CN117067373A - 一种管片自动抹光设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管片自动抹光设备，包括主体桁架和抹光机构，主体桁架上端连有纵向行走机构，纵向行走机构上连有横向行走机构，横向行走机构上连有升降机构，升降机构的下端连有旋转定位机构，旋转定位机构的下端连接可摆动旋转的抹光机构。抹光机构包括浮动支撑平台，浮动支撑平台上连接有抹光机，抹光机通过传动组件与设置在旋转平台下方的浮动支撑平台连接，浮动支撑平台的两端都加装有缓冲弹簧。该设备使抹光工序耗时大大缩减，解放了人力，极大的提高了弧形管片制品生产效率，实现管片生产自动化。

Description

一种管片自动抹光设备

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种管片自动抹光设备。

背景技术

盾构管片作为隧道支撑体系的结构，是隧道结构的重要部分；是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片几何形状为弧板状，一般是分块分段连续拼装，生产材料通常采用高强抗渗混凝土。生产中模具在密封浇灌混凝土后，经修型、抹光、固化即可得到弧形板状的盾构管片。生产中的抹光工序分为粗抹和精抹两步,粗抹需要收集余料、补足缺料，保证混凝土的密实度；清理模具边残留水泥浆；清除外弧表面气泡、杂质，保证弧面与模具侧板弧边齐平，无较大的凸起和凹陷。精抹要实现抹面光滑平整、无缺棱、掉角、麻面、无痕迹、无凹凸。

CN202022375777.X公开了一种用于盾构管片生产的粗抹面装置，通过X轴行走机构、Y轴行走机构、Z轴行走机构以及旋转伺服电机、回转伺服电机的设置，实现盾构管片外弧面粗抹面机械化作业，该装置只能完成盾构管片的修型工作，无法实现对盾构管片的抹光。

CN 202120303283.2公开了一种用于混凝土盾构管片收面抹光设备，通过设置定位杆、刮刀、导向杆和弹簧，在使用时，当模具带动抹光件移动至刮刀位置时，导向杆和定位杆带动刮刀向下移动与抹光件的表面贴合，继续移动模具使刮刀对抹光件的表面进行收面，刮刀在弹簧弹力的作用下始终与抹光件的表面贴合，通过移动模具使刮刀对抹光件进行收面，无需手持刮刀对抹光件的表面进行收面。该设备对摸具尺寸，定位要求较高，且只能完成修型工作，无法实现抹光。

CN202010684653.1一种混凝土制品曲面自动抹平设备，通过纵向移动机构、横向移动机构、升降机构机构以及平整机构、旋转伺服电机的设置，实现盾构管片外弧面抹面工作。该设备采用的平整机构采用刀片式，易切到盾构管片外弧面，且当管片表面存在较硬凹凸处，会出现抹平不足，凸起部分甚至会别住刀具，安全系数低。

目前，模具浇灌混凝土后的抹光工序，普遍由工人持抹光机在密闭车间完成，不仅没有实现生产上的自动化，而且人工抹光更费时费力，效率更低，管片抹光不充分，成品管片中出现麻面，不仅影响美观，甚至会造成隧道滴水漏水，会降低混凝土的抗渗性能，导致使用年限降低，耐腐蚀度不够，影响其结构性能，造成安全隐患。因此本发明中设计四轴联动的自动抹光设备，用于盾构管片的抹光工序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管片自动抹光设备，该设备使抹光工序耗时大大缩减，极大的提高了盾构管片生产效率。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案为：

一种管片自动抹光设备，包括主体桁架和抹光机构，主体桁架上端连有纵向行走机构，纵向行走机构上连有横向行走机构，横向行走机构上连有升降机构，升降机构的下端连有旋转定位机构，旋转定位机构的下端连接可摆动旋转的抹光机构。

所述主体桁架包括方形框架和连接在方形框架下端的四个支撑立柱，支撑立柱的下端通过地脚板与地面连接；纵向行走机构包括第一纵向齿条和第二纵向齿条。

第一纵向齿条和第二纵向齿条分别连接在方形框架的左部上端和右部上端；第一纵向齿条和第二纵向齿条上分别设置有第一电机驱动座组件和第二电机驱动座组件，横向行走机构的两端分别连接第一电机驱动座组件和第二电机驱动座组件。

所述横向行走机构包括横向齿条和横向支撑轨道，横向齿条和横向支撑轨道相互平行设置。

横向齿条和横向支撑轨道上端连接有横向电机驱动座组件；横向电机驱动座组件包括横向电机定位板和连接在横向电机底座上端的横向驱动电机，横向电机定位板上设置有竖向移动支撑座。

