CN114018631B - 一种古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法 - Google Patents

Abstract

一种古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法，所述取芯钻机具有钻身、螺旋钻杆、旋转头、锁紧器、激光测距仪、数显表、激光测距开关、动力驱动装置、控制开关、碎屑取样收集器、空心钻头、多个弹性伸缩杆、旋转固定盘、钻杆伸缩调节器。上述动力驱动装置具有与钻身固定连接的连接体、从动齿轮、数根连接杆、四个小型电机、四根传动轴、四个主动齿轮、四对轴承座。钻杆伸缩调节器具有限位通道、推动螺旋钻杆从该限位通道向外伸出的顶杆、后置弹簧、顶杆开关、顶杆卡扣。本发明还提供了古建筑墙内木结构取样方法。它能根据不同检测要求得到散状样品和芯状样品两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察，经济实用、方便快捷。

Description

一种古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法

技术领域

本发明涉及一种木结构取芯钻机，特别是一种古建筑墙内木结构取芯钻机，可用于土木工程领域，尤其是古建筑工程。本发明还涉及古建筑墙内木结构取样方法。

背景技术

现有取样器只能采取（采取是指采样、取样）木构件碎屑状样品，且拆卸不方便，取样后要更换储样器，且不能随时观测取样状态，不能钻取柱状芯样，不能更好的进行检测木料材质、糟朽情况、含水率等项目。

相关专利文献：CN109025878A公开了一种取芯钻机，包括动力头和能够固定于掘进机内部的固定座，固定座上设有条形推进梁，推进梁上设有用于与动力头固定连接的托架；其中，固定座与推进梁可拆卸的连接，托架与推进梁滑动连接。CN204532125U公开了一种取芯钻机钻进定位装置，该取芯钻机钻进定位装置包括底盘、扇形调节板、导向杆、限位螺栓、锁定螺栓，所述扇形调节板固定在底盘上，所述导向杆的起始端通过限位螺栓固定在扇形调节板上，所述扇形调节板包括调节板主体、至少一道刻度盘和与刻度盘对应设置的定位孔，导向杆上设置有与定位孔相对应的限位孔，锁定螺栓可通过定位孔和限位孔将导向杆与扇形调节板固定。

以上这些技术对于如何使古建筑墙内木结构取芯钻机能根据不同检测要求得到散状样品和芯状样品两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种古建筑墙内木结构取芯钻机，该取芯钻机能根据不同检测要求得到散状样品（碎屑样品）和芯状样品（柱状样品）两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察，经济实用、方便快捷。

为此，本发明的另一个目的在于提供一种古建筑墙内木结构取样方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种古建筑墙内木结构取芯钻机，具有钻身、螺旋钻杆、旋转头、将螺旋钻杆与旋转头固定连接的锁紧器（锁紧器也可称作钻头卡紧装置，可以是三爪卡头）、激光测距仪、数显表（数显屏）、激光测距开关、动力驱动装置、动力驱动装置的控制开关（控制开关即电机开关），其技术方案在于所述的古建筑墙内木结构取芯钻机还具有碎屑取样收集器、空心钻头（中空圆钻头）、多个弹性伸缩杆、旋转固定盘、钻杆伸缩调节器。

上述动力驱动装置具有与钻身固定连接（可以是焊接）的连接体、从动齿轮、呈横向设置的数根连接杆、四个小型电机（也称作微型电机，四个小型电机呈错开设置，可以节省钻身的体积）、与四个小型电机一一相对应的四根传动轴、与四根传动轴一一相对应的四个主动齿轮（小型齿轮）、四对轴承座；每根所述连接杆的一端与连接体（的侧壁）固定连接，每根所述连接杆的另一端与从动齿轮（的侧壁）固定连接，四个小型电机的底座固定于钻身（的内壁）上，每根所述传动轴的一端各固定安装一个主动齿轮，每根所述传动轴的另一端与其相对应的一个所述小型电机的动力输出端固定连接，每根所述传动轴各由一对轴承座限位支撑，每对所述轴承座的底座固定于钻身（的内壁）上，四个主动齿轮分别与从动齿轮相啮合，四个主动齿轮沿从动齿轮的圆周呈均匀分布，从动齿轮上、连接体上具有螺旋钻杆横向穿过的中心孔。这样，四个小型电机的动力通过传动轴、主动齿轮、从动齿轮、连接杆传递到连接体，由连接体带动旋转头旋转，实现螺旋钻杆、空心钻头的转动。同时，连接杆、传动轴、小型电机分布于螺旋钻杆1的外围，螺旋钻杆横穿过从动齿轮的中心孔和连接体的中心孔，不会影响旋转头、螺旋钻杆的转动。

