CN110281089B - 一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置，包括底座和装置箱，所述装置箱和底座的顶部固定连接，所述装置箱的一端设有通口，所述通口内通过转轴转动连接有挡板，所述挡板远离转轴的一端螺纹连接有锁紧螺钉，所述通口的内壁上设有与锁紧螺钉对应的锁紧槽；所述装置箱内依次设有控制器、电源、信号接收器和第一伺服电机，所述控制器的输出端与第一伺服电机的输入端连接，所述电源和信号接收器的输出端均与控制器的输入端连接。本发明通过超声波切割机构和多处调节机构的设置，使装置可以快速的对海底隧道中的孤石进行快速的清理，从而提升了隧道的建设效率和安全性。

Description

一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置

技术领域

本发明涉及隧道建造设备技术领域，尤其涉及一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置。

背景技术

海底隧道是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通，而又不妨碍船舶航运的条件下，建造在海底之下供人员及车辆通行的海底下的海洋建筑物。

超声波切割机构是通过超声波的作用使磨轮刀片在半径方向上产生瞬间的伸缩式振动，就能在极短的时间内，使磨粒与加工物之间在高加速度状态下反复进行碰撞。其结果是一边使加工物表面产生微小的破碎层，一边对其进行加工，因此能大幅度地降低磨轮刀片的加工负荷。另外，由于超声波的振动，致使磨轮刀片与加工物之间产生间隙，从而大大改善了磨粒的冷却效果，并且通过防止磨粒钝化及气孔堵塞等现象的发生，就能够提高加工物的加工质量，并延长磨轮刀片的使用寿命。超声波切割特点超声波切割具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。

但是跨江越海隧道建设需求越来越大，但在水下隧道修建过程中，遇到前方孤石的情况却屡见不鲜，也很难快速处理，影响隧道施工的高效性和安全性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中跨江越海隧道建设需求越来越大，但在水下隧道修建过程中，遇到前方孤石的情况却屡见不鲜，也很难快速处理，影响隧道施工的高效性和安全性的问题，而提出的一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置，它包括底座、固定设置在底座上的装置箱、设置在装置箱内的升降驱动装置、设置在装置箱上的升降装置、以及设置在升降装置上的切割装置；

所述升降驱动装置包括设置在装置箱内的电源以及第一伺服电机；所述电源的电源输出端通过控制器与第一伺服电机的电源输入端连接，所述控制器的信号输入端连接有信号接收器，所述第一伺服电机通过安装在其输出轴上的第一齿轮驱动升降装置运动；

所述升降装置包括竖直穿装在装置箱内的螺杆、螺纹连接在螺杆上伸出端的螺纹套、以及水平设置在螺纹套前侧面的承重板；在所述螺杆位于装置箱内的下部设置有第二齿轮；所述第二齿轮与第一齿轮传动啮合；

所述切割装置包括设置在承重板上的第二伺服电机、水平设置在第二伺服电机输出轴上的超声波切割机构、通过转杆水平设置在超声波切割机构上部的固定板、以及竖直设置在固定板后端下部的支撑柱；所述转杆与第二伺服电机的输出轴同轴设置；所述超声波切割机构的后端水平设置有滑杆，在所述滑杆穿过支撑柱的外伸端设置有卡块。

优选地，在所述螺纹套的后侧水平设置有滑块，所述滑块滑动穿装在导杆上，所述导杆竖直固定设置在装置箱的顶部，且在位于滑块和装置箱之间的导杆上套装有弹簧。

优选地，在所述装置箱的后侧设置有通口，所述通口内通过转轴转动连接有挡板，所述挡板远离转轴的上端螺纹连接有锁紧螺钉，所述通口的内壁上设有与锁紧螺钉配合的锁紧槽。

优选地，在位于超声波切割机构后部的支撑柱上开设有安装口，在所述安装口内通过竖直设置的固定杆水平安装有吹风扇，所述吹风扇的出风口朝向超声波切割机构后部；在位于吹风扇后部的安装口处设置有防尘网。

优选地，在位于超声波切割机构的后部与支撑柱之间设置有阻尼减震器。

优选地，在位于承重板下部的螺纹套侧面设置有照明灯。

优选地，在位于装置箱的内部顶壁上设置有、与第一伺服电机输出轴套装在一起的支撑套。

优选地，在位于承重板上设置有与第二伺服电机输出轴套装在一起的固定套。

优选地，在位于螺纹套内部的螺杆顶端设置有限位块。

优选地，所述信号接收器设置在装置箱顶部所开设的通孔内。

本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明中，先打开第一伺服电机带动，通过第一齿轮和第二齿轮之间的啮合作用带动螺杆转动，从而实现对螺纹套高度的调节，然后打开第二伺服电机带动超声波切割机构转动，对超声波切割机构的方向进行调节，同时可以通过信号接收器接收指令，然后通过控制器对第一伺服电机和第二伺服电机进行控制，本发明通过超声波切割机构和多处调节机构的设置，使装置可以快速的对海底隧道中的孤石进行快速的清理，从而提升了隧道的建设效率和安全性。

