一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备的制作方法

本发明属于混凝土样品堆垛装置的技术领域，更具体讲是一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备。

背景技术：

在混凝土物理力学性能试验的标准中，对混凝土样品的养护要求规定较高，具体体现如下：1、混凝土样品在养护过程中要避免受到震动和冲击，以免造成试件离析和破坏；2、养护室的温度要求为20±3℃，湿度要求为90%；3、养护龄期分为1天、3天、7天、28天、56天或60天、84天或90天、180天等。对混凝土样品的养护一般需要在养护室内进行。目前常见养护室为密闭空间并配合货架、空调、加湿机使用，虽然也能够达到养护要求，但还是存在以下不足之处有待完善：1、人工堆放混凝土样品，需要不停地开门、关门，对养护室内的环境造成较大影响；2、人工堆放混凝土样品不仅需要耗费较大人力，而且人为操作与机械堆垛机构相比具有更多不确定性、难以保证混凝土样品平稳移动和平稳放置；3、养护室内腔是一个高温高湿环境，不是电器元件的理想工作环境，如果电器元件长期处于养护室内工作极易发生电路故障。因此需要设计一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备。利用本发明能够对养护室内的混凝土样品实现自动堆垛，解决了传统人工堆放混凝土样品存在的耗费人力大、难以确保平稳移动和平稳放置、对养护室内环境影响较大的缺点，具有移动平稳、放置平稳、节省人力的优点；同时本发明的电气分离布局使电器元件避开了养护室内腔的高温高湿环境，大大减少了发生电路故障的几率，极大地提高了生产安全性。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备包括两根上下共面设置的横轨（作为整体小车水平移动的导轨），分别安装在上下两个横轨同一端的伺服电机和安装在另一端的从动带轮（伺服电机布置在上下两个横轨上，而上下两个横轨分别固定在养护室的内房顶、养护室的地面，能够有效减少养护室内的高湿环境对伺服电机及线路造成的不良影响），卷绕在伺服电机的动力输出端与从动带轮之间的同步带（伺服电机为提供整体小车水平移动提供驱动力，借助同步带能够实现上下两个水平行走架同速同步水平移动），由上下两个沿横轨移动的水平行走架和竖直并排安装的左立轨、中立轨、右立轨构成框架结构的整体小车（整体小车是本发明的骨架主体，也是限位气缸、升降车、抓取升降机构、夹持取放机构的安装基础），以上下间隔方式水平安装在中立轨和右立轨之间的若干个限位气缸（限位气缸伸长后限定升降车的升降高度），套装在左立轨上的升降车（在第一气动马达的驱动以及升降行走轮与竖直齿条的咬合作用下，升降车能够带动抓取升降机构、夹持取放机构一起沿着左立轨竖直升降），以相对升降方式安装在升降车上的抓取升降机构（抓取升降机构在升降气缸的带动下能够相对升降车进行小范围的竖直升降），以相对水平移动方式安装在抓取升降机构上的夹持取放机构（在第二气动马达的驱动以及第二主动齿轮与水平齿条的咬合作用下，夹持取放机构能够相对抓取升降机构水平移动）；所述升降车是由平板组围成四棱柱结构的升降车架（作为升降车的骨架，为升降车中各附件提供安装基础）、以内嵌方式布置在升降车架四个表面上下两端的八个升降行走轮（升降行走轮能够沿左立轨的表面滚动，同时由于在上下端四个面均设置升降行走轮，也限定了水平方向的移动自由度）、竖向贯穿升降车架的内腔且与固定在左立轨背面的竖直齿条（与升降行走轮相咬合来传递升降动力）、安装在升降车架背面中部的第一气动马达（为升降车提供升降驱动力）、与第一气动马达的输出端相连且以内嵌方式贯穿升降车架的平板后与竖直齿条相咬合的第一主动齿轮（传递升降动力）、固定在升降车架正面的第一承载板（为第一滑轨、水平限位板、水平支撑板提供安装基础）、竖直安装在第一承载板正面的两根第一滑轨（与第一滑块配用，为抓取升降机构的竖直升降提供导向），在第一承载板的中部开设有矩形孔，在矩形孔的正面上沿固定有水平限位板（限定水平挂板的上移位置，即限定抓取升降机构相对升降车小范围竖直升降的上限位置），在矩形孔的正面下沿固定有水平支撑板（支撑升降气缸的底部）；所述抓取升降机构包括第二承载板（为抓取升降机构中各附件提供安装基础）、水平固定在第二承载板正面的上下两根第二滑轨以及一条水平齿条（第二滑轨与第二滑块配用，为夹持取放机构的水平移动提供导向；水平齿条与第二主动齿轮相咬合来传递夹持取放机构的水平移动动力）、固定在第二承载板的背面且与第一滑轨相配用的四个第一滑块（与第一滑轨配用，为抓取升降机构的竖直升降提供导向）、固定在第二承载板的背面且向外延伸贯穿第一承载板中部矩形孔的水平挂板（为升降气缸提供安装基础）、吊挂固定在水平挂板下方的升降气缸（提供抓取升降机构相对升降车竖直升降的驱动力）；所述夹持取放机构包括l型承载板（为夹持取放机构中各附件提供安装基础）、固定在l型承载板的背面且与第二滑轨相配用的上下两根第二滑块（与第二滑轨配用，为夹持取放机构的水平移动提供导向）、固定在l型承载板正面上部的第二气动马达（为夹持取放机构提供水平移动驱动力）、与第二气动马达的输出端相连且以内嵌方式贯穿l型承载板后与水平齿条相咬合的第二主动齿轮（与水平齿条咬合来传递夹持取放机构的水平移动动力）、安装在l型承载板下折段上表面的旋转气缸（为夹持取放机构提供水平旋转驱动力）、一端以铰接方式与旋转气缸输出轴相连的水平托板（一方面为气动夹钳提供安装基础，另一方面传递水平旋转力）、安装在水平托板另一端底面的气动夹钳（用于夹持混凝土样品进行移位、堆垛）。

