圆木桩端部锥形倒角自动化和半自动化加工设备的制作方法

本发明属于木材加工设备技术领域，具体涉及一种应用于圆木桩端部进行锥形倒角处理的加工设备。

背景技术：

圆木桩在建筑工程和水利工程中应用非常普遍，根据《建筑基坑支护技术规程》jgj120-2012对基坑支护的定义如下：为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。常见的基坑支护形式主要有：⒈排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂；⒉地下连续墙支护，地连墙+支撑；⒊水泥挡土墙；4.钢板桩(1)：型钢桩横挡板支护，钢板桩(1)支护；⒌土钉墙(喷锚支护)；⒍逆作拱墙；⒎原状土放坡；⒏基坑内支撑；⒐桩、墙加支撑系统；10.简单水平支撑；11.钢筋混凝土排桩；12.上述两种或者两种以上方式的合理组合等。圆木桩在使用时，通常需要将其一端削成圆锥头，以便于能够深入土层中，还需要利用压力工具例如通过铲车将竖立状态的圆木桩压入地下一定深度。圆木桩组成连体的墙结构还可应用于在软土地区超过一定深度的大型基坑，采用木桩连墙或围护桩加混凝土内支撑的支护形式，能够克服流塑状冲填土软弱地层条件，并保证临时边坡在结构完成并土方回填前这段时间保持稳定，是解决基坑工程中地面基础固定的重要手段。但大量的圆木桩端部处理需要人工采用移动切割工具来完成，圆木桩的重力较大，每次切割需要反复搬运，费时费力，而且切割断面不足够整齐，导致各圆木桩如土阻力不同，影响牢固性，经常会因切割偏差出现部分废料。

技术实现要素：

针对目前对于圆木桩端部加工过程遍存在的缺陷和问题，以及现有技术中缺乏该类设备的可行技术问题，本发明提供一种圆木桩端部锥形倒角自动化和半自动化加工设备，能够实现自动上料和自动推进送料和自动切削加工的功能，便于自动化管理，用以节省人力成本和提高加工效率，提高输出成品质量标准一致。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种圆木桩端部锥形倒角自动化和半自动化加工设备，包括推送机构、翻转机构和切削机构等组成机构，所述的推送机构包括推送支架、推送驱动电机、偏心盘、摆杆和推拉杆，推送驱动电机固定在推送支架上端的工作台，推送驱动电机的转轴上安装有偏心盘，偏心盘上偏心位置固定有偏心轴，一根摆杆的后端通过轴套套装在偏心轴上能够转动，摆杆的前端通过销轴铰接有推拉杆，同时在工作台上固定安装有滑套，所述推拉杆匹配套装于该滑套；推送驱动电机转动后，能够通过偏心轴驱动摆杆运动，进而推动推拉杆沿直线前后往复运动。

所述的翻转机构包括旋转支架、含齿辊轮和旋转驱动电机，含齿辊轮为卧式圆柱筒状，其圆周均布设置有多个径向齿板，相邻径向齿板之间为容纳区，含齿辊轮两端中心位置有向外引出的辊轮轴，辊轮轴通过轴承安装在旋转支架的前后端，辊轮轴上安装有从动带轮，旋转驱动电机的转轴上安装有主动带轮，主动带轮与从动带轮通过传动带连接。

所述的切削机构包括切削支架，切削驱动电机、卧式支撑筒和锥形约束罩，所述切削驱动电机、卧式支撑筒和锥形约束罩依次固定在切削支架上，削驱动电机的切削中心转轴固定连接在卧式支撑筒的后方，锥形约束罩固定在卧式支撑筒的前方，且两者轴线一致，在卧式支撑筒内部的后方还套装有内套架，内套架前侧有定弹簧座其内套装有推力弹簧，在锥形约束罩中心设置通孔并匹配安装有纵向推杆，该纵向推杆的后端有动弹簧座，所述的推力弹簧的前端支撑在该动弹簧座后侧面，所述的锥形约束罩的至少一条母线上开有条形刀口，刀口侧壁平行固定有刀片。

