一种离心式刀头管内行进切割器的制作方法

1.本发明涉及桥梁工程的技术领域，尤其是涉及一种离心式刀头管内行进切割器。


背景技术：

2.预应力波纹管主要应用于后张预应力水泥结构、拉杆的成孔，其拥有密封性好、无渗水漏浆、环刚度高、摩擦参数小、耐老化、抗电侵蚀、柔弹力好、不易被捣棒凿破和新式的联接方式使施工联接更方便的长处，主要应用于公路、铁路、桥梁、斜坡、高层建筑等大跨度张拉工程建设中。现有的桥梁施工过程中，在波纹管安装或者张拉时，经常会使用管道切割器对预应力波纹管多余的区段进行切除。现有的管道切割器主要采用对管道外侧或对管道内侧进行环形切割的方式。
3.授权公告号为cn110695440b的中国专利公开了 一种可自动进给的小孔径管道切割器，包括外棘轮机构，所述外棘轮机构的内部啮合传动有内棘轮传动块，所述内棘轮传动块的内部活动卡接有切割机构，且切割机构的内部卡接有切割样管。上述切割器通过内棘轮传动块和切割机构之间偏心结构的设置，使得内棘轮传动块在带动切割机构旋转的同时会向切割机构施加一个向内的压力，进而可以通过切割样管反馈回来的压力来自动的调控切割刀盘的进给量，以实现对管道外侧的环形切割。
4.授权公告号为cn106426345b的中国专利公开了一种离心式刀头管道内行进切割器，包括车体、可调支架臂、可调弹簧减震系统、驱动装置和离心式刀头机构五个主要部分。上述切割器的离心式刀头机构在旋转离心力作用下其切割直径可以扩大到足够切割管道的程度，从管道内部对不同直径的管道进行切割施工。
5.上述中的现有技术方案存在以下缺陷：无论是对管道外侧还是对管道内侧进行环形切割，上述切割器均采用了旋转切割的方式，其需要额外的定位件压住管道，对于表面形状不平整的波纹管而言，这种切割方式会导致切出来的切口误差增大10~20%，并且上述切割器的刀刃通常设置为锯齿状，会在旋转切割时产生大量碎屑，不便于现场清理，有待改进。


技术实现要素：

6.本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种离心式刀头管内行进切割器，其采用超声振动的方式进行环形切割，解决了现有切割器在切割波纹管时存在的切口误差大、易产生大量碎屑的问题，并达到了提高切割质量的目的。
7.本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种离心式刀头管内行进切割器，包括旋转伸缩套筒、分别设置于所述旋转伸缩套筒两端的旋转电机和刀盘、滑移套设于所述旋转电机输出轴上的轴套、多个按照刀刃朝外的安装方位滑动安装于所述刀盘上的刀片、设置于所述轴套和这些刀片之间的偏心轮连杆机构、以及设置于所述轴套上的超声波换能器，这些刀片沿着所述轴套的周向分布设置，所述超声波换能器输出端的转动路径依次与这些刀片的滑动路径相交。
8.通过采用上述技术方案，切割波纹管时，将旋转伸缩套筒安装有刀盘的一端伸入至波纹管内部，并将旋转伸缩套筒旋转伸长，以使刀盘上的刀片运动至预定切割位置，此时启动旋转电机，旋转电机驱使轴套旋转，以带动偏心轮连杆机构和刀片动作，驱动时，这些刀片随旋转电机旋转方向依次伸出至刀盘外部、并与波纹管接触，与此同时，超声波换能器也随之转动，其输出端与伸出的刀片相接触、并将超声振动传递至刀片上，即可实现对波纹管的超声切割，刀片切割时会纵向振动，每分钟进行数万次振动，且刀片随偏心轮连杆机构进行伸缩，使得刀片的超声切割类似于锯条进行锯切，但不需要锯齿，因此切割得到的波纹管切面光滑，切割粉末较少，切口精度较高；在此过程中，通过旋转电机、旋转伸缩套筒和轴套配合刀片在波纹管内进给，并辅以偏心轮连杆机构和超声波换能器驱使刀片依次进行振动切割，其切割速度是旋转切割的两倍，且切口精度高、切割粉末少，能适用于不同管径、不同长度的波纹管环切。
