CN210375899U - 土工试验用切土器 - Google Patents

Abstract

一种土工试验用切土器，用于切制出更规则的圆柱形土样。它包括物料旋转模块、垂直切割模块和距离调整模块；所述垂直切割模块包括切刀和用于带动切刀升降的升降器；所述物料旋转模块包括第一机架和物料夹持器，所述物料夹持器包括分别与所述第一机架转动副连接的压件和顶件，所述压件和顶件的转轴均与垂线重合且共线设置，且所述压件和顶件中的至少一个与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副；所述距离调整模块用于调整所述转轴与所述切刀之间的距离。不需要手动调整转动轴与切刀之间的距离，切出的圆柱形土样更规整。

Description

土工试验用切土器

技术领域

本实用新型涉及土工试验工具技术领域，具体涉及一种土工试验用切土器。

背景技术

公开于2015年9月9日的中国专利文献CN104890129A记载了一种多功能可调节式自动切土器，参见图1，包括底座1和设置在底座1上方的支柱2，支柱2上方设有顶板3，顶板3与底座1平行；底座1上设有下定位盘4，下定位盘4沿自身轴线自由旋转，下定位盘4的上端面上设有若干定位针5；顶板3上设有第一驱动机构，第一驱动机构包括第一驱动电机6、驱动轴7和上定位盘8，第一驱动电机6固定在顶板3上，上定位盘8设置在顶板3下方，上定位盘8位于下定位盘4正上方，上定位盘8的下端面上设有若干定位针5，第一驱动电机6通过竖向设置的驱动轴7驱动上定位盘8旋转；第一驱动机构一侧设有切割机构，切割机构包括第二驱动电机21、滑动组件、丝杆10、定位杆9和切割组件，滑动组件设置在顶板3上且滑动组件沿顶板3滑动，第二驱动电机21竖向固定在滑动组件上，丝杆10竖向设置在顶板3下方且第二驱动电机21与丝杆10的上端传动连接，定位杆9设置在丝杆10一侧且定位杆9与丝杆10平行，丝杆10驱动切割组件沿着定位杆9上下移动，切割组件包括第三驱动电机20、支架11、主动轮19、从动轮12和软锯条13，支架11上设有与丝杆10匹配的螺纹孔和与定位杆9匹配的定位孔，第三驱动电机20固定在支架11上，第三驱动电机20驱动主动轮19旋转，主动轮19通过软锯条13带动从动轮12转动。

该技术方案中，需要手动推动切割机构沿径向导轨向驱动轴7运动，以切割出合适半径的土样，但该技术方案并不能维持丝杆10的垂直状态，所以，其切割的土样可能为截锥形，并非所需要的圆柱形。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何切制出更规则的圆柱形土样，为此，本实用新型提供一种土工试验用切土器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种土工试验用切土器，包括物料旋转模块、垂直切割模块和距离调整模块；所述垂直切割模块包括切刀和用于带动切刀升降的升降器；所述物料旋转模块包括第一机架和物料夹持器，所述物料夹持器包括分别与所述第一机架转动副连接的压件和顶件，所述压件和顶件的转轴均与垂线重合且共线设置，且所述压件和顶件中的至少一个与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副；所述距离调整模块用于调整所述转轴与所述切刀之间的距离。

进一步的，在所述压件的底面上固定连接有下插针，在所述顶件的顶面上固定连接有上插针。

进一步的，所述物料旋转模块还包括螺母，所述螺母与所述压件螺纹副连接，所述螺母与所述第一机架转动副连接，以使所述压件与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副，或者，所述螺母与所述顶件螺纹副连接，所述螺母与所述第一机架转动副连接，以使所述顶件与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副。

优选的，所述距离调整模块包括基台和安装在基台上的直线运动模组，所述第一机架安装在所述直线运动模组的活动台上，所述升降器安装在所述基台上，所述活动台的运动方向与所述切刀的刃线所在垂面相交，且所述活动台的行程适配物料的切割需要。

进一步的，所述直线运动模组包括基座、齿轮齿条副和位移调整电机，所述基座与所述基台移动副连接，所述齿轮齿条副的齿条平行于所述移动副的位移方向设置并固定连接在所述基台上，所述齿轮齿条副的齿轮键固定连接在所述位移调整电机的输出轴上，在基座的对应于所述齿轮齿条副的位置设有第一通孔，以使所述齿轮齿条副能够啮合连接，所述基座的顶面形成所述活动台。

又进一步的，所述第一机架固定连接在所述活动台上，在所述活动台上设有第二通孔，所述物料旋转模块还包括旋转驱动电机，所述顶件贯穿与所述第二通孔与所述旋转驱动电机的输出轴传动连接。

更进一步的，所述物料旋转模块还包括变频器，所述变频器与所述旋转驱动电机对应电连接。

优选的，所述切刀的刃线斜向上设置。

优选的，所述切刀与所述升降器可拆卸连接。

优选的，所述升降器包括第二机架，以及安装在第二机架上的丝杆机构和垂向导轨，所述切刀与所述丝杆机构的滚珠螺母连接，所述丝杆机构的丝杆垂向设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）不需要手动调整转动轴与切刀之间的距离，切出的圆柱形土样更规整。

