一种人造石生产设备的制作方法

本实用新型涉及人造石生产设备领域，特别是涉及一种可以生产具有纹理的人造石的人造石生产设备。

背景技术：

人造石作为天然石材的替代品，能够减少天然石材的消耗，是石材行业可持续发展的产品。人造石是用非天然的混合物制成的，是一种新型的复合材料，是由天然石材碎料、石粉、贝壳、玻璃等，加或不加入颜料后经一定的加工程序制成，一般的人造石生产流程是：基料配制、花料配制、混料、调色浆、成型混料、注模整平、高温高压真空压制、脱模、干燥固化、之后再进行岗块或毛坯板的裁切、抛光、包装等工序。

在现有的人造石生产中，人造石的颜色、质感、硬度已经可以做到与天然石材相似，在人造石的花纹或纹理方面，大部分为纯色、斑点状、团块状或条纹状，生产厂商大部分是以模仿天然石为纹理为目标，人造石中纹理的设置是通过人工布料实现的，主要方法有：1、人工布料法，人工布料法是依靠人工将人造石的原料布置在成型腔内，或在主料完成后的原料表面绘制条纹图形，这种方法浪费大量人力，而且生产环境恶劣，布料的纹理受人工经验影响大、不稳定；2、传送带布料法，传送带布料法是使用传送带将人造石的原料布置在成型腔内，由于传送带无法精确控制落料的位置和速度，使得用这种方法生产出的石材纹理不自然，档次低；3、预布料法是传送带布料法的改进版，即在原料进入成型腔前，将原料进行预排布或搅拌进行初次排布后，由中转机构再将整层布置好的原料转移到成型腔内，这样二次排布改善了石材的纹理，使其更加可控和稳定，但是这种方法的成型精度依然不高，图案的随机性较大，产品的图案质量不稳定。

中国专利cn200920213478.7公开了一种采用了程控机械手绘制图案的人造石生产设备，它包括成形输送带、预混料加工装置和色料加工装置，在成形输送带起始端设置将预混料和色料均匀地布入到成形输送带上的铺料装置，预混料加工装置和色料加工装置的出料口通过输料管连通铺料装置，在成形输送带的下游安装使人造石浆料固化成型的加热装置，在铺料装置和加热装置之间的成形输送带上面设置与计算机或可编程控制器连接的绘制纹理图案的程控机械手；该实用新型将程控机械臂伸入到成形输送带上人造石浆料层里，按照程序设定好的运行轨迹绘制纹理图案，理论上能实现层状纹理自然流畅，批次图案协调一致，但其层料的布料依旧是利用传送带布料，中各层原料的均匀与否与分布影响之后程控机械手绘制纹理的成形效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够精确的制出具有自然流畅纹理的人造石的生产设备。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种人造石生产设备，包括基料搅拌装置、花料搅拌装置、输料管路、控制模块、模具箱、真空压合机和导轨，所述基料搅拌装置的出料口通过所述输料管路连通所述模具箱，所述模具箱通过导轨能够移动至所述真空压合机中，在所述基料搅拌装置和所述真空压合机之间设置注料机械手，所述注料机械手包括注料手臂和安装于注料手臂末端的注料机头，所述注料机头上设置注料管，当所述模具箱位于布料工位时注料管的末端能够插入模具箱内，所述注料管的上部设置通过输料管路与所述花料搅拌装置连通，所述注料机械手与所述控制模块通讯连接。

进一步的，所述注料机械手的自由度在3个及以上。

进一步的，所述花料搅拌装置的水平位置高于所述注料机头的水平位置，或者，所述花料搅拌装置的出料口处设置与所述控制模块通讯连接的供给泵，所述供给泵的出料口通过注料连接管与所述注料管连通。

进一步的，所述注料管的最下端能够悬停在所述模具箱的成型腔腔体的底部上方1mm处。

进一步的，所述注料管的末端设置可开合且能够在注料管插入基料中时防止基料进入注料管中的尖部，所述尖部由若干个开合瓣合围而成，每个所述开合瓣顶端分别与所述注料管的下端管壁铰接，所述开合瓣的末端设置吸附体，所述吸附体为磁铁或可被磁铁吸附的金属。

