CN111890520A - 一种混凝土制品曲面自动抹平设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混凝土制品曲面自动抹平设备，包括主框架和平整机构，主框架上端连有纵向移动机构，纵向移动机构上连有横向移动机构，横向移动机构上连有升降机构，升降机构的下端连有摆动定位机构，摆动定位机构的下端连接可摆动旋转的平整机构。平整机构包括中空旋转平台，中空旋转平台上连接有平整电机，平整电机通过平整传动组件与设置在中空旋转平台下方的平整支撑架连接，平整支撑架的每个端部通过弹簧连杆组件连有一组抹平刀具。该设备使抹平工序耗时大大缩减，极大的提高了弧形混凝土制品生产效率。

Description

一种混凝土制品曲面自动抹平设备

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种混凝土制品曲面自动抹平设备。

背景技术

混凝土制品作为隧道支撑体系的结构，是隧道结构的重要的部分；是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。隧道混凝土保护层的几何形状为弧板状，一般是分块分段连续拼装，生产材料通常采用高强抗渗混凝土。

生产中模具在密封浇灌混凝土后，经抹平、固化即可得到弧形板状的混凝土制品。生产中的抹平工序分为粗抹和精抹两步,粗抹需要收集余料、补足缺料，保证混凝土的密实度；清理模具边残留水泥浆；清除外弧表面气泡、杂质，保证弧面与模具侧板弧边齐平，无较大的凸起和凹陷。精抹要实现抹面光滑平整、无缺棱、掉角、麻面、无痕迹、无凹凸。

目前，模具浇灌混凝土后的精抹的抹平工序，普遍由工人持抹平的抹具在密闭车间完成，不仅没有实现生产上的自动化，而且人工抹平更费时费力，效率更低。因此本发明中设计多轴联动的自动抹平设备，用于混凝土制品曲面的抹平工序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土制品曲面自动抹平设备，该设备使抹平工序耗时大大缩减，极大的提高了曲面混凝土制品生产效率。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种混凝土制品曲面自动抹平设备，包括主框架和平整机构，主框架上端连有纵向移动机构，纵向移动机构上连有横向移动机构，横向移动机构上连有升降机构，升降机构的下端连有摆动定位机构，摆动定位机构的下端连接可摆动旋转的平整机构。

优选的，所述主框架包括第一方形框架和连接在第一方形框架下端的四个第一支腿，第一支腿的下端通过地脚板与地面连接；纵向移动机构包括第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道；

第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道分别连接在第一方形框架的左部上端和右部上端；第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道上分别设置有第一电机移动座组件和第二电机移动座组件，横向移动机构的两端分别连接第一电机移动座组件和第二电机移动座组件。

优选的，所述横向移动机构包括第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道，第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道相互平行设置；

第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道上端连接有第三电机移动座组件；第三电机移动座组件包括第三电机定位横板和连接在第三电机横板上端的第三横向移动电机，第三电机定位横板上设置有竖向移动撑座。

优选的，所述升降机构包括竖向移动主管和第四竖向移动电机，第四竖向移动电机连接在竖向移动撑座的侧壁上；

竖向移动主管通过竖向限位导轨连接在竖向移动撑座内，并且竖向移动主管可在竖向移动撑座内上下移动；

第四竖向移动电机连接在竖向移动撑座的侧外壁上，并且通过第四电机传动齿轮与连接在竖向移动主管上的第四竖向移动齿条连接。

优选的，所述竖向移动主管呈方形管状；竖向移动主管的上端连接有第一上防撞边板，第一上防撞边板呈正方形板状，第一上防撞边板的宽度值大于竖向移动撑座的上端面的宽度值；

所述第一上防撞边板的下端连接有第一缓冲橡胶条；竖向移动主管的侧壁上连接有限位开关和第二下防撞块，第二下防撞块位于竖向限位导轨的下方。

优选的，所述摆动定位机构包括旋转固定座，旋转固定座包括旋转定位横板和连接在旋转定位横板下端的旋转定位竖板，旋转定位横板的上端通过螺栓与升降机构的下端连接；

旋转定位竖板的后端固连有旋转电机，旋转定位竖板的中部内设置有旋转轴承组件，旋转电机的传动轴通过旋转轴承组件连接平整机构，旋转电机的传动轴转动后可带动平整机构做弧形摆动。

优选的，所述平整机构包括中空旋转平台，中空旋转平台上连接有平整电机，平整电机通过平整传动组件与设置在中空旋转平台下方的平整支撑架连接，平整支撑架的每个端部通过弹簧连杆组件连有一组抹平刀具。