上述钻杆伸缩调节器具有限位通道（限位通道即滑道、滑槽）、推动螺旋钻杆从该限位通道向外伸出的顶杆（顶杆也可称作推杆）、后置弹簧（压缩弹簧）、顶杆开关、顶杆卡扣，限位通道位于钻身的中心并沿螺旋钻杆的中心线方向设置，限位通道可为横向孔，顶杆、后置弹簧设于限位通道内，在限位通道内滑动实现伸缩的螺旋钻杆的内侧端由顶杆的一端限位，顶杆的另一端由后置弹簧的一端限位，后置弹簧的另一端由限位通道的底壁（右侧壁）限位，顶杆开关呈纵向设于钻身上，顶杆卡扣设于顶杆上，具体可以是顶杆卡扣（弹珠、凸柱）设于顶杆的纵向孔中，该纵向孔中设有压簧，该压簧位于顶杆卡扣下面，在后置弹簧处于完全压缩状态时，顶杆卡扣（从顶杆的所述的纵向孔伸出一部分）卡在限位通道上的凸起空腔内，在后置弹簧处于伸展状态时，顶杆卡扣离开限位通道上的凸起空腔而进入顶杆的所述的纵向孔中，顶杆向外伸出一条状凸起，限位通道上具有条状凸起沿其滑动的限位槽，这样便于顶杆沿限位通道滑动。

上述旋转固定盘套装在旋转头上并与旋转头固定连接，空心钻头通过多个弹性伸缩杆与旋转固定盘相连接，空心钻头的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆的一端皆固定连接，每个所述的弹性伸缩杆的另一端与旋转固定盘固定连接，上述碎屑取样收集器具有套管、与套管的腔体相连通的筒体，在使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样时，多个伸缩杆收缩（一部分）且螺旋钻杆的钻头从空心钻头的内孔中伸出（便于螺旋钻杆钻进），所述的套管套装于螺旋钻杆上；在使用空心钻头进行柱状样品取样时，螺旋钻杆伸进限位管的管孔而呈回缩状态，空心钻头相对于螺旋钻杆的钻头向外伸出。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述弹性伸缩杆的数量最好为四个（四个弹性伸缩杆最好沿圆周方向呈均匀分布）。上述筒体最好由透明材料制成（透明材料可以是有机玻璃），筒体上最好设置有刻度。上述旋转固定盘最好为圆环体状。上述连接杆的数量最好为四根。上述空心钻头的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆的一端固定连接的结构为螺纹连接或者通过（弹珠式）卡扣结构相连接成一体。每个所述的弹性伸缩杆的（另）一端与旋转固定盘固定连接的结构是，弹性伸缩杆的这一端穿过旋转固定盘上的横向通孔并由螺母锁定，旋转固定盘的两个侧面分别由弹性伸缩杆上的轴肩以及螺母限位（定位）。每个所述的弹性伸缩杆皆具有杆筒（杆筒也可称为套筒）、能伸入杆筒的内孔的杆体、（弹珠式）卡扣、设于杆筒的内孔中的用于对伸入杆筒的内孔的杆体限位的压簧、套装于杆筒上和杆体的伸出段上的压缩弹簧，所述的杆体的伸出段为杆体的从杆筒的内孔伸出的部分，每个所述的弹性伸缩杆中，压缩弹簧的一端由空心钻头的内侧端限位，压缩弹簧的另一端由旋转固定盘的侧壁限位，弹性伸缩杆处于收缩状态时，杆体的一部分伸入杆筒的内孔中，伸缩杆处于展开状态时，杆体的一端（右侧端）通过（弹珠式）卡扣与杆筒的一端（左侧端）锁定而连接在一起。杆筒、杆体、（弹珠式）卡扣构成卡扣伸缩杆，该卡扣伸缩杆的结构与雨伞的伸缩杆的结构相同。具体可以是卡扣（弹珠、凸柱）设于杆体的一端（右侧端）的纵向孔中，该纵向孔中设有压簧，该压簧位于卡扣下面，在锁定状态，卡扣从杆体的所述的纵向孔伸出一部分并从杆筒的纵向通孔伸出，卡扣卡在杆筒的纵向通孔中，在非锁定状态（操作者手向下压卡扣的顶端），卡扣离开杆筒的纵向通孔而进入杆体的所述的纵向孔中，杆体向外伸出一条状凸起，杆筒的内孔壁上具有条状凸起沿其滑动的限位槽，这样便于顶体沿杆筒的内孔滑动。上述顶杆卡扣的工作原理与雨伞的卡扣的工作原理相近似。