（2）当第一齿轮转动时，支撑套可以对第一伺服电机的输出轴起到很好的支撑作用，同时限位块可以有效防止螺杆从螺纹套内脱落，同时导杆可以有效防止螺纹套晃动，弹簧可以对螺纹套起到一定的弹性支撑作用。

（3）当第二伺服电机工作时，固定套可以对第二伺服电机的输出轴起到很好的支撑作用，同时阻尼减震器可以对第二伺服电机起到一定的减震缓冲作用，滑杆可以防止第二伺服电机晃动，同时卡块可以防止滑杆从支撑柱上脱落，同时吹风扇可以超声波切割机构进行降温散热。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置的结构示意图；

图2为图1的A处结构示意图；

图3为图1的B处结构示意图；

图4为图1的C处结构示意图。

图中：1底座、2装置箱、3通口、4转轴、5挡板、6锁紧螺钉、7控制器、8电源、9信号接收器、10第一伺服电机、11支撑套、12第一齿轮、13螺杆、14第二齿轮、15螺纹套、16导杆、17滑块、18照明灯、19承重板、20第二伺服电机、21超声波切割机构、22支撑柱、23固定板、24转杆、25滑杆、26卡块、27安装口、28吹风扇、29固定杆、30弹簧、31防尘网、32固定套、33阻尼减震器、34限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，本发明的用于切割隧道前方孤石的超声波装置，包括底座1和装置箱2，装置箱2和底座1的顶部固定连接，装置箱2的一端设有通口3，用于对装置箱2内的电器进行维护，通口3内通过转轴4转动连接有挡板5，对装置箱2内的电器进行保护，挡板5远离转轴4的一端螺纹连接有锁紧螺钉6，用于固定挡板5，通口3的内壁上设有与锁紧螺钉6对应的锁紧槽；

装置箱2内依次设有控制器7、电源8、信号接收器9和第一伺服电机10，控制器7的输出端与第一伺服电机10的输入端连接，用于对第一伺服电机10进行控制，电源8和信号接收器9的输出端均与控制器7的输入端连接，用于为控制器7供电，第一伺服电机10的输出轴上转动套接有支撑套11，支撑套11的一端与装置箱2的内顶部固定连接，防止第一伺服电机10晃动，第一伺服电机10的输出端固定套接有第一齿轮12，用于带动第一齿轮12转动，装置箱2内转动连接有螺杆13，用于调节螺纹套15的高度，螺杆13上固定套接有与第一齿轮12相啮合的第二齿轮14，用于带动螺杆13转动，螺杆13的一端贯穿装置箱2的内顶部并向外延伸；

螺杆13延伸的一端螺纹套接有螺纹套15，用于支撑承重板19，装置箱2的顶部固定连接有导杆16，防止螺纹套15晃动，导杆16上滑动套接有滑块17，用于支撑导杆16，滑块17的一端与螺纹套15的外壁固定连接，螺纹套15远离导杆16的一侧固定连接有照明灯18，用于照明前方的情况，螺纹套15靠近照明灯18的一侧固定连接有承重板19，用于支撑超声波切割机构21，承重板19的顶部固定连接有第二伺服电机20，用于调节超声波切割机构21的方向，第二伺服电机20的输出端固定连接有超声波切割机构21，用于切割孤石；

螺纹套15的顶部设有支撑柱22，用于支撑超声波切割机构21，支撑柱22的顶部固定连接有固定板23，固定板23与超声波切割机构21的顶部通过转杆24转动连接，超声波切割机构21靠近支撑柱22的一侧固定连接有滑杆25，用于支撑超声波切割机构21，滑杆25远离超声波切割机构21的一端贯穿支撑柱22并固定连接有卡块26，支撑柱22的底部设有安装口27，用于安装吹风扇28，安装口27内设有吹风扇28，吹风扇28与安装口27的内壁通过固定杆29固定连接。

控制器7为PLC控制器，增强控制器的控制能力，转轴4上套设有扭力弹簧，扭力弹簧的两端分别与挡板5和通口3的内壁固定连接，对挡板5起到一定的扭力支撑，导杆16上套设有弹簧30，弹簧30的两端分别与滑块17和装置箱2的顶部固定连接，对滑块17起到一定的弹性支撑，安装口27远离超声波切割机构21的一端固定插设有防尘网31，防止灰尘进入安装口27，第二伺服电机20的输出轴上转动套接有固定套32，防止第二伺服电机20的输出轴晃动，固定套32的一端与承重板的19顶部固定连接，超声波切割机构21与支撑柱22的顶部通过阻尼减震器33连接，对超声波切割机构21起到一定的减震缓冲作用，螺杆13位于螺纹套15内的一端固定连接有限位块34，防止螺杆13从螺纹套15内脱落。

