CN105563678A - 一种用于岩石切割机的自适应夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，其特征在于由外支架、整体加载模块、上夹持杆、下夹持杆和微调底座组成。带有弹性减震接触垫的上夹持杆与下夹持杆可在压力传感器控制下根据岩石表面起伏自动伸缩，从而调整钳口形状使其与岩石表面形态保持一致，实现原岩样品的自适应夹持；微调底座通过导轨和旋转支承实现切割位置的平移和旋转微调。本发明解决了岩石切割机在夹持原岩样品时的受力集中问题，有效保护了软弱岩石样品，提高了样品夹持效果和制样成功率，同时实现了样品夹持后切割位置的微调，增加了灵活性和提高了切割效率。

Description

一种用于岩石切割机的自适应夹持装置

技术领域：

本发明属于岩石试验加工设备开发领域，特别涉及一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，适用于各种不规则形状的岩石切割时的固定及切割位置微调的工作。

技术背景：

室内岩石试验是目前研究岩石物理力学性质常用的手段之一，岩石试样的加工和制备是开展各种岩石试验的基础。软弱岩石是工程中常常会遇到的一类岩体，具有强度低、遇水易软化、破裂等特性，在岩样的制备过程中，极易在水、夹持力和刀盘产生的振动等不利因素的综合作用下破坏。现有的岩石切割机用于固定原岩样品的夹具为刚性结构，且通过钢梁或钢板与样品接触并施加夹持力。因岩石表面起伏不平，夹持时夹具与岩石表面接触不均匀，有时候实际夹持的部位很小，不仅固定效果有限，还很容易造成样品受力过于集中，夹裂甚至夹碎的情况，导致制样失败，因此，软岩的制样成功率普遍很低，造成了极大的浪费。另外，当前大部分岩石切割机机械结构简单，不能在样品被夹紧后对切割位置进行微调，缺乏灵活性。为提高原岩样品的固定效果，解决其受力过程中应力集中的问题，实现样品切割前的位置微调功能，发明了一种用于岩石切割机的自适应夹持装置。

发明内容：

本发明的目的是设计一种用于岩石切割机的自适应夹持装置。为达到夹持时受力均匀和可微调等功能要求，提出以下夹持装置设计方案：通过设计带有弹性减震接触垫的夹持杆(上下两部分)，使钳口形状可根据岩石表面起伏自动调整，配合整体加载模块，实现原岩样品的自适应夹持；通过设计微调底座，实现切割位置的微调。

自适应夹持装置由外支架、整体加载模块、上夹持杆、下夹持杆和微调底座组成。其组成及功能如下：

1、外支架A：呈“匚”形，安装于微调底座E的导轨上，上底端设有整体加载模块安装位A1，下底端设有下夹持杆支座A2，下夹持杆支座A2上设有以点阵形式排布的下夹持杆安装孔A2-1，下夹持杆安装孔A2-1开口方向竖直向上，用于固定下夹持杆D。外支架A底部还设有内螺纹螺杆槽A3和导槽A4，在平移微调螺杆E1-4的带动下可沿导轨E1-2水平平移。

2、整体加载模块B：由加压单元B1和上夹持杆支座B2组成。加压单元B1一端固定于外支架A上底端，另一端则与上夹持杆支座B2相连接，加压单元B1可利用液压原理制成，也可采用气压、相互嵌合的螺纹杆或其它方法来实现上夹持杆支座B2的升降以及原岩样品的加压固定；上夹持支座B2上设有以点阵形式排布的上夹持杆安装孔B2-1，上夹持杆安装孔B2-1开口方向竖直向下，用于固定上夹持杆C，所有上夹持杆安装孔B2-1与下夹持杆安装孔A2-1水平位置应保持一致。

3、上夹持杆C：安装于上夹持杆安装孔B2-1上，由驱动单元C1、压力传感器C2、上夹持杆体C3和弹性减震接触垫C4组成。驱动单元C1位于上夹持杆C顶部，由液压原理制成，也可由气压或其它方法来实现上夹持杆体C3的伸缩；压力传感器C2位于驱动单元C1和上夹持杆体C3的连接处，可测量上夹持杆体C3所受轴力，判断上夹持杆C与原岩样品是否有接触，从而控制上夹持杆体C3伸出长度；上夹持杆体C3顶端嵌入驱动单元C1，底端设有螺纹C3-2，用于连接弹性减震接触垫C4；弹性减震接触垫C4顶端为螺帽C4-1，通过螺纹C3-1与上夹持杆体C3相连，底端由弹性减震橡胶C4-2制成，在夹持状态下与原岩样品进行弹性接触，保证其受力均匀，同时减震橡胶C4-2能有效吸收切割中刀盘产生的振动，减少振动对样品的损坏。

