一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法

技术领域

本发明属于透光水泥基材料生产设备技术领域，具体涉及一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法。

背景技术

透光水泥基材料制品是以水泥、砂石骨料、添加剂和其他掺料等作为混合材料，通过掺入一定比例的水搅拌成水泥基浆体，然后把水泥基浆体浇筑入模具的过程中预埋光导纤维或者在水泥基浆体硬化后用钻孔法植入光导纤维，从而使水泥基制品具有一定的透光能力，同时也可以根据实际需要将光导纤维按照设计图案布设在水泥基体中，使水泥基材料制品表面能够透光显示预设图案，可用于制作建筑装饰和采光节能墙面，用于公园和街道指示牌以及其他水泥基材料艺术和创意制品，提高水泥基材料使用功能，拓宽水泥制品的应用范围，具有广阔的应用前景和良好的经济价值。

为了使透光水泥基材料制品具有较好的透光性能及为使在制品表面具有透光显示图案的功能，需要在水泥基材料中布设大量的分布式光导纤维，布设光导纤维是一项影响水泥基材料透光效果和制品质量的关键环节，不仅工作量大、工程繁琐、布设位置精度难以控制，因此光导纤维布设这一环节直接影响透光水泥基材料制品的质量和制作效率。采用先钻孔后植入光导纤维的方法(后植入法)，钻孔工作量大，钻孔定位精度难以保证，而且破坏水泥基材料制品的完整性，降低了透光水泥基材料制品的强度和耐久性，因此现实中大多采用在浇筑水泥基材料浆体过程中预先埋入的方法(先植入法)在水泥基材料中布设光导纤维。中国专利CN201110021994.1公开了应用光纤平行排列法制备水泥基透光材料的方法，该方法先将水泥砂浆浇入模具中，在将光纤束分层平铺于水泥浆内，这种方法难以保证光纤平整，无法精确定位，工作量大效率低，难以用于大量布设光纤的大尺寸水泥基透光材料，无法用于大量生产。申请号CN201910154420.8公开一种透光混凝土的制作方法及其生产模具，该方法通过固定两根压片压紧一层光纤，通过反复施加压片达到在混凝土中层层布设光纤，这种方法过程繁琐，光纤定位的精度和效率低，只适用于光纤布设量小和光纤排列简单的情况，无法实现透光显示图文的要求。中国专利201510818375.3公布了一种自落式透光混凝土的制备装置和制备方法，这种方法采用机械方法先铺一层混凝土浆体，在铺设层光纤，虽然提高了铺设光纤的效率，但是这种光纤铺设方法，光纤容易上浮和错位，难以保证光纤铺设平整和定位精度，而且光纤布设方式缺乏灵活性和多样性，无法按照预定的光纤间距灵活布设光纤，也无法按照预定图案和文字布设光纤，不能实现图文精确显示。

目前就现有技术而言，透光水泥基材料制品或透光混凝土制品在制作过程中，通过人工手动布设的光纤维难以固定，容易发生错位，光纤维位置精度无法控制，降低透光水泥基材料制品质量，使产品表面的设计图案无法得到精细化的显示，并且人工植入大量的光导纤，其生产效率低，因而透光水泥基材料制品的制造成本高，影响了透光水泥基材料制品的推广和应用；因此，现急需一种光纤维布设效果好、生产效率高的透光水泥基材料制备装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法，以便解决现有技术中的不足。

本发明的技术方案是：

一种透光水泥基材料制备装置，包括：

支架；

放置框，垂直设置在支架的一侧且悬空，所述放置框与支架连接；

放线组件，设置在放置框的正上方，用于实现固定光纤维；

多个框架板，水平叠放在放置框的内部；

固定组件，设置在放置框的内部，用于固定框架板；

切割组件，设置在放置框的下方，用于实现沿水平方向切断光纤维；

引导组件，设置在切割组件的下方，用于引导框架板向下移动；

控制器，设置在支架上，所述控制器分别与切割组件、引导组件、放线组件电连接。

优选的，所述切割组件包括两个切割器，两个切割器分别对称设置在放置框底部的两侧，切割器的两端分别设有两个导向板，切割器的两端分别与导向板滑动连接，导向板的顶部中间固设有双向气缸，双向气缸的输出端分别与两侧的切割器连接，导向板与放置框连接，双向气缸与控制器电连接。

