CN111633848A - 一种用于岩石切割机的电动旋转夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械技术领域,具体涉及一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,包括导轨、通过直线轴承滑块安装在导轨上的异形框架和滚轮中心架、安装在异形框架和滚轮中心架之间的岩石切割机以及安装在异形框架上的四爪自定心卡盘,四爪自定心卡盘的末端通过轴承与水平内嵌安装在异形框架内的电动机的驱动端连接,电动机驱动四爪自定心卡盘绕轴心旋转,带动岩样绕轴心转动;所述四爪自定心卡盘和滚轮中心架牢固固定柱形岩样的两端,柱形岩样水平设置在岩石切割机的切割台上方,岩石切割机的圆形刀片与柱形岩样相垂直。本发明可实现岩石切割过程中柱形试样绕轴心连续转动,且可迅速准确确定切割位置。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域,具体涉及一种用于岩石切割机的电动旋转夹具。
背景技术
在研究岩石及混凝土的相关试验中,常常要按照试验需求对柱形试样沿径向进行切割,当前主要采用岩石切割机实现。岩石切割机本身并未配置专门的固定样品夹具,需要根据试样形状及尺寸合理选择不同的装夹方法、牢固固定样品,否则将无法保证切割质量,甚至会造成安全问题。
当前岩石切割过程中所使用的夹具主要有V形卡槽式岩石试样夹具,该类夹具虽然广泛适用于固定不同尺寸的样品,但切割过程中固定端会发生一定角度的偏移;并且由于岩石切割刀片由一侧进行切割,试样受力不均匀,切割的样品易崩边、质量较差。此外,在切割指定尺寸的试样前需人为测量原始试样尺寸并进行画线标注,过程繁琐、标注线易被遮挡,因而可能使切割后试样的实际尺寸与设计尺寸不符,重复作业造成浪费。在此基础上设计的一种岩石切割机的样品夹具(专利号:CN110208057A),在定位框架的外侧增加了L型刻度尺,能够便捷准确地查看和调整切割长度,但由于仍然为单侧固定样品,切割后试样的端面平整度不好,切割质量较差。
因此,在切割过程中,需要在保证柱形样品牢固固定的同时,便捷地确定切割位置,确保切割面的平整度和完整度,从而提高样品的切割质量、切割精度和切割效率成为岩石切割中需要解决的问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,该夹具能够在岩石切割过程中牢固固定柱形试样,并使试样绕轴心连续旋转,确保切割面的平整度及完整性,并且能够快速准确地确定切割位置,从而解决样品切割面切割质量问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,包括导轨、通过直线轴承滑块安装在导轨上的异形框架和滚轮中心架、安装在异形框架和滚轮中心架之间的岩石切割机以及安装在异形框架上的四爪自定心卡盘,四爪自定心卡盘的末端通过轴承与水平内嵌安装在异形框架内的电动机的驱动端连接,电动机驱动四爪自定心卡盘绕轴心旋转;
所述四爪自定心卡盘由圆形盘体和四只卡爪组成,四个卡爪均匀对称镶嵌在四爪自定心卡盘的内侧,四个卡爪与圆形盘体的圆心的连线互成90°,对柱形岩样一端形成四面夹持;所述滚轮中心架由基座、安装基座上的圆环框架、以及安装在圆形框架上的三个滚轮卡爪组成,三个滚轮卡爪与圆环形框架圆心的连线互成120°,对柱形岩样另一端形成三面夹持,柱形岩样水平设置在岩石切割机的切割台上方,四爪自定心圆盘、滚轮中心架及柱形岩样轴心在同一水平线上,相对水平高度不超过0.1mm,导轨穿过岩石切割机的底座,岩石切割机的圆形刀片与柱形岩样相垂直。
进一步地,异形框架为门拱形,电动机嵌入异形框架上部穿透的圆形孔洞中,异形框架底部设置两个对称的底座,底座正中心各有一穿透的螺栓孔;直线轴承滑块通过螺栓与底座实现固接。
进一步地,圆环形框架的底端固定于基座,在基座底端向两侧延伸的部分对称布置两个螺栓孔;所述的直线轴承滑块与螺栓孔通过螺栓相连接。
