專利名稱：金剛石繩鋸機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種金剛石繩鋸機，屬機械加工機械，可用于金屬或非金屬材料的切割，如鋼筋混凝土建筑物的拆除、海底單雙層油氣管道或海底導(dǎo)管架的切割等，特別適用于海底油氣管道維修作業(yè)。
背景技術(shù)：
金剛石繩鋸機是將具有切削功能的諸多塊環(huán)狀金剛石固定在特制的繩索上，當(dāng)繩索定向運動時便可以切削待加工表面，輔以必要的進(jìn)給機構(gòu)即可實現(xiàn)連續(xù)加工，達(dá)到預(yù)期要求。在國內(nèi)，金剛石繩鋸機的應(yīng)用尚未普及，僅見于大理石礦的開采、荒料整形、分割以及異形石材的加工等。出于海底油氣管道維修作業(yè)的需要，專門設(shè)計的金剛石繩鋸機將大有用武之地。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種新型金剛石繩鋸機，用于金屬或非金屬材料的切割，除可進(jìn)行鋼筋混凝土建筑物的拆除外、特別適用于海底單雙層油氣管道或海底導(dǎo)管架等的切割，以滿足海底油氣管道維修作業(yè)的需要。
本實用新型的主要結(jié)構(gòu)包括框式機架、主切削系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和固定裝置。憑借框式機架把其余三部分連接成一個整體，使用時呈直立狀態(tài)。其中，作為主切削系統(tǒng)的切削刀具——金剛石串珠繩靠位于拱形支架頂部和端部的三個(或多個)驅(qū)動輪、張緊輪和導(dǎo)向輪張成三角形(或多邊形)，且可在驅(qū)動輪的帶動下，在自身平面內(nèi)定向運動，實現(xiàn)對待加工管道的切削加工；主切削系統(tǒng)又可在一根絲杠的帶動下沿雙光杠導(dǎo)軌上下運動，實現(xiàn)進(jìn)給；而上述機構(gòu)借助于安裝在框式機架底部的鉗式固定裝置牢牢夾緊在待加工的管道上。待加工管道的軸線與切削平面和進(jìn)給方向垂直。
位于鉛垂面內(nèi)的主切削系統(tǒng)包括金剛石串珠繩、導(dǎo)向輪、張緊機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和拱形支架；其中，金剛石串珠繩是將具有切削功能的諸多塊環(huán)狀金剛石固定在特制的閉合繩索上，有專門廠家生產(chǎn)。拱形支架頂部中間位置固裝導(dǎo)向輪軸承座，帶有金剛石串珠繩槽道的導(dǎo)向輪的輪軸插裝于軸承孔內(nèi)；拱形支架的一端安裝有驅(qū)動機構(gòu)，它包括主切削液壓馬達(dá)和固裝于馬達(dá)軸頭上的驅(qū)動輪(周邊亦帶有金剛石串珠繩槽道)；而另一端水平固裝有張緊機構(gòu)的靜導(dǎo)軌座，并在靜導(dǎo)軌座的無燕尾槽側(cè)水平固裝張緊液壓油缸，有燕尾槽側(cè)與水平安裝的L形支架上的燕尾槽裝配，周邊帶有金剛石串珠繩槽道的張緊輪軸水平插裝在L形支架該端的透孔中，L形支架的另一端借助水平透孔和鍵槽副與張緊液壓油缸的活塞軸固連。金剛石串珠繩則繞過驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和張緊輪閉合。于是當(dāng)活塞在張緊液壓油缸內(nèi)運動時即可帶動L形支架沿導(dǎo)軌滑動，進(jìn)而帶動張緊輪拉緊金剛石串珠繩，且當(dāng)驅(qū)動輪在所述主切削液壓馬達(dá)的帶動下轉(zhuǎn)動時，金剛石串珠繩定向運動，對待加工管道進(jìn)行切削加工。