上述空心钻头具有管状基体、设置在管状基体的外侧端的多个钻齿，每个所述钻齿皆具有尖角状的切削刃、曲面状的凸起；每个所述钻齿中，所述凸起的顶端比切削刃的顶端高出的数值H为0.5~0.7mm（数值H可以选用0.55mm），切削刃的下切面的外侧端向上抬起而使切削刃的下切面与水平面的夹角β为20°~22°（夹角β可以选用21°），切削刃的上切面的底端与凸起的一侧的底部光滑过渡连接，凸起的另一侧的底部连接相邻的钻齿中的切削刃的下切面的底端。本发明的空心钻头的每个所述钻齿皆设置凸起，每个所述钻齿中，所述凸起高出切削刃,这样，钻齿在切削时所述凸起先于切削刃接触木料本体，木料本体在与凸起接触的部位被瞬间压实，木料的糟朽程度得到改善，而随后跟进的切削刃切削木料本体与凸起接触的部位，切削刃不会将木料撕裂、切烂，所得的柱状样品表面规则、平整，柱状样品破损率≤8%，取样效果良好，满足了不同需求的检测要求。同时，本发明的空心钻头对古建筑墙内木结构的损伤小，大大减小了对古建筑的破损程度。它操作简单，使用方便，制造成本低。

一种古建筑墙内木结构取样方法，所述取样方法使用上述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其技术方案在于所述取样方法是使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样，即使用螺旋钻杆钻进采取碎屑状样品（采取是指采样、取样），使用空心钻头进行柱状样品取样（使用空心钻头钻取柱状样品），空心钻头钻入木构件外包砌体或地仗材料内部。本发明直接通过微损方式钻入木料内部取出样品，可根据不同检测要求得到碎屑样品（散状样品）和柱状样品（芯状样品）两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察。取样完成后，碎屑样品直接进入碎屑取样收集器的筒体，通过筒体内的刻度值直接目测判定木料的糟朽程度，拆卸下筒体后碎屑样品保存，检测时取出，检测木料材质、糟朽情况、含水率等项目。在不使用本发明的取芯钻机时，螺旋钻杆的其中一大部分在限位通道中，弹性伸缩杆处于收缩状态，小巧方便，两种操作不相互影响。取样器封盖内设盖内螺丝、盖内软橡胶垫，取样后封盖，拆卸取样器，盖内软橡胶垫可以有效减轻试样搬运过程中产生的振动，试样进行室内抗剪试验或单轴抗压试验时，可根据试验需求直接选用径高比为1:1或1:2的试样直接进行试验，减少了试样再加工环节，进一步节省了成本，保证了试验的准确性。取样工作易于操作，保证了取样要求，节约了试验费用。同时也节省了试验的周期，能创造很好的经济效益。

上述使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样包括如下步骤：采用螺旋钻杆的钻头钻进，按下顶杆开关，将已伸进限位通道中呈回缩状态的螺旋钻杆由钻头端逐步向外伸出，当伸出长度达到一定数值（此伸出长度为碎屑取样收集器长度的1.3~1.8倍，可以选用1.4倍）后安装碎屑取样收集器，将空心钻头通过多个弹性伸缩杆与旋转固定器相连接，将多个伸缩杆收缩一部分并使螺旋钻杆的钻头从空心钻头的内孔中伸出（便于螺旋钻杆钻进），通过钻身下端的激光测距仪，随时观察钻进深度，通过透明的碎屑取样收集器随时观察样品糟朽程度及木构件与墙体厚度。

上述使用空心钻头进行柱状样品取样包括如下步骤：取下碎屑取样收集器，将螺旋钻杆伸进钻身的限位通道而呈回缩状态，伸出空心钻头，采用空心钻头进行钻进（此时弹性伸缩杆呈伸展状态），将所取柱状样品从两个相邻的伸缩杆之间的缝隙取出，可随时观测柱状样品。

本发明使用时：①首先对现场的墙体表面进行平整，表面平整度达到试验要求；②安装好上述碎屑取样收集器，选定取样位置，使螺旋钻杆沿限位通道滑动到适用长度，用锁紧器将螺旋钻杆锁死，回弹弹性伸缩杆，使得空心钻头不影响螺旋钻杆钻进及取样深度，随时拆卸碎屑取样收集器以便样品的回收，根据激光测距仪随时观察数显表（数显屏）读取钻进深度，有效控制钻进距离，避免钻进过大破坏原有古建筑结构，取样完毕后，拆卸碎屑取样收集器，收回螺旋钻杆。伸出弹性伸缩杆使用空心钻头进行钻取柱状样品（芯状样品），根据柱状样品的情况随时停止取样，保障对古建筑最小的破损程度。本发明设计合理，原理简明，制作成本较低，可实现大批量生产。