进一步地,四个卡爪可作为正爪和反爪两种类型,分别适用于直径较小和直径较大的岩样,圆形盘体侧面有一圆孔,圆孔内部为小伞齿轮,当使用扳手转动小伞齿轮,四个卡爪同时向中心靠近或退出,用于夹持不同直径的岩石样品,同时具有自动定心的功能。
进一步地,电动机为圆柱形,末端通过导线与电源连接,电源优选220V交流电源。
进一步地,滚轮中心架可以根据圆柱型岩石样品的直径分别调节三个滚轮卡爪的顶部螺栓,使卡爪末端的滚轮与柱形岩样接触,避免岩石切割时岩棒翘起造成切割面出现崩边现象,确保岩石试样在切割过程中不发生离心、牢固固定。
进一步地,导轨为两条平行焊接连接的直线轨道,导轨的侧面设置刻度尺,可根据实验要求便捷准确地确定岩样切割位置,并通过直线轴承滑块间接调节岩样切割位置,刻度标尺与柱形岩样的侧面平行,与岩石切割机的圆形刀片垂直,垂直度公差小于0.05mm。
进一步地,直线轴承滑块沿导轨自由滑动,根据岩棒的长度调节滚轮中心架、四爪自定心卡盘与电动机整体在导轨上的位置。
进一步地,四爪自定心卡盘的厚度为100mm,圆环内径100mm,外径300mm,圆形卡盘圆心的高度为200mm,采用镍铬钢材料,四爪自定心卡盘的各个部件做防锈处理,使卡盘在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
进一步地,滚轮中心架的圆形框架内径为280mm,外径为300mm,圆心高度为200mm,制备材料为镍铬钢,确保切割过程中材料不会变形,确保岩石样品在切割过程中牢固固定,滚轮中心架的各部件均做防锈处理,使所述滚轮中心架在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
本发明具有以下有益效果:
1)本发明中采用电动四爪自定心卡盘,使柱形岩样在切割过程中绕轴心均匀连续旋转,使切割面受力均匀,确保切割面的平整度和完整性,切割质量高。
2)本发明可以将柱形样品水平且牢固固定于岩石切割的切割台,在保证样品切割质量的同时也保证了切割作业的安全性。
3)本发明导轨上所设置的刻度尺可根据实验要求便捷准确地确定岩样切割位置,并通过滑块调节岩样切割位置,保证切割精度的同时提高切割效率。
4)本发明操作简便,坚固耐用,广泛适用于不同尺寸的各类柱形岩石及混凝土等样品。
5)本发明的制作过程方法简单、组装快速,装置成本合理,降低了造价。
附图说明
图1为本发明夹具装置的主视图;
图2为本发明夹具装置的俯视图;
图3为本发明夹具装置的四爪自定心卡盘侧视图;
图4为本发明夹具装置的滚轮中心架侧视图;
图5为本发明装置的异形框架示意图;
图6为本发明立体结构示意图;
图中:1、四爪自定心卡盘;1-1、卡爪;1-2、圆形盘体;1-3、小伞齿轮;2、柱形岩样;3、电动机;3-1、电动机导线;4、异形框架;4-1、圆形孔洞;4-2、底座;4-3、螺栓孔;5、岩石切割机;5-1、圆形刀片;5-2、底座;6、滚轮中心架;6-1、滚轮卡爪;6-2、圆环形框架;6-3、基座;6-4、螺栓孔;7、直线轴承滑块;8、螺栓;9、导轨;9-1、刻度尺。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图6所示,本发明实施例的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,包括导轨9、通过直线轴承滑块7安装在导轨9上的异形框架4和滚轮中心架6、安装在异形框架4和滚轮中心架6之间的岩石切割机5以及安装在异形框架4上的四爪自定心卡盘1,四爪自定心卡盘1的末端通过轴承与水平内嵌安装在异形框架4内的电动机3的驱动端连接,电动机3驱动四爪自定心卡盘1绕轴心旋转;所述四爪自定心卡盘1由圆形盘体1-2和四只卡爪1-1组成;四个卡爪1-1均匀对称镶嵌在四爪自定心卡盘1的内侧,四个卡爪1-1与圆形盘体1-2的圆心的连线互成90°,对柱形岩样2一端形成四面夹持;所述滚轮中心架6由基座6-3、安装基座6-3上的圆环框架6-2、以及安装在圆形框架6-2上的三个滚轮卡爪6-1组成,三个滚轮卡爪6-1与圆环形框架6-2圆心的连线互成120°,对柱形岩样2另一端形成三面夹持,柱形岩样2水平设置在岩石切割机的切割台上方,所述四爪自定心卡盘1和滚轮中心架6牢固固定柱形岩样2的两端。导轨穿过岩石切割机的底座5-2,岩石切割机的圆形刀片5-1与柱形岩样2相垂直。
