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Seilsäge zum Zersägen von Steinen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zersägen von natürlichen
und künstlichen Steinen mit wenigstens einem Sägeseil, das mit einer Schleifmittelsuspension
kontinuierlich zu beladen ist.
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Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt. Sie dienen zum Zersägen
von natürlich gebrochenen Steinen, etwa Blöcken aus Granit, Sandstein, Quarzit,
Basalt, Marmor usw. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen ein zu einer Schlaufe
geformtes endloses Sägeseil auf, welches aus mehreren Litzen, die miteinander verdrillt
sind besteht. Praktische Verwendung finden zweilitzige und dreilitzige Seile, obgleich
auch die Verwendung mehrlitziger Seile denkbar ist. Die Schlagrichtung des Seiles
ist in Abständen von einigen Metern umgekehrt, was für den Lauf des Seiles im Schnittspalt
und damit für den Verlauf und die Ausbildung der Schnittfläche wesentlich ist. Zum
Schärfen der Seile wird während des Schneidvorganges in den Spalt zwischen den Litzen
eine Schleifmittelsuspension eingeführt. Es handelt sich hierbei um eine Aufschwemmung
harter Stoffe, meist Siliciumcarbid in Wasser, wobei der wäßrigen Phase noch Benetzungsmittel,
wie etwa Celluloseester beigemischt sein können. Das Schleifmittel setzt
sich
in den erwähnten Spalten des Seiles nieder und trägt beim Umlauf des Seiles den
zu zersägenden Stein ab. Der Stein befindet sich häufig in einer Wanne, in der sich
die abgelaufene Schleifmittelsuspension zusammen mit dem Steinabrieb sammelt. Aus
dieser Wanne wird die Suspension zurückgewonnen und gelangt über eine Pumpe erneut
in den Sägespalt.
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Die bekannten Steinsägen dieser Art weisen, wie gesagt, ein zu einer
endlosen Schlaufe verbundenes Seil auf. Das Seil ist über Umlenk- und Antriebsrollen
geführt und in Seillängsrichtung bewegbar. Zur Bildung der Sägestrecke ist wenigstens
je eine Umlenk- und/oder Antriebsrolle beidseitig des Aufnahmeraumes für den zu
zersägenden Steinblock angeordnet. Diese Rollen sind in vertikaler Richtung bewegbar,
um das Sägeseil im Verlauf des Schnittes von oben nach unten nachführen zu können.
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Die bekannten Seilsägen sind entweder als Kurzseilsägen oder Langseilsägen
ausgeführt. Der Vorteil der Xurzseilsägen liegt darin, daß es sich um verhältnismäßig
kleine Maschinen handelt, die dementsprechend wenig Raum beanspruchen und auch in
der Anschaffung billiger sind. Ihr Nachteil besteht im verhältnismäßig großen Seilverschleiß,
so daß häufigere Seilwechsel erforderlich sind. Außerdem bringt der größere Seilverschleiß
aber auch eine ungleichmäßige
Ausbildung des Steinschnittes mit
sich, was in vielen Fällen unerwünscht ist.
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Bei sogenannten Langseilsägen ist das Seil ebenfalls zu einer endlosen
Schlaufe zusammengefügt. Die Schlaufe ist lediglich größer als bei Kurzseilsägen
und sie wird beim Betrieb über sogenannte Bäume geführt. Hierbei handelt es sich
um mastartige Ständer, welche frei aufgestellt werden und die Aufgabe haben, die
große Seilschlaufe zu führen. Entsprechend der größeren Seillänge ist der Seilverschleiß
bei diesen Maschinen geringer, so daß die oben aufgeführten Mängel hier nicht in
diesem Maße auftreten.
