CN118010410A - 混凝土钻孔取芯机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固定建筑物的钻孔取样装置领域，公开了混凝土钻孔取芯机，包括机座，所述机座上安装有导轨，滑动安装在导轨上用于钻孔取芯的进钻机构，驱动进钻机构沿所述导轨往复移动的施压机构，还包括用于检测钻孔区域是否存在钢筋的检测报警单元。本发明通过在空心钻内设置用于触发报警电路的开关机构，使得当空心钻切割过程中接触到作为导体的钢筋就会使开关机构导通，从而触发报警电路报警，避免取样过程中将受力钢筋切断导致结构件受损的问题。

Description

混凝土钻孔取芯机

技术领域

本发明涉及固定建筑物的钻孔取样装置领域，尤其涉及桥梁箱梁等砼体的钻孔取芯装置技术领域，确切地说是混凝土钻孔取芯机。

背景技术

砼体取芯是从已经成型的混凝土结构中通过钻孔取出混凝土试样的设备。根据CECS03:2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》；GB11818-89《混凝土钻孔取芯机技术要求》和GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求进行钻孔取芯操作。在实际砼体取芯过程中采用的装置/设备并不统一，一般多采用手动下压钻进取芯操作，下压的力度和进钻量根据设备负荷变化而人为主观调整。现有技术中混凝土取芯设备通常采用的是机械下压，利用螺纹驱动钻头向砼体进钻，这种下压方式的优点在于，设备简单，可靠性高，操作简便；当然也存在结构上带来的弊端，就是对操作人员要求较高，由于砼体是刚性结构，加之下压的螺纹也是纯机械结构，无论旋转多少始终都会有一个瞬间的进刀量，这一瞬间对于刀具和驱动机构的负荷会出现陡增，对于刀具的磨损伤害较大，需要瞬间承受砼体切割的应力，容易将钻头齿部打断。对于砼体取芯切割最佳的状态就是以匀速的方式进给刀具，使得砼体在切割过程中能够形成非常整齐的试样侧壁，避免因试样内壁划伤而导致试样存在局部应力集中而破坏整个的试样抗压试验。故而，鉴于砼体取芯位置可能存在较硬的粗骨料或者钢筋等硬质材料，这使得线性的机械下压并不能满足砼体取芯的要求。

同时，砼体取芯位置需要选择结构件受力较小的部位，因为钢筋是砼体的核心受力构件，若取芯导致钢筋被切断将严重影响结构件的整体受力，故而避开砼体内的钢筋是必要的。截止到目前，尚未发现在砼体取芯过程中，能够针对取芯范围存在被切割的钢筋时发出报警的取芯设备。因此，如何改善机械下压带来的诸多弊端，如何准确检测取芯过程中是否存在钢筋被切割均是亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供混凝土钻孔取芯机，用于解决至少以下其中一个技术问题：

1、解决砼体取芯过程中，是否存在钢筋被切割的问题。

2、解决采用线性或者机械下压方式容易引起瞬间负荷陡增导致钻头齿部打断，机械受损，砼体试件被破坏等问题。

3、解决现有技术取芯不能对取芯的混凝土结构质地是否均匀做出判断。

本发明通过在空心钻内设置用于触发报警电路的开关机构，使得当空心钻切割过程中接触到作为导体的钢筋就会使开关机构导通，从而触发报警电路报警，避免取样过程中将受力钢筋切断导致结构件受损的问题。

同时，本发明采用气压驱动机构作为对进钻机构施加正压力的施压机构，采用恒压的施压机构能够根据实际取芯的混凝土的硬度，强度，质地均匀性等影响取芯效率的因素变化而自适应变化，不会引起负荷的瞬间陡增导致取芯设备或者混凝土试件受损的问题。例如，以现有技术中机械匀速施压为例，由于对空心钻施加的进给量是确定的，当取芯的混凝土中突然遇到硬度/强度陡增的钢筋或者鹅卵石等硬骨料时，空心钻受到的切割负荷将会瞬间增大，若此时空心钻无法完成正常的切削，那么或出现卡死，或出现切割齿损伤，或出现试件损伤的情况。本发明采用的自适应进给量是通过恒定的压力实现的，即对空心钻施加恒定的压力，当遇到混凝土中硬度/强度增加，切削效率会自然的降低，反之，若遇到混凝土中存在气泡或者硬度降低或者存在因离析导致的空鼓等导致硬度/强度降低，切削效率会自然的增加，进给量自然的增大。

