一种管片混凝土自动抹光机的制作方法

本发明涉及交通隧道基础建设中的混凝土管片施工领域，具体涉及一种管片混凝土自动抹光机。

背景技术：

目前我国正在大规模建设各种桥梁隧道，主要集中在高铁、高速公路、城市地铁等方面。随着社会的不断发展，建设的规模将越来越大。而“专用产品混凝土管片”作为一个基础部件的需求量也是越来越大。

“专用产品混凝土管片”制造的大概过程：用专门的钢筋笼制造成“专用产品混凝土管片”的形状，放置在一个特定的装置内，把商品混凝土倒入、震动后底部及四周成型，虽表面也基本成型但需要人工按照设计的圆弧曲线来抹平，同时要清理四周多余混凝土。鉴于这种状况，在生产过程中就需要大量的人工去操作此工作。由于用人的成本在逐年上升，导致生产企业正常的生产会受到人的因素干扰，尤其是在夏天，工作环境的温度会非常高，工人无法现场正常工作。因此，传统的生产人工成本高，效率低、质量不稳定；工作环境不好，潮湿、温度高，生产工人很难招。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种管片混凝土自动抹光机，本管片混凝土自动抹光机可自动具有抹平功能，替代人工，减少人为操作的干扰，降低劳动强度，减少费用。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种管片混凝土自动抹光机，包括x轴直线导轨滑台、y轴直线导轨滑台、z轴直线导轨滑台、b轴抹光片控制电机、c轴赶平杆控制电机、赶平抹光执行机构、气缸和计算机控制系统，所述x轴直线导轨滑台与y轴直线导轨滑台滑动连接，所述z轴直线导轨滑台与y轴直线导轨滑台滑动连接，所述z轴直线导轨滑台、b轴抹光片控制电机、c轴赶平杆控制电机和气缸均与赶平抹光执行机构连接，所述气缸连接有气源，所述气源与气缸之间连接有电磁阀，所述x轴直线导轨滑台、y轴直线导轨滑台、z轴直线导轨滑台、b轴抹光片控制电机、c轴赶平杆控制电机和电磁阀均与计算机控制系统连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，包括多根立柱、所述立柱的顶端安装有两个相互平行的x轴直线导轨滑台，两个y轴直线导轨滑台垂直滑动连接在两个x轴直线导轨滑台上，两个y轴直线导轨滑台之间滑动连接有活动面板，所述活动面板的中部设有通孔且z轴直线导轨滑台与通孔滑动连接，所述z轴直线导轨滑台穿过通孔从而与赶平抹光执行机构连接，所述赶平抹光执行机构包括支撑面板、旋转杆、平板、抹光片和赶平杆，所述c轴赶平杆控制电机安装在支撑面板的右端，所述c轴赶平杆控制电机通过旋转杆连接有赶平杆的一端，所述赶平杆的另一端通过旋转杆与支撑面板的左端连接，所述支撑面板的中部设有多个气缸，所述气缸的推杆穿过支撑面板从而连接有位于支撑面板下方的平板，所述平板的下表面与b轴抹光片控制电机连接，所述b轴抹光片控制电机与抹光片连接，所述抹光片位于赶平杆的上方，所述x轴直线导轨滑台、y轴直线导轨滑台、z轴直线导轨滑台、b轴抹光片控制电机、c轴赶平杆控制电机、电磁阀和计算机控制系统均连接有电源。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括两个y轴横梁，两个所述y轴直线导轨滑台分别设置在两个y轴横梁上，所述y轴横梁滑动连接在两个x轴直线导轨滑台之间，两个所述x轴直线导轨滑台上均设有用于驱动y轴横梁滑动的x轴驱动组件，所述x轴驱动组件包括x轴齿条、x轴电机和x轴减速机，所述x轴齿条沿x轴直线导轨滑台方向设置，所述x轴电机和x轴减速机固定在y轴横梁上，所述x轴电机的输出轴与x轴减速机的输入轴连接，所述x轴减速机的输出轴安装有x轴齿轮，所述x轴齿轮与x轴齿条相啮合，所述x轴电机与计算机控制系统连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，一个所述y轴横梁的一端滑动连接在一个x轴直线导轨滑台上且另一端滑动连接在另一个x轴直线导轨滑台上，另一个所述y轴横梁的一端滑动连接在一个x轴直线导轨滑台上且另一端滑动连接在另一个x轴直线导轨滑台上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述y轴直线导轨滑台设有用于驱动活动面板滑动的y轴驱动组件，所述y轴驱动组件包括y轴齿条、y轴电机和y轴减速机，所述y轴齿条沿y轴直线导轨滑台方向设置，所述y轴电机和y轴减速机固定在活动面板上，所述y轴电机的输出轴与y轴减速机的输入轴连接，所述y轴减速机的输出轴安装有y轴齿轮，所述y轴齿轮与y轴齿条相啮合，所述y轴电机与计算机控制系统连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，还包括z轴竖梁，所述z轴直线导轨滑台设置在z轴竖梁上，所述z轴竖梁穿过活动面板的中部的通孔从而与支撑面板的中部连接，所述z轴直线导轨滑台包括z轴丝杆和z轴电机，所述z轴丝杆上设有与之配套的z轴螺母，所述z轴螺母与活动面板的通孔的侧壁固定连接，所述z轴电机设置在z轴竖梁的顶端且z轴电机用于驱动z轴螺母相对于z轴丝杆滑动，所述z轴电机与计算机控制系统连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述c轴赶平杆控制电机为c轴电机直联式减速机，所述c轴电机直联式减速机包括c轴伺服电机和c轴减速机，所述c轴伺服电机与c轴减速机的输出轴垂直安装，所述c轴减速机的输出轴通过一个旋转杆与赶平杆的右端连接，所述支撑面板的左端设有旋转座，所述旋转座转动连接有另一个旋转杆且该旋转杆与赶平杆的左端连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述b轴抹光片控制电机为b轴电机直联式减速机，所述b轴电机直联式减速机包括b轴伺服电机和b轴减速机，所述b轴电机连接b轴减速机，所述b轴减速机的输出轴连接有竖杆，所述竖杆的顶端与平板连接，所述竖杆的底端与抹光片连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述立柱为钢管，所述钢管的顶端安装有长方形框梁，所述框架的两条长边的上表面均安装有x轴直线导轨滑台，所述支撑面板的中部设有四个气缸，两个气缸位于z轴直线导轨滑台的左侧且该两个气缸的推杆穿过支撑面板从而与位于支撑面板下方的平板左端的上表面连接，另两个气缸位于z轴直线导轨滑台的右侧且该两个气缸的推杆穿过支撑面板从而与位于支撑面板下方的平板右端的上表面连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述支撑面板的表面还设有两个气缸且该两个气缸的推杆穿过支撑面板从而连接有清扫机构，一个气缸设置在位于z轴直线导轨滑台左侧的两个气缸的左侧，另一个气缸设置在位于z轴直线导轨滑台右侧的两个气缸的右侧，所述清扫机构位于支撑面板的下方，所述清扫结构为毛刷。