本实施例中,异形框架4为门拱形,电动机3嵌入异形框架4上部穿透的圆形孔洞4-1中,异形框架4底部设置两个对称的底座4-2,底座4-2正中心各有一穿透的螺栓孔4-3;直线轴承滑块7通过螺栓8与底座4-2实现固接。
本实施例中,圆环形框架6-2的底端固定于基座6-3,在基座6-3底端向两侧延伸的部分对称布置两个螺栓孔6-4;所述的直线轴承滑块与螺栓孔通过螺栓8相连接。
本实施例中,四个卡爪1-1可作为正爪和反爪两种类型,分别适用于直径较小和直径较大的岩样,圆形盘体1-2侧面有一圆孔1-3,圆孔1-3内部为小伞齿轮,当使用扳手转动小伞齿轮,四个卡爪同时向中心靠近或退出,用于夹持不同直径的岩石样品,同时具有自动定心的功能。
本实施例中,电动机3为圆柱形,末端通过导线3-1与电源连接,电源优选220V交流电源。
本实施例中,滚轮中心架可以根据圆柱型岩石样品的直径分别调节三个滚轮卡爪的顶部螺栓,使卡爪末端的滚轮与柱形岩样接触,避免岩石切割时岩棒翘起造成切割面出现崩边现象,确保岩石试样在切割过程中不发生离心、牢固固定。
本实施例中,导轨9为两条平行焊接连接的直线轨道,两导轨形成的夹角小于0.5°,导轨9的侧面设置刻度尺9-1,可根据实验要求便捷准确地确定岩样切割位置,并通过直线轴承滑块7间接调节岩样切割位置,刻度标尺9-1与柱形岩样2的侧面平行,与岩石切割机5的圆形刀片5-1垂直,垂直度公差小于0.05mm。
本实施例中,直线轴承滑块7沿导轨自由滑动,根据岩棒的长度调节滚轮中心架、四爪自定心卡盘与电动机整体在导轨上的位置。
本实施例中,四爪自定心卡盘的厚度为100mm,圆环内径100mm,外径300mm,圆形卡盘圆心的高度为200mm,采用镍铬钢材料,四爪自定心卡盘的各个部件做防锈处理,使卡盘在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
本实施例中,滚轮中心架6的圆形框架6-2内径为280mm,外径为300mm,圆心高度为200mm,制备材料为镍铬钢,确保切割过程中材料不会变形,确保岩石样品在切割过程中牢固固定,滚轮中心架6的各部件均做防锈处理,使所述滚轮中心架在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
本实施例中,所述电动机中心高度为200mm,为180W单相电动机。所述导轨长度为600mm,制备材料为不锈钢,确保切割完成后滑块在导轨上自由滑动,可以重复使用。所述岩石切割机基座上设置穿透的凹槽,所述导轨穿过凹槽与岩石切割机垂直连接。
本发明在使用时:首先将直线轴承滑块7安装在导轨9上,并确保直线轴承滑块7能够自由滑动;然后将柱形岩样2的一端置于四爪自定心卡盘1的四个卡爪1-1限定的范围内,在确保柱形岩样圆心与圆形盘体1-2圆心重合的同时,用扳手转动小伞齿轮1-3,使四个卡爪牢固固定柱形岩样,之后根据柱形岩样2的长度调节滚轮中心架6的位置,将其置于柱形岩样2的另一端,确保柱形岩样与导轨9平行,同时调节三个滚轮上部的螺栓,将柱形岩样2的另一端牢固固定。根据实验要求确定柱形岩样切割面的在刻度尺9-1上的位置,滑动整个电动夹具装置,使柱形岩样2的切割面与岩石切割机圆形刀片5-1所在平面相重合,用螺栓8将异形框架4、滚轮中心架6与直线轴承滑块7分别通过螺栓孔4-3、螺栓孔6-4牢固固定于导轨9上。开启电动机3的电源,调节切割转速并满足实验要求,使用岩石切割机的圆形刀片5-1切割柱形岩样2。
