一种内圆磨砂片柔性进给切断工具的制作方法

本发明涉及应急救援工具技术领域，具体是一种内圆磨砂片柔性进给切断工具。

背景技术：

随着我国经济的飞速发展，城市化的进程也在逐步加速，这就使建筑工地数量大量增加。在建筑工地施工过程中，由于工程管理不到位，建筑工人跌倒、坠落或建筑材料倒塌，导致工人身体被钢筋、钢管等金属异物贯穿的事故屡有发生。经济的飞速发展也使我国交通行业得到迅猛扩张，汽车拥有量越来越多，交通事故也随着汽车数量的增加而增加，事故中车架等异物贯入人体这种情况也时常出现。并且近几年国内地震、台风、火灾等灾害频发，建筑物倒塌后金属异物贯穿人体的情况也屡见不鲜。

对于贯入人体的伤员的伤情既具有锐性刀刃伤所具有的出入口、伤道、开放伤和污染重的特点，又具有钝性挤压伤所致的挫裂伤重、继发伤多的特点，而且贯入人体的金属异物会对伤道和周围组织、器官产生挤压变形，从而具有压迫止血和阻塞血管血流的双重作用，若冒然拔出，则有可能使得伤者产生大出血情况，故在救援现场对于贯入人体的管棒状类异物禁忌拔除，尽快将异物切断至方便运送伤者的长度，后送往医院进行手术急救。

贯入人体过长的金属异物严重影响着伤员的转运与救援的进行，所以如何快速安全的切断金属异物，是伤员能否得到及时救治的先决条件。现有的救援设备一般都是液压剪、钢筋速断器和无齿锯这三类。对于液压剪与钢筋速断器，都是通过高压剪应力使异物瞬间断裂。但在剪断的瞬间会产生一个非常大的剪切力，并引起贯入人体的异物产生振动。这种振动会给伤员造成巨大疼痛，严重时还会损害人体内脏器官，进而危及伤员生命安全。利用无齿锯等磨削设备救援，首先无齿锯体积比较大，不利于携带不利于狭小空间救援作业，并且磨削设备都是利用磨砂片的高速旋转进行切割，在切割过程中火星飞溅，而对于救援现场环境复杂因素比较多，还是不希望在救援过程中有明火的出现；在对于棒状金属异物切割过程中，随着磨砂片的进给，切割弧长随着进给是一个先变大后变小的过程，这就需要救援人员所提供的进给力也是一个先变大后边小的过程，而这个人手提供的变化的进给力是不容易掌控的，容易引起金属异物振动，对人体产生二次伤害。现有的磨削切割设备体积大，并且高速旋转的磨砂片在切削救援过程中容易产生崩片伤人的情况。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种内圆磨砂片柔性进给切断工具，该切断工具利用磨砂片的内圆切削，可以有效避免切削过程中火花飞溅情况；并提供负压气泵吸引设备，将切削产生的切屑吸走，加速空气对流，从而降低切削区温度。为了避免在切断过程中因为切削弧长的改变，引起切削力的改变，从而产生扰动对人体产生二次伤害，则需要一个柔性进给机构进给磨削切断。在切削过程中因为进给力变化而引起的扰动被柔性进给机构吸收减小，进而降低在救援过程中因进给力变化产生的扰动对人体所造成的二次伤害。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种内圆磨砂片柔性进给切断工具，其特征在于，包括磨砂片、磨砂片夹持机构、柔性进给机构；所述磨砂片包括圆环状磨砂片和嵌合在圆环状磨砂片外圈的金属安装环，其工作区域为圆环状磨砂片内孔；

所述磨砂片夹持机构包括夹板与磨砂片侧轴承端盖；所述的螺旋进给机构包括外筒、内筒、轴承、气囊、气囊压板、电机侧轴承端盖、直流电机连接板、小同步带轮、大同步带轮、直流电机；

夹板与磨砂片侧轴承端盖上都有与磨砂片的金属安装环相匹配的圆槽，磨砂片安装在夹板与磨砂片侧轴承端盖之间，使用螺栓将夹板与磨砂片侧轴承端盖固定，并通过夹板与磨砂片侧轴承端盖之间的圆槽夹紧磨砂片上的金属安装环；使用螺栓将磨砂片侧轴承端盖固定于外筒的一端上，保证在外筒旋转时将动力传递到磨砂片上；