最后，本发明在提供恒定的压力环境下进行取芯，能够通过统计单位时间内进钻的深度对混凝土结构的质地进行预判；同时，还能够绘制取芯过程中进钻深度与时间之间的关系获取当前混凝土在对应厚度区域的硬度/强度是否达标的定性判断。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

混凝土钻孔取芯机，包括机座，所述机座上安装有导轨，滑动安装在导轨上用于钻孔取芯的进钻机构，驱动进钻机构沿所述导轨往复移动的施压机构，还包括用于检测钻孔区域是否存在钢筋的检测报警单元，所述进钻机构包括与所述导轨滑动连接的滑移支架，所述滑移支架上转动连接有中空的转轴A，所述转轴A的上端连接有用于将多根旋转的导线与多根静止的导线对应电连接的换线器，所述转轴A的下端同轴固定连接有用于钻孔的空心钻，所述空心钻下端可拆卸固定连接有钻头，所述钻头包括多个相互绝缘的切割齿，所述空心钻的侧壁内或者内壁上设置有多根中空的导管；所述检测报警单元包括报警电路和用于导通所述报警电路的开关机构，所述开关机构包括分别设置在任一所述导管内的多根导线，任一导线的下端均电连接有一个独立的切割齿，任一导线上端均通过所述换线器连通，所述换线器具有针脚接头并与所述报警电路电连接。

优选地，所述切割齿中至少一个与所述报警电路正极/高电位电连接，其余的切割齿与报警电路的负极/低电位电连接；或者，所述切割齿中至少一个与所述报警电路负极/低点位电连接，其余的切割齿与报警电路的正极/高电位电连接。

优选地，所述切割齿的最大切割内径r小于空心钻的最小内径R。

优选地，所述钻头包括呈环状的钻头本体，所述钻头本体的上端面设置有用于容纳并用于与所述空心钻固定连接的凹槽；所述钻头本体的下端面呈圆周阵列设置有多个用于固定安装所述切割齿的盲孔，所述盲孔内壁与切割齿之间设置有绝缘材料。

优选地，换线器包括固定安装在滑移支架上的外壳体，一端贯穿所述外壳体并与转轴A同轴驱动连接的转轴B，所述转轴B通过轴承与外壳体转动连接，所述转轴B的圆周侧壁上轴向间隔设置有多块绝缘盘，相邻两个绝缘盘之间设置有铜环，任一铜环通过安装在沿转轴B中轴线设置的线缆孔内的导线与所述切割齿一一连通；所述外壳体内壁上设置有针脚盒，所述针脚盒上设置有多组与任一所述铜环对应设置的导电弹片，任一组导电弹片均由两片相对设置并将同一个铜环夹持的弹片组成；所述针脚盒可拆卸电连接有针脚盖，所述针脚盖上设置有用于与报警电路连通的针脚接头，所述针脚接头内具有多根分别与任一所述组导电弹片电连接的针脚。

优选地，所述施压机构采用伺服丝杆驱动机构，液压驱动机构，配重施压机构和气压驱动机构中的任一一种。

优选地，所述施压机构采用气压驱动机构对进钻机构提供往复驱动力，所述气压驱动机构包括满足钻孔取芯行程的气缸，所述气缸内设置有带活塞的活塞杆，所述活塞将气缸分隔成上腔体和下腔体，所述气缸侧壁上靠近两端位置分别设置有与上腔体和下腔体连通的第二进气接头和第二出气接头，所述第二进气接头与增压机构连通。

优选地，所述第二进气接头与增压机构之间设置有电磁阀A，电磁阀A与第二进气接头之间设置有旁通电磁阀B；所述第二出气接头与增压机构之间设置有电磁阀C，电磁阀C与第二出气接头之间设置有旁通电磁阀D，所述电磁阀A，电磁阀B，电磁阀C和电磁阀D均与控制单元电连接。

优选地，所述增压机构与电磁阀A/电磁阀C之间还增设有储压罐。

优选地，还包括设置在气缸外侧壁用于检测上腔体内实时气压P的气压传感器，设置在活塞杆上用于实时活塞杆受到的轴向压力的压力传感器，以及设置在机座上用于检测所述滑移支架移动距离的位移传感器，所述压力传感器，气压传感器和位移传感器均与所述控制单元电连接；所述控制单元包括用于存储所述压力传感器，气压传感器和位移传感器数据的存储单元。

有益效果：

1、本发明通过在空心钻内设置用于触发报警电路的开关机构，使得当空心钻切割过程中接触到作为导体的钢筋就会使开关机构导通，从而触发报警电路报警，避免取样过程中将受力钢筋切断导致结构件受损的问题。

