CN118954387B - 一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，属于岩石室内力学试验技术领域，包括杆体储放组件、杆体转运组件及杆体取放组件；杆体储放组件和杆体转运组件并列设置在变频慢速扰动杆机构的侧方，且杆体储放组件和杆体转运组件同侧分布；杆体取放组件跨装在变频慢速扰动杆机构和杆体储放组件上方。本发明的适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，摒弃了入射杆和子弹的吊装操作完全依靠龙门吊人工完成的传统方式，入射杆和子弹的绑定、起吊、转移、下落和解绑过程可自动完成，节约了人力投入，提高了作业效率，增强了吊装操作的可靠性和精准度，降低了入射杆和子弹掉落的风险，进而提高了吊装操作的安全性。

Description

一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置

技术领域

本发明属于岩石室内力学试验技术领域，特别是涉及一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置。

背景技术

在深部工程施工过程中，工程围岩由于开挖卸荷，容易发生失稳，经常引发岩爆、塌方等灾害。在现有开挖技术中，钻爆法因具有施工便捷、经济性好的优点，是目前最为常用的开挖方法。但是，钻爆法还具有近区强扰动性的特点，根据围岩扰动效果强弱不同，其产生应力特征也不同，可进一步分为爆破冲击波、爆破应力波和爆破弹性波。现有的研究成果表明，爆破应力波的频率范围约为100Hz～500Hz，在室内岩石力学试验中开展爆破应力波对岩石力学性质的定量化研究，不仅具有重要的理论价值，也为进一步了解扰动触发型工程岩体失稳提供了科学依据。

公告号为CN111006940A的中国专利申请，公开了一种满足爆破应力波模拟的变频慢速扰动杆机构，该方案实现了在实验室内对不同频率范围内低幅值特征扰动应力波的模拟，解决了设备长度过长而导致的场地选取难度大的问题。但是，上述变频慢速扰动杆机构在使用过程中，入射杆和子弹的吊装操作完全依靠龙门吊人工完成，入射杆和子弹的绑定、起吊、转移、下落和解绑过程都需要多人配合手动操作才能实现，导致吊装操作工序的作业效率低下，而且因入射杆和子弹的重量都较重，一旦人工吊装操作不当，存在入射杆和子弹掉落的风险，因此存在一定的安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，摒弃了入射杆和子弹的吊装操作完全依靠龙门吊人工完成的传统方式，入射杆和子弹的绑定、起吊、转移、下落和解绑过程可自动完成，节约了人力投入，提高了作业效率，增强了吊装操作的可靠性和精准度，降低了入射杆和子弹掉落的风险，进而提高了吊装操作的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，包括杆体储放组件、杆体转运组件及杆体取放组件；所述杆体储放组件和杆体转运组件并列设置在变频慢速扰动杆机构的侧方，且杆体储放组件和杆体转运组件同侧分布；所述杆体取放组件跨装在变频慢速扰动杆机构和杆体储放组件上方。

所述杆体储放组件包括杆体储放支架、第一杆体承托座和第二杆体承托座；所述杆体储放支架固定放置在地面上；所述第一杆体承托座数量若干，若干第一杆体承托座沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架上；所述第二杆体承托座数量若干，第二杆体承托座的数量与第一杆体承托座的数量相同，若干第二杆体承托座沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架上。

在同一水平面内，所述第一杆体承托座和第二杆体承托座的数量均为一个。

所述杆体取放组件数量为两个，分别记为前杆体取放组件和后杆体取放组件，前杆体取放组件和后杆体取放组件沿变频慢速扰动杆机构长度方向顺序分布。

所述杆体取放组件包括龙门式支架、水平滑轨、平移电动滑块、Z向伸缩臂及杆体取放夹持爪；所述龙门式支架跨装在变频慢速扰动杆机构和杆体储放组件上方；所述水平滑轨嵌装在龙门式支架的横梁底部；所述平移电动滑块设置在水平滑轨上；所述Z向伸缩臂竖直设置，Z向伸缩臂上端固定连接在平移电动滑块上，所述杆体取放夹持爪安装在Z向伸缩臂下端。