所述锥形约束罩与所述含齿辊轮最上侧位置对应，且位于最上侧两个径向齿板之间，所述推送机构的滑套的轴线与锥形约束罩的轴线一致。

还包括输送机构，该机构包括导流载板和接料板，导流载板位于所述含齿辊轮旋转方向的前侧，接料板位于所述含齿辊轮旋转方向的后侧，导流载板的前侧有挡止板，挡止板向上倾斜且含有与径向齿板配合让位的槽，使径向齿板能在转动时进入该槽内拨动圆木桩。

所述导流载板在靠近切削机构一侧含有整平侧壁，使各圆木桩的端部保持齐平。

所述卧式支撑筒通过其外侧的固定座固定在切削支架顶部，所述锥形约束罩套装于卧式支撑筒内后，又在锥形约束罩与卧式支撑筒之间均布固定有多个径向连板。

所述推拉杆的前端固定有推头，该推头的端面为圆盘平面，且直径大于圆木桩直径。

一种圆木桩端部锥形倒角半自动加工设备，包括推送机构、翻转机构和切削机构，所述的推送机构包括推送支架，压推手杆，推拉杆、辅助支撑台和滑套，滑套固定在推送支架上端的工作台的上端前部，辅助支撑台固定在推送支架上端的工作台的上端后部，推拉杆匹配套装于滑套内且支撑在辅助支撑台上侧，在所述推拉杆（的中部固定有推杆支座，在推杆支座的上侧通过按压转轴铰接有压推手杆，从而，压推手杆能围绕按压转轴上下转动，在压推手杆位于按压转轴一侧有偏心压头，当压推手杆能围绕按压转轴向下翻转后，偏心压头能够支撑在推拉杆上侧，使压推手杆与推拉杆组成一体，通过按压转轴驱动推动推拉杆沿直线前后往复运动；所述的翻转机构包括旋转支架、含齿辊轮和旋转驱动电机，含齿辊轮为卧式圆柱筒状，其圆周均布设置有多个径向齿板，相邻径向齿板之间为容纳区，含齿辊轮两端中心位置有向外引出的辊轮轴，辊轮轴通过轴承安装在旋转支架的前后端，辊轮轴上安装有从动带轮，旋转驱动电机的转轴上安装有主动带轮，主动带轮与从动带轮通过传动带连接；所述的切削机构包括切削支架，切削驱动电机、卧式支撑筒和锥形约束罩，所述切削驱动电机、卧式支撑筒和锥形约束罩依次固定在切削支架上，削驱动电机的切削中心转轴固定连接在卧式支撑筒的后方，锥形约束罩固定在卧式支撑筒的前方，且两者轴线一致，在卧式支撑筒内部的后方还套装有内套架，内套架前侧有定弹簧座其内套装有推力弹簧，在锥形约束罩中心设置通孔并匹配安装有纵向推杆，该纵向推杆的后端有动弹簧座，所述的推力弹簧的前端支撑在该动弹簧座后侧面，所述的锥形约束罩的至少一条母线上开有条形刀口，刀口侧壁平行固定有刀片；所述锥形约束罩与所述含齿辊轮最上侧位置对应，且位于最上侧两个径向齿板之间，所述推送机构的滑套的轴线与锥形约束罩的轴线一致；偏心盘的偏心轴运行至最远位置时，有位置传感器一检测偏心轴的远端位置，该位置传感器一将信号输送至控制器，由控制器驱动翻转机构的旋转驱动电机开始转动；在含齿辊轮的端部合适位置安装有位置传感器二，有控制器检测该位置传感器二的信号并控制翻转机构的旋转驱动电机停止转动。

