CN113547631B - 一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及工作方法，属于自动化装置技术领域，包括取料传送单元A，其包括若干自动取料称量单元和传送装置；混合搅拌单元B，其入口设置在所述传送装置出口处；给水单元C，其出口与所述混合搅拌单元B入口连通；自动清洗单元D，其设置在所述混合搅拌单元B的上方；分料单元E，其设置在所述混合搅拌单元B的下料口处；自动成型单元F，其与所述分料单元E相配合，用于混凝土分装成型；预养护单元G，其与所述自动成型单元E相配合，用于成型混凝土的预养护。本发明实现称料、搅拌、成型、预养护以及清洗自动化，降低了人力成本和工作强度，提高了工作效率。

Description

一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及工作方法
技术领域
本发明是关于自动化装置技术领域，特别是关于一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及工作方法。
背景技术
混凝土是主要由水泥、粉煤灰等胶材、砂、石等集料、水和外加剂混合搅拌而成的建筑材料，主要用于建筑、市政、公路、铁路等工程领域，在基建工程中应用范围及应用量较大。而对于混凝土的检测就需要进行混凝土的配制。
目前，各生产检测装置对于混凝土的成型及检测多为人工称料、机器搅拌、人工出料、人工装模等，操作极为不便，效率较低，劳动量强度较大，并且试验规范性得不到保证。另外，目前还没有能够实现自动称料、搅拌、成型于一体的自动化方法系统。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中混凝土生产过程中操作繁琐，效率低，劳动量强度大的技术问题，提供一种简单、高效、人力成本低的混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置，包括：
取料传送单元A，其包括若干自动取料称量单元和传送装置，所述传送装置设置在所述自动取料称量单元的出口处；
混合搅拌单元B，其入口设置在所述传送装置出口处；
给水单元C，其出口与所述混合搅拌单元B入口连通；
自动清洗单元D，其设置在所述混合搅拌单元B的上方；
分料单元E，其设置在所述混合搅拌单元B的下料口处；
自动成型单元F，其与所述分料单元E相配合，用于混凝土分装成型；
预养护单元G，其与所述自动成型单元E相配合，用于成型混凝土的预养护。
在本发明的一实施方式中，所述自动取料称量单元包括储料箱，所述储料箱下方设有下料漏斗，所述下料漏斗底部设有第一下料阀门，所述第一下料阀门下方设有第一称量漏斗，所述第一称量漏斗上设有第一称量装置，所述第一称量漏斗出口处设有第二下料阀门。
在本发明的一实施方式中，所述下料漏斗包括粗下料漏斗和精下料漏斗，所述粗下料漏斗和所述精下料漏斗下分别设置有第一下料阀门。
在本发明的一实施方式中，所述下料漏斗下方设置有螺旋取料装置，所述螺旋取料装置安装有马达，所述螺旋取料装置下方设有第一称量漏斗。
在本发明的一实施方式中，
所述混合搅拌单元B包括搅拌锅，所述搅拌锅上设有观察窗；
所述给水单元C包括第二称量漏斗，所述第二称量漏斗上设有第二称量装置，所述第二称量漏斗的入口和出口通过第一管路分别与储液罐和所述混合搅拌单元B连接，所述第一管路上设有转子流量计和第一阀门。
在本发明的一实施方式中，所述自动清洗单元D包括高压冲洗装置，所述高压冲洗装置通过第二管路与储液罐连通，所述第二管路上设有第二阀门。
在本发明的一实施方式中，所述分料单元E包括水平移动机构、纵向移动机构和分料漏斗，所述分料漏斗通过纵向移动机构安装在水平移动机构上，所述分料漏斗出口处设有第三下料阀门。
在本发明的一实施方式中，所述自动成型单元F包括振动台、抹平传送机构、试模区、机械臂；