本发明与现有技术人工抹平的优点：本发明的计算机控制系统控制x轴电机、y轴电机、z轴电机、b轴抹光片控制电机、c轴赶平杆控制电机和电磁阀以实现所有的动作，使赶平抹光执行机构自动进行抹平工作，实现了自动化机械结构，可自由实现圆弧面的准确抹平，几乎替代人工，减少人为操作的干扰，降低劳动强度，减少费用；本发明通过x轴直线导轨滑台、y轴直线导轨滑台、z轴直线导轨滑台联合工作，增加了生产效率，减少成本；本发明将赶平杆的结构和抹光片的结构结合在一起，实现了先赶平再抹平的功能，以达到最佳的圆弧度和表面光洁度；本发明设有的清扫机构，可在抹平完成后进行清扫工作，实现了清扫功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的赶平抹光执行机构的结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图3对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种管片混凝土自动抹光机，其特征在于：包括x轴直线导轨滑台3、y轴直线导轨滑台5、z轴直线导轨滑台11、b轴抹光片控制电机14、c轴赶平杆控制电机13、赶平抹光执行机构、气缸20和计算机控制系统，所述x轴直线导轨滑台3与y轴直线导轨滑台5滑动连接，所述z轴直线导轨滑台11与y轴直线导轨滑台5滑动连接，所述z轴直线导轨滑台11、b轴抹光片控制电机14、c轴赶平杆控制电机13和气缸20均与赶平抹光执行机构连接，所述气缸20连接有气源，所述气源与气缸20之间连接有电磁阀，所述x轴直线导轨滑台3、y轴直线导轨滑台5、z轴直线导轨滑台11、b轴抹光片控制电机14、c轴赶平杆控制电机13和电磁阀均与计算机控制系统连接。

