welches seine Bewegung über die Kegelräder 47 und 48 auf
das Kegelrad 46 überträgt. Die Teile 36, 37, 42, 43, 44, 45, 47, 48 bewegen sich
senkrecht und haben eine starre Verbindung 38, 39, welche bewirkt, daß sie die gleichen
Bewegungen ausführen wie das Lager B. Das Kegelrad 46 ist gegenüber der Gewindestange
9 undrehbar infolge einer Feder 5o, die in einer Nut 51 der Gewindestange 9 gleitet.
Die senkrechte Bewegung des Kegelrades 46 gemeinsam mit der Bewegung des Lagers
8 ist durch den hintergreifenden Flansch 52 gewährleistet, ohne daß die Drehung
des Kegelrades 46 beeinträchtigt wird. Die Kegelräder 46 und 48 stehen daher ständig
miteinander im Eingriff.