CN109332902B - 一种混凝土路面激光切割辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路施工领域，并公开了一种混凝土路面激光切割辅助装置。该装置包括本体、激光器、切割机构、升降机构和角度调节机构，本体移动改变切割位置；切割机构包括多个并行排列的切割头，每个切割头发射激光切割混凝土路面，切割头分为两组，每组中的切割头的切割方向相同，当两组切割头发射的激光相交时，使得待切割部分与原混凝土路面分离，以此实现对混凝头路面的切割破碎；角度调节机构用于调节每个切割头的角度；升降机构用于调整切割机构与地面之间的距离。通过本发明，采用激光对混凝土进行不接触式切割破碎，有效切除含钢筋网的钢筋混凝土路面，切割破除的效率高，有避免破碎混凝土路面过程中产生的冲击振动和噪声扬尘污染。

Description

一种混凝土路面激光切割辅助装置
技术领域
本发明属于道路施工领域，更具体地，涉及一种混凝土路面激光切割辅助装置。
背景技术
混凝土因其易施工、强度高、使用年限长、抵御外力能力强等特点，被广泛应用于房屋、桥梁、隧道以及道路的施工建设中。水泥混凝土路面作为一种常用的道路结构类型，其具有刚度大、承载能力强，耐久性、耐高温性能好，抗弯拉强度高、疲劳寿命长等优点，被广泛应用于国道、省道、机场、厂矿道路等。然而混凝土路面的重修施工过程却非常繁琐，需要将路面粉碎，然后再进行平铺工程。
目前常用的破除混凝土路面的工具有风镐、液压破碎锤以及水泥路面破碎机等，这些设备的原理都是利用钎杆或重锤反复的冲击破碎路面，在施工的过程中常产生剧烈的振动以及噪声，甚至会发生飞溅的碎石伤人的事故，因此并不适用于人口稠密的城市道路施工，尤其是在医院、学校以及居民楼附近，风镐施工产生的噪声会大大影响人们的生活。并且现在为了改善混凝土道路的力学性能，往往会在水泥混凝土内铺设钢筋网，常用的混凝土破碎工具只能破碎混凝土石块，很难将钢筋切断，因此施工效率低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种混凝土路面激光切割辅助装置，通过对其关键组件切割机构中切割头的数量和切割方向的设置，通过调整切割头的方向，使得两组切割头发射的激光相交，使得待切割区域与原混凝土路面分离，以此实现切割破碎过程，同时由于高能激光束能有效切割金属，因此通过调节激光的功率可有效切除含钢筋网的钢筋混凝土路面，切割破除的效率高，也可有效避免破碎混凝土路面过程中产生的冲击振动以及噪声扬尘污染。
实现上述目的，按照本发明，提供了一种混凝土路面激光切割辅助装置，该装置包括本体、设置在该本体上的激光器、切割机构、升降机构和角度调节机构，其特征在于，
所述本体上设置有滚轮机构，用于使得所述装置移动变换切割位置；所述切割机构设置在所述本体的后端，包括支架和设置在支架中间的多个并行排列的切割头，每个切割头均与所述激光器连接，该激光器使得所述切割头发射激光以此切割混凝土路面，其中，所述切割头分为两组，每组中的切割头发射激光的方向即切割方向相同，当两组所述切割头发射的激光相交时，使得待切割部分与原混凝土路面分离，以此实现对混凝头路面的切割破碎；所述激光切割混凝土路面时，与所述路面形成的切割角的取值范围优选采用45°＜α＜135°；
所述角度调节机构设置在所述切割机构上，用于调节每个所述切割头的角度，以此调节切割方向；所述升降机构设置在所述本体上，与所述切割机构连接，用于调整所述切割机构与路面之间的距离。
进一步优选地，所述两组切割头彼此交错间隔排列。
进一步优选地，所述切割头发射的激光的功率不小于10kw。
进一步优选地，所述角度调节机构也分为两组，分别用于改变两组所述切割头的切割角度，每组包括齿条、齿轮和电机，所述齿条设置在所述支架上，齿轮的数量与所述切割头一一对应，所述齿轮与所述切割头上的旋转轴连接，所述电机驱动所述齿轮在所述齿条上运动，从而带动所述旋转轴转动，以此改变每个所述切割头的切割角度。
进一步优选地，所述角度调节机构均匀分布在所述切割机构上，以此保持所述切割机构两端的平衡。
进一步优选地，所述升降机构包括齿条、齿轮和电机，所述升降电机驱动所述升降调节齿轮在所述升降调节齿条上上下运动，从而带动所述切割机构上下升降。
进一步优选地，所述装置还包括控制器，控制器分别与所述激光器、切割机构、升降机构和角度调节机构连接并实现对其的控制。
进一步优选地，所述切割机构上设置有距离传感器，用于实时监测所述切割机构与混凝土路面之间的距离。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明摒弃了传统风镐作业与液压破碎锤进行的破除混凝土方式，其采用激光对混凝土进行不接触式切割破碎，并且能有效切除含钢筋网的钢筋混凝土路面，切割破除的效率高，可有效避免破碎混凝土路面过程中产生的冲击振动以及噪声扬尘污染；