在推杆支座于滑套之间的推拉杆外侧套装有弹簧。

压推手杆的末端设置对称的手柄。

推拉杆外侧设置有挡台，当推拉杆向前运动至极限位置后，该挡台支撑在滑套的后端，用以确定推拉杆向前运动的极限位置。

推拉杆与滑套之间设置对应的有标记线，用以确定推拉杆向前运动的极限位置。

本发明的有益效果：本发明能够实现快速连续地对大量圆木桩进行端部切削加工，加工过程能够实现自动推送序料和自动退料过程，能够显著降低人工加工的劳动强度，显著提高加工效率，加工后成品质量稳定，表面阻力效果一致。

本发明利用含齿辊轮圆周分布的多个径向齿板对单个圆木桩进行拨料和定位，定位后由推送机构和切削机构配合工作，依次交替实现自动连续工作。其中，推送机构是依靠偏心轮提供推送力，一个圆周循环过程中提供了推力和拉力两个过程，推力过程能够将圆木桩推送进入切削机构进行加工，拉力过程能够释放对圆木桩的推力，以便于圆木桩从切削机构中脱离，然后再由含齿辊轮驱动加工后的圆木桩输出。

本发明切削机构在对圆木桩端部加工时，由于推送机构的压迫，圆木桩并不转动，但锥形约束罩持续转动，从而能够不断切削和不断推进直至推送至极限位置后，完成标准切削过程，切削时的木屑从刀口输出。切削机构内含有纵向推杆且被推力弹簧顶压，始终存在来自于推头和纵向推杆的压力，确保切削过程的圆木桩稳定，以及利用推力弹簧在完工后将圆木桩推送出锥形约束罩不影响下次加工。

附图说明

图1是本发明的整机侧视示意图之一。

图2是图1中a-a剖面结构示意图。

图3是图1中切削机构的外观结构示意图。

图4是切削机构对圆木加工状态示意图之一。

图5是切削机构对圆木加工状态示意图之二。

图6是切削机构对圆木被动卸料状态示意图。

图7是本发明的整机侧视示意图之二。

图中标号：推送机构1，翻转机构2，切削机构3，输送机构4，圆木桩5，推送支架11，工作台12，偏心盘13，推杆支座13a，偏心轴14，压推手杆14a，手柄141，偏心压头142，摆杆15，按压转轴15a，推拉杆16，销轴17，辅助支撑台17a，滑套18，推头19，旋转支架21，辊轮轴22，含齿辊轮23，径向齿板24，旋转驱动电机25，主动带轮26，从动带轮27，切削支架31，切削驱动电机32，切削中心转轴33，卧式支撑筒34，固定座341，内套架342，定弹簧座343，锥形约束罩35，径向连板351，纵向推杆36，动弹簧座361，推力弹簧37，切刀38，刀口39，导流载板41，挡止板42，接料板43。

具体实施方式

如图1所示的针对圆木桩端部进行锥形倒角加工自动化加工设备，从该设备的侧面图可以看出，设备主要包括推送机构1、翻转机构2和切削机构3。

其中的推送机构1，包括推送支架11、推送驱动电机、偏心盘11、摆杆15和推拉杆16等机构部件。推送驱动电机固定在推送支架11上端的工作台12，推送驱动电机的转轴（该处的推送电机是含有变速器的电机，型号为mb系列无极变速器mbw07-(40-200)-0.75kw，该处也可以采用普通电机连接减速器实现）上安装有偏心盘11，偏心盘11一侧面的中心转轴可以通过双滚子轴承安装在工作台上对应的轴承座内，偏心盘11另一侧面上偏心位置垂直固定有偏心轴14。

摆杆15的前后端分别有轴套，其后端轴套套装在偏心轴14上能够转动，其前端轴套通过销轴17铰接在推拉杆16的后端。同时，在工作台12上固定安装有滑套18，将推拉杆16匹配套装于该滑套18，滑套18内套装有滑动轴承，推拉杆16套装于该滑动轴承内，在整个推拉杆16外侧套装有柔性防护带，不影响推拉杆16的进退功能，但能够防止木屑和灰尘进入滑动轴承或污染推拉杆16杆体。

