CN112707157B - 幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，包括移动框架、移动小车和升翻装样机构，测试的试样是高度和宽度尺寸相同而长度连续无级可调的多尺度试样，多尺度试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，下部试样的长度超出上部试样的设定距离，所述的移动框架可沿着地面移动，两个移动小车安装在移动框架的横梁上并可沿着试样长度方向移动，升翻装样机构安装在移动小车上。同时本发明提供一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置的操作方法。本发明将结构面都朝上放置的上部试样和下部试样进行自动装样，并实现它们的结构面完全贴合在一起，极大降低了操作的劳动强度及危险性。

Description

幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置及操作方法

技术领域

本发明涉及一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，属于试样装配技术领域。具体是指，针对任意两种不同长度且结构面朝上的试样，通过升降、夹紧、翻转、安放等动作过程将它们安放到试验机指定平台的专用装置，安放的试样结构面重合在一起且左侧对齐。本发明还涉及上述幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置的操作方法。

背景技术

在研究岩体结构面抗剪强度尺寸效应机理的过程中，往往需要对系列尺寸和大吨位试样进行装样，如果采用吊车及绳索等方式进行装样，往往存在很大的操作安全隐患，同时费时费力。针对试样高度和宽度尺寸特定，但是试样长度从很小尺寸(比如5cm)到很大尺寸(比如500cm)的幅宽连续无级可调多尺度试样，且它的上部试样和下部试样长度不一，这种情况需要将上部试样进行翻转安放到下部试样以保证两者的结构面重叠。目前已有专利和设备能对特定形状的物体进行升翻操作，比如一种包装箱提升翻转机构(专利申请号：201920813477.X)、一种电表箱箱体提升翻转机构(专利申请号：201721172311.1)等专利只针对特定产品或箱体进行提升翻转，无法满足多尺度试样的安装。杜时贵等提出的多尺度试样抓翻输送机(专利申请号：201310201247.5)采用丝杆传动调整位置和千斤顶压紧的方式对一定尺度的试样进行提升翻转操作，可实现装样过程。但是该装置需要人工推的方式将提升的试样输送到试验机平台上，对于超大吨位试样的推送操作难度很大，对试样左侧要求对齐安放时调整试样的位置通过人工摆动装置难度也很大。针对超长试样，根据试样尺寸通过丝杆传动调整夹紧位置的效率很低。若沿着长度方向翻转则对设备的尺寸要求更大，沿宽度方向翻转则需要沿着长度方向安装一列夹紧装置，操作繁琐。鉴于现有装备及技术还没有有效解决幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样方法，有必要进行结构改造升级。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置及操作方法，使用该装置，只需一名人员在设备较远处进行操作，节省了人力成本和极大降低了操作的劳动强度，安全性大大提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，包括移动框架、移动小车和升翻装样机构，测试的试样是高度和宽度尺寸相同而长度连续无级可调的多尺度试样，多尺度试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，上部试样和下部试样的结构面紧密贴合，下部试样的长度超出上部试样的设定距离，所述的移动框架可沿着地面移动，两个移动小车安装在移动框架的横梁上并可沿着试样长度方向移动，升翻装样机构安装在移动小车上。

进一步，所述的移动框架包括推拉油缸、立柱、横梁、导轨和行车轮，横梁四个对角下面安装四根立柱，同侧且靠近底部的两根立柱之间用钢板连接，每根立柱底部安装行车轮，横梁两侧且靠近试验机一侧的立柱下方连接推拉油缸，横梁在垂向中间位置为中空结构，横梁上方的前后两端安装导轨。

再进一步，所述的移动小车包括底板、滚珠导柱、双输出轴减速器、电机、轴承座、转轴、同步带、同步带轮和车轮，板上方最外两侧安装滚珠导柱，底板上方的前后两侧对称安装4组车轮机构，每组车轮机构包括轴承座、转轴、同步带轮、车轮；转轴两端安装两个轴承座，中间安装同步带轮，转轴的最外端安装车轮，车轮在横梁上方的导轨上，靠近底板前侧或者后侧的2组车轮机构的同步带轮上安装同步带及张紧装置，靠近底板左侧的2组车轮机构，其转轴分别连接到双输出轴减速器的两个输出轴上，双输出轴减速器的输入轴连接电机的输出轴，双输出轴减速器和轴承座固定在底板上方。