优选的，所述中空旋转平台包括主摆动座和连接在主摆动座后端的副摆动座，主摆动座与摆动定位机构转动连接；

平整电机固连在副摆动座上，平整传动组件包括平整传动主齿轮组件，平整传动主齿轮组件连接在主摆动座上，平整电机的传动轴与平整传动主齿轮组件连接；

平整传动主齿轮组件的下端连有平整传动竖轴杆，平整传动竖轴杆穿过主摆动座后与平整支撑架连接。

优选的，所述平整支撑架包括撑架中心块，撑架中心块的侧壁上连接有四个撑架侧旋转定位块，每个撑架侧旋转定位块内通过轴承连接有一个平整支杆；

每个平整支杆连有两组弹簧连杆组件，弹簧连杆组件包括缓冲支杆，平整支杆的下端连有支杆垫块，缓冲支杆的上端穿过支杆垫块、平整支杆后连接有第一支杆定位块组件，缓冲支杆的下端通过缓冲杆座与抹平刀具连接；支杆垫块和缓冲杆座之间套有缓冲弹簧。

优选的，所述抹平刀具包括抹平叶片和弧形过渡板，抹平叶片呈长方形板状，抹平叶片的四周设置有弧形翻边，弧形翻边向上倾斜设置；弧形过渡板呈弧形板状，弧形过渡板的下端部与弧形翻边的前部连接。

本发明的有益效果是：

上述自动抹平设备中，设置有平整机构、纵向移动机构、横向移动机构、升降机构和摆动定位机构，实现了抹平刀具对模具内的弧形混凝土制品进行更高效便捷的抹平。该设备使抹平工序耗时大大缩减，极大的提高了曲面混凝土制品的生产效率。工人只需要对设备进行操控便能完成弧形混凝土制品的抹平，减少了工人的工作量。设备的制造成本低，搭建简单，易于操控，应用与生产中安全稳定。该自动抹平设备中，通过五轴三联动实现了刀具对圆弧面的自动抹平，叶片的翘起设计，有效的防止了刀具切入弧形混凝土制品的表面，抹平效果更好。

附图说明

为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是混凝土制品曲面自动抹平设备整体结构等轴测示意图。

图2是混凝土制品曲面自动抹平设备整体结构俯视示意图。

图3是平整机构整体结构等轴测示意图。

图4是平整机构整体结构后视示意图。

图5是升降机构整体结构示意图。

图6是混凝土制品曲面自动抹平设备和模具的位置关系示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种混凝土制品曲面自动抹平设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1

结合图1至图6，一种混凝土制品曲面自动抹平设备，包括主框架1和平整机构2，主框架1上端连有纵向移动机构3。纵向移动机构3上连有横向移动机构4，横向移动机构4上连有升降机构5，升降机构5的下端连有摆动定位机构6，摆动定位机构6的下端连接可摆动旋转的平整机构2。

主框架1包括第一方形框架11和连接在第一方形框架11下端的四个第一支腿12，第一支腿12的下端通过地脚板13与地面连接。纵向移动机构3包括第一纵向齿条轨道31和第二纵向齿条轨道32；第一纵向齿条轨道31和第二纵向齿条轨道32分别连接在第一方形框架11的左部上端和右部上端。

第一纵向齿条轨道31和第二纵向齿条轨道32上分别设置有第一电机移动座组件33和第二电机移动座组件34，横向移动机构4的两端分别连接第一电机移动座组件33和第二电机移动座组件34。横向移动机构4包括第一横向齿条轨道41和第二横向支撑轨道42，第一横向齿条轨道41和第二横向支撑轨道42相互平行设置；

第一横向齿条轨道41和第二横向支撑轨道42上端连接有第三电机移动座组件；第三电机移动座组件包括第三电机定位横板43和连接在第三电机横板43上端的第三横向移动电机44，第三电机定位横板43上设置有竖向移动撑座45。

升降机构5包括竖向移动主管51和第四竖向移动电机52，第四竖向移动电机52连接在竖向移动撑座45的侧壁上。竖向移动主管51通过竖向限位导轨53连接在竖向移动撑座45内，并且竖向移动主管51可在竖向移动撑座45内上下移动。

第四竖向移动电机52连接在竖向移动撑座45的侧外壁上，并且通过第四电机传动齿轮与连接在竖向移动主管51上的第四竖向移动齿条54连接。

竖向移动主管51呈方形管状；竖向移动主管51的上端连接有第一上防撞边板55，第一上防撞边板55呈正方形板状，第一上防撞边板55的宽度值大于竖向移动撑座45的上端面的宽度值；第一上防撞边板55的下端连接有第一缓冲橡胶条。