推送驱动电机转动后，能够通过偏心轴驱动摆杆15运动，进而推动推拉杆16沿直线前后往复运动，在推拉杆16的前端固定有推头19，该推头19的端面为圆盘平面，且直径大于圆木桩直径。

如图1和图2可知，翻转机构2包括旋转支架21、含齿辊轮23和旋转驱动电机25等机构部件。其中，含齿辊轮23为卧式圆柱筒状，其圆周均布设置有多个径向齿板24，相邻径向齿板24之间为容纳区，含齿辊轮23两端中心位置有向外引出的辊轮轴22，辊轮轴22通过轴承安装在旋转支架21的前后端，辊轮轴22上安装有从动带轮27，旋转驱动电机25的转轴上安装有主动带轮26，主动带轮26与从动带轮27通过传动带连接。该处的旋转驱动电机25采用普通电机或者采用伺服电机，当采用普通电机驱动时，还需要在含齿辊轮23侧面设置位置传感器，用以确定当相邻两个径向齿板24之间沟槽位于正上方时，旋转驱动电机25能够暂停转动，采用伺服电机是通过编程设置控制器旋转量。以采用普通电机为例，因带轮形成减速的速比为5:1，选用电机的功率要求较小，有多种型号电机适合使用，该处不指定具体型号。

切削机构3如图1、图3-图6所示，包括切削支架31，切削驱动电机32、卧式支撑筒34和锥形约束罩35等机构部件。其中，切削驱动电机32、卧式支撑筒34和锥形约束罩35依次固定在切削支架31上如图1所示。卧式支撑筒34通过其外侧的固定座341固定在切削支架31顶部，所述锥形约束罩35套装于卧式支撑筒34内后，又在锥形约束罩35与卧式支撑筒34之间均布固定有多个径向连板351。削驱动电机32的切削中心转轴33固定连接在卧式支撑筒34的后方，实际上，在锥形约束罩35的后端有固定的中心轴33a，切削中心转轴33与固定的中心轴33a通过联轴器固定连接在一起。

锥形约束罩35固定在卧式支撑筒34的前方，且两者轴线一致。如图4中，在卧式支撑筒34内部的后方还套装有内套架342，内套架342前侧有定弹簧座343其内套装有推力弹簧37，在锥形约束罩35中心设置通孔并匹配安装有纵向推杆36，该纵向推杆36的后端有动弹簧座361。推力弹簧37的前端支撑在该动弹簧座361后侧面。在锥形约束罩35的一条或两条对称母线上开有条形刀口39，刀口39侧壁平行固定有刀片38。刀片38位于旋转方向的下侧位，刀片38有部分伸出刀口39的内侧。

所述锥形约束罩35与含齿辊轮23最上侧位置对应，且位于最上侧两个径向齿板24之间，如图2所示。而且有图1可知推送机构1的滑套18的轴线与锥形约束罩35的轴线一致。

偏心盘每转动一周实现依次推送和拉回动作，推送过程中要求翻转机构2暂时停止工作，偏心盘运行至最远位置时，有位置传感器一（停机传感器）检测，该位置传感器一将信号输送至控制器，由控制器驱动翻转机构2的旋转驱动电机25开始转动。在含齿辊轮23的端部合适位置安装有位置传感器二（开机传感器），位置传感器二用以确保相邻两个径向齿板24之间沟槽位于正上方时触发，有控制器检测该位置传感器二的信号并控制翻转机构2的旋转驱动电机25停止转动。利用含齿辊轮圆周分布的多个径向齿板对单个圆木桩进行拨料和定位，定位后由推送机构和切削机构配合工作，依次交替实现自动连续工作。其中，推送机构是依靠偏心轮提供推送力，一个圆周循环过程中提供了推力和拉力两个过程，推力过程能够将圆木桩推送进入切削机构进行加工，拉力过程能够释放对圆木桩的推力，以便于圆木桩从切削机构中脱离，然后再由含齿辊轮驱动加工后的圆木桩输出。

