一种圆盘切割机的制作方法

1.本发明属于岩石切割技术领域，具体涉及一种圆盘切割机。


背景技术：

2.在大型矿山等户外采石场所，多采用圆盘切割机将将大型的石块切割成小块，矿山使用的圆盘切割机有两种形式：一种是在地面上铺设轨道，固定有圆盘锯片的小车上沿着轨道行走，使圆盘锯片沿着轨道切割岩石，这种方式需要提前在切割路线上布设轨道，而大型矿山地形复杂，不便于铺设轨道。另一种是挖掘机式圆盘切割机，将圆盘锯片与挖掘机固定连接，利用挖掘机带着圆盘锯片移动，无需提前铺设轨道，节省轨道成本，且行走的路线不受轨道限制，机动性更好，一定程度上克服了提前铺设轨道的缺陷。但是，这种形式的圆盘切割机在切割时，因为是人工操作大小臂和铲斗液压缸，操作过程中需要操作者在挖掘机驾驶室持续地调节液压缸，驾驶室与切割位置存在一定的距离，操作者边目视切割位置边控制液压缸，难度较大，使得整个切割过程不平顺、不协调、不安全、切割速度不均衡。又由于手动控制切割速度与深度，无法及时感知到锯片的状态，例如岩石的硬度较大时，圆盘锯片的转速会下降，此时若进给的速度不变，导致切割卡锯，甚至跳锯、断锯、刀头断裂等安全事故，甚至造成人员伤亡，因此无法安全有效地切割岩石。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种圆盘切割机,以解决上述存在的现有的挖掘机式圆盘切割机无法正常安全切割岩石的问题。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种圆盘切割机,包括连接架、机架和锯片组件，连接架用于将机架与挖掘机的小臂前端连接，以机架长度方向为x轴，与x轴垂直的高度方向为y轴，锯片组件固定在机架上，且锯片组件可沿着x轴和y轴方向分别平移，锯片组件具有可绕转轴转动的圆盘锯片，圆盘锯片平行于x轴和y轴形成的平面，圆盘锯片转轴垂直于x轴和y轴，机架两端均设有第一支撑液压缸，机架侧面设有与连接架固定连接的第二支撑液压缸，且第二支撑液压缸位于挖掘机的小臂前端的正下方，第二支撑液压缸的活塞杆可伸出到地面用于对挖掘机进行整机定位支撑，第一支撑液压缸的活塞杆可伸出到地面将圆盘切割机支撑在地面上,在切割作业时，作为切割作业支撑。
5.本发明将圆盘切割机与挖掘机结合，切割开始前，设置在机架两端和侧面的支撑液压缸伸缩可将机架和挖掘机整机支撑在地面上，以作为切割作业的支撑，从而切割过程中不需要再操作挖掘机大小臂和铲斗油缸，圆盘锯片是固定在机架上，因此切割过程中仅需控制圆盘锯片即可，使得控制过程更简单直接，降低控制的难度，使切割作业稳定、安全、高效。此外，圆盘锯片能够在x轴和y轴的方向上分别移动，使圆盘锯片沿着切割轨迹移动少量多次地切割并切割到一定的深度。
6.在一个实施例中，所述圆盘切割机还具有用于驱动圆盘锯片在x轴移动的方向液压马达、用于驱动圆盘锯片在y轴移动的进给液压缸、用于驱动圆盘锯片旋转的驱动液压马
达、用于检测圆盘锯片在y轴方向上移动距离的位移传感器、用于检测液压泵压力的压力传感器和用于检测圆盘锯片转速的转速传感器，控制器根据位移传感器和转速传感器采集的数据控制方向液压马达、驱动液压马达、进给液压缸运动，从而调节圆盘锯片在x轴和y轴方向上的进给量，控制器还可以根据压力传感器采集到的数据控制挖掘机的液压泵输出的功率，从而使液压泵的输出功率匹配驱动液压马达和方向液压马达的最大功率。
7.通过控制器和各传感器，及时获取圆盘锯片的转速，从而控制圆盘锯片的切割进给量，避免切割卡锯、跳锯、断锯、刀头断裂等安全事故，能够安全有效地切割岩石，此外，控制液压泵的输出功率使其匹配两个液压马达的最大功率，能够保护液压马达。