所述水平滑轨上的平移电动滑块数量为两个，每个平移电动滑块上均安装有一根Z向伸缩臂，每根Z向伸缩臂下端均安装有一个杆体取放夹持爪。

在所述龙门式支架底部安装有电动行走轮。

所述杆体转运组件包括杆体转运支架、竖直滑轨、升降电动滑块、第一Y向伸缩臂、第一X向伸缩臂、第一杆体转运夹持爪、第二Y向伸缩臂、第二X向伸缩臂及第二杆体转运夹持爪；所述杆体转运支架安装在前杆体取放组件的龙门式支架与后杆体取放组件的龙门式支架之间；所述竖直滑轨嵌装在杆体转运支架上；所述升降电动滑块设置在竖直滑轨上；所述第一Y向伸缩臂水平设置，第一Y向伸缩臂一端固定连接在升降电动滑块上；所述第一X向伸缩臂水平设置，第一X向伸缩臂一端固定连接在第一Y向伸缩臂另一端，第一X向伸缩臂与第一Y向伸缩臂垂直分布；所述第一杆体转运夹持爪安装在第一X向伸缩臂另一端；所述第二Y向伸缩臂水平设置，第二Y向伸缩臂一端固定连接在升降电动滑块上，第二Y向伸缩臂与第一Y向伸缩臂相对于升降电动滑块镜像对称分布；所述第二X向伸缩臂水平设置，第二X向伸缩臂一端固定连接在第二Y向伸缩臂另一端，第二X向伸缩臂与第二Y向伸缩臂垂直分布，第二X向伸缩臂与第一X向伸缩臂相对于升降电动滑块镜像对称分布；所述第二杆体转运夹持爪安装在第二X向伸缩臂另一端。

本发明的有益效果：

本发明的适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，摒弃了入射杆和子弹的吊装操作完全依靠龙门吊人工完成的传统方式，入射杆和子弹的绑定、起吊、转移、下落和解绑过程可自动完成，节约了人力投入，提高了作业效率，增强了吊装操作的可靠性和精准度，降低了入射杆和子弹掉落的风险，进而提高了吊装操作的安全性。

附图说明

图1为本发明的一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置的结构示意图；

图2为本发明的杆体储放组件的结构示意图；

图3为本发明的杆体转运组件的结构示意图；

图4为配置有自动换杆装置的变频慢速扰动杆机构的结构示意图；

图中，1—杆体储放支架，2—第一杆体承托座，3—第二杆体承托座，4—龙门式支架，5—Z向伸缩臂，6—杆体取放夹持爪，7—杆体转运支架，8—竖直滑轨，9—升降电动滑块，10—第一Y向伸缩臂，11—第一X向伸缩臂，12—第一杆体转运夹持爪，13—第二Y向伸缩臂，14—第二X向伸缩臂，15—第二杆体转运夹持爪，16—电动行走轮，17—变频慢速扰动杆机构，18—自动换杆装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～4所示，一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，包括杆体储放组件、杆体转运组件及杆体取放组件；所述杆体储放组件和杆体转运组件并列设置在变频慢速扰动杆机构17的侧方，且杆体储放组件和杆体转运组件同侧分布；所述杆体取放组件跨装在变频慢速扰动杆机构17和杆体储放组件上方。

所述杆体储放组件包括杆体储放支架1、第一杆体承托座2和第二杆体承托座3；所述杆体储放支架1固定放置在地面上；所述第一杆体承托座2数量若干，若干第一杆体承托座2沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架1上；所述第二杆体承托座3数量若干，第二杆体承托座3的数量与第一杆体承托座2的数量相同，若干第二杆体承托座3沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架1上。

在同一水平面内，所述第一杆体承托座2和第二杆体承托座3的数量均为一个。

所述杆体取放组件数量为两个，分别记为前杆体取放组件和后杆体取放组件，前杆体取放组件和后杆体取放组件沿变频慢速扰动杆机构17长度方向顺序分布。

所述杆体取放组件包括龙门式支架4、水平滑轨、平移电动滑块、Z向伸缩臂5及杆体取放夹持爪6；所述龙门式支架4跨装在变频慢速扰动杆机构17和杆体储放组件上方；所述水平滑轨嵌装在龙门式支架4的横梁底部；所述平移电动滑块设置在水平滑轨上；所述Z向伸缩臂5竖直设置，Z向伸缩臂5上端固定连接在平移电动滑块上，所述杆体取放夹持爪6安装在Z向伸缩臂5下端。

