CN110834057A - 一种智能水利水电施工用钢筋切割装置 - Google Patents

Abstract

一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，解决了现有所使用的钢筋切割装置切割效率低，安全系数低，废物处理复杂，整体作业极为不便的缺点，进而提供了一种包括基板、安装架、废屑箱和改进切割刀片的切割装置。另外还提供了使用上述装置的水利水电施工用钢筋切割方法。

Description

一种智能水利水电施工用钢筋切割装置

技术领域

本发明涉及一种智能水利水电施工用钢筋切割方法和切割装置。

背景技术

水利水电是电力组成的重要一部分，由于水资源时空分布不均的情况，智能水利水电的施工仍是电力未来规划的重要组成部分，而在水利水电的施工过程中，会使用到大量的钢筋。在水利水电的施工过程中，由于其钢筋需求量大，应用结构位置不同，故对于钢筋的要做进一步的处理以适应需求，而现有的钢筋的切割效率低，安全系数差，且产生的废屑会给整体的作业环境带来严重的污染，整体作业极为不便。

现有技术一(CN207629079U)和现有技术二(CN207447221U)虽然针对施工用钢筋切割装置做了改进，但仍存在工作效率低、设备磨损大等成本及效率的缺陷。

发明内容

针对现有技术所存在的如下问题：钢筋处理效率低，设备损耗大，进行切割处理的安全系数低，产生的废屑会给整体的作业环境带来严重的污染，整体作业极为不便的缺点，提出的一种智能水利水电施工用钢筋切割装置、方法。

即，本发明的目的之一在于对现有水利水电施工用钢筋切割装置中的切割刀片的改进。

本发明的目的之二在于对现有水利水电施工用钢筋切割装置的安全性能进行改进。

本发明的目的之三在于对现有水利水电施工用钢筋切割装置中所产生的废屑进行处理。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

技术方案一:一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，包括：基板(1)，安装架(4)；其特征在于：所述安装架(4)，设置于切割台(3)的上表面，且安装架(4)上安装有推送机构(41)，推送机构(41)的顶部设有作业架(5)，作业架(5)上安装有伺服电机(6)，伺服电机(6)的输出端连接有驱动轴(61)，且驱动轴(61)的末端固定安装有切割刀片(62)；以及，所述切割刀片(62)表层至少部分涂覆有基本上或完全不含钴的金刚石硬膜。

技术方案二:一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，包括：基板(1)，安装架(4)，废屑箱(8)；其特征在于：所述安装架(4)，设置于切割台(3)的上表面，且安装架(4)上安装有推送机构(41)，推送机构(41)的顶部设有作业架(5)，作业架(5)上安装有伺服电机(6)，伺服电机(6)的输出端连接有驱动轴(61)，且驱动轴(61)的末端固定安装有切割刀片(62)；以及，所述切割刀片(62)表层至少部分涂覆有基本上或完全不含钴的金刚石硬膜；所述废屑箱(8)，设置于承载板(21)上，且废屑箱(8)的底部两侧均开设有固定槽。

针对上述两种技术方案的进一步改进在于：所述基板(1)的上表面两侧均设置有立柱(2)，立柱(2)的内侧固定连接有承载板(21)，且立柱(2)的顶部设有筛孔状的切割台(3)，切割台(3)的下表面两侧均固定安装有引导板(33)。

进一步改进在于：所述弹簧(91)，固定设置于承载板(21)的上表面，且弹簧(91)的另一端固定设置有限位板(9)，该限位板(9)上固定连接有联动杆(92)，且联动杆(92)的末端安装有控制柄(93)。

进一步改进在于：所述限位板(9)位于固定槽(81)的内部，此时，废屑箱(8)被限位固定在承载板(21)上。

进一步改进在于：所述废屑箱(8)的顶部开设有收料槽口，且废屑箱(8)位于引导板(33)的下方，所述控制柄(93)位于承载板(21)的下方。

进一步改进在于：所述承载板(21)上开设有辅助槽孔，且联动杆(92)的一端穿过辅助槽孔。

进一步改进在于：所述切割台(3)的顶部两侧固定设置有支撑杆(31)，支撑杆(31)的顶部一侧安装有功能板(32)，其上开设有滑槽(321)。

进一步改进在于：还包括护罩(7)，护罩(7)的顶部固定连接有多个安装块(71)，且安装块(71)的一侧固定连接有滑杆(711)，滑杆(711)的一端位于滑槽(321)的内部。

