CN112794031A - 一种原土制样盒自动对齐夹持装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原土制样盒自动对齐夹持装置及使用方法，包括夹持组件、运输导轨（7）、对齐组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒（10）夹持，运输导轨（7）上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机（2），齿轮电机（2）与齿形轨道相配合，所述对齐组件为两个，其中两个对齐组件分别固定于运输导轨（7）两侧，两个对齐组件的中心连线与运输导轨（7）的径向线平行，并且两个对齐组件之间的距离与制样盒（10）的轴向尺寸相同，所述夹持组件、对齐组件和齿轮电机（2）分别与控制组件电连接。

Description

一种原土制样盒自动对齐夹持装置及使用方法

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对齐夹持装置及使用方法。

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，其中自动夹持和对齐是关键，是制样过程的基础，因此研发一种原土制样盒自动对齐夹持装置很有必要。

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对齐夹持装置及使用方法，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对齐夹持装置，包括夹持组件、运输导轨、对齐组件和控制组件，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，所述对齐组件为两个，其中两个对齐组件分别固定于运输导轨两侧，两个对齐组件的中心连线与运输导轨的径向线平行，并且两个对齐组件之间的距离与制样盒的轴向尺寸相同，所述夹持组件、对齐组件和齿轮电机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。

优选的，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，所述制样盒靠近上夹头一侧的外壁设置有应力传感器，其中应力传感器与控制组件电连接。

优选的，所述对齐组件包括对齐挡板、对齐轴和对齐电机，其中对齐电机连接对齐轴，对齐挡板一端固定于对齐轴上，所述两个对齐组件的对齐轴分别与运输导轨的轴线平行，并且两个对齐轴位置相对应，所述两个对齐轴之间的距离与制样盒的轴向尺寸相同，并且两个对齐轴到运输导轨的距离相同，所述对齐电机与控制组件电连接。

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，两个对齐挡板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，所述对齐挡板为方形板，对齐挡板在对齐电机的带动下转动，当需要将制样盒对齐时，对齐电机带动对齐挡板转动到竖直位置，此时对齐挡板上端位置高于制样盒下端位置，当不需要将制样盒对齐时，对齐电机带动对齐挡板转动到水平位置。

优选的，所述控制组件为PLC控制单元。

优选的，一种如上任一项所述的原土制样盒自动对齐夹持装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将制样盒放置于夹持组件中间位置，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对齐组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达对齐组件处时停止，使制样盒处于对齐组件的中心位置；

步骤3：控制组件控制运输导轨一侧的对齐组件向上旋转90度，停止后对齐组件处于竖直状态，控制组件控制运输导轨另一侧的对齐组件向上旋转90度，将制样盒按照预定位对齐；

步骤4：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒；

步骤5：控制组件控制运输导轨两侧的对齐组件向下旋转90度，停止后对齐组件处于水平状态，夹持组件在齿轮电机的带动下向下一环节工作台运动。

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对齐夹持关键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）本发明底座下端面中心位置设置有第一位置传感器，两个对齐挡板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对齐挡板的中心位置，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对齐组件固定处；

（4）本发明运输导轨两侧分别设置有对齐组件，两个对齐组件之间的距离与制样盒的轴向尺寸相同，对齐电机带动对齐挡板转动至竖直位置，完成制样盒预定位置对齐，实现自动对齐。

附图说明

图1、本发明一种原土制样盒自动对齐夹持装置的结构示意图；

图2、本发明一种原土制样盒自动对齐夹持装置的夹持组件结构示意图。

附图标记说明：

1、底座，2、齿轮电机，3、上夹头，4、夹持推杆，5、推杆齿轮电机，6、第一位置传感器，7、运输导轨，8、对齐挡板，9、应力传感器，10、制样盒，11、对齐轴，12、对齐电机，13、第二位置传感器。

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对齐夹持装置，包括夹持组件、运输导轨7、对齐组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒10夹持，运输导轨7上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机2，齿轮电机2与齿形轨道相配合，所述对齐组件为两个，其中两个对齐组件分别固定于运输导轨7两侧，两个对齐组件的中心连线与运输导轨7的径向线平行，并且两个对齐组件之间的距离与制样盒10的轴向尺寸相同，所述夹持组件、对齐组件和齿轮电机2分别与控制组件电连接。

所述运输导轨7的齿形轨道沿运输导轨7的长度方向设置。

实施例2

如图2所示，优选的，所述夹持组件包括底座1、上夹头3、夹持推杆4和推杆齿轮电机5，夹持推杆4下端固定于底座1上端面一侧，所述上夹头3一端设置有安装孔，其中安装孔一侧固定有推杆齿轮电机5，所述夹持推杆4上端穿过安装孔，其中夹持推杆4靠近推杆齿轮电机5的一侧设置有齿形轨道，推杆齿轮电机5与齿形轨道相配合，所述推杆齿轮电机5与控制组件电连接。