8.在一个实施例中，所述机架包括上横梁和下横梁，上横梁和下横梁之间设有进给液压缸，进给液压缸用于驱动下横梁相对于上横梁沿着y轴方向升降，下横梁设有锯片组件，锯片组件包括驱动液压马达、减速箱和圆盘锯片，驱动液压马达和减速箱相连接并固定在下横梁，驱动液压马达的动力输出端与减速箱的输入轴连接，圆盘锯片与减速箱的输出轴固定连接。
9.进给液压缸可以使下横梁相对于上横梁上下移动，从而使圆盘锯片上下移动，使圆盘锯片可以从岩石顶部沿着岩石纵向切割，切割更安全、平顺、快捷。
10.在一个实施例中，所述上横梁设计有两个导向孔，两个导向孔对称于上横梁两端，下横梁上方固定有两根导向柱，导向柱穿过导向孔下端与下横梁固定连接。
11.通过两根导向柱和进给液压缸把上横梁与下横梁装配连接，组成了一个竖向切割运动机构，且导向柱确保了下横梁的运动方向与稳定，避免下横梁倾斜，保持圆盘锯片始终在y轴方向上，保证切割的准确。
12.在一个实施例中，所述下横梁装配有滑轨和滑块，滑块可在滑轨上滑动，滑块与锯片组件固定连接用于带动锯片组件沿着滑轨在x轴方向上移动。
13.通过滑轨和滑块，锯片组件可以沿着下横梁在x轴方向上滑动，从而使圆盘锯片可以沿着下横梁满行程在x轴方向上切割而无需移动挖掘机，使切割高效、安全。
14.在一个实施例中，所述滑轨固定在下横梁上，且其滑动面沿y轴朝向上方，所述滑块在滑轨两侧弯折沿着y轴方向向下延伸，滑块的下端与锯片组件固定连接。
15.通过滑块将锯片组件装配在滑轨下方，圆盘锯片能够更靠近地面，因此能够减少在切割机工作过程中锯片组件下降的高度，间接使滑轨及机架远离地面，使圆盘锯片具有更大的下降行程，能够切割得更深。
16.在一个实施例中，所述下横梁设有驱动滑块沿着滑轨移动的运动机构。
17.运动机构可以使滑块在下横梁沿着滑轨往复运动，圆盘锯片可以随着滑块沿着x轴方向在下横梁两端之间往复切割岩石，也可以单向切割。
18.在一个实施例中，所述运动机构包括方向液压马达、设置在下横梁两端的两个链轮和绕设在链轮上的链条，方向液压马达输出轴与链轮固定连接，链条两端与锯片组件形成固定连接，链条用于带动锯片组件及滑块沿着滑轨在x轴方向上移动。
19.方向液压马达驱动链轮转动，带动链条运动，从而带动锯片组件沿着下横梁的长度方向移动，采用方向液压马达驱动的方式便于从挖掘机的液压系统获取动力，减少圆盘切割机的零部件，简化整体结构。
20.在一个实施例中，所述连接架包括第一连接架和第二连接架，第一连接架与小臂
前端固定连接，第二连接架设置在上横梁上方与上横梁固定连接，第一连接架和第二连接架之间设有液压回转机构，第二支撑液压缸安装在在第二连接架内部与第二连接架固定连接。
21.设置液压回转机构能够使机架及圆盘锯片相对于小臂旋转，便于调整圆盘锯片的切割方向，机架运动到位后第二支撑液压缸伸出可将挖掘机大小臂和机架支撑在地面上，挖掘机通过小臂直接将力作用在第二支撑液压缸上，从而避免上横梁下横梁组件承受挖掘机的支撑力，有效防止机架变形损坏。
22.在一个实施例中，所述圆盘锯片的外周设有保护罩，保护罩为圆弧形，保护罩设置在圆盘锯片的上部且与圆盘锯片存在间隙；所述机架设有水管，水管的出水口朝向圆盘锯片。
23.保护罩的存在能够有效防止切割粉尘、砂石的飞溅、刀头飞脱的伤害；水管能够朝圆盘锯片喷水，能够减少切割机工作时圆盘锯片附近扬起的灰尘起到工作场所除尘的作用，还能够降低圆盘锯片的温度，避免圆盘锯片长时间工作后温度过高而损坏。
24.本发明具有以下有益效果：
