CN105258991B - 全自动水泥基材料试件的压制成型装置及压制成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动水泥基材料试件的压制成型装置及压制成型方法，其特征在于：包括：由上到下依次设置的物料称量机构（1）、物料混合机构（2）和物料运输机构（3），所述模具运载皮带（31）在所述物料运输机构（3）后面的上方还设置有试件压制成型机构（4），所述模具运载皮带（31）的出料口与第一模具翻转箱（5）的进料口相连，所述第二模具翻转箱的出口与模具返程传送皮带（34）的入口相连，所述模具返程传送皮带（34）的出口与模具循环利用机构（8）的入口相连。本发明提供的一种全自动水泥基材料试件的压制成型装置及压制成型方法，低误差、高效率、无需人员值守，占用空间小，适用于实验室大量制备试件。

Description

全自动水泥基材料试件的压制成型装置及压制成型方法

技术领域

本发明涉及一种全自动水泥基材料试件的压制成型装置及压制成型方法，适用于实验室大量制备掺杂不同配料不同配合比的水泥基材料试件，属试件成型领域。

背景技术

标准试件的制备、养护及其性能检测已成为实验室进行水泥基材料固化研究必不可少的方面，然而现有实验室压制成型试件制备的配料、搅拌、压制成型、试件与模具分离过程大都是人工完成，现有的一些发明专利虽然取得了一些突破，但仍存在物料称量存在人为误差，制备效率较低的缺点，特别是在实验室要求高精度和低误差条件下大规模制备试验试件的过程中往往需要消耗大量的人力物力。如专利（201310081456.0）公开了一种固化砌块成型机，包含有主机、前平台、纵向控制箱、辅助油缸、液压泵站、横向控制箱、后平台、料斗、料箱、横向油缸、上横梁、下横梁、上油缸、下油缸、模具总成及移动梁，可以实现固化砌块的大规模生产，具有机械化程度高的优点，但该方案占用空间较大，自动化程度较低，使用过程中还需大量的人力，经济成本较高，不太适应实验室研究试件大规模生产的需求；专利（201310674253.2）公开了一种自动化砌块生产线，虽然具有模具可重复使用的优点，但是其称量不准确，工艺复杂，不太适应现行固化试件成型精准化的要求。

目前试件的压制成型制备过程和方法难以满足现阶段低误差、高效率、无需人员值守的制备要求，因此有待开发一种新装置和新方法实现试验固化试件自动精准压制成型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种占用空间小，适用于实验室大量制备试件，自动化、智能化、模具可重复使用的全自动水泥基材料试件的压制成型装置；进一步地，本发明提供一种低误差、高效率、无需人员值守的全自动水泥基材料试件的压制成型装置；更进一步地，本发明提供一种适用于实验室大量制备试件，自动化、智能化的全自动水泥基材料试件的压制成型方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的物料称量机构、物料混合机构和物料运输机构，所述物料称量机构的出料口与所述物料混合机构的进料口相连，所述物料混合机构的出料口正对所述物料运输机构的模具运载皮带，所述模具运载皮带上放置有模具，所述模具运载皮带在所述物料运输机构后面的上方还设置有试件压制成型机构，所述模具运载皮带的出料口与第一模具翻转箱的进料口相连，所述第一模具翻转箱的出料口与脱模箱的进料口相连，所述脱模箱的出料口与试件箱的进料口相连，所述脱模箱的出模具口与第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与模具返程传送皮带的入口相连，所述模具返程传送皮带的出口与模具循环利用机构的入口相连；所述物料称量机构、物料混合机构、物料运输机构、试件压制成型机构、第一模具翻转箱、第二模具翻转箱、脱模箱、试件箱和模具循环利用机构均与控制系统相连。

所述物料称量机构包括固体物料存储箱，所述固体物料存储箱的下部与固体物料运送管道的顶端连接，所述固体物料运送管道的底端正对固体物料传送皮带，所述固体物料传送皮带由物料传送电动机传动，所述固体物料传送皮带的出料口处设置有物料通道，所述物料通道的进料口挡有刚性板，所述刚性板的上表面嵌有称重传感器，所述称重传感器的一端与所述固体物料传送皮带的出料口相连，所述刚性板的远离所述物料传送皮带的一端垂直设置有挡板，所述挡板上开设有用于穿过所述刚性板的第一通孔，所述挡板的后面设置有用于使所述刚性板在其内滑动的伸缩槽，所述伸缩槽的末端设置有伸缩槽电动机，所述伸缩槽电动机通过缆线与所述刚性板相连，所述伸缩槽内设有弹簧，所述缆线设置于所述弹簧内；所述挡板与所述固体物料传送皮带的相对面上设置有三角凸体，所述三角凸体为直角三角形，所述直角三角形的两个直角边分别与所述挡板和刚性板相接触；所述挡板上还连接有限制开关，所述限制开关设置于所述固体物料传送皮带的出料口的右侧上方；液体料箱通过液体物料管道连接至液体物料计量阀门，液体物料计量阀门与所述物料通道相连通；所述物料通道与所述物料混合机构相连。

所述物料混合机构包括搅拌锅，所述搅拌锅的开口由橡胶层密封，所述橡胶层的直径与所述搅拌锅的内径相同，所述橡胶层上表面紧密贴合有支撑钢架，所述支撑钢架与搅拌机伸缩结构相连，贴合后的所述支撑钢架和橡胶层上留有用于穿过搅拌轮片的第二通孔和用于放置搅拌锅进口开关的第三通孔；所述搅拌锅进口开关与所述物料通道相连；所述搅拌锅的底端设置有搅拌锅出口开关，所述搅拌锅出口开关的两侧设置有用于捕捉所述模具并精确固定所述模具的位置的第一机械抓手；所述搅拌锅出口开关正对所述模具运载皮带；所述搅拌锅的两端设置有激光传感器。

