一种混凝土桩头自动对接定位与截断结构的制作方法

本发明涉及一种对接定位与截断结构，尤其涉及一种混凝土桩头自动对接定位与截断结构，属于建筑工程设备技术领域。

背景技术：

钻孔灌注桩是建筑物基础施工中使用范围非常广泛的一种常用桩型，在工业及民用建筑、桥梁等各类基础施工中有着广泛使用。为了保证灌注桩的桩头混凝土质量，规范规定在对钻孔灌注桩施工时，灌注桩的高度应比设计高度高出500毫米～1000毫米，因此，在施工完成后必须要截断超出设计高度的混凝土桩头。混凝土桩头的破碎截断难度较大，由于是混凝土现浇结构，混凝土桩头内有纵横交错的钢筋，受制于空间大小，同时又不能对混凝土桩头的下部造成损坏，大型机械无法发挥作用，一般采用人工冲击钻、风镐、铁锤进行混凝土破碎，在用切割机对多余的钢筋进行切割。传统的桩头混凝土剥离凿除方式费时费力，劳动强度大，施工周期长，而且对破碎截断面的位置很难以控制，极易导致截断长度过大或者截断长度不足的情况，经常还会造成混凝土与主筋分离不彻底、主筋断裂、损坏的情况，严重影响后续施工进度和施工质量。一直以来缺乏一种结构合理、桩头混凝土剥离凿除效果好、施工效率高的桩头混凝土剥离凿除装置来解决这一技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有混凝土桩头在破碎截断前的对接定位难度较大，设备很难以准确套入混凝土桩头上，容易出现偏倚的情况，而且对破碎截断面的位置很难以控制，极易导致截断长度过大或者截断长度不足的情况，同时整体剥离凿除质量不佳，截断面不规整，严重影响后续施工进度和施工质量的缺陷和不足，提供一种结构合理，能够实现自动对接定位，并且能够精确控制破碎截断面的位置，避免了截断长度过大或者截断长度不足的情况，施工效率得到了极大的提高，而且整体剥离凿除质量好，截断面规整，不会对混凝土桩头的下部造成损坏的一种混凝土桩头自动对接定位与截断结构。

为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案是：一种混凝土桩头自动对接定位与截断结构，包括吊具、吊钩、钢丝绳以及吊挂环，吊具的下端安装有吊钩，吊钩通过钢丝绳与位于下方的吊挂环相连接，其特征在于：所述吊挂环的下端与定位锥筒的小口端相固定，定位锥筒的大口端的下部固定有固定环，吊挂环的环内固定有连接件，连接件的下端且位于定位锥筒的轴心线上通过球头型铰接轴与垂直支撑杆的顶端相连接，垂直支撑杆的中段或者上段内部设置有电动升降杆，垂直支撑杆的底部设置有固定圆锥，固定圆锥支撑固定在混凝土桩头的上端中心位置，固定环的环形内侧面上等间距安装有三个及三个以上的电动调节座，电动调节座上靠近中心的一侧安装滚轮，固定环的底部与垂直固定臂的上端相固定，垂直固定臂的下端安装有升降机构，升降机构的升降连接端与切割剥离凿除组件连接固定，切割剥离凿除组件为环形且套在混凝土桩头的外圆周上。

进一步的，所述切割剥离凿除组件包括环形外框、液压顶钎、环形轨道、齿圈、滑动座、驱动电机、驱动齿轮、切割机以及破碎安装座，环形外框的环形内圈上开设有环形轨道，环形轨道的水平环形面或垂直环面上设置有齿圈，环形轨道上安装有滑动座，滑动座的内部安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上固定有驱动齿轮，驱动齿轮与齿圈相啮合，滑动座的外侧通过摆动装置或垂直升降装置安装有切割机，切割机上的切割盘朝向环形外框的中心方向，环形外框的环形内壁上设置有环形破碎安装座，破碎安装座的环形内壁上均匀开设有多个安装孔，安装孔内分别安装有液压顶钎。

