CN214309792U - 一种彩色透水整体路面试件成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种彩色透水整体路面试件成型装置，目的在于解决现有彩色透水整体路面试件制备时，振动成型法存在易使拌合物中浆体与石子分离，导致上层颗粒松散、强度降低，下层密实透水性剧降的缺陷，静压成型法存在压力大小不易控制、其设备笨重不宜于施工现场常迁移的缺陷，插捣成型法因人为操作随意性强，用力难掌控一致，至透水率与强度难达标。该装置包括支撑单元、加速单元、击实单元、装填单元、控制***；支撑单元包括基板、背板、固定支撑板、支撑柱，所述背板的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，支撑柱的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，固定支撑板、背板、基板与支撑柱共同构成支撑单元。

Description

一种彩色透水整体路面试件成型装置

技术领域

本申请涉及建筑混凝土施工领域，尤其是城市路面工程领域，具体为一种彩色透水整体路面试件成型装置。更具体地，本申请提供的是一种建筑用主动调节式击实法自控彩色透水整体路面试件成型设备及其制作方法，其能用于彩色透水整体路面试件的制备，保证测定结果的准确性和可靠性。

背景技术

相较于传统混凝土硬化路面，将彩色透水整体路面用作路面材料，有利于雨水下渗补充地下水，缓解城市内涝，抑制城市热岛效应，减轻城市空气污染，促进城市生态环境的改善。因此，彩色透水整体路面的应用也日渐广泛。按照有关建筑技术规范强制性规定，每批次的彩色透水整体路面伴合料必须在彩色透水整体路面的浇筑地点随机抽取，并现场制作彩色透水整体路面试件，留置及送交当地检测部门进行其物理性能测定。

由于彩色透水整体路面是经特殊工艺制成的具有连续孔隙率的材料，因而其与传统混凝土硬化路面在物理性质上存在显著的差异。

目前，现有常用的彩色透水整体路面试件的成型方法主要分为振动成型法、静压成型法和插捣成型法三种。其中，振动成型法在制备彩色透水整体路面试件时，“可能使拌和物上半部包裹石子的浆体与石子分离，导致拌合物不均匀，下层密实，透水性降低，上层颗粒松散，强度降低。”(参考文献：宋中南，石云兴等，透水混凝土及其应用技术［M］，中国建筑工业出版社，2011.08)。静压成型法在制备彩色透水整体路面试件时，“操作时施加的压力大小不易控制，压力过大会导致成型过程中对粗骨料产生破坏，压力过小达不到密实的结果。”(参考文献：宋中南，石云兴等，透水混凝土及其应用技术［M］，中国建筑工业出版社，2011.08)。另外，用于静压成型法制作彩色透水整体路面试件的设备沉重，不宜搬移至现场使用。插捣成型法在制备彩色透水整体路面试件时，人为操作随意性大，易造成插捣不均匀，而引起抗压强度过低等问题。因此，现有彩色透水整体路面试件成型方法均难以保证成型试件的送检质量要求，这一难题也一直困扰着透水铺装施工企业。

为此，迫切需要一种新的方法和/或装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本申请的发明目的在于：针对现有彩色透水整体路面试件制备时，振动成型法存在易使拌合物中浆体与石子分离，拌合物不均匀，导致下层密实透水性降低，而上层松散、强度下降的缺陷，静压成型法存在压力大小不易控制、设备不易搬移的缺陷；而插捣成型法存在插捣手工操作力度难控制，致使拌合物受力难均匀、抗压强度降低、难以满足送检质量要求的问题，提供一种主动调节式彩色透水整体路面试件成型方法及其装置。本申请首次将击实法用于彩色透水整体路面试件的制备过程，并采用主动调节的方式，实现击实力的设定值输出，其克服了振动成型法、静压成型法和插捣成型法的缺陷，能够将用于制备彩色透水整体路面的拌合物在试件模具内一次成型，且制备的试件能够满足彩色透水整体路面的测定要求，能够准确反映彩色透水整体路面的实际质量，对于相关技术的推广，具有重要的意义和显著的市场应用价值。进一步，本申请的设备体积小巧，适应性好，输出的击实力可控，成型效果佳，能够有效使孔隙率、透水系数和抗压强度达到设计要求。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种主动调节式彩色透水整体路面试件成型方法，包括如下步骤：