优选的，所述切割器包括电热铆板，电热铆板靠近双向气缸的一侧设有刃口，导向板靠近电热铆板的侧面开设有通槽，电热铆板的两端嵌入通槽的内部与导向板连接，放置框靠近导向板的外侧均匀对称固设有四个第一气缸，第一气缸的输出端与导向板垂直连接，电热铆板、第一气缸与控制器电连接。

优选的，所述引导组件包括底板，底板位于导向板的正下方分别均匀对称设有四个机械手，机械手与底板连接，机械手的外侧还设有剪叉式升降机构，底板通过剪叉式升降机构与导向板活动连接，机械手与控制器电连接。

优选的，所述剪叉式升降机构包括两个固定臂，两个固定臂分别固定在底板、导向板的底部，两个固定臂靠近机械手的侧面开设有沟槽，沟槽的一端设有第二气缸，固定臂远离第二气缸的一端铰接有支杆，支杆的另一端设有滑柱，支杆相互交叉且滑柱嵌入另一侧固定臂的沟槽中与第二气缸连接，第二气缸与控制器电连接。

优选的，所述机械手包括步进电机，步进电机的输出端固设有水平支臂，水平支臂的另一端垂直设有第三气缸，第三气缸的底部与水平支臂固定连接，第三气缸的输出端上设有电动吸盘，步进电机、第三气缸、电动吸盘分别与控制器电连接。

优选的，所述固定组件包括对称开设在放置框内壁上的两个滑槽，滑槽的两端分别对称设有两个夹板，夹板的两端分别嵌入滑槽中且与其滑动连接，夹板与放置框的内壁之间设有弹簧且处于压缩状态，弹簧的一端与夹板连接，另一端与放置框的内壁连接，框架板上对应发光图案开有多个通孔。

优选的，所述支架包括立柱，立柱的上端垂直设有连接梁，连接梁的一端与立柱通过紧定件连接固定，另一端与放置框的外壁通过紧定件连接固定，立柱与连接梁之间设有加固梁，加固梁的一端与立柱连接，另一端与连接梁连接，立柱的下端设有底座，立柱与底座通过紧定件连接固定，控制器通过紧定件固定在立柱上。

优选的，所述放线组件包括固定板，固定板侧面设有横梁，横梁一端与固定板固定连接，另一端与立柱通过紧定件连接固定，固定板的底部均匀设有多个电动线轮，电动线轮上设有挂钩，挂钩远离电动线轮的一端通过紧定件与固定板连接，电动线轮与控制器电连接。

一种透光水泥基材料制备装置的使用方法，包括以下步骤：

S1，将框架板水平叠放在放置框的内部，并通过夹板固定，再将光纤维穿过通孔并伸出最下方的第一块框架板；

S2，打开电热铆板达到预定温度后，启动电热铆板沿第一块框架板的下侧面切割光纤维并形成铆头固定；

S3，通过机械手牵引第一块框架板向下移动至底板上；

S4，再通过机械手牵引第二块框架板向下移动至电热铆板的下方，通过电热铆板沿第二块框架板的上侧面切割光纤维并形成铆头固定，获得透光水泥基材料框架，将透光水泥基材料框架放置在模具中，浇筑水泥基浆体获得透光水泥基材料。

与现有技术相比，本发明提供的一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法，通过框架板与光纤维自身的重力保证框架搭建的标准性，并且电热铆板不仅能够切割光纤维还能够将光纤维与框架板构成连接锚点，防止在浇筑过程中光纤维的移位，提高制备透光水泥基材料的质量；通过引导模块的吸嘴能够使得框架沿竖直方向运动，防止框架板之间的光纤维弯曲、折叠，影响透光水泥基材料的效果；通过矩形套内部的夹板能够适应不同大小的框架板，提高装置的使用便利性，方便制作不同对规格的透光水泥基材料；本发明的使用方法通过框架搭建、成型、引导模块能够提高透光水泥基材料制作过程中光纤维布设和固定这一关键环节的工作效率，通过提高机械自动化程度，实现关键环节机械化批量生产，降低劳动强度和制作成本；同时提高光纤维定位可靠性和精度，使透光水泥基材料制品的透光效果和图文显示精度满足应用要求；本发明操作简单，使用方便，实用性强，值得推广。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的剪叉式升降机构正视图；

