CN112666373A - 一种原土制样盒自动拆盖装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原土制样盒自动拆盖装置及使用方法，包括夹持组件、运输导轨（6）、自动拆盖组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒（14）夹持，运输导轨（6）上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机（7），齿轮电机（7）与齿形轨道相配合，所述自动拆盖组件为两个，其中两个自动拆盖组件分别固定于运输导轨（6）两侧，并且两个自动拆盖组件的中心连线与运输导轨（6）的径向线平行，所述两个自动拆盖组件到运输导轨（6）的距离相同，所述夹持组件、自动拆盖组件和齿轮电机（2）分别与控制组件电连接。

Description

一种原土制样盒自动拆盖装置及使用方法

技术领域

本发明属于地质勘探与取样设备技术领域，具体涉及一种原土制样盒自动拆盖装置及使用方法。

背景技术

岩土工程勘察工作过程中，土工实验是最为有效的测试手段，实验结果的准确程度，对整个工程的安全和质量有着重要的影响，试验样品的好坏则是土工试验结果的关键要素。土工试验原有流程为现场取样、实验室制样（制作试验样品）、实验室试验。制样是土样运输到实验室后，打开包装，取出土样，按照规定的形状对土样进行加工，使其满足后试验的进一步要求，制样过程中需要保证土样样品的原状性、真实性。目前制样过程的对齐夹持、开样、切割、运输各个阶段均为手工作业，且无流水线，制样效率低下，其中样品开盖是关键，是制样过程的基础，因此研发一种原土制样盒自动拆盖装置很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种原土制样盒自动拆盖装置及使用方法，克服了现有技术中存在的问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种原土制样盒自动拆盖装置，包括夹持组件、运输导轨、自动拆盖组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒夹持，运输导轨上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机，齿轮电机与齿形轨道相配合，所述自动拆盖组件为两个，其中两个自动拆盖组件分别固定于运输导轨两侧，并且两个自动拆盖组件的中心连线与运输导轨的径向线平行，所述两个自动拆盖组件到运输导轨的距离相同，所述夹持组件、自动拆盖组件和齿轮电机分别与控制组件电连接。

优选的，所述自动拆盖组件包括推杆电机、推杆、多爪旋转卡盘、旋转电机和固定座，推杆电机固定于固定座上，所述推杆电机的输出端连接推杆，推杆另一端通过轴承连接旋转电机，旋转电机连接多爪旋转卡盘，所述推杆电机、推杆、旋转电机和多爪旋转卡盘的中心处于同一直线上，并且两个自动拆盖组件的多爪旋转卡盘中心处于同一直线上，两个自动拆盖组件的推杆中心线与运输导轨垂直，所述推杆电机和旋转电机分别与控制组件电连接。

优选的，所述推杆电机通过齿轮转换器连接推杆，其中推杆靠近推杆电机一端外壁设置有螺纹。

优选的，所述多爪旋转卡盘由四个切割刀片组成，四个切割刀片呈十字架设置并且端部焊接在一起，所述旋转电机的输出端连接多爪旋转卡盘的中心位置。

优选的，所述切割刀片刀面所在平面与制样盒端面所在平面的夹角为30°~60°。

优选的，所述夹持组件下端面中心位置设置有第一位置传感器，两个自动拆盖组件中心连线的运输导轨上设置有第二位置传感器，所述第一位置传感器和第二位置传感器分别与控制组件电连接。

优选的，所述夹持组件包括底座、上夹头、夹持推杆和推杆齿轮电机，夹持推杆下端固定于底座上端面一侧，所述上夹头一端设置有安装孔，其中安装孔一侧固定有推杆齿轮电机，所述夹持推杆上端穿过安装孔，其中夹持推杆靠近推杆齿轮电机的一侧设置有齿形轨道，推杆齿轮电机与齿形轨道相配合，所述推杆齿轮电机与控制组件电连接。

优选的，所述底座下端为矩形结构，底座上端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒外壁相配合；所述上夹头上端为矩形结构，上夹头下端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒外壁相配合。

优选的，所述控制组件为PLC控制单元。

一种如上任一项所述的原土制样盒自动拆盖装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒，接着控制组件控制齿轮电机启动，夹持组件在齿轮电机的带动下沿运输导轨的齿形轨道向自动拆盖组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达自动拆盖组件固定处时停止，使两个自动拆盖组件的中心与制样盒的轴向中心处于同一直线上；

步骤3：控制组件控制自动拆盖组件向制样盒两端面运动，进行制样盒端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启；