（1）根据彩色透水整体路面试件的制备要求，确定拌合物在装填单元内的溢出高度、锤头的击实力数值、锤头的击实次数；

（2）将试件模具设置在卡座上，再将标定模套设置在试件模具上；而后，向标定模套内填充拌合物，并通过标定模套内壁的刻度标记读取拌合物的高度，至拌合物的高度到达设定的溢出高度，装填完毕；

（3）控制***通过驱动器驱动伺服电机工作，伺服电机带动丝杠螺母及与丝杠螺母相连的螺母支柱同步加速；当丝杠螺母达到滚珠丝杠的设定位置时，丝杠螺母及与丝杠螺母相连的螺母支柱达到设定的加速度；此时，控制***控制电磁开关工作，电磁开关产生磁力，带动卡位滑块及卡位滑块上的卡轮同步沿第二导向槽的外侧移动，并使卡轮与螺母支柱上的第一卡槽分离，使得螺母支柱与支撑箱体分离；而后，丝杠螺母在滚珠丝杠的带动下继续向下运动，而支撑箱体则带动与其相连的锤头向下击实并逐步转为静止状态，并实现锤头对试件模具内拌合料的击打且锤头的击实力达到设定值；

（4）待步骤（3）的击打过程完成后，伺服电机带动滚珠丝杠运动，电磁开关关闭，卡轮沿第二导向槽朝螺母支柱复位移动，在复位弹簧的作用下，卡轮卡在第一卡槽内，使得螺母支柱与支撑箱体连为一体；而后，伺服电机带动滚珠丝杠反向转动，并使丝杠螺母、与丝杠螺母相连的螺母支柱、与螺母支柱保持相对静止的支撑箱体返回到设定位置；此时，伺服电机停止工作，完成一次击实过程；

（5）重复前述步骤（3）、（4），直至达到设定的锤头击实次数，完成试件的成型操作。

所述步骤1中，针对不同的彩色透水整体路面试件，采用正交实验、对比实验方法确定试件的制备参数，制备参数包括拌合物在装填单元内的溢出高度、锤头的击实力数值、锤头的击实次数。

所述步骤3中，通过激光测距仪测定标定模套内拌合物的高度，根据测定的拌合物高度，调整伺服电机的旋转角速度和角加速度，以保证每次锤头的击实力达到设定值。

通过调整伺服电机旋转角速度和角加速度，实现锤头击实力的调整。

一种彩色透水整体路面试件成型装置，包括支撑单元、加速单元、击实单元、装填单元、控制***；

所述支撑单元包括基板、背板、固定支撑板、支撑柱，所述背板的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，所述支撑柱的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，所述固定支撑板、背板、基板与支撑柱共同构成支撑单元；

所述加速单元包括与支撑单元相连的伺服电机、与伺服电机相连的驱动器、滚珠丝杠、导轨、浮动升降块，所述伺服电机的输出轴与滚珠丝杠相连且伺服电机能带动滚珠丝杠转动，所述导轨设置在背板上，所述浮动升降块设置在导轨上且浮动升降块能相对导轨移动；

所述击实单元包括与滚珠丝杠相配合的丝杠螺母、螺母支柱、柔性开关组件，所述柔性开关组件包括支撑箱体、卡位滑块、复位弹簧、与卡位滑块相配合的电磁开关、卡轮、锤柄、锤头，所述丝杠螺母设置在滚珠丝杠上且丝杠螺母能相对滚珠丝杠的轴向移动，所述螺母支柱分别与浮动升降块、丝杠螺母相连；所述支撑箱体内设置有与螺母支柱相配合的第一导向槽、第二导向槽，所述螺母支柱穿过第一导向槽且螺母支柱能相对第一导向槽移动；所述第二导向槽、卡位滑块、卡轮、复位弹簧、电磁开关分别为N个，N为自然数且N≥2；所述第二导向槽沿螺母支柱的轴向均匀设置；

所述卡位滑块、复位弹簧、电磁开关沿支撑箱体的中心至支撑箱体的外侧方向依次设置在第二导向槽内且电磁开关通电后能带动卡位滑块朝靠近电磁开关的方向移动，所述复位弹簧位于电磁开关与卡位滑块之间且复位弹簧能为卡位滑块朝支撑箱体的中心方向移动提供复位力；所述卡轮设置在卡位滑块靠近支撑箱体中心的一端且卡轮能相对卡位滑块转动；所述螺母支柱上设置有与卡轮相配合的第一卡槽且卡位滑块上的卡轮能卡在第一卡槽内以使螺母支柱与支撑箱体保持相对静止并在卡轮从第一卡槽内脱出时能使支撑箱体沿竖直方向保持相对运动；

