阅读说明：本技术 一种水下自动凿毛设备 (Automatic underwater chiseling equipment ) 是由 杨胜杰 张永敏 刘其杰 王沛晨 冷宏森 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了提供了一种水下自动凿毛设备,包括横移机构、纵移机构以及凿毛机构；横移机构底部设置有至少两对支撑大轮；支撑大轮通过大轮电机驱动,大轮电机设置于支撑大轮上方一定高度处,大轮电机通过链条驱动所述支撑大轮转动；纵移机构固定至横移机构上,纵移机构包括纵向驱动装置与凿毛杆,纵向驱动装置的最低点不低于支撑大轮,凿毛杆垂直于地面设置,纵向驱动装置驱动凿毛杆上下移动；凿毛机构包括凿毛头、固定筒、滑轮组以及垂向电机,固定筒固定至凿毛杆底部,凿毛头与固定筒滑动连接,垂向电机固定至凿毛杆顶部,并通过第一钢丝绳与滑轮组配合驱动凿毛头靠近或远离待维修面。本装置能够实现沉箱的水下自动凿毛,大大提高施工效率。(The invention discloses and provides an underwater automatic chiseling device which comprises a transverse moving mechanism, a longitudinal moving mechanism and a chiseling mechanism, wherein the transverse moving mechanism is connected with the longitudinal moving mechanism; at least two pairs of supporting large wheels are arranged at the bottom of the transverse moving mechanism; the supporting large wheel is driven by a large wheel motor, the large wheel motor is arranged at a certain height above the supporting large wheel, and the large wheel motor drives the supporting large wheel to rotate through a chain; the longitudinal moving mechanism is fixed to the transverse moving mechanism and comprises a longitudinal driving device and a chisel hair rod, the lowest point of the longitudinal driving device is not lower than the supporting bull wheel, the chisel hair rod is arranged vertical to the ground, and the longitudinal driving device drives the chisel hair rod to move up and down; the chiseling mechanism comprises a chiseling head, a fixing barrel, a pulley block and a vertical motor, the fixing barrel is fixed to the bottom of a chiseling rod, the chiseling head is connected with the fixing barrel in a sliding mode, the vertical motor is fixed to the top of the chiseling rod, and the chiseling head is driven to be close to or far away from a surface to be maintained through the cooperation of a first steel wire rope and the pulley block. The underwater automatic scabbling device can realize underwater automatic scabbling of the caisson and greatly improve the construction efficiency.)

一种水下自动凿毛设备

技术领域

本发明涉及水工领域，更具体地，涉及一种水下自动凿毛设备。

背景技术

沉箱是深基础的一种，多用于码头、防波堤等，是一种箱型结构，内部设置有隔板，施工时在箱内填充砂或块石，然后顶部加盖板封顶，形成主体的承重和立墙结构。在环境恶劣的地区，由于温度和波浪的冲击等作用，往往会使沉箱表面脱落，影响码头或防波堤的安全，因此需要对其进行维修。如今水下浇筑混凝土也较为成熟，但是对于沉箱的修补，水下维修的方式依然效率低下，而导致沉箱水下进行维修效率低下的主要原因之一就是浇筑混凝土前的凿毛处理。

现有的凿毛机大多为陆地上使用，即便是凿毛头能够水下使用，因为风大浪急，现有机械设备无法在水下使用，必须要人工进行水下作业，或者将沉箱抬出水面进行凿毛作业。无论是水下作业还是抬出水面进行作业，都极其麻烦，往往对沉箱的10m*2.6m侧面进行施工，凿毛深度为0.04m时，也需要6小时以上，不仅费时费力，水下施工还会有一定的安全隐患，抬出水面施工也会因为对沉箱的移动，造成沉箱的二次损坏。

因此，非常需要一种水下的凿毛设备，能够安全快速的进行沉箱的凿毛处理，提高工作效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种水下自动凿毛的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种水下自动凿毛设备，包括横移机构、纵移机构、凿毛机构以及控制机构，所述横移机构带动所述纵移机构在所述沉箱顶部横向移动；所述纵移机构平行于所述沉箱的待维修面并带动所述凿毛机构垂直移动；

所述凿毛机构包括凿毛组以及垂向电机，所述凿毛组设置于所述纵移机构的底部，所述垂向电机设置于所述纵移机构的顶部，所述垂向电机驱动所述凿毛组垂直靠近或远离所述待维修面。

优选地，所述横移机构包括横移大车以及横移小车，所述横移大车包括底架与侧架，所述底架平行于所述沉箱顶面设置，所述侧架垂直固定至所述底架的靠近所述待维修面的一边；所述底架底部设置有至少两对支撑大轮；所述侧架上设置有横移轨道，所述横移小车在横移电机的驱动下沿所述横移轨道移动；所述纵移机构固定至所述横移小车上。