所述物料运输机构包括设置于所述搅拌锅出口开关下方的所述模具运载皮带，所述模具运载皮带从左到右依次围绕模具运载皮带电动机和小滑轮转动，所述小滑轮的直径小于所述模具运载皮带电动机的直径，所述物料运输机构的出料口为所述小滑轮的位置处，所述物料运输机构的出料口与所述第一模具翻转箱的进料口相连，所述脱模箱的出模具口与所述第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与所述模具返程传送皮带的入口相连，所述模具返程传送皮带设置于所述模具运载皮带的下方且由模具返程皮带电动机驱动；所述模具返程传送皮带的出模具口与所述模具循环利用机构的入口相连。

所述试件压制成型机构包括液压加压机，所述液压加压机的中间设有加压棒，所述加压棒的下端左右侧设有第二机械抓手；所述模具运载皮带下方正对所述液压加压机的位置设有钢块垫层；所述液压加压机的两端设置有所述激光传感器。

所述第一模具翻转箱和第二模具翻转箱均包括第一箱体，所述第一箱体上开设有右口开关、上口开关、左口开关和下口开关，所述右口开关和上口开关相接触，所述左口开关和下口开关相接触，所述右口开关和左口开关的高度与所述模具的高度相同，所述右口开关和左口开关的宽度与所述模具的宽度相同；所述上口开关和下口开关的长度与所述模具的长度相同，所述上口开关和下口开关的宽度与所述模具的宽度相同；所述第一箱体的长度大于所述模具的2倍长度，所述第一箱体的高度大于所述模具的2倍高度；所述第一箱体的中央设置有转轴，所述转轴上连接有呈直角的托板，所述转轴上还连接有呈直角式的用于容纳所述托板的托板槽，所述托板槽的一个直角边与右口开关相连，所述托板槽的另一个直角边与下口开关相连，所述托板与所述模具接触的两边上均设置有限位折叠板和用于容纳所述限位折叠板的限位折叠板横放槽；所述托板的背面连有用于使所述托板旋转的拉杆；与下口开关相连的所述托板槽上还设置有翻转箱伸缩机构；所述第一模具翻转箱和第二模具翻转箱内均设置有感应信号装置；所述托板上设置有预留口。

所述脱模箱包括第二箱体，所述第二箱体的长度为所述模具的长度的2倍；所述第二箱体包括平行设置的暂存间和工作间，所述暂存间和工作间之间设置有间隔开关，所述暂存间的上表面设置有用于进入盛有试件的所述模具的上开口，所述工作间的下表面设置有用于出试件的下开口；所述工作间的左壁设置用于出所述模具的出口开关，所述暂存间的右侧壁上设置有脱模箱伸缩机构；所述工作间的顶端还设置有高压气体喷嘴，所述高压气体喷嘴正对所述模具下表面的预留孔洞。

所述模具循环利用机构包括从右到左平行排列的冲洗间、干燥间、喷油间和储存间，所述冲洗间的右壁上设置有用于进入所述模具的入口开关，所述冲洗间的顶端设置有高压喷水装置，所述冲洗间、干燥间、喷油间和储存间的下表面均与第三伸缩机构滑槽相连通，所述第三伸缩机构滑槽内滑动式设置有第三伸缩机构，所述模具的下表面设置有用于插入所述第三伸缩机构的第一凹槽；所述冲洗间和干燥间之间设置有第一分隔开关，所述干燥间的顶端设置有强力热风装置，所述干燥间和喷油间之间设置有第二分隔开关，所述喷油间的顶端设置有雾化喷油装置，所述喷油间和储存间之间设置有第三分隔开关；所述第三伸缩机构滑槽内设置有废料管道；所述储存间的左壁与垂直向的第二伸缩机构滑槽相连通，所述第二伸缩机构滑槽内滑动式设置有第二伸缩机构，所述第二伸缩机构滑槽的高度大于所述模具的2倍高度，所述储存间的右壁上端设置有用于推出所述模具的出口，所述出口的相对面设置有第一伸缩机构；所述模具的侧面设置有用于插入所述第二伸缩机构或第一伸缩机构的第二凹槽，所述出口正对所述物料运输机构的入口。

所述控制系统包括单片机。

全自动水泥基材料试件的压制成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01，设定初始参数：通过控制系统的控制面板设定初始参数：试件规格为100mm×100mm×100mm，考虑到压制过程中的物料损失影响，根据砂性土水泥基材料固化加压成型配比设定物料总质量为2400g，各物料质量百分数为：砂性土：水泥：石灰：石膏：矿粉：减水剂=74%：10%：2%：3% ：10%：1%；搅拌方式采用先慢搅3min，加水再慢搅2分钟，再快搅3分钟的模式；加压力度及加压速度设置为以400N/s的速率加载到1KN，然后以0.3mm/s的速率加载至18分钟；