步骤4：控制组件控制自动拆盖组件向远离制样盒的方向运动，带出制样盒端面的塑料盖。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明提供了一种能够实现对原土制样盒端面的塑料盖自动切割、拆除动作进行自动化控制的装置及方法，减少了人工干预，实现原土制样过程的自动化，为后续操作打下良好的基础，相比人工制样效率提高100%，降低实验人员的劳动强度和环境污染，大大提高了生产效率；

（2）本发明夹持组件底座下端面中心位置设置有第一位置传感器，两个自动拆盖组件中心连线的运输导轨上设置有第二位置传感器，当底座下端的第一位置传感器移动到运输导轨的第二位置传感器处时触发，齿轮电机停止，这样可自动将制样盒移动至两个自动拆盖组件的中心位置，对齐精度高；

（3）本发明夹持组件包括底座、上夹头、夹持推杆和推杆齿轮电机，推杆齿轮电机带动上夹头可沿夹持推杆上的齿形轨道上下移动，从而夹紧或者松开制样盒，实现制样盒的自动夹紧，并且底座和上夹头相对一侧均设置有U型槽，U型槽与制样盒外壁相配合，实现制样盒的放置和固定；底座下端设置有齿轮电机，运输导轨上端面设置有齿形轨道，齿轮电机与齿形轨道相配合，齿轮电机可带动底座至自动拆盖组件固定处；

（4）本发明运输导轨两侧分别设置有自动拆盖组件，两个自动拆盖组件到运输导轨的距离相同，推杆电机推动多爪旋转卡盘到制样盒端面，旋转电机带动多爪旋转卡盘旋转，多爪旋转卡盘上的切割刀片旋转将制样盒端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启，实现制样盒端面的塑料盖自动切割和拆除，切割拆除方便，效率高。

附图说明

图1、本发明一种原土制样盒自动拆盖装置的结构示意图；

图2、本发明一种原土制样盒自动拆盖装置的夹持组件结构示意图。

附图标记说明：

1、推杆电机，2、推杆，3、多爪旋转卡盘，4、旋转电机，5、固定座，6、运输导轨，7、齿轮电机，8、底座，9、上夹头，10、夹持推杆，11、推杆齿轮电机，12、第一位置传感器，13、第二位置传感器，14、制样盒；

3-1、切割刀片。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种原土制样盒自动拆盖装置，包括夹持组件、运输导轨6、自动拆盖组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒14夹持，运输导轨6上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机7，齿轮电机7与齿形轨道相配合，所述自动拆盖组件为两个，其中两个自动拆盖组件分别固定于运输导轨6两侧，并且两个自动拆盖组件的中心连线与运输导轨6的径向线平行，所述两个自动拆盖组件到运输导轨6的距离相同，所述夹持组件、自动拆盖组件和齿轮电机2分别与控制组件电连接。

所述运输导轨6的齿形轨道沿运输导轨6的长度方向设置。

实施例2

如图1所示，优选的，所述自动拆盖组件包括推杆电机1、推杆2、多爪旋转卡盘3、旋转电机4和固定座5，推杆电机1固定于固定座5上，所述推杆电机1的输出端连接推杆2，推杆2另一端通过轴承连接旋转电机4，旋转电机4连接多爪旋转卡盘3，所述推杆电机1、推杆2、旋转电机4和多爪旋转卡盘3的中心处于同一直线上，并且两个自动拆盖组件的多爪旋转卡盘3中心处于同一直线上，两个自动拆盖组件的推杆2中心线与运输导轨6垂直，所述推杆电机1和旋转电机4分别与控制组件电连接.

优选的，所述推杆电机1通过齿轮转换器连接推杆2，其中推杆2靠近推杆电机1一端外壁设置有螺纹。

如图1所示，优选的，所述多爪旋转卡盘3由四个切割刀片3-1组成，四个切割刀片3-1呈十字架设置并且端部焊接在一起，所述旋转电机4的输出端连接多爪旋转卡盘3的中心位置。

优选的，所述切割刀片3-1刀面所在平面与制样盒14端面所在平面的夹角为30°~60°。

优选的，所述多爪旋转卡盘3上设置有推杆位置传感器，推杆位置传感器与控制组件电连接，可以检测多爪旋转卡盘3距离制样盒14端面的距离。

实施例3

如图1所示，优选的，所述夹持组件下端面中心位置设置有第一位置传感器12，两个自动拆盖组件中心连线的运输导轨6上设置有第二位置传感器13，所述第一位置传感器12和第二位置传感器13分别与控制组件电连接。

实施例4

如图2所示，优选的，所述夹持组件包括底座8、上夹头9、夹持推杆10和推杆齿轮电机11，夹持推杆10下端固定于底座8上端面一侧，所述上夹头9一端设置有安装孔，其中安装孔一侧固定有推杆齿轮电机11，所述夹持推杆10上端穿过安装孔，其中夹持推杆10靠近推杆齿轮电机11的一侧设置有齿形轨道，推杆齿轮电机11与齿形轨道相配合，所述推杆齿轮电机11与控制组件电连接。

