一种人行道自动排砖铺设一体机的制作方法

本发明涉及交通及建筑施工设备技术领域，具体涉及一种人行道自动排砖铺设一体机。

背景技术：

随着我国城市化进度不断发展，城市的扩张以及老城市基础设施的更新势在必行，马路建设量越来越多，人行道的铺设量也越来越多。现阶段人行道的铺砖工作几乎全部为人工进行，费时费力人工成本高，经济效益并不高，在铺设的过程中也会例如工人的工作效率低，天气变化等各种问题的影响而导致工期延长甚至造成严重经济损失。因此，为了克服人行道铺砖工作由于人为而存在的问题，铺砖机的研发和应用就显得越发重要。现有的铺砖机器类型多种多样，包括全自动式、半自动式、液压式、震动式等多种样式，能够按照实际需求铺设各种彩砖、花砖和路沿石，人行道铺砖机具有整齐、美观等特点，是一种可以满足环境要求和城市建设政策的机械产品。据抽样调查表明，使用道路铺砖工具的单位比利用传统人力铺砖的单位，可以节约大量的人力和物力资源，大幅度提高建设工程的工作效率。

但是，现有的人行道铺砖机通常需要在砖块统一放置及摆正平铺的基础上才可正常工作，由于对砖块进行统一放置及确认摆正平铺依然需要耗费一定的劳动力，因此如何在散乱放置砖块的基础上依然可以实现自动铺砖的效果是目前行业中所需解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种人行道自动排砖铺设一体机，通过在设置上砖放倒传送机构、双触点摆正机构以及可摇摆滚动推进机构等相互配合，使得砖块的快速传送和摆正平铺，实现一体化铺砖的功能。

本发明的技术方案如下：

一种人行道自动排砖铺设一体机，包括固定在机架上的上砖放倒传送机构、摆正机构、可摇摆滚动推进机构、气缸滑轨推砖机构以及重力自落砖滑轨；所述上砖放倒传送机构由两条具有高度差的传送带相互连接构成，利用传送带的高度差和速度差实现砖块放倒；所述摆正机构通过定位架连接在传送带上方，用于摆正铺平砖块；所述可摇摆滚动推进机构包括连接在上砖放倒传送机构尾端且呈可倾斜向上滑动的提升轨道，提升轨道上滚动连接有软质滚子，旋转的软质滚子不断挤压下方置于传送带上的砖块，使其在摩擦力的带动下进入气缸滑轨推砖机构；所述气缸滑轨推砖机构包括连接在气缸上的锯齿形推杆以及沿着砖块移动方向设置的长条形铺砖轨道，锯齿形推杆沿垂直于砖块移动的方向推动排列在铺砖轨道上的砖块；所述重力自落砖滑轨由上至下倾斜的连接在铺砖轨道侧边，为铺砖轨道上的砖块提供下滑轨道。

进一步的，所述上砖放倒传送机构包括具有高度差且相互连接的第一段低速传送带、第二段高速传送带以及连接在第二段高速传送带尾部的输料皮带；所述第一段低速传送带水平传送砖块，第二段高速传送带与第一段低速传送带之间具有30～60°倾角。

进一步的，所述摆正机构包括滑动连接在定位架的定位孔中且呈对称设置的柱塞以及柱塞抬升装置；所述柱塞穿过定位架朝输料皮带延伸，柱塞底端连接有可旋转的圆盘触点；所述柱塞抬升装置包括连接在两柱塞背向输料皮带的顶端的水平挡杆、在竖直方向上分别固定柱塞位置的两旋转卡爪以及连接两旋转卡爪的弹簧；所述水平挡杆穿过设置在定位架上表面中部的导向柱后同时连接两端的柱塞，导向柱中设置有导向活塞与水平档杆连接，使得水平挡杆可以沿着导向柱上下滑动；旋转卡爪的尖端位于柱塞侧壁开设的轨迹槽中，旋转卡爪与设置在定位架上的支撑柱分别通过铰接杆铰接，使得旋转卡爪能够围绕铰接点旋转。