所述振动台上设有固定槽位；
所述抹平传送机构包括传送带，所述传送带两侧设有地轨，所述传送带上方设有刮板，所述刮板通过滚轮滑动安装在所述地轨上，所述刮板与所述传送带之间的距离与所述试模区的试模高度相匹配；
所述机械臂的位置与所述振动台、抹平传送机构、试模区相匹配；
所述传送带上设有限位装置；
所述刮板上设有加压装置。
在本发明的一实施方式中，所述预养护单元G包括顶部导轨、预养护区域、机械手，所述顶部导轨与所述预养护区域的位置相匹配，所述机械手滑动安装在所述顶部导轨的一端，所述机械手的位置与所述限位装置相匹配。
一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化方法，包括如下步骤：
S1.称料：
将不同成分的原材料存放在不同的自动取料称量单元，根据系统设置称取所需原材料，并下料至传送装置上，与此同时，给水单元C根据系统设置释放所需量的水；
S2.搅拌：
将上述原材料和水放入混合搅拌单元B内，混合搅拌均匀；
S3.中转下料：
将分料漏斗移动至混合搅拌单元B正下方，将混合搅拌单元B内的混凝土放入分料漏斗内；
S4.成型：
通过机械臂抓取试模至分料漏斗的出口处，分料漏斗内的混凝土下料至所述试模内，所述机械臂将装满混凝土的所述试模放至振动台上振实，振实后的试模经机械臂抓取转移到抹平传送机构上，所述抹平传送机构将所述试模表面抹平，并将试模传动到预先设定好的位置；
S5.预养护：
通过预养护单元G的机械手将试模从抹平传送机构上抓取试模，并沿着顶部导轨将试模传送到预养护区域进行预养护；
S6.清洗：
安装在混合搅拌单元B上方的高压冲洗装置对混合搅拌单元B的搅拌锅进行清洗，清洗后的污水能够通过搅拌锅下方的下料口及时排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明能够实现称料、搅拌、成型、预养护以及清洗的自动化，整个过程一气呵成，操作简单，针对不同拌合量的试验，只需手动选择，系统即可自动称量下料，人力成本从现有技术需要3～4名工作人员，减少为1名，并且极大地降低了工作强度，提高了工作效率。
(2)本发明自动称量单元设置有粗下料漏斗和精下料漏斗，并分别设置下料阀门，同时保证了称量的效率和精度；对于水泥等这样的轻细原材料，配置有螺旋取料装置，保证了高精度称量，水泥的称量精度在±0.2％，其他原材料的称量精度在±0.5％。
(3)本发明给水装置同时设有转子流量计和称量装置，双重计量能够精准称量拌合用水，水的称量精度在±0.2％。
(4)分料单元E设置了水平移动机构和纵向移动机构，可以灵活调整分料漏斗的空间位置，增加了装置的灵活性。
(5)通过机械臂、振动台、抹平传送机构等的协同配合，定型、养护过程实现了完全自动化。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的工作原理框图；
图2是根据本发明一实施方式的工作原理示意图；
图3是根据本发明一实施方式的结构示意图。
主要附图标记说明：
A.取料传送单元；B.混合搅拌单元；C.给水单元；D.自动清洗单元；E.分料单元；F.自动成型单元；G.预养护单元；
101.自动取料称量单元；1.储料箱；201.下料漏斗；2.粗下料漏斗；3.精下料漏斗；4.第一下料阀门；5.第一称量漏斗；6.第一称量装置；7.第二下料阀门；8.螺旋取料装置；9.马达；10.传送装置；11.储液罐；12.转子流量计；13.第一阀门；14.第二称量装置；15.第二称量漏斗；16.第一管路；17.第二阀门；17-1.第二管路；18.高压冲洗装置；19.搅拌锅；20.观察窗；21.下料口；22.分料漏斗；23.纵向移动机构；24.水平移动机构；25.第三下料阀门；26.机械臂；27.试模区；28.振动台；29.固定槽位；30.传送带；31.刮板；32.滚轮；33.地轨；34.机械手；35.顶部导轨；36.预养护区域；37.限位装置；38.加压装置。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