进一步的，所述升降机构包括步进电机、丝杠、丝杠螺母以及安装架，垂直固定臂的下端垂直安装有安装架，安装架的上下两端设置有轴承安装座，丝杠的两端分别安装在轴承安装座上，丝杠的一端与步进电机的输出轴同轴固定，步进电机安装在垂直固定臂或者安装架上，丝杠上安装有丝杠螺母或带丝杠安装孔的滑动座，丝杠螺母或带丝杠安装孔的滑动座与环形外框连接固定。

进一步的，所述电动调节座采用电磁驱动器或电动伸缩杆，电磁驱动器或电动伸缩杆的伸缩端上安装有滚轮，滚轮的轴心与固定环的轴线相垂直，滚轮与混凝土桩头的环形外壁相接触。

进一步的，所述环形外框的环形内壁上且位于环形破碎安装座的下方对称安装有三个或三个以上的液压定位爪，定位爪靠近环形外框环形轴心线的端部设置有圆锥形，定位爪安装在小型液压缸的伸缩端上。

进一步的，所述环形外框上镶嵌设置有红外线接收器，红外线接收器的位置与切割机进行切割工作时所处的位置在同一水平面上。

进一步的，所述环形轨道为的横截面为l型结构，环形外框的环形内壁上开设有环形凹槽，环形外框的内部开设有与环形凹槽相连通的环形轨道槽，环形凹槽与环形轨道槽相垂直，环形凹槽或环形轨道槽的表面镶嵌设置有齿圈。

进一步的，所述滑动座的靠近环形外框中心的一侧通过铰接轴安装有摆动臂，摆动臂与滑动座之间安装有摆动驱动装置，摆动臂的外端安装有切割机。

进一步的，所述摆动驱动装置为气缸结构，气缸的伸缩端通过连接轴与摆动臂相连接，气缸座通过连接轴安装在环形外框上。

进一步的，所述摆动驱动装置为凸轮转动机构，凸轮转动机构包括电机、凸轮以及连杆，电机安装在环形外框上，电机的转轴上固定有凸轮，凸轮上通过连接轴与连杆的一端相连接，连杆的另一端通过铰接轴安装在摆动臂上。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了垂直吊挂的方式悬吊对接定位组件，利用定位锥筒和垂直支撑杆进行快速准确对接和定位，解决了与混凝土桩头之间进行快速定位的问题，能够适应混凝土桩之间狭小的施工空间。

2、本发明采用了高度调节组件和切割剥离凿除组件，调节切割剥离凿除组件在桩头上所处的高度，进而实现对混凝土桩头预定高度的准确切割、剥离及凿除，通过切割剥离凿除组件能够依次完成槽口环切和混凝土液压破碎，达到了很好的破碎剥离和截断效果。

3、本发明结构合理，能够实现自动对接定位，并且能够精确控制破碎截断面的位置，避免了截断长度过大或者截断长度不足的情况，施工效率得到了极大的提高，而且整体剥离凿除质量好，截断面规整，不会对混凝土桩头的下部造成损坏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明使用时的状态图。

图3是本发明对接定位组件第一种实施方式的结构示意图。

图4是本发明对接定位组件第二种实施方式的结构示意图。

图5是本发明固定环的结构示意图。

图6是本发明升降机构的结构示意图。

图7是本发明切割剥离凿除组件的结构示意图。

图8是图7的局部结构示意图。

图中：吊具1，吊钩2，钢丝绳3，吊挂环4，连接件5，定位锥筒6，固定环7，垂直支撑杆8，固定圆锥9，电动调节座10，滚轮11，垂直固定臂12，步进电机13，丝杠14，丝杠螺母15，红外线接收器16，环形外框17，液压定位爪18，液压顶钎19，环形轨道20，齿圈21，滑动座22，驱动电机23，驱动齿轮24，铰接轴25，摆动臂26，摆动驱动装置27，切割机28，破碎安装座29，混凝土桩头30。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图8，本发明的一种混凝土桩头自动对接定位与截断结构，包括吊具1、吊钩2、钢丝绳3以及吊挂环4，吊具1的下端安装有吊钩2，吊钩2通过钢丝绳3与位于下方的吊挂环4相连接，其特征在于：所述吊挂环4的下端与定位锥筒6的小口端相固定，定位锥筒6的大口端的下部固定有固定环7，吊挂环4的环内固定有连接件5，连接件5的下端且位于定位锥筒6的轴心线上通过球头型铰接轴与垂直支撑杆8的顶端相连接，垂直支撑杆8的中段或者上段内部设置有电动升降杆，垂直支撑杆8的底部设置有固定圆锥9，固定圆锥9支撑固定在混凝土桩头30的上端中心位置，固定环7的环形内侧面上等间距安装有三个及三个以上的电动调节座10，电动调节座10上靠近中心的一侧安装滚轮11，固定环7的底部与垂直固定臂12的上端相固定，垂直固定臂12的下端安装有升降机构，升降机构的升降连接端与切割剥离凿除组件连接固定，切割剥离凿除组件为环形且套在混凝土桩头30的外圆周上。