如图2所示，优选的，所述底座8下端为矩形结构，底座8上端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒14外壁相配合；所述上夹头9上端为矩形结构，上夹头9下端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒14外壁相配合。

优选的，所述控制组件为PLC控制单元。

所述底座8下端面固定有齿轮电机7，其中齿轮电机7可为多个。

所述夹持推杆10侧面的齿形轨道沿夹持推杆10高度方向设置。

所述U型槽的中心位置下端设置有第一位置传感器12。

实施例5

优选的，一种如上任一项所述的原土制样盒自动拆盖装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒14，接着控制组件控制齿轮电机7启动，夹持组件在齿轮电机7的带动下沿运输导轨6的齿形轨道向自动拆盖组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达自动拆盖组件固定处时停止，使两个自动拆盖组件的中心与制样盒14的轴向中心处于同一直线上；

步骤3：控制组件控制自动拆盖组件向制样盒14两端面运动，进行制样盒14端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启；

步骤4：控制组件控制自动拆盖组件向远离制样盒14的方向运动，带出制样盒14端面的塑料盖。

本发明的工作原理如下：

本发明公开了一种对原状土试样（简称原土）进行自动拆盖的装置，实现原土制样过程中制样盒14端面塑料盖的切割和拆除，自动拆盖组件沿运输导轨6的两侧分别布置有推杆电机1、推杆2和多爪旋转卡盘3，推杆2和多爪旋转卡盘3与夹持组件中的制样盒14在同一中心线且与运输导轨6垂直；其中多爪旋转卡盘3由旋转电机驱动进行正反旋转，夹持装置实现制样盒14的夹持固定，通过沿运输导轨6的前、后移动，移动定位在自动拆盖组件左右对称的多爪旋转卡盘3轴线中间位置，多爪旋转卡盘3由推杆电机1驱动向前移动至被夹持装置水平固定的制样盒14端面塑料盖处，使多爪旋转卡盘3夹紧塑料盖，左右多爪旋转卡盘3通过旋转电机4旋转实现端面塑料盖密封用胶带的切割及开启，多爪旋转卡盘3由推杆电机1驱动向后移动带出塑料盖。

本发明的使用方法如下：

步骤1：控制组件控制推杆齿轮电机11启动，使上夹头9向下移动夹紧制样盒14，接着控制组件控制齿轮电机7启动，夹持组件在齿轮电机7的带动下沿运输导轨6的齿形轨道向自动拆盖组件固定处运动；

步骤2：当底座8下端的第一位置传感器12与第二位置传感器13触发，控制组件控制齿轮电机7停止，使两个自动拆盖组件的中心与制样盒14的轴向中心处于同一直线上；

步骤3：控制组件控制推杆电机1启动，推杆电机1正转带动多爪旋转卡盘3按预设的距离向制样盒14两端运动，运动到制样盒14两端塑料盖时启动旋转电机4，旋转电机4带动多爪旋转卡盘3转动，进行制样盒14端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启；

步骤4：控制组件控制推杆电机1反转，向远离制样盒14的方向运动，带出制样盒14端面的塑料盖。

本发明的控制逻辑如下：

1、PLC控制单元控制齿轮电机7正转，带动底座8的向前移动，并根据自动拆盖组件中心处的第二位置传感器13与底座1的第一位置传感器12是否触发控制齿轮电机2转动或停止。

2、PLC控制单元控制推杆电机1正转，带动多爪旋转卡盘3的向制样盒14移动，并根据推杆位置传感器的控制推杆电机1转动或停止。

3、PLC控制单元控制旋转电机5正转，进行制样盒14端面塑料盖密封用胶带的切割和旋转塑料盖。

4、PLC控制单元控制推杆电机1反转，带动多爪旋转卡盘3向远离制样盒14的方向移动，并带出塑料盖。

4、自动开盖完成后，PCL控制单元控制齿轮电机7正转，带动底座1向前移动至下一工作台。

本发明提供了一种能够实现对原土制样盒端面的塑料盖自动切割、拆除动作进行自动化控制的装置及方法，减少了人工干预，实现原土制样过程的自动化，为后续操作打下良好的基础，相比人工制样效率提高100%，降低实验人员的劳动强度和环境污染，大大提高了生产效率。

本发明夹持组件底座下端面中心位置设置有第一位置传感器，两个自动拆盖组件中心连线的运输导轨上设置有第二位置传感器，当底座下端的第一位置传感器移动到运输导轨的第二位置传感器处时触发，齿轮电机停止，这样可自动将制样盒移动至两个自动拆盖组件的中心位置，对齐精度高。