图5是本发明的剪叉式升降机构俯视图；

图6是本发明的机械手结构示意图；

图7是本发明的放线组件结构示意图。

附图标记说明：1-支架，2-矩形套，3-框架板，6-控制器，21-导向板，22-双向气缸，31-电热铆板，32-通槽，33-第一气缸，41-底板，51-固定臂，52-沟槽，53-第二气缸，54-支杆，55-滑柱，61-步进电机，62-水平支臂，63-第三气缸，64-电动吸盘，71-滑槽，72-夹板，73-弹簧，74-通孔，81-立柱，82-连接梁，83-加固梁，84-底座，91-固定板，92-横梁，93-电动线轮，94-挂钩。

具体实施方式

本发明提供了一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法，下面结合图1到图7的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

如图1-2所示，一种透光水泥基材料制备装置，包括：

支架1；

放置框2，垂直设置在支架1的一侧且悬空，所述放置框2与支架1连接；

放线组件，设置在放置框2的正上方，用于实现固定光纤维；

多个框架板3，水平叠放在放置框2的内部；

固定组件，设置在放置框2的内部，用于固定框架板3；

切割组件，设置在放置框2的下方，用于实现沿水平方向切断光纤维；

引导组件，设置在切割组件的下方，用于引导框架板3向下移动；

控制器6，设置在支架1上，所述控制器6分别与切割组件、引导组件、放线组件电连接。

优选的，所述支架1包括立柱81，立柱81的上端垂直设有连接梁82，连接梁82的一端与立柱81通过紧定件连接固定，另一端与放置框2的外壁通过紧定件连接固定，立柱81与连接梁82之间设有加固梁83，加固梁83的一端与立柱81连接，另一端与连接梁82连接，立柱81的下端设有底座84，立柱81与底座84通过紧定件连接固定，控制器6通过紧定件固定在立柱81上。

实施例2

一种透光水泥基材料制备装置的使用方法，包括以下步骤：

S1，将框架板3水平叠放在放置框2的内部，并通过夹板72固定，再将光纤维穿过通孔74并伸出最下方的第一块框架板；

S2，打开电热铆板31达到预定温度后，启动电热铆板31沿第一块框架板的下侧面切割光纤维并形成铆头固定；

S3，通过机械手牵引第一块框架板向下移动至底板41上；

S4，再通过机械手牵引第二块框架板向下移动至电热铆板31的下方，通过电热铆板31沿第二块框架板的上侧面切割光纤维并形成铆头固定，获得透光水泥基材料框架；

再将透光水泥基材料框架放置外模中，透光水泥基材料框架两侧的框架板分别粘贴在外模的内壁上，向内模中浇筑制备好的水泥基浆体，浇筑好后将外模具放到振动台振动密实；

用塑料膜对浇筑好后模具进行包裹密封，1-2天后去除塑料膜，并拆除外模进行养护，待透光水泥基材料达到预设强度后脱内模，得到透光水泥基材料。

实施例3

为了进一步提高光纤维切割的平整性以及快速性，通过设置双向气缸带动切割器滑动进行切割；

优选的，所述切割组件包括两个切割器，两个切割器分别对称设置在放置框2底部的两侧，切割器的两端分别设有两个导向板21，切割器的两端分别与导向板21滑动连接，导向板21的顶部中间固设有双向气缸22，双向气缸22的输出端分别与两侧的切割器连接，导向板21与放置框2连接，双向气缸22与控制器6电连接。

需要切割光纤维时，通过控制面板控制双向气缸带动切割器相对滑动切割光纤维，切割完成时反向移动。

实施例4

为了提高本装置使用方便性，通过设置电热铆板，不仅可以快速切割光纤维，并且切割时与框架板形成锚固结构，增加透光水泥基材料框架的稳定性，方便后续浇筑。

优选的，所述切割器包括电热铆板31，电热铆板31靠近双向气缸22的一侧设有刃口，导向板21靠近电热铆板31的侧面开设有通槽32，电热铆板31的两端嵌入通槽32的内部与导向板21连接，放置框2靠近导向板21的外侧均匀对称固设有四个第一气缸33，第一气缸33的输出端与导向板21垂直连接，电热铆板31、第一气缸33与控制器6电连接。

切割光纤维时，先将电热铆板进行预热，待温度达到设定值时进行切割，不仅提高切割速度，光纤维的端部热融化构成锚固结构。

实施例5

为了进一步提高透光水泥基材料框架的搭建效率，本装置设置剪叉式升降机构连接底板与切割装置，灵活调整框架的长度；

优选的，所述引导组件包括底板41，底板41位于导向板21的正下方分别均匀对称设有四个机械手，机械手与底板41连接，机械手的外侧还设有剪叉式升降机构，底板41通过剪叉式升降机构与导向板21活动连接，机械手与控制器6电连接。