25.1、圆盘切割机设置支撑液压缸，切割开始前通过机架和支撑液压缸将圆盘切割机支撑在地面上，圆盘锯片可相对于机架移动，因此切割过程中只需单独控制圆盘切割机，无需通过挖掘机的大小臂和铲斗液压缸间接控制圆盘锯片，控制更直接更简单，切割更顺利，提高切割的平顺度。
26.2、将圆盘切割机的进给油缸位移传感器和液压马达的转速传感器连接到控制器，根据圆盘锯片的转速控制相应的液压缸或液压马达，从而调节圆盘锯片的进给速度或进给量，避免进给过快导致切割卡锯、跳锯、断锯、刀头断裂等安全事故甚至人员伤亡；当岩石较易切割时也可以提高进给速度或进给量，提高切割的效率。
27.3、将圆盘切割机安装到挖掘机上，再配合机架和支撑液压缸，切割机工作时能够稳定在地面上，从而避免挖掘机和切割机架在切割作业时的抖动，使本发明可用于切割花岗岩等所有的的岩石。
28.4、将圆盘切割机安装到挖掘机上，野外矿山地形复杂，挖掘机灵活小巧，能够适应矿山的复杂地形将圆盘锯片运送到工作位置。
29.5、控制器还可以根据压力传感器采集到的数据控制挖掘机的液压泵输出的功率，从而使液压泵的输出功率匹配驱动液压马达和方向液压马达的最大功率，能够保护液压马达。
附图说明
30.图1是本发明与挖掘机装配的示意图；
31.图2是本发明的立体图；
32.图3是本发明另一视角的立体图；
33.图4是本发明不含圆盘锯片的立体图；
34.图5是本发明使用状态图(一)；
35.图6是本发明使用状态图(二)；
36.图7是本发明两个使用状态的对比图；
37.其中：1连接架、11第一连接架、111凸耳、12第二连接架、13回转机构、2机架、21上横梁、211导向孔、22下横梁、23进给液压缸、24导向柱、25第一支撑液压缸、251第一缸体、252第一活塞杆、26导套、27导柱、3锯片组件、31圆盘锯片、32减速箱、4滑轨、5滑块、6运动机构、61链轮、62链条、7第二支撑液压缸、71第二活塞杆、w挖掘机。
具体实施方式
38.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
39.参阅图1所示，作为本发明的实施例，提供一种圆盘切割机，包括连接架1、机架2及锯片组件3，连接架1用于将机架2与挖掘机w的小臂前端固定连接，锯片组件3固定在机架2上，从而圆盘切割机整体设置在挖掘机w的小臂，由挖掘机w带动圆盘切割机移动并提供圆盘切割机运行所需的动力。
40.参阅图2-4所示，机架2的长度方向为x轴，与x轴垂直的高度方向为y轴。机架2包括上横梁21和下横梁22，上横梁21和下横梁22之间设有两个进给液压缸23，两个进给液压缸23分别布置在上横梁21的两端，进给液压缸23伸缩可以调节上横梁21和下横梁22之间的距离。上横梁21和下横梁22之间还设有两根导向柱24，上横梁21两端靠近端部的位置设有两个导向孔211，两个导向柱24的下端固定在下横梁22上，上端穿过导向孔211后伸出到上横梁21的上方。进给液压缸23和导向柱24均沿y轴设置，使下横梁22可以沿着y轴平移。
41.参阅图2-4所示，下横梁22的两端分别设有第一支撑液压缸25，第一支撑液压缸25的缸体251固定在下横梁22，其可伸缩的活塞杆252设置在下横梁22下方。下横梁22两端设有导套26和导柱27，导套26固定在下横梁22的两端，两端的导套26分别设置在两端的第一支撑液压缸25的一侧并靠近第一支撑液压缸25，导柱27固定在导套26内且可沿着导套26滑动。导柱27的下端部与活塞杆252的下端部固定连接，活塞杆252伸缩可带动导柱27上下滑动，导柱27起到了限制活塞杆252运动方向的作用，同时与支撑液压缸25共同作用，在切割机工作时起到支撑机架2的作用。第一支撑液压缸25、导套26、导柱27均分别在下横梁22两端的每一端至少设置一个，也可以根据实际需要设置多个，只要第一支撑液压缸25能够支撑机架2，且导套26和导柱27的设计能够限制活塞杆252的运动方向即可。