进一步，所述的升翻装样机构包括两级液压缸、液压缸安装架、导向杆、电机安装架、翻转电机、翻转减速器、翻转框、夹紧千斤顶和夹板，液压缸安装架固定在移动小车中底板的正下方，两级液压缸为两级活塞缸套装而成，分为一级活塞杆和二级活塞杆，两级液压缸穿过底板中间的大孔并固定在液压缸安装架上，两级液压缸的二级活塞杆与“L”型电机安装架连接，电机安装架上方的四个对角处安装四根导向杆，导向杆穿过移动小车的滚珠导柱，翻转电机固定在电机安装架下方，翻转电机输出轴与翻转减速器输入轴连接，翻转减速器输出轴穿过电机安装架与翻转框的转轴连接，翻转框一侧安装一定数量的夹紧千斤顶，夹紧千斤顶的输出轴穿过翻转框与夹板连接，夹板可以绕夹紧千斤顶转动；所述翻转框另一侧安装一转轴，转轴上安装可以绕它转动的夹板，两个夹板之间为供试样穿过的工位，两级液压缸活塞杆同步升降出现的位移偏差可以通过夹板的转动来抵消。

一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置的操作方法，所述的幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置位于试验机的正外侧，初始状态为两级液压缸的两级活塞杆缩回，推拉油缸活塞杆伸出，所述操作方法包括以下步骤：

第一步：运输试样的小车将下部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置的下方，若试样长度小，只需一个移动小车在移动框架的导轨上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车分别移动到设定位置；

第二步：升翻装样机构中的两级液压缸两级活塞杆伸出到底，翻转框和下部试样的水平中心线高度一致，夹紧千斤顶通过夹板分别夹紧下部试样两端，两级液压缸的第二级活塞杆同步缩回以提升下部试样的高度；

第三步：移动框架的推拉油缸活塞杆同步缩回将移动框架拉回到试验机的试样安装平台，两级液压缸的第二级活塞杆伸出让下部试样下降到平台指定位置，夹紧千斤顶松开以安放下部试样，两级液压缸的两级活塞杆缩回，推拉油缸的活塞杆伸出，装置回到初始位置；

第四步：运输试样的小车将上部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置的下方，若试样长度小，只需一个移动小车在移动框架的导轨上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车分别移动到设定位置；

第五步：升翻装样机构中的两级液压缸两级活塞杆伸出到底，翻转框靠近上部试样两端中间位置处，夹紧千斤顶通过夹板分别夹紧上部试样两端，两级液压缸的两级活塞杆分别同步缩回以提升上部试样到最高位置；

第六步：升翻装样机构中的翻转电机工作，带动翻转框旋转180度，移动框架的推拉油缸活塞杆同步缩回将移动框架再次拉回到试验机的试样安装平台；

第七步：两级液压缸的第一级活塞杆同步伸出到底，将上部试样下降到下部试样的正上方某一高度位置，两个移动小车同步移动设定距离以确保结构面贴合位置，夹紧千斤顶松开使得上部试样安放到下部试样上，随后，幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置复位到初始位置。

本发明的有益效果主要表现在：

1.本发明的幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样的专用装置只需要一名人员根据试样长度尺寸进行抓取位置调整和夹紧试样的操作，节省了人力成本和极大降低了操作的劳动强度。

2.整个过程不需要吊车及辅助装置，不存在运行过程中人员位于设备边上，安全性大大提高。

3.整个装样过程采用了电机带动运行小车，液压缸伸缩提升和下降试样高度、电机带动试样翻转，液压缸将试样输送到试验平台等工作，自动化程度高，效率很高，节省大量的试验运行周期。

附图说明

图1为一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置(最高位)的主视图；

图2为一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置(最高位)的俯视图；

图3为一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置(最高位)的左视图；

图4为一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置(中间位)的主视图；

图5为一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置(最低位)的主视图；

图6为移动框架的俯视图；

图7为移动框架的左视图；

图8为移动小车的俯视图；

图9为移动小车的左视图；

图10为升翻装样装置的主视图；

图11为升翻装样装置的右视图；

图12为下部试样装样工作流程；

图13为上部试样装样工作流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图13，一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，包括移动框架1、移动小车2和升翻装样机构3，测试的试样是高度和宽度尺寸相同，而长度连续无级可调的多尺度试样，多尺度试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，上部试样和下部试样的结构面紧密贴合，下部试样的长度一般可超出上部试样的20％左右(或其他设定距离)，所述的移动框架1可沿着地面移动，两个移动小车2安装在移动框架1的横梁上并可沿着试样长度方向移动，升翻装样机构3安装在移动小车2上。

进一步，所述的移动框架1包括推拉油缸10、立柱11、横梁12、导轨13和行车轮14，横梁12四个对角下面安装四根立柱11，同侧且靠近底部的两根立柱 11之间用钢板连接，每根立柱11底部安装行车轮14，横梁12两侧且靠近试验机一侧的立柱11下方连接推拉油缸10，横梁12在垂向中间位置为中空结构，横梁 12上方的前后两端安装导轨13。