所述升降机构包括竖向移动轴和竖向驱动电机，竖向驱动电机连接在竖向移动支撑座的侧壁上。

竖向移动轴通过竖向限位导轨连接在竖向移动支撑座内，并且竖向移动轴可在竖向移动支撑座内上下移动。

竖向驱动电机连接在竖向移动支撑座的侧外壁上，并且通过竖向驱动电机传动齿轮与连接在竖向移动轴上的竖向齿条连接。

所述竖向移动轴为方形长管状；竖向移动轴的上端连接有上限位块，上限位块呈正方形板状，上限位块的宽度值大于竖向移动支撑座的上端面的宽度值。

所述上限位块的下端连接有橡胶垫，竖向移动轴的侧壁下上连接竖向限位导轨和下限位块，下限位块位于竖向限位导轨的下方。

所述旋转定位机构包括旋转固定座，旋转固定座包括旋转电机定位法兰和连接在旋转电机定位法兰上端的旋转电机连接法兰，旋转电机定位法兰通过螺栓与升降机构的下端连接包括旋转定位法兰和连接在旋转定位法兰下端的旋转电机定位法兰，旋转定位法兰的上端通过螺栓与升降机构的下端连接。

旋转电机定位法兰的后端固连有旋转电机，旋转电机定位法兰的中部内设置有旋转轴承组件，旋转电机的传动轴通过旋转轴承组件连接抹光机构，旋转电机的传动轴转动后可带动抹光机构做弧形摆动。

所述抹光机构包括浮动支撑平台，浮动支撑平台上连接有抹光机，抹光机通过十字连接件组件与浮动支撑平台连接，浮动支撑平台的两端部通过弹簧连杆组件连接抹光机。

所述浮动支撑平台包括电机托板，电机托板的侧壁上连接有四个直线轴承滑块，每个直线轴承滑块内通过轴承连接有一个缓冲光轴。

每个缓冲光轴连有一组弹簧连杆组件，缓冲光轴的下端连有固定环，缓冲光轴的上端穿过固定环、缓冲光轴后连接有直线轴承滑块，缓冲光轴的下端通过十字连接件与抹光机连接，每个缓冲光轴套有缓冲弹簧。

所述抹光机包括抹盘和旋转电机，抹盘呈圆盘状，抹盘的四周设置有弧形翻边，弧形翻边向上倾斜设置，旋转电机可调节转速，与抹盘可更换式连接。

本发明的有益效果是：

上述自动抹光设备中，设置有抹光机构、纵向行走机构、横向行走机构、升降机构和旋转定位机构，实现了抹盘对模具内的盾构管片进行更高效便捷的抹光。该设备使抹光工序耗时大大缩减，极大的提高了盾构管片的生产效率。工人只需要对设备进行操控便能完成盾构管片的抹光，减少了工人的工作量。设备的制造成本低，搭建简单，易于操控，应用与生产中安全稳定。该自动抹光设备中，通过四轴联动实现了抹盘对圆弧面的自动抹光，抹盘的翘起设计，有效的防止了抹盘切入盾构管片的表面，抹光效果更好。

附图说明

为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是管片自动抹光设备整体结构等轴测示意图。

图2是管片自动抹光设备整体结构俯视示意图。

图3是横向行走机构，升降机构局部示意图。

图4是升降机构和抹光机构、旋转定位机构等轴测示意图。

图5是抹光机构和旋转定位机构等轴测示意图。

图6是抹光机整体结构等轴测示意图。

图7是盾构管片自动抹光设备和模具的位置关系示意图。

图中：1、主体桁架；11、方形框架；12支撑立柱；13、地脚板；2、纵向行走机构；21、第一纵向齿条；22、第一电机驱动座组件；23、第一电机定位板；24、第一电机底座；25、第一纵向支撑轨道；26、第二纵向支撑轨道；27、第二电机驱动座组件；28、第二电机定位板；29、第一电机底座；210、第二纵向齿条；211、第一纵向驱动电机；212、第二纵向驱动电机；3、横向行走机构；31、横向限位块；32、横向支撑轨道；33、横向齿条；34、横向电机底座；35、横向驱动电机；36、竖向移动支撑座右侧板；37、竖向移动支撑座前板；38、竖向移动支撑座；39、竖向移动支撑座左侧板；310、竖向移动支撑座后板；4、升降机构；41、上限位块；42、竖向移动轴；43、竖向驱动电机；44、竖向电机底座；45、竖向齿条；46、竖向限位导轨；47、下限位块；5、旋转定位机构；51、旋转电机底座；52、旋转电机；53、旋转法兰；54、旋转电机定位法兰；55、旋转电机连接法兰；56、旋转定位座前板；57、旋转定位座顶板；58、旋转定位座侧板；6、抹光机构；61、缓冲光轴；62、固定环；63、直线轴承滑块；64、缓冲弹簧；65、抹盘；66、电机托板；67、连杆；68、十字连接件；69、连接侧板；610、浮动支撑平台；611、抹光电机。