综上所述，本发明提供了一种古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法，所述取芯钻机能根据不同检测要求得到散状样品（碎屑样品）和芯状样品（柱状样品）两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察，经济实用、方便快捷。本发明取样效果良好，满足了不同需求的检测要求，同时本发明的空心钻头对古建筑墙内木结构的损伤小，大大减小了对古建筑的破损程度。

附图说明

图1为本发明的古建筑墙内木结构取芯钻机的结构示意图（多个伸缩杆收缩一部分且螺旋钻杆的钻头从空心钻头中伸出，使用螺旋钻杆钻进采取碎屑状样品）。

图2为本发明中碎屑取样收集器与螺旋钻杆相连接的结构示意图。

图3为本发明的古建筑墙内木结构取芯钻机的结构示意图（螺旋钻杆伸进钻身的限位通道而呈回缩状态，空心钻头伸出，使用空心钻头进行柱状样品取样）。

图4为本发明中一个弹性伸缩杆的结构示意图，图4中（a）为一个弹性伸缩杆的主视图，图4中（b）为一个弹性伸缩杆卸去压缩弹簧304的主视图。

图5为本发明中空心钻头、弹性伸缩杆、旋转固定盘相连接的结构示意图。

图6为本发明中空心钻头的结构示意图（立体图）。

图7为本发明中空心钻头的结构示意图（纵向剖视图）。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例1～2为本发明的古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明的古建筑墙内木结构取芯钻机具有钻身11、螺旋钻杆1、旋转头5、将螺旋钻杆与旋转头固定连接的锁紧器4（锁紧器也可称作钻头卡紧装置，可以是三爪卡头）、激光测距仪7、数显表8（数显表即数显屏）、激光测距开关9、动力驱动装置13、动力驱动装置的控制开关10（控制开关即电机开关）、碎屑取样收集器2、空心钻头（中空圆钻头1′、多个弹性伸缩杆3、旋转固定盘6、钻杆伸缩调节器12。钻身（或者说是电机机身）为钢板制成的（外）壳体，钻身也可以由其它非金属材料制成。

如图3、图1所示，上述动力驱动装置13具有与钻身固定连接（可以是焊接）的连接体131、从动齿轮134、呈横向设置的数根连接杆132、四个小型电机137（小型电机也称作微型电机）、与四个小型电机一一相对应的四根传动轴136、与四根传动轴一一相对应的四个主动齿轮133（小型齿轮）、四对轴承座135和135′。四个小型电机呈错开设置，可以节省钻身的体积。每根所述连接杆132的一端与连接体131（的侧壁）固定连接，每根所述连接杆132的另一端与从动齿轮134（的侧壁）固定连接。四个小型电机137的底座固定于钻身11（的内壁）上，每根所述传动轴136的一端各固定安装一个主动齿轮133，每根所述传动轴136的另一端与其相对应的一个所述小型电机137的动力输出端固定连接，每根所述传动轴136各由一对轴承座135、135′限位支撑，每对所述轴承座135、135′的底座固定于钻身11（的内壁）上，每对所述轴承座135、135′皆带有滑动轴承。四个主动齿轮133分别与从动齿轮134相啮合，四个主动齿轮133沿从动齿轮134的圆周呈均匀分布，从动齿轮134上、连接体131上具有螺旋钻杆1横向穿过的中心孔。这样，四个小型电机137的动力通过传动轴136、主动齿轮133、从动齿轮134、连接杆132传递到连接体131，由连接体131带动旋转头5旋转，实现螺旋钻杆1、空心钻头1′的转动。同时，连接杆132、传动轴136、小型电机137分布于螺旋钻杆1的外围，螺旋钻杆1横穿过从动齿轮134的中心孔和连接体131的中心孔，不会影响旋转头5、螺旋钻杆1的转动。