所述底座1下端面固定有齿轮电机2，其中齿轮电机2可为多个。

所述夹持推杆4侧面的齿形轨道沿夹持推杆4高度方向设置。

如图2所示，优选的，所述底座1下端为矩形结构，底座1上端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒10外壁相配合。

所述U型槽的中心位置下端设置有第一位置传感器6。

如图2所示，优选的，所述上夹头3上端为矩形结构，上夹头3下端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒10外壁相配合。

如图1所示，优选的，所述制样盒10靠近上夹头3一侧的外壁设置有应力传感器9，其中应力传感器9与控制组件电连接。

实施例3

如图1所示，优选的，所述对齐组件包括对齐挡板8、对齐轴11和对齐电机12，其中对齐电机12连接对齐轴11，对齐挡板8一端固定于对齐轴11上，所述两个对齐组件的对齐轴11分别与运输导轨7的轴线平行，并且两个对齐轴11位置相对应，所述两个对齐轴11之间的距离与制样盒10的轴向尺寸相同，并且两个对齐轴11到运输导轨7的距离相同，所述对齐电机12与控制组件电连接。

所述对齐轴11固定于固定轨道上，可以根据制样盒10的轴向尺寸调整两个对齐挡板8之间的距离。

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6，两个对齐挡板8中心连线的运输导轨7上设置有第二位置传感器13，所述第一位置传感器6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1所示，优选的，所述对齐挡板8为方形板，对齐挡板8在对齐电机12的带动下转动，当需要将制样盒10对齐时，对齐电机12带动对齐挡板8转动到竖直位置，此时对齐挡板8上端位置高于制样盒10下端位置，当不需要将制样盒10对齐时，对齐电机12带动对齐挡板8转动到水平位置。

如图1所示，优选的，所述控制组件为PLC控制单元。

实施例5

一种如上任一项所述的原土制样盒自动对齐夹持装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将制样盒10放置于夹持组件中间位置，控制组件控制齿轮电机2启动，夹持组件在齿轮电机2的带动下沿运输导轨7的齿形轨道向对齐组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达对齐组件处时停止，使制样盒10处于对齐组件的中心位置；

步骤3：控制组件控制运输导轨7一侧的对齐组件向上旋转90度，停止后对齐组件处于竖直状态，控制组件控制运输导轨7另一侧的对齐组件向上旋转90度，将制样盒10按照预定位对齐；

步骤4：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒10；

步骤5：控制组件控制运输导轨7两侧的对齐组件向下旋转90度，停止后对齐组件处于水平状态，夹持组件在齿轮电机2的带动下向下一环节工作台运动。

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）进行自动对齐夹持的装置，实现原土制样过程的夹持和对齐，通过底座1和上夹头3实现制样盒10的放置及固定，齿轮电机2实现带动底座1移动至对齐组件处，对齐挡板8完成制样盒10预定位置对齐，上夹头3固定于夹持推杆4之上，夹持推杆4下端固定于底座1之上，上夹头3上固定有推杆齿轮电机5，推杆齿轮电机5带动上夹头3在夹持推杆4上移动，采用电力驱动，通过推杆齿轮电机5推动实现上夹头3夹紧制样盒10，第一位置传感器6和第二位置传感器13实现底座1移动至对齐组件中心处感应而停止。

本发明的使用方法如下：

步骤1：将制样盒10放置于底座1上端面的U型槽内，控制组件控制齿轮电机2启动，底座1在齿轮电机2的带动下沿运输导轨7的齿形轨道向对齐组件固定处运动；

步骤2：当底座1下端的第一位置传感器6与第二位置传感器13触发，控制组件控制齿轮电机2停止，使制样盒10处于对齐组件的中心位置；

步骤3：控制组件控制运输导轨7一侧的对齐挡板8向上旋转90度，停止后对齐挡板8处于竖直状态，控制组件控制运输导轨7另一侧的对齐挡板8向上旋转90度，将制样盒10按照预定位对齐；

步骤4：控制组件控制推杆齿轮电机5推动上夹头3向下移动，上夹头3移动到制样盒10上端夹紧制样盒10，至应力传感器9反馈到一个对应夹紧应力值给控制组件；

步骤5：控制组件控制运输导轨7两侧的对齐挡板8向下旋转90度，停止后对齐挡板8处于水平状态，底座1在齿轮电机2的带动下向下一环节工作台运动。

本发明的控制逻辑如下：

1、PLC控制单元控制齿轮电机2正转，带动底座1的向前移动，并根据对齐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6是否触发控制齿轮电机2转动或停止。