本发明夹持组件包括底座、上夹头、夹持推杆和推杆齿轮电机，推杆齿轮电机带动上夹头可沿夹持推杆上的齿形轨道上下移动，从而夹紧或者松开制样盒，实现制样盒的自动夹紧，并且底座和上夹头相对一侧均设置有U型槽，U型槽与制样盒外壁相配合，实现制样盒的放置和固定；底座下端设置有齿轮电机，运输导轨上端面设置有齿形轨道，齿轮电机与齿形轨道相配合，齿轮电机可带动底座至自动拆盖组件固定处。

本发明运输导轨两侧分别设置有自动拆盖组件，两个自动拆盖组件到运输导轨的距离相同，推杆电机推动多爪旋转卡盘到制样盒端面，旋转电机带动多爪旋转卡盘旋转，多爪旋转卡盘上的切割刀片旋转将制样盒端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启，实现制样盒端面的塑料盖自动切割和拆除，切割拆除方便，效率高。

本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：包括夹持组件、运输导轨（6）、自动拆盖组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒（14）夹持，运输导轨（6）上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机（7），齿轮电机（7）与齿形轨道相配合，所述自动拆盖组件为两个，其中两个自动拆盖组件分别固定于运输导轨（6）两侧，并且两个自动拆盖组件的中心连线与运输导轨（6）的径向线平行，所述两个自动拆盖组件到运输导轨（6）的距离相同，所述夹持组件、自动拆盖组件和齿轮电机（2）分别与控制组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述自动拆盖组件包括推杆电机（1）、推杆（2）、多爪旋转卡盘（3）、旋转电机（4）和固定座（5），推杆电机（1）固定于固定座（5）上，所述推杆电机（1）的输出端连接推杆（2），推杆（2）另一端通过轴承连接旋转电机（4），旋转电机（4）连接多爪旋转卡盘（3），所述推杆电机（1）、推杆（2）、旋转电机（4）和多爪旋转卡盘（3）的中心处于同一直线上，并且两个自动拆盖组件的多爪旋转卡盘（3）中心处于同一直线上，两个自动拆盖组件的推杆（2）中心线与运输导轨（6）垂直，所述推杆电机（1）和旋转电机（4）分别与控制组件电连接。

3.根据权利要求2所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述推杆电机（1）通过齿轮转换器连接推杆（2），其中推杆（2）靠近推杆电机（1）一端外壁设置有螺纹。

4.根据权利要求2所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述多爪旋转卡盘（3）由四个切割刀片（3-1）组成，四个切割刀片（3-1）呈十字架设置并且端部焊接在一起，所述旋转电机（4）的输出端连接多爪旋转卡盘（3）的中心位置。

5.根据权利要求4所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述切割刀片（3-1）刀面所在平面与制样盒（14）端面所在平面的夹角为30°~60°。

6.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述夹持组件下端面中心位置设置有第一位置传感器（12），两个自动拆盖组件中心连线的运输导轨（6）上设置有第二位置传感器（13），所述第一位置传感器（12）和第二位置传感器（13）分别与控制组件电连接。

7.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述夹持组件包括底座（8）、上夹头（9）、夹持推杆（10）和推杆齿轮电机（11），夹持推杆（10）下端固定于底座（8）上端面一侧，所述上夹头（9）一端设置有安装孔，其中安装孔一侧固定有推杆齿轮电机（11），所述夹持推杆（10）上端穿过安装孔，其中夹持推杆（10）靠近推杆齿轮电机（11）的一侧设置有齿形轨道，推杆齿轮电机（11）与齿形轨道相配合，所述推杆齿轮电机（11）与控制组件电连接。

8.根据权利要求7所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述底座（8）下端为矩形结构，底座（8）上端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒（14）外壁相配合；所述上夹头（9）上端为矩形结构，上夹头（9）下端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒（14）外壁相配合。

9.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动拆盖装置，其特征在于：所述控制组件为PLC控制单元。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的原土制样盒自动拆盖装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒（14），接着控制组件控制齿轮电机（7）启动，夹持组件在齿轮电机（7）的带动下沿运输导轨（6）的齿形轨道向自动拆盖组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达自动拆盖组件固定处时停止，使两个自动拆盖组件的中心与制样盒（14）的轴向中心处于同一直线上；

步骤3：控制组件控制自动拆盖组件向制样盒（14）两端面运动，进行制样盒（14）端面塑料盖密封用胶带的切割并且同时旋转切割塑料盖进行开启；

步骤4：控制组件控制自动拆盖组件向远离制样盒（14）的方向运动，带出制样盒（14）端面的塑料盖。

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