1.本发明涉及水泥性能检测设备的技术领域，具体涉及一种全自动水泥用水量及凝结时间检验装置。
背景技术：
2.本发明根据gb/t 1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法设计。
3.根据标准要求，标准稠度试杆由有效长度为50mm
±
1mm，直径为φ10mm
±
0.05mm的圆柱形耐腐蚀金属制成。初凝试，直径为针由钢制成，其有效长度初凝针为50mm
±
1mm、终凝针为30mm
±
1mm，直径为φ1.13mm
±
0.05mm.滑动部分的总质量为300g
±
1g。与试杆、试针联结的滑动杆表面应光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和旷动现象。盛装水泥净浆的试模由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。试模为深40mm
±
0.2mm、顶内径φ65mm
±
0.5mm，底内径φ75mm
±
0.5mm的截顶圆锥体。每个试模应配备一个边长或直径约100mm、厚度4mm-5mm的平板玻璃底板或金属底板。
4.标准稠度用水量的测定：按照标准稠度用水量制成稠度净浆、装模和刮平后，将试模放置在试杆下方，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，突然放松使试杆自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，以试杆沉入净浆并距离底板6mm
±
1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。
5.初凝时间的测定：按照标准稠度净浆制作试件，放入湿气养护箱中养护后30min进行第一次测定。测定时，将试件放置在试针下方，降低试针直至与水泥净浆表面接触，突然放松使试针自由地沉入水泥净浆中。在试针停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离。临近初凝时间时每隔5min(或更短时间)测定一次，当试针沉至距离底板4mm
±
1mm，为水泥达到初凝状态。
6.终凝时间的测定：初凝状态时间测定后试件放入养护箱继续养护。临近终凝时间每隔15min(或更短时间)测定一次，当试针沉入试体0.5mm时，为水泥达到终凝状态。
7.现在个水泥厂物检实验室基本以人工维卡仪测试用水量和凝结时间为主，需要操作员反复从养护箱取放模具，放置在维卡仪手动释放试杆试针沉入模具，通过视觉读取标尺读数。每个模具都需要按照标准反复测试，操作员每天需重复操作数百次，劳动强度大且需要按时操作，不同人员读尺也可能会产生人为误差。
8.此外，目前还有部分相关专利申请公开了相关的自动化设备。有的设备测量工位较少或没有养护装置需要人工参与较多；有的设备虽设置多工位并带有养护箱，但缺少用水量检测并无法与智能实验室设备联动，智能化程度较低。
技术实现要素：
9.本发明的目的在于提供一种全自动水泥用水量及凝结时间检验装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
10.一种全自动水泥用水量及凝结时间检验装置，包括支撑框架、用水量测定机构、试件转位机构、试件养护机构及凝结时间测定机构，其中：
11.所述用水量测定机构位于支撑框架的前侧并用于对水泥标准稠度用水量进行自动测定，再按照标准稠度用水量制成稠度净浆、装模和刮平，获得水泥试件；
12.所述试件养护机构位于支撑框架的后侧并用于对水泥试件进行恒温恒湿的自动养护；
13.所述凝结时间测定机构位于试件养护机构的上方并用于对水泥试件的初凝时间及终凝时间进行自动测定；
14.所述试件转位机构位于试件养护机构的下方并用于将水泥试件在试件养护机构和凝结时间测定机构之间进行自动转位。