进一步改进在于：所述滑杆(711)为T型结构，且滑槽(321)为T型开设，滑杆(711)的水平杆体位于滑槽(321)的水平槽体内，滑杆(711)的竖直杆体的一端穿过滑槽(321)的竖直槽体。

进一步改进在于：所述推送机构(41)包括液压缸，且液压缸通过螺栓安装于安装架(4)上，液压缸的输出端键连接有液压杆，且液压杆的顶端与作业架(5)的下表面焊接。

下面对于切割刀片的改进进行说明。

现有使用的切割刀片存在切割效率低、切割速度慢的问题，已有技术提出使用镀硬膜对切割刀片的改进，例如金刚石膜或DLC膜。但现有所使用的金刚石膜中不可避免地含有元素钴，这部分元素或是在加工过程中产生，或是使用粘合剂依附在基体上产生的。而由于元素钴在弹性模量和膨胀系数方面与金刚石存在较大差异，进而产生了较大的残余应力，不可避免地使金刚石膜在高速运转工作中的热强降低，产生剥落、剥离等危害，从而失去对刀刃的保护。

我们可以使用常见的技术对切割刀片进行镀硬膜(例如金刚石膜)处理，例如物理气相沉积、化学气相沉积、原子气相沉积、粘附法、等离子沉积、离子渗沉积等，上述技术均属于现有常见技术。

对于基体的脱钴处理采用工业硫酸、工业硝酸(体积比1：1)进行一次酸洗；氯化铁溶液(10％)、工业盐酸(体积比1：3)进行二次酸洗，再渗入到氢氧化钠+氢氧化钾(体积比1：1)的强碱溶液中进行一次碱洗。

经上述处理后，可以得到表层基本上或者完全不含钴的金刚石薄膜(硬膜)，经检验，金刚石薄膜(硬膜)钴含量≤0.01质量％，优选为钴含量为零(即不能检测出钴含量)。

进一步地，为了更加提高金刚石硬膜的强度，可以通过对金刚石膜进行渗金属处理，在本申请中采用钛、铬共渗的技术，例如气渗或固渗的手段。在此过程中，钛和铬分别与金刚石中的碳反应而生成碳化钛和碳化铬，这两种产物的膨胀系数与金刚石接近，在膜层中即可以填充金刚石的孔隙，又可以作为硬质核芯，从而提高强度，保证切割刀片的稳定运行和使用寿命。所使用的钛和铬用量比例优选为1：1，这样能更有效地得到具有均匀硬核的金刚石硬膜，且便于操作，正如图5所示的内容，可见渗钛和渗铬后的金刚石硬膜具有良好的组织均匀性。对于硬膜厚度应控制在1.0-10μm之间。

另外，出于成本考虑，切割刀片上可以部分涂覆，例如刀刃部分，或刀口部分，当然也可以整体涂覆，但这在成本上是不利的。

对于切割刀片的材质，可以选碳素钢，例如T10A；或者合金钢，例如Cr12，但这并不构成对本申请技术方案的限定。

另外，为了提高基体与金刚石硬膜的结合力，可以在切割刀片基体与金刚石膜间增设过渡层，过渡层可以为一层或多层，每一层均可以选用TiN或TiC或TiNC。例如实施例中所提及的包含TiN和TiC两层过渡层的技术方案。对于过渡层TiN或TiC或TiNC，通常采用PVD的方法，例如磁控管溅射、双磁控管溅射、高脉冲式磁控管溅射，或者上述溅射技术的组合。过渡层的设置更加有利于保护刀刃的整体性，减小金刚石硬膜在受到较大冲击力时的脱落，可以使刀刃以非常小的切削磨损保持长时间的运行。实施例所示的含TiN和TiC两层过渡层的切割刀片磨损寿命达到10⁶转。过渡层的总厚度应控制在1.0-5.0μm之间。

下面，对使用上述设置的一种智能水利水电施工用钢筋切割方法进行说明。

该方法包括以下步骤：

S1：将钢筋穿过支撑杆及安装架放置在切割台上，并根据所需钢筋长度调整切割位置，使得所需切割位置位于切割刀片的下方，利用推送机构调整初始切割位置；

S2：根据切割作业情况需求，通过护罩的外柄沿滑槽调节护罩位置，使得护罩位于切割刀片的两侧对切割作业进行防护；

S3：通过控制柄回拉限位板，而后将废屑箱放置到承载板上，调节废屑箱位置使得固定槽对准限位板，松开控制柄，使得限位板在弹簧的复位力下弹入固定槽内，限制住废屑箱的位置；