进一步，所述的移动小车2包括底板20、滚珠导柱21、双输出轴减速器22、电机23、轴承座24、转轴25、同步带26、同步带轮27和车轮28，底板20上方最外两侧安装滚珠导柱21，底板20上方的前后两侧对称安装4组车轮机构，每个车轮机构包括轴承座24、转轴25、同步带轮27和车轮28，转轴25两端安装两个轴承座24，中间安装同步带轮27，转轴25的最外端安装车轮28，车轮28 在横梁12上方的导轨13上移动，靠近底板20前侧或者后侧的2组车轮机构的同步带轮27上安装同步带26及张紧装置，靠近底板20左侧的2组车轮机构，其转轴25分别连接到双输出轴减速器22的两个输出轴上，双输出轴减速器22的输入轴连接电机23的输出轴，双输出轴减速器22和轴承座24固定在底板20上方。

再进一步，所述的升翻装样机构3包括两级液压缸30、液压缸安装架31、导向杆32、电机安装架33、翻转电机34、翻转减速器35、翻转框36、夹紧千斤顶 37和夹板38，液压缸安装架31固定在移动小车2中底板20的正下方，两级液压缸30为两级活塞缸套装而成，分为一级活塞杆和二级活塞杆，两级液压缸30穿过底板20中间的大孔并固定在液压缸安装架31上，两级液压缸30的二级活塞杆与“L”型电机安装架33连接，电机安装架33上方的四个对角处安装四根导向杆32，导向杆32穿过移动小车2的滚珠导柱21，翻转电机34固定在电机安装架33下方，翻转电机34输出轴与翻转减速器35输入轴连接，翻转减速器35输出轴穿过电机安装架33与翻转框36的转轴连接，翻转框36一侧安装夹紧千斤顶 37，夹紧千斤顶37的输出轴穿过翻转框36与第一夹板38连接，第一夹板38可以绕夹紧千斤37顶转动；所述翻转框36另一侧安装一转轴，转轴上安装可以绕它转动的第二夹板39，第一夹板38和第二夹板之间为供试样4穿过的工位，两级液压缸活塞杆同步升降出现的位移偏差可以通过夹板的转动来抵消。

一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置的操作方法，所述的幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置位于试验机的正外侧，初始状态为两级液压缸30的两级活塞杆缩回，推拉油缸10活塞杆伸出，所述操作方法包括以下步骤：

第一步：运输试样的小车将下部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置的下方，若试样长度小，只需一个移动小车2在移动框架1的导轨 13上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车2分别移动到设定位置；

第二步：升翻装样机构3中的两级液压缸30两级活塞杆伸出到底，翻转框 36和下部试样的水平中心线高度一致，夹紧千斤顶37通过夹板38分别夹紧下部试样两端，两级液压缸30的第二级活塞杆同步缩回以提升下部试样的高度；

第三步：移动框架1的推拉油缸10活塞杆同步缩回将移动框架1拉回到试验机的试样安装平台，两级液压缸30的第二级活塞杆伸出让下部试样下降并安放到平台指定位置，夹紧千斤顶松开以安放下部试样，两级液压缸30的两级活塞杆缩回，推拉油缸10活塞杆伸出，装置回到初始位置；

第四步：运输试样的小车将上部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置的下方；若试样长度小，只需一个移动小车2在移动框架1的导轨 13上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车2分别移动到设定位置；

第五步：升翻装样机构3中的两级液压缸30两级活塞杆伸出到底，翻转框 36靠近上部试样两端中间位置处，夹紧千斤顶37通过夹板38分别夹紧上部试样两端，两级液压缸30的两级活塞杆分别同步缩回以提升上部试样到最高位置；

第六步：升翻装样机构3中的翻转电机34工作，带动翻转框36旋转180度，移动框架1的推拉油缸10活塞杆同步缩回将移动框架1再次拉回到试验机的试样安装平台；

第七步：两级液压缸30的第一级活塞杆同步伸出到底，将上部试样下降到下部试样的正上方某一高度位置，两个移动小车2同步移动设定距离以确保结构面贴合位置，夹紧千斤顶37松开使得上部试样安放到下部试样上，随后，幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置件复位到初始位置。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，其特征在于，包括移动框架、移动小车和升翻装样机构，测试的试样是高度和宽度尺寸相同而长度连续无级可调的多尺度试样，多尺度试样以结构面为界限分为上部试样和下部试样，上部试样和下部试样的结构面紧密贴合，下部试样的长度超出上部试样的设定距离，所述的移动框架可沿着地面移动，两个移动小车安装在移动框架的横梁上并可沿着试样长度方向移动，升翻装样机构安装在移动小车上；所述的移动框架包括推拉油缸、立柱、横梁、导轨和行车轮，横梁四个对角下面安装四根立柱，同侧且靠近底部的两根立柱之间用钢板连接，每根立柱底部安装行车轮，横梁两侧且靠近试验机一侧的立柱下方连接推拉油缸，横梁在垂向中间位置为中空结构，横梁上方的前后两端安装导轨；