S02，物料称量：使用物料称量机构进行物料称量；

S03，混合搅拌及下料：使用物料混合机构进行混合搅拌及下料；

S04，试件成型：通过试件压制成型机构进行试件压制成型；

S05，试件和模具分离：依次使用第一模具翻转箱、脱模箱、第二模具翻转箱和试件箱进行试件和模具的分离；

S06，模具返回过程：使用模具返程传送皮带将所述模具送入模具循环利用机构，所述模具循环利用机构对所述模具进行清洗、干燥和喷油工序后反复利用；

S07，全自动精准批量生产：重复S02至S06过程，实现实验室压制成型试件的全自动精准批量制备。

搅拌时的加水量为12%，该加水配比采用外掺加水的方法，即搅拌时的加水量为设定物料总质量（2400g）的12%。

预留口是用于在托板到达水平位置时便于翻转箱伸缩机构能够将所述模具经左口开关推出。

本发明的压制成型装置能在控制系统的精准控制下自动完成指定配合比的水泥基材料试件制备的物料称量、物料混合搅拌及下料、试件成型、试件模具分离和模具返回利用的过程。本装置结构紧凑，占用空间小，具有物料称量准确，制备过程自动化程度高，制备效率高、大大节约劳动力等优点，可广泛用于实验室水泥基胶砂试件、混凝土试件和固化土试件等水泥基材料试件的大规模自动化制备。

物料称量机构实现固体物料的精准测量和下料。

物料混合机构设有橡胶层，橡胶层与搅拌机伸缩结构连接，通过搅拌机伸缩结构伸长推动橡胶层将搅拌锅内物料全部推入模具，避免物料残存造成试件质量不足。

模具循环利用机构在控制系统控制下依次完成模具的冲洗、干燥、喷油和模具的循环利用过程。

全自动水泥基材料试件的压制成型方法包括如下步骤：

步骤一：设定初始参数：通过装置的控制系统设置装置的各类物料用量，搅拌方式和加压模式；

步骤二：物料称量：控制系统控制物料传送皮带运动，当称重传感器达到所需物料的重量时物料传送电动机停止转动同时控制限制开关下降防止固体物料继续落入刚性板，此时控制系统控制伸缩槽电动机转动，将刚性板拉入伸缩槽，固体物料全部下落至搅拌锅中。此后，系统控制液体计量阀门定量排出液体物料；

步骤三：混合搅拌及下料：搅拌轮片在控制系统控制下按照指定搅拌方式进行搅拌作业，于此同时控制系统控制第二伸缩机构伸入模具堆最下端模具的左侧凹槽中，并带动模具堆向上移动一定高度，使最上面一个模具的上端与上顶齐平，低端恰好处于与模具传送皮带等高的出口处，也为模具的回收提供下部空间，然后控制第一伸缩机构水平伸长，将模具堆最上面的一个模具推入模具运载皮带上，并控制模具运载皮带电动机转动带动模具向前运动，当模具运动到搅拌锅正下方时，运载皮带电动机停止转动，第一机械抓手捕捉模具并精确固定模具位置；搅拌作业结束，搅拌锅出口开关打开，搅拌机伸缩结构伸长，推动橡胶层向下匀速运动将搅拌锅内物料全部推入模具，然后搅拌机伸缩结构回缩，带动橡胶层恢复原位；

步骤四：试件成型：物料全部推入模具后第一机械抓手释放模具，模具运载皮带电动机重新转动，带动装好物料的模具向前运动，当模具到达液压加压机正下方时模具运载皮带电动机立即停止运动，第二机械抓手伸长捕捉模具并精确固定模具位置，加压棒按设定加压方式对模具中的物料进行加压，加压成型后第二机械抓手释放模具，完成试件的压制成型；

步骤五：试件、模具分离：试件压制成型后，带有成型试件的模具进入第一模具翻转箱，完成模具第一次180度的翻转，向下进入脱模箱中，然后利用高压脱模原理进行模具与成型试件的分离，分离后的试件进入设置于脱模箱下方的试件箱中，脱模后的模具进入第二模具翻转箱，完成模具第二次180度的翻转，第二次翻转作业完成后模具恢复开口向上的原始状态并进入返程传送皮带，完成试件和模具的分离。

步骤六：模具返回利用：模具进入返程传送皮带后，按控制系统指令依次完成高压水冲洗、强力热风干燥和雾化喷油过程，并使处理后的模具进入堆积状态，然后通过第一伸缩机构、第二伸缩机构和第三伸缩机构的协调工作完成模具的循环重复使用；

如此重复步骤二至步骤六过程，实现指定物料配比试件的全自动精准批量生产。

物料传送电动机为灵敏电动机，根据接收系统的指令灵活精确控制固体物料传送皮带的转动与停止。限制开关为可以上下灵活升降的结构，下降时能阻止固体物料传送皮带与刚性板的接触。刚性的三角凸体用于防止物料进入伸缩槽。伸缩槽电动机为灵敏电动机，通过缆线、弹簧与刚性板相连，所述刚性板与伸缩槽内部尺寸几乎一致，能恰好放入伸缩槽内。液体物料计量阀门定量准确控制液体物料的流出。搅拌机伸缩结构可灵活伸缩，带动橡胶层上下运动，以达到将搅拌好的物料全部推入模具的目的；搅拌锅出口开关位于搅拌锅底部，两侧设置第一机械抓手，第一机械抓手为可伸缩结构，工作时动作一致。模具运载皮带电动机为灵敏电机；小滑轮位于模具运载皮带右端，与模具运载皮带连接形成整体结构。模具返程皮带电动机同为灵敏电动机，启闭迅速灵活。钢块垫层布置于模具运载皮带下方，与加压棒位置垂直对应，起到在加压过程中支撑模具保证皮带不变形损坏的作用。第二机械抓手由左右两侧抓手构成，为可伸缩结构，工作时动作一致。第一模具翻转箱位于模具运载皮带右侧边缘下部，通过内部翻转机构完成模具180度的翻转作业；脱模箱位于模具翻转箱下方，利用高压脱模原理实现模具和试件的分离，即压缩空气至高压状态，利用高压气体通过模具下方预留的微小孔洞将试件从模具中推出，完成试件与模具的分离；试件箱位于脱模箱下方；第二模具翻转箱位于脱模箱左侧，其左侧与返程传送皮带相连。控制系统由单片机组成，可实现不同物料配比、搅拌方式和加压方式的设定和精准控制。