本发明中所述水平行走架包括行走架基体（作为水平行走架的骨架支撑）、安装在行走架基体顶面或底面的前后两个水平行走轮（安装在水平行走架的顶部、与上部的横轨底面接触配用的水平行走架能够沿上部的横轨滚动；安装在水平行走架的底部、与下部的横轨顶面接触配用的水平行走架能够沿下部的横轨滚动）、安装在行走架基体两侧面前后四个限位轮（四个限位轮夹紧横轨的两凹槽侧面进行滚动，能够限定水平行走架在在行走过程中不发生偏移）；所述同步带从行走架基体的内腔中水平纵向贯穿。

本发明中所述升降气缸的底部座置在升降车的水平支撑板上（支撑升降气缸的底部），水平挂板位于升降车的水平限位板的正下方（这样水平限位板能够限定水平挂板的上移位置，即限定抓取升降机构相对升降车小范围竖直升降的上限位置）。

本发明中所述水平齿条安装在上下两根第二滑轨之间(动力传递部件布置在中间，便于动力传递均匀)。

本发明中所述气动夹钳的数量为三套（根据标准要求每个龄期混凝土块样品每组试验数量为三块，三块样品依次摆放在样品架上，气动夹钳可以同时夹取一组样品的三块）。

本发明的设计原理如下：

本发明设计有能够进行水平移动、竖直升降、旋转的多级传动机构以及能够进行自动夹紧的气动夹钳，进而代替人工对养护室内的混凝土样品实现自动堆垛，解决了传统人工堆放混凝土样品存在的耗费人力大、难以确保平稳移动和平稳放置、对养护室内环境影响较大的缺点，具有移动平稳、放置平稳、节省人力的优点。更具体讲，本发明的多级传动机构——本发明设计有在伺服电机的驱动和同步带的传动下沿横轨水平移动的整体小车；整体小车中又设计有在第一气动马达驱动下、配合升降行走轮与竖直齿条的咬合传动能够沿着左立轨竖直升降的升降车，且升降车带动着依次相连的抓取升降机构、夹持取放机构一起竖直升降；本发明还设计有在升降气缸的驱动下相对升降车进行小范围竖直上升的抓取升降机构，同时带动夹持取放机构一起竖直上升；本发明还设计有第二气动马达，在第二气动马达的驱动下、并配合第二主动齿轮与水平齿条的咬合传动，使夹持取放机构能够相对抓取升降机构准确水平移动到所需的精确位置；本发明还设计有旋转气缸，旋转气缸能够带动水平托板、气动夹钳旋转至样品架的对应层格位置。同时，本发明中多级传动机构的驱动元件采用电气分离布局，且大多为气动元件，只有伺服电机为电气元件，且伺服电机布置在上下两个横轨上，而上下两个横轨分别固定在养护室的内房顶、养护室的地面，能够有效减少养护室内的高湿环境对伺服电机及线路造成的不良影响，大大减少了发生电路故障的几率，极大地提高了生产安全性。