進(jìn)給系統(tǒng)由進(jìn)給液壓馬達(dá)、蝸輪蝸桿減速器、一根絲杠和兩根光杠組成；其中進(jìn)給液壓馬達(dá)固裝在直立的框式機架的頂部，其軸線與框架平面垂直，軸頭與蝸輪蝸桿減速器的蝸桿相連，作為輸出端的蝸輪軸與插裝在框架上、下橫梁中部軸承孔內(nèi)的鉛垂絲杠固連，而旋入絲杠上的螺母固裝在拱形支架的頂部，兩根光杠亦在直立的框式機架平面內(nèi)，與絲杠平行、對稱地置于其兩側(cè)，且與光杠套裝的兩個導(dǎo)向套固裝在拱形支架上。于是，當(dāng)進(jìn)給液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動時，絲杠借助絲母拖動拱形支架連同金剛石串珠繩上、下運動，實現(xiàn)進(jìn)給或退刀。
鉗式固定裝置由長方形底座、兩個油缸、兩根弧形夾緊杠桿組成；其中長方形底座借助上表面固裝在框式機架的底部，而下側(cè)加工有直角倒V形槽，兩根弧形夾緊杠桿的中部偏上鉸接在長方形底座的兩下角處，兩個油缸均斜置，各自的一端鉸接在框式機架的下橫梁的中點處，另一端與弧形夾緊杠桿的短臂端鉸接，以便放大來自油缸的夾緊力。當(dāng)整機借助于長方形底座上的倒V形槽坐在待加工的管道上時，推動油缸活塞桿，收攏弧形夾緊杠桿，可確保整機牢牢固定在待加工的管道上。
整機使用方法如下①通過計算機的對話框，將加工信息及選擇的基本切削參數(shù)輸入操作系統(tǒng)；②在水面工作船上，借助纜繩將金剛石繩鋸機下潛到待加工管道附近，由潛水員將金剛石繩鋸機底部的固定裝置坐在待加工管道上；③潛水員通過通訊設(shè)備通知水面工作船上的操作人員實施固定裝置的夾緊操作，待夾緊動作完成后，潛水員避到安全位置或者返回工作水面工作船；④水面工作船上的操作人員發(fā)出切削指令，金剛石繩鋸機開始切削作業(yè)主切削液壓馬達(dá)帶動驅(qū)動輪高速旋轉(zhuǎn)，金剛石串珠繩的切削邊沿管道切線方向定向運動，實現(xiàn)切削；進(jìn)給液壓馬達(dá)驅(qū)動絲杠低速旋轉(zhuǎn)，借助螺母帶動拱形支架向下運動，完成徑向進(jìn)給；⑤張緊液壓油缸在整個切削過程中可實現(xiàn)金剛石串珠繩的自動張緊，并能適應(yīng)切削材料的變化，自動保持金剛石串珠繩上的張緊力穩(wěn)定在設(shè)定值附近；⑥切削任務(wù)完成后，主切削液壓馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，絲杠和螺母帶動拱形支架退回原位，夾緊用油缸活塞桿縮回，松開固定裝置，仍借助纜繩將金剛石繩鋸機吊回工作母船。
如果在切削過程中出現(xiàn)金剛石繩斷開現(xiàn)象，由潛水員在水下更換。


圖1金剛石繩鋸機主視示意圖圖2金剛石繩鋸機俯視示意圖具體實施方式
下面給出本實用新型的優(yōu)選實施方案，并結(jié)合附圖加以說明。
如圖1所示的金剛石繩鋸機，它包括框式機架4、主切削系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和固定裝置。憑借框式機架4把其余三部分連接成一個整體，使用時呈直立狀態(tài)。其中，作為主切削系統(tǒng)的切削刀具——金剛石串珠繩11靠位于拱形支架10頂部和端部的三個驅(qū)動輪142、張緊輪132和導(dǎo)向輪12張成三角形，且可在驅(qū)動輪142的帶動下，在自身平面內(nèi)定向運動，實現(xiàn)對待加工管道00的切削加工；主切削系統(tǒng)又可在一根絲杠23的帶動下沿雙光杠24導(dǎo)軌上下運動，實現(xiàn)進(jìn)給；而上述兩套機構(gòu)借助于安裝在框式機架4底部的鉗式固定裝置牢牢夾緊在待加工的管道00上。待加工管道00的軸線與切削平面和進(jìn)給方向垂直。
如圖1、2所示，主切削系統(tǒng)包括拱形支架10、金剛石串珠繩11、導(dǎo)向輪12、張緊機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)；其中，金剛石串珠繩11是將具有切削功能的諸多塊環(huán)狀金剛石固定在特制的閉合繩索(有專門廠家生產(chǎn)，故圖中僅用細(xì)實線表示。)上。