本发明切削机构在对圆木桩端部加工时，由于推送机构的压迫，圆木桩并不转动，但锥形约束罩35持续转动，从而能够不断切削和不断推进直至推送至极限位置后，完成标准切削过程，切削时的木屑从刀口输出。切削机构内含有纵向推杆且被推力弹簧顶压，始终存在来自于推头和纵向推杆的压力，确保切削过程的圆木桩稳定，以及利用推力弹簧在完工后将圆木桩推送出锥形约束罩不影响下次加工。

实施例2：实施例1基础上，所提供的方案不限于采用人工搬运或者采用推车搬运向最上方相邻两个径向齿板24之间沟槽上料的情况。但最好采用如图2所示的输送机构4实现连续自动上料。

本实施例是在实施例1基础上还包括了输送机构4，该机构如图2中包括了导流载板41和接料板43，其中导流载板41位于含齿辊轮23旋转方向的前侧，接料板43位于所述含齿辊轮23旋转方向的后侧，且导流载板41的前侧有挡止板42，挡止板42向上倾斜且含有与径向齿板24配合让位的槽，使径向齿板24能在转动时进入该槽内拨动圆木桩。另外，还进一步将导流载板41在靠近切削机构3一侧含有整平侧壁，使各圆木桩的端部保持齐平。

从而本实施例方案能够实现快速连续地对大量圆木桩进行端部切削加工，加工过程能够实现自动推送序料和自动退料过程，能够显著降低人工加工的劳动强度，显著提高加工效率，加工后成品质量稳定，表面阻力效果一致。

实施例3：如图7所示的一种针对圆木桩端部进行锥形倒角加工的半自动化加工设备，从图7中该设备的侧面图可以看出，设备主要包括推送机构1、翻转机构2和切削机构3。

所述的推送机构1包括推送支架11，压推手杆14a，推拉杆16、辅助支撑台17a和滑套18，滑套18固定在推送支架11上端的工作台12的上端前部，辅助支撑台17a固定在推送支架11上端的工作台12的上端后部，推拉杆16匹配套装于滑套18内且支撑在辅助支撑台17a上侧，在所述推拉杆16的中部固定有推杆支座13a，在推杆支座13a的上侧通过按压转轴15a铰接有压推手杆14a，从而，压推手杆14a能围绕按压转轴15a上下转动，在压推手杆14a位于按压转轴15a一侧有偏心压头142，当压推手杆14a能围绕按压转轴15a向下翻转后，偏心压头142能够支撑在推拉杆16上侧，使压推手杆14a与推拉杆16组成一体。在推杆支座13a于滑套18之间的推拉杆16外侧套装有弹簧。

通过按压转轴15a驱动推动推拉杆16沿直线前后往复运动，为了方便操作，在压推手杆14a的末端设置对称的手柄141。

为了确保压推手杆14a推进的有效行程和极限行程，在推拉杆16外侧设置有挡台，当推拉杆16向前运动至极限位置后，该挡台支撑在滑套18的后端，用以确定推拉杆16向前运动的极限位置。也可以在推拉杆16与滑套18之间设置对应的有标记线，用以确定推拉杆16向前运动的极限位置。

如图7和图2可知，翻转机构2包括旋转支架21、含齿辊轮23和旋转驱动电机25等机构部件。其中，含齿辊轮23为卧式圆柱筒状，其圆周均布设置有多个径向齿板24，相邻径向齿板24之间为容纳区，含齿辊轮23两端中心位置有向外引出的辊轮轴22，辊轮轴22通过轴承安装在旋转支架21的前后端，辊轮轴22上安装有从动带轮27，旋转驱动电机25的转轴上安装有主动带轮26，主动带轮26与从动带轮27通过传动带连接。