优选地，所述支撑大轮的外侧径向延伸形成阻挡部，安装至沉箱上后，所述阻挡部位于所述沉箱的侧壁外侧；所述阻挡部为圆台，所述圆台的下底面朝向外侧。

优选地，所述横移轨道有两条并上下平行固定于所述侧架上，所述横移小车垂直于所述底架设置；所述横移电机固定至所述横移轨道上方。

优选地，所述纵移机构包括纵向驱动装置与凿毛杆，所述纵向驱动装置的最低点不低于所述支撑大轮，所述凿毛杆垂直于所述底架并延伸至所述待维修面一侧，所述纵向驱动装置驱动所述凿毛杆上下移动；所述凿毛组安装至所述凿毛杆底部。

优选地，所述纵向驱动装置包括纵移套筒与纵移推缸，所述纵移套筒固定至所述横移小车上；所述凿毛杆滑动连接至所述纵移套筒内；所述纵移推缸的两端分别与所述纵移套筒以及所述凿毛杆连接。

优选地，所述纵移套筒的上下两端均设置有纵移滚轮，所述纵移滚轮的周面紧贴所述凿毛杆，所述纵移滚轮的转轴垂直于所述凿毛杆。

优选地，所述凿毛组包括凿毛头、固定筒以及滑轮组，所述固定筒垂直于待维修面固定至所述凿毛杆底部，所述凿毛头与所述固定筒内壁滑动连接，所述垂向电机固定至所述凿毛杆顶部，所述垂向电机通过第一钢丝绳与所述滑轮组配合驱动所述凿毛头靠近或远离所述待维修面。

优选地，所述滑轮组包括定滑轮与动滑轮，所述定滑轮固定至所述固定筒壁上，所述动滑轮固定至所述凿毛头上，第一钢丝绳的端部固定至所述凿毛头上，并依次绕过所述定滑轮与动滑轮后缠绕至垂向电机的卷扬轮上。

优选地，所述凿毛头上设置有回位弹簧，所述回位弹簧的一端固定至所述固定筒的端部，用于将所述凿毛头推回初始位置。

根据本公开的一个实施例，本水下自动凿毛设备具备在风大浪急的码头或海岸线等地的沉箱维修使用，能够完成对沉箱水下的侧壁的凿毛工作，无需人工的潜水作业或沉箱的起重作业；与传统的沉箱凿毛作业相比，使用本装置进行的水下自动凿毛作业能够节省3-4小时，提高工作效率一倍以上，且大大降低了安全隐患和用工成本。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例的水下自动凿毛设备侧视结构示意图。

图2是图1中的水下自动凿毛设备正视结构示意图。

图3是图1中的水下自动凿毛设备中横移结构的侧视结构示意图。

图4是图3中A处的结构示意图。

图5是图3中的横移机构的正视结构示意图。

图6是图1中的水下自动凿毛设备中纵移机构的侧视结构示意图。

图7是图6中B处的结构示意图。

图8是图1中的水下自动凿毛设备中凿毛机构的剖视结构示意图。

图9是图8中的凿毛机构中固定筒的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例

如图1至图9所示，本实施例中的水下自动凿毛设备，包括横移机构1100、纵移机构1200、凿毛机构1300以及控制机构1400，其中：

所述横移机构1100底部设置有至少两对支撑大轮1111，每对所述支撑大轮1111分别支撑至所述沉箱2000的待维修面2100顶部以及与待维修面2100相对面的顶部；所述支撑大轮1111通过大轮电机1112驱动，所述大轮电机1112设置于所述支撑大轮1111上方一定高度处，能够有效避免被水浸湿，例如在横移机构1100上设置有若干的具有一定高度的安装平台(图中未示出)，大轮电机1112以及控制机构1400均设置于该安装平台上，所述大轮电机1112驱动所述支撑大轮1111转动，该驱动例如是通过链条1114或螺杆驱动，本实施例为通过链条1114驱动，能够适用于复杂的海边环境，且成本较低；

所述纵移机构1200固定至所述横移机构1100上，所述纵移机构1200包括纵向驱动装置1220与凿毛杆1210，所述纵向驱动装置1220的最低点不低于所述支撑大轮1111，所述凿毛杆1210垂直于地面设置，所述纵向驱动装置1220驱动所述凿毛杆1210上下移动；

所述凿毛机构1300包括凿毛头1310、固定筒1320、滑轮组1330以及垂向电机1340，所述固定筒1320垂直于待维修面2100固定至所述凿毛杆1210底部，所述凿毛头1310滑动连接至所述固定筒1320内，凿毛头1310的凿毛端伸出固定筒1320，所述垂向电机1340固定至所述凿毛杆1210顶部，所述垂向电机1340通过第一钢丝绳1341与所述滑轮组1330配合驱动所述凿毛头1310在所述固定筒1320中垂直于待维修面2100移动，使凿毛头1310的凿毛端靠近或远离待维修面2100。