如图4、5所示，优选的，所述剪叉式升降机构包括两个固定臂51，两个固定臂51分别固定在底板41、导向板21的底部，两个固定臂51靠近机械手的侧面开设有沟槽52，沟槽52的一端设有第二气缸53，固定臂51远离第二气缸53的一端铰接有支杆54，支杆54的另一端设有滑柱55，支杆54相互交叉且滑柱55嵌入另一侧固定臂51的沟槽52中与第二气缸53连接，第二气缸53与控制器6电连接。

通过剪叉式升降机构的气缸带动支杆运动，从而带动剪叉式升降机构上下伸缩，灵活调整底板与切割装置的距离。

实施例6

为了进一步提高透光水泥基材料框架的精度，通过设置牵引组件引导框架板垂直下落，并且保证光纤维的直线性；

如图6所示，优选的，所述机械手包括步进电机61，步进电机61的输出端固设有水平支臂62，水平支臂62的另一端垂直设有第三气缸63，第三气缸63的底部与水平支臂62固定连接，第三气缸63的输出端上设有电动吸盘64，步进电机61、第三气缸63、电动吸盘64分别与控制器6电连接。

当需要引导框架板移动时，通过步进电机旋转90度将气缸移动至框架板的下方后，控制气缸伸长将吸嘴与框架板连接，气缸回缩带动框架板向下移动至机械手的顶部后，步进电机反向旋转90度后，框架板自动下落至底板上；也可以在底板上开设沉孔以及对应水平支臂旋转的沉槽，机械手嵌入沉孔中，气缸回缩带动框架板向下移动时，直接移动至底板上。

实施例7

为了进一步提高本装置的使用效率，通过在矩形套中设置夹板，能够适用于不同规格的框架板。

如图3所示，优选的，所述固定组件包括对称开设在放置框2内壁上的两个滑槽71，滑槽71的两端分别对称设有两个夹板72，夹板72的两端分别嵌入滑槽71中且与其滑动连接，夹板72与放置框2的内壁之间设有弹簧73且处于压缩状态，弹簧73的一端与夹板72连接，另一端与放置框2的内壁连接，框架板3上对应发光图案开有多个通孔74。

对应不同规格的框架板，压缩夹板与矩形套内壁之间的弹簧，将框架板水平放入矩形套中，弹簧带动夹板自动紧固框架板。

实施例8

为了进一步提高装置的使用方便性，通过设置电动线轮固定光纤维，并且跟随框架板移动线轮自动放线，避免光纤维散乱打节。

如图7所示，优选的，所述放线组件包括固定板91，固定板91侧面设有横梁92，横梁92一端与固定板91固定连接，另一端与立柱81通过紧定件连接固定，固定板91的底部均匀设有多个电动线轮93，电动线轮93上设有挂钩94，挂钩94远离电动线轮93的一端通过紧定件与固定板91连接，电动线轮93与控制器6电连接

在制备透光水泥基材料框架时，首先将线轮上的光纤维沿框架板的通孔穿出，引导组件带动第一块框架板移动时，电动线轮自动转动释放光纤维。

本发明提供的一种透光水泥基材料制备装置及其使用方法，通过框架板与光纤维自身的重力保证框架搭建的标准性，并且电热铆板不仅能够切割光纤维还能够将光纤维与框架板构成连接锚点，防止在浇筑过程中光纤维的移位，提高制备透光水泥基材料的质量；通过引导模块的吸嘴能够使得框架沿竖直方向运动，防止框架板之间的光纤维弯曲、折叠，影响透光水泥基材料的效果；通过矩形套内部的夹板能够适应不同大小的框架板，提高装置的使用便利性，方便制作不同对规格的透光水泥基材料；本发明的使用方法通过框架搭建、成型、引导模块能够提高透光水泥基材料制作过程中光纤维布设和固定这一关键环节的工作效率，通过提高机械自动化程度，实现关键环节机械化批量生产，降低劳动强度和制作成本；同时提高光纤维定位可靠性和精度，使透光水泥基材料制品的透光效果和图文显示精度满足应用要求；本发明操作简单，使用方便，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。