切削机构3如图3-图7所示，包括切削支架31，切削驱动电机32、卧式支撑筒34和锥形约束罩35等机构部件。其中，切削驱动电机32、卧式支撑筒34和锥形约束罩35依次固定在切削支架31上如图1所示。卧式支撑筒34通过其外侧的固定座341固定在切削支架31顶部，所述锥形约束罩35套装于卧式支撑筒34内后，又在锥形约束罩35与卧式支撑筒34之间均布固定有多个径向连板351。削驱动电机32的切削中心转轴33固定连接在卧式支撑筒34的后方，实际上，在锥形约束罩35的后端有固定的中心轴33a，切削中心转轴33与固定的中心轴33a通过联轴器固定连接在一起。

锥形约束罩35固定在卧式支撑筒34的前方，且两者轴线一致。如图4中，在卧式支撑筒34内部的后方还套装有内套架342，内套架342前侧有定弹簧座343其内套装有推力弹簧37，在锥形约束罩35中心设置通孔并匹配安装有纵向推杆36，该纵向推杆36的后端有动弹簧座361。推力弹簧37的前端支撑在该动弹簧座361后侧面。在锥形约束罩35的一条或两条对称母线上开有条形刀口39，刀口39侧壁平行固定有刀片38。刀片38位于旋转方向的下侧位，刀片38有部分伸出刀口39的内侧。

所述锥形约束罩35与含齿辊轮23最上侧位置对应，且位于最上侧两个径向齿板24之间，如图2所示。而且有图1可知推送机构1的滑套18的轴线与锥形约束罩35的轴线一致。

压推手杆14a推出和拉回为一个周期，推送过程中要求翻转机构2暂时停止工作，可以通过手动开关控制翻转机构2的旋转驱动电机25启闭。

实施例4：在实施例3基础上，通过在推拉杆16的远端行程（拉伸极限位置）位置安装启动开关，翻转机构2的旋转驱动电机25每次转动以一个特定的角度转动后停止。该特定角度时根据径向齿板24的数量确定，360度/径向齿板24数量=该角度值。控制翻转机构2的旋转驱动电机25每次转动特定角度的方式，可以有两种：一种方式该处的旋转驱动电机25采用普通电机，另一种方式是采用伺服电机。当采用普通电机驱动时，还需要在含齿辊轮23侧面设置位置传感器，用以确定当相邻两个径向齿板24之间沟槽位于正上方时，旋转驱动电机25能够暂停转动，采用伺服电机是通过编程设置控制器旋转量。以采用普通电机为例，因带轮形成减速的速比为5:1，选用电机的功率要求较小，有多种型号电机适合使用。

实施例5：实施例3或4基础上，所提供的方案不限于采用人工搬运或者采用推车搬运向最上方相邻两个径向齿板24之间沟槽上料的情况。但最好采用如图2所示的输送机构4实现连续自动上料。

本实施例是在实施例1基础上还包括了输送机构4，该机构如图2中包括了导流载板41和接料板43，其中导流载板41位于含齿辊轮23旋转方向的前侧，接料板43位于所述含齿辊轮23旋转方向的后侧，且导流载板41的前侧有挡止板42，挡止板42向上倾斜且含有与径向齿板24配合让位的槽，使径向齿板24能在转动时进入该槽内拨动圆木桩。另外，还进一步将导流载板41在靠近切削机构3一侧含有整平侧壁，使各圆木桩的端部保持齐平。

从而本实施例方案能够实现快速连续地对大量圆木桩进行端部切削加工，加工过程能够实现自动推送序料和自动退料过程，能够显著降低人工加工的劳动强度，显著提高加工效率，加工后成品质量稳定，表面阻力效果一致。