CN1139468C - 用于制造带糙化表面的砌块的模具及模具组件 - Google Patents

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Abstract

一种模箱(10)用于制造一组分别带糙化纹理侧表面的砌块体，模箱包括一组侧壁(16，18，20，22)，它们确定出一个在顶部和底部敞开的模腔，该模腔用于通过其敞开顶部接收砌块填料并将模制填料以具有预定高度的模制砌块体的形式通过其敞开底部排出；以及一个分隔件(24)，其横跨在两个侧壁之间以便在模箱(10)中确定出两个子模腔(12，13)，分隔件(24)包括一个格栅。

Description

用于制造带糙化表面的砌块的模具及模具组件
                本发明的技术背景
典型的自动制造砌块体的方法包括以下步骤：将一个在顶部和底部敞开的模具放在一个实体托板上，将模具中填充适宜的复合材料(通常包括水泥和团粒)，振动已充填的模具和/或托板，同时利用一个插入模具顶部的压缩顶板紧实模具中的材料，以使复合材料紧实，将模制复合材料从模具中脱出(仍停放在托板上)，并固化复合材料以形成砌块体。
现在还通常分离掉固化砌块体上的一部分，以便在砌块体上产生装饰表面。分离过程会产生不规则纹理，并且使复合材料中的团粒暴露出来，实际上是断裂。通过分离过程产生的表面在本行业中通常称作“分离面”或“岩石面”。
利用这种方法分离固化砌块体要使用附加设备和加工步骤。为了防止因分离过程而导致的成本增加，曾经尝试通过修改模具形状以便在砌块体上产生相同的“分离面”，而不必采用附加的分离过程。
例如，美国专利No.3,981,953中描述了一种模具，其中一组仿形元件以水平阵列的形式悬挂在一个构架上，它们位于模制机的压缩顶板的下面并平行于该顶板。这些元件的位置对应于成品上的理想线条图案。还可以在构架上安装一组小杆，它们排列在垂直于仿形元件的方向上。在模箱被填充后，压缩顶板下降到模箱中，以将仿形元件埋入复合材料中。在脱模时，压缩顶板的后退会将保持在顶板与仿形元件之间的复合材料顶层拖出。其结果是，元件阵列的图案将印在砌块体顶部。在仿形元件留下的印迹之间，可以产生一种糙化纹理。这种结构可以在模制时在砌块体顶面产生图案。
然而，在许多应用场合下，砌块体上需要带有纹理的表面不是模制砌块体的顶面而是砌块体的一个竖直表面。专利′953中描述了加工方法的一种改型，其中保持着仿形元件阵列的构架沿着并平行于模具的一个侧壁竖直插入模具中。模具被填充和振动。当模制砌块体脱模时，砌块体被脱出而保持着仿形元件阵列的构架仍然嵌在砌块体中。在脱模后，构架和单元阵列从模制砌块体的竖直表面上沿着垂直于表面的方向被拉出，从而将模制砌块体的一部分拉出，与此同时将图案暴露在模制砌块体的竖直表面上，并在图案线条之间留下糙化区域。因此在利用专利′953中的方法模制砌块体时，在竖直侧面上获得糙化纹理的过程是极其麻烦和不实际的。而且，不论处理表面是位于砌块体的顶部还是侧面，在机器的每个工作周期之后均须将仿形单元阵列从复合材料中清理出来。
美国专利No.3,940,229中描述了一种在模制时在砌块体竖直侧面产生糙化纹理的方法。该专利中描述了一种模具，其中小型唇缘形成在模具的一个侧壁的内侧底部。在被紧实后，复合材料被脱模，唇缘在砌块体的侧壁上竖直向上移动，并将一些复合材料从主体上剥落下来。在脱模时，唇缘将复合材料临时保留在模具壁的一部分上。这样，随着脱模，所保留的材料将在主体表面上拖拉或滚动，从而在砌块体的竖直侧面上产生随机的糙化纹理。这种方法的一种改进描述于1996年11月8日提交的美国专利申请No 08/748,498中，该申请转让给本申请的同一受让人。
专利′229中的方法以及申请′498中的改进方法在脱模后会在模具上留下少量材料。这些方法能够在固结砌块体上产生带粗糙纹理的表面，但纹理具有“粗砾状”外观。