内筒与外筒通过设置在内筒的外壁与外筒的内壁之间两端的卡槽内的一对轴承套装在一起，轴承通过设置在其两侧的磨砂片侧轴承端盖、电机侧轴承端盖对其进行定位，使用螺栓将磨砂片侧轴承端盖、电机侧轴承端盖分别固连到外筒两端的端面上；磨砂片侧轴承端盖一侧的内筒的末端位于外筒的内部，电机侧轴承端盖一侧的内筒的末端穿过电机侧轴承端盖并位于外筒的外侧；

所述气囊为圆柱状气囊，包括三个，分别为一号气囊、二号气囊和三号气囊；所述内筒的内壁沿径向均匀设置有三条凹槽，凹槽的尺寸与气囊相匹配，通过胶水粘结的方式，将三个气囊分别粘结到内筒内壁的凹槽里；在磨砂片侧轴承端盖一侧的内筒的末端上安装有气囊压板，在电机侧轴承端盖一侧的内筒的末端通过螺纹安装有电机连接板，通过气囊压板与电机连接板对气囊进行轴向限位；其中气囊压板通过螺纹连接到内筒的内侧，电机连接板的中部固定在内筒的末端上；

夹板、磨砂片、磨砂片侧轴承端盖、电机侧轴承端盖、气囊压板、电机连接板的中部均设置有通孔，其中，夹板、磨砂片侧轴承端盖、电机侧轴承端盖中部的通孔孔径相同，气囊压板中部的通孔孔径大于电机连接板中部通孔的孔径，磨砂片侧轴承端盖的通孔孔径大于气囊压板中部的通孔孔径，磨砂片中部的通孔孔径小于电机连接板中部的通孔孔径；

在外筒的安装有电机侧轴承端盖一端的末端外周沿周向通过顶丝安装有大同步带轮，电机连接板外侧的下部固定安装有直流电机；直流电动机的输出轴安装小同步带轮，通过键与顶丝将电机动力传递到小同步带轮上；大同步带轮与小同步带轮通过同步带连接；直流电机通过键传动将动力传递到小同步带轮上，再通过同步带传递到大同步带轮上，大同步带轮也依靠键传动将动力传递给外筒；直流电机使用螺栓固连在电机连接板下部的通孔上，电机连接板通过内螺纹固连在内筒的右端；

三个气囊均连接有稳压气源，每个气囊靠近电机连接板的一端引出有导气管穿过电机连接板与稳压气源相连。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本工具在切割救援过程中，使用内圆磨砂片切割，高速磨削产生的火花、高温颗粒被包裹在设备内部，避免火星四射伤人现象；砂轮片被包裹在设备内部，能够避免砂轮片崩片伤人现象；提高了救援人员在现场救援过程中的安全性。

(2)使用磨砂片内圆切削，切削区域相对外圆砂轮片切削密封性较好，使用负压吸引，加速切削工程中的空气对流，从而减小切削区域温度。

(3)切削过程由柔性进给机构实现定进给切削，避免因切削弧长的改变引起切削力变换，从而产生扰动通过贯入人体的棒状异物对人体产生二次伤害。

(4)本工具具有低扰动、安全系数高、便携性好、冲击小、振动小和能在狭小空间救援切割等优势，可以从整体上加强单兵工作能力和破拆救援能力。

附图说明

图1为本发明一种实施例的工作状态装配示意图。

图2为本发明一种实施例的轴向剖视结构示意图。

图3为本发明一种实施例的内筒中段沿径向剖视结构示意图。

图4为本发明一种实施例的气囊工作流程动作图，其中图4(a)为磨砂片切割棒状异物的正上侧状态示意图，4(b)为磨砂片切削棒状异物的左上侧状态示意图；4(c)为磨砂片切削棒状异物的左下侧状态示意图；4(d)为磨砂片切削棒状异物的右下侧状态示意图；4(e)为磨砂片切削棒状异物的右上侧状态示意图；4(f)为磨砂片回到起始位置状态示意图。