如图1、图3所示，上述钻杆伸缩调节器12具有限位通道121（限位通道即滑道、滑槽）、推动螺旋钻杆从该限位通道向外伸出的顶杆122（顶杆也可称作推杆）、后置弹簧123（后置弹簧即压缩弹簧）、顶杆开关124、顶杆卡扣125（顶杆卡扣即弹珠式卡扣）。限位通道121位于钻身11的中心并沿螺旋钻杆的中心线方向设置，限位通道121可为横向孔，顶杆122、后置弹簧123设于限位通道121内。在限位通道内滑动实现伸缩的螺旋钻杆1的内侧端（右侧端）由顶杆122的一端限位，顶杆122的另一端由后置弹簧123的一端限位，后置弹簧123的另一端由限位通道121的底壁（右侧壁，可以是限位通道121上的堵头）限位。顶杆开关124呈纵向设于钻身11上，顶杆卡扣125设于顶杆122上，在后置弹簧123处于完全压缩状态时，顶杆卡扣125卡在限位通道上的凸起空腔内，在后置弹簧123处于伸展状态时，顶杆卡扣125离开限位通道上的凸起空腔。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，上述旋转固定盘6套装在旋转头5上并与旋转头5固定连接，旋转固定盘6与旋转头5之间可以设置弹性垫（弹性体）。空心钻头1′通过多个弹性伸缩杆3与旋转固定盘6相连接，空心钻头1′的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆3的一端皆固定连接，每个所述的弹性伸缩杆3的另一端与旋转固定盘6固定连接，上述碎屑取样收集器2具有套管201、与套管的腔体相连通的筒体202，在使用螺旋钻杆1进行碎屑样品取样时，多个伸缩杆收缩一部分且螺旋钻杆1的钻头从空心钻头1′的内孔中伸出（便于螺旋钻杆钻进），所述的套管201套装于螺旋钻杆1上。在使用空心钻头1′进行柱状样品取样时，螺旋钻杆1伸进限位管121的管孔而呈回缩状态，空心钻头1′相对于螺旋钻杆1的钻头向外伸出。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，上述弹性伸缩杆3的数量为四个（最好沿圆周方向呈均匀分布）。上述筒体202由透明材料制成，透明材料可以是有机玻璃，筒体202上设置有刻度。上述旋转固定盘6可以为圆环体状。上述连接杆132的数量为四根。上述空心钻头1′的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆3的一端固定连接的结构为螺纹连接或者通过（弹珠式）卡扣结构相连接成一体。每个所述的弹性伸缩杆3的（另）一端与旋转固定盘6固定连接的结构是，弹性伸缩杆3的这一端穿过旋转固定盘6上的横向通孔并由螺母6′锁定，旋转固定盘6的两个侧面分别由弹性伸缩杆3上的轴肩以及螺母6′限位（定位）。每个所述的弹性伸缩杆3皆具有杆筒301（杆筒也可称为套筒）、能伸入杆筒301的内孔的杆体303、卡扣302（卡扣302为弹珠式卡扣）、设于杆筒的内孔中的用于对伸入杆筒的内孔的杆体限位的压簧305、套装于杆筒上和杆体的伸出段上的压缩弹簧304。所述的杆体的伸出段为杆体的从杆筒的内孔伸出的部分，每个所述的弹性伸缩杆3中，压缩弹簧304的一端由空心钻头1′的内侧端限位，压缩弹簧304的另一端由旋转固定盘6的侧壁限位。弹性伸缩杆处于收缩状态时，杆体303的一部分伸入杆筒301的内孔中，伸缩杆处于展开状态时，杆体303的一端（右侧端）通过卡扣302与杆筒301的一端（左侧端）锁定而连接在一起。杆筒301、杆体303、卡扣302（该卡扣为弹珠式卡扣）构成卡扣伸缩杆，该卡扣伸缩杆的结构与雨伞的伸缩杆的结构相同。上述顶杆卡扣125的工作原理与雨伞的卡扣的工作原理相同。

如图6、图7、图1、图3所示，上述空心钻头1′具有管状基体、设置在管状基体的外侧端（或者说是下端、左侧端）的多个钻齿101（钻齿也就是切削齿），即空心钻头呈圆筒状结构，空心钻头的外侧端的多个钻齿呈圆（环）形分布。每个所述钻齿101皆具有（横截面为）尖角状的切削刃102、曲面状的凸起103。每个所述钻齿101中，所述凸起103的顶端比切削刃102的顶端高出的数值H为0.5~0.7mm，数值H可选用0.55mm，切削刃102的下切面（外侧切面，平面）的外侧端（左侧端）向上抬起而使切削刃102的下切面与水平面的夹角β为20°~22°，夹角β可选用21°，切削刃102的上切面的底端与凸起103的一侧的底部光滑过渡连接，凸起103的另一侧的底部连接相邻的钻齿中的切削刃的下切面的底端。图7中标记100为连接孔，可以是螺纹连接孔，用以和弹性伸缩杆3相连接。使用已有的空心钻头钻取柱状芯样，所检测的木料材质有的糟朽情况较严重，使用空心钻头进行柱状样品取样时切削刃容易将木料撕裂、切烂，所得的柱状样品表面不规则、不平整，柱状样品破损率达25%以上，取样效果不佳。本发明的空心钻头的每个所述钻齿皆设置凸起，每个所述钻齿中，所述凸起高出切削刃,这样，钻齿在切削时所述凸起先于切削刃接触木料本体，木料本体在与凸起接触的部位被瞬间压实，木料的糟朽程度得到改善，而随后跟进的切削刃切削木料本体与凸起接触的部位，切削刃不会将木料撕裂、切烂，所得的柱状样品表面规则、平整，柱状样品破损率≤8%，取样效果良好，满足了不同需求的检测要求，经试验，累积所得200件柱状样品中，完好（柱状样品表面规则、平整）的有189件，完好率达94.5%，完好率高。同时，本发明的空心钻头对古建筑墙内木结构的损伤小（所得柱状样品完好率高自然损伤小），大大减小了对古建筑的破损程度。它操作简单，使用方便，制造成本低。