具体实施方式

本发明提供了一种管片自动抹光设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1

结合图1至图7，一种管片自动抹光设备，包括主体桁架1和抹光机构6，主体桁架1上端连有纵向行走机构2，纵向行走机构2上连有横向行走机构3，横向行走机构3上连有升降机构4，升降机构4的下端连有旋转定位机构5，旋转定位机构5的下端连接可摆动旋转的抹光机构6。

主体桁架1包括方形框架11和连接在方形框架11下端的四个支撑立柱12，支撑立柱12的下端通过地脚板13与地面连接，纵向行走机构2包括第一纵向齿条21，第一纵向支撑轨道25，第二纵向支撑轨道26和第二纵向齿条210；第一纵向齿条21和第一纵向支撑轨道25连接在方形框架11的左部上端，第二纵向支撑轨道26和第二纵向齿条210连接在方形框架11的右部上端。

第一纵向齿条21和第二纵向齿条210上分别设置有第一电机驱动座组件22和第二电机驱动座组件27，第一电机驱动座组件22包括第一电机定位板23，第一电机底座24和第一纵向驱动电机211，第二电机驱动座组件27包括第一电机定位板28，第一电机底座29和第二纵向驱动电机212，横向行走机构3的两端分别连接第一电机驱动座组件22和第二电机驱动座组件27。横向行走机构3包括横向支撑轨道32和横向齿条33，横向支撑轨道32和横向齿条33相互平行设置，横向支撑轨道32边缘设有横向限位块31。

横向支撑轨道32和横向齿条33上端连接有横向电机驱动座组件；横向电机驱动座组件包括横向电机底座34和横向驱动电机35上端的横向驱动电机35，横向电机底座34上设置有竖向移动支撑座38，竖向移动支撑座38包括竖向移动支撑座右侧板36，竖向移动支撑座前板37，竖向移动支撑座左侧板39和竖向移动支撑座后板310。

升降机构4包括竖向移动轴42和竖向驱动电机43，竖向驱动电机43通过竖向电机底座44连接在竖向移动支撑座后板310上，竖向移动轴42通过竖向限位导轨46与竖向移动支撑座38内的滑块连接，实现竖向移动轴42在竖向移动支撑座38内上下移动。

竖向驱动电机43连接在竖向移动支撑座后板310上，并且通过竖向驱动电机43的传动齿轮与连接在竖向移动轴42上的竖向齿条45连接。

竖向移动轴42呈方形长管状；竖向移动轴42的上端连接有上限位块41，上限位块41呈正方形板状，上限位块41的宽度值大于竖向移动支撑座38的上端面的宽度值；上限位块41的下端连接有橡胶垫。

竖向移动轴42的侧壁上连接下限位块47，下限位块47位于竖向限位导轨46的下方，旋转定位机构5包括旋转电机定位法兰54和连接在旋转电机定位法兰54上端的旋转电机连接法兰55，旋转电机定位法兰54通过螺栓与升降机构4的下端连接。

旋转定位法兰54的后端通过旋转法兰53连接旋转电机底座51和旋转电机52，旋转电机52通过旋转电机连接法兰55连接旋转定位座前板56，旋转定位座前板56与旋转定位座顶板57，旋转定位座侧板58通过螺栓连接，旋转电机53旋转定位座侧板58与抹光机构6中的连接侧板69连接带动抹光机构6做弧形摆动。

抹光机构6包括浮动支撑平台610，浮动支撑平台610两侧分别装有连接侧板69，连接侧板69侧壁连接有四个直线轴承滑块63，直线轴承滑块63两两组合，平行放置并通过支撑连接缓冲光轴61，每个缓冲光轴61连有一组缓冲弹簧64。