2、本发明提供了两种切割破除混凝土的方式，具体的通过调整激光切割头的切割角，使得六个激光切割头平行切割混凝土路面，在两次切割完成后，激光切槽发生交叉，从而使得切割的混凝土岩块自行脱落；其次通过调整激光切割头，使其交叉切割混凝土路面，使得一次切割的混凝土岩块就能自行脱落。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置的整体结构图；
图2是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置中切割机构和角度调节机构的结构示意图；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置中升降机构的结构示意图；
图4是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置平行切割破除混凝土示意图；
图5是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置交叉切割破除混凝土示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-切割机构，101-前支架，102-电机，103-齿条，104-齿轮，105-后支架，106-切割头，108-旋转轴，109-激光切割束，110-距离传感器，2-本体，3-升降机构，301-升降电机，302-升降调节齿轮，303-升降调节齿条，4-激光器，5-混凝土路面，6-光纤铠缆，7-控制单元，8-控制线缆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置的整体结构图，如图1所示，该装置包括切割机构1、本体2、升降机构3、激光器4、混凝土路面5、光纤铠缆6、控制单元7、控制线缆8和角度调节机构，切割机构1安装在升降机构3的升降调节齿条303上，且切割机构1中的激光切割头分别通过光纤铠缆6与激光器4相连，本实施例中，采用六个激光切割头；升降机构3、激光器4均安装在本体2上，且升降机构3的升降运动、本体2的进退运动以及切割机构1的切割动作均通过控制单元7控制。
图2是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置中切割机构和角度调节机构的结构示意图，如图2所示，切割机构1包括前后两个支架以及设置在两个支架之间的多个并行排列的切割头，角度调节机构分为两组，两组角度调节机构分别设置在前支架101和后支架105上，每组包括电机102、齿条103和齿轮104、每个切割头上设置有旋转轴108，每个激光切割头均可绕旋转轴108旋转摆动，且各激光切割头的最大摆角为90°，电机驱动齿轮104在齿条103上运动，从而使得旋转轴108旋转，从而带动切割头106旋转，同一组的切割头对应的齿轮103在同一侧，通过调整一侧的齿轮在齿条上运动，使得一组切割头同时改变切割方向，两组角度调节机构中的电机分别分布切割机构的两端，以实现切割机构1的重心位于激光切割头支架的中心位置附近；
图3是按照本发明的优选实施例所构建的一种混凝土路面激光切割辅助破除装置中升降机构的结构示意图，如图3所示，升降机构3包括对称安装在本体2上的两个升降电机301、升降电机用于调节切割机构的上下升降，升降调节齿轮302以及升降调节齿条303，两个升降电机转向相反，用于实现切割机构1的升降。
本实施例提供的装置中，参见图2，安装在奇数位的激光切割头106的旋转轴108与齿条103、齿轮104配合安装在后支架105上，安装在偶数位的激光切割头107的旋转轴108与齿条103、齿轮104配合安装在前支架101上，两根齿条103与前后支架101，105的承载面之间设置有滑动组件，齿条和支架之间设置有滑动组件，使得齿条和支架之间实现滑动连接。
本实施例提供的装置中，参见图3，切割机构1的三个激光切割头106在电机101的驱动下产生的偏转切割角为β，三个激光切割头106在伺服电机101的驱动下产生的偏转切割角为α，相应的激光切割头106发出的激光切割束109在混凝土路面5上切割出的切割角分别为β和α，其中45°＜α＜135°，45°＜β＜135°，目的是为了保证切割效率与破碎混凝土路面的深度。
本实施例提供的装置中，参见图2，距离传感器110安装在激光切割机构1底部的中心位置，用于判断激光切割头在不同偏转切割角下距离混凝土路面的距离，以防止激光切割头的激光切割喷嘴碰触到混凝土路面。
本实施例提供的装置中，激光器4产生的激光为连续激光，激光功率大于1万瓦，且六根光纤铠缆6的单根出光功率大于10kW。
本发明上面所述一种混凝土路面激光切割辅助破除装置，其具有两种切割方式来辅助破除混凝土路面，分别是平行切割破除混凝土与交叉切割破除混凝土。