2、本发明采用气压驱动机构作为对进钻机构施加正压力的施压机构，采用恒压的施压机构能够根据实际取芯的混凝土的硬度，强度，质地均匀性等影响取芯效率的因素变化而自适应变化，不会引起负荷的瞬间陡增导致取芯设备或者混凝土试件受损的问题。

3、本发明采用的自适应进给量是通过恒定的压力实现的，即对空心钻施加恒定的压力，当遇到混凝土中硬度/强度增加，切削效率会自然的降低，反之，若遇到混凝土中存在气泡或者硬度降低或者存在因离析导致的空鼓等导致硬度/强度降低，切削效率会自然的增加，进给量自然的增大，始终都能保证取芯装置和试件不受损伤。

4、本发明在提供恒定的压力环境下进行取芯，能够通过统计单位时间内进钻的深度对混凝土结构的质地进行判断；同时，还能够绘制取芯过程中进钻深度与时间之间的关系获取当前混凝土在对应厚度区域的硬度/强度是否达标的定性判断。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构主视图。

图2是图1中沿剖切符号B-B的剖视图。

图3是图2中C区结构放大图。

图4是图1中沿剖切符号A-A的剖视图。

图5是图4中D区结构放大图。

图6是图1的轴测图。

图7是图6中E区结构放大图。

图8是图1另一视觉轴测图。

图9是换线器的结构轴测图。

图10是换线器的俯视图。

图11是图10中沿剖切符号F-F的剖视图。

图12是换线器内部结构示意图。

图13是换线器的右视图。

图14是图13中沿剖切符号G-G的剖视图。

图15是取芯位置存在钢筋的示意图。

图16是切割齿在旋转过程中导通报警电路的原理示意图。

图17是本发明的工作原理流程图。

图18是本发明的结构原理示意图。

图19是增压机构通过电磁阀控制施压机构下压或者上升的连接结构图。

图20是在图19基础上增加储压罐的结构图。

图21是不同硬度的混凝土在相同压力下随时间的钻孔深度曲线图。

图中：0-机座；01-导轨；1-控制单元；2-增压机构；21-电磁阀A；22-电磁阀B；23-电磁阀C；24-电磁阀D；3-储压罐；31-第一进气接头；32-第一出气接头；4-施压机构；41-气缸；42-第二进气接头；43-第二出气接头；44-上腔体；45-下腔体；46-活塞杆；5-进钻机构；51-滑移支架；52-电机；53-变速机构；54-转轴A；55-滑座；56-空心钻；561-导管；562-钻头；563-切割齿；6-检测报警单元；61-换线器；611-外壳体；612-转轴B；613-轴承；614-绝缘盘；615-铜环；616-线缆孔；617-螺纹；618-导电弹片；619-针脚盒；620-针脚盖；621-针脚接头；7-压力传感器；8-气压传感器；9-位移传感器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例提供了一种混凝土钻孔取芯机，结构参见图1-图8所示，包括机座0，所述机座0上安装有导轨01，滑动安装在导轨01上用于钻孔取芯的进钻机构5，驱动进钻机构5沿所述导轨01往复移动的施压机构4，还包括用于检测钻孔区域是否存在钢筋的检测报警单元6，所述进钻机构5包括与所述导轨01滑动连接的滑移支架51，所述滑移支架51通过多个化作55与所述导轨01滑动连接，具体参见图7所示，所述滑移支架51上转动连接有中空的转轴A54，所述转轴A54的上端连接有用于将多根旋转的导线与多根静止的导线对应电连接的换线器61，所述转轴A54的下端同轴固定连接有用于钻孔的空心钻56，所述空心钻56下端可拆卸固定连接有钻头562，所述钻头562包括多个相互绝缘的切割齿563，所述空心钻56的侧壁内或者内壁上设置有多根中空的导管561；所述检测报警单元6包括报警电路和用于导通所述报警电路的开关机构，所述开关机构包括分别设置在任一所述导管561内的多根导线，任一导线的下端均电连接有一个独立的切割齿563，任一导线上端均通过所述换线器61连通，所述换线器61具有针脚接头621并与所述报警电路电连接。

结构及工作原理阐述：

机座0是安装，支撑整个钻孔取芯机的骨架结构，机座0的底部可以是如图1-图4所示的固定式的减震底座，也可以是采用诸如可锁止万向轮结构的移动结构，根据不同的使用和应用场景可以灵活设置。如果采用移动式的机座0，那么移动的滚轮可以采用充气的或者不充气的均可。