所述的移动小车包括底板、滚珠导柱、双输出轴减速器、电机、轴承座、转轴、同步带、同步带轮和车轮，底板上方最外两侧安装滚珠导柱，底板上方的前后两侧对称安装4组车轮机构，每组车轮机构包括轴承座、转轴、同步带轮、车轮；转轴两端安装两个轴承座，中间安装同步带轮，转轴的最外端安装车轮，车轮在横梁上方的导轨上，靠近底板前侧或者后侧的2组车轮机构的同步带轮上安装同步带及张紧装置；靠近底板左侧的2组车轮机构，其转轴分别连接到双输出轴减速器的两个输出轴上，双输出轴减速器的输入轴连接电机的输出轴，双输出轴减速器和轴承座固定在底板上方。

2.如权利要求1所述的幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置，其特征在于，所述的升翻装样机构包括两级液压缸、液压缸安装架、导向杆、电机安装架、翻转电机、翻转减速器、翻转框、夹紧千斤顶和夹板，液压缸安装架固定在移动小车中底板的正下方，两级液压缸为两级活塞缸套装而成，分为一级活塞杆和二级活塞杆，两级液压缸穿过底板中间的大孔并固定在液压缸安装架上，两级液压缸的二级活塞杆与“L”型电机安装架连接，电机安装架上方的四个对角处安装四根导向杆，导向杆穿过移动小车的滚珠导柱，翻转电机固定在电机安装架下方，翻转电机输出轴与翻转减速器输入轴连接，翻转减速器输出轴穿过电机安装架与翻转框的转轴连接，翻转框一侧安装夹紧千斤顶，夹紧千斤顶的输出轴穿过翻转框与第一夹板连接，第一夹板可以绕夹紧千斤顶转动；所述翻转框另一侧安装一转轴，转轴上安装可以绕它转动的第二夹板，第一夹板和第二夹板之间为供试样穿过的工位，两级液压缸活塞杆同步升降出现的位移偏差可以通过夹板的转动来抵消。

3.一种如权利要求1所述的幅宽连续无级可调多尺度试样升翻装样装置的操作方法，其特征在于，所述的幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置位于试验机的正外侧，初始状态为两级液压缸的两级活塞杆缩回，推拉油缸活塞杆伸出，所述操作方法包括以下步骤：

第一步：运输试样的小车将下部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置的下方，若试样长度小，只需一个移动小车在移动框架的导轨上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车分别移动到设定位置；

第二步：升翻装样机构中的两级液压缸两级活塞杆伸出到底，翻转框和下部试样的水平中心线高度一致，夹紧千斤顶通过夹板分别夹紧下部试样两端，两级液压缸的第二级活塞杆同步缩回以提升下部试样的高度；

第三步：移动框架的推拉油缸活塞杆同步缩回将移动框架拉回到试验机的试样安装平台，两级液压缸的第二级活塞杆伸出让下部试样下降到平台的指定位置，夹紧千斤顶松开以安放下部试样，两级液压缸的两级活塞杆缩回，推拉油缸的活塞杆伸出，装置回到初始位置；

第四步：运输试样的小车将上部试样移动到幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样机构的下方，若试样长度小，只需一个移动小车在移动框架的导轨上移动到合适位置进行使用操作；若试样长度长，需要两个移动小车分别移动到设定位置；

第五步：升翻装样机构中的两级液压缸两级活塞杆伸出到底，翻转框靠近上部试样两端中间位置处，夹紧千斤顶通过夹板分别夹紧上部试样的两端，两级液压缸的两级活塞杆同步缩回以提升上部试样到最高位置；

第六步：升翻装样机构中的翻转电机工作，带动翻转框旋转180度，移动框架的推拉油缸活塞杆同步缩回，将移动框架再次拉回到试验机的试样安装平台；

第七步：两级液压缸的第一级活塞杆同步伸出到底，将上部试样下降到下部试样的正上方某一高度位置，两个移动小车同步移动设定距离以确保结构面贴合位置，夹紧千斤顶松开使得上部试样安放到下部试样上，随后，幅宽连续无级可调多尺度试样的升翻装样装置复位到初始位置。

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