自动钻芯机
技术领域
本实用新型涉及工程检测设备技术领域，特别是涉及一种自动钻芯机。
背景技术
在外墙节能构造钻芯试验中需要从保温层一侧钻取直径70mm的芯样，钻取芯样的深度为钻透保温层到达结构层或基层表面。传统的取样过程通常需要操作人员通过手持式钻芯机进行钻芯取样，而手持式钻芯机操作难度较大，需要专业人员才能熟练使用，并且在取样过程中会耗费大量体力，无法持续使用，导致钻芯取样效率低下，且取样质量难以保证。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统的手持式钻芯机操作难度大，取样效率低的问题，提供一种自动钻芯机。
本申请提出一种自动钻芯机，所述自动钻芯机包括机座和钻芯机构，所述钻芯机构包括：
进给驱动组件，所述进给驱动组件包括直线驱动模组及与所述直线驱动模组驱动连接的支撑架，所述直线驱动模组安装于所述机座上，所述支撑架与所述机座可滑动连接；
旋转驱动组件，所述旋转驱动组件安装于所述支撑架；以及
钻芯头组件，所述钻芯头组件与所述旋转驱动组件驱动连接；
所述进给驱动组件用于驱动所述旋转驱动组件和所述钻芯头组件进行直线进给运动，所述旋转驱动组件用于驱动所述钻芯头组件旋转。
在其中一个实施例中，所述机座上设有用于容置所述钻芯机构的容置腔，所述容置腔包括底壁和侧壁，所述底壁设有第一导向槽，所述侧壁设有第二导向槽，所述第一导向槽及所述第二导向槽均沿所述钻芯头组件的进给方向延伸；所述支撑架包括支撑主体，设于所述支撑主体底部的竖向支撑板，以及设于所述支撑主体侧部的横向支撑板，所述支撑主体与所述旋转驱动组件连接，所述竖向支撑板可滑动地插置于所述第一导向槽内，所述横向支撑板可滑动地插置于所述第二导向槽内。
在其中一个实施例中，所述直线驱动模组包括第一驱动件和水平延伸的丝杆，所述第一驱动件安装于所述机座，所述第一驱动件与所述丝杆的一端驱动连接，所述丝杆可转动地安装于所述机座并位于所述第一导向槽的上方，所述竖向支撑板设有供所述丝杆穿过的螺纹孔，所述竖向支撑板与所述丝杆螺纹连接。
在其中一个实施例中，所述直线驱动模组还包括沿水平方向相对且间隔设置的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板和所述第二固定板分别连接于所述机座的相对两侧，所述丝杆位于所述第一固定板和所述第二固定板之间，所述第一驱动件连接于所述第一固定板远离所述第二固定板的一面，所述第一驱动件的驱动轴穿过所述第一固定板而与所述丝杆的一端连接，所述第二固定板朝向所述第一固定板的一面设有与所述丝杆的另一端可转动连接的轴承。
在其中一个实施例中，所述旋转驱动组件包括第二驱动件和设于所述第二驱动件外周的翼板，所述支撑主体的顶面凹设有用于容置所述第二驱动件的凹腔，所述凹腔的内壁面设有供所述翼板插置的插槽，所述钻芯头组件与所述第二驱动件的驱动轴连接固定。
在其中一个实施例中，所述旋转驱动组件还包括风扇，所述第二驱动件为双轴驱动电机，所述双轴驱动电机其中一端的驱动轴与所述钻芯头组件连接，所述双轴驱动电机另一端的驱动轴与所述风扇连接。
在其中一个实施例中，所述钻芯头组件包括主芯体和钻芯头，所述主芯体与所述旋转驱动组件驱动连接，所述钻芯头呈一端封闭一端敞口的筒状，所述钻芯头的封闭端与所述主芯体之间通过榫卯结构可拆卸连接，所述钻芯头与所述主芯体能够在所述旋转驱动组件的驱动下同轴转动。
在其中一个实施例中，所述钻芯头具有钻芯腔，所述钻芯腔内的中心位置设有定位杆，所述定位杆的一端与所述钻芯腔的底壁连接固定，另一端沿所述钻芯腔的轴向延伸，所述定位杆的外周面设有外螺纹。
在其中一个实施例中，所述钻芯头的周面还设有与所述钻芯腔连通的穿孔。
在其中一个实施例中，所述机座的底部设有行走机构。