42.参阅图2-4所示，机架2和锯片组件3之间设有用于使锯片组件3沿着x轴移动的滑轨4、滑块5和运动机构6。
43.锯片组件3包括圆盘锯片31、驱动圆盘锯片转动的驱动液压马达(图中未示出)和减速箱32，圆盘锯片31与x轴和y轴形成的平面平行，圆盘锯片31的转轴与x轴和y轴形成的平面垂直，驱动液压马达的输出轴与减速箱32的输入端固定连接，减速箱32的输出端与圆盘锯片31固定连接，因此驱动液压马达可通过减速箱驱动圆盘锯片31转动。
44.滑轨4固定设置在下横梁22上，其沿x轴方向延伸且滑动面朝向y轴上方，滑轨4上设有与滑轨4的滑动面配合并可在滑轨4上沿x轴方向滑动的滑块5。滑块5在滑轨4的两侧弯折沿着y轴方向向下延伸，滑块5的下端与减速箱32固定连接，从而将减速箱32与圆盘锯片31悬挂在滑轨4下方。参阅图5与图6所示，由于圆盘锯片31在切割过程中需要将锯片组件整
体下降，本例中依靠滑块5将锯片组件3悬挂在机架2上，使锯片组件3处于靠下的位置，锯片组件3的下方没有其他零部件，因此可以将锯片组件3下降得更低以切割得更深。滑块5是从滑轨4的两侧向下弯折延伸的，因此滑块5与减速箱32的连接点至少有两个，且两个连接点存在一定的距离，促使减速箱32保持稳定，减少晃动，进而使圆盘锯片31切割得更准确。
45.参阅图2-4所示，所述运动机构6固定在下横梁22两端的链轮61和绕设在链轮61上的链条62，链条62两端固定在减速箱32两侧，当链轮61转动时，链条62带着减速箱32沿着x轴方向移动，切换链轮61转动的方向即可切换减速箱32移动的方向。其中一个链轮61转轴处还设有方向液压马达驱动的蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出轴与链轮61的转轴连接用于控制链轮61的转向及转速。在其他实施例中，运动机构6还可以是其他的传动机构，例如齿轮齿条机构、多连杆机构或者液压缸。
46.由于圆盘切割机工作时圆盘锯片31的转速较大且圆盘锯片31较重，工作过程中，如果发生故障导致圆盘锯片31部分或者全部脱落甚至飞到远处，易对工作场所及附近的人员造成伤害。为了避免上述伤害，在圆盘锯片31上方设置保护罩(图中未示出)，保护罩应至少能够覆盖圆盘锯片31上半部的锯齿部分，且保护罩与圆盘锯片存在一定的间隙使圆盘锯片31能够正常旋转。
47.切割机在工作时，岩石被切割后会在切割处产生大量的灰尘，因此设置水管并将其出水口对准圆盘锯片，在产生灰尘的源头处洒水，避免扬尘造成空气污染。此外，圆盘锯片31切割时与岩石大量摩擦会使圆盘锯片的温度升高，因此圆盘锯片需要喷水降温，可以共用除尘的水管，也可以单独设置水管并将出水口对准圆盘锯片。单独设置时，还可以增加温度传感器和电子阀门，当温度达到设定值才打开阀门喷水，能够减少用水量。
48.参阅图2-4所示，所述连接架1包括第一连接架11、第二连接架12和设置在第一连接架11和第二连接架12之间的回转机构13。第一连接架11用于与挖掘机小臂的末端固定连接，第一连接架11上设有四个凸耳111，凸耳111与小臂通过螺栓连接。上横梁21上方设有与上横梁21固定连接的第二连接架12，回转机构13分别与第一连接架11和第二连接架12连接，使第一连接架11和第二连接架12可以相对转动，回转机构13为蜗轮蜗杆液压回转驱动装置等本领域公知技术，由于回转机构13为液压驱动，可以利用挖掘机本身的液压系统为其提供回转的动力，以便于根据切割的位置和方向转动机架。第二连接架12下方固定设有第二支撑液压缸7，第二支撑液压缸7的第二缸体71固定在第二连接架12下方，第二活塞杆72朝向下方，伸缩第二活塞杆72可以为挖掘机提供支撑，避免工作时挖掘机的机械臂重量全部压在第二连接架5及机架2上，减小二者的受力，避免二者变形而影响圆盘锯片切割。