所述切割剥离凿除组件包括环形外框17、液压顶钎19、环形轨道20、齿圈21、滑动座22、驱动电机23、驱动齿轮24、切割机28以及破碎安装座29，环形外框17的环形内圈上开设有环形轨道20，环形轨道20的水平环形面或垂直环面上设置有齿圈21，环形轨道20上安装有滑动座22，滑动座22的内部安装有驱动电机23，驱动电机23的输出轴上固定有驱动齿轮24，驱动齿轮24与齿圈21相啮合，滑动座22的外侧通过摆动装置或垂直升降装置安装有切割机28，切割机28上的切割盘朝向环形外框17的中心方向，环形外框17的环形内壁上设置有环形破碎安装座29，破碎安装座29的环形内壁上均匀开设有多个安装孔，安装孔内分别安装有液压顶钎19。

所述升降机构包括步进电机13、丝杠14、丝杠螺母15以及安装架，垂直固定臂12的下端垂直安装有安装架，安装架的上下两端设置有轴承安装座，丝杠14的两端分别安装在轴承安装座上，丝杠14的一端与步进电机13的输出轴同轴固定，步进电机13安装在垂直固定臂12或者安装架上，丝杠14上安装有丝杠螺母15或带丝杠安装孔的滑动座，丝杠螺母15或带丝杠安装孔的滑动座与环形外框17连接固定。

所述电动调节座10采用电磁驱动器或电动伸缩杆，电磁驱动器或电动伸缩杆的伸缩端上安装有滚轮11，滚轮11的轴心与固定环7的轴线相垂直，滚轮11与混凝土桩头30的环形外壁相接触。

所述环形外框17的环形内壁上且位于环形破碎安装座29的下方对称安装有三个或三个以上的液压定位爪18，定位爪靠近环形外框17环形轴心线的端部设置有圆锥形，定位爪安装在小型液压缸的伸缩端上。

所述环形外框17上镶嵌设置有红外线接收器16，红外线接收器16的位置与切割机28进行切割工作时所处的位置在同一水平面上。

所述环形轨道20为的横截面为l型结构，环形外框17的环形内壁上开设有环形凹槽，环形外框17的内部开设有与环形凹槽相连通的环形轨道槽，环形凹槽与环形轨道槽相垂直，环形凹槽或环形轨道槽的表面镶嵌设置有齿圈21。

所述滑动座22的靠近环形外框17中心的一侧通过铰接轴25安装有摆动臂26，摆动臂26与滑动座22之间安装有摆动驱动装置27，摆动臂26的外端安装有切割机28。

所述摆动驱动装置27为气缸结构，气缸的伸缩端通过连接轴与摆动臂26相连接，气缸座通过连接轴安装在环形外框17上。

所述摆动驱动装置27为凸轮转动机构，凸轮转动机构包括电机、凸轮以及连杆，电机安装在环形外框17上，电机的转轴上固定有凸轮，凸轮上通过连接轴与连杆的一端相连接，连杆的另一端通过铰接轴安装在摆动臂26上。