本发明的有益技术效果如下：

利用本发明能够对养护室内的混凝土样品实现自动堆垛，解决了传统人工堆放混凝土样品存在的耗费人力大、难以确保平稳移动和平稳放置、对养护室内环境影响较大的缺点，具有移动平稳、放置平稳、节省人力的优点；同时本发明的电气分离布局使电器元件避开了养护室内腔的高温高湿环境，大大减少了发生电路故障的几率，极大地提高了生产安全性。

附图说明

图1是本发明的安装位置示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是图2中a处局部放大图。

图4是升降车和抓取升降机构部分的立体图。

图5是升降车和抓取升降机构部分的主视图。

图6是夹持取放机构以及与抓取升降机构结合部分的立体图。

图7是夹持取放机构以及与抓取升降机构结合部分的主视图。

图中序号说明：1、横轨，1-1、伺服电机，1-2、从动带轮，1-3、同步带；2、左立轨，2’、中立轨，2”、右立轨；3、水平行走架，3-1、行走架基体，3-2、水平行走轮，3-3、限位轮；4、限位气缸；5、升降车，5-1、升降车架，5-2、升降行走轮，5-3、第一主动齿轮，5-4、第一气动马达，5-5、竖直齿条，5-6、第一承载板，5-6-1、矩形孔，5-6-2、水平限位板，5-6-3、水平支撑板，5-7、第一滑轨；6、抓取升降机构，6-1、升降气缸，6-2、第二承载板，6-3、第二滑轨，6-4、水平齿条，6-5、第一滑块，6-6、水平挂板；7、夹持取放机构，7-1、第二气动马达，7-2、第二滑块，7-3、第二主动齿轮，7-4、l型承载板，7-5、旋转气缸，7-6、水平托板，7-7、气动夹钳，8、样品架。

