一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法
阅读说明：本技术 一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法 (Free-fall-based frame column type electric lifting drilling detection device and implementation method ) 是由 李金峰 任兴俊 张乐军 潘维欣 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及钎探技术领域,涉及一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法,采用了转动轮带着顶起杆周转的方式,使顶起杆与重锤的凸块配合,可将重锤先顶起,之后两者分离,使重锤做自由落体对受力复位组件捶击、并作用于钢钎机构进行钎探；受力复位组件、钢钎机构采用卡爪和齿槽配合,保证每次对钢钎机构的作用强度是相同的；卡瓜还配有拉绳,将拉绳拉紧即可使卡爪收合、并与齿槽错开,这样使钢钎机构上移时不会受到阻碍；并配备了拔钎组件,通过拔钎电机驱动丝杠转动,拔钎板受到丝杠作用而上移,拔钎板卡住凸条并向上拉动钢钎机构,从而将钢钎机构从地中拔起,并可与受力复位组件恢复到初始相对位置,便于后续重复实施。(The invention relates to the technical field of drill rod detection, in particular to a free-fall-based frame column type electric lifting drill rod detection device and an implementation method thereof.A mode that a rotating wheel drives a jacking rod to rotate is adopted, so that the jacking rod is matched with a lug of a heavy hammer, the heavy hammer can be jacked up firstly, and then the two components are separated, so that the heavy hammer is used as a free fall to hammer a stress reset component and acts on a steel drill rod mechanism for drill rod detection; the stress reset assembly and the drill rod mechanism are matched by adopting a claw and a tooth groove, so that the action strength of the stress reset assembly on the drill rod mechanism is the same every time; the clamping claw is also provided with a pull rope, and the clamping claw can be folded and staggered with the tooth groove by tensioning the pull rope, so that the steel rod mechanism is not hindered when moving upwards; and equipped with and pulled out the borer subassembly, through pulling out borer motor drive lead screw and rotate, pull out the borer board and receive the lead screw effect and shift up, pull out the borer board and block the sand grip and upwards pull out the borer mechanism to pull out borer mechanism from the ground, and can restore to initial relative position with the atress subassembly that resets, the follow-up repeated implementation of being convenient for.)
技术领域