上述空心钻头1′可以由圆形钢管加工而成，杆筒301可以由圆形（薄）钢管加工而成，杆体303可以由圆钢加工而成，旋转固定盘6可以由圆钢或者钢板加工而成，顶杆122、顶杆开关124可以由圆钢加工而成，顶杆开关124可以为一个圆柱体形的杆体，其顶端带有手柄。连接体131可以由钢板加工而成，连接杆132、传动轴136可以由圆钢加工而成，主动齿轮133、从动齿轮134可以由圆钢或者钢板加工成直齿轮。

实施例2：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明的古建筑墙内木结构取样方法，是使用实施例1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，所述取样方法是使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样，即使用螺旋钻杆钻进采取碎屑状样品（采取是指采样、取样），使用空心钻头进行柱状样品取样（使用空心钻头钻取柱状样品），空心钻头钻入木构件外包砌体或地仗材料内部。本发明直接通过微损方式钻入木料内部取出样品，可根据不同检测要求得到碎屑样品（散状样品）和柱状样品（芯状样品）两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察。取样完成后，碎屑样品直接进入碎屑取样收集器的筒体，通过筒体内的刻度值直接目测判定木料的糟朽程度，拆卸下筒体后碎屑样品保存，检测时取出，检测木料材质、糟朽情况、含水率等项目。在不使用本发明的取芯钻机时，螺旋钻杆的其中一大部分在限位通道121中，弹性伸缩杆处于收缩状态，小巧方便，两种操作不相互影响。取样器封盖内设盖内螺丝、盖内软橡胶垫，取样后封盖，拆卸取样器，盖内软橡胶垫可以有效减轻试样搬运过程中产生的振动，试样进行室内抗剪试验或单轴抗压试验时，可根据试验需求直接选用径高比为1:1或1:2的试样直接进行试验，减少了试样再加工环节，进一步节省了成本，保证了试验的准确性。取样工作易于操作，保证了取样要求，节约了试验费用。同时也节省了试验的周期，能创造很好的经济效益。

上述使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样包括如下步骤：

采用螺旋钻杆的钻头钻进，按下顶杆开关124，将已伸进限位通道121中呈回缩状态的螺旋钻杆1由钻头端逐步向外伸出，当伸出长度达到一定数值（此伸出长度为碎屑取样收集器长度的1.3~1.8倍，可以是1.4倍）后安装碎屑取样收集器2，将空心钻头1′通过多个弹性伸缩杆3与旋转固定器6相连接，将多个伸缩杆收缩一部分并使螺旋钻杆1的钻头从空心钻头1′的内孔中伸出（便于螺旋钻杆钻进），通过钻身11下端的激光测距仪，随时观察钻进深度，通过透明的碎屑取样收集器随时观察样品糟朽程度及木构件与墙体厚度。上述使用空心钻头进行柱状样品取样包括如下步骤：取下碎屑取样收集器，将螺旋钻杆1伸进钻身11的限位通道121而呈回缩状态，伸出空心钻头，采用空心钻头进行钻进（此时弹性伸缩杆呈伸展状态），将所取柱状样品从两个相邻的伸缩杆3之间的缝隙取出，可随时观测柱状样品。

