專利名稱：礦山石料仿形開采方法及其專用設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于石料開采和加工領域，特別涉及一種直接在礦山石礦上開采出具有一仿形石料粗坯的方法，以及專用于該仿形開采的切割設備。

背景技術：
現有平面仿形設備主要用于工藝品的半浮雕刻和線切割上。如專利號200620152921.0，名為“一種簡易半浮雕仿形機”，該仿形機包括有固定在工作臺上的靜導軌、平衡塊、滾輪、動導軌、絲杠、主軸、電機、刻刀及跟蹤；所述的靜導軌上設有與之配合的動導軌，動導軌的兩端設有滾輪，兩動導軌之間設有主軸和絲杠，驅動電機、刻刀和跟蹤頭三者為一整體安裝在主軸上。刻仿形機為半自動化機械加工設備，用于半浮雕工藝品制作，具有加工速度快，成品一致性好，可提高生產效率和減輕人工勞動強度；但該仿形機雕刻的深度有限，只適應于薄板材平面的雕刻，雕刻時模型和工件均平放在工作臺面，占用較大的臺面空間。
再如專利號200520077969.5，名為“龍門仿形切割機”，公開了一種用于切割金屬材料的龍門仿形切割機，該切割機的工作臺位于導軸之間，龍門行走架位于導軌上面，龍門行走架的橫梁內連接有滑動機構，滑動機構連接有吊軸，吊軸的中部與仿形桿的一端相連，仿形桿的另一端與零件樣板相連，吊軸的下端與支承臂的一端活動相連，支承臂的另一端有上方端和下方端，上方端連接有磁力電動機，磁力電動機與零件樣板的邊緣相接觸，下方端連接有切割機構。結構簡單，容易操作，勞動強度小，生產效率高。能保證被加工零件的斷面垂直度，可利用下角料鋼板生產零件，適用大批量復雜形狀零件的生產。該機是一種火焰線切割設備，同樣存在切割深度的限制，火焰只能在平面上行走，以及樣板與工件同臺放置，占用工作臺面的缺陷。
中國石材礦藏豐富，品質多樣，運用場合廣泛，但傳統仿形機無法滿足石料的仿形需要。現有仿形石雕基本還是人工鑿出，雖然采用了較為先進的各種電動工具，但勞動強度大、生產效率依然很低，其方法包括原料開采預先要在礦山上開采大于工件的原料石；運輸將原料石輸送至加工場，由于礦山地處偏僻山區，吊裝和運輸大型石料十分不便，受到地形路況、以及交通設施的限制；雕刻需層層開鑿至與設計要求相吻合的粗坯，再利用打磨工具進行磨光直至滿足設計要求；負面效應傳統原料石的開采浪費資源、加工場雕鑿產生大量碎石的清理，費時費工。如何解決大型石料的仿形開采即成為本發明研究的對象。


發明內容
本發明的目的是發明一種可在礦山上直接開采出仿形石料粗坯的方法，以及適用于該方法的專用設備。
本發明技術方案是這樣實現的一種礦山石料仿形開采方法，其特征是包括以下步驟礦山平整、架設軌道、在軌道安放仿形專用切割設備、根據靠模仿形切割、按工件最大口徑將仿形石坯三面切割脫離礦床、將單面仿形石坯翻轉一角度、對另一面再行仿形切割、表面處理即得仿形石坯。
其中 礦山平整是指選擇具有開采品質的礦山，對礦山表面植被進行清理，并將風化石頭表面去除，直至水平面相對平整； 架設軌道在平整后的礦山平面上安裝兩平行的軌道，按切割設備軌道輪的寬度調節兩軌道的平行度，并調整軌道的水平度； 安裝切割設備專用切割設備為水平面橫向或縱向固定有靠模的礦山采石切割鋸機，在兩平行軌道上安裝該切割鋸機； 仿形切割切割鋸機對礦山進行水平面的直線切割，鋸出的每一道道石縫垂直深度是根據靠模的曲線進行。該仿形切割還包括將一道道石縫間余留的石壁先行人工打掉，而后再由切割設備按橫向或縱向靠模的曲線在原石縫間隙的石壁位置上進一步切割，達到表面粗打磨的效果。
仿形石坯單面完成仿形的石料，三面依然與礦山連結，需按工件最大口徑將三面切割使其脫離礦床，將石料翻轉一角度，對該面再行仿形切割，直至表面符合設計要求。石料翻轉角度一般為180°、120°或90°之擇一角度，也即雙面仿形切割、三面仿形切割或者四面仿形切割，可得到仿形石料粗坯。
滿足上述方法的礦山石料仿形開采專用設備，包括可行走于固定在礦山表面軌道上的行走框架、行走框架上設有兩垂直于礦山表面軌道的副軌道、副軌道上安放有可在其上行走的支撐架、支撐架上設有豎軌、升降鋸機安裝在豎軌上，升降鋸機在動力驅動下能做上下移動，其特征是至少與副軌道平行方向上設有一橫向靠模，該橫向靠模固定在行走框架外側，一高度傳感桿固定在升降鋸機上，其一端懸在橫向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到橫向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。