图5为本发明一种实施例的磨砂片结构示意图。

图6为本发明一种实施例应用于模拟救援场景图。

附图标记说明：1—贯入人体的棒状异物；2—直流电机；3—同步带；4—外筒；5—夹板；6—磨砂片，6-1—圆环状磨砂片，6-2—金属安装环，6-3—圆环状磨砂片内孔；7—一号气囊；8—内筒；9—直流电机连接板，9-1—把手；10—大同步带轮；11—小同步带轮；12—气囊压板；13—磨砂片侧轴承端盖；14—轴承；15—电机侧轴承端盖；16—平键；17—二号气囊；18—三号气囊；19—施救者人手；20—模拟倒塌建筑。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明进行详细说明。

本发明提供一种内圆磨砂片柔性进给切断工具(简称切断工具，参见图1-6)，包括磨砂片6、磨砂片夹持机构、柔性进给机构；所述磨砂片6包括圆环状磨砂片6-1和嵌合在圆环状磨砂片外圈的金属安装环6-2，其工作区域为圆环状磨砂片内孔6-3；

所述磨砂片夹持机构包括夹板5与磨砂片侧轴承端盖13；所述的螺旋进给机构包括外筒4、内筒8、轴承14、气囊、气囊压板12、电机侧轴承端盖15、直流电机连接板9、小同步带轮11、大同步带轮10、直流电机2；

夹板5与磨砂片侧轴承端盖13上都有与磨砂片6的金属安装环相匹配的圆槽，磨砂片6安装在夹板5与磨砂片侧轴承端盖13之间，使用螺栓将夹板5与磨砂片侧轴承端盖13固定，并通过夹板5与磨砂片侧轴承端盖13之间的圆槽夹紧磨砂片6上的金属安装环6-2。使用螺栓将磨砂片侧轴承端盖13固定于外筒4的一端上，保证在外筒4旋转时将动力传递到磨砂片6上。

内筒8与外筒4通过设置在内筒8的外壁与外筒4的内壁之间两端的卡槽内的一对轴承14套装在一起，轴承14通过设置在其两侧的磨砂片侧轴承端盖13、电机侧轴承端盖15对其进行定位，使用螺栓将磨砂片侧轴承端盖13、电机侧轴承端盖15分别固连到外筒4两端的端面上。磨砂片侧轴承端盖13一侧的内筒8的末端位于外筒4的内部，电机侧轴承端盖15一侧的内筒8的末端穿过电机侧轴承端盖15并位于外筒4的外侧。

所述气囊为圆柱状气囊，包括三个，分别为一号气囊7、二号气囊17和三号气囊18；所述内筒8的内壁沿径向均匀设置有三条凹槽，凹槽的尺寸与气囊相匹配，通过胶水粘结的方式，将三个气囊分别粘结到内筒8内壁的凹槽里；在磨砂片侧轴承端盖13一侧的内筒8的末端上安装有气囊压板12，在电机侧轴承端盖15一侧的内筒8的末端通过螺纹安装有电机连接板9，通过气囊压板12与电机连接板9对气囊进行轴向限位；其中气囊压板12通过螺纹连接到内筒8的内侧，电机连接板9的中部固定在内筒8的末端上；

夹板5、磨砂片6、磨砂片侧轴承端盖13、电机侧轴承端盖15、气囊压板12、电机连接板9的中部均设置有通孔，其中，夹板5、磨砂片侧轴承端盖13、电机侧轴承端盖15中部的通孔孔径相同，气囊压板12中部的通孔孔径大于电机连接板9中部通孔的孔径，磨砂片侧轴承端盖13的通孔孔径大于气囊压板12中部的通孔孔径，磨砂片6中部的通孔孔径小于电机连接板9中部的通孔孔径；

在外筒4的安装有电机侧轴承端盖15一端的末端外周沿周向通过顶丝安装有大同步带轮10，电机连接板9外侧的下部固定安装有直流电机2；直流电动机2的输出轴安装小同步带轮11，通过键与顶丝将电机动力传递到小同步带轮11上；大同步带轮10与小同步带轮11通过同步带3连接；直流电机2通过键传动将动力传递到小同步带轮11上，再通过同步带3传递到大同步带轮10上，大同步带轮10也依靠键传动将动力传递给外筒4。直流电机2使用螺栓固连在电机连接板9下部的通孔上，电机连接板9通过内螺纹固连在内筒8的右端。

