混凝土预制桩自动化生产线系统的制作方法

本发明属于建筑技术领域，涉及一种混凝土预制桩自动化生产线系统。

背景技术：

混凝土预制桩行业从上世纪80年代起步发展，已经有30多年的时间。全国的预制桩厂家从沿海地区往内陆地区发展，现约有600多间预制桩工厂，预制桩用量从2000年的1300万米到2011年的3亿多米，我国是世界上预制桩用量最大的国家。

对于预制桩工厂而言，设备是工厂进行生产的基本单元，合理的设备布局对均衡设备能力、保持物流平衡、降低生产成本起着至关重要的作用。但是预制桩工厂的生产线的规划和设计方面仍较为滞后，国内还没有形成系统的科学的预制桩生产线设计规范性文件，30年来，预制桩工艺流程设计并没有太大的改进，工艺流程及布局设计有优劣，均未能达到理想的投入与产出的效益比例，甚至有的预制桩厂因规划设计不合理，造成投资浪费，工艺“瓶颈”、安全隐患、生产成本高等因素已严重制约了预制桩行业的发展。

近年来，随着部分新设备的改进应用，工艺流程也有所改良，本申请人申请的公开号为：cn105599128b的中国专利提出一种能实现自动脱模的全自动管桩生产线，针对混凝土预制桩生产线的设备做出大量改进，但是缺少对车间内混凝土预制桩生产线系统进行优化的整体布局，从而制约了生产效率的提高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土预制桩自动化生产线系统，以优化混凝土预制桩生产线系统在车间内的布局。

为解决以上技术问题，本发明提供一种混凝土预制桩自动化生产线系统，包括第一模具输送机、第二模具输送机和第一移动顶升机构，所述第一模具输送机沿模具的输送方向依次设有模具清洗工位、放钢筋笼工位和合上模工位，所述第二模具输送机沿模具的输送方向依次设有合螺栓工位和张拉工位，所述第一移动顶升机构将所述第一模具输送机上的下模具以及上模具运送至所述第二模具输送机上。

进一步的，所述第一模具输送机的模具停运频率区别于所述第二模具输送机的模具停运频率。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统按混凝土预制桩制桩步骤划分，包括：

装笼区，用于将钢筋笼、固定端板和张拉组件运送并安装在下模具的预定位置上；

合模区，用于将上模具运送至下模具上方，并使上模具固定连接在下模具上；

张拉区，用于将钢筋笼上的主筋张拉至预定长度；

送料区，用于将混凝土运送至上模具与下模具围成的模腔内；

离心区，用于使混凝土在离心力的作用下密实成型为混凝土预制桩；

拆模区，用于将上模具从下模具上拆下，以显露混凝土预制桩；

倒桩区，用于翻转下模具，以使混凝土预制桩与下模具分离；

清洗区，用于清洗上模具的内壁以及下模具的内壁，并且将脱模剂涂刷在清洗后的上模具内壁以及下模具内壁上；

其中，所述第一模具输送机的模具清洗工位位于清洗区，所述第一模具输送机的放钢筋笼工位位于装笼区，所述第一模具输送机的合上模工位、所述第一移动顶升机构和所述第二模具输送机的合螺栓工位位于合模区，所述第二模具输送机的张拉工位位于张拉区。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统还包括用于将上模具从所述第一模具输送机翻转至位于合上模工位的下模具上方的合上模机构，所述合上模机构位于合模区。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统还包括轴向输送机和泵送机，所述轴向输送机和所述泵送机位于送料区，所述第二模具输送机与所述轴向输送机之间设有第二移动顶升机构，所述泵送机设置在邻近所述轴向输送机的位置上并用于朝上模具与下模具围成的模腔内泵送混凝土。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统还包括倒桩机和拆上模机构，所述倒桩机与所述第一模具输送机之间设有第三移动顶升机构，所述拆上模机构设置在邻近所述倒桩机的位置上并用于将上模具从所述倒桩机上的下模具上方运送至所述第一模具输送机上。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统还包括止动器和用于引导脱离下模具的混凝土预制桩运动至所述止动器处的引导架，所述止动器和所述引导架位于倒桩区。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统还包括设置在邻近所述止动器的位置上的拆端板机构，所述拆端板机构位于倒桩区。