另一种用于取代分离法的实例显示于美国专利Nos.5,078,940和5,217,630中。这些专利中描述的模具使用了一个位于模具竖直壁上的下唇缘，类似于专利′229。此外，模具中采用了一组在唇缘上方与模具竖直壁相连的凸块以及一个位于唇缘上方和壁内侧的加强网。加强网和凸块的组合结构类似于专利′953中描述的仿形元件阵列和垂直定向的杆。当模具被初始填充时，复合材料将填充到网与壁之间并环绕着凸块。在模具振动时，材料被紧实。在脱模时，唇缘、网和凸块的组合结构会将大量的紧实复合材料保留在模具壁上。这些专利显示出，保留的复合材料体将从其余复合材料上剪切下来，从而在从模具中脱出的模制砌块体上产生糙化表面。
在专利′940和′630的方法中，利用凸台(不论是否与加强网组合)会将体积远大于′229所描述情况中的材料体保留在模具侧壁上，而且是以这样的方式保留的，即这些材料从一个周期至另一个周期长期保留在模具中。这将产生据认为是专利′940和′630的潜在问题的缺点：即不是自清洁的，而且将保留材料从模具侧壁上清除是困难和/或耗时的，这种清除显然不必在机器的每个周期中进行，但必须定期进行。正面效果是，这种方法产生的表面不象′229中的方法那样具有明显的“粗砾”。
因此，需要有一种自清洁式模具组件，其能够在砌块体的竖直表面上产生没有明显“粗砾”的随机糙化纹理表面，而又不需要分离步骤，以使制造过程能够在不需定期清理和保养的情况下进行，从而可以延长生产过程。
                     本发明概述
本发明是一种自清洁式模具组件，其能够在砌块体的竖直表面上产生没有明显“粗砾”的随机糙化纹理表面，而又不需要分离步骤，以使制造过程能够在不需定期清理和保养的情况下进行，从而可以延长生产过程。
模具包括一个标准化砌块模具组件，其包括一个在顶部和底部敞开的模箱和一个辅助压缩顶板/脱模瓦板。模箱确定出的模腔被一个由格栅构成的竖直定向分隔件分隔为至少两个子模腔。压缩顶板被成形得能够在紧实和脱模操作中移动进入并通过模具的每个子模腔。在操作时，一个金属托板被放在模具下面。模腔通过其敞开顶部而填充，以将复合材料充入每个子模腔中。通过振动模具、托板或它们两个而使复合材料密实。压缩顶板进一步压缩复合材料，之后，随着托板向下移动离开模具，压缩顶板移动通过子模腔，以将所有紧实材料推出模具。这样，机器的一个冲程可以制造出至少两个模制砌块体。所获得的砌块体上地在模具中毗邻格栅的表面将带有无粗砾随机糙化纹理，近乎于通过分离固化砌块体而获得的“分离面”。由于压缩顶面毗邻每个格栅侧向下移动通过模具，因此模具是自清洁的，并且可以延长生产过程。而不需停工以定期清理和保养。
                      附图简述
图1是根据本发明的模箱的透视图。
图2是图1中的模箱沿线2-2的剖视图。
图3是填充了复合材料的模箱的类似于图2的视图以及脱模瓦板的剖视图。
图4示类似于图3的视图，以显示在将紧实复合材料从模具中脱出时脱模瓦板的动作。
图5A是利用图1所示模具通过本发明的方法制作的砌块的透视图。
图5B是根据本方法制作的砌块的另一个实施例的透视图。
图6是用在本发明优选模式中的突面拉制金属网的放大视图。
图7是根据本发明的用于制作不同形状砌块的模具的透视图。
图8是图7中所示模具的分隔件的透视图。
               优选实施例详细描述
本发明是一种自清洁模具，其用于制造一组带糙化纹理侧表面的砌块体或砌块，而不需要使用分离机等设备。本发明可以用于不同类型的模具，以制造不同类型的砌块，例如装饰用建筑块、铺路石、墙体固定块等。模具10的一个实例示意性显示于图1中。模具包括一个由侧壁16、18、20和22构成并在顶部和底部敞开的模箱。模具用于停放在一个托板60上(图3)以接收复合材料。模箱包括被分隔件14分开的子模腔12和13。分隔件14包括一个由实体部分和开孔部分确定出的格栅24。在这种优选模箱中，格栅24竖直定向并且横跨模箱的侧壁至侧壁和顶部至底部。模具的每个子模腔可以分别制作出一个模制砌块体，而这种优选格栅24的形状可以在每个模制砌块体的与格栅24相接触的整个表面上产生糙化纹理。然而，如果不希望使整个表面具有纹理，可以将格栅24只安置在用于确定子模腔的分隔件14的一部分上。模具的侧壁通常由一系列耐磨件构成，这些耐磨件未在图1中示出，但对于本领域的普通技术人员来说是众所周知的。同样未示出的还有侧杆、卸料板和这种类型模具中常用的其它相关部件，它们对于本领域的普通技术人员来说是众所周知的。