导轨01固定安装在机座0上，导轨01的数量原则上并不受限制，主要起到精准限制空心钻56移动轨迹的目的。作为本发明的钻孔取芯目的而言，导轨01的笔直程度和精度越高越好。一般导轨01采用具有稳定性的布局，例如对称布置两根平行的导轨01，或者呈三角形布置三根，再或者如图1、图4、图6和图8所示的四根平行导轨01呈矩形布置亦可。任一根导轨01应匹配两个固定安装在所述滑移支架51上的滑座55。

施压机构4是用于向进钻机构5施加压力的机构，现有技术中有多种方式可以实现，例如采用丝杆，或者液压机构，丝杆由于具有均匀的进给量，这对于未知混凝土结构而言是不合适的，容易导致试件损伤等。相比之下液压机构进行恒压施压更具可靠性。本实施例中，并未对施压机构4做明确的改进，可采用现有技术。

进钻机构5，进钻机构5是直接作用于混凝土结构件，及用于取芯的混凝土对象或者砼体对象的结构，也是获得试件质量好坏的关键。进钻机构5主要是通过高速旋转的空心钻56对需要取芯的混凝土对象进行切割，从而获得用于测试的砼体试件/混凝土试件。实际驱动的结构可参见图4所示，由电机52、变速机构53和转轴A54依次驱动连接，由于切割混凝土需要保持一定的扭矩和转速，因此，所述变速机构53在本实施例中采用减速机构实现，以获得更大的扭矩输出，避免出现卡滞现象。在此需要说明的是，本发明全文述及混凝土或者砼体视为同一含义，基于本领域对混凝土和砼体在相同或者不同场景下均可交替使用且指代对象并无歧义，考虑到本领域技术人员的阅读习惯，故而在本发明中仍然具有共通性。但是，作为进钻机构5虽然其产生的作用于现有技术一致，均用于切割混凝体试件，但就本发明中进钻机构5结构而言，与现有技术存在极大的区别，主要包括：

其一，空心钻56下方用于切割的钻头562与空心钻56的筒体结构之间采用可拆卸固定连接，并非采用一体成型。其主要原因在于空心钻56的内侧壁或者侧壁中须要多个呈圆周阵列布置的导管561，这是基于本发明创造性的赋予了其在进行钻孔取芯的同时，还具有检测进钻过程中是否切割到钢筋的功能。

其二，钻头562上安装有多个用于切割混凝土的切割齿563，每个切割齿563均是独立绝缘于所述钻头562的，绝缘的方式可以采用物理隔离，涂覆隔离，镀层等方式实现。

检测报警单元6是本实施例最大的创造和改进点之一，其作用是在进行钻孔取芯的过程中，如若遇到取芯范围交叉或者完全横穿有导电体，一般为钢筋，那么即可瞬间做出报警，提示操作人员不能继续钻孔，否则会导致取样对象结构可能遭受到破坏，从而从根本上避免置筋被破坏的问题发生。那么检测报警单元6的工作原理如下：