进一步的，所述铰接杆与旋转卡爪连接的的顶端开设有弹簧安装槽，弹簧的两端连接在弹簧安装槽中的横杆上；所述横杆和导向活塞之间通过连杆连接。

进一步的，所述提升轨道背向输料皮带的一端通过滑槽轴连接“凹”型的抬升架，抬升架的开口槽内设有所述软质滚子，软质滚子滚动连接在所述滑槽轴上；所述提升轨道尾部与机架之间设置有缓冲弹簧。

进一步的，所述铺砖轨道位于可摇摆滚动推进机构后方用于承接依次通过可摇摆滚动推进机构的砖块；所述气缸固定在机架上，气缸的输出杆与锯齿形推杆连接；所述锯齿形推杆与铺砖轨道的长度方向平行，向前推动铺砖轨道的砖块；所述铺砖轨道上还设置有压力传感器，用于感应铺砖轨道承载的砖块压力，压力传感器与气缸之间电连接，用于控制气缸的工作。

进一步的，所述铺砖轨道的远离可摇摆滚动推进机构的一侧边设置有垂直挡板，用于控制放置在铺砖轨道上的砖块数量。

进一步的，所述锯齿形推杆靠近可摇摆滚动推进机构的一端设置有与锯齿形推杆的锯齿平行的弧形推板；所述弧形推板在锯齿形推杆靠近铺砖轨道移动的同时可插入所述抬升架下方，抬升架沿着弧形推板的弧形边上升，进而带动软质滚子抬升，停止挤压砖块。

进一步的，所述重力自落砖滑轨由支架支撑固定在机架上，所述支架的侧壁连接有路面压实辊子，在移动过程中对落至施工路面上的砖块进行压实。

本发明的有益效果：

(1)本发明的人行道自动排砖铺设一体机具有上砖放倒传送机构和双触点摆正机构，结构简单、操作方便，能够在砖块的快速传送中能够摆正砖块，自动确认砖块的摆正平铺，降低了工作者的劳动强度，提高了砖块铺设的工作效率。

(2)本发明的人行道自动排砖铺设一体机通过可摇摆滚动推进机构和气缸滑轨推砖机构的相互配合能够实现推砖和在铺砖轨道上自动化铺砖，其中可摇摆滚动推进机构的进砖过程和气缸滑轨推砖机构的铺砖的过程互不干涉

(3)本发明中的气缸滑轨推砖机构中的齿形推杆上的锯齿间隔是可调整的，适用于各种规格砖块的铺设。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明中摆正机构的结构示意图；