用于构造格栅的材料的优选形状详细显示于图6中。这种优选格栅包括一个由突面拉制金属网构成的板。可以相信，用于制作格栅24的方法包括切开和拉伸实体金属板材或板。这种优选格栅24包括一组线股23，它们被成形为带开孔25的菱形图案。作为拉制金属加工过程的结果，线股23有一些扭曲和偏移。参照图6，这种优选格栅的尺寸(单位英寸和米)为：
菱形尺寸(SWD×LWD) 1.41×4.00英寸(3.58×10-2×10.16×10-2米)
开孔尺寸(SWO×LWO) 1.00×2.88英寸(2.54×10-2×7.32×10-2米)
线股尺寸(宽度×厚度) 0.300×0.250英寸(7.62×10-3×6.35×10-3米)
深度 5/8英寸(1.6×10-2米)
开孔面积百分比 58
每平方英寸的重量(磅) 4.27(204.45帕)
上述尺寸以及各种其它尺寸的的拉制金属网可以从EXMETIndustries Inc.购买到。EXMET供应的拉制金属网的SWD在大约1.33至2.00英寸(大约3.38×10-2至5.08×10-2米)的范围内。LWD在大约4.00至6.00(大约10.16×10-2至15.24×10-2米)的范围内。SWO在大约0.813至1.625(大约2.07×10-2至4.13×10-2米)的范围内。LWO在大约3.4至4.88(大约8.64×10-2至12.40×10-2米)的范围内。线股23的宽度在大约0.215至0.410(大约5.46×10-3至1.04×10-2米)的范围内。线股23的厚度在大约0.183至0.312(大约4.65×10-3至7.92×10-3米)的范围内。深度在大约9/16至大约3/4(大约1.43×10-2至大约1.91×10-2米)的范围内。开孔面积百分比在大约45至69％的范围内。每平方英寸的重量在大约3至7磅(大约1.36至3.18公斤)的范围内。所有这些标准的拉制金属网均可以用在本发明中。还可以相信，同这些用作网的板相比更轻或更重规格并且图案不同的拉制金属板也可以使用，只要材料对于所在环境而言足够耐用即可。可以将两张拉制金属板背对背组合起来以产生格栅。还可以将一张拉制金属板与一张实体板组合起来，从而只在模箱中的一个子模腔中的模制砌块体表面上形成糙化纹理。
这种优选格栅的材料为碳钢，但多种材料也可以采用，只要材料能够产生对于所在环境而言足够耐用的格栅即可。
还可以相信，除了拉制金属的制造方法以外，也可以利用多种方法成形格栅，例如在金属板材上冲孔或钻孔、利用焊炬在金属板材上切割出开孔、将单根线股扭结或焊接在一起等等。
格栅还必须以这样的方式安装，即能够提供在所在环境中的耐用性。在本优选实施例中，格栅24只焊接在模箱的侧壁上。然而，格栅也可以固定在支承元件(图8中的33和35)上，而固定元件反过来又通过焊接、栓接或其它适宜的措施固定在模箱的侧壁上。
模箱与一个脱模瓦顶板一起使用。如图2至4所示，脱模瓦顶板40包括脱模瓦板(40a和40b)，每个瓦板分别与模箱10中的一个子模腔相连。每个脱模瓦板的形状和尺寸分别与相连子模腔的顶部平面的形状和尺寸相符。脱模瓦板优选具有这样的尺寸，即与模具侧壁和格栅24之间带有大约1/16英寸(大约1.59×10-3米)的间隙。这个间隙使得板40a和40b能够在脱模时向下移动通过模箱10，但又不允许复合材料在脱模时向上移动通过板的边缘(材料的通过将导致模制品上产生飞边)。
在使用本发明时，一个托板60在模具10下面移动就位，如图3所示。托板60可以由木材、塑料或金属制成。之后模具通过敞开顶部而被装载复合砌块填料50，直至达到预定的初始填料高度62。复合砌块填料通常由团粒、水泥和水构成。还可以包含其它配料，如颜料、增塑剂或其它填充材料，这取决于特定的应用。