参见图15和图16所示，其中图15示出了钢筋与取芯范围交叉和横穿的典型状态，所述的交叉是指在圆形的取芯范围内，混凝土内的钢筋较小角度的进入到取芯范围，如图15中连接R和R1的带箭头线段所示；当然，交叉的角度可能会更大，如图15中连接R和R4/R6所示带箭头线段所示；所述横穿是指以靠近或者完全与取芯范围的直径重合的位置具有钢筋，如图15中连接R/H与R9/H9的带箭头线段所示。上述无论哪种情况，若继续钻进，那么钢筋都会被切割断裂，导致混凝土结构件承力能力受损。为了简单的获得报警信息，本实施例设置了报警电路，即一旦报警电路导通即可获得报警信息，报警的方式可以采用现有技术中的一切形式，例如通过声音，可见光，或者显示信息等方式均可。报警电路设置的方式有多种，任意一种可行的即可，其中图16示出了其中一种工作原理，即当任一两个能够导通报警电路的切割齿563同时与混凝土中的钢筋接触到一瞬间时，报警电路随即导通，那么即可在那导通的一瞬间发出报警信息。由于切割齿563在钻头562的带动下是高速旋转的，那么实际的状态是不断的发出报警又不断的断开，报警电路将反复的处于导通、断开、导通、断开的循环状态。由于混凝土本身不具有导电性，因此，只要报警电路导通了一瞬间，即可知道当前取芯区域存在钢筋，不可继续取芯，随机则停止取芯工作，更新并找寻新的位置，从而避免了钢筋被切断的问题。参见图16所示，若将R和H对应的切割齿563与报警电路的正极/高电位连通，在实际切割时，只要R1-R9，H1-H9中任一个切割齿与钢筋接触，那么报警电路就回到通触发报警。由图15可知，钢筋与取芯范围的交叉角度跨度可达到5°-180°，其中5°满足的可检测条件是保证切割齿563的数量不低于72颗，当切割齿563的数量越多，那么可检测的角度将越小；反之，若切割齿563的数量越少，那么可检测的角度将越大。上述R，H，R1-R9，H1-H9均代表一个切割齿563，若取芯范围内理论上存在钢筋，但是实际并不能有效的检测出来，那只可能是钢筋处于几乎与取芯范围相切的状态。这种状态由于并不会导致钢筋的明显受损，不会影响到混凝土的结构强度，因此，在报警电路没有发出报警的前提下，及时钢筋处于极端盲区情况，也不会导致被切断影响强度的问题。由此说明，采用本实施提供的检测报警单元6是可靠的。值得说明的是，本实施例图16只是示出了报警电路的一种原理，以便于理解本发明；在实际的报警检测中，还可采用单片机进行电信号读取方式，无需采用肉眼观察的方式获取报警信息；甚至采用闭环控制方式，例如，当检测报警单元6一旦发出报警信息，则关闭进钻机构5，以达到第一时间停止进钻，保护混凝土钢筋不受损伤的目的。当然，作为电信号传递的问题之一，由于采集电信号的结构来自于切割齿563，当切割齿563与钢筋接触后，通过安装在导管561内的导线连通，并传递到报警电路，虽然远离非常简单；但是由于切割齿563是高速旋转的，用于报警的报警电路并不能随之旋转，在这种情况下如何实现稳定的电传导，本实施例采用的是换线器61实现。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上，进一步结合说明书附图15和图16所示，为了进一步提升报警发出的可靠性，以及能够尽可能在刚接触到钢筋时即可发出，本实施例提供了两套独立的可以出发报警电路报警的开关机构，所述切割齿563中至少一个与所述报警电路正极/高电位电连接，其余的切割齿563与报警电路的负极/低电位电连接；或者，所述切割齿563中至少一个与所述报警电路负极/低点位电连接，其余的切割齿563与报警电路的正极/高电位电连接。参见图15所示，只要位于R和R1-R9、H1-H9或者H和R1-R9、H1-H9的任何一对切割齿563同时接触到钢筋，都可以出发报警电路导通报警。然而上述组合从图15可以看出，已经涵盖了钢筋在切割取芯的范围内的任一可能的交叉角度，相较于一个正/负极组成的一套开关结构而言，更具稳定性和灵敏度。

为了避免导线被损坏，因此，在本实施例中，所述切割齿563的最大切割内径r小于空心钻56的最小内径R。这样使得导管561将始终不会与混凝土接触，从而使得导线始终不会被破坏，具体参见图2-图3所示。

本实施例中，所述钻头562包括呈环状的钻头本体，所述钻头本体的上端面设置有用于容纳并用于与所述空心钻56固定连接的凹槽；所述钻头本体的下端面呈圆周阵列设置有多个用于固定安装所述切割齿563的盲孔，所述盲孔内壁与切割齿563之间设置有绝缘材料，参见图5所示。

实施例3：

在上述任一实施例的基础上，参见图9-图14所示，换线器61包括固定安装在滑移支架51上的外壳体611，一端贯穿所述外壳体611并与转轴A同轴驱动连接的转轴B612，所述转轴B612通过轴承613与外壳体611转动连接，所述转轴B612的圆周侧壁上轴向间隔设置有多块绝缘盘614，相邻两个绝缘盘614之间设置有铜环615，任一铜环615通过安装在沿转轴B612中轴线设置的线缆孔616内的导线与所述切割齿563一一连通；所述外壳体611内壁上设置有针脚盒619，所述针脚盒619上设置有多组与任一所述铜环615对应设置的导电弹片618，任一组导电弹片618均由两片相对设置并将同一个铜环615夹持的弹片组成；所述针脚盒619可拆卸电连接有针脚盖620，所述针脚盖620上设置有用于与报警电路连通的针脚接头621，所述针脚接头621内具有多根分别与任一所述组导电弹片618电连接的针脚。本实施例提供的换线器61的结构及工作原理如下：

任一个切割齿563通过导线与铜环615电连接，由于转轴B612与转轴A54同轴连接，本实施例采用连接方式是采用设置有螺纹617的转轴B612与转轴A54驱动连接，螺纹旋紧的方向应与进钻旋转方向一致。导电弹片618无论在何种状态下都始终紧紧的与对应位置的铜环615保持良好接触，故而运动的切割齿563就能够与静止的导电弹片618形成稳定的电连接，然后再通过针脚盒619，针脚盖620和针脚接头621将电信号输出至报警电路的正极和/负极连通。