15.优选的，所述用水量测定机构包括无杆气缸一、安装管一、移动模组一、滑动杆一、水量试杆、固定板一、夹爪气缸一、激光传感器一、模具托板、试模、固定板二及夹爪气缸二，所述无杆气缸一左右朝向设置并水平连接于支撑框架的前侧中部，所述安装管一竖直连接于无杆气缸一的气动部件上，所述安装管一的后侧焊接有l型的悬装板一，所述移动模组一竖直连接于悬装板一的前侧，所述滑动杆一滑动连接于安装管一的内部，所述水量试杆同轴连接于滑动杆一的底端，所述固定板一平行连接于移动模组一的丝杠滑块上，所述夹爪气缸一水平朝左连接于固定板一上，所述夹爪气缸一的气动部件上连接有一对夹紧爪一，所述移动模组一的上方连接有l型的传感器支架一，所述激光传感器一竖直朝下连接于传感器支架一的上端，所述夹紧爪一位于上方的激光传感器一和下方的滑动杆一之间，所述模具托板位于水量试杆的下方并水平连接于支撑框架的中部，所述试模通过锥销定位于模具托板的上侧，所述模具托板的中部垂直连接有支撑板，所述支撑板的顶端水平连接有清洁刷一，所述固定板二垂直连接于模具托板的左侧，所述夹爪气缸二水平朝右连接于固定板二的内侧，所述夹爪气缸二的气动部件上连接有一对夹紧爪二，所述模具托板在夹紧爪二的下方安放有集灰筒。
16.优选的，所述试件转位机构包括安装板、安装盒、安装轴、安装盘、固定架及伺服电机，所述安装板位于模具托板的后方并水平连接于支撑框架的中部，所述安装盒居中安装于安装板的下侧，所述安装轴通过一对推力轴承转动连接于安装板和安装盒的中心，所述安装盘位于安装板的上方并同轴连接于安装轴的上端，所述安装轴在安装盘的上方加装有压紧螺母，所述伺服电机通过固定架连接于安装盒的下侧，所述伺服电机的输出端与安装轴的下端之间通过联轴器相连接。
17.优选的，所述试件养护机构包括储水槽、储水桶、抽水泵、安装壳、加热器、上封板、制冷器、双轴气缸及无杆气缸三，所述储水槽为c型结构并水平安装于安装板的上侧，所述安装盘同轴位于储水槽的内侧，所述储水桶位于储水槽的下方并安放于支撑框架的下部，所述抽水泵连通于储水槽和储水桶之间并将其固定于储水槽的前侧，所述储水槽的前侧还安装有液位传感器，所述储水槽的后侧安装有加湿器，所述安装壳为右侧开口设计并水平连接于储水槽的左侧，所述安装壳的内部安装有加热器和静音风扇，所述上封板水平焊接于储水槽的上侧，所述上封板的右侧设有矩形的检测槽，所述上封板在储水槽的上方连接有制冷器和温湿度传感器，所述双轴气缸位于检测槽的前方并水平朝后连接于上封板的上侧，所述双轴气缸的气动部件上水平连接有矩形的上封片，所述无杆气缸三位于储水槽的
右侧并前后朝向连接于安装板的上侧，所述无杆气缸三的气动部件上竖直连接有侧封门。
18.优选的，所述凝结时间测定机构包括无杆气缸二、连接板、移动模组二、悬装板二、移动模组三、安装管二、滑动杆二、时间试针、固定板三、夹爪气缸三、激光传感器二及夹爪气缸四，所述无杆气缸二前后朝向设置并水平连接于支撑框架的右侧中部，所述连接板平行连接于无杆气缸二的气动部件上，所述移动模组二水平连接于连接板的内侧，所述悬装板二为l型结构并连接于移动模组二的丝杠滑块上，所述移动模组三竖直连接于悬装板二的后侧，所述安装管二竖直焊接于悬装板二的悬伸端，所述滑动杆二滑动连接于安装管二的内部，所述时间试针同轴连接于滑动杆二的底端，所述固定板三平行连接于移动模组三的丝杠滑块上，所述夹爪气缸三水平朝右连接于固定板三上，所述夹爪气缸三的气动部件上连接有一对夹紧爪三，所述移动模组三的上方连接有l型的传感器支架二，所述激光传感器二竖直朝下连接于传感器支架二的上端，所述夹紧爪三位于上方的激光传感器二与下方的滑动杆二之间，所述检测槽的后方设有清洁刷二，所述清洁刷二通过左右两对压紧片安装于上封板的上侧，所述夹爪气缸四位于清洁刷二的后方并水平朝前安装于上封板的上侧，所述夹爪气缸四的气动部件上连接有一对夹紧爪四，所述上封板在夹紧爪四的下方设有矩形的容纳槽，所述容纳槽中竖直安放有集灰管。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.1、本产品可配套台式机软件作为人工实验室的自动化设备，降低操作员工作量；也可作为物检智能实验室的一部分，通过其他制样设备、清洁设备、雷氏夹检测设备、机器人和上位机联动，实现物检稠度检验的全流程自动化。
21.2、相对于人工维卡仪，本设备可以自动测量用水量及凝结时间，并且自带养护箱，避免反复取放影响实验结果，激光传感器反馈数据稳定，减少人为误差。