竖向移动主管51的侧壁上连接有限位开关56和第二下防撞块57，第二下防撞块57位于竖向限位导轨53的下方。摆动定位机构6包括旋转固定座，旋转固定座包括旋转定位横板61和连接在旋转定位横板61下端的旋转定位竖板62，旋转定位横板61的上端通过螺栓与升降机构5的下端连接。

旋转定位竖板62的后端固连有旋转电机63，旋转定位竖板62的中部内设置有旋转轴承组件64，旋转电机63的传动轴通过旋转轴承组件64连接平整机构2，旋转电机63的传动轴转动后可带动平整机构2做弧形摆动。

平整机构2包括中空旋转平台21，中空旋转平台21上连接有平整电机22，平整电机22通过平整传动组件23与设置在中空旋转平台21下方的平整支撑架24连接，平整支撑架24的每个端部通过弹簧连杆组件25连有一组抹平刀具26。

中空旋转平台21包括主摆动座211和连接在主摆动座211后端的副摆动座212，主摆动座211与摆动定位机构6转动连接，即主摆动座211与旋转轴承组件64连接，平整电机22固连在副摆动座212上。

平整传动组件23包括平整传动主齿轮组件231，平整传动主齿轮组件231连接在主摆动座211上，平整电机22的传动轴与平整传动主齿轮组件231连接；平整传动主齿轮组件231的下端连有平整传动竖轴杆232，平整传动竖轴杆232穿过主摆动座211后与平整支撑架24连接。

平整支撑架24包括撑架中心块241，撑架中心块241的侧壁上连接有四个撑架侧旋转定位块242，每个撑架侧旋转定位块242内通过轴承连接有一个平整支杆243。每个平整支杆243连有两组弹簧连杆组件25。

弹簧连杆组件25包括缓冲支杆251，平整支杆243的下端连有支杆垫块252，缓冲支杆251的上端穿过支杆垫块252和平整支杆243后连接有第一支杆定位块组件253，缓冲支杆251的下端通过缓冲杆座254与抹平刀具26连接；支杆垫块252和缓冲杆座254之间套有缓冲弹簧255。

抹平刀具26包括抹平叶片261和弧形过渡板262，抹平叶片261呈长方形板状，抹平叶片261的四周设置有弧形翻边263，弧形翻边263向上倾斜设置；弧形过渡板262呈弧形板状，弧形过渡板262的下端部与弧形翻边263的前部连接。

实施例2

为实现混凝土制品曲面抹平工序的自动化，提高效率，设计出五轴三联动的混凝土制品曲面自动抹平设备。平整机构2、纵向移动机构3、横向移动机构4、升降机构5和摆动定位机构6内的电机通过抹平设备控制系统控制。

根据生产需求，横向移动机构4的行程为4000mm，纵向移动机构3的行程为3200mm，升降机构5的行程700mm。摆动定位机构6带动平整机构2旋转角度区间为-45°～45°。

为了保证运动过程中平稳、无剧烈震动，升降机构5设计成齿轮齿条滑台升降，纵向移动机构3、横向移动机构4均为直线模组结构。摆动定位机构6和平整机构2采用中空旋转平台。

自动抹平设备的横向移动机构4、升降机构5、摆动定位机构6均由一个电机驱动，功率为1.5KW；纵向移动机构3属于同步轴，由两个1KW电机驱动，抹平刀具通过一个0.75KW的电机驱动。

中空旋转平台为旋转的主体，中空旋转平台的转动通过摆动定位机构6中的电机驱动；中空旋转平台旋转后可以调节刀具角度，使刀具的叶片能够与模具7内的弧形混凝土制品的圆弧面相切。抹平刀具的旋转由平整机构内的电机驱动。

抹平刀具由抹平叶片261和弧形过渡板组成，每个叶片长400mm，宽150mm。为了保证刀具对模具7内的弧形混凝土制品的表面具有极佳的压力调节性能，叶片上方采用弹簧支撑，每个叶片拥有10mm浮动空间。抹平叶片的四周设置有弧形翻边263，通过圆弧过渡将四边翘起。这样既可以避免刀具切入弧形混凝土制品的表面，又能对弧形混凝土制品的表面的凸起部分施加向前的推力，使弧形混凝土制品表面的抹平效果更好。

自动抹平设备实现的是刀具对圆弧面的抹平。三个联动轴X(纵向移动机构)，Z(升降机构)，A轴(摆动定位机构)，其中X、Z轴为直线轴，A轴为旋转轴。工作时，两个直线轴(X轴、Z轴)实现圆弧插补动作，旋转轴(A轴)用来调节刀具角度，保证刀具的角度能随时调整至与圆弧面相切位置。刀具为主轴，工作状态下刀具是旋转的，进而可以将圆弧面由凹凸不平状态抹至平整。