9.具体的，所述刀片采用扇形刀片或弧形刀片，可沿周向在刀盘上均匀分布设置有3~8个，以获得较高的振动切割效率。
10.优选地，所述旋转伸缩套筒靠近刀盘的区段与所述轴套之间设置有若干个单向轴承。单向轴承是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承，其锁死方向与旋转伸缩套筒的伸长方向相同，自由转动方向与偏心轮连杆机构的驱动方向相同，便于提高切割效率。
11.进一步地，所述旋转伸缩套筒包括带有外螺纹的螺套、螺纹连接于所述螺套一端的固定套筒、以及套设固定于所述螺套另一端的移动套筒，所述单向轴承的外圈固定于所述螺套上、内圈套设固定于所述轴套上，所述刀盘固定于所述移动套筒上。当旋转电机带动轴套沿单向轴承的锁死方向旋转时，螺套随之旋转，从而在固定套筒上螺旋运动，完成刀片的进给动作。
12.更进一步地，所述旋转伸缩套筒还包括电机座和多个支腿，所述支腿的一端设置于所述电机座上、另一端与所述固定套筒的外壁平滑过渡连接并形成倒圆锥面，所述旋转电机安装于所述电机座上。倒圆锥面可与不同管径波纹管的管口配口，可将旋转伸缩套筒抵靠于波纹管口上，便于进行刀片的进给和切割操作。
13.具体地，所述电机座设置为正多边形，且所述电机座的顶角与所述支腿一一对应连接。
14.进一步地，所述旋转电机的输出轴上自内而外依次交错的套设有若干个拉簧和若干个压簧，所述拉簧和压簧的两端分别固定于所述电机座和单向轴承上，且所述拉簧和压簧的螺旋方向相反。在螺套和固定套筒螺纹配合限位的情况下，通过利用拉簧和压簧的预压力，能在轴套相对螺套旋转时，限制螺套相对固定套运动，以保证切割质量。
15.优选地，所述偏心轮连杆机构包括设置于所述轴套上的偏心轮、设置于所述偏心轮上的环形槽、设置于所述刀片上并滑动连接于所述环形槽上的滑块、铰接于所述刀片上的连杆、以及开设于所述刀盘上的调节槽，所述连杆的端部滚动连接于所述调节槽上。在旋转电机驱使偏心轮转动时，滑块相对滑槽滑动，进而能带动刀片在刀盘上滑动，此时再通过滑块、连杆两端的连接点组成传动结构，能保证刀片在刀盘上的平稳伸缩，进而保证超声切割效率。
16.进一步地，所述刀盘包括转动连接于所述轴套上的安装支架、开设于所述安装支
架上的多个安装口、设置于所述安装口上的滑条、以及呈间隙固定于所述安装支架两侧的一对托板，其中一个托板固定于所述旋转伸缩套筒上，所述刀片插接于所述安装口内并滑动连接于所述滑条上。滑条可以设置为一对、并对称布置在刀片两侧，以起到限位作用。
17.具体的，本发明的滑条是指可与刀片滑动配合的结构，非限定的例如可为，带有槽口的滑条或者带有滑动轨道的滑条。
18.更进一步地，所述安装支架和其中一个托板之间设置有多个限位块，所述偏心轮的转动路径依次经过这些限位块的表面。偏心轮转动时，其相对轴套最外侧的表面可与限位块接触，以起到限位作用。
19.更进一步地，其中一个所述托板上开设有与所述滑条平行的滑槽，所述刀片上设置有滑移穿设于所述滑槽上的抵接杆，所述超声波换能器的输出端依次与这些抵接杆抵触。
20.最进一步地，所述超声波换能器的输出端设置为伸缩触头，所述伸缩触头包括弹簧、套设于所述弹簧上的直线轴承、滑移插接于所述直线轴承上的滑轴、设置于所述滑轴外端的柔性的抵接头、以及设置于所述抵接头端面的导向面，所述弹簧的两端分别固定于所述超声波换能器的本体和所述滑轴上。导向面用于配合弹簧进行伸缩、并引导抵接头抵触于抵接杆上。