（2）切刀的刃线斜向上设置，切割阻力小。

附图说明

图1为现有技术中的多功能可调节式自动切土器的结构图。

图2本实用新型一种土工试验用切土器的主视图。

图3为本实用新型一种土工试验用切土器的物料旋转模块和距离调整模块的剖面图。

图4为本实用新型一种土工试验用切土器的垂直切割模块的主视图。

图中，1-基台，11-第二机架，2-物料旋转模块，211-第一机架，212-螺母，22-物料夹持器，221-压件，2211-下插针，222-顶件，2221-上插针，23-锥齿轮副，24-旋转驱动电机，3-垂直切割模块，31-切刀，32-垂向导轨，33-丝杆机构，34-丝杆电机，4-距离调整模块，41-基座，42-移动副，43-齿轮齿条副，44-位移调整电机，5-土块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：一种土工试验用切土器，参见图2-4，包括物料旋转模块2、垂直切割模块3和距离调整模块4。

参见图4，垂直切割模块3包括切刀31和用于带动切刀31升降的升降器。优选的，升降器包括第二机架11、安装在第二机架11上的丝杆机构33和安装在第二机架11上的垂向导轨32，第二机架11固定连接在基台1的上表面。第二机架11选择矩形框架，垂向导轨32选择带有垂向缝的立杆，丝杆机构33的丝杆垂向设置并与丝杆电机34的输出轴通过连轴器传动连接，切刀31贯穿垂向缝与丝杆机构33的滚珠螺母固定连接。最好的，垂向导轨32设有两根，分别设置在切刀31的刃线两端，丝杆机构33也设有两套，分别用于牵拉切刀31的刃线两端，此时，切刀31可以与丝杆机构33的滚珠螺母转动副连接。优选的，切刀31的刃线斜向上设置，这样切刀31垂直升降时的切割阻力小。优选的，切刀31与丝杆机构33的滚珠螺母可拆卸连接，例如销钉连接、螺栓连接。因为刀片使用时间久后会变钝，可拆卸连接例于更换切刀31。应当明白，切刀31指能够对土块起到切削作用的零件，它可以是狭义上的刀，也可以是锯。

参见图3，物料旋转模块2包括第一机架211和物料夹持器22，第一机架211选择矩形框架，物料夹持器包括分别与第一机架211转动副连接的压件221和顶件222，压件221和顶件222中的至少一个与第一机架211形成具轴向锁止功能的圆柱副，且压件221和顶件222的转轴均与垂线重合且共线设置。优选的，参见图1，物料旋转模块2还包括螺母212，螺母212与压件221螺纹副连接，螺母212与第一机架211转动副连接，以使压件221与第一机架211形成具轴向锁止功能的圆柱副，在其它实施例中，螺母212也可以与顶件2221螺纹副连接，螺母212与第一机架211转动副连接，以使顶件2221与第一机架211形成具轴向锁止功能的圆柱副。参见图2，螺母212通过下压推力滚子轴承、上顶推力滚子轴承与第一机架211圆柱副连接，下压推力滚子轴承和上顶推力滚子轴承配合，使第一机架211与螺母212在轴线上共轴，并能够承受轴向推力。顶件222通过下压推力滚子轴承、上顶推力滚子轴承与第一机架211圆柱副连接，下压推力滚子轴承和上顶推力滚子轴承配合，使第一机架211与顶杆222在轴线上共轴，并能够承受轴向推力。

优选的，在压件221的底面上固定连接有下插针2211，在顶件222的顶面上固定连接有上插针2221。下插针2211、上插针2221能够插入土块中，可以更好的固定土块。

参见图2，距离调整模块4用于调整转轴与切刀31之间的距离。优选的，距离调整模块4包括基台1和安装在基台1上的直线运动模组，第一机架211固定连接在直线运动模组的活动台上，第二机架11固定连接在基台1上，最好使物料旋转模块2能够在第二机架11内通行。活动台的运动方向与切刀31的刃线所在垂面相交，且活动台的行程适配物料的切割需要。

进一步的，直线运动模组包括基座41、齿轮齿条副43和位移调整电机44，基座41与基台42移动副连接，移动副可以由燕尾槽滑轨机构形成，燕尾槽滑轨机构的导轨固定在基台1的上表面上，燕尾槽滑轨机构的滑块固定在基座41的下表面上。齿轮齿条副43的齿条平行于移动副42的位移方向设置并固定连接在基台1上，齿轮齿条副43的齿轮键固定连接在位移调整电机44的输出轴上，在基座41的对应于齿轮齿条副43的位置设有第一通孔，以使齿轮齿条副43能够穿过第一通孔实现啮合连接，基座41的顶面形成直线运动模组的活动台。