本发明涉及钎探技术领域，涉及一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法。
背景技术
钎探，就是在基坑开挖达到设计标高后，按规定对基坑底面以下的土层进行探察，判断土质的软硬情况，并探察是否存在坑穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物等。
钎探一般用钢筋作钢钎，钎尖呈锥状。钎探时，用高处落下的大锤将钢钎打入土中，记录每打入一定距离的锤击数，据此可判断土质的软硬情况。
专利号为CN202021259057.0的中国实用新型专利公开了一种气动钎探机，包括竖直设置的支架，所述支架上端部设置有空气锤，所述空气锤的锤头与探钎杆之间设置有能每次都等距离的将探钎杆锤进于地面以内的撞击机构，所述撞击机构包括与探钎杆连接且同轴线设置的套管、套设于套管内且能沿套管轴线方向往复滑动的套杆、设置于套管内壁和套杆外壁之间用于使套杆每次下移时带动套管下移等距离的联动组件以及用于使套杆每次在套管内下移后进行复位的复位件，所述套杆位于套管外的端部每次与空气锤的锤头接触的初始位置保持不变。其具有提高打钎速度且可以保证每次对探钎杆锤击的强度、重量都相同的效果。
虽然该专利通过联动组件、复位件等设计，实现每次对探钎杆锤击的强度、重量保持相同。
但发明人研究后发现，该装置存在一些缺点。首先，缺少拔钎的功能；探钎杆在经过捶击插入地面后，后续拔出操作比较困难，一般需要额外的设备。其次，联动组件采用止位槽和止位棘爪配合，这样使套杆作用于套管，但完成钎探后，不方便甚至不能实现套杆和套管之间的复位，不能重复使用。
所以，发明人设计了一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法，用于解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法。
(二)技术方案
一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置，包括车板、驱动组件、自由落体机构、受力复位组件、拔钎组件及钢钎机构；
车板下方设置有车轮，车轮配有驱动组件；车板上连接有一号支板，一号支板顶部连接有二号支板，二号支板上设置有自由落体机构，用于使重锤周期性做自由落体；自由落体机构下方对应设置有受力复位组件，受力复位组件下方连接有钢钎机构，钢钎机构底端穿过车板，受力复位组件受到重锤捶击、并作用于钢钎机构进行钎探；车板上还设置有拔钎组件，用于最后将钢钎机构从地中拔起。
优选的，驱动组件包括前进电机、一号链轮、链条及二号链轮；
前进电机固定在车板上，前进电机的输出端连接有一号链轮，其中一端的车轮还同轴连接有二号链轮，一号链轮和二号链轮通过链条传动连接。
优选的，自由落体机构包括三号支板、导向杆、重锤、防脱板、凸块、转动轮及顶起杆；
三号支板连接在二号支板一侧；导向杆贯穿三号支板，顶端连接有防脱板，底端连接有重锤；转动轮设置在三号支板下方、并配有驱动电机，转动轮侧壁连接有顶起杆；重锤底部面向转动轮侧设置有凸块；
顶起杆随着转动轮转动时，可通过凸块将重锤先顶起，之后两者分离，重锤做自由落体。
可选的，重锤设置有滑槽，凸块滑动连接在滑槽内；重锤还设置有调整轴；调整轴贯穿并转动连接滑槽后侧，外端连接有一号手柄、内端设置有螺纹并螺接进凸块。
优选的，受力复位组件包括四号支板、施力杆、压板、复位弹簧、固定杆及限位板；
一号支板一侧连接有四号支板，施力杆贯穿四号支板、顶端设置有压板；压板和一号支板之间连接有复位弹簧；一号支板上还连接有固定杆；固定杆顶端设置有限位板，用于限制压板高度位置。
优选的，施力杆底端对称设置有卡爪，卡爪铰接在施力杆外壁，铰接处设置有扭簧，扭簧使卡爪始终存在向上转动的趋势；施力杆外壁还设置有限位块，用于限制卡爪偏转；
施力杆内部设置有通道，通道侧向设置有出口；通道内设置有拉绳，拉绳顶端伸出出口并连接有电动收线轮，拉绳底端伸出施力杆、分成两股并连接对应的卡爪。
优选的，钢钎机构包括钢钎主体、凸条及齿槽；
钢钎主体上部为空心段，空心段内壁对称有齿槽，齿槽用于与卡爪配合；钢钎主体顶部外壁还设置有凸条；车板上设置贯通的导向套，钢钎主体穿过导向套。
优选的，拔钎组件包括滑杆、滑套、拔钎板、顶板、拔钎电机及丝杠；
滑杆竖直连接在车板上，滑杆上设置有滑套，滑套一侧连接有拔钎板，钢钎主体贯穿拔钎板；滑杆顶端设置有顶板，顶板和车板之间转动设置有丝杠，丝杠贯穿并螺接拔钎板，丝杠顶端连接有拔钎电机。
可选的，钢钎主体下段为钎头段，钎头段和空心段对应设置有卡头和卡槽、两者卡接配合并通过固定螺钉可拆卸连接。
一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置的实施方法，使用了上述的一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置，