上述的自动钻芯机通过将钻芯机构安装于机座上，在进行钻芯取样时，将机座移动至靠近墙面的位置，通过直线驱动模组驱动支撑架沿水平方向朝向墙面进行直线进给运动，进而带动旋转驱动组件和钻芯头组件做直线进给运动，并且支撑架与机座可滑动连接以保证直线进给运动的平稳性；同时，旋转驱动组件驱动钻芯头组件绕水平轴线旋转，如此，使得钻芯头组件能够钻入墙体内进行钻芯取样。相较于传统的手持式钻芯机需要依靠人工操作，费时费力，本实用新型的自动钻芯机可实现自动钻芯取样，整个钻芯取样过程为自动化控制，无需依赖操作人员的经验，能够保证取样效果的一致性，保证取样质量，还能够有效减轻操作人员的劳动强度，可持续进行取样，有效提升钻芯取样效率。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的自动钻芯机在第一状态下的结构示意图；
图2为图1中的自动钻芯机在第二状态下的结构示意图；
图3为图1中的自动钻芯机在第三状态下的结构示意图；
图4为图3中A处的局部放大示意图；
图5为自动钻芯机的钻芯机构的结构示意图；
图6为图5中的钻芯机构的分解结构示意图；
图7为进给驱动组件的支撑架的结构示意图；
图8为自动钻芯机的机座的结构示意图；
图9为自动钻芯机的钻芯头组件的分解结构示意图。
10、机座；101、容置腔；102、第一导向槽；103、第二导向槽；104、收纳腔；11、支撑腿；12、提手；20、钻芯机构；21、进给驱动组件；211、第一驱动件；212、丝杆；213、第一固定板；214、第二固定板；215、轴承；216、支撑架；2161、支撑主体；2162、竖向支撑板；2163、横向支撑板；2164、凹腔；2165、插槽；2166、螺纹孔；22、旋转驱动组件；221、第二驱动件；2211、连接键；222、翼板；223、风扇；23、钻芯头组件；231、主芯体；2311、第二榫头；232、钻芯头；2321、第一榫头；2322、锯齿；2323、定位杆；2324、穿孔；2325、连接管；30、高度调节机构；31、支撑座；32、调节螺杆；40、行走机构；41、脚轮组件；411、支架；412、脚轮；413、连接架；414、锁紧板；415、紧固件。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1至图3，示出了本实用新型一实施例中的自动钻芯机的结构示意图。
本实用新型一实施例提供的自动钻芯机包括机座10和钻芯机构20。请结合图5，钻芯机构20包括进给驱动组件21、旋转驱动组件22和钻芯头组件23。进给驱动组件21包括直线驱动模组及与直线驱动模组驱动连接的支撑架216，直线驱动模组安装于机座10上，支撑架216与机座10可滑动连接，旋转驱动组件22安装于支撑架216。钻芯头组件23与旋转驱动组件22驱动连接；进给驱动组件21用于驱动旋转驱动组件22和钻芯头组件23进行直线进给运动，旋转驱动组件22用于驱动钻芯头组件23旋转。钻芯头组件23呈中空筒状结构，钻芯头组件23在进给驱动组件21和旋转驱动组件22的配合驱动下，可钻入至墙体内。其中，直线驱动模组包括但不限于采用螺母丝杠、齿轮齿条或直线推杆等实现支撑架216的直线往复运动。
上述的自动钻芯机通过将钻芯机构20安装于机座10上，在进行钻芯取样时，将机座10移动至靠近墙面的位置，通过直线驱动模组驱动支撑架216沿水平方向朝向墙面进行直线进给运动，进而带动旋转驱动组件22和钻芯头组件23做直线进给运动，并且支撑架216与机座10可滑动连接以保证直线进给运动的平稳性；同时，旋转驱动组件22驱动钻芯头组件23绕水平轴线旋转，如此，使得钻芯头组件23能够钻入墙体内进行钻芯取样。相较于传统的手持式钻芯机需要依靠人工操作，费时费力，本实用新型的自动钻芯机可实现自动钻芯取样，整个钻芯取样过程为自动化控制，无需依赖操作人员的经验，能够保证取样效果的一致性，保证取样质量，还能够有效减轻操作人员的劳动强度，可持续进行取样，有效提升钻芯取样效率。