模具10或托板60或二者的组合可以振动一段适宜的时间，以有助于模具10的装载。之后脱模瓦板40a和40b移动到模箱10中，以压在填料50上。附加的振动与通过板施加的压力协作以将复合填料紧实到理想密度并获得模制砌块体的预定最终高度。一旦达到这个目的，脱模瓦板40a和40b和托板60将相对于模箱10相对运动，以将模制砌块体从模箱中脱出(图4)。模具填充时间、振动时间和板施加的压力值将根据所用特定机器和特定应用而确定。对于Besser V3 12型砌块机，这种应用的典型设置为：
Figure C9980733600131
秒振动加料时间；1/8英寸(3.18×10-3米)的弹簧隙设置，以建立板施加的压力；以及2秒完成时间，其中板压力和振动施加在填料体上。
将砌块从模具10中脱出的动作将导致填料体上经过并接触格栅24的表面45上产生糙化纹理(见图5A和5B)。因此，在机器的每个工作周期中可以通过所示模具制作出两个模制砌块体，每个砌块体分别具有一个糙化表面45。这些砌块体随后被输送到一个适宜的固化站，并在此利用本领域的普通技术人员公知的技术固化。诸如简单空气固化、热压处理、蒸汽固化和喷雾固化等固化技术均是可以固化由本发明产生的砌块的实用方法。
优选使模具的每个子模腔具有基本相同的形状和尺寸，以使所有模制砌块体基本上相同。然而，也可以利用基本不相同的子模腔，以便在机器的每个工作周期中产生形状和尺寸不同的模制砌块体。还可以不将全部模制砌块体输送到固化站。例如，某个模制砌块体可以回收并再次用作填料，而不是被固化。
利用本发明也可以制作除矩形之外其它形状的砌块。例如，图7所示模具可以用于制作其它形状的砌块。模箱10包括侧壁16、18、20、22和26，并且包含由分隔件12分开的子模腔12和13以及由分隔件12′分开的子模腔12′和13′。分隔件包括格栅24和24′。
模具侧壁包含楔形壁15、17、19和21以形成模制砌块体上的特征部位。每个楔形壁上分别形成了一个下唇缘32。优选使下唇缘32从楔形壁15和17向模腔中伸出大约0.187英寸(4.75×10-3米)。下唇缘32的横截面形状优选为楔形。这种唇缘当前的优选尺寸为：毗邻壁15和17处的厚度为大约1/4英寸(大约6.35×10-3米)，在外侧的厚度为大约1/16英寸(大约1.59×10-3米)。这种唇缘当前的优选轮廓为，沿其全长具有笔直外侧边缘。然而，也可以采用其它形状，如齿形边缘或扇形边缘，以便在成品砌块体的表面上产生不同的糙化纹理。
下唇缘32可以通过螺栓、螺钉等装置而以可释放的方式安装在侧壁上，以便能够拆卸下来。这一点是很重要的，因为下唇缘32是模具中的耐磨件并可以用于后续的撕裂、修琢或切断。或者，下唇缘32可以焊接在楔形壁上或与后者形成一体。楔形壁33和35可以与格栅板24组合成分隔件14，如图8所示。在这种情况下，格栅24被焊接在楔形件上，而楔形件反过来又拴接39在模箱侧壁中。上唇缘34有助于在根据本发明制作的模制砌块体上形成糙化表面。这些上唇缘可以见于1996年11月8日提交的顺序号为08/748,498的美国专利申请中，该申请结合在此作为参考。
上述说明、实例、和数据用于完整地描述本发明的组成部分的制造和使用。由于在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以作出很多本发明的实施例，因此本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种混凝土砌块模具(10)，其用于制造至少两个模制砌块体并同时在每个上述砌块体的至少一侧产生一个糙化纹理表面(45)，上述模具被设计得可以从模具顶部填充可模制混凝土填料(50)并且将模制砌块体从模具底部排出，上述模具的特征在于：
一组竖直的侧壁(16，18，20，22)确定出一个在顶部和底部敞开的单一模腔，上述顶部开口适合于将可模制混凝土填料引入模腔中，而上述底部开口适合于将至少两个模制砌块体从同一模腔中排出；