实施例3

上述自动抹平设备中，设置有平整机构2、纵向移动机构3、横向移动机构4、升降机构5和摆动定位机构，实现了抹平刀具对模具7内的弧形混凝土制品更高效便捷的抹平。该设备使抹平工序耗时大大缩减，极大的提高了弧形混凝土制品的生产效率。工人只需要对设备进行操控便能完成弧形混凝土制品抹平，减少了工人的工作量。设备的制造成本低，搭建简单，易于操控，应用与生产中安全稳定。该自动抹平设备中，通过五轴三联动实现了刀具对圆弧面的自动抹平，叶片的翘起设计，有效的防止了刀具切入弧形混凝土制品的表面，抹平效果更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，包括主框架和平整机构，主框架上端连有纵向移动机构，纵向移动机构上连有横向移动机构，横向移动机构上连有升降机构，升降机构的下端连有摆动定位机构，摆动定位机构的下端连接可摆动旋转的平整机构。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述主框架包括第一方形框架和连接在第一方形框架下端的四个第一支腿，第一支腿的下端通过地脚板与地面连接；纵向移动机构包括第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道；

第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道分别连接在第一方形框架的左部上端和右部上端；第一纵向齿条轨道和第二纵向齿条轨道上分别设置有第一电机移动座组件和第二电机移动座组件，横向移动机构的两端分别连接第一电机移动座组件和第二电机移动座组件。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述横向移动机构包括第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道，第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道相互平行设置；

第一横向齿条轨道和第二横向支撑轨道上端连接有第三电机移动座组件；第三电机移动座组件包括第三电机定位横板和连接在第三电机横板上端的第三横向移动电机，第三电机定位横板上设置有竖向移动撑座。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述升降机构包括竖向移动主管和第四竖向移动电机，第四竖向移动电机连接在竖向移动撑座的侧壁上；

竖向移动主管通过竖向限位导轨连接在竖向移动撑座内，并且竖向移动主管可在竖向移动撑座内上下移动；

第四竖向移动电机连接在竖向移动撑座的侧外壁上，并且通过第四电机传动齿轮与连接在竖向移动主管上的第四竖向移动齿条连接。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述竖向移动主管呈方形管状；竖向移动主管的上端连接有第一上防撞边板，第一上防撞边板呈正方形板状，第一上防撞边板的宽度值大于竖向移动撑座的上端面的宽度值；

所述第一上防撞边板的下端连接有第一缓冲橡胶条；竖向移动主管的侧壁上连接有限位开关和第二下防撞块，第二下防撞块位于竖向限位导轨的下方。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述摆动定位机构包括旋转固定座，旋转固定座包括旋转定位横板和连接在旋转定位横板下端的旋转定位竖板，旋转定位横板的上端通过螺栓与升降机构的下端连接；

旋转定位竖板的后端固连有旋转电机，旋转定位竖板的中部内设置有旋转轴承组件，旋转电机的传动轴通过旋转轴承组件连接平整机构，旋转电机的传动轴转动后可带动平整机构做弧形摆动。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述平整机构包括中空旋转平台，中空旋转平台上连接有平整电机，平整电机通过平整传动组件与设置在中空旋转平台下方的平整支撑架连接，平整支撑架的每个端部通过弹簧连杆组件连有一组抹平刀具。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述中空旋转平台包括主摆动座和连接在主摆动座后端的副摆动座，主摆动座与摆动定位机构转动连接；

平整电机固连在副摆动座上，平整传动组件包括平整传动主齿轮组件，平整传动主齿轮组件连接在主摆动座上，平整电机的传动轴与平整传动主齿轮组件连接；

平整传动主齿轮组件的下端连有平整传动竖轴杆，平整传动竖轴杆穿过主摆动座后与平整支撑架连接。

9.根据权利要求7所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述平整支撑架包括撑架中心块，撑架中心块的侧壁上连接有四个撑架侧旋转定位块，每个撑架侧旋转定位块内通过轴承连接有一个平整支杆；

每个平整支杆连有两组弹簧连杆组件，弹簧连杆组件包括缓冲支杆，平整支杆的下端连有支杆垫块，缓冲支杆的上端穿过支杆垫块、平整支杆后连接有第一支杆定位块组件，缓冲支杆的下端通过缓冲杆座与抹平刀具连接；支杆垫块和缓冲杆座之间套有缓冲弹簧。

10.根据权利要求7所述的一种混凝土制品曲面自动抹平设备，其特征在于，所述抹平刀具包括抹平叶片和弧形过渡板，抹平叶片呈长方形板状，抹平叶片的四周设置有弧形翻边，弧形翻边向上倾斜设置；弧形过渡板呈弧形板状，弧形过渡板的下端部与弧形翻边的前部连接。

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