实施例4：

本实施例在上述任一实施例的基础上，进一步结合说明书附图1-图8所示，所述施压机构4采用气压驱动机构对进钻机构5提供往复驱动力，所述气压驱动机构包括满足钻孔取芯行程的气缸41，所述气缸41内设置有带活塞的活塞杆46，所述活塞将气缸41分隔成上腔体44和下腔体45，所述气缸41侧壁上靠近两端位置分别设置有与上腔体44和下腔体45连通的第二进气接头42和第二出气接头43，所述第二进气接头42与增压机构2连通。

本实施例中，参见图17-图21所示，所述第二进气接头42与增压机构2之间设置有电磁阀A21，电磁阀A21与第二进气接头42之间设置有旁通电磁阀B22；所述第二出气接头43与增压机构2之间设置有电磁阀C23，电磁阀C23与第二出气接头43之间设置有旁通电磁阀D24，所述电磁阀A21，电磁阀B22，电磁阀C23和电磁阀D24均与控制单元1电连接。本实施例中，所述增压机构2与电磁阀A21/电磁阀C23之间还增设有储压罐3。储压罐3上设置有第一进气接头31和第一出气接头32，并分别通过第一进气接头31和第一出气接头32与所述增压机构2和电磁阀A21/电磁阀C23连通，参见图20所示。

取芯的流程及工作原理阐述：

参见图17所示，首先由增压机构2向提供压缩空气，压缩空气通过电磁阀A21到达第二进气接头42，并进入到上腔体44，此时，电磁阀B22和电磁阀C23处于关闭状态，电磁阀A21和电磁阀D24处于打开状态；由于上腔体44与下腔体45之间形成明显的压力差，在压缩空气的作用下，推动活塞，活塞杆46向下运动。由于增压机构2提供的压缩空气达到额定压力后将不会继续增高，因此，活塞杆46受到的下压力是一定的，这样的好处在于，无论被切割的混凝土的硬度，质地是否均匀，都能够做到空心钻56的自适应进给，即混凝土的硬度大，切割困难，那么单位时间内的进给量就会自适应减小；反之，若混凝土的硬度小，切割容易，那么单位时间内的进给量就会自适应增大，从而从根本上解决了均匀或者机械的进给量在遇到被切割的混凝土质地突发改变时容易导致混凝土试件和/或取芯设备受损的问题。考虑到在取芯过程中，随着活塞的不断下降，上腔体44的有效空间将随着活塞的下移而不断扩大，若采用的增压机构2进行补压的阈值低于当前波动值，那么这样可能会导致恒定的气压下降；为了避免或者尽可能的降低因活塞下移导致对气压的影响，通过设置储压罐3即可降低，甚至消除因活塞下降导致的气压不稳的问题。值得说明的是，一般混凝土钻孔取芯的对象厚度不会超过50cm，那么即使按照最大深度50cm计算，活塞直径10cm计，上腔体44的理论最大增加体积约为1.57*10^-3m³，一般而言，常规的增压机构2，如空压机的有效储气空间在0.1-0.3 m³，平均按照0.15 m³计算，储压罐3配置一个小尺寸的0.4 m³，那么上腔体44即使按照理论最大值，也只能对气压造成约1.57*10^-3m³/0.4 m³*100%=0.39%的波动，并不会造成对空心钻56的任何影响。

当取芯完成后，需要将空心钻56取出时，则通过控制单元1将电磁阀B22和电磁阀C23打开，关闭电磁阀A21和电磁阀D24；从而使得压缩空气从进入下腔体45，将上腔体44内的压缩空气通过电磁阀B22排出，推动活塞向上运动，从而将空心钻56从混凝土中提起，完成整个取芯过程。

本实施例中，为了实现闭环控制，进一步参见图1、图4和图18所示，本发明还包括设置在气缸41外侧壁用于检测上腔体44内实时气压P的气压传感器8，设置在活塞杆46上用于实时活塞杆46受到的轴向压力的压力传感器7，以及设置在机座0上用于检测所述滑移支架51移动距离的位移传感器9，所述压力传感器7，气压传感器8和位移传感器9均与所述控制单元1电连接；所述控制单元1包括用于存储所述压力传感器7，气压传感器8和位移传感器9数据的存储单元。