物料称量机构可重复布置，根据试件实际称量物料的种类，对固体物料称量传送装置和液体物料计量添加装置进行合适增减。

本发明具有以下优点：（1）各机构紧密布置，结构合理，单系统自动完成压制成型试件的制备过程，解决了以往压制成型材料制备过程中需要设备众多，占用空间大的问题。（2）装置操作简单，通过初始参数设定便可全自动精准批量生产设定物料配比的压制成型试件。（3）制备过程无需人为参与，大大节约了劳动成本，并从源头上降低了称量、搅拌和压制带来的人为误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中物料称量机构的结构示意图；

图3-1为本发明中物料混合机构的结构示意图；

图3-2为本发明中搅拌锅的结构示意图；

图3-3为图3-2的俯视图；

图4为本发明中试件压制成型机构的结构示意图；

图5-1为本发明中第一模具翻转箱的结构示意图；

图5-2为本发明中托板的结构示意图；

图5-3为本发明中限位折叠板的结构示意图；

图5-4为本发明中限位折叠板未翻转时的工作状态图；

图5-5为本发明中限位折叠板翻转时的工作状态图；

图6为本发明中脱模箱的结构示意图；

图7为本发明中模具循环利用机构的结构示意图；

图8为本发明中模具的结构示意图；

图9为本发明中控制系统的控制面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1~图9所示，全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的物料称量机构1、物料混合机构2和物料运输机构3，所述物料称量机构1的出料口与所述物料混合机构2的进料口相连，所述物料混合机构2的出料口正对所述物料运输机构3的模具运载皮带31，所述模具运载皮带31上放置有模具9，所述模具运载皮带31在所述物料运输机构3后面的上方还设置有试件压制成型机构4，所述模具运载皮带31的出料口与第一模具翻转箱5的进料口相连，所述第一模具翻转箱5的出料口与脱模箱6的进料口相连，所述脱模箱6的出料口与试件箱7的进料口相连，所述脱模箱6的出模具口与第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与模具返程传送皮带34的入口相连，所述模具返程传送皮带34的出口与模具循环利用机构8的入口相连；所述物料称量机构1、物料混合机构2、物料运输机构3、试件压制成型机构4、第一模具翻转箱5、第二模具翻转箱、脱模箱6、试件箱7和模具循环利用机构8均与控制系统相连。

所述物料称量机构1包括固体物料存储箱11，所述固体物料存储箱11的下部与固体物料运送管道12的顶端连接，所述固体物料运送管道12的底端正对固体物料传送皮带13，所述固体物料传送皮带13由物料传送电动机14传动，所述固体物料传送皮带13的出料口处设置有物料通道116，所述物料通道116的进料口挡有刚性板17，所述刚性板17的上表面嵌有称重传感器16，所述称重传感器16的一端与所述固体物料传送皮带13的出料口相连，所述刚性板17的远离所述物料传送皮带13的一端垂直设置有挡板，所述挡板上开设有用于穿过所述刚性板17的第一通孔，所述挡板的后面设置有用于使所述刚性板17在其内滑动的伸缩槽111，所述伸缩槽111的末端设置有伸缩槽电动机112，所述伸缩槽电动机112通过缆线19与所述刚性板17相连，所述伸缩槽111内设有弹簧110，所述缆线19设置于所述弹簧110内；所述挡板与所述固体物料传送皮带13的相对面上设置有三角凸体18，所述三角凸体18为直角三角形，所述直角三角形的两个直角边分别与所述挡板和刚性板17相接触；所述挡板上还连接有限制开关15，所述限制开关15设置于所述固体物料传送皮带13的出料口的右侧上方；液体料箱113通过液体物料管道114连接至液体物料计量阀门115，液体物料计量阀门115与所述物料通道116相连通；所述物料通道116与所述物料混合机构2相连。

所述物料混合机构2包括搅拌锅24，所述搅拌锅24的开口由橡胶层22密封，所述橡胶层22的直径与所述搅拌锅24的内径相同，所述橡胶层22上表面紧密贴合有支撑钢架28，所述支撑钢架28与搅拌机伸缩结构21相连，贴合后的所述支撑钢架28和橡胶层22上留有用于穿过搅拌轮片23的第二通孔和用于放置搅拌锅进口开关26的第三通孔；所述搅拌锅进口开关26与所述物料通道116相连；所述搅拌锅24的底端设置有搅拌锅出口开关27，所述搅拌锅出口开关27的两侧设置有用于捕捉所述模具9并精确固定所述模具9的位置的第一机械抓手25；所述搅拌锅出口开关27正对所述模具运载皮带31；所述搅拌锅24的两端设置有激光传感器36。