请结合图7及图8，在其中一个实施例中，机座10上设有用于容置钻芯机构20的容置腔101，容置腔101包括底壁和侧壁，底壁设有第一导向槽102，侧壁设有第二导向槽103，第一导向槽102及第二导向槽103均沿钻芯头组件23的进给方向延伸；支撑架216包括支撑主体2161，设于支撑主体2161底部的竖向支撑板2162，以及设于支撑主体2161侧部的横向支撑板2163，支撑主体2161与旋转驱动组件22连接，竖向支撑板2162可滑动地插置于第一导向槽102内，横向支撑板2163可滑动地插置于第二导向槽103内。当直线驱动模组驱动支撑架216沿直线运动时，竖向支撑板2162可沿第一导向槽102滑动，横向支撑板2163可沿第二导向槽103滑动，通过竖向支撑板2162与第一导向槽102的配合，横向支撑板2163与第二导向槽103的配合，能够将支撑架216稳定地安装于机座10上，同时能够对支撑架216起到很好的导向作用，确保支撑架216能够沿进给方向进行稳定地直线运动。
具体地，如图8所示，机座10大体呈现出“凹”字形结构，中部形成用于容置钻芯机构20的容置腔101，容置腔101相对两个侧壁的顶部位置分别对应设有第二导向槽103。如图7所示，支撑架216的支撑主体2161的相对两侧分别对应设有横向支撑板2163，两个横向支撑板2163分别可滑动地插置于对应的第二导向槽103内，同时，支撑主体2161底部的竖向支撑板2162可滑动地插置于第一导向槽102内，如此，支撑架216的底部及两侧均能够被机座10稳定地支撑，整体结构紧凑，装配可靠。
进一步地，请参照图5和图6，直线驱动模组包括第一驱动件211和水平延伸的丝杆212，第一驱动件211安装于机座10，第一驱动件211与丝杆212的一端驱动连接，丝杆212可转动地安装于机座10并位于第一导向槽102的上方，竖向支撑板2162设有供丝杆212穿过的螺纹孔2166，竖向支撑板2162与丝杆212螺纹连接。通过第一驱动件211驱动丝杆212转动，可带动支撑架216沿丝杆212进行直线运动，进而实现钻芯头组件23的直线进给运动，结构简单，且采用螺母丝杆结构进行驱动，具有较高的控制精度。在钻芯取样过程中，能够便于控制钻芯头组件23钻入墙体内的深度。
进一步地，直线驱动模组还包括沿水平方向相对且间隔设置的第一固定板213和第二固定板214，第一固定板213和第二固定板214分别连接于机座10的相对两侧，丝杆212位于第一固定板213和第二固定板214之间，第一驱动件211连接于第一固定板213远离第二固定板214的一面，第一驱动件211的驱动轴穿过第一固定板213而与丝杆212的一端连接，第二固定板214朝向第一固定板213的一面设有与丝杆212的另一端可转动连接的轴承215。具体地，第一固定板213和第二固定板214可通过螺栓或螺钉固定于机座10的相对两侧，第一驱动件211可为驱动电机，丝杆212的一端与第一驱动件211的驱动轴连接，另一端通过滚动轴承215与第二固定板214连接，如此，可保证丝杆212的转动平稳性，并且保证在丝杆212转动过程中，第二固定板214不会产生运动。
进一步地，请结合图6及图7，旋转驱动组件22包括第二驱动件221和设于第二驱动件221外周的翼板222，支撑主体2161的顶面凹设有用于容置第二驱动件221的凹腔2164，凹腔2164的内壁面设有供翼板222插置的插槽2165，钻芯头组件23与第二驱动件221的驱动轴连接固定。在进行装配时，将翼板222插置于插槽2165内，第二驱动件221容置于凹腔2164内，可实现旋转驱动组件22与支撑架216之间的快速定位安装，同时还能够保证安装的稳定性。可选地，第二驱动件221的外周沿周向间隔设有多个翼板222，支撑主体2161的凹腔2164呈与第二驱动件221的外周适配的半弧形腔体，凹腔2164的内壁面对应设有多个插槽2165。