气压传感器8采集上腔体44内的实时气体压强P，如果达到预设的压力值时，则通过控制单元1关闭增压机构2；反之，当气压传感器8采集到上腔体44内的气体压强P未达到预设压力值时，则保持增压机构2持续增压，直到达到预设的压力值。压力传感器7用于采集空心钻56实际受到的正压力，用于时候调取数据查看整个取芯过程中的压力情况。值得说明的是，根据单位时间内空心钻56的进给量大小分析当前混凝土质地是否均匀，以及在不同深度的质地情况的分析前提是保证空心钻56在进行钻孔取芯时受到的正压力是基本恒定的，否则单位时间内的进给量就不具有客观性和参考性。位移传感器9用于读取整个钻孔取芯过程中在任意时刻的实际进给量，即实际钻孔深度。通过读取整个取芯过程中时间与实际钻孔深度可以绘制如图21所示的不同硬度的混凝土在相同压力下随时间的钻孔深度曲线图，图21是在额定正压力的前提下采用控制变量法对不同的混凝土进行钻孔获得。该曲线能够直观地显示混凝土试样在不同深度的硬度/强度情况。其中，图21中的K1、K2和K4分别代表相同压力下，不同混凝土试样的钻孔深度曲线图；纵坐标代表在时间周期T内进钻的深度值，单位为CM；横坐标代表在时间轴，单位为MIN。值得说明的是，为了快速获得进钻数据，本实施例中的恒定压力采用配重下压方式实现，即将额定重量的重物通过物理支架限制于空心钻56上方并利用重物的重力作为空心钻56的恒定下压力对不同混凝土对象进行钻孔取芯获得图21所示曲线，时间采用秒表计时，当暂停进钻进行深度测量时则暂停计时，开始进钻时重新计时。K1的斜率整体而言是最大的，也就是代表K1钻孔取芯的混凝土的硬度最小，在额定正压力作用下，取芯深度最大；K2其次，K4最小，说明K1、K2和K4的混凝土试样的硬度逐渐增高。其中K3是基于质地绝对均匀的理想状态参考值，一般为特定标号的混凝土。即混凝土试样的切割进给量完全按照匀速进行。参见K2所示曲线的斜率不稳定，忽高忽低，说明K2曲线对应的混凝土的质地在不同深度差异性较大，但值得说明的是，无论切割深度与时间曲线的斜率如何波动，其斜率最多为零，并不会呈现负斜率；当斜率为零的极端情况一般是设备损坏，无法进行有效切割时出现。

通过上述曲线的斜率波动情况，以及波动的对应深度即可获知对应混凝土试样的对应深度的硬度情况，以及整体混凝土的质地均匀性。如果实际试样的切割深度-时间曲线斜率在参考曲线K3之上，那么说明实际的混凝土试样的硬度，强度超过标准值，符合要求；若实际试样的切割深度-时间曲线斜率在参考曲线K3之下，那么说明实际的混凝土试样的硬度，强度大概率并不达标，可通过将试件进行送检，进行标准的压力测试进行最终确定。本发明相较于现有技术而言，在对混凝土试件的预判上具有明显的进步，尤其是在送检距离较为偏远的山区施工项目而言显得尤为重要。一般而言，实际砼体钻孔取芯现场在施工现场，如果不能进行预判，则需要将试件送检待报告出具后方可进行后续工作。然而，混凝土待检样品往往从检测到最终的吊装中途还有大量的工序；若采用本发明进行砼体取芯，通过对取芯过程中深度-时间曲线则可判断当前取芯的混凝土的硬度/强度是否明显在标准之上，若是，则在送检的同时可安排现场进行吊装以外的其他工序，这样将大大节省了现场的时间，提高整体的施工效率。