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Allen Steinsägen mit endlosen Seilen ist jedoch der Nachteil gemeinsam,
daß zum Seilwechsel eine neue Schlaufe gebildet werden muß. Diese Schlaufe läßt
sich nur durch Schweißen oder Hartlöten herstellen, ein Vorgang, welcher besondere
Geräte und auch Zeit in Anspruch nimmt. Außerdem läßt es sich nicht vermeiden, daß
die Schweiß- bzw. Lötstelle ein anderes Abriebverhalten als das Grundseil zeigt,
so daß hier eine Schwächestelle des Seiles liegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zersägen
von natürlichen und künstlichen Steinen mit wenigstens einem Sägeseil vorzuschlagen,
welches ohne
wesentliche Vergrößerung des Bauvolumens die Verwendung
wesentlich längerer Seile mit stets gleichem Abriebverhalten ermöglicht. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Seil von endlicher Länge in der Vorrichtung
verwendet wird, welches auf einer ersten Seiltrommel auf gewickelt und über Umlenk-
und Antriebsrollen zwischen denen sich die Sägestrecke befindet, geführt, auf eine
zweite Seiltrommel umwickelbar ist. Es wird also vom Prinzip der endlosen Seilschlaufe
abgegangen und stattdessen ein endliches Seil sehr großer Länge eingesetzt. Es lassen
sich auf diese Weise Seile von einer Länge von 1.000 Meter oder mehr, ja teilweise
bis 10.000 Meter verwenden. Anstelle von nur einem Sägeseil ist naturgemäß auch
die Verwendung von mehreren getrennten Sägeseilen möglich, wodurch die Maschine
in die Lage versetzt wird, mehrere parallele Schnitte gleichzeitig auszuführen und
dabei - ähnlich einer Gattersäge für Holz -einen Steinblock in mehrere Scheiben
aufzuteilen.
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Um ein völlig gleichmäßiges und rutschfreies Laufen des Seiles auch
bei Benutzung der Seilendstücke zu gewährleisten wird vorgeschlagen, daß die beiden
Enden des Seiles fest mit der zugeordneten Wickeltrommel verbunden und die Laufrichtung
der Wickeltrommel und der Antriebsrollen gemeinsam umschaltbar ist. Die Enden werden
zu diesem Zweck in der Trommel verankert, was beispielsweise durch Einhängen in
entsprechende Ankerschlitze oder ähnliche Maßnahmen geschehen
kann.
Für den praktischen Betrieb von Bedeutung ist es, daß die Laufrichtung der Wickeltrommeln
und auch der Antriebsrollen geändert wird, bevor das Seil vollständig von der Trommel
abgewickelt ist. Um dies sicherzustellen werden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen.
Als besonders einfach hat es sich erwiesen, wenn die Laufrichtung der Wickeltrommeln
und der Antriebsrollen in Abhängigkeit von der umgewickelten Seillänge umschaltbar
ist. Diese Seillänge kann leicht gemessen werden, beispielsweise indem eine der
vorhandenen Umlenkrollen mit einem Umdrehungszähler oder Längenzähler verbunden
ist. Auf diesem Zähler muß bei Inbetriebnahme der Maschine lediglich die Gesamtlänge
des Seiles eingestellt werden, so daß alsdann stets die Umschaltung der Laufrichtung
rechtzeitig vor restlosem Abwickeln des Seiles von einer Trommel durchgeführt werden
kann.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Laufrichtung der Wickeltrommeln
und der Antriebsrollen in Abhänigkeit von der Wickelzeit umzuschalten. Auch diese
Zeit ist verhältnismäßig einfach meßbar, indem mit dem Antriebsmotor oder einer
Antriebswelle ein Uhrwerk verbunden wird.
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Desweiteren wird vorgeschlagen, daß das Seil an seinen beiden Enden
Marken aufweist, die von einem die Laufrichtung der Wickeltrommeln und der Antriebsrollen
steuernden Taster abtastbar sind. Diese Marken können Verdickungen sein oder auch
Fahnen, die an den Seilenden in das Seil eingearbeitet
oder an
diesem befestigt sind. Es kann sich aber auch um magnetische oder optische Marken
handeln, welche von entsprechenden Fühlern erfaßt werden können.
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Zum reibungslosen Betrieb der vorgeschlagenen Maschine ist es wesentlich,
daß das Sägeseil auf der Aufwickeltrommel geordnet abgelegt wird. Die Bildung sogenannter
"wilder Wickel" ist zu vermeiden. Hierzu ist naturgemäß die Anordnung einer Changiervorrichtung
erforderlich. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zur Bildung eines geordneten
Seilwickels die Seiltrommeln selbst in Längsrichtung der Drehachse changierbar sind.
Bei dieser Anordnung ergibt sich ein verhältnismäßig einfacher und robuster Maschinenaufbau
und es bleibt sichergestellt, daß die Ein-bzw. Auslaufrichtung des Seiles an den
Umlenk- und Antriebsrollen unabhängig vom Changierzustand konstant bleibt.