进一步地，旋转驱动组件22还包括风扇223，第二驱动件221为双轴驱动电机，双轴驱动电机其中一端的驱动轴与钻芯头组件23连接，双轴驱动电机另一端的驱动轴与风扇223连接。第二驱动件221驱动钻芯头组件23转动过程中，可带动风扇223一起转动。风扇223高速旋转可对大气施加向后的轴向力，大气的反作用力能够推动第二驱动件221向前进行直线进给运动。此外，通过风扇223还可对第二驱动件221起到散热作用。
进一步地，请参照图5及图9钻芯头组件23包括主芯体231和钻芯头232，主芯体231与旋转驱动组件22驱动连接，钻芯头232呈一端封闭一端敞口的筒状，钻芯头232的封闭端与主芯体231之间通过榫卯结构可拆卸连接，钻芯头232与主芯体231能够在旋转驱动组件22的驱动下同轴转动。
在本实施例中，钻芯头组件23采用分体结构设置，包括主芯体231和钻芯头232两部分，其中，主芯体231与旋转驱动组件22的驱动轴连接固定，钻芯头232与主芯体231之间通过榫卯结构连接。当进行钻芯取样作业时，旋转驱动组件22驱动主芯体231转动，主芯体231可带动钻芯头232同轴转动；当需要拆卸和更换钻芯头232时，只需施加一定的轴向拉力将钻芯头232与主芯体231分离即可，当需要安装钻芯头232时，反向施加一定的压力即可，操作简单方便，无需借助外部工具，可有效提升钻芯头232的拆装便利性。
请结合图6，主芯体231包括相对设置的第一装配面和第二装配面，第一装配面设有用于供旋转驱动组件22的驱动轴插置的轴孔，以及与轴孔连通的键槽，主芯体231与旋转驱动组件22的驱动轴通过连接键2211连接固定，第二装配面与钻芯头232的封闭端连接。
请结合图9，可选地，第二装配面与轴孔相对的位置设有第一榫槽，第二装配面于第一榫槽的相对两侧分别设有一第二榫头2311，钻芯头232的封闭端对应设有第一榫头2321和两个第二榫槽。在进行装配时，将钻芯头232的封闭端的端面与主芯体231的第二装配面相对，再沿轴向施加一定的压力，使得第一榫头2321插置于第一榫槽内，两个第二榫头2311分别插置于对应的第二榫槽内，第二装配面与钻芯头232的端面相贴合，如此，使得钻芯头232与主芯体231能够紧密嵌合在一起，可进一步保证钻芯头232与主芯体231之间的装配可靠性，避免在钻芯取样过程中钻芯头232发生松动。
进一步地，为了保证在钻芯取样过程中，钻芯头232能够顺利地插入至墙面内，钻芯头232的敞口端的周缘设有锯齿2322。
另外，在外墙节能构造钻芯试验中，对芯样的质量要求较高，从钻芯头232中取出芯样时应谨慎操作，以保持芯样完整性，当芯样严重破损难以准确判断节能构造或保温层厚度时，需要重新取样。而利用传统的钻芯头进行钻芯取样后，很难将芯样完整取出。
为了便于芯样的完整取出，在其中一个实施例中，钻芯头232具有钻芯腔，钻芯腔内的中心位置设有定位杆2323，定位杆2323的一端与钻芯腔的底壁连接固定，另一端沿钻芯腔的轴向延伸，定位杆2323的外周面设有外螺纹。当完成钻芯取样后，旋转驱动组件22驱动钻芯头232反向旋转，使得芯样与定位杆2323之间产生作用力，使得芯样能够顺利从钻芯头232的钻芯腔内取出。可选地，定位杆2323的轴向长度大于钻芯腔的轴向长度，使得定位杆2323的自由端伸出至钻芯腔外，且定位杆2323的自由端呈尖锥状。通过定位杆2323与墙面接触，可起到定位作用，防止钻芯过程中打滑。