S4：打开伺服电机，切割刀片开始工作，并利用推送机构进行升降位置调整，进行切割工作。

进一步的优选，所述S3中，在切割台的下方设置了引导板，引导收集废屑至废屑箱内。

进一步的优选，所述S4中，操作者通过护罩观察内部切割作业情况。

有益效果如下：

1、改良的切割刀片在使用寿命上大幅提升，延长到十倍以上。减少了刀口崩裂，开刃等物理损害的产生，并且减轻了现有镀金刚石刀片热强低，热塑性差的问题。

2、筛孔状的切割台设置，在利用切割刀片进行切割时，废屑会穿过切割台筛孔下沉，并在引导板的引导作用下落入废屑箱中被收集，且废屑箱利用限位板进行限位固定，其作业稳定性佳，且更换下料方便快捷，进一步的切割作业的高度还可通过推送机构进行调节，方便了钢筋的切割工作。

3、设备顶部设置的功能板，其上开设有滑槽，并将护罩通过滑杆设置在滑槽内，利用护罩对切割区域的两侧进行防护，保证作业的安全性，且护罩的位置可调，灵活性进行防护，进一步的将护罩设置为透明防爆玻璃材质，便于作业过程中的观察，整体切割处理安全可靠。

附图说明

图1为智能水利水电施工用钢筋切割装置的结构示意图；

图2为智能水利水电施工用钢筋切割装置的俯视结构示意图；

图3为智能水利水电施工用钢筋切割装置的切割台的侧面结构示意图；

图4为智能水利水电施工用钢筋切割装置的A处结构示意图；

图5为渗钛铬的金刚石硬膜电镜图；

图6为含TiN和TiC两层过渡层的切割刀片电镜图。

图中：1基板、2立柱、21承载板、3切割台、31支撑杆、32功能板、321滑槽、33引导板、4安装架、41推送机构、5作业架、6伺服电机、61驱动轴、62切割刀片、7护罩、71安装块、711滑杆、8废屑箱、81固定槽、9限位板、91弹簧、92联动杆、93控制柄。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-4，下面仅对装置的结构进行详细说明。

实施例一：一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，包括基板1，该基板1的上表面两侧均通过螺丝设置有立柱2，立柱2的内侧焊接有承载板21，且立柱2的顶部铆接有筛孔状的切割台3，切割台3的下表面两侧均栓接有引导板33，安装架4通过螺丝设置于切割台3的上表面，且安装架4上安装有推送机构41，推送机构41的顶部设有作业架5，且作业架5上螺栓安装有伺服电机6，伺服电机6的输出端键连接有驱动轴61，且驱动轴61的末端焊接有切割刀片62，废屑箱8安装放置在承载板21上，且废屑箱8的底部两侧均开设有固定槽81，弹簧91焊接于承载板21的上表面，且弹簧91的另一端焊接有限位板9，该限位板9上焊接有联动杆92，且联动杆92的末端栓接有控制柄93。

本实施例中，限位板9位于固定槽81的内部，此时，废屑箱8被限位固定在承载板21上，对加工产生的废屑进行收集。

其中，废屑箱8的顶部开设有收料槽口，且废屑箱8位于引导板33的下方，方便进行废屑的收集，控制柄93位于承载板21的下方，承载板21上开设有辅助槽孔，且联动杆92的一端穿过辅助槽孔，使得联动杆92可穿过辅助槽孔进行位置延伸调节。

进一步地，推送机构41包括液压缸，且液压缸通过螺栓安装于安装架4上，液压缸的输出端键连接有液压杆，且液压杆的顶端与作业架5的下表面焊接。

进一步地，利用推送机构41可实现切割高度的调整，并利用伺服电机6带动切割刀片62进行旋转切割作业，通过倾斜设置的引导板33，可将穿过筛孔状切割台3的废屑进行引导，稳定可靠的落入到废屑箱8内被收集。

具体地，限位板9通过弹簧91的抵触力被抵触在废屑箱8的固定槽81内，进而限定住废屑箱8的位置，稳定的进行承载收集工作，且在需要更换废屑箱8时，只需手动拉起控制柄93，在联动杆92的作用下，回拉限位板9，使得限位板9脱离固定槽81，而后即可平移拉出拆除废屑箱8，实现其更换下料工作。

实施例二中，还包括护罩7，护罩7的顶部固定连接有多个安装块71，且安装块71的一侧固定连接有滑杆711，切割台3的顶部两侧焊接有支撑杆31，支撑杆31的顶部一侧通过螺丝安装有功能板32，其上开设有滑槽321，滑杆711的一端位于滑槽321的内部。

