一种碳素压实设备及碳素压实机器人的制作方法

本申请涉及压实设备技术领域，具体涉及一种碳素压实设备及碳素压实机器人。

背景技术：

炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。不仅是石墨，同时也包含金刚石、富勒烯、卡宾所有的含碳材料都称为碳素材料。碳素材料应用广泛，包括制作石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。碳素被提取之后通常呈粉状，需要在碳池中压实成块之后再进行转运或者进行加压、焙烧、煅烧、加工。

现有中，通常采用人工的方式对碳素进行压实，不仅工作量大、劳动强度高，而且粉状碳素通常会像灰尘一样弥漫在空气中，被人体吸入之后也会造成危害，挂壁的碳素也不易人工清理，造成碳素浪费以及部分碳素无法压实等情况。对于一些面积较大的碳池，人工很难跨越到碳池中部区域进行操作，此外，由于人工力度有限且无法控制，不适宜对叠加层数较多的碳素进行压实，很容易出现压实程度较弱、碳素层与层之间的间隙过大、密度差、块状不明显等缺陷，加工为电极、石墨、炭块等成品之后，难以保证成品的质量。

基于现有技术中存在的上述诸多问题，亟需发明一种具有降低工作难度、压实效果好、应用场景广泛等优点的碳素压实设备以及具有远程操控功能的碳素压实机器人。

技术实现要素：

本申请提供了一种碳素压实设备，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。

本申请所提供的碳素压实设备是通过以下技术方案实现的：

一种碳素压实设备，包括机架、设置于所述机架的主压实机构，以及位于所述主压实机构两相对侧的副压实机构；所述主压实机构包括第一升降装置和与所述第一升降装置相连接的第一压实件，且所述第一压实件能够在所述第一升降装置的驱动作用下执行主压实动作；所述副压实机构包括第二升降装置和与所述第二升降装置相连接的第二压实件，且所述第二压实件能够在所述第二升降装置的驱动作用下执行副压实动作；所述主压实动作和所述副压实动作均设置为上下运动，且所述主压实动作相对于所述副压实动作独立运动。

本申请中的碳素压实设备还具有下述附加技术特征：

所述第二压实件包括左压实件和右压实件；所述第二升降装置包括分别与所述左压实件和所述右压实件相连接的左升降部和右升降部；所述副压实动作包括左压实动作和右压实动作，所述左压实动作即由所述左升降部驱动所述左压实件上下运动，所述右压实动作即由所述右升降部驱动所述右压实件上下运动，且所述左压实动作相对于所述右压实动作独立运动。

所述第一压实件、所述左压实件以及所述右压实件均具有用于压实碳素的压实工作面，且所述左压实件、所述右压实件的压实工作面的面积均小于所述第一压实件的压实工作面的面积。

所述左升降部和所述右升降部均为升降油缸。

所述机架包括底盘、固定于所述底盘上方的支撑框架以及设置在所述支撑框架两相对侧的立柱，所述立柱中空；所述第一升降装置连接于所述支撑框架，所述左升降部和所述右升降部分别设于所述支撑框架两相对侧的所述立柱内。

所述立柱通过角钢固定连接于所述支撑框架。

所述第一升降装置包括对称设置的两个剪叉组和与每个所述剪叉组对应的举升油缸，所述举升油缸用于驱动所述剪叉组升降移动，两所述剪叉组的下端均与所述第一压实件相连；每个所述剪叉组包括至少一个剪叉单元，所述剪叉单元包括第一剪叉杆和第二剪叉杆，所述第一剪叉杆的中部和所述第二剪叉杆的中部铰接。

所述第一压实件包括连接板、压实板以及设置在所述连接板和所述压实板之间的连接杆，所述连接板连接于两所述剪叉组的下端，所述压实板位于所述连接板的下方以用于压实碳素。

所述第一升降装置、所述左升降部和右升降部均为多级升降装置。

本申请还提供了一种碳素压实机器人，包括如上所述的碳素压实设备、驱动所述设备行走的驱动机构、设置于所述设备中的控制模块，以及能够与所述控制模块通信的遥控装置；所述驱动机构设于所述底盘，所述控制模块分别与所述主压实机构、所述副压实机构以及所述驱动机构电连接，且当所述控制模块接收到所述遥控装置传输的控制信号后，能够控制所述主压实机构、所述副压实机构以及所述驱动机构运行。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的技术效果为：