钻机取样具体操作方法：按下顶杆开关124（顶杆开关按下后顶杆开关的底端只能到达限位通道121的顶端，并不伸入限位通道中），使顶杆卡扣（弹珠式卡扣）125下压（卡扣内部安装弹簧），顶杆卡扣不会再被限位通道上的凸起空腔限位，后置弹簧123伸长向外推动顶杆122，顶杆122的前端向外顶出螺旋钻杆1（顶杆122的顶出距离仅到达限位通道121最前端），螺旋钻杆1被顶出后由锁紧器4锁紧，锁紧后安装碎屑取样收集器2，伸展弹性伸缩杆，将其与空心钻头1′相连接，再与旋转固定盘6相连接。螺旋钻杆1、空心钻头1′、碎屑取样收集器2安装完后，打开控制开关10（即打开电机开关），使四个小型电机137转动，通过传动轴136带动主动齿轮133转动，从而带动从动齿轮134转动，从动齿轮134通过（固定在从动齿轮与连接体之间的）连接杆132将动力传递到连接体131，连接体131与旋转头5是（焊接）固定在一起的，因此当旋转头5转动时带动螺旋钻杆1和旋转固定盘6转动取出样品（分别采用螺旋钻杆的钻头钻进、空心钻头的钻齿钻进）。当取样完成后，关闭控制开关10，松开锁紧器4的锁扣，在限位通道121中按入螺旋钻杆1，使顶杆122后退，后置弹簧123被压缩，顶杆卡扣125卡在限位通道上的凸起空腔内。伸出弹性伸缩杆使用空心钻头进行钻取柱状样品（芯状样品），根据柱状样品的情况随时停止取样，保障对古建筑最小的破损程度。

综上所述，本发明的以上实施例提供了一种古建筑墙内木结构取芯钻机以及取样方法，所述取芯钻机能根据不同检测要求得到散状样品（碎屑样品）和芯状样品（柱状样品）两种规格，且碎屑状样品、柱状样品均为可视样品，方便取样观察，经济实用、方便快捷。本发明取样效果良好，满足了不同需求的检测要求，同时本发明的空心钻头对古建筑墙内木结构的损伤小，大大减小了对古建筑的破损程度。

Claims (10)

1.一种古建筑墙内木结构取芯钻机，具有钻身（11）、螺旋钻杆（1）、旋转头（5）、将螺旋钻杆与旋转头固定连接的锁紧器（4）、激光测距仪（7）、数显表（8）、激光测距开关（9）、动力驱动装置（13）、动力驱动装置的控制开关（10），其特征在于所述的古建筑墙内木结构取芯钻机还具有碎屑取样收集器（2）、空心钻头（1′）、多个弹性伸缩杆（3）、旋转固定盘（6）、钻杆伸缩调节器（12）；

上述动力驱动装置（13）具有与钻身固定连接的连接体（131）、从动齿轮（134）、呈横向设置的数根连接杆（132）、四个小型电机（137）、与四个小型电机一一相对应的四根传动轴（136）、与四根传动轴一一相对应的四个主动齿轮（133）、四对轴承座（135、135′）；每根所述连接杆（132）的一端与连接体（131）固定连接，每根所述连接杆（132）的另一端与从动齿轮（134）固定连接，四个小型电机（137）的底座固定于钻身（11）上，每根所述传动轴（136）的一端各固定安装一个主动齿轮（133），每根所述传动轴（136）的另一端与其相对应的一个所述小型电机（137）的动力输出端固定连接，每根所述传动轴（136）各由一对轴承座（135、135′）限位支撑，每对所述轴承座（135、135′）的底座固定于钻身（11）上，四个主动齿轮（133）分别与从动齿轮（134）相啮合，四个主动齿轮（133）沿从动齿轮（134）的圆周呈均匀分布，从动齿轮（134）上、连接体（131）上具有螺旋钻杆（1）横向穿过的中心孔；

上述钻杆伸缩调节器（12）具有限位通道（121）、推动螺旋钻杆从该限位通道向外伸出的顶杆（122）、后置弹簧（123）、顶杆开关（124）、顶杆卡扣（125），限位通道（121）位于钻身（11）的中心并沿螺旋钻杆的中心线方向设置，顶杆（122）、后置弹簧（123）设于限位通道（121）内，在限位通道内滑动实现伸缩的螺旋钻杆（1）的内侧端由顶杆（122）的一端限位，顶杆（122）的另一端由后置弹簧（123）的一端限位，后置弹簧（123）的另一端由限位通道（121）的底壁限位，顶杆开关（124）呈纵向设于钻身（11）上，顶杆卡扣（125）设于顶杆（122）上，在后置弹簧（123）处于完全压缩状态时，顶杆卡扣（125）卡在限位通道上的凸起空腔内，在后置弹簧（123）处于伸展状态时，顶杆卡扣（125）离开限位通道上的凸起空腔；