进一步的，所述混凝土预制桩自动化生产线系统按混凝土预制桩制桩步骤划分，还包括：

编笼区，用于编制钢筋笼并将固定端板安装在钢筋笼的端部；

其中，所述编笼区与所述装笼区通过悬挂式输送机衔接。

进一步的，所述编笼区位于所述清洗区和/或所述倒桩区上方。

与现有技术相比，本发明的混凝土预制桩自动化生产线系统包括第一模具输送机，第一模具输送机设置有模具清洗工位、放钢筋笼工位和合上模工位，由于在模具清洗工位清洗上模具的内壁和/或下模具的内壁所需花费的时间、在放钢筋笼工位放置钢筋笼、固定端板和张拉组件所需花费的时间、在合上模工位将上模翻转至下模具上方并使二者扣合所需花费的时间大致相同，因此，当将模具清洗工位、放钢筋笼工位和合上模工位设置在第一模具输送机上时，“清洗上模具的内壁和/或下模具的内壁”、“放置钢筋笼、固定端板和张拉组件”以及“将上模翻转至下模具上方并使二者扣合”这三道工序可以在第一模具输送机的一次暂停工作时间内同时完成。

与现有技术相比，本发明的混凝土预制桩自动化生产线系统还包括第二模具输送机和第一移动顶升机构，第二模具输送机设置有合螺栓工位和张拉工位，在合螺栓工位上将上模具与下模具通过合模螺栓紧固为一体，在张拉工位张拉组件将钢筋笼主筋张拉至其自身强度的70％左右，由于混凝土预制桩在制桩过程中，模具停留在合螺栓工位、张拉工位与模具停留在清洗工位、放钢筋工位、合上模工位的时间不同，因此，将第一移动顶升机构设置在第一模具输送机与第二模具输送机之间，实现第一模具输送机和第二模具输送机以不同停运频率、不同速度工作。如此设计，通过优化混凝土预制桩生产线系统在车间内的布局，以实现缩短混凝土预制桩制桩所需花费的时间。

本发明中，第一移动顶升机构将第一模具输送机上的下模具以及上模具运送至第二模具输送机上。如此设计，位于第一模具输送机上的下模具以及上模具无需通过行车吊运至第二模具输送机的合螺栓工位上。

附图说明

图1为本发明混凝土预制桩自动化生产线系统的平面布局示意图；

图2为图1中第一纵向输送线的侧视图；

图3为图2中倒桩区的局部放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

本发明中，所述混凝土预制桩包括但不限于有端板或无端板的实心方桩、空心方桩、实心管桩、空心管桩、实心异形桩、空心异形桩和竹节桩。

参见图1，混凝土预制桩自动化生产线系统，包括第一模具输送机100、第二模具输送机200和第一移动顶升机构300，第一模具输送机100沿模具的输送方向依次设置有模具清洗工位1001、放钢筋笼工位1002和合上模工位1003，第二模具输送机200沿模具的输送方向依次设置有合螺栓工位2001和张拉工位2002，第一移动顶升机构300将第一模具输送机100上的下模具以及上模具运送至第二模具输送机200上。

由于上模具在模具清洗工位1001停留的时间、下模具在模具清洗工位1001停留的时间、下模具在放钢筋笼工位1002停留的时间、下模具在合上模工位1003停留的时间与模具(本发明中，所述模具包括上模具和下模具)在张拉工位2002停留的时间不同，因此，将模具清洗工位1001、放钢筋笼工位1002和合上模工位1003设置在第一模具输送机100上，将张拉工位2002设置在第二模具输送机200上，第一模具输送机100以区别于第二模具输送机200的模具停运频率运送模具，以实现提高混凝土预制桩的制桩速度。

需要解释的是，所述“模具停运频率”的定义是：在单位时间内，模具输送机暂停运送模具的次数。将模具停运频率的定义运用在本发明的实施例中，即第一模具输送机100的模具停运频率是在单位时间内第一模具输送机100暂停运送模具的次数，第二模具输送机200的模具停运频率则是在单位时间内第二模具输送机200暂停运送模具的次数。

参考现有混凝土预制桩在各个制桩步骤所需花费的时间，模具在合螺栓工位2001和张拉工位2002所需第二模具输送机200暂停工作的时间大致相同，模具在模具清洗工位1001、放钢筋笼工位1002和合上模工位1003所需第一模具输送机100暂停工作的时间大致相同，模具在合螺栓工位2001所需第二模具输送机200暂停工作的时间＞模具在合上模工位1003所需第一模具输送机100暂停工作的时间。因此，本实施例中优选第一模具输送机100的模具停运频率＞第二模具输送机200的模具停运频率。

参见图1，混凝土预制桩自动化生产线系统，包括装笼区2、合模区3、张拉区4、送料区5、离心区6、拆模区8、倒桩区9和清洗区10，混凝土预制桩其中一种制桩的步骤包括：