通过驱动组件使车轮转动，将装置整体移动到待钎探位置；然后通过自由落体机构使重锤周期性做自由落体，其中重锤捶击受力复位组件，一方面受力复位组件下移时通过齿槽、卡爪卡合，作用于钢钎机构进行钎探，另一方面受力复位组件复位时，齿槽划过卡爪，避免将钢钎机构带起；完成钎探后，再通过拔钎组件将钢钎机构从地中拔起。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置及实施方法，具有以下优点：
1，采用了转动轮带着顶起杆周转的方式，使顶起杆与重锤的凸块配合，可将重锤先顶起，之后两者分离，使重锤做自由落体进行捶击；重锤捶击受力复位组件，受力复位组件受力而下移，此时齿槽、卡爪卡合，并作用于钢钎机构插入地下；之后顶板受到复位弹簧作用而使受力复位组件复位时，卡爪划过齿槽，避免将钢钎机构带起；由于限位板对压板进行限位，使受力复位组件复位至相同高度，配合相同位置落下的重锤，从而保证每次对钢钎机构的作用强度是相同的。
2，卡瓜还配有拉绳，将拉绳拉紧即可使卡爪收合、并与齿槽错开，这样使钢钎机构上移时不会受到阻碍；并配备了拔钎组件，通过拔钎电机驱动丝杠转动，拔钎板受到丝杠作用而上移，拔钎板卡住凸条并向上拉动钢钎机构，从而将钢钎机构从地中拔起，并可与受力复位组件恢复到初始相对位置，便于后续重复实施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例的结构图；
图2为本发明另一种实施例的结构图；
图3为自由落体机构的结构图；
图4为受力复位组件的结构图；
图5为钢钎组件的结构图；
图6为拔钎组件的结构图；
图7为重锤另一种实施例的结构图；
图8为钎头段的结构图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
101-车板，102-车轮，103-一号支板，104-二号支板，105-导向套；
2-驱动组件，201-前进电机，202-一号链轮，203-链条，204-二号链轮；
3-自由落体机构，301-三号支板，302-导向杆，303-重锤，304-防脱板，305-凸块，306-转动轮，307-顶起杆，308-滑槽，309-调整轴，310-一号手柄；
4-受力复位组件，401-四号支板，402-施力杆，403-压板，404-复位弹簧，405-固定杆，406-限位板，407-限位块，408-通道，409-拉绳，410-电动收线轮，411-卡爪，412-扭簧；
5-拔钎组件，501-滑杆，502-滑套，503-拔钎板，504-顶板，505-拔钎电机，506-丝杠；
6-钢钎机构，601-钢钎主体，602-凸条，603-齿槽，604-空心段，605-钎头段，606-固定螺钉，607-卡头，608-卡槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参考附图2，一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置，包括车板101、驱动组件2、自由落体机构3、受力复位组件4、拔钎组件5及钢钎机构6；
车板101下方装有车轮102，车轮102配有驱动组件2；车板101上连接有一号支板103，一号支板103顶部连接有二号支板104，二号支板104上设置有自由落体机构3，用于使重锤303周期性做自由落体；自由落体机构3下方对应设置有受力复位组件4，受力复位组件4下方连接有钢钎机构6，钢钎机构6底端穿过车板101，受力复位组件4受到重锤303捶击、并作用于钢钎机构6进行钎探；车板101上还设置有拔钎组件5，用于最后将钢钎机构6从地中拔起。
实施例2
参考附图2，一种基于自由落体的架柱式电动提升钎探装置，包括车板101、驱动组件2、自由落体机构3、受力复位组件4、拔钎组件5及钢钎机构6；
车板101下方装有车轮102，车轮102配有驱动组件2；车板101上连接有一号支板103，一号支板103顶部连接有二号支板104，二号支板104上设置有自由落体机构3，用于使重锤303周期性做自由落体；自由落体机构3下方对应设置有受力复位组件4，受力复位组件4下方连接有钢钎机构6，钢钎机构6底端穿过车板101，受力复位组件4受到重锤303捶击、并作用于钢钎机构6进行钎探；车板101上还设置有拔钎组件5，用于最后将钢钎机构6从地中拔起。
其中，参看附图2，驱动组件2包括前进电机201、一号链轮202、链条203及二号链轮204；
前进电机201固定在车板101上，前进电机201的输出端连接有一号链轮202，其中一端的车轮102还同轴连接有二号链轮204，一号链轮202和二号链轮204通过链条203传动连接。
其中，参看附图3，自由落体机构3包括三号支板301、导向杆302、重锤303、防脱板304、凸块305、转动轮306及顶起杆307；
三号支板301连接在二号支板104一侧；导向杆302贯穿三号支板301，顶端连接有防脱板304，底端连接有重锤303；转动轮306装在三号支板301下方、并配有驱动电机，转动轮306侧壁连接有顶起杆307；重锤303底部面向转动轮306侧设有凸块305；