控制机构1400可以包括遥控器和控制器(图中未示出)，其中控制器设置于横移机构1100上，通过遥控器控制各装置的动作，完成凿毛作业；该控制机构1400也可以是自动控制柜，该自动控制柜安装至横移机构1100上或者陆地上，包括PLC、接触器以及继电器等自动控制元件，控制横移机构1100、纵移机构1200以及凿毛机构1300的自动运行；本装置中的线路均通过防水蛇皮管缠绕，避免摩擦损坏而短路，控制机构1400的电源总线通过防水接头连接至控制机构1400上。

通过本实施例该方案，本装置的横移机构1100沿沉箱2000的侧边带动纵移机构1200横向行走，纵移机构1200带动凿毛机构1300上下移动，从而使凿毛机构1300的工作范围覆盖沉箱2000的待维修面2100，并且横移机构1100、纵移机构1200以及凿毛机构1300的动力部分均设置于水面以上，通过链条或钢丝绳作为传动装置进行驱动，达到防水的目的，适合在风大浪急的海岸线使用，再配以防水的凿毛头1310，使本装置适合沉箱的水下凿毛工作，且能够自由移动，无需人工水下进行凿毛，使用更加安全方便，有利于提高施工效率。

该实施例中的凿毛头采用高频液压油缸驱动凿毛头(例如型号为FS-235LJ-01-03的凿毛机头)，可以用于水下施工，凿毛头1310的液压站1500设置于横移机构1100上。

在本实施例或其他实施例中，所述横移机构1100包括横移大车1110以及横移小车1120，横移大车1110又包括底架1115与侧架1116，所述支撑大轮1111设置于所述横移大车1110的底架1115底部；所述底架1115平行于所述沉箱2000顶面设置，所述侧架1116垂直固定至所述底架1116的靠近所述待维修面2100的一边；所述侧架1116上设置有横移轨道1130，所述横移小车1120在横移电机1121的驱动下沿所述横移轨道1130移动；所述纵移机构1200固定至所述横移小车1120上。由于本装置整体重量较大，仅通过横移小车1120带动纵移机构1200移动能够提高横移的灵活性；并且横移机构1100整体的频繁移动不利于保持本装置在恶劣环境中的稳定性。该实施例中，为保持底架1115和侧架1116的稳定性，在底架1115和侧架1116之间连接有倾斜布置的支撑架1117，从而使横移大车1110形成稳定的三角形结构。

在本实施例或其他实施例中，所述横移轨道1130上下平行固定于所述横移大车1110的靠近待维修面2100的一侧，所述横移小车1120垂直布置于所述横移轨道1130上；所述横移电机1121固定至所述横移轨道1130上方，所述横移电机1121通过角轮1123与第二钢丝绳1122的配合牵引所述横移小车1120移动。垂直布置的横移小车1120能够提高与纵移机构1200的连接面积，从而提高连接的牢固性，该布置方式还能够使横移小车1120受力更加均衡，有利于保持横移小车1120的稳定性；且该布置方式便于横移电机1121的布置，使横移电机1121能够布置到更高的位置，避免被风浪波及，角轮1123设置于横移轨道1130的角部，横移电机1121可以有一个，也可以有两个，设置于横移轨道1130的上方的两侧，第二钢丝绳1122的两端分别绕过底部的两个角轮1123连接至横移小车1120上，通过横移电机1121的正反转实现横移小车1120的来回移动。

在本实施例或其他实施例中，所述支撑大轮1111的外侧径向延伸形成阻挡部1113，安装至沉箱2000上后，所述阻挡部1113位于所述沉箱2000的侧壁外侧。支撑大轮1111卡至沉箱2000侧壁外侧，保持本装置的稳定性，提高抗冲击能力，且能够保持横移时沿沉箱2000的侧壁移动而不脱离。

在本实施例或其他实施例中，所述阻挡部1113为圆台，所述圆台的下底面朝向外侧。进一步提高支阻挡部1113的导向作用，并且该设置能够使本装置适用于具有一定弧度的沉箱，或者按照一定角度排列的沉箱。