除橫向靠模外，與礦山表面軌道平行方向上還設有一縱向靠模，縱向靠模固定在軌道外側上，一高度傳感桿固定在升降鋸機上，其一端懸在縱向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到縱向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。通過橫向和縱向靠模的設計，可滿足三維仿形石坯的開采。
所述的傳感桿有兩種結構，其一是傳感桿指的是一懸桿，在懸桿對應靠模上方設有一觸發器，一旦觸發器觸及靠模邊沿，立即切斷升降鋸機下行的電源指令，本方案簡單易行。其二是傳感桿指的是一懸桿，在懸桿對應靠模上方位置設有一紅外發射器和紅外接收器，發射器和接收器跨設在靠模上方兩側，升降鋸機下行時，發射器和接收器光路一旦被靠模擋住，立即切斷升降鋸機下行的電源指令。
本發明具有構思獨特、方法可行、設備結構簡單、運行可靠的特點，尤其適用于大深度仿形石料粗坯的加工開采，直接在礦山完成仿形石料粗坯的開采，節約礦藏資源、減輕運輸重量、無需人工雕鑿工序，大大提高石材加工品的加工時間。特別適合拉伸型材的加工，滿足諸如石柱、石梁的加工。



下面結合具體圖例對本發明做進一步說明 圖1仿形開采設備立體示意圖 圖2傳感桿立體示意圖 圖3傳感桿與靠模關系示意圖 圖4靠模示意圖 圖5仿形石坯示意圖 其中 1-行走框架 11-橫梁 12-副軌道 13-靠模 2-支撐架 21-豎軌 3-升降鋸機 31-鋸片 32-傳感桿 33-發射器 34-接收器4-軌道 5-仿形石坯
具體實施例方式 參照圖1、圖2和圖3，礦山石料仿形開采專用設備，包括可行走于固定在礦山表面軌道4上的行走框架1、行走框架1成矩形結構，其垂直軌道4的兩條橫梁11上固定有兩垂直于礦山表面軌道的副軌道12，副軌道12上安放有支撐架2，該支撐架2可以是一條橫梁，也可以是兩立柱組成，其腳部安裝有軌道輪，可承載升降鋸機3在兩副軌道12間滑動行走，支撐架2上設有豎軌21、升降鋸機3安裝在豎軌21上，升降鋸機3在動力驅動下能做上下移動，使得升降鋸機中的鋸片31能上下移動，完成深淺不一的仿形切割。仿形切割是由以下機構配合完成，其單向仿形是由設在副軌道12平行方向上的一橫向靠模13和固定在升降鋸機3上的高度傳感桿32組成，該橫向靠模13固定在行走框架1外側，也即副軌道12的外側，不影響支撐架2的行走，而且靠模13直立于行走框架1上，仿形曲線朝上，不占工作區域；傳感桿32固定在升降鋸機3上，與升降鋸機3同步升降，其一端懸在橫向靠模13的上方，傳感桿32跟隨升降鋸機3下行可感應到橫向靠模13邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機3下降的限位信號。其中傳感桿32有兩種結構，其一是傳感桿32指的是一懸桿，在懸桿對應靠模13上方設有一觸發器，一旦觸發器觸及靠模邊沿，立即切斷升降鋸機下行的電源指令；其二是傳感桿指的是一懸桿，在懸桿對應靠模13上方位置設有一紅外發射器33和紅外接收器34，發射器33和接收器34跨設在靠模13上方兩側，升降鋸機3下行時，發射器33和接收器34光路一旦被靠模13擋住，立即切斷升降鋸機3下行的電源指令，傳感桿32與靠模13無接觸，運行準確可靠的特點。具體結構如圖2和圖3。
參照圖4和圖5，單向仿形只需橫向靠模13即可，其可用來開采加工拉伸體仿形石坯5。開采三維仿形石坯5時，其在與礦山表面軌道4平行方向上再設有一縱向靠模，縱向靠模固定在軌道4外側上，一高度傳感桿固定在升降鋸機3上，其一端懸在縱向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到縱向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。縱向靠模和傳感桿的設置結構與橫向靠模和傳感桿固定方式相同。單一橫向靠模13開采時，鋸片31切割出的每一道石縫深度是一致的，而單一縱向靠模即切割出的每一道石縫是波浪狀，而只能仿形出曲率半徑大于鋸片31的直徑。