参见图1、图2，本发明是一种悬吊式结构，在使用时需要通过起重机、塔吊等吊挂的方式进行作业，具体是在吊具1的下端安装有吊钩2，并通过吊钩2上的钢丝绳3与本发明进行吊挂连接。位于最上方的是吊挂环4，吊挂环4直接与钢丝绳3或其它吊挂连接件进行连接固定。本发明主要包括三部分，即位于上方的对接定位组件、位于中部的高度调节组件和位于下部的切割剥离凿除组件。对接定位组件的作用是为了实现本发明与处于垂直状态的桩头进行快速准确对接和定位；高度调节组件的作用是为了调节切割剥离凿除组件在桩头上所处的高度，进而实现对混凝土桩头预定高度的准确切割、剥离及凿除；切割剥离凿除组件的作用是对混凝土桩头进行快速切槽和液压挤压破碎。

为了有解决现有普通环形桩头切断装置在吊装过程中不便于与混凝土桩头30进行快速对接定位的问题，本发明采用了对接定位组件，主要包括吊挂环4、连接件5、定位锥筒6、固定环7、中心固定架8、垂直支撑杆9、电动调节座10以及滚轮11，其中定位锥筒6对于对接定位起到了关键性的作用，定位锥筒6需要与垂直支撑杆9配套使用。定位锥筒6为两端开口的圆形锥筒结构，定位锥筒6的大口端位于下方，小口端位于上方，定位锥筒6的小口端与吊挂环4的下端相固定，定位锥筒6的大口端的下部固定有固定环7，定位锥筒6大口端的内径远大于混凝土桩头30的外径。在进行对接时，利用定位锥筒6大口端较大的内径目标较大，便于快速套在混凝土桩头31上，套在混凝土桩头31的上端后，借助于定位锥筒6的锥面并在重力作用下来进行位置修正。

连接件5的下端且位于定位锥筒6的轴心线上通过球头型铰接轴与垂直支撑杆8的顶端相连接，垂直支撑杆8的底部设置有固定圆锥9。垂直支撑杆9为长度可精确调节的结构，在垂直支撑杆9的中段或者上段内部设置有电动升降杆，电动升降杆使得垂直支撑杆9能够通过手动控制或遥控的方式来进行精确伸长和缩短，并具有锁止功能。固定圆锥9支撑固定在混凝土桩头30的上端中心位置。在使用时，可以先在混凝土桩头31的上端中心位置钻一个固定孔，将垂直支撑杆9调整到最大高度，再将固定圆锥9安装在固定孔内，然后调节垂直支撑杆9的长度，控制电动升降杆缓慢下降，当定位锥筒6下降到一定高度后，使得固定环7能够完全套入在混凝土桩头31的外圆周上，并且调节垂直支撑杆9处于垂直状态、定位锥筒6的轴心线处于垂直状态。

在定位锥筒6的位置调整完成后，需要将固定环7的内壁与混凝土桩头31的外圆周之间进行径向限位，因而本发明采用了由电动调节座10和滚轮11构成的限位结构，在进行径向限位的同时还能够沿着混凝土桩头31的外圆周进行一定范围的上下滑动。电动调节座10采用电磁驱动器或电动伸缩杆，电磁驱动器或电动伸缩杆的伸缩端上安装有滚轮11，滚轮11的轴心与固定环7的轴线相垂直，滚轮11与混凝土桩头31的环形外壁相接触。

高度调节组件主要包括垂直固定臂12和升降机构，垂直固定臂12的上端与固定环7的底部或者侧面相固定，垂直固定臂12的下端安装有升降机构，升降机构的升降连接端与位于下方的切割剥离凿除组件连接固定，通过升降机构来精确调节切割剥离凿除组件在混凝土桩头31上的位置。升降机构的结构形式为多种，例如可以采用丝杠传动方式，该传动方式运动精度高，能够实现精确的高度调节。具体结构如下：升降机构包括步进电机13、丝杠14、丝杠螺母15以及安装架，垂直固定臂12的下端垂直安装有安装架，安装架的上下两端设置有轴承安装座，丝杠14的两端分别安装在轴承安装座上，丝杠14的一端与步进电机13的输出轴同轴固定，步进电机13安装在垂直固定臂12或者安装架上，丝杠14上安装有丝杠螺母15或带丝杠安装孔的滑动座，丝杠螺母15或带丝杠安装孔的滑动座与环形外框17连接固定。