本申请所提供的碳素压实设备，实现机械自动化压实碳素工作，解放人工双手，降低劳动强度。而且，相较于人工压实，压实设备具有数倍于人力以及可控的压实力度，压实后的块状碳素之间的间隙较小，结构密度大，块状明显，方便了转运，加工为成品后的质量较高；

而且，本申请中的碳素压实设备的核心之处还在于通过主压实机构执行的主压实动作和副压实机构执行的副压实动作的相互独立性，使得主压实机构可以用于对量较大的位于碳池中部的碳素进行压实，两相对侧的副压实机构可以用于对量较少的位于碳池边侧的碳素进行压实，使得设备对面积较大的碳池比较友好，相较于通过单个压实机构移动多处位置覆盖整个碳池的方式，通过主压实机构以及两相对侧的副压实机构配合，能够根据碳池内的碳素的存储量更加灵活地选用其中一个或者多个机构运行压实动作，也能够避免压实机构进行多处移动的复杂运行过程；

另外，对于出现碳素挂壁的情况，可以将主压实机构可以暂缓运行，仅运行两相对侧的副压实机构，使第二压实件往复运行，方便将挂壁的碳素进行反复清理和加压，还可以节省大量能耗；

此外，本申请所提供的碳素压实设备也适用于特定需求所采用的多个碳池叠加形成的组合型碳池，尤其适用于最常见的具有中部主粉碳池和两相对侧边粉碳池的组合型碳池。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所提供的第一视角下的碳素压实机器人的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的第二视角下的碳素压实机器人的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的第三视角下的碳素压实机器人的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的主压实机构的结构示意图；

图5为本申请所提供的副压实机构的部分结构示意图。

附图标记：

1机架，11底盘，12支撑框架，13立柱，14角钢；

2主压实机构，21第一升降装置，211剪叉组，2111剪叉单元，2111a第一剪叉杆，2111b第二剪叉杆，212举升油缸，22第一压实件，221连接板，222连接杆，223压实板；

3副压实机构，31第二升降装置，311左升降部，312右升降部，32第二压实件，321左压实件，322右压实件；

4驱动机构；

5组合型碳池。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1至图3所示的一种碳素压实设备，所述设备包括机架1、设置于所述机架1的主压实机构2，以及位于所述主压实机构2两相对侧的副压实机构3；所述主压实机构2包括第一升降装置21和与所述第一升降装置21相连接的第一压实件22，且所述第一压实件22能够在所述第一升降装置21的驱动作用下执行主压实动作；所述副压实机构3包括第二升降装置31和与所述第二升降装置31相连接的第二压实件32，且所述第二压实件32能够在所述第二升降装置31的驱动作用下执行副压实动作；所述主压实动作和所述副压实动作均设置为上下运动，且所述主压实动作相对于所述副压实动作独立运动。需要说明的是，此处所述的“独立运动”应作广义理解，既包括所述主压实动作和所述副压实动作可以同步执行，即所述第一压实件22和所述第二压实件32可以一起执行下压动作，也包括所述主压实动作和所述副压实动作可以单独执行，即所述第一压实件22或所述第二压实件32单独执行下压动作。

本申请所提供的碳素压实设备，实现机械自动化压实碳素工作，解放人工双手，降低劳动强度。而且，相较于人工压实，压实设备具有数倍于人力以及可控的压实力度，压实后的块状碳素之间的间隙较小，结构密度大，块状明显，方便了转运，加工为成品后的质量较高。