22.3、相对于现有自动维卡仪，增加用水量自动测定模块，提升自动化程度；可作为人工实验室的自动化补充设备，降低劳动强度；可作为物检智能实验的检验设备，联机实现物检智能实验室的全流程自动化。
附图说明
23.图1为本发明整体三维的结构示意图。
24.图2为本发明中的用水量测定机构的结构示意图。
25.图3为本发明中的试件转位机构的结构示意图。
26.图4为本发明中的试件养护机构的结构示意图。
27.图5为本发明中的凝结时间测定机构的结构示意图。
28.其中：
29.10-支撑框架；
30.20-用水量测定机构；201-无杆气缸一；202-安装管一；203-悬装板一；204-移动模组一；205-滑动杆一；206-水量试杆；207-固定板一；208-夹爪气缸一；209-夹紧爪一；210-传感器支架一；211-激光传感器一；212-模具托板；213-试模；214-支撑板；215-清洁刷一；216-固定板二；217-夹爪气缸二；218-夹紧爪二；219-集灰筒；
31.30-试件转位机构；301-安装板；302-安装盒；303-推力轴承；304-安装轴；305-安装盘；306-压紧螺母；307-固定架；308-伺服电机；309-联轴器；
32.40-试件养护机构；401-储水槽；402-储水桶；403-抽水泵；404-液位传感器；405-加湿器；406-安装壳；407-加热器；408-静音风扇；409-上封板；409a-检测槽；409b-容纳槽；410-制冷器；411-温湿度传感器；412-双轴气缸；413-上封片；414-无杆气缸三；415-侧封门；
33.50-凝结时间测定机构；501-无杆气缸二；502-连接板；503-移动模组二；504-悬装板二；505-移动模组三；506-安装管二；507-滑动杆二；508-时间试针；509-固定板三；510-夹爪气缸三；511-夹紧爪三；512-传感器支架二；513-激光传感器二；514-清洁刷二；515-压紧片；516-夹爪气缸四；517-夹紧爪四；518-集灰管。
具体实施方式
34.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
35.如图1至图5所示，一种全自动水泥用水量及凝结时间检验装置，包括支撑框架10、用水量测定机构20、试件转位机构30、试件养护机构40及凝结时间测定机构50，其中：
36.所述用水量测定机构20位于支撑框架10的前侧并用于对水泥标准稠度用水量进行自动测定，再按照标准稠度用水量制成稠度净浆、装模和刮平，获得水泥试件；
37.所述试件养护机构40位于支撑框架10的后侧并用于对水泥试件进行恒温恒湿的自动养护；
38.所述凝结时间测定机构50位于试件养护机构40的上方并用于对水泥试件的初凝时间及终凝时间进行自动测定；
39.所述试件转位机构30位于试件养护机构40的下方并用于将水泥试件在试件养护机构40和凝结时间测定机构50之间进行自动转位。
40.在本实施例中，所述用水量测定机构20包括无杆气缸一201、安装管一202、移动模组一204、滑动杆一205、水量试杆206、固定板一207、夹爪气缸一208、激光传感器一211、模具托板212、试模213、固定板二216及夹爪气缸二217，所述无杆气缸一201左右朝向设置并水平连接于支撑框架10的前侧中部，所述安装管一202竖直连接于无杆气缸一201的气动部件上，所述安装管一202的后侧焊接有l型的悬装板一203，所述移动模组一204竖直连接于悬装板一203的前侧，所述滑动杆一205滑动连接于安装管一202的内部，所述水量试杆206同轴连接于滑动杆一205的底端，所述固定板一207平行连接于移动模组一204的丝杠滑块上，所述夹爪气缸一208水平朝左连接于固定板一207上，所述夹爪气缸一208的气动部件上连接有一对夹紧爪一209，所述移动模组一204的上方连接有l型的传感器支架一210，所述激光传感器一211竖直朝下连接于传感器支架一210的上端，所述夹紧爪一209位于上方的激光传感器一211和下方的滑动杆一205之间，所述模具托板212位于水量试杆206的下方并水平连接于支撑框架10的中部，所述试模213通过锥销定位于模具托板212的上侧，所述模具托板212的中部垂直连接有支撑板214，所述支撑板214的顶端水平连接有清洁刷一215，所述固定板二216垂直连接于模具托板212的左侧，所述夹爪气缸二217水平朝右连接于固定板二216的内侧，所述夹爪气缸二217的气动部件上连接有一对夹紧爪二218，所述模具托板212在夹紧爪二218的下方安放有集灰筒219。