其中，滑杆711为T型结构，且滑槽321为T型开设，滑杆711的水平杆体位于滑槽321的水平槽体内，滑杆711的竖直杆体的一端穿过滑槽321的竖直槽体，使得滑杆711只可沿滑槽321进行移动，保证滑杆711位置调整的稳定性，进而保证护罩7位置调整的稳定。

具体地，护罩7为透明防爆玻璃材质，可透明的进行内部作业情况观察，且防护效果佳，灵活性进行防护，整体切割处理安全可靠。

此外，本发明还公开了一种智能水利水电施工用钢筋切割方法，包括以下步骤：

S1：将钢筋穿过支撑杆31及安装架4放置在切割台3上，并根据所需钢筋长度调整切割位置，使得所需切割位置位于切割刀片62的下方，利用推送机构41调整初始切割位置；

S2：根据切割作业情况需求，通过护罩7的外柄沿滑槽321调节护罩7位置，使得护罩7位于切割刀片62的两侧对切割作业进行防护；

S3：通过控制柄93回拉限位板9，而后将废屑箱8放置到承载板21上，调节废屑箱8位置使得固定槽81对准限位板9，松开控制柄93，使得限位板9在弹簧91的复位力下弹入固定槽81内，限制住废屑箱8的位置；

S4：打开伺服电机6，切割刀片62开始工作，并利用推送机构41进行升降位置调整，进行切割工作。

其中，S3中在切割台3的下方设置了引导板33，引导收集废屑至废屑箱8内，S4中操作者通过护罩7观察内部切割作业情况。

具体地，通过限位板9限位保持废屑箱8的位置并进行废屑收集，且废屑箱8的更换下料方便快捷，进一步的设置了透明护罩7，对钢筋切割作业进行防护，且同时可对作业过程进行观察，切割处理安全可靠。

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)

1.一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，包括：基板(1)，安装架(4)；其特征在于：所述安装架(4)，设置于切割台(3)的上表面，且安装架(4)上安装有推送机构(41)，推送机构(41)的顶部设有作业架(5)，作业架(5)上安装有伺服电机(6)，伺服电机(6)的输出端连接有驱动轴(61)，且驱动轴(61)的末端固定安装有切割刀片(62)；以及，所述切割刀片(62)表层至少部分涂覆有基本上或完全不含钴的金刚石硬膜。

2.一种智能水利水电施工用钢筋切割装置，包括：基板(1)，安装架(4)，废屑箱(8)；其特征在于：所述安装架(4)，设置于切割台(3)的上表面，且安装架(4)上安装有推送机构(41)，推送机构(41)的顶部设有作业架(5)，作业架(5)上安装有伺服电机(6)，伺服电机(6)的输出端连接有驱动轴(61)，且驱动轴(61)的末端固定安装有切割刀片(62)；以及，所述切割刀片(62)表层至少部分涂覆有基本上或完全不含钴的金刚石硬膜；所述废屑箱(8)，设置于承载板(21)上，且废屑箱(8)的底部两侧均开设有固定槽。

3.根据前述权利要求所述装置，其特征在于：所述基板(1)的上表面两侧均设置有立柱(2)，立柱(2)的内侧固定连接有承载板(21)，且立柱(2)的顶部设有筛孔状的切割台(3)，切割台(3)的下表面两侧均固定安装有引导板(33)。

4.根据前述权利要求所述的装置，其特征在于：所述切割刀片(62)选自碳素钢或合金钢；所述切割刀片(62)与金刚石硬膜之间至少还包括一层过渡层。

5.一种使用前述装置的智能水利水电施工用钢筋切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将钢筋穿过支撑杆(31)及安装架(4)放置在切割台(3)上，并根据所需钢筋长度调整切割位置，使得所需切割位置位于切割刀片(62)的下方，利用推送机构(41)调整初始切割位置；

S2：根据切割作业情况需求，通过护罩(7)的外柄沿滑槽(321)调节护罩(7)位置，使得护罩(7)位于切割刀片(62)的两侧对切割作业进行防护；

S3：通过控制柄(93)回拉限位板(9)，而后将废屑箱(8)放置到承载板(21)上，调节废屑箱(8)位置使得固定槽(81)对准限位板(9)，松开控制柄(93)，使得限位板(9)在弹簧(91)的复位力下弹入固定槽(81)内，限制住废屑箱(8)的位置；

S4：打开伺服电机(6)，切割刀片(62)开始工作，并利用推送机构(41)进行升降位置调整，进行切割工作。

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