Title:
Stone material cutting device has sword and cutting band provided by sliding segments defining sawtooth lubrication gap sections between cutting band and sword providing hydrodynamic sliding bearing
Kind Code:
C1


Abstract:
The cutting device has a sword (5) and a cutting band provided with at least one surface facing towards the sword and a cutting surface having serrated cutting edges. The cutting band is provided by a series of sliding segments (4) positioned one after the other in the direction of relative movement between the sword and the cutting band, providing sawtooth lubrication gap sections (6) between the cutting band and the sword, acting as a hydrodynamic multi-surface sliding bearing.



Inventors:
WOESNER JOHANNES (DE)
THUMM CLAUS (DE)
Application Number:
DE19936165A
Publication Date:
03/08/2001
Filing Date:
07/31/1999
Assignee:
FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.
International Classes:



Foreign References:
5181503
EP0773092
WO1997016291A1
Claims:
1. Vorrichtung zum Trennen von Steinmaterialien mit einem Schwert (5) und einem Schneidgurt (1), wobei der Schneid­gurt (1) mindestens eine dem Schwert (5) zugewandte Fläche (10) und eine dem Schwert (5) abgewandte, Schneid­elemente (2) aufweisende Fläche sowie seitliche Flanken aufweist und wobei der Schneidgurt (1) aus mehreren in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (2) hintereinander angeordneten Gleitsegmenten (4) besteht, mit einer Gleitlagerung des Schneidgurts (1) in dem Schwert (5), dadurch gekennzeichnet dass der Schmierspalt sägezahnartig durch hintereinander angeordnete, keilförmig verlaufende Schmierspaltabschnitte (6) gebildet ist, deren Keilflächen in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) zueinander schräg gestellt sind, und dass der Schmierspalt als hydrodynamisches Mehrflächengleitlager ausgebildet ist.

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitsegmente durch in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) hintereinander auf dem Schwert (5) angeordnete und schräg gestellte Keilflächen gebildet werden und dass die Öffnungsweite der keilförmig verlaufenden Schmierspaltabschnitte (6) zwischen Schneidgurt (1) und Schwert (5) in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) abnimmt.

3. Trennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitsegmente (4) durch in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) hintereinander auf dem Schneidgurt (1) angeordnete und schräg gestellte Keilflächen gebildet werden und dass die Öffnungsweite der keilförmig verlaufenden Schmierspaltabschnitte (6) entgegen der Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) abnimmt.

4. Trennvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Gleitsegmente (4) zueinander dem Abstand der Schneidelemente (2) voneinander entspricht.

5. Trennvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der Gleitsegmente (4) voneinander verschieden sind.

6. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerung eine hydrodynamische Gleitlagerung ist.

7. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schmiermittel zusätzlich ein hydrostatischer Druck überlagert wird.

8. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelzufuhr (12) zu dem Gleitlager durch das Schwert (5) erfolgt.

9. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Flanken des Schneidgurts (1) Nuten (8) vorhanden sind, die jeweils in einem Schmierspalt (6) eines Gleitsegments (4) beginnen und, in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt (1) und Schwert (5) gesehen, vor einem Schneidelement (2) enden.

10. Trennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) gekrümmt sind.

11. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwert (5) einseitig eingespannt ist.

12. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwert (5) beidseitig eingespannt ist.

13. Trennvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwert (5) vorgespannt ist.

Description:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Baumaterial, insbesondere Natur- und Betonstein, sowie quarzhaltigem und quarzreichem Hartgestein mit einem Schwert und einem Schneidgurt, wobei der Schneidgurt mindestens eine dem Schwert zugewandte Fläche und eine dem Schwert abgewandte, Schneidelemente aufweisende Fläche sowie seitliche Flanken aufweist und wobei der Schneidgurt aus mehreren in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert hintereinander angeordneten Gleitsegmenten besteht, mit einer Gleitlagerung des Schneidgurts in dem Schwert. Bekannt sind Trennvorrichtungen zum Trennen von Steinmaterialien, vorzugsweise Weichgestein, oder zementgebundenen Materialien, die im wesentlichen aus einer Antriebseinheit, einem Schneidgurt, an dem eine Anzahl von Diamantschneidelementen in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen befestigt sind, und einem Schwert, welches den Schneidgurt führt, bestehen. Diese Trennvorrichtungen werden z. B. bei der Rohblockgewinnung oder bei der Herstellung von Rohplatten aus Rohblöcken eingesetzt. Bei den üblicherweise zur Rohblockgewinnung eingesetzten Trennvorrichtungen, läuft der Schneidgurt, wie bei einer Kettensäge, in einer Führungsnut um ein Schwert (EP 0 320 456 B1 und EP 0 773 092 A1). Bei einer anderen bekannten Trennvorrichtung (US 005181503 A) läuft der Gurt um zwei oder mehr Umlenkrollen und wird dort, wo die Zerspanung stattfindet, ebenfalls von einem Schwert mit Führungsnut geführt. Die vom Schwert auf den Schneidgurt wirkenden Vorschubkräfte sind sehr groß. Zusammen mit dem beim Trennen entstehenden Schleifstaub resultiert daraus an den Kontaktflächen von Schneidgurt und Schwert sowohl am Schwert als auch am Schneidgurt ein großer Verschleiß. Dieses Problem würde in der WO 97/16291 A1 zumindest teilweise dadurch gelöst, dass zwischen Schwert und Schneidgurt eine Gleitlagerung vorgesehen ist, deren Schmiermittel das Kühl- und Spülwasser der Trennvorrichtung ist. Der Schneidgurt ist bei dieser Trenneinrichtung ein Prisma mit annähernd trapezförmigem Querschnitt. Die schmalere Grundfläche und die Seitenflächen des Schneidgurts bilden zusammen mit einer entsprechenden Nut des Schwert ein hydrostatisches Gleitlager. Nachteilig an dieser Konfiguration ist, dass die Tragfähigkeit dieses Gleitlagers nicht in allen Betriebszuständen ausreicht, um Misch- oder sogar Trockenreibung zwischen Schneidgurt und Schwert ausschließen zu können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tragfähigkeit der Gleitlagerung des Schneidgurts in dem Schwert so zu verbessern, dass die unerwünschten Betriebszustände mit Misch- oder Trockenreibung vermieden und der Verschleiß von Schneidgurt und Schwert verringert wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Trennen von Steinmaterialien mit einem Schwert und einem Schneidgurt, wobei der Schneidgurt mindestens eine dem Schwert zugewandte Fläche und eine dem Schwert abgewandte, Schneidelemente aufweisende Fläche sowie seitliche Flanken aufweist, wobei der Schneidgurt aus mehreren in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert hintereinander angeordneten Gleitsegmenten besteht, mit einer Gleitlagerung des Schneidgurts in dem Schwert, wobei der Schmierspalt sägezahnartig durch hintereinander angeordnete, keilförmig verlaufende Schmierspaltabschnitte gebildet ist, deren Keilflächen in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert zueinander schräg gestellt sind und wobei der Schmierspalt als hydrodynamisches Mehrflächengleitlager ausgebildet ist. Dadurch wird die Tragfähigkeit der Gleitlagerung erhöht, so dass der direkte Kontakt zwischen Schwert und Schneidgurt vermieden und der Verschleiß verringert wird. Eine Ergänzung sieht vor, dass die Gleitsegmente durch in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert hintereinander auf dem Schwert angeordnete und schräg gestellte Keilflächen gebildet werden und dass die Öffnungsweite der keilförmig verlaufenden Schmierspaltabschnitte zwischen Schneidgurt und Schwert in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert abnimmt, so dass die erfindungsgemäße sägezahnartige Gestaltung des Schmiespalts durch die entsprechende Gestaltung des im Vergleich zu dem Schneidgurt langlebigeren Bauteils erreicht wird. Zusätzlich kann die Schmiermittelzufuhr in den Zonen des Schmierspalts erfolgen, wo der Druck gering ist. Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Gleitsegmente durch in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert hintereinander auf dem Schneidgurt angeordnete und schräg gestellte Keilflächen gebildet und nimmt die Öffnungsweite der keilförmig verlaufenden Schmierspaltabschnitte entgegen der Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert ab, so dass die erforderliche Formgebung des Schmierspalts einfach und kostengünstig erfolgt. Außerdem können bei dieser Ausgestaltung bereits vorhandene Trennvorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Gleitlagerung nachgerüstet werden. In Ergänzung der Erfindung entspricht der Abstand der Gleitsegmente voneinander dem Abstand der Schneidelemente voneinander, so dass die in Schnittrichtung periodisch an- und abschwellende Tragfähigkeit der Gleitlagerung mit den zwischen Schneidelement und zu trennendem Stein auftretenden Kräften übereinstimmt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Abstände der Gleitsegmente voneinander verschieden, so dass die Erregung der Trennvorrichtung im Bereich von Eigenresonanzen vermieden wird. Außerdem ist vorgesehen, dass die Gleitlagerung eine hydrodynamische Gleitlagerung ist, so dass mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit auch die Tragfähigkeit