41.在本实施例中，所述试件转位机构30包括安装板301、安装盒302、安装轴304、安装
盘305、固定架307及伺服电机308，所述安装板301位于模具托板212的后方并水平连接于支撑框架10的中部，所述安装盒302居中安装于安装板301的下侧，所述安装轴304通过一对推力轴承303转动连接于安装板301和安装盒302的中心，所述安装盘305位于安装板301的上方并同轴连接于安装轴304的上端，所述安装轴304在安装盘305的上方加装有压紧螺母306，所述伺服电机308通过固定架307连接于安装盒302的下侧，所述伺服电机308的输出端与安装轴304的下端之间通过联轴器309相连接。
42.在本实施例中，所述试件养护机构40包括储水槽401、储水桶402、抽水泵403、安装壳406、加热器407、上封板409、制冷器410、双轴气缸412及无杆气缸三414，所述储水槽401为c型结构并水平安装于安装板301的上侧，所述安装盘305同轴位于储水槽401的内侧，所述储水桶402位于储水槽401的下方并安放于支撑框架10的下部，所述抽水泵403连通于储水槽401和储水桶402之间并将其固定于储水槽401的前侧，所述储水槽401的前侧还安装有液位传感器404，所述储水槽401的后侧安装有加湿器405，所述安装壳406为右侧开口设计并水平连接于储水槽401的左侧，所述安装壳406的内部安装有加热器407和静音风扇408，所述上封板409水平焊接于储水槽401的上侧，所述上封板409的右侧设有矩形的检测槽409a，所述上封板409在储水槽401的上方连接有制冷器410和温湿度传感器411，所述双轴气缸412位于检测槽409a的前方并水平朝后连接于上封板409的上侧，所述双轴气缸412的气动部件上水平连接有矩形的上封片413，所述无杆气缸三414位于储水槽401的右侧并前后朝向连接于安装板301的上侧，所述无杆气缸三414的气动部件上竖直连接有侧封门415。
43.在本实施例中，所述凝结时间测定机构50包括无杆气缸二501、连接板502、移动模组二503、悬装板二504、移动模组三505、安装管二506、滑动杆二507、时间试针508、固定板三509、夹爪气缸三510、激光传感器二513及夹爪气缸四516，所述无杆气缸二501前后朝向设置并水平连接于支撑框架10的右侧中部，所述连接板502平行连接于无杆气缸二501的气动部件上，所述移动模组二503水平连接于连接板502的内侧，所述悬装板二504为l型结构并连接于移动模组二503的丝杠滑块上，所述移动模组三505竖直连接于悬装板二504的后侧，所述安装管二506竖直焊接于悬装板二504的悬伸端，所述滑动杆二507滑动连接于安装管二506的内部，所述时间试针508同轴连接于滑动杆二507的底端，所述固定板三509平行连接于移动模组三505的丝杠滑块上，所述夹爪气缸三510水平朝右连接于固定板三509上，所述夹爪气缸三510的气动部件上连接有一对夹紧爪三511，所述移动模组三505的上方连接有l型的传感器支架二512，所述激光传感器二513竖直朝下连接于传感器支架二512的上端，所述夹紧爪三511位于上方的激光传感器二513与下方的滑动杆二507之间，所述检测槽409a的后方设有清洁刷二514，所述清洁刷二514通过左右两对压紧片515安装于上封板409的上侧，所述夹爪气缸四516位于清洁刷二514的后方并水平朝前安装于上封板409的上侧，所述夹爪气缸四516的气动部件上连接有一对夹紧爪四517，所述上封板409在夹紧爪四517的下方设有矩形的容纳槽409b，所述容纳槽409b中竖直安放有集灰管518。
44.这种全自动水泥用水量及凝结时间检验装置在实际应用时，包括了以下工作过程：
45.步骤1：试模213按照测定标准装好水泥净浆后由机器人或人工放置在模具托板212上，并通过锥销对试模进行限位；