所述锤柄的两端分别与支撑箱体、锤头相连，所述锤头设置在锤柄上朝向装填单元的一侧且锤头能对装填单元内的拌合物进行击实；

所述装填单元包括卡座、用于进行试件制备的试件模具、两端开口的标定模套，所述卡座固定设置在基板上，所述试件模具设置在卡座上，所述标定模套套在试件模具的开口上且用于制备试件的拌合物能通过标定模套填入试件模具内，所述标定模套的内壁设置有刻度标记且通过标定模套内的刻度标记能对标定模套内的拌合物的整体高度进行读取；

所述驱动器、电磁开关分别与控制***相连。

所述支撑柱为至少两个且支撑柱均布于基板上。

所述支撑柱为两个，所述支撑柱的轴向分别与背板所在水平面平行。优选地，所述支撑柱为两个且相互平行设置。

所述支撑柱与固定支撑板之间、支撑柱与基板之间、背板与固定支撑板之间、背板与基板之间分别通过螺栓或螺杆相连。

所述导轨为一组，所述导轨相互平行设置在背板上。

所述导轨的轴向沿竖直方向设置。

所述导向杆与导轨的轴向平行设置。

所述导向杆与固定支撑板相连。

所述伺服电机、驱动器分别与固定支撑板相连。

还包括与伺服电机相配合的电机护座，所述电机护座与支撑单元相连。

所述电机护座与固定支撑板相连。

所述试件模具与卡座之间采用可拆卸连接，所述卡座固定设置在基板上。

所述背板的下端与基板相连，所述背板的上端与固定支撑板相连，所述支撑柱的上端与固定支撑板相连，所述支撑柱的下端与基板相连，所述固定支撑板、背板、基板与支撑柱共同构成支撑单元。

所述试件模具的内腔呈一端开口的矩形体；

所述标定模套包括下端连接部、上端标定部，所述上端标定部的内腔、下端连接部的内腔分别呈两端开口的矩形体，所述上端标定部与下端连接部采用一体成型，所述下端连接部的内径大于上端标定部的内径，所述上端标定部与下端连接部的连接处形成与试件模具相配合的环形凸起且标定模套通过环形凸起能将下端连接部套在试件模具的外壁上；

所述上端标定部的内径与试件模具的内径相同，所述刻度标记位于上端标定部的内壁上。

所述标定模套的内壁上设置有精度为1mm的刻度标记。

所述试件模具上还设置有若干个通孔。

所述支撑单元还包括前面板，所述前面板能套装支撑单元上。

所述螺母支柱包括水平连接件、与第一导向槽相配合的竖直连接杆，所述竖直连接杆与水平连接件相垂直，所述水平连接件分别与浮动升降块、丝杠螺母相连，所述竖直连接杆设置在第一导向槽内且竖直连接杆能相对第一导向槽移动，所述竖直连接杆与水平连接件采用一体成型且螺母支柱整体呈T型，所述第一卡槽位于竖直连接杆上。

所述第二导向槽为两个且第二导向槽相对螺母支柱对称设置。

所述复位弹簧的两端分别与电磁开关、卡位滑块相连。

所述复位弹簧为压簧。

所述卡位滑块采用导磁材料制备而成。

所述支撑箱体与锤柄之间、锤柄与锤头之间分别采用螺纹连接。

还包括与控制***相连的工业显示屏，所述控制***为PLC控制器。

还包括与支撑单元相连的支撑架，所述控制***设置在支撑架上且支撑架能为控制***提供支撑。

还包括设置在控制***上的散热罩。

还包括与控制***相连的激光测距仪，所述激光测距仪设置在支撑单元上且激光测距仪能对装填单元内的拌合物的高度进行测量。

所述激光测距仪设置在固定支撑板上。

目前，现有的击实设备大多基于自由落体的原理来实现准确的击实力，即设备在工作时，击实锤通过自由落体实现击实过程。根据牛顿第二定律：F=G=mg；其中，F为击实力，G为重力，m为击实锤的质量，g为重力加速度。该过程中，重力加速度保持固定，通过改变击实锤的质量，就能较为容易地获得准确的击实力。