结合图1至图3，对混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置及其方法进行说明如下。
一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置包括：
取料传送单元A，其包括若干自动取料称量单元101和传送装置10，所述传送装置10设置在所述自动取料称量单元101的出口处；
混合搅拌单元B，其入口设置在所述传送装置10出口处；
给水单元C，其出口与所述混合搅拌单元B入口连通；
自动清洗单元D，其设置在所述混合搅拌单元B的上方；
分料单元E，其设置在所述混合搅拌单元B的下料口21处；
自动成型单元F，其与所述分料单元E相配合，用于混凝土分装成型；
预养护单元G，其与所述自动成型单元E相配合，用于成型混凝土的预养护。
S1.称料
取料传送单元A中若干个所述自动取料称量单元101并列设置，所述自动取料称量单元101包括储料箱1，所述储料箱1下方设有下料漏斗201，所述下料漏斗201底部设有第一下料阀门4，所述第一下料阀门4下方设有第一称量漏斗5，所述第一称量漏斗5上设有第一称量装置6，所述第一称量漏斗5出口处设有第二下料阀门7。
自动取料称量单元101包括两种类型，一种为适用于普通原材料的自动取料称量单元，其特征在于，所述下料漏斗201包括粗下料漏斗2和精下料漏斗3，所述粗下料漏斗2和所述精下料漏斗3下分别设置有第一下料阀门4。砂子、5～10mm的骨料、10～20mm的骨料等原材料分别设置在三个不同的储料箱1内，原材料会通过第一下料阀门4进入到第一称量漏斗5内，而在第一称量漏斗5下方安装有第一称量装置6，能够对混凝土原材料进行精准称量。在第一称量装置6处安装有传感装置，当下料质量达到预设的80％时，传感器会驱动粗下料漏斗2下方的第一下料阀门4进行关闭，当达到预设质量的95％时，精下料漏斗3的第一下料阀门4会间歇性闭合，保证样品称量的精确度在±0.5％。
对于水泥等细轻原材料，由于精度要求高，需更精准的取料，因此设置另一种自动取料称量单元101，与前述第一种自动取料称量单元不同在于：所述下料漏斗201下方设置有螺旋取料装置8，所述螺旋取料装置8安装有马达9，所述螺旋取料装置8下方设有第一称量漏斗5。通过马达9驱动螺旋取料装置8进行精准取料，样品称量的精确度在±0.2％。
给水单元C包括第二称量漏斗15，所述第二称量漏斗15上设有第二称量装置14，所述第二称量装置14上安装有传感装置，所述第二称量漏斗15的入口和出口通过第一管路16分别与储液罐11和混合搅拌单元B的搅拌锅19连接，所述第一管路16上设有转子流量计12和第一阀门13。通过第一阀门13控制所述第一管路16的开合，通过第二称量装置14和转子流量计12实现水量的精准称量，保证精度在±0.2％范围内。
S2.搅拌
称量好的原材料全部下料至传送装置10，传送装置10将各原材料传送至搅拌锅19内，与此同时，给水单元C称量所需用水至搅拌锅19内，在搅拌锅19内对原材料进搅拌2min以上，以至达到混匀的状态。所述搅拌锅19上设有观察窗20，用于观察搅拌状态。搅拌锅19为单卧轴式强制搅拌机，公称容量为60L，搅拌机的拌合量应不少于20L，不宜大于50L。
S3.中转下料
分料单元E设置在所述搅拌锅19的下料口21处；所述分料单元E包括水平移动机构24、纵向移动机构23和分料漏斗22，所述分料漏斗22通过纵向移动机构23安装在水平移动机构24上，所述分料漏斗22出口处设有第三下料阀门25。所述水平移动机构24为桁架及链条，可以实现分料漏斗22沿着X轴、Y轴方向往复移动，所述纵向移动机构23为一滑轮装置，可以实现分料漏斗22沿着Z轴方向往复移动，灵活的调整分料漏斗22的空间位置。