一个竖直分隔件(14)安置并跨接于模腔中，上述分隔件将模腔分隔成至少两个子模腔(12，13)，每个子模腔分别具有上述砌块体的尺寸，上述分隔件包括一个格栅(24)；格栅带有开孔(25)，以使可模制填料在模制过程中能够流过这些开孔，从而在填充和模制过程中使单一模腔中形成一个单一模制品；以及
上述分隔件被至少一个上述侧壁支撑着，从而在单一模制品从模具中排出时将分隔件保持在模具中，并且利用分隔件将单一模制品分隔成至少两个模制砌块体，两个砌块体中的每个分别位于分隔件的不同侧，每个砌块体分别具有一个从分隔件格栅部分获得了糙化纹理的竖直表面(45)。
2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，分隔件的格栅从单一模腔的侧壁至侧壁延伸并且具有由单一模腔制造的每个砌块体的表面完整高度。
3.如权利要求2所述的模具，其特征在于，上述格栅直接固定在上述至少一个上述侧壁上。
4.如权利要求2所述的模具，其特征在于，上述格栅直接固定在一个支承件(33，35)上，而支承件反过来又直接固定在上述至少一个上述侧壁上。
5.如权利要求4所述的模具，其特征在于，上述支承件栓接(39)在上述至少一个上述侧壁上。
6.如权利要求1所述的模具，其特征在于，分隔件的格栅的特征是一张拉制金属板。
7.如权利要求6所述的模具，其特征在于，板的特征是突面拉制金属。
8.如权利要求7所述的模具，其特征在于，板的特征是突面拉制金属网。
9.如权利要求8所述的模具，其特征在于，拉制金属网的特征是一组线股(23)，它们被成形为带开孔(25)的菱形图案，而且拉制金属网中的开孔在一个方向的尺寸在2.07×10-2米至4.13×10-2米的范围内，在另一个方向的尺寸在7.32×10-2米至12.40×10-2米的范围内。
10.如权利要求1所述的模具，其特征在于，分隔件的格栅部分的特征是两张突面拉制金属板。
11.如权利要求1所述的模具，其特征在于，上述子模腔的形状和尺寸相同。
12.如权利要求1所述的模具，其特征在于，侧壁的特征是一组耐磨件。
13.如权利要求1所述的模具，其特征在于，分隔件的格栅部分的特征是由一张冲孔金属板材构成的板。
14.如权利要求1所述的模具，其特征在于，上述格栅具有第一端和第二端，而且上述格栅沿直线从第一端延伸到第二端。
15.如权利要求1，2或14中任一所述的模具，其特征在于，分隔件的特征是两张处于背对背关系的突面拉制金属板。
16.一种模具组件(10，40)，其包括一个模具(10)，该模具具有一个敞开顶部和一个敞开底部，用以通过其敞开顶部接收可模制填料(50)并将模制后的填料以一组模制砌块体的形式通过其敞开底部排出，每个砌块体分别具有至少一个糙化纹理侧表面(45)，该模具组件还具有一个脱模瓦顶板组件(40)，上述模具组件的特征在于：
a)上述模具(10)包括一组侧壁(16，18，20，22)，它们确定出一个在顶部和底部敞开的模腔；
b)一个竖直定向的分隔件(14)横跨在两个上述侧壁之间，以确定出模具的两个子模腔(12，13)，上述分隔件固定在至少一个上述侧壁上，从而在模制砌块体从模具中排出时不会从模具中排出，而且上述分隔件还包括一个格栅(24)，每个上述子模腔分别具有一个敞开顶部和一个敞开底部；以及
c)上述脱模瓦顶板组件包括与每个子模腔相对应的脱模瓦板(40a，40b)，每个脱模瓦板的尺寸和形状使之能够相对移动而从顶部至底部和从底部至顶部通过相应子模腔。
17.如权利要求16所述的模具组件，其特征在于，各子模腔的形状和尺寸相同。
18.如权利要求16所述的模具组件，其特征在于，格栅的特征是一张由突面拉制金属网构成的板。
19.如权利要求16所述的模具组件，其特征在于，每个脱模瓦板与相应子模腔确定的侧壁和分隔件之间的间隙为1.59×10-3米。
20.如权利要求16所述的模具组件，其特征在于，分隔件的特征是两张处于背对背关系的突面拉制金属板。
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