本实施例中，参见图1，一种管片混凝土自动抹光机，还包括多根立柱1，所述立柱1的顶端安装有两个相互平行的x轴直线导轨滑台3，两个y轴直线导轨滑台5垂直滑动连接在两个x轴直线导轨滑台3之间，两个y轴直线导轨滑台5之间滑动连接有活动面板10，所述活动面板10的中部设有通孔且z轴直线导轨滑台11与通孔滑动连接，所述z轴直线导轨滑台11穿过通孔从而与赶平抹光执行机构连接，参见图2和图3，所述赶平抹光执行机构包括支撑面板12、旋转杆17、平板25、抹光片15和赶平杆16，所述c轴赶平杆控制电机13安装在支撑面板12的右端，所述c轴赶平杆控制电机13通过旋转杆17连接有赶平杆16的一端，所述赶平杆16的另一端通过旋转杆17与支撑面板12的左端连接，所述支撑面板12的中部设有多个气缸20，所述气缸20的推杆穿过支撑面板12从而连接有位于支撑面板12下方的平板25，所述平板25的下表面与b轴抹光片控制电机14连接，所述b轴抹光片控制电机14与抹光片15连接，所述抹光片15位于赶平杆16的上方，所述x轴直线导轨滑台3、y轴直线导轨滑台5、z轴直线导轨滑台11、b轴抹光片控制电机14、c轴赶平杆控制电机13、电磁阀和计算机控制系统均连接有电源。

本实施例中，参见图1，还包括两个y轴横梁4，两个所述y轴直线导轨滑台5分别设置在两个y轴横梁4上，所述y轴横梁4滑动连接在两个x轴直线导轨滑台3之间，两个所述x轴直线导轨滑台3上均设有用于驱动y轴横梁4滑动的x轴驱动组件，所述x轴驱动组件包x轴齿条、x轴电机7和x轴减速机，所述x轴齿条沿x轴直线导轨滑台3方向设置，所述x轴电机7和x轴减速机均固定在y轴横梁4上，所述x轴电机7的输出轴与x轴减速机的输入轴连接，所述x轴减速机的输出轴安装有x轴齿轮，所述x轴齿轮与x轴齿条相啮合，所述x轴电机7与计算机控制系统连接。本实施例中的计算机控制系统是与伺服驱动器进行电气连接，伺服驱动器带动x轴电机7连接，使x轴电机7旋转。

本实施例中，参见图1，一个所述y轴横梁4的一端滑动连接在一个x轴直线导轨滑台3上且另一端滑动连接在另一个x轴直线导轨滑台3上，另一个所述y轴横梁4的一端滑动连接在一个x轴直线导轨滑台3上且另一端滑动连接在另一个x轴直线导轨滑台3上。

本实施例中，参见图1，所述y轴直线导轨滑台5设有用于驱动活动面板10滑动的y轴驱动组件，所述y轴驱动组件包括y轴齿条、y轴电机8和y轴减速机，所述y轴齿条沿y轴直线导轨滑台5方向设置，所述y轴电机8和y轴减速机均固定在活动面板10上，所述y轴电机8的输出轴与y轴减速机的输入轴连接，所述y轴减速机的输出轴安装有y轴齿轮，所述y轴齿轮与y轴齿条相啮合，所述y轴电机8与计算机控制系统连接。本实施例中的计算机控制系统是与伺服驱动器进行电气连接，伺服驱动器带动y轴电机8连接，使y轴电机8旋转。