本具体实施的夹具可以将柱形样品水平且牢固固定于岩石切割机的切割台上方,同时在切割过程中使柱形试样围绕轴心不断地匀速旋转,保证了切割面的受力均匀,表面平整,而且不会出现崩边的情况。此外,导轨上的刻度尺可以快速准确确定切割位置,螺栓与直线轴承滑块的设置让操作十分便捷。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:包括导轨、通过直线轴承滑块安装在导轨上的异形框架和滚轮中心架、安装在异形框架和滚轮中心架之间的岩石切割机以及安装在异形框架上的四爪自定心卡盘,四爪自定心卡盘的末端通过轴承与水平内嵌安装在异形框架内的电动机的驱动端连接,电动机驱动四爪自定心卡盘绕轴心旋转;
所述四爪自定心卡盘由圆形盘体和四只卡爪组成,四个卡爪均匀对称镶嵌在四爪自定心卡盘的内侧,四个卡爪与圆形盘体的圆心的连线互成90°,对柱形岩样一端形成四面夹持;所述滚轮中心架由基座、安装在基座上的圆环框架、以及安装在圆环框架上的三个滚轮卡爪组成,三个滚轮卡爪与圆环形框架圆心的连线互成120°,对柱形岩样另一端形成三面夹持,柱形岩样水平设置在岩石切割机的切割台上方,柱形岩样、四爪自定心圆盘和圆环形滚轮框架的轴心在同一水平线上,相对水平高度不超过0.1mm,导轨穿过岩石切割机的底座,岩石切割机的圆形刀片与柱形岩样相垂直。
2.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:异形框架为门拱形,电动机嵌入异形框架上部穿透的圆形孔洞中,异形框架底部设置两个对称的底座,底座正中心各有一穿透的螺栓孔;直线轴承滑块通过螺栓与底座实现固接。
3.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:圆环形框架的底端固定于基座,在基座底端向两侧延伸的部分对称布置两个螺栓孔;所述的直线轴承滑块与螺栓孔通过螺栓相连接。
4.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:四个卡爪可作为正爪和反爪两种类型,分别适用于直径较小和直径较大的岩样,圆形盘体侧面有一圆孔,圆孔内部为小伞齿轮,当使用扳手转动小伞齿轮,四个卡爪同时向中心靠近或退出,用于夹持不同直径的岩石样品,同时具有自动定心的功能。
5.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:电动机为圆柱形,末端通过导线与电源连接。
6.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:滚轮中心架可以根据圆柱型岩石样品的直径分别调节三个滚轮卡爪的顶部螺栓,使卡爪末端的滚轮与柱形岩样接触,避免岩石切割时岩棒翘起造成切割面出现崩边现象,确保岩石试样在切割过程中不发生离心、牢固固定。
7.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:导轨为两条平行焊接连接的直线轨道,导轨的侧面设置刻度尺,刻度标尺与柱形岩样的侧面平行,与岩石切割机的圆形刀片垂直,垂直度公差小于0.05mm。
8.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:直线轴承滑块沿导轨自由滑动,根据岩棒的长度调节滚轮中心架、四爪自定心卡盘与电动机整体在导轨上的位置。
9.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:四爪自定心卡盘的厚度为100mm,圆环内径100mm,外径300mm,圆形卡盘圆心的高度为200mm,采用镍铬钢材料,四爪自定心卡盘的各个部件做防锈处理,使卡盘在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
10.如权利要求1所述的一种用于岩石切割机的电动旋转夹具,其特征在于:滚轮中心架的圆形框架内径为280mm,外径为300mm,圆心高度为200mm,制备材料为镍铬钢,确保切割过程中材料不会变形,确保岩石样品在切割过程中牢固固定,滚轮中心架的各部件均做防锈处理,使所述滚轮中心架在岩石样品切割过程中喷水降温的条件下不被腐蚀。
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