又进一步的，第一机架211固定连接在基座41上，在基座41的上壁设有第二通孔，物料旋转模块2还包括旋转驱动电机24，顶件222贯穿与第二通孔与旋转驱动电机24的输出轴传动连接，例如顶件222通过锥齿轮副23与旋转驱动电机24的输出轴传动连接，具体的，锥齿轮副23的一个锥齿轮键固定连接在顶件222上，锥齿轮副23的另一个锥齿轮键固定连接在旋转驱动电机24的输出轴上，这两个锥齿轮啮合连接形成锥齿轮副23。

土工试验用切土器最好采用自动化控制，即位移调整电机44选择伺服电机或步进电机，包括控制模块，控制模块包括控制器、步进电机驱动器、输入模块和输出模块，输入模块、输出模块分别与控制器的GPIO引脚对应电连接，控制器的GPIO引脚与步进电机驱动器的控制信号输入端对应电连接，步进电机驱动器的输出端与步进电机对应电连接。这样，借助步进电机，距离调整模块4可以精准地控制调整转轴与切刀31之间的距离。优选的，物料旋转模块2还包括变频器（未画），变频器与旋转驱动电机24对应电连接。通过变频器驱动旋转驱动电机24，这样，便于调整旋转驱动电机24的输出轴转速，防止切刀31切削转速过大的切块5时产生的阻力大，导致试件5或旋转驱动电机24损坏，同时可以实现软启动和快速制动。

使用时，将土块5放置在顶件222上，握持螺母212，旋转压件221，以使压件221能够沿螺母212的轴向向下移动并压在土块5的顶面上，当上插针2221和下插针2211均插入土块5后，就完成了对土块5的夹持。开启旋转驱动电机24、位移调整电机44和丝杆电机34，位移调整电机44的输出轴驱动基座41向切刀31靠近，旋转驱动电机24的输出轴驱动顶件222带动土块5及压件221旋转，丝杆电机34带动切刀升降。当切刀31与土块5接触时，切刀31将土块5的表皮剥落，由于土块5处于旋转状态，所以土块5会被切刀31切成圆柱体。位移调整电机44推动土块5继续向切刀31靠近，从而实现切割出目标直径的圆柱体。之后，握持螺母212，逆向旋转压件221，使压件沿螺母212的轴向向上移动且上插针2221与土块的距离能够摘下土块5。取出土块5后，将土块5的两端切除，以移除上插针2221和下插针2211损坏的表面，并使土样达到规定的尺寸。

在具体应用时，高分子聚合物注浆固化后形成十分坚硬的土质，制作标准试件比较困难，此时，切刀31的刀刃处可以设置细密的锯齿，以增强切削效果。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种土工试验用切土器，包括物料旋转模块、垂直切割模块和距离调整模块；所述垂直切割模块包括切刀和用于带动切刀升降的升降器；所述物料旋转模块包括第一机架和物料夹持器，所述物料夹持器包括分别与所述第一机架转动副连接的压件和顶件，其特征在于，所述压件和顶件的转轴均与垂线重合且共线设置，且所述压件和顶件中的至少一个与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副；所述距离调整模块用于调整所述转轴与所述切刀之间的距离。

2.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，在所述压件的底面上固定连接有下插针，在所述顶件的顶面上固定连接有上插针。

3.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述物料旋转模块还包括螺母，所述螺母与所述压件螺纹副连接，所述螺母与所述第一机架转动副连接，以使所述压件与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副，或者，所述螺母与所述顶件螺纹副连接，所述螺母与所述第一机架转动副连接，以使所述顶件与所述第一机架形成具轴向锁止功能的圆柱副。

4.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述距离调整模块包括基台和安装在基台上的直线运动模组，所述第一机架安装在所述直线运动模组的活动台上，所述升降器安装在所述基台上，所述活动台的运动方向与所述切刀的刃线所在垂面相交，且所述活动台的行程适配物料的切割需要。

5.如权利要求4所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述直线运动模组包括基座、齿轮齿条副和位移调整电机，所述基座与所述基台移动副连接，所述齿轮齿条副的齿条平行于所述移动副的位移方向设置并固定连接在所述基台上，所述齿轮齿条副的齿轮键固定连接在所述位移调整电机的输出轴上，在基座的对应于所述齿轮齿条副的位置设有第一通孔，以使所述齿轮齿条副能够啮合连接，所述基座的顶面形成所述活动台。

6.如权利要求5所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述第一机架固定连接在所述活动台上，在所述活动台上设有第二通孔，所述物料旋转模块还包括旋转驱动电机，所述顶件贯穿与所述第二通孔与所述旋转驱动电机的输出轴传动连接。

7.如权利要求6所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述物料旋转模块还包括变频器，所述变频器与所述旋转驱动电机对应电连接。

8.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述切刀的刃线斜向上设置。

9.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述切刀与所述升降器可拆卸连接。

10.如权利要求1所述的土工试验用切土器，其特征在于，所述升降器包括第二机架，以及安装在第二机架上的丝杆机构和垂向导轨，所述切刀与所述丝杆机构的滚珠螺母连接，所述丝杆机构的丝杆垂向设置。

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