上述旋转固定盘（6）套装在旋转头（5）上并与旋转头（5）固定连接，空心钻头（1′）通过多个弹性伸缩杆（3）与旋转固定盘（6）相连接，空心钻头（1′）的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆（3）的一端皆固定连接，每个所述的弹性伸缩杆（3）的另一端与旋转固定盘（6）固定连接，上述碎屑取样收集器（2）具有套管（201）、与套管的腔体相连通的筒体（202），在使用螺旋钻杆（1）进行碎屑样品取样时，多个伸缩杆收缩且螺旋钻杆（1）的钻头从空心钻头（1′）的内孔中伸出，所述的套管（201）套装于螺旋钻杆（1）上；在使用空心钻头（1′）进行柱状样品取样时，螺旋钻杆（1）伸进限位管（121）的管孔而呈回缩状态，空心钻头（1′）相对于螺旋钻杆（1）的钻头向外伸出。

2.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述弹性伸缩杆（3）的数量为四个。

3.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述筒体（202）由透明材料制成，筒体（202）上设置有刻度。

4.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述旋转固定盘（6）为圆环体状。

5.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述连接杆（132）的数量为四根。

6.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述空心钻头（1′）的内侧端与每个所述的弹性伸缩杆（3）的一端固定连接的结构为螺纹连接；每个所述的弹性伸缩杆（3）的一端与旋转固定盘（6）固定连接的结构是，弹性伸缩杆（3）的这一端穿过旋转固定盘（6）上的横向通孔并由螺母（6′）锁定，旋转固定盘（6）的两个侧面分别由弹性伸缩杆（3）上的轴肩以及螺母（6′）限位。

7.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于每个所述的弹性伸缩杆（3）皆具有杆筒（301）、能伸入杆筒（301）的内孔的杆体（303）、卡扣（302）、设于杆筒的内孔中的用于对伸入杆筒的内孔的杆体限位的压簧（305）、套装于杆筒上和杆体的伸出段上的压缩弹簧（304），所述的杆体的伸出段为杆体的从杆筒的内孔伸出的部分，每个所述的弹性伸缩杆（3）中，压缩弹簧（304）的一端由空心钻头（1′）的内侧端限位，压缩弹簧（304）的另一端由旋转固定盘（6）的侧壁限位，弹性伸缩杆处于收缩状态时，杆体（303）的一部分伸入杆筒（301）的内孔中，伸缩杆处于展开状态时，杆体（303）的一端通过卡扣（302）与杆筒（301）的一端锁定而连接在一起。

8.根据权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于上述空心钻头（1′）具有管状基体、设置在管状基体的外侧端的多个钻齿（101），每个所述钻齿（101）皆具有尖角状的切削刃（102）、曲面状的凸起（103）；每个所述钻齿（101）中，所述凸起（103）的顶端比切削刃（102）的顶端高出的数值H为0.5~0.7mm，切削刃（102）的下切面的外侧端向上抬起而使切削刃（102）的下切面与水平面的夹角β为20°~22°，切削刃（102）的上切面的底端与凸起（103）的一侧的底部光滑过渡连接，凸起（103）的另一侧的底部连接相邻的钻齿中的切削刃的下切面的底端。

9.一种古建筑墙内木结构取样方法，所述取样方法使用权利要求1所述的古建筑墙内木结构取芯钻机，其特征在于所述取样方法是使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样，即使用螺旋钻杆钻进采取碎屑状样品，使用空心钻头进行柱状样品取样得到碎屑样品和柱状样品两种规格；

上述使用螺旋钻杆进行碎屑样品取样包括如下步骤：采用螺旋钻杆的钻头钻进，按下顶杆开关（124），将已伸进限位通道（121）中呈回缩状态的螺旋钻杆（1）由钻头端逐步向外伸出，当伸出长度达到一定数值后安装碎屑取样收集器（2），将空心钻头（1′）通过多个弹性伸缩杆（3）与旋转固定器（6）相连接，将多个伸缩杆收缩并使螺旋钻杆（1）的钻头从空心钻头（1′）的内孔中伸出，通过钻身（11）下端的激光测距仪，观察钻进深度，通过透明的碎屑取样收集器观察样品糟朽程度及木构件与墙体厚度；

上述使用空心钻头进行柱状样品取样包括如下步骤：取下碎屑取样收集器，将螺旋钻杆（1）伸进钻身（11）的限位通道（121）而呈回缩状态，伸出空心钻头，采用空心钻头进行钻进，此时弹性伸缩杆呈伸展状态，将所取柱状样品从两个相邻的伸缩杆（3）之间的缝隙取出，观测柱状样品。

10.根据权利要求9所述的古建筑墙内木结构取样方法，其特征在于上述螺旋钻杆由钻头端逐步向外伸出，当伸出长度为碎屑取样收集器长度的1.3~1.8倍后安装碎屑取样收集器（2）。