然而，这种击实力的实现方式在实际使用中存在一定的不足，主要体现在以下三个方面：

1）现有击实设备输出的击实力是离散的，不能进行连续性调节；

2）现有击实设备的量程范围受击实锤自身质量的限制，难以实现较小的击实力；

3）现有击实设备采用人工方式添加砝码或量块，不容易实现自动化调节；整个试件制备过程较为被动，给野外施工现场操作带来不便；

4）在试件制备时，伴合料随着击实过程的进行，其高度会逐步降低，这使得击实锤的击实高度发生改变，而本申请通过激光测距方式可以很精确的测定重复过程距离，从而依据***计算调整螺杆转速及锤头的加速度。

为此，本申请提供一种主动调节式彩色透水整体路面试件成型方法及其装置，其采用可变加速度的主动调节方式，其装置包括支撑单元、加速单元、击实单元、装填单元、控制***几部分。

该装置的组装过程如下：

1）先将背板水平放置在工作台上，再将导轨采用螺丝固定在背板上，再将固定支撑板与背板通过螺丝相连；

2）再将伺服电机、驱动器装配在固定支撑板上，并将滚珠丝杠与伺服电机的输出轴相连；同时，在伺服电机上装配电机护座，以保护伺服电机；而后，将浮动升降块安装在导轨上；

3）再将柔性开关组件安装至浮动升降块上；其中，锤头与锤柄预先连接后，再与支撑箱体连为一体；再安装基板，把支撑柱与基板用螺丝连接固定；而后，将卡座安装固定在基板上；接着，将基板与支撑柱及背板用螺丝固定装配连接成一体；

4）在背板后面安装电源插口及支撑架，并将PLC控制器用螺丝固定在支撑架上，再用散热罩将PLC控制器罩住，并将散热罩固定在支撑架上；布置若干I/0接口(用于控制工业显示屏和PLC控制器)，并布置线路(连接伺服电机、PLC控制器、工业显示屏等)；在支撑单元顶端下部安装激光测距仪；安装前面板，并将工业显示屏固定在前面板中间；安装两侧机罩挡板，完成设备的安装。

本申请中，采用柔性开关组件设计。其工作过程如下：电磁开关通电后，在电磁开关的吸合作用下，卡位滑块向外侧运动；电磁开关失电后，卡位滑块在复位弹簧的作用下，向内侧移动。该结构中，通过第一卡槽与卡轮的分离和连接，实现螺母支柱与支撑箱体的运动的相对分离和连接，进而实现锤头的加速度调节和等加速击实。

鉴于拌制彩色透水整体路面的企业所采用的集料、粘结剂及配合比均有差异，因而在正式制作彩色透水整体路面试件前，必须通过正交实验或对比实验方法，探索出既适合本企业彩色透水整体路面拌合物独有特点，又能使制作的彩色透水整体路面试件达到设计物理性能要求。其包含三个参数：A、彩色透水整体路面拌合物填充在装填单元内的溢出高度；B、击实力Kg数；C、击实次数。在拌合物一定的前提下，采用前述方法确定的三个参数，即可制备出符合彩色透水整体路面性能要求的试件。

采用前述设备，进行试件制备的步骤如下：

1）将本申请的设备安放在平整的工作台上，并接通电源；

2）根据拟测试彩色透水整体路面的试件模具型号规格，将相配套的锤头换装在设备的锤柄上；

3）将标定模套垂直套装在试件模具上，构成装填组件；而后，将制备的彩色透水整体路面拌合物装入装填组件内；在击实力的作用下，装填组件内的拌合物高度必然沉降，为保证试件的法定尺寸，预先通过实验找出准确的拌合物沉降量，并按测定的拌合物沉降量向装填组件内装填拌合物，至标定模套内侧相应刻度值(即溢出高度)，并保持标定模套内拌合物表面平整；

4）将步骤3）中装配有拌合物的装填组件平顺放入设备的基板上，并用基板上的卡座固定好装填组件；

5）向控制***内输入击实力Kg数和优选的击实次数，而后启动设备；

6）通过激光测距仪测试块紧实距离，通过控制***重复性计算伺服电机的旋转角速度和角加速度；

7）伺服电机旋转驱动滚珠丝杠，并带动其上的丝杠螺母沿直线运动，丝杠螺母与螺母支柱固定连为一体，螺母支柱通过卡位滑块、卡轮的配合与支撑箱体连接，支撑箱体与锤头固定连接，这样可以驱动锤头以同样的速度和加速度运动；