图4为图3的正视图；

图5为图3的右视图；

图6为图5中d-d处的剖视图；

图7为本发明中可摇摆滚动推进机构的结构示意图；

图8为图7的正视图。

图中附图标记表示为：

1、机架；11、车轮；2、上砖放倒传送机构；21、第一段低速传送带；22、第二段高速传送带；23、输料皮带；24、皮带轮；25、传动皮带；3、摆正机构；31、定位架；311、定位孔；312、导向柱；313、支撑柱；314、导向活塞；32、柱塞；321、圆盘触点；322、轨迹槽；33、柱塞抬升装置；331、水平挡杆；332、旋转卡爪；333、弹簧；334、弹簧安装槽；335、连杆；336、铰接杆；337、横杆；4、可摇摆滚动推进机构；41、提升轨道；411、缓冲弹簧；42、软质滚子；43、滑槽轴；44、抬升架；5、气缸滑轨推砖机构；51、气缸；52、锯齿形推杆；53、铺砖轨道；55、垂直挡板；56、弧形推板；6、重力自落砖滑轨；61、支架；7、路面压实辊子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1至图8，一种人行道自动排砖铺设一体机，包括固定在机架1上的上砖放倒传送机构2、摆正机构3、可摇摆滚动推进机构4、气缸滑轨推砖机构5以及重力自落砖滑轨6；所述机架1上安装有车轮11，机架1可通过任何连接装置连在一驱动车辆上，进而带动整个装置前进完成铺砖任务；所述上砖放倒传送机构2由两条具有高度差的传送带相互连接构成，利用传送带的高度差和速度差可实现将砖块放倒；所述摆正机构3通过定位架31连接在传送带上方，用于摆正铺平砖块，便于下一步的推砖和落砖工作；所述可摇摆滚动推进机构4位于摆正机构3后方，包括连接在上砖放倒传送机构2尾端且呈可倾斜向上滑动的提升轨道41，提升轨道41上滚动连接有软质滚子42，旋转的软质滚子42不断挤压下方置于传送带上的砖块，使其在摩擦力的带动下进入气缸滑轨推砖机构5，砖块在气缸滑轨推砖机构5上铺平；所述气缸滑轨推砖机构5包括连接在气缸51上的锯齿形推杆52以及沿着砖块移动方向设置的长条形铺砖轨道53，锯齿形推杆52沿垂直于砖块移动的方向推动排列在铺砖轨道53上的砖块，锯齿形推杆52接触砖块的一端为锯齿状，特殊的齿形能够使砖块交错排列，满足不同的铺砖要求；所述重力自落砖滑轨6由上至下倾斜的连接在铺砖轨道53侧边，为铺砖轨道53上的砖块提供下滑轨道；重力自落砖滑轨6使砖块依靠重力滑下，减少了功率的损耗，同时重力自落砖滑轨6两侧安装有导向装置，可避免砖块从滑轨上脱开飞出滑轨，同时可以将铺砖轨道53上的砖块与砖块之间的距离压紧，提高路面的紧实度。

参见图1和2，所述上砖放倒传送机构2包括具有高度差且相互连接的第一段低速传送带21、第二段高速传送带22以及连接在第二段高速传送带22尾部的输料皮带23；所述第一段低速传送带21水平传送砖块，第二段高速传送带22与第一段低速传送带21之间具有30～60°倾角；利用人工将砖块摆放到第一段低速传送带21上，当摆放的砖块运动到第一段低速传送带21边缘后，因为与第二段高速传送带22之间的高度差倒下至第二段高速传送带22，两个传送带的传送速度不相同，第一段低速传送带21的速度稍慢于第二段高速传送带22，能够避免砖块之间的相互堆叠，将排列紧密的砖分散开，保证砖与砖之间的距离，砖块依次经过第一段低速传送带21、第二段高速传送带22和输料皮带23后进入后方的摆正机构3；所述上砖放倒传送机构2通过传送装置进行传动，传送装置包括固定在机架1内的步进电机(图中未示出)、固定在第一段低速传送带21、第二段高速传送带22和输料皮带23上的皮带轮24、将皮带轮24连接的传动皮带25；步进电机输出的动力通过键传递给皮带轮24，由皮带轮24带动传动皮带25的运动，进而实现各传送带的运动；多个支撑轴通过角钢固定在第二段高速传送带22处，使整个传送带结构稳定不易变形。