所述水平滑轨上的平移电动滑块数量为两个，每个平移电动滑块上均安装有一根Z向伸缩臂5，每根Z向伸缩臂5下端均安装有一个杆体取放夹持爪6。

在所述龙门式支架4底部安装有电动行走轮16。

所述杆体转运组件包括杆体转运支架7、竖直滑轨8、升降电动滑块9、第一Y向伸缩臂10、第一X向伸缩臂11、第一杆体转运夹持爪12、第二Y向伸缩臂13、第二X向伸缩臂14及第二杆体转运夹持爪15；所述杆体转运支架7安装在前杆体取放组件的龙门式支架4与后杆体取放组件的龙门式支架4之间；所述竖直滑轨8嵌装在杆体转运支架7上；所述升降电动滑块9设置在竖直滑轨8上；所述第一Y向伸缩臂10水平设置，第一Y向伸缩臂10一端固定连接在升降电动滑块9上；所述第一X向伸缩臂11水平设置，第一X向伸缩臂11一端固定连接在第一Y向伸缩臂10另一端，第一X向伸缩臂11与第一Y向伸缩臂10垂直分布；所述第一杆体转运夹持爪12安装在第一X向伸缩臂11另一端；所述第二Y向伸缩臂13水平设置，第二Y向伸缩臂13一端固定连接在升降电动滑块9上，第二Y向伸缩臂13与第一Y向伸缩臂10相对于升降电动滑块9镜像对称分布；所述第二X向伸缩臂14水平设置，第二X向伸缩臂14一端固定连接在第二Y向伸缩臂13另一端，第二X向伸缩臂14与第二Y向伸缩臂13垂直分布，第二X向伸缩臂14与第一X向伸缩臂11相对于升降电动滑块9镜像对称分布；所述第二杆体转运夹持爪15安装在第二X向伸缩臂14另一端。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

当变频慢速扰动杆机构17配置自动换杆装置18后，在第一杆体承托座2与第二杆体承托座3之间逐层存放试验所用的入射杆和子弹。

当需要安装子弹时，首先启动升降电动滑块9，使电动滑块9沿着竖直滑轨8进行高度调整，直到第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15的高度与第一杆体承托座2和第二杆体承托座3上的子弹处于同一高度。

同步启动第一Y向伸缩臂10和第二Y向伸缩臂13，调节二者的伸长量，进而调整第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15相对于子弹的夹持位置。

同步启动第一X向伸缩臂11和第二X向伸缩臂14，增加二者的伸长量，进而同步移动第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15，直到子弹完全处于第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15内。

同步启动第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15，将子弹完全夹持住，随后向上移动升降电动滑块9，直到子弹完全从第一杆体承托座2和第二杆体承托座3上抬离。

同步启动第一X向伸缩臂11和第二X向伸缩臂14，减小二者的伸长量，使子弹远离第一杆体承托座2和第二杆体承托座3。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的平移电动滑块，使平移电动滑块沿着水平滑轨进行水平移动，直到杆体取放夹持爪6移动到子弹正上方。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的Z向伸缩臂5，增加Z向伸缩臂5的伸长量，直到子弹完全处于前后两个杆体取放夹持爪6内。

同步启动前后两个杆体取放夹持爪6，将子弹完全夹持住，随后同步解除第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15对子弹的夹持，之后同步减小第一X向伸缩臂11和第二X向伸缩臂14的伸长量，使第一杆体转运夹持爪12和第二杆体转运夹持爪15远离子弹。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的Z向伸缩臂5，减小Z向伸缩臂5的伸长量，直到子弹被抬升到设定高度。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的平移电动滑块，使平移电动滑块沿着水平滑轨进行水平移动，直到子弹移动到变频慢速扰动杆机构17正上方；

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的Z向伸缩臂5，增加Z向伸缩臂5的伸长量，直到子弹下降到与变频慢速扰动杆机构17的炮管同轴的高度位置。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的电动行走轮16，使前后两个龙门式支架4沿着炮管中轴线向后移动，直到子弹后端杆体伸入炮管内。