进一步的，所述注料管的顶端设置排空阀，所述排空阀与所述控制模块通讯连接。

进一步的，在所述模具箱的一侧固定安装车体定位装置，通过车体定位装置实现模具箱在布料工位的精准定位，所述车体定位装置与所述控制模块通讯连接。

进一步的，在所述导轨一侧与布料工位相应的位置设置与所述控制模块连接的绘制纹理图案的绘纹机械手，所述绘纹机械手包括绘纹手臂和安装于绘纹手臂末端的绘纹机头，所述绘纹机头上设置搅拌爪。

进一步的，所述绘纹机头上设置有伺服电机，所述搅拌爪包括搅拌转轴和安装在搅拌转轴一端的搅拌指，所述伺服电机的转轴与所述搅拌转轴连接。

进一步的，所述搅拌爪的转轴上设有碟刹机构，所述碟刹机构用于锁定所述搅拌爪的旋转角度。

进一步的，在所述导轨一侧与布料工位相应的位置设置回收箱，所述回收箱用于回收所述注料管冲管使用完毕的花料。

进一步的，所述花料搅拌装置与所述注料管之间的输料管路或所述注料管的上部设置有电磁阀流量计，在所述注料管向模具箱中注入花料达到预设的值后，电磁阀流量计阀体关闭。

进一步的，在布料工位、模具箱的正上方设置料位计。

进一步的，所述注料机械手设置于模具箱止动于所述布料工位时、所述模具箱的正上方。

本实用新型的工作原理是：当模具箱停止在布料工位后，注料机械手按照预设的位点和深度向基料中注料，注料完成后模具箱进入真空压合机进行压合固化，在固化或注料的过程中，注料的花料由于基料坍塌受到积压而呈现出相应的图案纹理；或，在注料完成或部分位点注料完成后，使用绘纹机械手对注料后的花料进纹理的绘制，在绘制完成后模具箱进入真空压合机中进行压合固化。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型一种人造石生产系统可全程由计算机或可编程控制器控制生产，节省人力物理，提高生产效率；能够较为精确的控制花料落料或注料的位置，使得生产厂商设计的色彩、花纹能够良好的呈现，纹理自然流畅，能够高仿真天然大理石的纹理效果，批次之间的图案纹理较为统一，克服了现有技术中人造石图案简单，线条随机性强的缺点；由注料机械手向铺设的基料中精准注入预先制作完成的成块的或撕裂的团块、色浆、色粉等花料，再由绘纹机械手模仿人工绘制纹理，将花料由集中的状态绘画成形，通过将注料机械手或绘纹机械手的末端伸入到模具箱中，实现了本实用新型不仅可以应用于人造石毛坯板的纹理制作中，也可以应用于人造岗块的纹理制作中，本实用新型绘制出的纹理在水平方向和深度方向均有延续性，花纹更逼真。

本实用新型的注料管设有可开合的尖部，尖部更利于注料管向模具箱中插入，在插入的过程中，尖部始终保持闭合的状态，在注料管从基料中向外抽出的过程中，注料管中的花料将尖部顶开并注料，通过尖部的设置也使得注料管在插入基料的时候基料不会进入到注料管中，影响之后的注料的准确度；排空阀是防止注料管插入基料后，管内的空气无法排出或防止空气注入基料形成大气泡影响注料的效果；通过在模具箱上设置车体定位装置，使得模具箱每次停放的位置一致，使得不同批次间注料机械手在注料和绘纹机械手的绘制花纹的时候的起始位置一致，批次间的花纹更统一；通过使用碟刹机构锁定所述搅拌爪的旋转角度，使得绘纹机械手在绘制花纹的时候不会由于基料的阻力作用导致搅拌爪的偏转，不会造成花纹不可控的走型，使得设计者设计的花纹与绘纹机械手绘制出的花纹较为一致。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的一种人造石生产设备的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的注料管的装配示意图；