而且，本申请中的碳素压实设备的核心之处还在于通过主压实机构2执行的主压实动作和副压实机构3执行的副压实动作的相互独立性，使得主压实机构2可以用于对量较大的位于碳池中部的碳素进行压实，两相对侧的副压实机构3可以用于对量较少的位于碳池边侧的碳素进行压实，使得设备对面积较大的碳池比较友好，相较于通过单个压实机构移动多处位置覆盖整个碳池的方式，通过主压实机构2以及两相对侧的副压实机构3配合，能够根据碳池内的碳素的存储量更加灵活地选用其中一个或者多个机构进行压实，也能够避免压实机构进行多处移动的复杂运行过程。例如，当碳素量较少时，可以将碳素放置在碳池边侧位置，仅运行两侧的副压实机构3对碳素进行压实，主压实机构2可以不运行；当碳素中量时，可以将碳素放置在碳池中部位置，仅运行主压实机构2对碳素进行压实，副压实机构3可以不运行；当碳素量大到可以填充整个碳池底部时，可以同时运行主压实机构2和副压实机构3。

另外，对于出现碳素挂壁的情况，可以将主压实机构2可以暂缓运行，仅运行两相对侧的副压实机构3，使第二压实件32上下往复运行，方便将挂壁的碳素进行反复清理和加压，节省了运行主压实机构2所需要的大量能耗。

此外，本申请所提供的碳素压实设备也适用于特定需求所采用的多个碳池叠加形成的组合型碳池，尤其适用于最常见的如图1所示的具有中部主粉碳池和两相对侧边粉碳池的组合型碳池5，组合型碳池5可以应用于多品种碳素以及多种碳素密度需求的存储，使得可以将不同品种碳素或者需要加压至不同密度的碳素在组合型碳池5内分开存储、加压。具体实施时，将本申请中的主压实机构2对应于中部主粉碳池，副压实机构3对应于两相对侧边粉碳池，主压实机构2和副压实机构3可以施加不同的压力。

作为本申请的一种优选实施方式，所述第二压实件32包括左压实件321和右压实件322；所述第二升降装置31包括分别与所述左压实件321和所述右压实件322相连接的左升降部311和右升降部312；所述副压实动作包括左压实动作和右压实动作，所述左压实动作即由所述左升降部311驱动所述左压实件321上下运动，所述右压实动作即由所述右升降部312驱动所述右压实件322上下运动，且所述左压实动作相对于所述右压实动作独立运动。具体实施时，作为优选，左压实件321、左升降部311和右压实件322、右升降部312可采用相同的结构并对称分布在主压实机构2的两相对侧。

通过将所述左压实动作相对于所述右压实动作独立运动，左压实动作和右压实动作可以同步执行，也可以左压实动作或右压实动作单独执行，使得位于主压实机构2两侧的副压实机构3具有更加灵活的执行方式，也更加适用于碳素量较少的情况，以具有中部主粉碳池和两相对侧的边粉碳池的组合型碳池为例，可以将碳素存放在左右任一侧的边粉碳池内，仅运行对应的升降部即可完成压实工作，另一侧的升降部和主压实机构2可以不运行，进一步节省能耗，而且，将碳素放置在边分碳池相较于放置在主粉碳池进行压实，也方便对碳素进行取放。

作为本实施方式下的一个优选实施例，所述第一压实件22、所述左压实件321以及所述右压实件322均具有用于压实碳素的压实工作面(即用于直接接触碳素以将其进行压实的底面)，且所述左压实件321、所述右压实件322的压实工作面的面积均小于所述第一压实件22的压实工作面的面积。

由于挤压状态下，位于碳池中部的碳素容易向碳池边侧流动，导致碳池边侧的碳素厚度加大，因此，压实位于碳池边侧的碳素相较于压实位于碳池中部的碳素难度更高，而通过减小两相对侧的左压实件321和右压实件322的压实工作面的面积，可以提高施加在碳池边侧的碳素的应力，利用应力集中现象可以提高副压实机构3对于位于碳池边侧的碳素的下压强度，提高碳素的压实后的密度水平。

作为本实施方式下的一个优选实施例，如图1和图5所示(图5仅示出了左升降部311和左压实件321的结构示意图，右升降部312和右压实件322可参考左升降部311和左压实件321的结构示意图)，所述左升降部311和所述右升降部312均为升降油缸。升降油缸的体积较小，且易于安装，适用于固定连接面积较小的压实件(如本申请中的左压实件321和右压实件322)对位于碳池边侧的面积较小的碳素进行压实，能够保证压实件的工作稳定性。