46.步骤2：通过无杆气缸一201带动移动模组一204到达试模213的正上方，再通过移
动模组一204带动滑动杆一205、水量试杆206及夹爪气缸一208下降，使水量试杆206下端面与试模213中的水泥净浆的上端面齐平，然后松开夹爪气缸一208使水量试杆206自由滑落至试模213中的水泥净浆中，再利用激光传感器一211检测滑动杆一205的下降落差，进而推定出水量试杆206的插入深度，记录用水量数据反馈制样，不合格则根据插入深度反馈数值，调整用水量再次进行制样检测，合格则按照该用水量制作凝结时间的水泥试件；
47.步骤3：检测完毕后，根据插入深度反馈数值，通过移动模组一204带动夹爪气缸一208下降并夹紧滑动杆一205，再通过移动模组一204带动滑动杆一205、水量试杆206及夹爪气缸一208上升至初始高度，再通过无杆气缸一201带动移动模组一204到达集灰筒219的正上方，在此过程中，水量试杆206的下端部会从清洁刷一215上划过并完成清洁，再通过移动模组一204带动滑动杆一205、水量试杆206及夹爪气缸一208下降，使水量试杆206下降至集灰筒219中，再通过夹爪气缸二217夹紧水量试杆206，再通过移动模组一204带动滑动杆一205、水量试杆206及夹爪气缸一208上升，在此过程中，水量试杆206的外圆周面会从一对夹紧爪二218之间划过并完成清洁，刮下的水泥则会落到集灰筒219中；
48.步骤4：试模213按照已测定出的用水量标准装好水泥净浆后由机器人或人工由储水槽401的右侧开口放置在安装盘305上，并通过锥销对试模213进行限位；
49.步骤5：再通过伺服电机308带动安装轴304、安装盘305及试模213转动，使试模213靠近储水槽401的左侧；
50.步骤6：通过双轴气缸412带动上封片413封堵到检测槽409a处，再通过无杆气缸三414带动侧封门415封堵到储水槽401的右侧开口，以在安装盘305、储水槽401及上封板409之间形成一个相对密封的养护环境，再通过抽水泵403将储水桶402中的水泵至储水槽401中，再通过静音风扇408将储水槽401的水汽吹向试模213，实现对试模213内的水泥试件进行湿气养护，在养护期间，再根据温湿度传感器411检测养护环境的温度和湿度，若温度超过20℃
±
1℃时相应自动开启加热器407制热升温或开启制冷器410制冷降温至要求区间，湿度低于90％自动开启加湿器405增加湿度；
51.步骤7：当到达设置的初凝时间或终凝时间时，再通过伺服电机308带动安装轴304、安装盘305及试模213转动，使试模213靠近储水槽401的右侧，此时，试模213中的水泥试件位于检测槽409a的下方；
52.步骤8：通过无杆气缸二501带动移动模组二503、移动模组三505到达试模213的上方第一个检测位(利用移动模组二50和伺服电机308的配合联动，在试模213的上方组合出32个检测位)，再通过移动模组三505带动滑动杆二507、时间试针508及夹爪气缸三510下降，使时间试针508下端面与试模213中的水泥试件的上端面齐平，然后松开夹爪气缸三510使时间试针508自由滑落至试模213的水泥试件中，再利用激光传感器二513检测滑动杆二507的下降落差，进而推定出时间试针508的插入深度；
53.步骤9：检测完毕后，根据插入深度反馈数值，通过移动模组三505带动夹爪气缸三510下降并夹住滑动杆二507，再通过移动模组三505带动滑动杆二507、时间试针508及夹爪气缸三510上升至初始高度，再通过无杆气缸二501带动移动模组二503、移动模组三505到达集灰管518的正上方，在此过程中，时间试针508的下端面会从清洁刷二514上划过并完成清洁，再通过移动模组三505带动滑动杆二507、时间试针508及夹爪气缸三510下降，使时间试针下降至集灰管518中，再通过夹爪气缸四516夹紧时间试针508，再通过移动模组三505
带动滑动杆二507、时间试针508及夹爪气缸三510上升，在此过程中，时间试针的外圆周面会从一对夹紧爪四517之间划过并完成清洁，刮下的水泥则会落到集灰管518中。
54.因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。