图3是本实用新型一个实施例的注料管的尖部结构示意图；

图4是本实用新型另一个实施例的注料管的尖部结构示意图；

图5是本实用新型另一个实施例的当模具箱静止在布料工位时，注料机械手和绘纹机械手的俯视示意图。

图中：基料搅拌装置1、花料搅拌装置2、花料21、输料管路3、花料输送管31、注料连接管32、供给泵33、模具箱4、车体定位装置41、回收箱42、真空压合机5、导轨6、布料工位70、注料机械手7、注料手臂71、注料机头72、注料管73、尖部74、开合瓣741、吸附体742、排空阀75、绘纹机械手9、搅拌爪91、绘纹手臂92、绘纹机头93。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，一种人造石生产设备，包括基料搅拌装置1、花料搅拌装置2、输料管路3、控制模块、模具箱4、真空压合机5和导轨6，基料搅拌装置1的出料口通过输料管路3连通模具箱4，模具箱4通过导轨6能够移动至真空压合机5中，在基料搅拌装置1和真空压合机5之间设置注料机械手7，注料机械手7包括注料手臂71和安装于注料手臂71末端的注料机头72，注料机头72上设置注料管73，当模具箱4位于布料工位70时注料管73的末端能够插入模具箱4内，注料管73的上部设置通过输料管路3与花料搅拌装置2连通，注料机械手7与控制模块通讯连接；控制模块为计算机或可编程控制器。

生产商生产人造石的过程大致相同，已在背景技术中进行了大致的说明，为了便于本申请文件的描述，本案中的基料搅拌装置1中所搅拌的“基料”指的是制备板材或岗块的基料，这个“基料”可以是单一的原料也可是已经混入过其他装饰性原料如碎石、贝壳、着色泥团等的混合料。花料搅拌装置2中所搅拌的“花料21”指的是需要添加到“基料”中花料，这个“花料21”可以是单一原料也可以是混合料，具体类型依据生产厂商的意图确定，这个“花料”可以是碎石、贝壳、玻璃、着色泥团、色浆、色粉、石粉等任何可以用于制作人造石的材料。在人造石生产过程中所使用的基料或花料的搅拌装置不做特别的要求，只要是现有技术中能实现基料或花料混合均匀目的搅拌装置即可，单一的原基料或花料可以从市场中直接购得，色泥团、碎石团等的制作也是现有技术，不再赘述。输料管路3是一个泛称，输送管路3的具体类型包括管道、软管、各类输送机等，本领域的技术人员有能力依据现场生产状况选择合适类型的输料管路，也不再赘述。需要注意的是，本申请中的“模具箱4”是一个广泛的概括，“模具箱4”包括生产人造石材所用的各类模具，包括板材框架、岗块模具等，同时依据“模具箱”的重量体积等的变化，可以相应的使用平面输送带、滚筒输送带、导轨等不同类型的运输导向结构进行“模具箱4”的移动。

如图1所示，花料搅拌装置2的水平位置高于注料机头72的水平位置使得花料21可以籍由重力下落至注料管73中，或者，花料搅拌装置2的出料口处设置与控制模块通讯连接的供给泵33，供给泵33的出料口通过注料连接管32与注料管73连通；若干花料搅拌装置2也可以供用一个供给泵33，通过配有电磁阀的三通、四通、五通、六通等管道配件与供给泵33的进口连通即可，供给泵33的类型是与花料21类型相匹配，包括但不限于混凝土泵、颗粒泵、污泥泵等，本领域的普通技术人员有能力依据所输送物料的不同选择相应类型的泵；当然，为了注料机械手7活动的灵活性，输料管路3、花料输送管31、和供给泵33均设有相应的支撑结构。