具体实施方式

本发明以下结合附图作进一步描述：

如图1～图7所示，本发明的一种适合养护室用的混凝土样品自动堆垛设备包括两根上下共面设置的横轨1（作为整体小车水平移动的导轨），分别安装在上下两个横轨1同一端的伺服电机1-1和安装在另一端的从动带轮1-2（伺服电机1-1布置在上下两个横轨1上，而上下两个横轨1分别固定在养护室的内房顶、养护室的地面，能够有效减少养护室内的高湿环境对伺服电机1-1及线路造成的不良影响），卷绕在伺服电机的动力输出端与从动带轮之间的同步带1-3（伺服电机1-1为提供整体小车水平移动提供驱动力，借助同步带1-3能够实现上下两个水平行走架3同速同步水平移动），由上下两个沿横轨移动的水平行走架3和竖直并排安装的左立轨2、中立轨2’、右立轨2”构成框架结构的整体小车（整体小车是本发明的骨架主体，也是限位气缸4、升降车5、抓取升降机构6、夹持取放机构7的安装基础），以上下间隔方式水平安装在中立轨2’和右立轨2”之间的若干个限位气缸4（限位气缸4伸长后限定升降车5的升降高度），套装在左立轨2上的升降车5（在第一气动马达5-4的驱动以及升降行走轮5-2与竖直齿条5-5的咬合作用下，升降车5能够带动抓取升降机构6、夹持取放机构7一起沿着左立轨2竖直升降），以相对升降方式安装在升降车上的抓取升降机构6（抓取升降机构6在升降气缸6-1的带动下能够相对升降车5进行小范围的竖直升降），以相对水平移动方式安装在抓取升降机构上的夹持取放机构7（在第二气动马达7-1的驱动以及第二主动齿轮7-3与水平齿条6-4的咬合作用下，夹持取放机构7能够相对抓取升降机构6水平移动）；所述升降车5是由平板组围成四棱柱结构的升降车架5-1（作为升降车5的骨架，为升降车5中各附件提供安装基础）、以内嵌方式布置在升降车架四个表面上下两端的八个升降行走轮5-2（升降行走轮5-2能够沿左立轨2的表面滚动，同时由于在上下端四个面均设置升降行走轮5-2，也限定了水平方向的移动自由度）、竖向贯穿升降车架的内腔且与固定在左立轨背面的竖直齿条5-5（与升降行走轮5-2相咬合来传递升降动力）、安装在升降车架背面中部的第一气动马达5-4（为升降车5提供升降驱动力）、与第一气动马达的输出端相连且以内嵌方式贯穿升降车架的平板后与竖直齿条5-5相咬合的第一主动齿轮5-3（传递升降动力）、固定在升降车架正面的第一承载板5-6（为第一滑轨5-7、水平限位板5-6-2、水平支撑板5-6-3提供安装基础）、竖直安装在第一承载板5-6正面的两根第一滑轨5-7（与第一滑块6-5配用，为抓取升降机构6的竖直升降提供导向），在第一承载板5-6的中部开设有矩形孔5-6-1，在矩形孔5-6-1的正面上沿固定有水平限位板5-6-2（限定水平挂板6-6的上移位置，即限定抓取升降机构6相对升降车5小范围竖直升降的上限位置），在矩形孔5-6-1的正面下沿固定有水平支撑板5-6-3（支撑升降气缸6-1的底部）；所述抓取升降机构6包括第二承载板6-2（为抓取升降机构6中各附件提供安装基础）、水平固定在第二承载板正面的上下两根第二滑轨6-3以及一条水平齿条6-4（第二滑轨6-3与第二滑块7-2配用，为夹持取放机构7的水平移动提供导向；水平齿条6-4与第二主动齿轮7-3相咬合来传递夹持取放机构7的水平移动动力）、固定在第二承载板的背面且与第一滑轨相配用的四个第一滑块6-5（与第一滑轨5-7配用，为抓取升降机构6的竖直升降提供导向）、固定在第二承载板的背面且向外延伸贯穿第一承载板中部矩形孔的水平挂板6-6（为升降气缸6-1提供安装基础）、吊挂固定在水平挂板下方的升降气缸6-1（提供抓取升降机构6相对升降车5竖直升降的驱动力）；所述夹持取放机构7包括l型承载板7-4（为夹持取放机构7中各附件提供安装基础）、固定在l型承载板的背面且与第二滑轨相配用的上下两根第二滑块7-2（与第二滑轨6-3配用，为夹持取放机构7的水平移动提供导向）、固定在l型承载板正面上部的第二气动马达7-1（为夹持取放机构7提供水平移动驱动力）、与第二气动马达的输出端相连且以内嵌方式贯穿l型承载板后与水平齿条6-4相咬合的第二主动齿轮7-3（与水平齿条6-4咬合来传递夹持取放机构7的水平移动动力）、安装在l型承载板下折段上表面的旋转气缸7-5（为夹持取放机构7提供水平旋转驱动力）、一端以铰接方式与旋转气缸输出轴相连的水平托板7-6（一方面为气动夹钳7-7提供安装基础，另一方面传递水平旋转力）、安装在水平托板另一端底面的气动夹钳7-7（用于夹持混凝土样品进行移位、堆垛）。

本发明中所述水平行走架3包括行走架基体3-1（作为水平行走架3的骨架支撑）、安装在行走架基体顶面或底面的前后两个水平行走轮3-2（安装在水平行走架3的顶部、与上部的横轨1底面接触配用的水平行走架3能够沿上部的横轨1滚动；安装在水平行走架3的底部、与下部的横轨1顶面接触配用的水平行走架3能够沿下部的横轨1滚动）、安装在行走架基体两侧面前后四个限位轮3-3（四个限位轮3-3夹紧横轨1的两凹槽侧面进行滚动，能够限定水平行走架3在在行走过程中不发生偏移）；所述同步带1-3从行走架基体3-1的内腔中水平纵向贯穿。

本发明中所述升降气缸6-1的底部座置在升降车的水平支撑板5-6-3上（支撑升降气缸6-1的底部），水平挂板6-6位于升降车的水平限位板5-6-2的正下方（这样水平限位板5-6-2能够限定水平挂板6-6的上移位置，即限定抓取升降机构6相对升降车5小范围竖直升降的上限位置）。