切割剥离凿除组件的作用是对混凝土桩头进行快速切槽和液压挤压破碎，具体结构主要包括环形外框17、液压定位爪18、环形轨道20、齿圈21、滑动座22、驱动电机23、驱动齿轮24、铰接轴25、摆动臂26、摆动驱动装置27、切割机28、环形破碎安装座29以及液压顶钎19。环形外框17为呈环形的环状金属结构，采用合金制成或强度较高的钢结构制成，环形外框17的环形内圈上开设有环形轨道20，环形轨道20为的横截面为l型结构，采用l型结构的环形轨道20有利于滑动座22的安装和防脱出，特别是对于切割机28对混凝土进行切割时，振动和冲击力比较大的工作环境作用非常明显。环形外框17的环形内壁上开设有环形凹槽，环形外框17的内部开设有与环形凹槽相连通的环形轨道槽，环形凹槽与环形轨道槽相垂直，环形凹槽或环形轨道槽的表面镶嵌设置有齿圈21。环形轨道20上安装有滑动座22，滑动座22的内部安装有驱动电机23，驱动电机23的输出轴上固定有驱动齿轮24，驱动齿轮24与齿圈21相啮合，驱动电机23带动驱动齿轮24精确转动，进而带动滑动座22沿着环形轨道20精确移动，滑动座22在移动过程中的移动速度与切割机28的切槽速度相匹配，一边滑动一边切槽，实现了对混凝土桩头的快速切槽。

环形外框17的环形内壁上设置有环形破碎安装座29，破碎安装座29的环形内壁上均匀开设有多个安装孔，安装孔内分别安装有液压顶钎19，液压顶钎19与位于内侧的液压缸相连接。液压顶钎19采用高强度的合金钢制成，液压顶钎19在内侧液压缸的作用下朝着环形外框17的中心方向缓慢移动，并产生很强大的液压破碎力。多个不同方向的液压顶钎19同时对混凝土桩头30上已进行了环形切槽的槽口进行液压破碎，达到了很好的破碎效果。

由于液压顶钎19正对着混凝土桩头30上通过切割机28切割形成的环形槽口，而切割机28以及滑动座22又需要沿着环形轨道20进行圆周滑动，因此液压顶钎19与切割机28以及滑动座22会形成运动干涉，为了解决这一问题，本发明的切割机28采用了翻转活动式结构或垂直升降式结构，具体是在滑动座22的外侧通过摆动装置或垂直升降装置安装有切割机28。如果采用翻转活动式结构，在进行切割时切割机28处于切割位置，当切割完成后需要液压顶钎19动作时，切割机28就会翻转到另一位置，为液压顶钎19腾出空间。具体是在滑动座22上靠近环形外框17中心的一侧通过铰接轴25安装有摆动臂26，摆动臂26的外端安装有切割机28，切割机28为电动切割机，切割机28上的切割盘朝向环形外框17的中心方向。摆动臂26与滑动座22之间安装有摆动驱动装置27，摆动驱动装置27为小型气缸结构或电动伸缩杆结构，通过摆动驱动装置27的伸缩来带动摆动臂26绕铰接轴25摆动一定角度，进而改变切割机28所处的位置。还可以采用垂直升降式结构，具体是将切割机28安装在可以垂直升降的滑道上，在需要时滑动到需要切割的位置，避免了液压破碎时产生运动干涉。

另外，本发明在切槽和破碎过程中，为了保证切割剥离凿除组件的整体稳定，避免在作业时环形外框17与混凝土桩头31之间出现相对转动和上下滑动，在环形外框17的环形内壁上且位于环形破碎安装座29的下方对称安装有三个或三个以上的液压定位爪18，定位爪靠近环形外框17环形轴心线的端部设置有圆锥形，定位爪安装在小型液压缸的伸缩端上，液压定位爪18在小型液压缸的2作用下能够牢牢支撑固定在混凝土桩头31的外圆表面上，只用在切槽和破碎完成后才会松开。

以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，本发明还会有各种简单替换、改进和变化，所做出的各种简单替换、改进和变化，都应当视为属于本发明的保护范围。