混凝土在搅拌锅19内搅拌完毕后，将分料漏斗22移动到所述搅拌锅19的正下方，打开搅拌锅19的下料口21，将混合均匀的混凝土下料至分料漏斗22中。
S4.成型
调整分料漏斗22至适当高度，自动成型单元F中的机械臂26从试模区27抓取试模移动至分料漏斗22的第三下料阀门25处，打开第三下料阀门25下料至试模，下料达到一定的量后关闭第三下料阀门25。下料的量通过人工控制或者在分料漏斗22上设置定量装置来控制。
机械臂26将装满混凝土试模放至到振动台28上的固定槽位29，开启振动台28振动15s-20s，将试模中的混凝土振实。机械臂26的抓力能够保证抓取不小于15kg的样品，并且其抓取过程中需始终保持试模水平，抓钩张合尺寸足够打，能够保证试模平稳转移。
机械臂26将振动完毕的试模抓取到传送带30上，与此同时安装在传送带30上方的刮板31在滚轮32的带动下沿地轨33进行X轴方向的往复移动，从试模一端起，至另一端至，从而实现对试模的刮平效果。为了更好的防止在试模在传送带30上打滑，可在传送带30上设置固定夹紧装置，将试模夹紧。所述传送带30上设有限位装置37，试模被传送到该限位装置37位置时，停止传送，刮板31对其进行继续刮平。为了使试模中的混凝土更加的平整紧实，可在刮板31上设置加压装置38，或者采用其他外力加压的方式。刮平完毕，刮板31归位。
S5.预养护
预养护单元G中的机械手34将经过刮平步骤的试模抓起后，机械手34沿着顶部导轨35的方向移动到预养护区域36，将试模按照顺序摆放于预养护区域36内。机械手34的抓力能够保证抓取不小于15kg的样品，移动时能够保证试模水平，不发生倾斜
S6.清洗
高压冲洗装置18为两端封闭，中间开有圆孔的不锈钢管制成，当需要清洗时，安装在搅拌锅19上方的高压冲洗装置18对搅拌锅19进行清洗，清洗后的污水能够通过搅拌锅19下方的下料口21及时排出，重复数次操作，清洗完毕。
为提升清洗效果，高压冲洗装置18可以连接升降装置，需要清洗时，将高压冲洗装置18下落至搅拌锅19内，第二阀门17自动打开，与此同时搅拌锅19开始空运行，能够实现对搅拌锅19内的全方位高压冲洗。清洗完毕后，第二阀门17自动关闭，高压冲洗装置18提升至搅拌锅19正上方待用。
清洗的步骤可以跟成型、预养护步骤同时进行，也可以分开进行。
本发明实施例中，所述的储料箱1、粗下料漏斗2、精下料漏斗3、第一称量漏斗5、分料漏斗22等材质为不锈钢，保证原材料不会粘附于壁内。
本发明实施例通过PLC控制系统进行控制。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置，其特征在于，包括：
取料传送单元A，其包括若干自动取料称量单元（101）和传送装置（10），所述传送装置（10）设置在所述自动取料称量单元（101）的出口处，所述自动取料称量单元（101）包括储料箱（1），所述储料箱（1）下方设有下料漏斗（201），所述下料漏斗（201）包括粗下料漏斗（2）和精下料漏斗（3），所述粗下料漏斗（2）和所述精下料漏斗（3）下分别设置有第一下料阀门（4）；
混合搅拌单元B，其入口设置在所述传送装置（10）出口处；
给水单元C，其出口与所述混合搅拌单元B入口连通；
自动清洗单元D，其设置在所述混合搅拌单元B的上方；
分料单元E，其设置在所述混合搅拌单元B的下料口（21）处；
自动成型单元F，其与所述分料单元E相配合，用于混凝土分装成型；
预养护单元G，其与所述自动成型单元E相配合，用于成型混凝土的预养护。
2.根据权利要求1所述的自动化装置，其特征在于，若干个所述自动取料称量单元（101）并列设置，所述下料漏斗（201）底部设有第一下料阀门（4），所述第一下料阀门（4）下方设有第一称量漏斗（5），所述第一称量漏斗（5）上设有第一称量装置（6），所述第一称量漏斗（5）出口处设有第二下料阀门（7）。