进一步地，钻芯头232的周面还设有与钻芯腔连通的穿孔2324。在钻芯过程中，可将冷却水管通过穿孔2324与钻芯腔相连通以通入冷却水，如此，可对钻芯头232起到降温冷却作用，同时也可避免冷却水流入墙体或保温层内而污染墙面。在取出芯样的过程中，可将气泵或水泵的输出管通过穿孔2324与钻芯腔相连通以增加气压或者水压，从而能够辅助芯样取出，进一步降低芯样取出的难度。
可选地，钻芯头232的外周面设有与穿孔2324对接并连通的连接管2325，连接管2325的内周面设有内螺纹。在需要与气泵或水泵相连时，只需将气泵或水泵的输出管与连接管2325螺纹连接即可，操作简单方便。
进一步地，机座10的底部设有行走机构40，如此，可方便钻芯机的整体移动。其中，行走机构40包括但不限于采用脚轮412式或履带式行走机构40。
如图3及图4所示，在一具体实施例中，行走机构40包括设于机座10底部的至少两组脚轮组件41，每一组脚轮组件41均包括支架411、脚轮412和锁定结构，机座10的底部设有收纳腔104，支架411可上下翻转地安装于收纳腔104内，脚轮412可转动地连接于支架411，支架411包括第一翻转位置和第二翻转位置，当支架411处于第一翻转位置时，脚轮412向下伸出于机座10的底面，当支架411处于第二翻转位置时，脚轮412收容于收纳腔104内，锁定结构用于将支架411可释放地锁定在第一翻转位置或第二翻转位置。
具体地，当需要移动钻芯机时，将支架411向下翻转至第一翻转位置后通过锁定结构进行锁定，此时，脚轮412与地面相接触，推动机座10便可将钻芯机整体移动；当钻芯机移动至指定的钻芯取样位置后，将支架411向上翻转至第二翻转位置后通过锁定结构进行锁定，此时，脚轮412收容于收纳腔104内，机座10的底面与地面相接触，使得钻芯机能够稳定地放置于地面上，以保证在钻芯取样过程中不会发生偏移。可选地，机座10的底面的四个角部分别设有支撑腿11，可进一步保证机座10的平稳放置。
进一步地，如图4所示，脚轮组件41还包括连接架413，脚轮412可转动地连接于连接架413的底部，连接架413的顶部可水平转动地连接于支架411。具体地，连接架413与支架411之间可通过滚动轴承连接，连接架413可相对支架411在水平方向进行360°旋转，如此，使得脚轮412的运动更为灵活。当然，在其他实施例中，脚轮412也可以直接采用万象轮。
在一具体实施例中，锁定结构包括锁紧板414和紧固件415，锁紧板414的一端可转动地连接于机座10，锁紧板414上设有第一锁紧孔，支架411上设有与第一锁紧孔适配的第二锁紧孔，紧固件415穿置于第一锁紧孔和第二锁紧孔内，以将锁紧板414与支架411锁紧固定。具体地，如图4所示，锁紧板414位于支架411的下方，并通过紧固件415与支架411锁紧固定，如此，可以限制支架411的翻转；当需要翻转支架411时，只需将紧固件415拧松，使锁紧板414与支架411分离即可，操作简单方便。其中，紧固件415可为螺钉、螺栓或插销等。
此外，上述钻芯机还可包括设于机座10底部的高度调节机构30，通过高度调节机构30可对机座10的高度进行调节，从而能够对不同高度位置处的墙体进行钻芯取样，以扩大取样范围。
在一具体实施例中，如图2所示，高度调节机构30包括支撑座31和调节螺杆32，调节螺杆32的一端与机座10的底部连接固定，调节螺杆32的另一端与支撑座31螺纹连接。当需要进行高度调节时，只需按照特定的方向(顺时针或逆时针)转动机座10，机座10便可相对支撑座31上升或下降，以实现高度调节，操作简单方便。
可选地，机座10的相对两侧分别设有提手12。操作人员通过两侧的提手12能够很方便地转动机座10。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