本实施例中，参见图1，还包括z轴竖梁6，所述z轴直线导轨滑台11设置在z轴竖梁6上，所述z轴竖梁6穿过活动面板10的中部的通孔从而与支撑面板12的中部连接，所述z轴直线导轨滑台11包括z轴丝杆和z轴电机9，所述z轴丝杆上设有与之配套的z轴螺母，所述z轴螺母与活动面板10的通孔的侧壁固定连接，所述z轴电机9设置在z轴竖梁6的顶端且z轴电机9用于驱动z轴螺母相对于z轴丝杆滑动，所述z轴电机9与计算机控制系统连接。

本实施例中，参见图1，所述立柱1为钢管，所述钢管的顶端安装有长方形框梁2，所述框架的两条长边的上表面均安装有x轴直线导轨滑台3。

本实施例中，参见图3，所述c轴赶平杆控制电机13为c轴电机直联式减速机，所述c轴电机直联式减速机包括c轴伺服电机22和c轴减速机23，所述c轴伺服电机22与c轴减速机23的输出轴垂直安装，所述c轴减速机23的输出轴通过一个旋转杆17与赶平杆16的右端连接，所述支撑面板12的左端设有旋转座18，所述旋转座18转动连接有另一个旋转杆17且该旋转杆17与赶平杆16的左端连接。

本实施例中，所述b轴抹光片控制电机14为b轴电机直联式减速机，所述b轴电机直联式减速机包括b轴伺服电机和b轴减速机，所述b轴电机连接b轴减速机，所述b轴减速机的输出轴连接有竖杆24，所述竖杆24的顶端与平板25连接，所述竖杆24的底端与抹光片15连接。

本实施例中，所述支撑面板12的中部设有四个气缸20，两个气缸20位于z轴直线导轨滑台11的左侧且该两个气缸20的推杆穿过支撑面板12从而与位于支撑面板12下方的平板25左端的上表面连接，另两个气缸20位于z轴直线导轨滑台11的右侧且该两个气缸20的推杆穿过支撑面板12从而与位于支撑面板12下方的平板25右端的上表面连接。

本实施例中，所述支撑面板12的表面还设有两个气缸20且该两个气缸20的推杆穿过支撑面板12从而连接有清扫机构19，一个气缸20设置在位于z轴直线导轨滑台11左侧的两个气缸20的左侧，另一个气缸20设置在位于z轴直线导轨滑台11右侧的两个气缸20的右侧，所述清扫机构19位于支撑面板12的下方，所述清扫结构为毛刷21。

本实施例可以采用8根方钢管作为立柱1，立柱1固定在工作地面上，立柱1上架设4根固定框梁，形成了一个稳定的长方形衍架结构。本实施例的x轴直线导轨滑台3采用齿条加直线导轨结构，确保长度任意长短，运行速度快，而控制精度不变，又兼顾将来的维修保养方便；y轴直线导轨滑台5采用齿条加直线导轨结构，安装方便，又兼顾将来的维修保养方便；z轴直线导轨滑台11采用高精度珠丝杆加直线导轨结构，安装方便，也是兼顾将来的维修保养方便；x轴电机7、y轴电机8和z轴电机9均为高精度交流伺服电机；b轴抹光片控制电机14主要为角度转向使用，通过专门的机械结构，变换抹光片15的角度。c轴赶平杆控制电机13为特殊工装的自动转向、功能切换作用。计算机控制系统部分采用专门开发的六轴数控系统，可实现在线自由编程，对不同的混凝土外观自由编程操作。本实施例的抹光片15也可使用抹平板25替代，抹平的平板25尺寸约450*150mm，其角度根据加工混凝土面的圆弧度由程序自动调整。