为了实现注料管73在模具箱4中位置全方位覆盖，注料机械手7的自由度至少为3个，注料管73的最下端能够悬停在模具箱4的成型腔腔体的底部上方1mm处，即注料管73的最下端能够贴近模具箱4的成型腔腔体的底部；对于注料机械手7基座的位置不做过多的要求，注料机械手7基座可以位于布料工位70时模具箱4的一侧，也可以是通过龙门架吊设于布料工位70时模具箱4的正上方，各类机械手可以从市场上直接购得，此处不再赘述。对于注料管73的设置方式，优选的做法是在注料机头72上设置夹具，使用夹具夹持注料管73，优选的，注料管73的直径和长度可变，因为不同的花料21类型都有一个较为合适的输送管径范围，注料管73的长度依据模具箱4的深度和注料机械手7的类型变化。

如图2、图3、图4所示，优选的，注料管73的末端设置可开合且能够在注料管73插入基料中时防止基料进入注料管73中的尖部74，尖部74由若干个开合瓣741合围而成，每个开合瓣741顶端分别与注料管73的下端管壁铰接，开合瓣741的末端设置吸附体742，吸附体742为磁铁或可被磁铁吸附的金属，至少一个开合瓣741的吸附体742具有磁性能吸引金属；吸附体742的作用有两个，一个是由于其在开合瓣741上占据一定的体积使得开合瓣741在合围的时候能够对其不至于错位，另一个作用是由于吸附体742间的吸附作用使得开合瓣741能够不需要从内部出料的时候自动闭合。

如图2、图3所示，其中图3中的虚线表示的是尖部74打开后开合瓣741位置，开合瓣741所围成的尖部74的尖端是在注料管73的轴线上，开合瓣741与注料管73的管壁铰接，开合瓣741的数量为2～10个，优选的为3个；在每一个开合瓣741的末端的内壁上设置吸附体742，当开合瓣741吸附在一起时，所有吸附体742组成的形状在远离开合瓣741末端的方向上有凹陷，凹陷在任意方向的竖截面为凹弧形或v形或圆角v形，即吸附体742的顶端是沿径向方向倾斜向上设置的，凹陷使的设置得注料管73内部的花料21向模具箱4中注入的时候能够将开合瓣741推开且不至于在开合瓣741的内壁上残留过多。

如图4所示，开合瓣741所围成的尖部74的尖端是在注料管73的一侧，开合瓣741的数量也可以是1个，开合瓣741的形状为与开合瓣741所在的注料管73的斜截面相匹配的椭圆形。

本实用新型中的注料管73有多种注料方式，第一种是在到达指定位点后注料管73竖直或斜向插入基料中，在注料管73完全插入基料后注料，在注料完成后抽出注料管73；第二种是在到达指定位点后注料管73竖直或斜向插入基料中后，注料管73进行预设轨迹的移动，在注料管73移动的过程进行注料，在注料完成后抽出注料管73。

优选的，注料管73的顶端设置排空阀75，排空阀75与控制模块通讯连接；这样设计的是考虑到若是基料的质地较为之致密，可能会导致注料管73的末端封堵、无法注料，若是由泵加压强制注料，会导致原先铺设的基料层中出现空气泡，为了防止出现上述两种情形，在注料管73注料前先将排空阀75与大气接通，使得花料搅拌装置2中的花料21能够顺利的注入到基料中去。

优选的，在模具箱4的一侧固定安装车体定位装置41，通过车体定位装置41实现模具箱4在布料工位70的精准定位，车体定位装置41与控制模块通讯连接；定位装置41可以是突出模具箱4一侧的突出、和检测这个突出是否到位的对射传感器或红外传感器或接近开关等，也可以磁头和磁尺定位技术，各类传感器可直接购得，为现有技术中的工件定位技术。

优选的，在导轨6一侧与布料工位70相应的位置设置回收箱42，回收箱42用于回收注料管73冲管使用完毕的花料21，这里的冲管指的是在上一种花料21注射完成后，先将注料管73移开模具箱4的范围，使用下一种花料对注料管73进行冲管，避免前一种花料21残迹混入下一种花料21中，影响花纹的清晰度。

优选的，花料搅拌装置2与注料管73之间的输料管路3或注料管73的上部设置有电磁阀流量计，以利于精确控制每次花料21的添加量，在注料管73向模具箱4中注入花料21达到预设的值后，电磁阀流量计阀体关闭，电磁阀流量计即通过流量反馈控制电磁阀启碧的一种阀门，可直接中市场中购得，也可以通过购买电磁阀和流量计基于同样的原理自行安装达到同样的功能。