所述物料运输机构3包括设置于所述搅拌锅出口开关27下方的所述模具运载皮带31，所述模具运载皮带31从左到右依次围绕模具运载皮带电动机32和小滑轮33转动，所述小滑轮33的直径小于所述模具运载皮带电动机32的直径，所述物料运输机构3的出料口为所述小滑轮33的位置处，所述物料运输机构3的出料口与所述第一模具翻转箱5的进料口相连，所述脱模箱6的出模具口与所述第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与所述模具返程传送皮带34的入口相连，所述模具返程传送皮带34设置于所述模具运载皮带31的下方且由模具返程皮带电动机35驱动；所述模具返程传送皮带34的出模具口与所述模具循环利用机构8的入口相连。

所述小滑轮33设置于所述模具运载皮带31的出模具端。小滑轮33起到延长模具运载皮带31的作用。

所述试件压制成型机构4包括液压加压机41，所述液压加压机41的中间设有加压棒42，所述加压棒42的下端左右侧设有第二机械抓手43；所述模具运载皮带31下方正对所述液压加压机41的位置设有钢块垫层44；所述液压加压机41的两端设置有所述激光传感器36。

所述第一模具翻转箱5和第二模具翻转箱均包括第一箱体，所述第一箱体上开设有右口开关51、上口开关52、左口开关56和下口开关57，所述右口开关51和上口开关52相接触，所述左口开关56和下口开关57相接触，所述右口开关51和左口开关56的高度与所述模具9的高度相同，所述右口开关51和左口开关56的宽度与所述模具9的宽度相同；所述上口开关52和下口开关57的长度与所述模具9的长度相同，所述上口开关52和下口开关57的宽度与所述模具9的宽度相同；所述第一箱体的长度大于所述模具9的2倍长度，所述第一箱体的高度大于所述模具9的2倍高度；所述第一箱体的中央设置有转轴，所述转轴上连接有呈直角的托板54，所述转轴上还连接有呈直角式的用于容纳所述托板54的托板槽59，所述托板槽59的一个直角边与右口开关51相连，所述托板槽59的另一个直角边与下口开关57相连，所述托板54与所述模具9接触的两边上均设置有限位折叠板53和用于容纳所述限位折叠板53的限位折叠板横放槽511；所述托板54的背面连有用于使所述托板54旋转的拉杆55；与下口开关57相连的所述托板槽59上还设置有翻转箱伸缩机构58；所述第一模具翻转箱5和第二模具翻转箱内均设置有感应信号装置；所述托板54上设置有预留口510。

试件压制完成后，右口开关51打开，模具9从右侧进入第一模具翻转箱5放置于托板54上，模具9到达90°直角处后，位于两直角边上的托板54上限位折叠板53从托板54中限位折叠板横放槽511中以靠近拉杆55一侧为圆心旋转抬起，抬起后位置与托板54呈90°垂直，如图5-4所示，为限位折叠板53此时位置状态，其中，限位折叠板53为分节式折叠机构，可根据模具9高度结合自身分节确定折叠位置进行折叠，限位折叠板53即沿模具9上表面处折弯，如图5-5所示，完成卡住模具9的目的。此时两托板54下拉杆55均运动使托板54及模具9逆时针运动180度，一侧托板54回归至托板槽59中，另一侧托板至位移最大处54。此时托板54上限位折叠板53回复直立，并翻转返回至托板54的限位折叠板横放槽511中，模具9脱离托板54。左口开关56打开，翻转箱伸缩机构58伸长，将模具9推出第一模具翻转箱5。同理，若模具9需从上方进入模具下口开关57且无需翻转箱伸缩机构58工作，其他步骤及原理完全相同。

所述脱模箱6包括第二箱体，所述第二箱体的长度为所述模具9的长度的2倍；所述第二箱体包括平行设置的暂存间66和工作间63，所述暂存间66和工作间63之间设置有间隔开关65，所述暂存间66的上表面设置有用于进入盛有试件的所述模具9的上开口61，所述工作间63的下表面设置有用于出试件的下开口64；所述工作间63的左壁设置用于出所述模具9的出口开关68，所述暂存间66的右侧壁上设置有脱模箱伸缩机构67；所述工作间63的顶端还设置有高压气体喷嘴62，所述高压气体喷嘴62正对所述模具9下表面的预留孔洞93。

所述模具循环利用机构8包括从右到左平行排列的冲洗间81、干燥间83、喷油间85和储存间，所述冲洗间81的右壁上设置有用于进入所述模具9的入口开关816，所述冲洗间81的顶端设置有高压喷水装置82，所述冲洗间81、干燥间83、喷油间85和储存间的下表面均与第三伸缩机构滑槽812相连通，所述第三伸缩机构滑槽812内滑动式设置有第三伸缩机构810，所述模具9的下表面设置有用于插入所述第三伸缩机构810的第一凹槽；所述冲洗间81和干燥间83之间设置有第一分隔开关814，所述干燥间83的顶端设置有强力热风装置84，所述干燥间83和喷油间85之间设置有第二分隔开关813，所述喷油间85的顶端设置有雾化喷油装置86，所述喷油间85和储存间之间设置有第三分隔开关811；所述第三伸缩机构滑槽812内设置有废料管道815；所述储存间的左壁与垂直向的第二伸缩机构滑槽88相连通，所述第二伸缩机构滑槽88内滑动式设置有第二伸缩机构89，所述第二伸缩机构滑槽88的高度大于所述模具9的2倍高度，所述储存间的右壁上端设置有用于推出所述模具9的出口，所述出口的相对面设置有第一伸缩机构87；所述模具9的侧面设置有用于插入所述第二伸缩机构89或第一伸缩机构87的第二凹槽，所述出口正对所述物料运输机构3的入口。