参见图3至图6，所述摆正机构3包括滑动连接在定位架31的定位孔311中且呈对称设置的柱塞32以及柱塞抬升装置33；所述柱塞32穿过定位架31朝输料皮带23延伸，柱塞32底端连接有可旋转的圆盘触点321；所述柱塞抬升装置33包括连接在两柱塞32背向输料皮带23的顶端的水平挡杆331、在竖直方向分别固定柱塞32位置的两旋转卡爪332以及连接两旋转卡爪332的弹簧333；所述水平挡杆331穿过设置在定位架31上表面中部的导向柱312后同时连接两端的柱塞32所述水平挡杆331穿过定位架31上的导向柱312连接两端的柱塞32，导向柱312中设置有导向活塞314与水平挡杆331连接，使得水平挡杆331可以沿着导向柱312上下滑动，水平挡杆331能够保证当砖块只接触到一个圆盘触点321并对其施加推力时，两个柱塞32无法同时抬起，此时砖块无法从摆正机构3通过；当砖块在输料皮带23的摩擦力的作用下摆正后，砖块接触到两个圆盘触点321，并对两个圆盘触点321同时施加向上的推力，此时两个柱塞32和水平挡杆331同时被抬起，导向活塞314在导向柱312中向上移动；旋转卡爪332的尖端位于柱塞32侧壁开设的轨迹槽322中，旋转卡爪332与设置在定位架31上的支撑柱313分别通过铰接杆336铰接，使得旋转卡爪332能够围绕铰接点旋转；所述铰接杆336与旋转卡爪332连接的的顶端开设有弹簧安装槽334，弹簧333的两端连接在弹簧安装槽334中的横杆337上；所述横杆337和导向活塞314之间通过连杆335连接；在摆正机构3未工作时，旋转卡爪332的尖端卡在柱塞32侧壁轨迹槽322的顶端，相当于一个钩子钩住柱塞32，进而固定柱塞32在竖直方向上的位置；当摆正的砖块对柱塞32同时施加向上的推力时，柱塞32、水平挡杆331以及导向活塞314均同时向上移动，此时，两连杆335分别朝背向导向活塞314的方向旋转，进而向外推动旋转卡爪332的弹簧安装槽334，弹簧333拉伸，与旋转卡爪332连接的铰接杆336围绕与支撑柱313的铰接点朝背向导向活塞314的的方向转动，带动旋转卡爪332的尖端沿着柱塞32侧壁的轨迹槽322向下移动，松开对柱塞32的固定，两柱塞32同时被抬升，砖块从定位架31下方通过。

其中，摆正机构3受力分析如下：

将砖块作为研究对象，砖块受到的重力为g，传送带的支持力为fn、摩擦力为ff，输料皮带23的摩擦系数为μ，△x为弹簧333的变化长度，砖块对于双圆盘触点321的作用力为f；设双圆盘触点321的底部倾角为α，弹簧333的劲度系数为k，砖块与双圆盘触点321均接触：

ff＝μfn＝μg

ff＝fcosα

kδx＝fsinα

综上弹簧的劲度系数

参见图7和图8，所述提升轨道41背向输料皮带23的一端通过滑槽轴43连接“凹”型的抬升架44，抬升架44的开口槽内设有所述软质滚子42，软质滚子42滚动连接在所述滑槽轴43上；所述提升轨道41尾部与机架1之间设置有缓冲弹簧411，用于平横稳定提升轨道41；软质滚子42由于重力会压在砖块上面，旋转后会给砖块一个向前的摩擦力，使得砖块进入气缸滑轨推砖机构5。

其中，可摇摆滚动推进机构4受力分析如下：

将位于软质滚子42下的砖块作为研究对象，砖块的重力为g，铺砖轨道53的支持力为fn，摩擦力为ff，前面砖块的阻碍为f1，软质滚子42的挤压力为f2，砖块与软质滚子42之间的摩擦系数为μ1，与铺砖轨道53之间的摩擦系数为μ2，n为铺砖轨道53上砖块的个数：

f前进＝μ1f2

f阻碍＝μ2(f2+g)+(n-1)gμ2

f前进＞f阻碍

参见图1，所述铺砖轨道53位于可摇摆滚动推进机构4后方用于承接依次通过可摇摆滚动推进机构4的砖块；所述气缸51固定在机架1上，气缸51的输出杆与锯齿形推杆52连接；所述锯齿形推杆52与铺砖轨道53的长度方向平行，向前推动铺砖轨道53的砖块；所述铺砖轨道53上还设置有压力传感器(图中未示出)，用于感应铺砖轨道53承载的砖块压力，压力传感器与气缸51之间电连接，用于控制气缸51的工作，当砖块铺满铺砖轨道53后，压力传感器发出信号使电磁换向阀导通，气缸51向前推动锯齿形推杆52，锯齿形推杆52向前推砖；所述铺砖轨道53的远离可摇摆滚动推进机构4的一侧边设置有垂直挡板55，防止铺砖轨道53上砖块过多从铺砖轨道53上掉落。