21.具体的，所述抵接头的横截面呈t字型，且所述抵接头的大头端用于与抵接杆滑移抵触，以增大振动传导的接触面积和时间。
22.综上所述，本发明的有益技术效果为：通过旋转电机、旋转伸缩套筒和轴套配合刀片在波纹管内进给，并辅以偏心轮连杆机构和超声波换能器驱使刀片依次进行振动切割，其切割速度是旋转切割的两倍，且切口精度高、切割粉末少，能适用于不同管径、不同长度的波纹管环切。
附图说明
23.图1是本发明实施例1的离心式刀头管内行进切割器的结构示意图。
24.图2是本发明实施例2的离心式刀头管内行进切割器的剖视结构示意图。
25.图3是本发明实施例3的刀盘、轴套、刀片和偏心轮连杆机构之间的连接关系示意图。
26.图4是本发明实施例3的刀盘、超声波换能器、刀片和偏心轮连杆机构之间的连接关系示意图。
27.图中，1、旋转伸缩套筒；11、螺套；12、固定套筒；13、移动套筒；14、电机座；15、支腿；2、旋转电机；21、拉簧；22、压簧；3、刀盘；31、安装支架；32、安装口；33、滑条；34、托板；35、限位块；36、滑槽；4、轴套；5、刀片；51、抵接杆；6、偏心轮连杆机构；61、偏心轮；62、环形槽；63、滑块；64、连杆；65、调节槽；7、超声波换能器；8、单向轴承；9、伸缩触头；91、弹簧；92、直线轴承；93、滑轴；94、抵接头；95、导向面。
具体实施方式
28.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
29.实施例1：参照图1，为本发明公开的一种离心式刀头管内行进切割器，包括旋转伸缩套筒1、分别设置于旋转伸缩套筒1两端的旋转电机2和刀盘3、滑移套设于旋转电机2输出轴上的轴套4（参照图2）、六个按照刀刃朝外的安装方位滑动安装于刀盘3上的刀片5、设置于轴套4和这些刀片5之间的偏心轮连杆机构6、以及设置于轴套4上的超声波换能器7。刀片5采用扇形刀片5或弧形刀片5，可沿周向在刀盘3上均匀分布设置，以获得较高的振动切割效率，超声波换能器7输出端的转动路径依次与这些刀片5的滑动路径相交。
30.切割波纹管时，将旋转伸缩套筒1安装有刀盘3的一端伸入至波纹管内部，并将旋转伸缩套筒1旋转伸长，以使刀盘3上的刀片5运动至预定切割位置，此时启动旋转电机2，旋转电机2驱使轴套4旋转，以带动偏心轮连杆机构6和刀片5动作，驱动时，这些刀片5随旋转电机2旋转方向依次伸出至刀盘3外部、并与波纹管接触，与此同时，超声波换能器7也随之转动，其输出端与伸出的刀片5相接触、并将超声振动传递至刀片5上，即可实现对波纹管的超声切割，刀片5切割时会纵向振动，且每分钟进行数万次振动，类似于锯条进行锯切，但不需要锯齿，因此切割得到的波纹管切面光滑，切割粉末较少，切口精度较高。在此过程中，通过旋转电机2、旋转伸缩套筒1和轴套4配合刀片5在波纹管内进给，并辅以偏心轮连杆机构6和超声波换能器7驱使刀片5依次进行振动切割，其切割速度是旋转切割的两倍，且切口精度高、切割粉末少，能适用于不同管径、不同长度的波纹管环切。
31.实施例2：参照图2，为本发明公开的一种离心式刀头管内行进切割器，与实施例1的不同之处在于，旋转伸缩套筒1包括带有外螺纹的螺套11、螺纹连接于螺套11一端的固定套筒12、套设固定于螺套11另一端的移动套筒13、电机座14和三个支腿15，刀盘3固定于移动套筒13上。其中，电机座14设置为正三角形，支腿15的一端设置于电机座14的顶角上、另一端与固定套筒12的外壁平滑过渡连接并形成倒圆锥面，旋转电机2安装于电机座14上。另外，轴套4的一端穿过螺套11后、与刀盘3转动连接，且轴套4和螺套11的两端之间分别设置有单向轴承8，单向轴承8的外圈固定于螺套11上、内圈套设固定于轴套4上。