第一种方式是平行切割破除混凝土，这种方式需要重复操作两次才能完全破碎混凝土路面，具体的，参见图1与图4。首先施工人员操作控制单元7控制切割机构1的电机102通过齿轮齿条机构分别驱动一组激光切割头与另一组激光切割头106平行偏转，此时偏转切割角α＝β，本实施例α1＝β1＝50°。当激光切割头的偏转切割角调整完后，升降机构3调节切割机构1下行到达指定高度，此时激光器4开始工作，六个激光切割头发射激光切割束109，同时在控制单元7的控制下，本体2向前移动，如图1所示，混凝土路面激光切割辅助破除装置在混凝土路面上切割出相互平行且偏角为50°的深槽；当第一遍切割完成后，重新调节一组激光切割头与另一组激光切割头106的切割角，使其与第一次切割的偏转切割角互补，本实施例α2＝β2＝130°，如图4所示，重新开始切割混凝土路面，此时切割出的平行深槽与第一遍切割出的深槽相互交叉，从而使得切割出的混凝土岩块自行脱落，避免了传统风镐作业以及水泥路面破碎机施工过程中的冲击振动。
第二种方式是交叉切割破除混凝土，这种方式只需要切割一遍便可破碎混凝土路面，具体的，参见图5。首先施工人员操作控制单元7控制切割机构1上的伺服电机102通过齿轮齿条机构分别驱动一组激光切割头与另一组激光切割头107交叉偏转，使得相邻的一对切割头发射的激光交叉，此时切割角α+β＝180°，本实施例α＝70°，β＝110°。当激光切割头的切割角调整完后，升降机构3调节切割机构1下行到达指定高度，此时激光器4开始工作，六个激光切割头发射激光切割束109，同时在控制单元7的控制下，本体2向前移动，混凝土路面激光切割辅助破除装置在混凝土路面上切割出三菱柱混凝土岩块，且该三菱柱横截面的顶角为(β-α)，本实施例的顶角为40°，此时切割出的混凝土岩块自行脱落。
本发明采用激光对混凝土进行不接触式切割破碎，并且能有效切除含钢筋网的钢筋混凝土路面，切割破除的效率高，可有效避免破碎混凝土路面过程中产生的冲击振动以及噪声扬尘污染。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土路面激光切割辅助装置，该装置包括本体(2)、设置在该本体上的激光器(4)、切割机构(1)、升降机构(3)和角度调节机构，其特征在于，
所述本体(2)上设置有滚轮机构，用于使得所述装置移动变换切割位置；所述切割机构(1)设置在所述本体(2)的后端，包括支架和设置在支架中间的多个并行排列的切割头(106)，每个切割头均与所述激光器(4)连接，该激光器(4)使得所述切割头发射激光以此切割混凝土路面，其中，所述切割头(106)分为两组，每组中的切割头发射激光的方向即切割方向相同，当两组所述切割头发射的激光相交时，使得待切割部分与原混凝土路面分离，以此实现对混凝头路面的切割破碎；所述切割头切割混凝土路面时，与所述路面形成的切割角的取值范围采用45°＜α＜135°；
所述角度调节机构设置在所述切割机构上，用于调节每个所述切割头(106)的角度，以此调节切割方向；所述升降机构(3)设置在所述本体上，与所述切割机构连接，用于调整所述切割机构与路面之间的距离。
2.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述两组切割头(106)彼此交错间隔排列。
3.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述切割头(106)发射的激光的功率不小于10kw。
4.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述角度调节机构也分为两组，分别用于改变两组所述切割头的切割角度，每组包括齿条(103)、齿轮(104)和电机(102)，所述齿条(103)设置在所述支架上，齿轮(104)的数量与所述切割头(106)一一对应，所述齿轮与所述切割头上的旋转轴连接，所述电机驱动所述齿轮在所述齿条上运动，从而带动所述旋转轴(108)转动，以此改变每个所述切割头的切割角度。
5.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述角度调节机构均匀分布在所述切割机构上，以此保持所述切割机构两端的平衡。
6.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述升降机构包括升降调节齿条(303)、升降调节齿轮(302)和升降电机(301)，所述升降电机(301)驱动所述升降调节齿轮(302)在所述升降调节齿条(303)上上下运动，从而带动所述切割机构上下升降。
7.如权利要求1所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述装置还包括控制器(7)，控制器(7)分别与所述激光器、切割机构、升降机构和角度调节机构连接并实现对其的控制。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种混凝土路面激光切割辅助装置，其特征在于，所述切割机构上设置有距离传感器(110)，用于实时监测所述切割机构与混凝土路面之间的距离。
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