本发明由于工作台面非常大，设备启动停止的惯性也很大，x轴采用双驱动，为两个方向同步启动一个轴，实际两轴；本发明的赶平抹光执行机构带有一个自动转向和一个自动角度调整功能，分别由b轴抹光片控制电机14和c轴赶平杆控制电机13驱动，自动转向为c轴电机直联式减速机，自动角度调整为b轴抹光片控制电机14和气缸20，由于被转动的部件较重，移动惯量大，增加了b轴减速机和c轴减速机23。自动转向主要实现功能为通过c轴赶平杆控制电机13通过驱动旋转杆17从而带动赶平杆16实现旋转功能，将赶平杆16让开，让抹光片15和清扫机构19开始工作。具体工作过程为：

需要加工的管片混凝土虽表面也基本成型但需要人工按照设计的圆弧曲线来抹平，本实施例利用自动抹光机替代人工来抹平，首先，需要加工的物件放置在加工平台上，计算机控制系统由计算机编制程序控制x轴电机7、y轴电机8、z轴电机9、b轴抹光片控制电机14、c轴赶平杆控制电机13和电磁阀以实现所有的动作。首先，计算机控制系统根据预先设定的程序控制x轴电机7、y轴电机8、z轴电机9进行工作,y轴直线导轨滑台5在x轴直线导轨滑台3上左右滑动，活动面板10在y轴直线导轨滑台5上前后滑动，由于z轴直线导轨滑台11的z轴螺母与活动面板10的通孔的侧壁固定连接，因此z轴螺母在z轴直线导轨滑台11上滑动形成了z轴直线导轨滑台11在活动面板10的通孔内上下滑动的现象，最终实现赶平抹光执行机构在x轴、y轴和z轴方向上的移动，赶平抹光执行机构的赶平杆16在最下方，赶平杆16在x轴、y轴和z轴方向上的移动的同时用于把混凝土赶平，加工平整，但表面可能会有些不平整，待下一个抹光程序进行平整，整个控制由计算机控制，本实施例中的赶平杆16的结构和形状采用现有技术，目的为了将混凝土赶平；其次，赶平后通过c轴赶平杆控制电机13控制赶平杆16旋转90度，让抹光片15工作，b轴抹光片控制电机14控制抹光片15的前后倾斜角度，位于z轴直线导轨滑台11的左侧的两个气缸20和位于z轴直线导轨滑台11的右侧的两个气缸20控制抹光片15的左右倾斜角度，这样确保抹光片15能够在任意角度内自由移动，从而实现b轴抹光片控制电机14和气缸20按照设定的程序要求在加工过程中自动根据圆弧度来自适应变化角度，以达到最佳的圆弧度和表面光洁度，由于需要加工的工件是大圆弧状的管片，在抹平时必须动态调整角度才能达到设计要求，因此同时，x轴电机7、y轴电机8、z轴电机9也一直工作，带动抹光片15在x轴、y轴和z轴方向上的移动，因此抹光片15工作的整个过程需要x轴、y轴、z轴、b轴四个变量同时进行，抹平工作结束后，开始周边清扫工作，清扫由专门的气缸20控制，工作时计算机控制系统发出指令，气缸20动作，清扫机构19伸出来，上面由毛刷21，按照工件轨迹进行全面清扫一次，清扫机构19主要用于工件周边多余的混凝土，把它们清扫出去，该清扫机构19采用两组气缸20控制，推动清扫机构19进行工作，同时，x轴电机7、y轴电机8、z轴电机9也一直工作，由x、y、z三轴联动进行带动清扫机构19移动清扫。本实施例的所有控制均采用计算机控制系统控制，以实现所有的动作。

本设备是配合安装在混凝土自动生产线上的，加工时工件的形状也是不一样的，所以增加了工件自动设备自动加工功能。但工件通过专用的移动车送到指定的加工区域时，本系统还可以设置自动设备工件号，自动调用相关的加工程序。由于移动车每次送工件时的位置不一定在规定的地方，会有一定的偏差，机器还有自动校正加工位置功能。该功能在计算机软件中实现。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。