其中，参看附图4，受力复位组件4包括四号支板401、施力杆402、压板403、复位弹簧404、固定杆405及限位板406；
一号支板103一侧连接有四号支板401，施力杆402贯穿四号支板401、顶端连接有压板403；压板403和一号支板103之间连接有复位弹簧404；一号支板103上还连接有固定杆405；固定杆405顶端连接有限位板406，用于限制压板403高度位置；
其中，参看附图5，施力杆402底端对称设有卡爪411，卡爪411铰接在施力杆402外壁，铰接处装有扭簧412，扭簧412使卡爪411始终存在向上转动的趋势；施力杆402外壁还连接有限位块407，用于限制卡爪411偏转；
施力杆402内部设有通道408，通道408侧向设有出口；通道408内设有拉绳409，拉绳409顶端伸出出口并连接有电动收线轮410，拉绳409底端伸出施力杆402、分成两股并连接对应的卡爪411；
钢钎机构6包括钢钎主体601、凸条602及齿槽603；
钢钎主体601上部为空心段604，空心段604内壁对称有齿槽603，齿槽603用于与卡爪411配合；钢钎主体601顶部外壁还固接有凸条602；车板101上装贯通的导向套105，钢钎主体601穿过导向套105。
其中，参看附图6，拔钎组件5包括滑杆501、滑套502、拔钎板503、顶板504、拔钎电机505及丝杠506；
滑杆501竖直连接在车板101上，滑杆501上套有滑套502，滑套502一侧连接有拔钎板503，钢钎主体601贯穿拔钎板503；滑杆501顶端连接有顶板504，顶板504和车板101之间转动安装有丝杠506，丝杠506贯穿并螺接拔钎板503，丝杠506顶端连接有拔钎电机505。
下面以本实施例为例，说明一下具体的实施方法；
首先，通过驱动组件2使车轮102转动，将装置整体移动到待钎探位置；
具体的，启动前进电机201驱动一号链轮202转动，又通过皮带转动使二号链轮204带动车轮102转动，从而实现装置整体移动；
然后，通过自由落体机构3使重锤303周期性做自由落体；
具体的，启动驱动电机带动转动轮306转动，参看附图3，顶起杆307随着转动轮306转动时，可通过凸块305将重锤303先顶起，之后两者分离，重锤303做自由落体；
其中重锤303捶击受力复位组件4，受力复位组件4受力而下移，此时齿槽603、卡爪411卡合，并作用于钢钎机构6插入地下；之后顶板403受到复位弹簧404作用而使受力复位组件4复位时，卡爪411划过齿槽603，避免将钢钎机构6带起；
通过钢钎主体6外壁上的刻度确定下移量，并对应记录捶击次数，进行钎探；必要时还可在自由落体机构3配上计数器，实现自动计数。
需要说明的是，上述过程中，电动收线轮410不工作，拉绳409是放松的，这样卡爪411受到扭簧412作用并可被限位块407抵住，从而保证上述过程的顺利进行；
参看附图4，限位板406对压板403进行限位，使受力复位组件4复位至相同高度，配合相同位置落下的重锤303，从而保证每次对钢钎机构6的作用强度是相同的。
完成钎探后，再通过拔钎组件5将钢钎机构6从地中拔起；
具体的，通过电动收线轮410将拉绳409拉紧，进而使卡爪411收合、并与齿槽603错开，这样使钢钎机构601上移时不会受到阻碍；
启动拔钎电机505驱动丝杠506转动，拔钎板503受到丝杠506作用而上移，拔钎板503卡住凸条602并向上拉动钢钎机构601，从而将钢钎机构601从地中拔起；
这样钢钎机构601也可与受力复位组件4恢复到初始相对位置，便于之后对其中区域的钎探，实现重复实施。
实施例3
在实施例2的基础上，
参看附图1、7，重锤303加工有滑槽308，凸块305滑动连接在滑槽308内；重锤303还装有调整轴309；调整轴309贯穿并转动连接滑槽308后侧，外端连接有一号手柄310、内端加工有螺纹并螺接进凸块305。
具体的，转动调整轴309，基于螺纹作用使凸块305沿着滑槽308移动，改变相对于重锤303的伸出量，这样即改变与顶起杆307的配合长度，进而可改变重锤303上移的最高位置及下落捶击作用力，满足不同的需要。
实施例4
与上述实施例不同之处在于，本实施例的钢钎主体601分为可拆卸的上下两部分。
参看附图1、8，钢钎主体601下段为钎头段605，钎头段605和空心段604对应设置有卡头608和卡槽608、两者卡接配合并通过固定螺钉606可拆卸连接，这样方便对钎头段605进行更换，提高实用性。
需要说明的是，上述电气元件配有电源、其控制方式为现有技术，为了避免叙述累赘，统一在此处说明；且本申请主要用来保护机械设备，所以文中不再详细解释控制方式和电路连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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