2、PCL控制单元控制一侧对齐挡板8先向上旋转90度，再控制另一侧对齐挡板8向上旋转90度，实现水平预定位置对齐制样盒10。

3、PLC控制单元控制推杆齿轮电机5正传，推动上夹头3下移，至上夹头3接触制样盒10达到预定应力值时制动。

4、固定夹持完成后，PCL控制单元控制齿轮电机2电机正转，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对齐夹持关键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。

本发明底座下端面中心位置设置有第一位置传感器，两个对齐挡板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对齐挡板的中心位置，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对齐组件固定处。

本发明运输导轨两侧分别设置有对齐组件，两个对齐组件之间的距离与制样盒的轴向尺寸相同，对齐电机带动对齐挡板转动至竖直位置，完成制样盒预定位置对齐，实现自动对齐。

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对齐夹持装置，其特征在于：包括夹持组件、运输导轨（7）、对齐组件和控制组件，所述夹持组件将制样盒（10）夹持，运输导轨（7）上端面设置有齿形轨道，夹持组件下端面固定有齿轮电机（2），齿轮电机（2）与齿形轨道相配合，所述对齐组件为两个，其中两个对齐组件分别固定于运输导轨（7）两侧，两个对齐组件的中心连线与运输导轨（7）的径向线平行，并且两个对齐组件之间的距离与制样盒（10）的轴向尺寸相同，所述夹持组件、对齐组件和齿轮电机（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对齐夹持装置，其特征在于：所述夹持组件包括底座（1）、上夹头（3）、夹持推杆（4）和推杆齿轮电机（5），夹持推杆（4）下端固定于底座（1）上端面一侧，所述上夹头（3）一端设置有安装孔，其中安装孔一侧固定有推杆齿轮电机（5），所述夹持推杆（4）上端穿过安装孔，其中夹持推杆（4）靠近推杆齿轮电机（5）的一侧设置有齿形轨道，推杆齿轮电机（5）与齿形轨道相配合，所述推杆齿轮电机（5）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对齐夹持装置，其特征在于：所述底座（1）下端为矩形结构，底座（1）上端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒（10）外壁相配合。

4.根据权利要求2所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，其特征在于：所述上夹头（3）上端为矩形结构，上夹头（3）下端中间位置设置有U型槽，其中U型槽与制样盒（10）外壁相配合。

5.根据权利要求2所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，其特征在于：所述制样盒（10）靠近上夹头（3）一侧的外壁设置有应力传感器（9），其中应力传感器（9）与控制组件电连接。

6.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，其特征在于：所述对齐组件包括对齐挡板（8）、对齐轴（11）和对齐电机（12），其中对齐电机（12）连接对齐轴（11），对齐挡板（8）一端固定于对齐轴（11）上，所述两个对齐组件的对齐轴（11）分别与运输导轨（7）的轴线平行，并且两个对齐轴（11）位置相对应，所述两个对齐轴（11）之间的距离与制样盒（10）的轴向尺寸相同，并且两个对齐轴（11）到运输导轨（7）的距离相同，所述对齐电机（12）与控制组件电连接。

7.根据权利要求6所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，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（6），两个对齐挡板（8）中心连线的运输导轨（7）上设置有第二位置传感器（13），所述第一位置传感器（6）和第二位置传感器（13）分别与控制组件电连接。

8.根据权利要求6所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，其特征在于：所述对齐挡板（8）为方形板，对齐挡板（8）在对齐电机（12）的带动下转动，当需要将制样盒（10）对齐时，对齐电机（12）带动对齐挡板（8）转动到竖直位置，此时对齐挡板（8）上端位置高于制样盒（10）下端位置，当不需要将制样盒（10）对齐时，对齐电机（12）带动对齐挡板（8）转动到水平位置。

9.根据权利要求1所述的一种原土制样盒自动对齐夹持装置，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对齐夹持装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将制样盒（10）放置于夹持组件中间位置，控制组件控制齿轮电机（2）启动，夹持组件在齿轮电机（2）的带动下沿运输导轨（7）的齿形轨道向对齐组件固定处运动；

步骤2：当夹持组件到达对齐组件处时停止，使制样盒（10）处于对齐组件的中心位置；

步骤3：控制组件控制运输导轨（7）一侧的对齐组件向上旋转90度，停止后对齐组件处于竖直状态，控制组件控制运输导轨（7）另一侧的对齐组件向上旋转90度，将制样盒（10）按照预定位对齐；

步骤4：控制组件控制夹持组件夹紧制样盒（10）；

步骤5：控制组件控制运输导轨（7）两侧的对齐组件向下旋转90度，停止后对齐组件处于水平状态，夹持组件在齿轮电机（2）的带动下向下一环节工作台运动。

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