控制系统由单片机组成，与各工作机构连接，根据初始参数设定直接控制物料传送电动机14、称重传感器16、激光感应器36、第一模具翻转箱5、脱模箱6、第二模具翻转箱位置的感应信号、伸缩槽电动机112、液体物料计量阀门115、搅拌机伸缩结构21、搅拌轮片23、搅拌锅出口开关27、搅拌锅进口开关26、第一机械抓手25、液压加压机41、第二机械抓手43、模具返程皮带电动机35、卡槽伸缩机构、横向伸缩机构、高压气体喷嘴62、高压喷水装置82、强力热风装置84、雾化喷油装置86、脱模箱间隔板和脱模箱伸缩机构之间的协调工作。

一种全自动水泥基材料试件的压制成型方法，包括以下步骤：

步骤一：设定初始参数：通过装置的控制面板设定各初始参数：试件规格为100mm×100mm×100mm，考虑到压制过程中的物料损失影响，根据砂性土水泥基材料固化加压成型配比设定物料总质量为2400g，各物料具体质量百分数为：砂性土：水泥：石灰：石膏：矿粉：减水剂=74%：10%：2%：3% ：10%：1%；搅拌方式采用先慢搅3min，加水再慢搅2分钟，再快搅3分钟的模式；加压力度及加压速度设置为以400N/s的速率加载到1KN，然后以0.3mm/s的速率加载至18分钟；

步骤二：物料称量：固体物料存放于固体物料存储箱11中，经固体物料运送管道12落入固体物料传送皮带13上，在系统控制下物料传送电动机14转动带动固体物料传送皮带13上物料运动，运动到最右端时落入处于伸长状态的刚性板17上。称重传感器16实时动态感应刚性板17上物料的重量并及时反馈至控制中心，当达到设定的物料重量时，物料传送电动机14立即停止转动，同时限制开关15下降封锁固体物料继续落入刚性板17。此时伸缩槽电动机112接受系统指令转动，带动弹簧110压缩，将刚性板17完整拉入伸缩槽111中。此后液体物料计量阀门115接收系统信号，控制液体物料计量阀门115定量排出指定液体。然后打开搅拌锅进口开关26，关闭搅拌锅出口开关27，固体物料和液体物料全部落入搅拌锅24，完成物料称量；

步骤三：混合搅拌及下料：固体物料和液体物料全部进入搅拌锅24后，关闭搅拌锅进口开关26和搅拌锅出口开关27，系统控制搅拌轮片23按设定搅拌方式进行搅拌作业。此时系统同步控制第二伸缩机构89伸入模具堆最下端模具9的左侧凹槽中，并带动模具堆向上移动一定高度，使最上面一个模具9的上端与上顶齐平，低端恰好处于与模具传送皮带等高的出口处，然后控制第一伸缩机构87水平伸长，将模具堆最上面的一个模具9推入模具运载皮带31上，并控制模具运载皮带电动机转动带动模具9向前运动，当模具9运动到搅拌锅正下方时，激光感应器36反馈信号至控制系统，此时运载皮带电动机31停止转动，第一机械抓手25捕捉模具并精确固定模具9位置。搅拌作业结束，搅拌锅出口开关27打开，搅拌机伸缩结构21伸长，推动橡胶层22向下匀速运动，直至到达搅拌锅24底部将搅拌锅内物料全部推入模具9，然后搅拌机伸缩结构21回缩，带动橡胶层22恢复原位；

步骤四：试件成型：物料全部推入模具9后第一机械抓手25释放模具9，模具运载皮带电动机32重新转动，带动装好物料的模具9向前运动，当模具9到达液压加压机41正下方时，激光感应器36发出信号至控制系统，模具运载皮带电动机32立即停止运动，第二机械抓手43伸长捕捉模具，精确固定模具位置，加压棒42按设定加压方式对模具9中的物料进行加压，加压成型后第二机械抓手43释放模具，完成试件的压制成型；

步骤五：试件、模具分离：试件压制成型后，带有成型试件的模具9在模具运载皮带31的带动下，进入第一模具翻转箱5完成模具9第一次180度的翻转作业，向下进入脱模箱6中，然后利用高压脱模原理实现模具9与成型试件的分离，分离后的试件进入设置于脱模箱下方的试件箱7中，脱模后的模具9进入第二模具翻转箱中完成模具9第二次180度的翻转作业，第二次翻转作业完成后模具恢复开口向上的原始状态并进入返程传送皮带34，完成试件和模具的分离。

步骤六：模具返回过程：模具9进入模具返程传送皮带34后，入口开关816打开，模具返程传送皮带34带入模具9进入到冲洗间81，此时第三伸缩机构810滑至冲洗间81下方并向上伸长卡入模具9下方的凹槽中，固定模具9位置；此后第一分隔开关814及入口开关816均关闭，高压喷水装置82工作，通过高压水流将模具9冲洗干净；冲洗流程结束后，第一分隔开关814打开，第三伸缩机构810带动模具9滑至干燥间83中，第二分隔开关813和第一分隔开关814关闭，强力热风装置84吹出强力热风，将模具9迅速烘干；模具9烘干后，第二分隔开关813打开，第三伸缩机构810带动模具9滑至喷油间85中，第二分隔开关813和第三分隔开关811关闭，雾化喷油装置86喷出雾化油，均匀覆盖在模具9内表面；废料管道815用于排出模具循环利用机构8产生的废料、废水和水蒸气；待雾化喷油结束后，第三分隔开关811打开，第三伸缩机构810带动模具9滑至物料混合搅拌时由第二伸缩机构89撑起的模具堆下方空间，以待第二伸缩机构89将其再次抬高为下一个模具的进入提供空间。