49.需要说明的是，本发明所述液压缸和液压马达包括进给液压缸23、第一支撑液压缸25、第二支撑液压缸7、驱动液压马达、方向液压马达的液压油均取自挖掘机自带的液压泵。
50.本发明还设有控制器、设置在下横梁上用于检测圆盘锯片下降深度的位移传感器、设置在减速箱32内用于采集圆盘锯片转速的传感器，在切割过程中根据转速传感器采集到的圆盘锯片的转速，控制器控制进给液压缸23、第一支撑液压缸25、方向液压马达，从而维持机架稳定，并调节圆盘锯片的在x轴方向进给的速度和y轴方向上切割进给量，当切割难度较大时，减小进给速度和进给量以保护圆盘锯片，当切割难度较小时增大进给速度和进给量以提高切割效率。相对于人工控制，传感器能够及时感知到圆盘锯片的速度变化，
能够适时调节进给量和进给速度，使切割过程更顺利。在挖掘机的液压泵上还设有压力传感器，用于检测液压泵输出的功率，从而使其低于两个液压马达的最大功率，避免功率过大损坏液压马达，从而保护液压马达。
51.本实施例的工作流程如下：参阅图5，挖掘机行驶到工作场所，调整机架2的位置和方向使其位于待切割的岩石上方，伸出第一支撑液压缸25和第二支撑液压缸7将机架及挖掘机固定在地面。打开方向液压马达使链轮转动，带动减速箱32及滑块5运动，使滑块5移动到滑轨4一端，此时圆盘锯片31位于机架2的一侧。参阅图6，启动驱动液压马达使圆盘锯片31转动，同时伸出两个进给液压缸23使下横梁22、锯片组件3、滑轨4、滑块5、运动机构6同时沿着y轴向下运动，直至圆盘锯片31接触岩石开始对其进行切割。液压控制系统控制进给液压缸23伸出的距离，直至圆盘锯片31达到单层切割的深度后进给液压缸停止，方向液压马达启动使圆盘锯片以额定的速度沿着x轴运动并切割岩石，直至滑块33到达滑轨221另一端。参阅图7所示，在进给液压缸23下降的过程中，第一支撑液压缸25同步上升，且进给液压缸23下降的高度与第一支撑液压缸25上升的高度相等，以保持第一支撑液压缸25与第二支撑液压缸7始终支撑在地面。控制进给液压缸23伸出使圆盘锯片31下降单层切割深度，方向液压马达反向转动带动圆盘锯片沿着x轴反向运动直至滑块5到达滑轨4一端。重复上述伸出进给液压缸23和方向液压马达转动的步骤，直至切割到预定的最大深度。
52.驱动液压马达和方向液压马达停止，进给液压缸23先收缩至初始状态，然后第一支撑液压缸25缩回至初始位置，最后第二支撑液压缸7才缩回至初始位置，调整挖掘机使机架移动到下一工作位置，重复上述各液压缸伸出及驱动液压马达和方向液压马达等步骤，继续沿着切割线切割岩石直至切割作业完成。
53.有上述工作流程可知，挖掘机的大小臂只有在移动机架的过程中才需要移动，机架移动到预定位置后，切割前的固定和切割过程的控制均不需要操作挖掘机的大小臂，因此可以将机架的固定和切割过程的控制单独设置，使操作人员不需要在挖掘机驾驶室操作也可以控制切割，消除了由于切割位置和驾驶室距离较远目视操作的缺陷。进一步地，设置传感器采集圆盘锯片的转速，并将圆盘切割机的各液压机构和挖掘机的液压泵连接到液压控制系统，液压控制系统可根据传感器采集到的圆盘锯片转速控制圆盘锯片的进给量和进给速度，能够保护圆盘锯片，还能够提高工作效率。
54.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。