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Die- Gefahr, daß das Seil infolge der Changierung aus der Führung
springt ist deshalb stark gemindert, ja praktisch beseitigt.
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Zum Aufbau der Maschine wird vorgeschlagen, daß die Seiltrommeln durch
einen Boden vom Sägeraum getrennt auf dem Oberteil des Maschinengestelles angeordnet
sind, Hierdurch wird der Maschinenaufbau übersichtlich und die Seiltrommeln sowie
deren Antriebe nebst Changiervorrichtung sind vom eigentlichen Sägeraum getrennt.
Es ist dies
praktisch wichtig, da trotz der verwendeten Schleifmittelsuspension
die Bildung von Sägestaub nicht völlig zu vermeiden ist. Dieser Staub kann durch
die vorgeschlagene Trennung in zwei Etagen von den Antriebsteilen ferngehalten werden.
Außerdem ergibt der vorgeschlagene Aufbau die Möglichkeit, den Seilzustand auch
während des Betriebes der Maschine leicht zu kontrollieren.
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Es wird bevorzugt, wenn jede Seiltrommel mit einem separaten Wickelantrieb
ausgerüstet ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Seiltrommeln elektrisch
umzuschalten, ohne daß mechanische Getriebeteile, welche die gesamte Vorrichtung
übergreifen, vorhanden sein müssen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn diese Wickelantriebe
lediglich dazu dienen, die Wickeltrommeln anzutreiben bzw. zu bremsen, nicht aber
auch den eigentlichen Seilantrieb zu bewerkstelligen. Der Seilantrieb sollte über
ein weiteres Kraftgetriebe erfolgen, wobei für dieses ein gemeinsames umschaltbares
Getriebe eingesetzt werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht
vereinfacht dargestellt.
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Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem stabilen
Maschinengestell
1, welches die einzelnen Maschinenteile trägt und den zu zersägenden Steinblock
2 tunnelförmig überspannt. Der Steinblock 2 ist auf einem Wagen 3 angeordnet, der
mit seinen arretierbaren Rädern 4 auf Schienen 5 läuft. Mit Hilfe dieses Wagens
ist der Steinblock leicht in den Arbeitsraum 6 der Maschine einzubringen und dort
an der gewünschten Stelle festzulegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist
der Wagen 3 eine flüssigkeitsdichte Wanne 7 auf, welche über ein Ablaufrohr 8 mit
einer Pumpe 9 verbunden werden kann. Die Wanne 8 dient zum Sammeln der Schleifmittelsuspension,
welche, wie weiter unten näher beschrieben, von der Pumpe 9 abgezogen und ihrer
Wiederverwendung zugeführt wird.
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Das Maschinengestell 1 weist zur oberen Begrenzung des Arbeitsraumes
6 einen Boden 10 auf, der das Maschinengestell in zwei Etagen unterteilt. Der Boden
10 weist Durchbrechungen 11 auf, die zur Durchführung des Seiles 12 dienen. Das
Seil 12 ist ein Seil von endlicher, aber sehr großer Länge. Es ist auf eine Seiltrommel
13 aufgewickelt, welche zwischen Lagern 14 des Maschinengestelles 1 angeordnet sind.
Die Trommeln ruhen dabei auf Changierachsen 15 und sie werden von separaten Antriebsmotoren
16 angetrieben bzw. falls es sich um die abzuwickelnde Trommel handelt, leicht abgebremst.
Der über die Changierachsen 15 wirkende und beispielsweise in die Lager 14 eingebaute
Changierantrieb
bewirkt, daß die Trommeln in Richtung der Doppelpfeile 17 hin- und herbewegt werden.
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Das Arbeitsseil 12 wird durch die Durchbrechungen 11 in den Arbeitsraum
6 geleitet und dort über Umlenk- und Antriebsrollen 18;19 geführt. In der Zeichnung
ist der Fall dargestellt, daß das Seil 12 von der links gezeichneten Rolle abgewickelt
und auf die rechts gezeichnete Rolle aufgewickelt wird. In diesem Fall ist die Rolle
18 eine Umlenkrolle und die Rolle 19 funktioniert als Antriebsrolle. Wird nach Ablauf
des Seiles dessen Laufrichtung umgekehrt, so müssen auch die Funktionen der Rolle
18 und 19 vertauscht werden. Die Umlenk- und Antriebsrollen 18 und 19 sind ihrerseits
auf Arbeitswellen 20 gelagert. Diese Arbeitswellen führen zu dem im dargestellten
Beispiel hinten angeordneten Seilantrieb 21, in den auch das umsteuerbare Getriebe
für diese Rollen eingebaut ist. Die Rollen 18 und 19 sind im Arbeitsraum 6 derart
angeorndett daß sich zwischen ihnen die Sägestrecke 22 befindet.