步骤七：全自动精准批量生产：重复步骤二至步骤六过程，实现实验室压制成型试件全自动精准批量制备。

由本实施例可知，本发明检测数据精准，工作效率高。本发明中涉及的未说明的部分与现有技术相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的物料称量机构（1）、物料混合机构（2）和物料运输机构（3），所述物料称量机构（1）的出料口与所述物料混合机构（2）的进料口相连，所述物料混合机构（2）的出料口正对所述物料运输机构（3）的模具运载皮带（31），所述模具运载皮带（31）上放置有模具（9），所述模具运载皮带（31）在所述物料运输机构（3）后面的上方还设置有试件压制成型机构（4），所述模具运载皮带（31）的出料口与第一模具翻转箱（5）的进料口相连，所述第一模具翻转箱（5）的出料口与脱模箱（6）的进料口相连，所述脱模箱（6）的出料口与试件箱（7）的进料口相连，所述脱模箱（6）的出模具口与第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与模具返程传送皮带（34）的入口相连，所述模具返程传送皮带（34）的出口与模具循环利用机构（8）的入口相连；所述物料称量机构（1）、物料混合机构（2）、物料运输机构（3）、试件压制成型机构（4）、第一模具翻转箱（5）、第二模具翻转箱、脱模箱（6）、试件箱（7）和模具循环利用机构（8）均与控制系统相连；

所述物料称量机构（1）包括固体物料存储箱（11），所述固体物料存储箱（11）的下部与固体物料运送管道（12）的顶端连接，所述固体物料运送管道（12）的底端正对固体物料传送皮带（13），所述固体物料传送皮带（13）由物料传送电动机（14）传动，所述固体物料传送皮带（13）的出料口处设置有物料通道（116），所述物料通道（116）的进料口挡有刚性板（17），所述刚性板（17）的上表面嵌有称重传感器（16），所述称重传感器（16）的一端与所述固体物料传送皮带（13）的出料口相连，所述刚性板（17）的远离所述物料传送皮带（13）的一端垂直设置有挡板，所述挡板上开设有用于穿过所述刚性板（17）的第一通孔，所述挡板的后面设置有用于使所述刚性板（17）在其内滑动的伸缩槽（111），所述伸缩槽（111）的末端设置有伸缩槽电动机（112），所述伸缩槽电动机（112）通过缆线（19）与所述刚性板（17）相连，所述伸缩槽（111）内设有弹簧（110），所述缆线（19）设置于所述弹簧（110）内；所述挡板与所述固体物料传送皮带（13）的相对面上设置有三角凸体（18），所述三角凸体（18）为直角三角形，所述直角三角形的两个直角边分别与所述挡板和刚性板（17）相接触；所述挡板上还连接有限制开关（15），所述限制开关（15）设置于所述固体物料传送皮带（13）的出料口的右侧上方；液体料箱（113）通过液体物料管道（114）连接至液体物料计量阀门（115），液体物料计量阀门（115）与所述物料通道（116）相连通；所述物料通道（116）与所述物料混合机构（2）相连。

2.根据权利要求1所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述物料混合机构（2）包括搅拌锅（24），所述搅拌锅（24）的开口由橡胶层（22）密封，所述橡胶层（22）的直径与所述搅拌锅（24）的内径相同，所述橡胶层（22）上表面紧密贴合有支撑钢架（28），所述支撑钢架（28）与搅拌机伸缩结构（21）相连，贴合后的所述支撑钢架（28）和橡胶层（22）上留有用于穿过搅拌轮片（23）的第二通孔和用于放置搅拌锅进口开关（26）的第三通孔；所述搅拌锅进口开关（26）与所述物料通道（116）相连；所述搅拌锅（24）的底端设置有搅拌锅出口开关（27），所述搅拌锅出口开关（27）的两侧设置有用于捕捉所述模具（9）并精确固定所述模具（9）的位置的第一机械抓手（25）；所述搅拌锅出口开关（27）正对所述模具运载皮带（31）；所述搅拌锅（24）的两端设置有激光传感器（36）。

3.根据权利要求2所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述物料运输机构（3）包括设置于所述搅拌锅出口开关（27）下方的所述模具运载皮带（31），所述模具运载皮带（31）从左到右依次围绕模具运载皮带电动机（32）和小滑轮（33）转动，所述小滑轮（33）的直径小于所述模具运载皮带电动机（32）的直径，所述物料运输机构（3）的出料口为所述小滑轮（33）的位置处，所述物料运输机构（3）的出料口与所述第一模具翻转箱（5）的进料口相连，所述脱模箱（6）的出模具口与所述第二模具翻转箱的入口相连，所述第二模具翻转箱的出口与所述模具返程传送皮带（34）的入口相连，所述模具返程传送皮带（34）设置于所述模具运载皮带（31）的下方且由模具返程皮带电动机（35）驱动；所述模具返程传送皮带（34）的出模具口与所述模具循环利用机构（8）的入口相连。

4.根据权利要求2所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述试件压制成型机构（4）包括液压加压机（41），所述液压加压机（41）的中间设有加压棒（42），所述加压棒（42）的下端左右侧设有第二机械抓手（43）；所述模具运载皮带（31）下方正对所述液压加压机（41）的位置设有钢块垫层（44）；所述液压加压机（41）的两端设置有所述激光传感器（36）。