参见图1，所述锯齿形推杆52靠近可摇摆滚动推进机构4的一端设置有与锯齿形推杆52的锯齿平行的弧形推板56；所述弧形推板56在锯齿形推杆52靠近铺砖轨道53移动的同时可插入所述抬升架44下方，抬升架44沿着弧形推板56的弧形边上升，给抬升架44施加一个向上的分力，进而带动软质滚子42抬升，停止挤压砖块。

参见图1，所述重力自落砖滑轨6由支架61支撑固定在机架1上，所述支架61的高度高出重力自落砖滑轨6的表面，防止砖块从重力自落砖滑轨6上滑出；所述支架61的侧壁连接有路面压实辊子7，在移动过程中对落至施工路面上的砖块进行压实。

本发明的工作原理：

首先，将砖块放置在上砖放倒传送机构2的第一段低速传送带21上，砖块依次经过第一段低速传送带21、第二段高速传送带22，由于第一段低速传送带21和第二段高速传送带22之间的高度差，使得砖块倒下后送至输料皮带23；

然后，砖块再经过第一段低速传送带21和第二段高速传送带22后由于高度差掉落，造成砖块摆放不正；当歪斜的砖块经过摆正机构3时，会先触碰到一个圆盘触点321，在输料皮带23的作用下会给予圆盘触点321一个推力，此时，由于只有一个圆盘触点321受到推力，连接两个柱塞32且平衡的柱塞抬升装置33无法同时向上抬升，砖块无法从定位架31下方通过双触点摆正机构3；在输料皮带23不断摩擦的作用下，歪斜的砖块的另一个角会碰到另一个圆盘触点321，砖块位置摆正，同时给两个柱塞32提供向上的推力，两个柱塞32和水平挡杆331同时被抬起，导向活塞314在导向柱312中向上移动，两连杆335分别朝背向导向活塞314的方向旋转，进而向外推动旋转卡爪332的弹簧安装槽334，弹簧333被拉伸，旋转卡爪332的连接端围绕与支撑柱313的铰接点朝背向导向活塞314的的方向转动，旋转卡爪332的尖端沿着柱塞32侧壁的轨迹槽322向下移动，松开对柱塞32的固定，两柱塞32同时被抬升，砖块从定位架31下方通过；

其次，砖块在输料皮带23上继续被传送，经过连接在输料皮带23尾部的可摇摆滚动推进机构4，当砖块通过摆正机构3后，旋转的软质滚子42由于重力挤压砖块同时给砖块提供一个向前的摩擦力，使得砖块向后进入气缸滑轨推砖机构5；

接着，经过可摇摆滚动推进机构4的砖块进入气缸滑轨推砖机构5，一块接一块整齐的排列在铺砖轨道53上，当砖块铺满铺砖轨道53后，压力传感器54发出信号使电磁换向阀导通，气缸51启动向前推动锯齿形推杆52，锯齿形推杆52向前推砖至重力自落砖滑轨6；在锯齿形推杆52推动砖块的同时，设置在与锯齿形推杆52一端且与锯齿形推杆52垂直的弧形推板56向前运动插入可摇摆滚动推进机构4的抬升架44下方，抬升架44沿着弧形推板56的弧形边上升，给抬升架44施加一个向上的分力，同时带动软质滚子42抬升，停止挤压砖块，不再进砖，避免了进砖动作对推砖动作的干扰；

最后，铺设在铺砖轨道53上的砖块统一被推入重力自落砖滑轨6，沿着滑轨落至地面后被连接在支架61上的路面压实辊子7压实，完成铺砖任务。

以上对本发明的实施例所提供的一种人行道自动排砖铺设一体机进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上用新型的限均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实制。