在本实施例或其他实施例中，所述纵向驱动装置1220包括纵移套筒1221与纵移推缸1222，所述纵移套筒1221固定至所述横移小车1120上；所述凿毛杆1210滑动连接至所述纵移套筒1221内；所述纵移推缸1222底部与所述纵移套筒1221固定连接，所述纵移推缸1222的推杆通过连接块1224与所述凿毛杆1210连接，本实施例中的该连接为铰接，避免固定连接因扭动而断裂。利用纵移套筒1221对凿毛杆1210的移动起到导向作用，提高精度，并且使凿毛杆1210能够在凿毛作业中保持稳定性。该实施例中的纵移推缸1222是电动缸，能够控制纵移推缸1222的伸出距离，保证凿毛时的位置精度；该电动缸的控制器位于控制机构1300中，通过控制机构1300进行控制。

为保证电动缸的推动和缩回效率以及延长使用寿命，电动缸正向布置，即推杆向上伸出，缩回时由于电动缸的拉力较小，可以利用凿毛机构1300自身的重力实现下移。在其他实施例中，为保证电动缸的传动电机不受海浪冲击，电动缸的推杆向下伸出，但是在上移时由于拉力较小，需要采用更高功率和拉力的电动缸，因此成本较高。

在本实施例或其他实施例中，所述纵移推缸1222底部固定至所述纵移套筒1221底部，所述连接块1224固定至所述凿毛杆1210的顶部，所述垂向电机1340固定至所述连接块1224顶部。垂向电机1340能够随凿毛杆1210的移动而移动，便于传动装置的布置。

在本实施例或其他实施例中，所述纵移套筒1221的上下两端均设置有纵移滚轮1223，所述纵移滚轮1223的周面紧贴所述凿毛杆1210，所述纵移滚轮1223的转轴垂直于所述凿毛杆1210。该实施例中的纵移套筒1221直径大于凿毛杆1210的直径，凿毛杆1210移动时的摩擦力为与纵移滚轮1223的滚动摩擦力，因此能够减小凿毛杆1210移动时的摩擦力，并且能够对凿毛杆1210的移动起到进一步的导向作用，提高了稳定性。

在本实施例或其他实施例中，所述滑轮组1330包括定滑轮1331与动滑轮1332，所述定滑轮1331固定至所述固定筒1320壁上，所述动滑轮1332固定至所述凿毛头1310上，第一钢丝绳1341的端部固定至所述凿毛头1310的靠近动滑轮1332的位置上，并依次绕过所述定滑轮1331与动滑轮1332后缠绕至垂向电机1340的卷扬轮上。垂向电机1340转动时，第一钢丝绳1341在滑轮组1330的作用下拉拽动滑轮1332，使动滑轮1332靠近定滑轮1331，实现凿毛头1310的移动，该实施例中的固定筒1320的侧壁开设有滑轮孔1321，定滑轮1331与动滑轮1332均伸出滑轮孔1321，便于第一钢丝绳1341的缠绕；固定筒1320的筒壁上固定有与凿毛头1310相配合的导向轮1322，对凿毛头1310的移动起到稳定作用，并且能够减小凿毛头1322与固定筒1320筒壁的摩擦力。

在本实施例或其他实施例中，所述凿毛头1310上设置有回位弹簧1311，所述回位弹簧1311的一端固定至所述固定筒1320的端部，即凿毛头1310伸出的一端，用于将所述凿毛头1310推回初始位置。实现凿毛头1310的伸出与缩回。当需要凿毛作业时，启动垂向电机1340，使凿毛头1310伸出进行凿毛作业，需要本装置在横移或纵移时，为避免凿毛头1310的干涉以及避免凿毛头1310损坏，释放垂向电机1340或反转垂向电机1340，凿毛头1310在回位弹簧1311的弹力作用下缩进固定筒1320中，便于移动。

该实施例中，为了保证本装置能够实现自动化的运行，在横移小车1120的左右两端、凿毛杆1210的两端均设置有限位开关(图中未示出)，当运动至适当位置，将位置信息反馈给控制机构1400，控制机构1400控制横移小车1120或凿毛杆1210反向运动或停止运动。

本装置在使用时，首先利用起重设备将本装置放置于沉箱顶部，使支撑大轮卡至沉箱侧壁顶端，启动设备，纵移机构和横移小车均回归原位，凿毛头伸出开始从沉箱侧壁的一角进行凿毛，同时纵移机构或横移机构移动，带动凿毛头按照“Z”字形移动，直至完成待维修面全部凿毛完成，凿毛头缩回后，纵移机构和横移小车回归原位，横移大车带动本装置移动至下一沉箱上，继续下一沉箱的凿毛。

根据本公开的一个实施例，本水下自动凿毛设备具备在风大浪急的码头或海岸线等地的沉箱维修使用，能够完成对沉箱水下的侧壁的凿毛工作，无需人工的潜水作业或沉箱的起重作业；与传统的沉箱凿毛作业相比，使用本装置进行的水下自动凿毛作业能够节省3-4小时，提高工作效率一倍以上，且大大降低了安全隐患和用工成本。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。