本发明中所述水平齿条6-4安装在上下两根第二滑轨6-3之间(动力传递部件布置在中间，便于动力传递均匀)。

本发明中所述气动夹钳7-7的数量为三套（根据标准要求每个龄期混凝土块样品每组试验数量为三块，三块样品依次摆放在样品架上，气动夹钳可以同时夹取一组样品的三块）。

本发明的具体使用情况如下：

按照上述结构描述及附图显示组装本发明，其中上部的横轨1固定在养护室的内房顶，下部的横轨1固定在养护室的地面，且本发明布置在两个样品架8的中间位置。

当需要向样品架上堆放混凝土样品时，首先启动伺服电机1-1提供驱动力，通过同步带1-3所传递的驱动力带动整体小车沿横轨1快速水平移动到需要堆垛的大概位置；接着，启动第一气动马达5-4，驱动升降行走轮5-2与竖直齿条5-5的咬合，实现升降车5沿着左立轨2竖直升降，同时升降车5带动着依次相连的抓取升降机构6、夹持取放机构7一起竖直升降；当夹持取放机构7随着抓取升降机构6、升降车5一起竖直升降至样品架8的预设层格高度时，夹持取放机构7会接触到该高度位置对应的、且限位开关处于外伸打开状态的限位气缸4，随后该限位气缸4的限位开关闭合，同时第一气动马达5-4停止运行；接着，启动升降气缸6-1，驱动抓取升降机构6相对升降车5进行小范围的竖直上升，同时带动夹持取放机构7一起竖直上升；接着，接着启动第二气动马达7-1，驱动第二主动齿轮7-3与水平齿条6-4的咬合，使夹持取放机构7能够相对抓取升降机构6水平移动到所需的精确位置；然后，启动旋转气缸7-5，带动水平托板7-6及水平托板底面的气动夹钳7-7旋转至样品架的对应层格位置中间，通过预设调整混凝土样品摆放位置使气动夹钳7-7位于混凝土样品的正上方；此时关闭升降气缸6-1，升降气缸(6-1)归位卸力、并放下抓取升降机构6，抓取升降机构6带动夹持取放机构7下落到下限高度——即夹持高度；接着，松开气动夹钳7-7，将所夹持的混凝土样品8放置到对应层格位置；再次启动升降气缸6-1，气动夹钳7-7小范围上升移动至混凝土样品8的正上方；跟着，再次启动旋转气缸7-5，带动气动夹钳7-7旋转至与横轨1平行的方向，夹持堆垛工作到此完成；最后，驱动伺服电机1-1带动整体小车沿横轨1快速水平移动进行归位即可。

当需要取走样品架上的混凝土样品时，首先启动伺服电机1-1提供驱动力，通过同步带1-3所传递的驱动力带动整体小车沿横轨1快速水平移动到需要堆垛的大概位置；接着，启动第一气动马达5-4，驱动升降行走轮5-2与竖直齿条5-5的咬合，实现升降车5沿着左立轨2竖直升降，同时升降车5带动着依次相连的抓取升降机构6、夹持取放机构7一起竖直升降；当夹持取放机构7随着抓取升降机构6、升降车5一起竖直升降至样品架8的预设层格高度时，夹持取放机构7会接触到该高度位置对应的、且限位开关处于外伸打开状态的限位气缸4，随后该限位气缸4的限位开关闭合，同时第一气动马达5-4停止运行；接着，启动升降气缸6-1，驱动抓取升降机构6相对升降车5进行小范围的竖直上升，同时带动夹持取放机构7一起竖直上升；接着，接着启动第二气动马达7-1，驱动第二主动齿轮7-3与水平齿条6-4的咬合，使夹持取放机构7能够相对抓取升降机构6水平移动到所需的精确位置；然后，启动旋转气缸7-5，带动水平托板7-6及水平托板底面的气动夹钳7-7旋转至样品架的对应层格位置中间，通过预设调整混凝土样品摆放位置使气动夹钳7-7位于混凝土样品的正上方；此时关闭升降气缸6-1，升降气缸(6-1)归位卸力、并放下抓取升降机构6，抓取升降机构6带动夹持取放机构7下落到下限高度——即夹持高度；接着，启动气动夹钳7-7夹紧混凝土样品；再次启动升降气缸6-1，混凝土样品提升脱离样品架的对应层格；跟着，再次启动旋转气缸7-5，带动气动夹钳7-7旋转至与横轨1平行的方向，夹持取放工作到此完成；最后，驱动伺服电机1-1带动整体小车沿横轨1快速水平移动进行归位即可。