拱形支架10的頂部中間位置固裝導(dǎo)向輪12的軸承座，周邊帶有金剛石串珠繩槽道的導(dǎo)向輪12的輪軸插裝在所述的軸承座孔內(nèi)；拱形支架10的一端安裝有驅(qū)動機構(gòu)，它包括主切削液壓馬達(dá)141(選用的設(shè)備型號為CMGH2032-BFφS)和固裝其軸頭上的驅(qū)動輪142(周邊亦帶有金剛石串珠繩槽道)；而另一端水平裝有包括靜導(dǎo)軌座133、張緊液壓油缸131、L形支架134和張緊輪132在內(nèi)的張緊機構(gòu)，其中靜導(dǎo)軌座133與拱形支架10端部固連，在靜導(dǎo)軌座133的無燕尾槽側(cè)水平固裝張緊液壓油缸131，有燕尾槽側(cè)與水平安裝的L形支架134上的燕尾槽裝配在一起(圖中未示出)，周邊帶有金剛石串珠繩槽道的張緊輪132軸水平插裝在L形支架134該端的通孔中，L形支架134的另一端借助水平透孔和鍵槽副與張緊液壓油缸131的活塞桿固連；金剛石串珠繩11則繞過鉛垂面內(nèi)的驅(qū)動輪142、導(dǎo)向輪12和張緊輪132閉合。于是當(dāng)活塞在張緊液壓油缸131內(nèi)運動時即可帶動L形支架134沿燕尾槽導(dǎo)軌滑動，進(jìn)而帶動張緊輪132拉緊金剛石串珠繩11，且當(dāng)驅(qū)動輪142在主切削液壓馬達(dá)141的帶動下轉(zhuǎn)動時，金剛石串珠繩11定向運動，對待加工管道00進(jìn)行切削加工。
如圖1、2所示，進(jìn)給系統(tǒng)包括進(jìn)給液壓馬達(dá)21(選用的設(shè)備型號為EPM-80)、蝸輪蝸桿減速器22、一根絲杠23和兩根光杠24；其中進(jìn)給液壓馬達(dá)21固裝在框式機架4的頂部，其軸線與框式機架4所在平面垂直，其軸頭與蝸輪蝸桿減速器22的蝸桿相連，作為輸出端的蝸輪軸與插裝在框式機架4的上、下橫梁中部軸承孔內(nèi)的絲杠23固連，而旋入絲杠的螺母固裝在拱形支架10的頂部，兩根光杠24亦在框式機架4平面內(nèi)，平行、對稱地置于絲杠23兩側(cè)，且與光杠24套裝的兩個導(dǎo)向套固裝在拱形支架10上。于是，當(dāng)進(jìn)給液壓馬達(dá)21轉(zhuǎn)動時，絲杠23借助螺母拖動拱形支架10并連同金剛石串珠繩11上、下運動，實現(xiàn)進(jìn)給或退刀。
如圖1所示，固定裝置包括長方形底座33、兩個油缸31、兩根弧形夾緊杠桿32；其中長方形底座33借助上表面固裝在框式機架4的底部，而下側(cè)加工有直角倒V形槽，兩根弧形夾緊杠桿32的中部偏上部位鉸接在長方形底座33的兩下角處，兩個油缸31均斜置，各自的一端鉸接在框式機架4的下橫梁的中部，另一端與兩根弧形夾緊杠桿32的短臂端部鉸接，以便放大來自油缸31的夾緊力。當(dāng)整機借助于長方形底座33上的倒V形槽坐在待加工的管道00上時，外伸油缸31的活塞桿，收攏弧形夾緊杠桿32，可確保整機牢牢固定在待加工的管道00上。
使用時由水面工作船將整機放入海底指定位置，并由潛水員協(xié)助固定在待加工管道上，全部加工過程可通過操作系統(tǒng)程序化進(jìn)行。
權(quán)利要求1.一種金剛石繩鋸機，它包括框式機架(4)、主切削系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和固定裝置；其特征在于框式機架(4)把其余三部分連接成一個整體，使用時呈直立狀態(tài)；其中，作為主切削系統(tǒng)的切削刀具——金剛石串珠繩(11)靠位于拱形支架(10)頂部和端部的三個驅(qū)動輪(142)、張緊輪(132)和導(dǎo)向輪(12)張成三角形，且可在驅(qū)動輪(142)的帶動下，在自身平面內(nèi)定向運動，實現(xiàn)對待加工管道(00)的切削加工；主切削系統(tǒng)又可在一根絲杠(23)的帶動下沿雙光杠(24)導(dǎo)軌上下運動，實現(xiàn)進(jìn)給；而上述兩套機構(gòu)借助于安裝在框式機架(4)底部的鉗式固定裝置牢牢夾緊在待加工的管道(00)上；待加工管道(00)的軸線與切削平面和進(jìn)給方向垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