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Im Bereich der Sägestrecke 22 berührt das Seil 12 den zu zersägenden
Steinblock 2. Im dargestellten Beispiel ist nur ein Seil 12 vorgesehen, so daß auch
nur ein Sägeschnitt im Steinblock 2 erzeugt werden kann. Damit das Seil 12 in der
Lage ist, den harten Stein abzureiben, wird es in an sich bekannter Weise mit einem
Schleifmittel,
vorzugsweise Siliciumcarbid beladen. Dieses Siliciumcarbid
wird dem Seil als wäßrige Suspension über die Leitung 23 zugeführt. Die Leitung
23 ist mit einem Vorratsgefäß 24 verbunden, in dem sich die Suspension befindet.
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Während des Betriebes läuft die Suspension aus dem Schnitt heraus
und wird schließlich in der Wanne 7 gesammelt. Von dort gelangt sie über das Ablaufrohr
8, die Pumpe 9 sowie die Rückleitung 25 wieder in das Vorratsgefäß 24.
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Die dargestellte Suspensionsieltung ist in der Zeichnung der Einfachheit
halber stark vereinfacht wiedergegeben.
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Bei technischer Ausführung muß berücksichtigt werden, daß die verhältnismäßig
schwere Schleifmitteiphase der Suspension zum Absitzen neigt und folglich dauernd
bewegt werden muß. Hierzu dienen besondere Rührvorrichtungen im Vorratsgefäß 24
sowie auch chemische Zusätze, die zur Stabilisierung der Suspension beitragen.
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Während des Schneidvorganges ist es erforderlich, die Umlenk- und
Antriebsrollen i#;19 langsam und kontinuierlich in vertikaler Richtung, also in
Richtung des Doppelpfeiles 26 von oben nach unten ##zu fWhS@Ae Nach Durchführung
des Schnittes muß des Schneidseil mitsamt den Umlenk- und Antriebsrollen im Schnellgang
wieder nach oben gehoben werden. Die hi@rEu erforderlichen Antriebsvorrichtungen
sind im Innern des Maschinengestelles 1 untergebracht; sie sind
an
sich bei derartigen Maschinen bekannt und deshalb hier nicht weiter beschrieben.
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Zur Umsteuerung der Laufrichtung des Seiles 12 und somit auch der
Trommeln 13 und der Umlenk- und Antriebsrollen 18: 19 sind oben verschiedene Möglichkeiten
vorgeschlagen worden. Eine der Möglichkeiten besteht darin, daß das Seil 12 an seinen
beiden Enden Marken aufweist, die von einem die Laufrichtung steuernden Taster 27
abtastbar sind. Bei diesen Marken sowie dem dazugehörenden Taster kann es sich um
mechanische Vorrichtungen, also etwa Seilverdickungen, Fahnen o.dgl. handeln, die
Über den Taster 27 einen Schalter betätigen. Es kann sich aber auch um magnetische
oder optische Marken handeln, wobei dann der Taster entsprechend eingerichtet sein
muß. Im Falle von magnetischen Marken kann der Taster eine empfindliche Induktivität
aufweisen, welche beim Passieren der magnetischen Marke geändert wird.
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Diese Induktivitätsänderun# wird schließlich in einen Spannungsimpuls
umgewandelt, der in an sich bekannter Weise zur Betätigung von Umschaltvorrichtungen
herangezogen wirde Bei optischen Marken ist der Raster eine Fotozelle oder ein Fotowiderstand,
der auf das passieren der Marke ansprichte Auch mit HL derartiger fotozellen und
Fotowiderständen kann sch1ießl#ch ein elektrischer Impuls erzeugt werden, d## zur
Steuerung dc Antriebsvorrichtungen bzw. der Laufrichtung dient.