本发明中，先打开第一伺服电机10，通过第一齿轮12和第二齿轮14之间的啮合作用带动螺杆13转动，从而实现对螺纹套15高度的调节，然后打开第二伺服电机20带动超声波切割机构21转动，对超声波切割机构21的方向进行调节，同时可以通过信号接收器9接收指令，然后通过控制器7对第一伺服电机10和第二伺服电机20进行控制，当第一齿轮12转动时，支撑套11可以对第一伺服电机10的输出轴起到很好的支撑作用；

同时限位块34可以有效防止螺杆13从螺纹套15内脱落，同时导杆16可以有效防止螺纹套15晃动，弹簧30可以对螺纹套15起到一定的弹性支撑作用，当第二伺服电机20工作时，固定套32可以对第二伺服电机20的输出轴起到很好的支撑作用，同时阻尼减震器33可以对第二伺服电机20起到一定的减震缓冲作用，滑杆25可以防止第二伺服电机20晃动，同时卡块26可以防止滑杆25从支撑柱22上脱落，同时吹风扇28可以超声波切割机构21进行降温散热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于切割隧道前方孤石的超声波装置，其特征在于：它包括底座（1）、固定设置在底座上的装置箱（2）、设置在装置箱（2）内的升降驱动装置、设置在装置箱（2）上的升降装置、以及设置在升降装置上的切割装置；

所述升降驱动装置包括设置在装置箱内的电源（8）以及第一伺服电机（10）；所述电源（8）的电源输出端通过控制器（7）与第一伺服电机（10）的电源输入端连接，所述控制器（7）的信号输入端连接有信号接收器（9），所述第一伺服电机（10）通过安装在其输出轴上的第一齿轮（12）驱动升降装置运动；在位于装置箱（2）的内部顶壁上设置有与第一伺服电机输出轴套装在一起的支撑套（11）；

所述升降装置包括竖直穿装在装置箱（2）内的螺杆（13）、螺纹连接在螺杆上伸出端的螺纹套（15）、以及水平设置在螺纹套前侧面的承重板（19）；在所述螺杆（13）位于装置箱（2）内的下部设置有第二齿轮（14）；所述第二齿轮（14）与第一齿轮（12）传动啮合；在所述螺纹套（15）的后侧水平设置有滑块（17），所述滑块（17）滑动穿装在导杆（16）上，所述导杆竖直固定设置在装置箱（2）的顶部，且在位于滑块（17）和装置箱（2）之间的导杆（16）上套装有弹簧（30）；

所述切割装置包括设置在承重板（19）上的第二伺服电机（20）、水平设置在第二伺服电机输出轴上的超声波切割机构（21）、通过转杆（24）水平设置在超声波切割机构上部的固定板（23）、以及竖直设置在固定板后端下部的支撑柱（22）；所述转杆（24）与第二伺服电机的输出轴同轴设置；所述超声波切割机构（21）的后端水平设置有滑杆（25），在所述滑杆（25）穿过支撑柱的外伸端设置有卡块（26）；在位于超声波切割机构（21）后部的支撑柱（22）上开设有安装口（27），在所述安装口内通过竖直设置的固定杆（29）水平安装有吹风扇（28），所述吹风扇（28）的出风口朝向超声波切割机构后部；在位于吹风扇后部的安装口处设置有防尘网（31）；在位于超声波切割机构（21）的后部与支撑柱（22）之间设置有阻尼减震器（33）；在位于承重板（19）上设置有与第二伺服电机输出轴套装在一起的固定套（32）。

2.根据权利要求1所述的用于切割隧道前方孤石的超声波装置，其特征在于：在所述装置箱（2）的后侧设置有通口（3），所述通口（3）内通过转轴（4）转动连接有挡板（5），所述挡板（5）远离转轴（4）的上端螺纹连接有锁紧螺钉（6），所述通口（3）的内壁上设有与锁紧螺钉（6）配合的锁紧槽。

3.根据权利要求1所述的用于切割隧道前方孤石的超声波装置，其特征在于：在位于承重板（19）下部的螺纹套（15）侧面设置有照明灯（18）。

4.根据权利要求1所述的用于切割隧道前方孤石的超声波装置，其特征在于：在位于螺纹套（15）内部的螺杆（13）顶端设置有限位块（34）。

5.根据权利要求1所述的用于切割隧道前方孤石的超声波装置，其特征在于：所述信号接收器（9）设置在装置箱顶部所开设的通孔内。

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