32.单向轴承8是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承，其锁死方向与旋转伸缩套筒1的伸长方向相同，自由转动方向与偏心轮连杆机构6的驱动方向相同，便于提高切割效率。安装时，倒圆锥面可与不同管径波纹管的管口配口，可将旋转伸缩套筒1抵靠于波纹管口上，便于进行刀片5的进给和切割操作。当旋转电机2带动轴套4沿单向轴承8的锁死方向旋转时，螺套11随之旋转，从而在固定套筒12上螺旋运动，完成刀片5的进给动作。
33.为避免刀片5切割时螺套11伸缩，旋转电机2的输出轴上自内而外依次套设有拉簧21和若干个压簧22。拉簧21和压簧22的两端分别固定于电机座14和单向轴承8上，且拉簧21和压簧22的螺旋方向相反。在螺套11和固定套筒12螺纹配合限位的情况下，通过利用拉簧21和压簧22的预压力，能在轴套4相对螺套11旋转时，限制螺套11相对固定套运动，以保证切割质量。
34.实施例3：参照图3和图4，为本发明公开的一种离心式刀头管内行进切割器，与实施例1的不同之处在于，偏心轮连杆机构6包括设置于轴套4上的偏心轮61、设置于偏心轮61上的环形槽62、设置于刀片5上并滑动连接于环形槽62上的滑块63、铰接于刀片5上的连杆64、以及开设于刀盘3上的调节槽65，连杆64的端部滚动连接于调节槽65上。在旋转电机2驱使偏心轮61转动时，滑块63相对滑槽36滑动，进而能带动刀片5在刀盘3上滑动，此时再通过
滑块63、连杆64两端的连接点组成传动结构，能保证刀片5在刀盘3上的平稳伸缩，进而保证超声切割效率。
35.刀盘3包括转动连接于轴套4上的安装支架31、开设于安装支架31上的六个安装口32、设置于安装口32上的滑条33、以及呈间隙固定于安装支架31两侧的一对托板34。其中，托板34和安装支架31之间的间隙可供偏心轮61和连杆64安装，其中一个托板34固定于旋转伸缩套筒1上，刀片5插接于安装口32内并滑动连接于滑条33上。其中，本发明的滑条33是指可与刀片5滑动配合的结构，非限定的例如可为，带有槽口的滑条33或者带有滑动轨道的滑条33。同时，滑条33可以设置为一对、并对称布置在刀片5两侧，以起到限位作用。
36.为避免偏心轮61脱离，安装支架31和靠近旋转伸缩套筒1的托板34之间设置有多个限位块35，偏心轮61的转动路径依次经过这些限位块35的表面。偏心轮61转动时，其相对轴套4最外侧的表面可与限位块35接触，以起到限位作用。
37.为配合超声波换能器7的振动传导，远离旋转伸缩套筒1的托板34上开设有与滑条33平行的滑槽36，刀片5上设置有滑移穿设于滑槽36上的抵接杆51。超声波换能器7的输出端设置为伸缩触头9，伸缩触头9包括弹簧91、套设于弹簧91上的直线轴承92、滑移插接于直线轴承92上的滑轴93、设置于滑轴93外端的柔性的抵接头94、以及设置于抵接头94端面的导向面95。其中，弹簧91的两端分别固定于超声波换能器7的本体和滑轴93上，导向面95用于配合弹簧91进行伸缩、并引导抵接头94抵触于抵接杆51上，抵接头94的横截面呈t字型，且抵接头94的大头端用于与抵接杆51滑移抵触，以增大振动传导的接触面积和时间。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。