作为本发明的进一步功能性拓展，还可以包括钢筋扫描单元，即将现有的用于混凝土内的钢筋扫描设备集成在本发明中，在进行钻孔取芯之前进行钢筋扫描，尽可能的避开钢筋区域进行取样。钢筋扫描单元可采用现有技术，例如北京海创高科科技有限公司提供的钢筋扫描仪，设备型号为HC-GY71S。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.混凝土钻孔取芯机，包括机座（0），所述机座（0）上安装有导轨（01），滑动安装在导轨（01）上用于钻孔取芯的进钻机构（5），驱动进钻机构（5）沿所述导轨（01）往复移动的施压机构（4），其特征在于：还包括用于检测钻孔区域是否存在钢筋的检测报警单元（6），所述进钻机构（5）包括与所述导轨（01）滑动连接的滑移支架（51），所述滑移支架（51）上转动连接有中空的转轴A（54），所述转轴A（54）的上端连接有用于将多根旋转的导线与多根静止的导线对应电连接的换线器（61），所述转轴A（54）的下端同轴固定连接有用于钻孔的空心钻（56），所述空心钻（56）下端可拆卸固定连接有钻头（562），所述钻头（562）包括多个相互绝缘的切割齿（563），所述空心钻（56）的侧壁内或者内壁上设置有多根中空的导管（561）；所述检测报警单元（6）包括报警电路和用于导通所述报警电路的开关机构，所述开关机构包括分别设置在任一所述导管（561）内的多根导线，任一导线的下端均电连接有一个独立的切割齿（563），任一导线上端均通过所述换线器（61）连通，所述换线器（61）具有针脚接头（621）并与所述报警电路电连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述切割齿（563）中至少一个与所述报警电路正极/高电位电连接，其余的切割齿（563）与报警电路的负极/低电位电连接；或者，所述切割齿（563）中至少一个与所述报警电路负极/低点位电连接，其余的切割齿（563）与报警电路的正极/高电位电连接。

3.根据权利要求1所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述切割齿（563）的最大切割内径r小于空心钻（56）的最小内径R。

4.根据权利要求1所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述钻头（562）包括呈环状的钻头本体，所述钻头本体的上端面设置有用于容纳并用于与所述空心钻（56）固定连接的凹槽；所述钻头本体的下端面呈圆周阵列设置有多个用于固定安装所述切割齿（563）的盲孔，所述盲孔内壁与切割齿（563）之间设置有绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：换线器（61）包括固定安装在滑移支架（51）上的外壳体（611），一端贯穿所述外壳体（611）并与转轴A同轴驱动连接的转轴B（612），所述转轴B（612）通过轴承（613）与外壳体（611）转动连接，所述转轴B（612）的圆周侧壁上轴向间隔设置有多块绝缘盘（614），相邻两个绝缘盘（614）之间设置有铜环（615），任一铜环（615）通过安装在沿转轴B（612）中轴线设置的线缆孔（616）内的导线与所述切割齿（563）一一连通；所述外壳体（611）内壁上设置有针脚盒（619），所述针脚盒（619）上设置有多组与任一所述铜环（615）对应设置的导电弹片（618），任一组导电弹片（618）均由两片相对设置并将同一个铜环（615）夹持的弹片组成；所述针脚盒（619）可拆卸电连接有针脚盖（620），所述针脚盖（620）上设置有用于与报警电路连通的针脚接头（621），所述针脚接头（621）内具有多根分别与任一所述组导电弹片（618）电连接的针脚。

6.根据权利要求1-5任一项所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述施压机构（4）采用伺服丝杆驱动机构，液压驱动机构，配重施压机构和气压驱动机构中的任一一种。

7.根据权利要求6所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述施压机构（4）采用气压驱动机构对进钻机构（5）提供往复驱动力，所述气压驱动机构包括满足钻孔取芯行程的气缸（41），所述气缸（41）内设置有带活塞的活塞杆（46），所述活塞将气缸（41）分隔成上腔体（44）和下腔体（45），所述气缸（41）侧壁上靠近两端位置分别设置有与上腔体（44）和下腔体（45）连通的第二进气接头（42）和第二出气接头（43），所述第二进气接头（42）与增压机构（2）连通。

8.根据权利要求7所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述第二进气接头（42）与增压机构（2）之间设置有电磁阀A（21），电磁阀A（21）与第二进气接头（42）之间设置有旁通电磁阀B（22）；所述第二出气接头（43）与增压机构（2）之间设置有电磁阀C（23），电磁阀C（23）与第二出气接头（43）之间设置有旁通电磁阀D（24），所述电磁阀A（21），电磁阀B（22），电磁阀C（23）和电磁阀D（24）均与控制单元（1）电连接。

9.根据权利要求8所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：所述增压机构（2）与电磁阀A（21）/电磁阀C（23）之间还增设有储压罐（3）。

10.根据权利要求8所述的混凝土钻孔取芯机，其特征在于：还包括设置在气缸（41）外侧壁用于检测上腔体（44）内实时气压P的气压传感器（8），设置在活塞杆（46）上用于实时活塞杆（46）受到的轴向压力的压力传感器（7），以及设置在机座（0）上用于检测所述滑移支架（51）移动距离的位移传感器（9），所述压力传感器（7），气压传感器（8）和位移传感器（9）均与所述控制单元（1）电连接；所述控制单元（1）包括用于存储所述压力传感器（7），气压传感器（8）和位移传感器（9）数据的存储单元。