可选的，在布料工位70、模具箱4的正上方设置一个或多个料位计，料位计一方面用于检测注料管73向基料中注料前、模具箱4中基料的初始高度，另一方面用于监测由于空气注入基料层引起的基料异常鼓起的情况。

下面结合本实施例中说明的人造石生产设置的具体结构，进一步说明本实用新型在实际生产中的应用情况。

基料、花料的搅拌环节和真空压合环节在实际生产中的技术已经较为完善，因此将搅拌环节和真空压合环节简述。

a)基料铺设：在基料搅拌完成后，由输送管路3将基料定量的输送至模具箱4中，在生产本次人造石的基料全部或部分铺设入模具箱4中后，将模具箱4移动至布料工位70，布料工位70是用于注料机械手32和绘纹机械手9布料的工位，布料工位70可以全部或部分与模具箱4装料时的工位重合，只要输送管路3不会影响到注料机械手32和绘纹机械手9活动即可；

b)布料：此时模具箱4借由车体定位装置41准确的止动在指定的位置，注料机械手7带动注料管73依据预设的程序伸入基料中或在基料层的表面进行注料，注料机械手7的位置实时反馈至控制模块中；若在步骤a中模具箱4仅装载了部分的基料，则该种情况下模具箱4返回至输料管路3的卸料位，继续装基料，本次装载完成后再移动至布料工位70进行再次布料，依次往复直至所有本次生产所需的基料和花料21全部按照预设的图样设置完成；

c)真空压合：将布料完成后的模具箱4移动至真空压合机5对生产人造石的材料进行真空压合。

实施例2

本实施例2与实施例1的不同之处在于，本实施例中的一种人造石生产设备还包括绘纹机械手9，在注料机械手7向基料中注料完成后，由绘纹机械手9依预设的行进轨迹划过注入基料的花料21形成花纹。

如图5所示，在导轨6一侧与布料工位70相应的位置设置与控制模块连接的绘制纹理图案的绘纹机械手9，绘纹机械手9包括绘纹手臂92和安装于绘纹手臂92末端的绘纹机头93，绘纹机头93上设置搅拌爪91，搅拌爪91包括1个或多个搅拌指，当搅拌指的数量为2个及以上时，搅拌爪91能够转动；绘纹机械手9的自由度同样至少为3个，且绘纹机械手9的灵活性要比注料机械手7更高，优选的，绘纹机头93上设置有伺服电机，搅拌爪91包括搅拌转轴和安装在搅拌转轴一端的搅拌指，伺服电机的转轴与搅拌转轴连接；搅拌爪91的设置是为了模拟人工绘制花纹，在绘纹机械手9的手臂移动的时候，搅拌爪91可控的转动类似于人工绘制花纹、在人工手臂移动的同时手掌方向的转动，搅拌爪91的灵活性提升，绘制出的花纹更加自然；优选的，考虑到基料的阻力作用，在搅拌爪91的转轴上设有碟刹机构，碟刹机构用于锁定搅拌爪91的旋转角度，防止绘纹机械手9在拨动基料的时候搅拌爪91方向不可控的改变；碟刹机构包括碟刹盘和碟刹制动装置，碟刹盘设置于搅拌转轴上搅拌指与伺服电机的转轴之间，在绘纹机头93上设有与碟刹盘相匹配的碟刹制动装置；本申请中的碟刹机构的目的是为了暂停搅拌爪91的转动；类似的任何能实现搅拌爪91止动的现有制动装置都可本申请中的碟刹装置进行替换。

下面结合本实施例2中说明的人造石生产设置的具体结构，进一步说明本实用新型在实际生产中的应用情况，为了避免重复说明，将本实施例2中与实施例1中作业环节相同的部分进行省略。

在b)布料的步骤中，本实施例2在每次注料机械手7注料完成后，控制模块依照预设的程序操控绘纹机械手9按预设轨迹移动，将布设的花料21划出花纹。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。