zunimmt. In Ergänzung der Erfindung wird dem Schmiermittel zusätzlich ein hydrostatischer Druck überlagert, so dass bei allen Betriebszuständen der Kontakt zwischen Schwert und Schneidgurt vermieden wird. Bei einer anderen Ausgestaltung erfolgt die Schmiermittelzufuhr zu dem Gleitlager durch das Schwert, so dass die Schmiermittelzufuhr zuverlässig gewährleistet ist. Die Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird zusätzlich unterstützt durch Nuten in den Flanken des Schneidgurts, die jeweils in einem Schmierspalt eines Gleitsegments beginnen und, in Richtung der Relativbewegung von Schneidgurt und Schwert gesehen, vor einem Schneidelement enden, so dass das Spül- und Kühlwasser gezielt und wirkungsvoll an die Wirkstelle zwischen Werkzeug und Werkstück gelangt. Bei einer Variante ist vorgesehen, dass die Nuten gekrümmt sind, so dass der Transport des Spül- und Kühlwassers zu den Schneidelementen verbessert wird. Bei einer weiteren Ergänzung ist das Schwert einseitig eingespannt, so dass auch Steinblöcke bearbeitet werden können, die länger als das Schwert sind. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schwert beidseitig eingespannt ist, so dass die Führung des Schwerts verbessert wird. In Ergänzung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schwert vorgespannt ist, so dass die Qualität des Schnittes weiter verbessert wird. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: eine Seitenansicht des Schneidgurts; Fig. 2: eine Draufsicht des Schneidgurts; Fig. 3: einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Schneidgurt mit einem Schwert; Fig. 4: einen weiteren Schnitt durch eine andere Ausführungsform von Schneidgurt und Schwert; und Fig. 5: ein Detail der erfindungsgemäßen Gleitlagerung. In Fig. 1 ist die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schneidgurts 1 dargestellt. An der Unterseite des Schneidgurts 1 sind Schneidelemente 2 erkennbar. Diese Schneidelemente 2 sind mit einem innerhalb des Schneidgurts 1 verlaufenden Band 3 verbunden. Anstelle eines Bandes 3 kann auch ein Seil verwandt werden. Im folgenden wird der Einfachheit halber einheitlich der Begriff "Band" für eine Band oder eine Seil verwandt. Das Band 3 überträgt die zwischen der nicht dargestellten Antriebseinrichtung des Schneidgurts 1 und den Schneidelelementen 2 auftretenden Zugkräfte, wenn diese im Eingriff mit dem zu trennenden, nicht dargestellten Baumaterial sind. Oberhalb des Bands 3 ist zu erkennen, dass der Schneidgurt 1 in Gleitsegmente 4 unterteilt ist. Das in Fig. 5 gezeigte Detail X der Fig. 1 verdeutlicht die Ausgestaltung der Gleitsegmente 4. In Fig. 5 ist deutlich zu erkennen, dass die Gleitsegmente 4 eine Art Sägezahnprofil ausbilden, wobei der zwischen den Gleitsegmenten 4 und dem Schwert 5 vorhandene Schmierspalt 6 entgegen der Schnittrichtung 7 des Schneidgurts 1 kleiner wird. Die Gleitsegmente 4 sind auf der einem Schwert 5 zugewandten Seite an dem Schneidgurt 1 angeformt. Die Gleitsegmente 4 können beispielsweise aus Kunststoff bestehen. In Fig. 1 sind außerdem noch teilweise gekrümmte Nuten 8 erkennbar, die im Bereich der Gleitsegmente 4 beginnen und an der Unterseite des Schneidgurts 1 enden. Diese Nuten 8 haben die Aufgabe, das Kühl- und Spülwasser, welches zunächst als Schmiermittel der Gleitlagerung dient, zu sammeln und gezielt den Schneidelementen 2 zuzuführen. Durch diese Nuten verrin­gert sich der Spülwasserbedarf und die Verwirbelungen in der Trennfuge werden reduziert und gezielt genutzt. Damit gelangen weniger abrasive Partikel in die Kontaktzone von Schneidgurt 1 und Schwert 5, so dass deren Verschleiß weiter verringert wird. In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneidgurt 1 dargestellt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Schneidelemente 2 seitlich über den Schneidgurt 1 hinausragen, um ein Freischneiden des Schneidgurts 1 zu gewährleisten. In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A durch den Schneidgurt 1 sowie das dazugehörige Schwert 5 dargestellt. Neben dem Schneidelement 2 und dem Band 3 des Schneidgurts 1 ist zu erkennen, dass die Oberseiten 10 des Schneidgurts 1 schräg aufeinander zulaufen. Das Schwert 5 weist eine ent­sprechende Führungsnut 11 auf. Durch das Zusammenwirken von Führungsnut 11 und schrägen Flächen 10 wird der Schneidgurt 1 durch das Schwert 5, bezogen auf die Schnittrichtung 7, seit­lich geführt. Um die gewünschte Gleitlagerung des Schneidgurts 1 in der Führungsnut 11 des Schwerts 5 zu erreichen, wird durch eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung 12 in dem Schwert 5 das nicht dargestellte, als Schmiermittel wirkende Kühl- und Spülwasser zugeführt. Anstelle einer Bohrung 12 kann auch ein beliebig gestalteter Hohlraum die Schmiermittelzufuhr übernehmen. Aufgrund der sägezahnartigen Ausgestaltung der Gleitsegmente 4 des Schneidgurts 1 ergibt sich der in Fig. 5 dargestellte Verlauf des Schmierspalts 6. Dabei ist die Tragfähigkeit der Gleitlagerung dort am höchsten, wo der Schmierspalt 6 am kleinsten ist. In Fig. 4 ist ebenfalls ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schneidgurt 1 und ein Schwert 5 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu dem in Fig. 3 dargestellten Gegenstand ist, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Führungsnut 11 in dem Schneidgurt 1 angeordnet ist und das Schwert 5 die dieser Führungsnut entsprechenden schrägen Flächen 10 aufweist. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung der Führungsnut 11 und der dementsprechenden schrägen Flächen 10 nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt. Es können sämtliche Formen, die eine Seitenführung des Schneidgurts 1 gewährleisten, zur Anwendung kommen. Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.