[发明专利]用于离心机机器人的打/拔桩工具

说明书

本发明公开了用于离心机机器人的打/拔桩工具，抓取装置的锁紧力通过电机的力矩控制，电机正转锁紧，反转解锁；电机经过减速器、梯形螺纹、圆台结构楔形配合形成三级减速机构，使抓取装置的锁紧力相对电机的力矩得到数倍提升，使抓取装置的锁紧力非常可靠；再通过离心机机器人的移动动力输出结构进行上下打/拔桩力量的传输可以实现打/拔桩，不需要关停离心机更换工具；支撑座下端的筒状小直径设计，使得打/拔桩工具更加紧凑，减小了最小打桩间距，使工具更为灵活；支撑座上的圆台形状的通孔与桩的上端圆台结构的设计，便于抓取装置套入桩上端，且抓取装置径向锁紧有一定行程，使得工具有较大的容差，降低了离心机机器人的定位精度要求。

技术领域

本发明属于一种土工离心模型试验技术领域，具体涉及用于离心机机器人的打/拔桩工具。

背景技术

在岩土工程领域，土工离心模型试验是将缩比土工模型(各方向尺寸均为原形土体的1/n)置于高速旋转的离心机中，利用n倍于重力加速度的离心力场作用，再现原形土体的应力状态。为了更真实的反映实际工程的工作情况，土工离心模型试验还要求能在试验中进行动态过程模拟。离心机机器人作为各种动态施工过程模拟的专用设备，由于其灵活高效、通用性强的优势，在土工离心模型试验中备受青睐。

离心机机器人可二次开发出一系列功能，从已问世的10余台离心机机器人来看，打/拔桩功能是其中必备的基本功能，包含打桩和拔桩两个过程。在岩土工程领域，该功能是在离心力场下，模拟结构桩在土基础中打入和拔出的过程，从而开展相关科学研究和工程验证。由于打/拔桩工具受困于狭小且高离心力场的严酷工作环境，要实现打/拔桩功能是非常有难度的，现有的离心机机器人采用了两种方式来实现该功能。

第一种方式是在离心机启动前人工将桩预埋一部分在土模型中，离心机机器人工具端装有带平板的工具，当离心机旋转使土模型达到实验所需离心力场后，离心机机器人通过3个直线运动轴定位，使用平板工具将桩完全打入土模型中；而拔桩过程则需要关停离心机更换带钩子的工具，再回到原来离心力场下，离心机机器人将桩从土模型中勾出。

第二种方式是在离心机机器人工具端安装气动抓手工具(见《土工测试新技术-第25届土工测试学时研讨会论文集》：366-371，孔令刚、张利民撰写的科技论文--土工离心机机器人发展概况与应用实例)，离心机机器人利用该工具在离心机停止时将桩抓取并移动到土模型指定位置，后将桩身的一部分压入土中以防桩倾倒，继而更换带平头的打桩工具，并启动离心机使土模型达到实验所需离心力场,离心机机器人将桩按实验要求打入土模型。相比第一种方式，桩的定位更准确。而拔桩功能未见相关描述，可以肯定的是要实现拔桩功能需要更换不同的工具。

方式一：桩需要人工提前预埋，限制了打桩的使用场景；打桩和拔桩分开，且打桩和拔桩的切换需要停机更换工具，这限制了机器人的使用领域。

方式二：完成打桩需要使用两种工具，实验操作过程较为繁琐；气动抓手锁紧力有限，并不能在离心力场下完成桩的抓取和拔出；而如要实现拔桩还需要更换工具。

为了解决以上问题我方研发出了一种用于离心机机器人的打/拔桩工具。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供用于离心机机器人的打/拔桩工具。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

用于离心机机器人的打/拔桩工具，包括：

用于与离心机机器人的移动动力输出结构固定连接的Z向滑块；

电机、减速器，电机的转轴和减速器联接，减速器的定子固定安装在Z向滑块上；