启动后杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6，解除后杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6对子弹的夹持，保留前杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6对子弹的夹持，之后将后杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6抬升至设定高度。

同步启动前杆体取放组件和后杆体取放组件内的电动行走轮16，使后两个龙门式支架4沿着炮管中轴线向后移动，继续将子弹向炮管内伸入，直到前杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6移动到炮管的管口前方。

启动前杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6，解除前杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6对子弹的夹持，之后将前杆体取放组件内的杆体取放夹持爪6抬升至设定高度，此时子弹安装结束。

同理，入射杆的安装方式与子弹相同，区别仅在于子弹需要安装到炮管内，而入射杆需要安装到变频慢速扰动杆机构17的入射杆支撑座上。

实施例中的方案并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本发明的保护范围中。

Claims (5)

1.一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，其特征在于：包括杆体储放组件、杆体转运组件及杆体取放组件；所述杆体储放组件和杆体转运组件并列设置在变频慢速扰动杆机构的侧方，且杆体储放组件和杆体转运组件同侧分布；所述杆体取放组件跨装在变频慢速扰动杆机构和杆体储放组件上方；所述杆体取放组件数量为两个，分别记为前杆体取放组件和后杆体取放组件，前杆体取放组件和后杆体取放组件沿变频慢速扰动杆机构长度方向顺序分布；所述杆体转运组件包括杆体转运支架、竖直滑轨、升降电动滑块、第一Y向伸缩臂、第一X向伸缩臂、第一杆体转运夹持爪、第二Y向伸缩臂、第二X向伸缩臂及第二杆体转运夹持爪；所述杆体转运支架安装在前杆体取放组件的龙门式支架与后杆体取放组件的龙门式支架之间；所述竖直滑轨嵌装在杆体转运支架上；所述升降电动滑块设置在竖直滑轨上；所述第一Y向伸缩臂水平设置，第一Y向伸缩臂一端固定连接在升降电动滑块上；所述第一X向伸缩臂水平设置，第一X向伸缩臂一端固定连接在第一Y向伸缩臂另一端，第一X向伸缩臂与第一Y向伸缩臂垂直分布；所述第一杆体转运夹持爪安装在第一X向伸缩臂另一端；所述第二Y向伸缩臂水平设置，第二Y向伸缩臂一端固定连接在升降电动滑块上，第二Y向伸缩臂与第一Y向伸缩臂相对于升降电动滑块镜像对称分布；所述第二X向伸缩臂水平设置，第二X向伸缩臂一端固定连接在第二Y向伸缩臂另一端，第二X向伸缩臂与第二Y向伸缩臂垂直分布，第二X向伸缩臂与第一X向伸缩臂相对于升降电动滑块镜像对称分布；所述第二杆体转运夹持爪安装在第二X向伸缩臂另一端；在龙门式支架底部安装有电动行走轮。

2.根据权利要求1所述的一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，其特征在于：所述杆体储放组件包括杆体储放支架、第一杆体承托座和第二杆体承托座；所述杆体储放支架固定放置在地面上；所述第一杆体承托座数量若干，若干第一杆体承托座沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架上；所述第二杆体承托座数量若干，第二杆体承托座的数量与第一杆体承托座的数量相同，若干第二杆体承托座沿竖直方向等间距设置在杆体储放支架上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，其特征在于：在同一水平面内，所述第一杆体承托座和第二杆体承托座的数量均为一个。

4.根据权利要求1所述的一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，其特征在于：所述杆体取放组件包括龙门式支架、水平滑轨、平移电动滑块、Z向伸缩臂及杆体取放夹持爪；所述龙门式支架跨装在变频慢速扰动杆机构和杆体储放组件上方；所述水平滑轨嵌装在龙门式支架的横梁底部；所述平移电动滑块设置在水平滑轨上；所述Z向伸缩臂竖直设置，Z向伸缩臂上端固定连接在平移电动滑块上，所述杆体取放夹持爪安装在Z向伸缩臂下端。

5.根据权利要求4所述的一种适用于变频慢速扰动杆机构的自动换杆装置，其特征在于：所述水平滑轨上的平移电动滑块数量为两个，每个平移电动滑块上均安装有一根Z向伸缩臂，每根Z向伸缩臂下端均安装有一个杆体取放夹持爪。