作为本实施方式下的一个优选实施例，如图1所示，所述机架1包括底盘11、固定于所述底盘11上方的支撑框架12以及设置在所述支撑框架12两相对侧的立柱13，立柱13中空；所述第一升降装置21连接于所述支撑框架12，所述左升降部311和所述右升降部312分别设于所述支撑框架12两相对侧的所述立柱13内。

一方面，位于支撑框架12的两侧的立柱13能够提高支撑框架12的结构强度，保证其结构稳定性，进而保证与其相连的第一升降装置21运行时的稳定性；另一方面，通过将所述左升降部311和所述右升降部312分别设于所述支撑框架12两相对侧的所述立柱13内，方便了左升降部311和右升降部312的安装定位，还能够防止碳素进入左升降部311和右升降部312内，而降低其升降移动的流畅性。

作为本实施例下的一个优选示例，如图1和图3所示，所述立柱13通过角钢14固定连接于所述支撑框架12。能够防止立柱13发生晃动，提高左升降部311和右升降部312的运行稳定性，保证压实工作平稳进行。

作为本申请的一种优选实施方式，如图3和图4所示，所述第一升降装置21包括对称设置的两个剪叉组211和与每个所述剪叉组211对应的举升油缸212，所述举升油缸212用于驱动所述剪叉组211升降移动，两所述剪叉组211的下端均与所述第一压实件22相连；每个所述剪叉组211包括至少一个剪叉单元2111，所述剪叉单元2111包括第一剪叉杆2111a和第二剪叉杆2111b，所述第一剪叉杆2111a的中部和所述第二剪叉杆2111b的中部铰接。

通过剪叉式升降装置，在升降过程中，通过第一剪叉杆2111a和第二剪叉杆2111b的交叉转动，能够用于驱动整个第一压实件22的升降，执行主压实动作，进而实现碳素的压实。而且，剪叉组211回缩之后体积较小，占用机架1的空间也较小，使得整机结构更加紧凑和小型化。

作为本实施方式下的一个优选实施例，如图4所示，所述第一压实件22包括连接板221、压实板223以及设置在所述连接板221和所述压实板223之间的连接杆222，所述连接板221连接于两所述剪叉组211的下端，所述压实板223位于所述连接板221的下方以用于压实碳素。

相较于将第一压实件22设置为单层压板的结构形式，本申请中将第一压实件22设为通过连接杆222两侧连接有连接板221和压实板223的结构，有助于增大第一压实件22的整体高度，避免碳素介入而剪叉组211和举升油缸212内造成剪叉杆交叉转动不流畅和举升油缸212内的伸缩杆滑动不流畅。

作为本申请的一种优选实施方式，本申请前述所有实施方式、实施例、示例均可进一步地使所述第一升降装置21、所述第二升降装置31均为多级升降装置。

一方面通过多级升降装置内的各级升降模块可以同时移动相同距离，有利于加快升降速度，有助于提高工作效率；另一方面，也可以使主压实机构2和副压实机构3适用于深度较大的碳池，以方便对深度、厚度不同的碳素进行压实。对于本申请中第一升降装置21为举升油缸212，左升降部311和右升降部312均为升降油缸的技术方案，可以将举升油缸212和升降油缸设为多级伸缩缸。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1至图3所示，还提供了一种碳素压实机器人，包括如上所述的碳素压实设备、驱动所述设备行走的驱动机构4、设置于所述设备中的控制模块，以及能够与所述控制模块通信的遥控装置；所述驱动机构4设于所述底盘11，所述控制模块分别与所述主压实机构2、所述副压实机构3以及所述驱动机构4电连接，且当所述控制模块接收到所述遥控装置传输的控制信号后，能够控制所述主压实机构2、所述副压实机构3以及所述驱动机构4运行。

通过遥控装置可以实现远程操控，因此，在实际工作中，操作人员可以在距离碳池较远的位置操控碳素压实机器人的各压实机构执行压实动作，并操控驱动机构4自动行走，能够避免碳素粉末被人体吸入造成危害。

本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。