8）将锤头以设定的加速度稳定运送到给定位置（即混凝土试块表面时），控制***发出指令，电磁开关通电，柔性开关组件打开；卡位滑块在电磁开关的吸合作用力下，带动卡轮同时向外侧移动；此时，螺母支柱与支撑箱体分离，螺母支柱不再作用于支撑箱体的运动；螺母支柱继续向下运动，锤头则以设定加速度冲击混凝土试块，完成击实过程；

9）冲击结束后，电磁开关失电，卡位滑块及其上的卡轮在复位弹簧的作用下向内侧移动，并卡在螺母支柱的第一卡槽内；螺母支柱在滚珠丝杠的带动下，向上运动返回，快速返回初始位置；

10）激光测距仪标定当前试块紧实距离，通过控制***计算下一次伺服电机的旋转角速度和角加速度，进行下一次击实过程，直至试件制备完成。

采用本申请，能实现击实力和击实次数的自动调节控制；同时，本申请采用伺服电机的旋转角速度和角加速度的控制，实现击实力的改变和调整，这与现有技术中单纯改变锤头的重力存在本质的差别。实验测试结果证明，采用本申请获得的试件，能够符合设计要求的连通孔隙率和透水系数，且抗压强度能获得较大的提升。采用本申请，有效克服了振动成型法、静压成型法和插捣成型法的技术缺陷，且彩色透水整体路面拌合物一次入模成型，其设备精巧、便携易于携带，利于施工队伍经常性搬迁之用，适合施工企业流动性易于搬移、现场使用的特点。综上，本申请运用简单、成型效果佳，能够使彩色透水整体路面试件的孔隙率、透水系数和抗压强度达到设计要求，满足试件的测定要求，具有较高的应用价值。

附图说明

图1为实施例1中成型装置的整体结构示意图。

图2为图1中安装有前面板的侧视图。

图3为成型装置的侧视结构示意图图。

图4为实施例1中柔性开关组件的结构示意图。

图5为实施例1中装填组件的装配示意图。

图6为标定模套内壁的局部放大示意图。

图中标记：1、电机护座，2、背板，3、支撑柱，4、导轨，5、试件模具，6、基板，7、卡座，8、标定模套，9、锤头，10、锤柄，11、柔性开关组件，12、丝杠螺母，13、滚珠丝杠，14、伺服电机，15、驱动器，17、前面板，20、散热罩，21、支撑架，22、控制***，51、电磁开关，52、卡轮，53、螺母支柱，54、卡位滑块，55、支撑箱体，56、复位弹簧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，本实施例的彩色透水整体路面试件成型装置包括支撑单元、加速单元、击实单元、装填单元、控制***。其中，支撑单元包括基板、背板、固定支撑板、支撑柱；背板、支撑柱的下端分别与基板相连，背板、支撑柱的上端分别与固定支撑板相连，固定支撑板、背板、基板与支撑柱共同构成支撑单元。本实施例中,支撑柱为两个，支撑柱的轴向分别与背板所在水平面平行；支撑柱与固定支撑板之间、支撑柱与基板之间、背板与固定支撑板之间、背板与基板之间分别通过螺栓或螺杆相连。

其中，装填单元包括卡座、用于进行试件制备的试件模具、标定模套。本实施例中，标定模套呈两端开口状，试件模具的内腔呈一端开口的矩形体。更具体地，标定模套包括下端连接部、上端标定部，上端标定部的内腔、下端连接部的内腔分别呈两端开口的矩形体，上端标定部与下端连接部采用一体成型，下端连接部的内径大于上端标定部的内径，上端标定部与下端连接部的连接处形成与试件模具相配合的环形凸起，且标定模套通过环形凸起能将下端连接部套在试件模具的外壁上，上端标定部的内径与试件模具的内径相同，上端标定部的内壁上设置有精度为1mm的刻度标记。本实施例中，卡座固定设置在基板上，试件模具与卡座之间采用可拆卸连接，标定模套套在试件模具的开口上，试件模具与标定模套共同构成试件模具。该结构中，用于制备试件的拌合物能通过标定模套填入试件模具内，且通过标定模套内的刻度标记能对标定模套内的拌合物的整体高度进行读取。优选地，试件模具上设置有若干个通孔。