4、下夹持杆D：安装于下夹持杆安装孔A2-1上，由驱动单元D1、压力传感器D2、下夹持杆体D3和弹性减震接触垫D4组成。驱动单元D1位于下夹持杆D底部，由液压原理制成，也可由气压或其它方法来实现下夹持杆体D3的伸缩；压力传感器D2位于驱动单元D1和下夹持杆体D3的连接处，可测量下夹持杆体D3所受轴力，判断下夹持杆D与原岩样品是否有接触，从而控制下夹持杆体D3伸出长度；下夹持杆体D3底端嵌入驱动单元D1，顶端设有螺纹D3-2，用于连接弹性减震接触垫D4；弹性减震接触垫D4底端为螺帽D4-1，通过螺纹D3-1与下夹持杆体D3相连，顶端由弹性减震橡胶D4-2制成，在夹持状态下与原岩样品进行弹性接触，保证其受力均匀，同时减震橡胶D4-2能有效吸收切割中刀盘产生的振动，减少振动对样品的损坏。

5、微调底座E：由旋转平台E2和平移微调平台E1组成。旋转平台E2位于微调底座E底部，由旋转支承E2-1和旋转微调螺杆E2-2组成，旋转支承E2-1内圈固定于切割机上，外圈与平移微调平台E1相连，外圈外沿设有斜螺纹，通过电机E2-3驱动固定于切割机上的旋转微调螺杆E2-2可使外圈转动，实现原岩样品位置的旋转微调；平移微调平台E1由导轨平台E1-1和平移微调螺杆E1-4组成，导轨平台呈“L”形，其上设有导轨E1-2，使外支架A可沿导轨移动，平移微调螺杆E1-4一端固定于导轨平台E1-1上的限位孔E1-3，一端伸入外支架A底端的内螺纹螺杆槽A3，由电机E1-5驱动，配合内螺纹带动外支架A沿导轨移动，实现原岩样品位置的平移微调。旋转平台E2及平移微调平台E1均应设置限位措施，防止夹持装置与刀盘或切割机其它机构产生干涉。

本发明具有以下优点：

1、本发明为一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，带有压力传感器的上夹持杆和下夹持杆能根据岩石表面起伏自动调整伸出长度，从而令钳口形状与岩石表面形态保持一致，使夹具能自适应各种形状不规则的原岩样品，并与其进行弹性接触，能有效提高夹持效果，保证其受力均匀，同时由减震橡胶制成的弹性减震接触垫能吸收切割中刀盘产生的振动，有效降低振动对岩石产生的损伤。

2、本发明为一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，能在原岩样品被夹紧后仍能让用户对其位置进行旋转和平移的微调，从而调整切割部位，提高切割精度。

附图说明

图1夹持装置主视图

图2夹持装置1-1剖俯视图

图3夹持装置左视图

图4上夹持杆及下夹持杆主视图

具体实施方式：

一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，由外支架A、整体加载模块B、上夹持杆C、下夹持杆D和微调底座E组成。装载原岩样品前，开启夹持装置的电源和压力驱动源；将待切割的原岩样品放置于下夹持杆D组成的点阵上，根据切割部位人工大致调整其姿态；样品放置好后，控制下夹持杆D使下夹持杆体D3伸出，使弹性减震接触垫D4自适应贴合样品底部表面；控制整体加载模块B的加压单元B1，驱动上夹持支座B2下降，当上夹持杆C与样品开始接触时，上夹持杆支座B2停止下降；控制上夹持杆C使上夹持杆体C3伸出，使弹性减震接触垫C4自适应贴合样品顶部表面；所有上夹持杆C和下夹持杆D保持固定，控制加压单元B1加压夹紧样品；配合切割机自带的切割线激光指示，控制电机E2-3驱动旋转微调螺杆E2-2，旋转微调切割位置；控制电机E1-5驱动平移微调螺杆E1-4，平移微调切割位置，直至切割位置达到要求。

Claims (2)

1.一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，其特征在于：所述夹持装置由外支架、整体加载模块、上夹持杆、下夹持杆和微调底座组成，可伸缩的上夹持杆和下夹持杆使钳口形状可随岩石表面形态自动调整，实现原岩样品受力均匀的自适应夹持。

2.根据权利要求1所述的一种用于岩石切割机的自适应夹持装置，其特征在于：所述外支架为设有整体加载模块安装位、下夹持杆支座、内螺纹螺杆槽和导槽的“匚”形支架，用于固定整体加载模块和下夹持杆，并可在微调底座上平移；所述整体加载模块由上夹持杆支座和加压单元组成，用于固定上夹持杆和原岩样品的加压固定；所述上夹持杆由驱动单元、压力传感器、上夹持杆体和弹性减震接触垫组成，驱动单元和压力传感器可控制带有弹性减震接触垫的上夹持杆体的伸缩，实现对原岩样品的自适应弹性接触及吸能减震；所述下夹持杆由驱动单元、压力传感器、下夹持杆体和弹性减震接触垫组成，驱动单元和压力传感器可控制带有弹性减震接触垫的下夹持杆体的伸缩，实现对原岩样品的自适应弹性接触及吸能减震；所述微调底座由旋转微调平台和平移微调平台组成，可对原岩样品的切割位置进行旋转和平移微调。