的金剛石繩鋸機，其特征在于主切削系統(tǒng)包括拱形支架(10)、金剛石串珠繩(11)、導(dǎo)向輪(12)、張緊機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)；拱形支架(10)的頂部中間位置固裝導(dǎo)向輪(12)的軸承座，帶有金剛石串珠繩槽道的導(dǎo)向輪(12)的輪軸插裝所述軸承座的孔內(nèi)；拱形支架(10)的一端安裝有驅(qū)動機構(gòu)，它包括主切削液壓馬達(dá)(141)和固裝其軸頭上、周邊帶有金剛石串珠繩槽道的驅(qū)動輪(142)；而另一端水平裝有包括靜導(dǎo)軌座(133)、張緊液壓油缸(131)、L形支架(134)和張緊輪(132)在內(nèi)的張緊機構(gòu)，其中靜導(dǎo)軌座(133)與拱形支架(10)端部固連，在靜導(dǎo)軌座(133)的無燕尾槽側(cè)水平固裝張緊液壓油缸(131)，有燕尾槽側(cè)與水平安裝的L形支架(134)上的燕尾槽裝配在一起，周邊帶有金剛石串珠繩槽道的張緊輪(132)軸水平插裝在L形支架(134)該端的通孔中，L形支架(134)的另一端借助水平透孔和鍵槽副與張緊液壓油缸(131)的活塞桿固連；金剛石串珠繩(11)則繞過鉛垂面內(nèi)的驅(qū)動輪(142)、導(dǎo)向輪(12)和張緊輪(132)閉合。
3.如權(quán)利要求1所述的金剛石繩鋸機，其特征在于進(jìn)給系統(tǒng)包括進(jìn)給液壓馬達(dá)(21)、蝸輪蝸桿減速器(22)、一根絲杠(23)和兩根光杠(24)；其中，水平放置的進(jìn)給液壓馬達(dá)(21)固裝在直立框式機架(4)的頂部，其軸線與框式機架(4)垂直，其軸頭與蝸輪蝸桿減速器(22)的蝸桿相連，作為輸出端的蝸輪軸與插裝在框式機架(4)的上、下橫梁中部軸承孔內(nèi)的絲杠(23)固連，而旋入絲杠的螺母固裝在拱形支架(10)的頂部，兩根光杠(24)亦在框式機架(4)平面內(nèi)，平行、對稱地直立于絲杠(23)兩側(cè)，與光杠(24)套裝的兩個導(dǎo)向套固裝在拱形支架(10)上。
4.如權(quán)利要求1所述的金剛石繩鋸機，其特征在于鉗式固定裝置包括長方形底座(33)、兩個油缸(31)、兩根弧形夾緊杠桿(32)；其中，長方形底座(33)借助上表面固裝在框式機架(4)的底部，而下側(cè)加工有直角倒V形槽，兩根弧形夾緊杠桿(32)的中部偏上部位鉸接在長方形底座(33)的兩下角處，兩個油缸(31)均斜置，各自的一端鉸接在框式機架(4)的下橫梁的中部，另一端與弧形夾緊杠桿(32)的短臂端部鉸接。
專利摘要一種金剛石繩鋸機，特別適用于海底單雙層油氣管道和海底導(dǎo)管架的切割。金剛石繩鋸機是將具有磨削功能的諸多塊環(huán)狀金剛石磨頭固定在特制的繩索上，當(dāng)繩索定向運動時便可以磨削待加工表面。本實用新型包括機架、主切削系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和固定裝置。機架具有框式結(jié)構(gòu)，并把其余三部分連接成一個整體。由繞過驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、張緊輪的金剛石繩和拱形支架組成的主切削系統(tǒng)在液壓馬達(dá)和絲杠的帶動下沿光杠實現(xiàn)進(jìn)給運動。整機借助于固定裝置夾緊在待加工管道上。使用時由水面工作船將整機放入海底指定位置，并由潛水員協(xié)助固定在待加工管道上，全部加工過程可通過操作系統(tǒng)程序化進(jìn)行。
文檔編號B28D1/02GK2780392SQ20052002003
公開日2006年5月17日 申請日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者孟慶鑫, 王立權(quán), 張嵐, 房曉明, 潘東民 申請人:中國海洋石油總公司, 哈爾濱工程大學(xué)