步骤一，在装笼区2将钢筋笼(钢筋笼包括主筋和焊接在主筋上的螺旋筋)、固定端板(固定端板有两块，一块是头板，头板设置在模具位于张拉组件的一端，另一块是尾板，尾板设置在模具远离张拉组件的一端)和张拉组件安装在下模具上；首先，将至少部分固定端板(头板)以卡接、螺钉、焊接等任意一种或多种安装方式安装在下模具的内壁上，其次，将钢筋笼、固定端板(尾板)、张拉固定板运送至位于装笼区2的下模具的内壁上，再次，将至少部分固定端板(尾板)以卡接、螺钉、焊接等任意一种或多种安装方式安装在下模具的内壁上，最后，钢筋笼通过张拉板、张拉定位套和张拉丝杆(张拉组件包括张拉板、张拉固定板、张拉定位套、张拉丝杆)设置在固定端板(头板)上；

步骤二，在合模区3将上模具与下模具固定为整体的模具；首先，将步骤一中的下模具以及设置在下模具上的钢筋笼、固定端板、张拉组件从装笼区2运送至合模区3处，其次，利用合模机构将上模具扣合在下模具上方，再次，利用合模螺栓锁紧机构将合模螺栓锁紧以使上模具与下模具紧密的固定为整体的模具；

步骤三，在张拉区4对钢筋笼进行张拉；首先，将步骤二中的模具运送至张拉区4处，其次，张拉机构通过张拉组件将钢筋笼张拉至其自身强度的70％左右，再次，装大螺母机将驱动大螺母相对张拉组件的张拉丝杆旋转，直至大螺母以直接或间接的方式抵靠在固定端板(头板)的端面上；

步骤四，在送料区5泵送混凝土；首先，将步骤三中的模具运送至送料区5处，其次，泵送机将混凝土泵送至模具的模腔内；

步骤五，在离心区6使混凝土密实成型为混凝土预制桩；首先，将步骤四中的模具运送至离心区6处，其次，离心机根据预设的旋转速度工作10min-18min以使混凝土密实成型为混凝土预制桩，再次，在离心机停止工作后，吊运机构提高模具位于张拉组件一端的高度，以使模具尾端倾倒模具在离心过程中产生的废浆水；

步骤六，在拆模区8将上模具从下模具上拆下；首先，将步骤五中的模具运送至拆模区8处，其次，拆大螺母机驱动大螺母相对张拉组件的张拉丝杆旋转，以使大螺母与固定端板(头板)分离，再次，拆螺栓机构将合模螺栓从上模具上拆下，最后，拆上模机构将上模具从下模具上拆下并将上模具放置在清洗区10处，以实现显露至少部分放置在下模具内壁上的混凝土预制桩；

步骤七，在倒桩区9将贴合下模具内壁的混凝土预制桩倒出；启动倒桩机(由于拆模区8与倒桩区9部分重合，因此，混凝土预制桩以及下模具在完成步骤六后无需运动)并驱动步骤六中的下模具旋转，以使混凝土预制桩在自身重力的作用下与下模具分离并运动至引导架上；

步骤八，在清洗区10清洗上模具的内壁以及下模具的内壁，并且将脱模剂涂刷在清洗后的上模具内壁以及下模具内壁上；首先，将步骤七中的上模具以及下模具运送至清洗区10，其次，清洗机喷出清洗液用于冲刷附着在上模具内壁上的混凝土以及清洗机喷出清洗液用于冲刷附着在下模具内壁上的混凝土，再次，清洗机或其他设备将脱模剂涂刷在上模具的内壁以及下模具的内壁上。

本实施例中，第一模具输送机100的模具清洗工位1001位于清洗区10，第一模具输送机100的放钢筋笼工位1002位于装笼区2，第一模具输送机100的合上模工位1003、第一移动顶升机构300和第二模具输送机200的合螺栓工位2001位于合模区3，第二模具输送机200的张拉工位2002位于张拉区4。

参见图1，在步骤五中，为使混凝土预制桩的强度达到40mpa以上，当模具完成倾倒废浆水时，将离心区6的模具运送至蒸养区7的蒸养池内，并使模具在蒸养池内静停1h至2h，模具在蒸养池内静停1h至2h后，将蒸汽通入蒸养池内并使蒸养池内温度缓慢升至90℃至100℃，模具在温度为90℃至100℃、气压为0.1mpa的蒸养池内养护3h至8h。当然，在本发明的其他实施例中，当混凝土预制桩安装在强度要求不高的工作场地时，混凝土预制桩可以在离心后自然养护一段时间直接使用。