5.根据权利要求1所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述第一模具翻转箱（5）和第二模具翻转箱均包括第一箱体，所述第一箱体上开设有右口开关（51）、上口开关（52）、左口开关（56）和下口开关（57），所述右口开关（51）和上口开关（52）相接触，所述左口开关（56）和下口开关（57）相接触，所述右口开关（51）和左口开关（56）的高度与所述模具（9）的高度相同，所述右口开关（51）和左口开关（56）的宽度与所述模具（9）的宽度相同；所述上口开关（52）和下口开关（57）的长度与所述模具（9）的长度相同，所述上口开关（52）和下口开关（57）的宽度与所述模具（9）的宽度相同；所述第一箱体的长度大于所述模具（9）的2倍长度，所述第一箱体的高度大于所述模具（9）的2倍高度；所述第一箱体的中央设置有转轴，所述转轴上连接有呈直角的托板（54），所述转轴上还连接有呈直角式的用于容纳所述托板（54）的托板槽（59），所述托板槽（59）的一个直角边与右口开关（51）相连，所述托板槽（59）的另一个直角边与下口开关（57）相连，所述托板（54）与所述模具（9）接触的两边上均设置有限位折叠板（53）和用于容纳所述限位折叠板（53）的限位折叠板横放槽（511）；所述托板（54）的背面连有用于使所述托板（54）旋转的拉杆（55）；与下口开关（57）相连的所述托板槽（59）上还设置有翻转箱伸缩机构（58）；所述第一模具翻转箱（5）和第二模具翻转箱内均设置有感应信号装置；所述托板（54）上设置有预留口（510）。

6.根据权利要求1所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述脱模箱（6）包括第二箱体，所述第二箱体的长度为所述模具（9）的长度的2倍；所述第二箱体包括平行设置的暂存间（66）和工作间（63），所述暂存间（66）和工作间（63）之间设置有间隔开关（65），所述暂存间（66）的上表面设置有用于进入盛有试件的所述模具（9）的上开口（61），所述工作间（63）的下表面设置有用于出试件的下开口（64）；所述工作间（63）的左壁设置用于出所述模具（9）的出口开关（68），所述暂存间（66）的右侧壁上设置有脱模箱伸缩机构（67）；所述工作间（63）的顶端还设置有高压气体喷嘴（62），所述高压气体喷嘴（62）正对所述模具（9）下表面的预留孔洞（93）。

7.根据权利要求1所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述模具循环利用机构（8）包括从右到左平行排列的冲洗间（81）、干燥间（83）、喷油间（85）和储存间，所述冲洗间（81）的右壁上设置有用于进入所述模具（9）的入口开关（816），所述冲洗间（81）的顶端设置有高压喷水装置（82），所述冲洗间（81）、干燥间（83）、喷油间（85）和储存间的下表面均与第三伸缩机构滑槽（812）相连通，所述第三伸缩机构滑槽（812）内滑动式设置有第三伸缩机构（810），所述模具（9）的下表面设置有用于插入所述第三伸缩机构（810）的第一凹槽；所述冲洗间（81）和干燥间（83）之间设置有第一分隔开关（814），所述干燥间（83）的顶端设置有强力热风装置（84），所述干燥间（83）和喷油间（85）之间设置有第二分隔开关（813），所述喷油间（85）的顶端设置有雾化喷油装置（86），所述喷油间（85）和储存间之间设置有第三分隔开关（811）；所述第三伸缩机构滑槽（812）内设置有废料管道（815）；所述储存间的左壁与垂直向的第二伸缩机构滑槽（88）相连通，所述第二伸缩机构滑槽（88）内滑动式设置有第二伸缩机构（89），所述第二伸缩机构滑槽（88）的高度大于所述模具（9）的2倍高度，所述储存间的右壁上端设置有用于推出所述模具（9）的出口，所述出口的相对面设置有第一伸缩机构（87）；所述模具（9）的侧面设置有用于插入所述第二伸缩机构（89）或第一伸缩机构（87）的第二凹槽，所述出口正对所述物料运输机构（3）的入口。

8.根据权利要求1所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置，其特征在于：所述控制系统包括单片机。

9.根据权利要求1~8任一项所述的全自动水泥基材料试件的压制成型装置的 压制成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01，设定初始参数：通过控制系统的控制面板设定初始参数：试件规格为100mm×100mm×100mm，考虑到压制过程中的物料损失影响，根据砂性土水泥基材料固化加压成型配比设定物料总质量为2400g，各物料质量百分数为：砂性土：水泥：石灰：石膏：矿粉：减水剂=74%：10%：2%：3%：10%：1%；搅拌方式采用先慢搅3min，加水再慢搅2分钟，再快搅3分钟的模式；加压力度及加压速度设置为以400N/s的速率加载到1KN，然后以0.3mm/s的速率加载至18分钟；

S02，物料称量：使用物料称量机构（1）进行物料称量；

S03，混合搅拌及下料：使用物料混合机构（2）进行混合搅拌及下料；

S04，试件成型：通过试件压制成型机构（4）进行试件压制成型；

S05，试件和模具分离：依次使用第一模具翻转箱（5）、脱模箱（6）、第二模具翻转箱和试件箱（7）进行试件和模具（9）的分离；

S06，模具返回过程：使用模具返程传送皮带（34）将所述模具（9）送入模具循环利用机构（8），所述模具循环利用机构（8）对所述模具（9）进行清洗、干燥和喷油工序后反复利用；

S07，全自动精准批量生产：重复S02至S06过程，实现实验室压制成型试件的全自动精准批量制备。