利用上述仿形開采設備進行礦山石料仿形開采的方法步驟如下 1、礦山平整，采用傳統工具對礦山表面進行必要的清理，達到相對平整； 2、架設軌道在夾帶的礦山上固定水平軌道，調整兩軌道的平行度和水平度； 3、安裝切割設備在水平軌道上安裝切割鋸機；并安裝上靠模，調節與傳感桿的位置關系； 4、啟動仿形切割第一步，根據靠模的曲線形狀，對礦山進行切割，切割可根據礦山石料的材質，確定每一道鋸縫間隔，也即切割后的石縫間距，達到用最少的切割道數滿足仿形之需；第二步，人工打掉相鄰石縫間留下的未被鋸到的石壁；第三步，調整切割鋸機在石壁的位置上，按靠模的曲線再切割一道，實現打磨的效果； 5、仿形石坯脫離礦床同樣利用切割鋸機將仿形石坯兩側或者包括頭尾兩端再行與礦床切割開，而石料底部與礦床連結處采用風鉆等工具將其打掉，使石料完全脫離礦床；將半仿形的石料翻轉，對未仿形的一面按上述步驟，重復仿形，直至整體完全實現仿形，得到仿形石料粗坯。根據加工需要，對仿形石料粗坯進行表面處理，即得仿形石坯成品。
權利要求
1、一種礦山石料仿形開采方法，其特征是包括以下步驟礦山平整、架設軌道、在軌道安放仿形專用切割設備、根據靠模仿形切割、按工件最大口徑將仿形石坯三面切割脫離礦床、將單面仿形石坯翻轉一角度、對另一面再行仿形切割、表面處理即得仿形石坯。
2、根據權利要求1所述的礦山石料仿形開采方法，其特征是仿形切割是指切割設備按垂直于軌道的橫向靠模曲線，在礦山表面切割出具有一定間距的一道道深淺與靠模曲線對應的平直石縫。
3、根據權利要求1所述的礦山石料仿形開采方法，其特征是仿形切割是指切割設備按垂直于軌道的橫向靠模曲線和平行于軌道的縱向靠模曲線，在礦山表面切割出具有一定間距的一道道深淺與橫向和縱向靠模曲線對應的石縫。
4、根據權利要求1、2或3所述的礦山石料仿形開采方法，其特征是仿形切割還包括將一道道石縫間余留的石壁先行人工打掉，而后再由切割設備按橫向和縱向靠模的曲線在原石縫間隙的石壁位置上進一步切割，達到表面粗打磨的效果。
5、根據權利要求1所述的礦山石料仿形開采方法，其特征是仿形石坯翻轉角度為180°、120°或90°之擇一角度。
6、礦山石料仿形開采專用設備，包括可行走于固定在礦山表面軌道上的行走框架、行走框架上設有兩垂直于礦山表面軌道的副軌道、副軌道上安放有可在其上行走的支撐架、支撐架上設有豎軌、升降鋸機安裝在豎軌上，升降鋸機在動力驅動下能做上下移動，其特征是至少與副軌道平行方向上設有一橫向靠模，該橫向靠模固定在行走框架外側，一高度傳感桿固定在升降鋸機上，其一端懸在橫向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到橫向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。
7、根據權利要求6所述的礦山石料仿形開采專用設備，其特征是與礦山表面軌道平行方向上設有一縱向靠模，縱向靠模固定在軌道外側上，一高度傳感桿固定在升降鋸機上，其一端懸在縱向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到縱向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。
8、根據權利要求6或7所述的礦山石料仿形開采專用設備，其特征是傳感桿指的是一懸桿，在懸桿對應靠模上方設有一觸發器，一旦觸發器觸及靠模邊沿，立即切斷升降鋸機下行的電源指令。
9、根據權利要求6或7所述的礦山石料仿形開采專用設備，其特征是傳感桿指的是一懸桿，在懸桿對應靠模上方位置設有一紅外發射器和紅外接收器，發射器和接收器跨設在靠模上方兩側，升降鋸機下行時，發射器和接收器光路一旦被靠模擋住，立即切斷升降鋸機下行的電源指令。
全文摘要
本發明涉及一種礦山石料仿形開采方法及其專用設備，包括以下步驟礦山平整、架設軌道、在軌道安放仿形專用切割設備、根據靠模仿形切割、按工件最大口徑將仿形石坯三面切割脫離礦床、將單面仿形石坯翻轉一角度、對另一面再行仿形切割、表面處理即得仿形石坯；設備包括行走于礦山軌道上的行走框架、行走于框架副軌的支撐架、支撐架豎軌上安裝升降鋸機，其中至少與副軌道平行方向上設有一橫向靠模，該橫向靠模固定在行走框架外側，一高度傳感桿固定在升降鋸機上，其一端懸在橫向靠模的上方，傳感桿跟隨升降鋸機下行可感應到橫向靠模邊沿曲線位置，以此作為升降鋸機下降的限位信號。本方法可直接在礦山上開采仿形石坯。
文檔編號E21C47/00GK101294494SQ200810071248
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者林天華 申請人:林天華