在步骤五中，为使混凝土预制桩的强度达到80mpa以上，当模具完成倾倒废浆水时，将离心区6的模具运送至蒸养区7的高压釜内进行高温蒸汽养护，高压釜内的最高温度为180℃至200℃，饱和蒸汽压力为1.0mpa，养护时间8h至12h。

本实施例中，倒桩区9、清洗区10、装笼区2、合模区3和张拉区4依次纵向布置形成第一纵向输送线，离心区6和蒸养区7依次纵向布置形成第二纵向输送线，送料区5设置在张拉区4与离心区6之间形成第一横向输送线，拆模区8设置在蒸养区7与倒桩区9之间形成第二横向输送线。将具有第一纵向输送线和第二纵向输送线的混凝土预制桩生产线系统称为混凝土预制桩两跨生产线系统，第一纵向输送线的一端和第二纵向输送线的一端之间设置有第一横向输送线，第一纵向输送线的另一端和第二纵向输送线的另一端之间设置有第二横向输送线，如此设计，模具沿第一纵向输送线、第一横向输送线、第二纵向输送线和第二横向输送线上以“回”字形的运动轨迹依次移动。

参见图1，本实施例的混凝土预制桩自动化生产线系统还包括轴向输送机52和泵送机51，轴向输送机52和泵送机51位于送料区5，泵送机51设置在邻近轴向输送机52的位置上并用于朝上模具与下模具围成的模腔内泵送混凝土，根据张拉区4位于第一纵向输送线以及送料区5位于第一横向输送线不难得出，模具在张拉区4的运动方向与模具在送料区5的运动方向是不同的，在第二模具输送机200与轴向输送机52之间设有第二移动顶升机构53，实现第二模具输送机200和轴向输送机52以不同停运频率、不同速度工作。

参见图1，混凝土预制桩自动化生产线系统按混凝土预制桩制桩步骤划分，还包括：

编笼区1，用于编制钢筋笼并将固定端板和/或张拉固定板安装在钢筋笼的端部；

其中，编笼区1与装笼区2通过悬挂式输送机20衔接。如此设计，编制好的钢筋笼无需行车就能运送至装笼区2。

从图2可以看出，编笼区1位于清洗区10和倒桩区9上方。当编笼区1位于清洗区10和倒桩区9上方时，位于清洗区10的上模具和下模具在涂刷脱模剂后将会被第一模具输送机100运送至装笼区2。在本发明的其他实施例中，编笼区可以位于清洗区和倒桩区的其中之一上方。

参见图2，混凝土预制桩自动化生产线系统还包括倒桩机91和拆上模机构，拆上模机构设置在邻近倒桩机91的位置上并用于将上模具从倒桩机91上的下模具上方运送至第一模具输送机100上，倒桩机91用于调节下模具的内壁朝向，以实现混凝土预制桩在自身重力的作用下相对下模具运动直至与下模具的内壁分离为止，倒桩机91与第一模具输送机100之间设有第三移动顶升机构，当混凝土预制桩与下模具的内壁分离时，第三移动顶升机构将倒桩机91上的下模具运送至第一模具输送机100上。

参见图3，混凝土预制桩自动化生产线系统还包括止动器93和用于引导脱离下模具的混凝土预制桩运动至止动器93处的引导架94，止动器93和引导架94位于倒桩区9。

从图3可以看出，为引导混凝土预制桩运动至止动器93处，本实施例的引导架94的上端面为斜面。

优选的，混凝土预制桩自动化生产线系统还包括设置在邻近止动器93的位置上的拆端板机构，拆端板机构位于倒桩区9。拆端板机构可以将抵靠在止动器93处的混凝土预制桩上的固定端板、张拉固定板拆下。

参见图1，混凝土预制桩自动化生产线系统还包括用于将上模具从第一模具输送机100翻转至位于合上模工位1003的下模具上方的合上模机构31，合上模机构31位于合模区3。合上模机构31与拆上模机构可以是同一套机构。

第一模具输送机、第二模具输送机、第一移动顶升机构、合模机构、合模螺栓锁紧机构、张拉机构、装大螺母机、泵送机、离心机、吊运机构、蒸养池、拆螺栓机构、倒桩机、清洗机、第二移动顶升机构、第三移动顶升机构、拆大螺母机、轴向输送机、悬挂式输送机、高压釜、止动器、引导架、拆端板机构等在本发明具体实施方式中提及的设备均为现有技术。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。