电机托板66两端通过螺栓连接连杆67，连杆67通过十字连接件68与缓冲光轴61连接，缓冲光轴两端通过连接固定环62进行限位。

电机托板66上端通过螺栓与抹光电机611连接，抹光电机611下方连接抹盘65，通过抹光电机611带动抹盘65转动且可自行调节抹光电机611的转速，更换不同材质的抹盘65，实现对管片表面的抹光。

实施例2

为实现盾构管片抹光工序的自动化，提高效率，设计出四轴联动的盾构管片自动抹光设备，抹光机构6、纵向行走机构2、横向行走机构3、升降机构4和旋转定位机构5内的电机通过抹光设备控制系统控制。

为了保证运动过程中平稳、无剧烈振动，升降机构4，纵向行走机构2、横向行走机构3均为设计成齿轮齿条滑模结构，旋转定位机构5和抹光机构6采用中空旋转平台。

中空旋转平台为旋转的主体，中空旋转平台的转动通过旋转定位机构5中的电机驱动，中空旋转平台旋转后可以调节抹盘角度，使抹盘能够与模具7内的盾构管片的圆弧面相切。抹盘的旋转由抹光机构内的电机驱动。

为了保证抹盘对模具7内的盾构管片的表面具有极佳的压力调节性能，抹光机构采用弹簧支撑，拥有30mm浮动空间。抹盘边缘为弧形翘边，这样既可以避免抹盘切入盾构管片的表面，又能对盾构管片的表面的凸起部分施加向前的推力，使盾构管片表面的抹光效果更好。

自动抹光设备实现的是抹盘对圆弧面的抹光。四个联动轴X(纵向行走机构)，Y(横向行走机构)，Z(升降机构)，R轴(旋转定位机构)，其中X、Y、Z轴为直线轴，R轴为旋转轴。工作时，三个直线轴(X轴、Y轴、Z轴)实现圆弧插补运动，旋转轴(R轴)用来调节抹盘角度，保证抹盘的角度能随时调整至与圆弧面相切位置。抹盘为主轴，工作状态下抹盘是旋转的，进而可以将管片圆弧面由凹凸不平状态抹至光滑平整。

实施例3

上述自动抹光设备中，设置有抹光机构6、纵向行走机构2、横向行走机构3、升降机构4和旋转定位机构5，实现了抹盘对模具7内的盾构管片更高效便捷的抹光。该设备使抹光工序耗时大大缩减，极大的提高了盾构管片的生产效率。工人只需要对设备进行操控便能完成盾构管片抹光，减少了工人的工作量。设备的制造成本低，搭建简单，易于操控，应用与生产中安全稳定。该自动抹光设备中，通过四轴联动实现了抹盘对盾构管片圆弧面的自动抹光。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种管片自动抹光设备，其特征在于：包括主体桁架(1)和抹光机构(6)，主体桁架(1)上端连有纵向行走机构(2)，纵向行走机构(2)上连有横向行走机构(3)，横向行走机构(3)上连有升降机构(4)，升降机构(4)的下端连有旋转定位机构(5)，旋转定位机构(5)的下端连接可摆动旋转的抹光机构(6)；

所述主体桁架(1)包括方形框架(11)和连接在方形框架(11)下端的四个支撑立柱(12)，支撑立柱(12)的下端通过地脚板(13)与地面连接，纵向行走机构(2)包括第一纵向齿条(21)，第一纵向支撑轨道(25)，第二纵向支撑轨道(26)和第二纵向齿条(210)，一纵向齿条(21)和第一纵向支撑轨道(25)连接在方形框架(11)的左部上端，第二纵向支撑轨道(26)和第二纵向齿条(210)连接在方形框架(11)的右部上端；

所述纵向行走机构(2)包括第一纵向齿条(21)和第一纵向支撑轨道(25)，第二纵向齿条(210)和第二纵向支撑轨道(26)，第一纵向支撑轨道(25)和第二纵向支撑轨道(26)相互平行设置，第一纵向齿条(21)和第二纵向齿条(210)上分别设置有第一电机驱动座组件(22)和第二电机驱动座组件(27)，第一电机驱动座组件(22)包括第一电机定位板(23)和连接在第一电机底座(24)上端的第一纵向驱动电机(211)，第二电机驱动座组件(27)包括第二电机定位板(28)和连接在第二电机底座(29)上端的第二纵向驱动电机(212)，横向行走机构(3)的两端分别连接第一电机驱动座组件(22)和第二电机驱动座组件(27)；