三个气囊均连接有稳压气源，每个气囊靠近电机连接板9的一端引出有导气管穿过电机连接板9与稳压气源相连。所述稳压气源为气泵。另电机连接板9上设置有吸气口，该吸气口与内筒8内部连通，吸气口通过导气管与一个负压吸引泵连接，通过负压吸引泵将磨砂片6工作时产生的屑沫经过内筒8内部从吸气口排出。

电机连接板9的上部朝向外筒4的一侧横向设置有把手9-1，磨砂片6工作时，手持把手9-1以防止电机连接板9的周向转动并起到支撑切断工具的作用。

在本发明方案实施过程中，驱动动力源优选的为直流电动机，当然，驱动动力源也可以为其他类型，如交流电动工具或者汽油工具等。

三个气囊分别接稳压气源的充气口，参照图2中一号气囊7所示。将电机连接板9上的吸气口与负压吸引泵接口接好；下面说明螺旋进给过程，参照图3所示，此图为切断工具工作时，内筒8中段的沿径向剖视图，其中，圆环状磨砂片内孔6-3用于示意磨砂片6的磨砂面内圈的轮廓线的空间位置，从内筒8的右侧看向内筒8内部，内筒8的内部均匀设置有一号气囊7、二号气囊17和三号气囊18，三个圆柱状气囊与内筒8的接触面使用胶水粘结，三个圆柱状气囊用来夹持棒状异物1，并通过对圆柱状气囊充气和放气的控制来达到控制螺旋进给的目的。每个圆柱状气囊均配有一个为其提供一定压力的气体的气泵。

模拟救援场景，如图6所示：其中19为施救者人手，20为建筑倒塌后的建筑物。施救者把持固定贯入受伤者身体两侧的金属异物，防止在切削过程中贯入人体的异物产生扰动。以建筑常用的直径为25mm的混凝土用热轧带肋钢筋hrb600为例，其屈服强度为600mpa，抗拉强度为730mpa。使用的磨砂片6所使用材料为普通棕刚玉60^#制成，其中内孔直径为30mm，外圆直径为125mm，金属安装环的内圆直径为90mm。

开始时先将棒状异物夹持到内筒8中的三个圆柱状气囊中间，稳压气源开始工作，当可以提供稳定压力为0.3mpa的气体，并提供稳定的负压吸引力后，三个气囊同时充气，如图3所示，打开直流电动机开关，使磨砂片6开始旋转，即磨砂片6的磨砂面内圈的轮廓线开始旋转。然后二号气囊17、三号气囊18继续充气，而一号气囊7放气，使p2＝p3>p1，在三个气囊的联动下使得内筒8向下移动，则使得外筒9前端的磨砂片6向下移动，如图4(a)所示；进而开始切削，通过检测驱动直流电机2转速信号，来判断切削区域接触弧长。当达到预定的接触弧长，即切削力处于稳定对人体二次伤害最小的情况下，控制二号气囊17充气，一号气囊7、三号气囊18放气，使p1＝p2<p3，三个气囊联动下使得外筒向右下移动，进而使得磨砂片6切削棒状异物的左上侧，如图4(b)所示；接着将三号气囊18放气，一号气囊7、二号气囊17充气，使p1＝p3>p2，在气囊联动下使得外筒9向右上移动，进而使得磨砂片6切削棒状异物的左下侧，如图4(c)所示；然后将二号气囊17放气，一号气囊7、三号气囊18充气，使p1＝p2>p3，在气囊联动下使得外筒9向左上移动，进而使得磨砂片6切削棒状异物的右下侧，如图4(d)所示；接着，将三号气囊18充气，一号气囊7、二号气囊17放气，使p1＝p3<p2，在气囊联动下使得外筒9向左下移动，进而使得磨砂片6切削棒状异物的右上侧，如图4(e)所示；最后，二号气囊17、三号气囊18充气，一号气囊7放气，使p1＝p2<p3，回到初始切削位置，完成一周切削，如图4(f)所示。第一周切削已经完成，增大进给量，在第一周切削基础上，重复上述过程，进行第二周切削，实现一个柔性进给，一直确保切削力处于一个固定状态，从而保证进给力不会因为切削弧长变化而出现的扰动，从而保证进给力处于一个恒定值，进而使得在救援过程中对人体产生的二次伤害最小。

本发明并不限于前述的实施方式，本领域人员在本发明技术精髓启示下，还可能做出其他变更，但只要其实现的功能与分发明相同或相似，均应属于本发明的保护范围。