3.根据权利要求2所述的自动化装置，其特征在于，所述下料漏斗（201）下方设置有螺旋取料装置（8），所述螺旋取料装置（8）安装有马达（9），所述螺旋取料装置（8）下方设有第一称量漏斗（5）。
4.根据权利要求1所述的自动化装置，其特征在于，所述混合搅拌单元B包括搅拌锅（19），所述搅拌锅（19）上设有观察窗（20）；
所述给水单元C包括第二称量漏斗（15），所述第二称量漏斗（15）上设有第二称量装置（14），所述第二称量漏斗（15）的入口和出口通过第一管路（16）分别与储液罐（11）和所述混合搅拌单元B连接，所述第一管路（16）上设有转子流量计（12）和第一阀门（13）。
5.根据权利要求1所述的自动化装置，其特征在于，所述自动清洗单元D包括高压冲洗装置（18），所述高压冲洗装置（18）通过第二管路（17-1）与储液罐（11）连通，所述第二管路（17-1）上设有第二阀门（17）。
6.根据权利要求1所述的自动化装置，其特征在于，所述分料单元E包括水平移动机构（24）、纵向移动机构（23）和分料漏斗（22），所述分料漏斗（22）通过纵向移动机构（23）安装在水平移动机构（24）上，所述分料漏斗（22）出口处设有第三下料阀门（25）。
7.根据权利要求1所述的自动化装置，其特征在于，所述自动成型单元F包括振动台（28）、抹平传送机构、试模区（27）、机械臂（26）；
所述振动台（28）上设有固定槽位（29）；
所述抹平传送机构包括传送带（30），所述传送带（30）两侧设有地轨（33），所述传送带（30）上方设有刮板（31），所述刮板（31）通过滚轮（32）滑动安装在所述地轨（33）上，所述刮板（31）与所述传送带（30）之间的距离与所述试模区（27）的试模高度相匹配；
所述机械臂（26）的位置与所述振动台（28）、抹平传送机构、试模区（27）相匹配；
所述传送带（30）上设有限位装置（37）；
所述刮板（31）上设有加压装置（38）。
8.根据权利要求7所述的混凝土成型、预养护及清洗的自动化装置，其特征在于，所述预养护单元G包括顶部导轨（35）、预养护区域（36）、机械手（34），所述顶部导轨（35）与所述预养护区域（36）的位置相匹配，所述机械手（34）滑动安装在所述顶部导轨（35）的一端，所述机械手（34）的位置与所述限位装置（37）相匹配。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的自动化装置的工作方法，包括如下步骤：
S1.称料：
将不同成分的原材料存放在不同的自动取料称量单元（101），根据系统设置称取所需原材料，并下料至传送装置（10）上，与此同时，给水单元C根据系统设置释放所需量的水；
S2.搅拌：
将上述原材料和水放入混合搅拌单元B内，混合搅拌均匀；
S3.中转下料：
将分料漏斗（22）移动至混合搅拌单元B正下方，将混合搅拌单元B内的混凝土放入分料漏斗（22）内；
S4.成型：
通过机械臂（26）抓取试模至分料漏斗（22）的出口处，分料漏斗（22）内的混凝土下料至所述试模内，所述机械臂（26）将装满混凝土的所述试模放至振动台（28）上振实，振实后的试模经机械臂（26）抓取转移到抹平传送机构上，所述抹平传送机构将所述试模表面抹平，并将试模传动到预先设定好的位置；
S5.预养护：
通过预养护单元G的机械手（34）将试模从抹平传送机构上抓取试模，并沿着顶部导轨（35）将试模传送到预养护区域（36）进行预养护；
S6.清洗：
安装在混合搅拌单元B上方的高压冲洗装置（18）对混合搅拌单元B的搅拌锅（19）进行清洗，清洗后的污水能够通过搅拌锅（19）下方的下料口（21）及时排出。
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