所述横向行走机构(3)包括横向支撑轨道(32)和横向齿条(33)，横向支撑轨道(32)和横向齿条(33)相互平行设置，横向支撑轨道(32)边缘设有横向限位块(31)，横向支撑轨道(32)和横向齿条(33)上端连接有横向电机底座(34)和连接在横向电机底座(34)上端的横向驱动电机(35)，横向电机底座(34)上设置有竖向移动支撑座(38)，竖向移动支撑座(38)包括竖向移动支撑座右侧板(36)，竖向移动支撑座前板(37)，竖向移动支撑座左侧板(39)和竖向移动支撑座后板(310)；

所述升降机构(4)包括竖向移动轴(42)和竖向驱动电机(43)，竖向移动轴(42)通过竖向限位导轨(411)与竖向移动支撑座(38)内的滑块连接，实现竖向移动轴(42)可在竖向移动支撑座(38)内上下移动，竖向驱动电机(43)通过竖向电机底座(44)连接在竖向移动支撑座后板(310)上，并且通过竖向驱动电机传动齿轮与连接在竖向移动轴(42)上的竖向齿条(45)连接；

所述竖向移动轴(42)为方形长管状，竖向移动轴(42)的上端连接有上限位块(41)，上限位块(41)呈正方形板状，上限位块(41)的宽度值大于竖向移动支撑座(38)的上端面的宽度值，所述上限位块(41)的下端连接有橡胶垫，竖向移动轴(42)的侧壁上连接有竖向限位导轨(46)和下限位块(47)，下限位块(47)位于竖向限位导轨(46)的下方；

所述抹光机构(6)包括浮动支撑平台(610)，浮动支撑平台(610)下方通过十字连接件(68)连接电机托板(66)，通过电机托板连接抹光电机(611)，抹光电机(611)下方连接抹盘(65)。

2.根据权利要求1所述的一种管片自动抹光设备，其特征在于：所述主体桁架(1)包括方形框架(11)和连接在方形框架(11)下端的四个支撑立柱(12)，支撑立柱(12)的下端通过地脚板(3)与地面连接，纵向行走机构(2)包括第一纵向齿条(21)，第一纵向支撑轨道(25)，第二纵向支撑轨道(26)和第二纵向齿条(210)，第一纵向齿条(21)和第一纵向支撑轨道(25)连接在方形框架(11)的左部上端，第二纵向支撑轨道(26)和第二纵向齿条(210)连接在方形框架(11)的右部上端，第一纵向齿条(21)和第二纵向齿条(210)上分别设置有第一电机驱动座组件(22)和第二电机驱动座组件(27)，横向行走机构(3)的两端分别连接第一电机驱动座组件(22)和第二电机驱动座组件(27)，横向行走机构(3)包括横向支撑轨道(32)和横向齿条(33)，横向支撑轨道(32)和横向齿条(33)互平行设置，横向支撑轨道32)边缘设有横向限位块(31)。

3.根据权利要求1所述的一种管片自动抹光设备，其特征在于：所述旋转定位机构(5)包括旋转电机定位法兰(54)和连接在旋转电机定位法兰(54)上端的旋转电机连接法兰(55)，旋转电机定位法兰(54)通过螺栓与升降机构(4)的下端连接，旋转定位法兰(54)的后端通过旋转法兰(53)连接旋转电机底座(51)和旋转电机(52)，旋转电机(52)通过旋转电机连接法兰(55)连接旋转定位座前板(56)，旋转定位座前板(56)与旋转定位座顶板(57)，旋转定位座侧板(58)通过螺栓连接，旋转电机(53)旋转定位座侧板(58)与抹光机构(6)中的连接侧板(69)连接带动抹光机构(6)做弧形摆动。

4.根据权利要求1所述的一种管片自动抹光设备，其特征在于：所述抹光机构(6)包括浮动支撑平台(610)，浮动支撑平台(610)两侧分别装有连接侧板(69)，连接侧板(69)侧壁连接有四个直线轴承滑块(63)，直线轴承滑块(63)两两组合，平行放置并通过支撑连接缓冲光轴(61)，每个缓冲光轴连有一组缓冲弹簧(64)。

5.根据权利要求1所述的一种管片自动抹光设备，其特征在于：所述电机托板(66)两端通过螺栓连接连杆(67)，连杆(67)通过十字连接件(68)与缓冲光轴(61)连接，缓冲光轴(61)两端通过连接固定环(62)进行限位，电机托板(66)上端通过螺栓与抹光电机(611)连接，抹光电机(611)下方连接抹盘(65)，通过抹光电机(611)带动抹盘(65)转动且可自行调节抹光电机(611)的转速，更换不同材质的抹盘(65)，实现对管片表面的抹光。