加速单元包括与支撑单元相连的伺服电机、驱动器、滚珠丝杠、导轨、浮动升降块。其中，导轨设置在背板上，浮动升降块设置在导轨上且浮动升降块能相对导轨移动。本实施例中，导轨、浮动升降块分别为两个，导轨相互平行设置在背板上。优选地，导轨的轴向沿竖直方向设置。伺服电机、驱动器分别设置在固定支撑板上，控制***通过驱动器与伺服电机相连，伺服电机的输出轴与滚珠丝杠相连且伺服电机能带动滚珠丝杠转动。优选地，还包括电机护座，电机护座与固定支撑板相连，伺服电机设置在电机护座内。该结构中，伺服电机能带动滚珠丝杠同步转动，通过驱动器，则能实现伺服电机旋转角速度和角加速度的调整。

击实单元包括与滚珠丝杠相配合的丝杠螺母、螺母支柱、柔性开关组件。其中，柔性开关组件包括支撑箱体、卡位滑块、复位弹簧、与卡位滑块相配合的电磁开关、卡轮、锤柄、锤头。丝杠螺母设置在滚珠丝杠上，且丝杠螺母能相对滚珠丝杠的轴向移动。同时，螺母支柱分别与浮动升降块、丝杠螺母相连；该结构中，丝杠螺母能为螺母支柱沿竖直方向的运动提供动力，并保证螺母支柱沿滚珠丝杠的轴向运动。

支撑箱体内设置有与螺母支柱相配合的第一导向槽、第二导向槽，螺母支柱穿过第一导向槽，且螺母支柱能相对第一导向槽移动。本实施例中，螺母支柱包括水平连接件、与第一导向槽相配合的竖直连接杆，竖直连接杆与水平连接件相垂直，水平连接件分别与浮动升降块、丝杠螺母相连，竖直连接杆设置在第一导向槽内，且竖直连接杆能相对第一导向槽移动；竖直连接杆与水平连接件采用一体成型且螺母支柱整体呈T型。同时，竖直连接杆上设置有与卡轮相配合的第一卡槽，且卡位滑块上的卡轮能卡在第一卡槽内，以使螺母支柱与支撑箱体保持相对静止；并在卡轮从第一卡槽内脱出时，能使支撑箱体沿竖直方向的等加速度击实运动逐步转为静止状态。

本实施例中，第二导向槽、卡位滑块、卡轮、复位弹簧、电磁开关分别为两个，且第二导向槽相对竖直连接杆的轴向对称设置。沿支撑箱体的中心至支撑箱体的外侧方向，卡位滑块、复位弹簧、电磁开关依次设置在第二导向槽内，复位弹簧的两端分别与电磁开关、卡位滑块相连，卡轮设置在卡位滑块靠近支撑箱体中心的一端，卡轮能相对卡位滑块转动。进一步，卡位滑块采用导磁材料制备而成，复位弹簧采用压簧。该结构中，电磁开关通电后，电磁开关能提供磁力，使卡位滑块朝靠近电磁开关的方向移动，进而带动卡位滑块上的卡轮与第一卡槽分离，进而实现螺母支柱与柔性开关组件的分离；复位弹簧位于电磁开关与卡位滑块之间，当电磁开关断电后，复位弹簧能为卡位滑块朝支撑箱体的中心方向移动提供复位力，进而使得卡位滑块带动其上的卡轮卡接在第一卡槽内，进而保持螺母支柱与柔性开关组件的相对静止。本实施例中，电磁开关与控制***相连。

锤柄的两端分别与支撑箱体、锤头相连，锤头设置在锤柄上朝向装填单元的一侧，且锤头能对装填单元内的拌合物进行击实。进一步，支撑箱体与锤柄之间、锤柄与锤头之间分别采用螺纹连接。优选地，支撑单元还包括前面板，前面板能套装支撑单元上。

进一步，还包括与控制***相连的工业显示屏、与支撑单元相连的支撑架、设置在控制***上的散热罩，控制***采用PLC控制器，控制***设置在支撑架上，散热罩设置在支撑架上。优选地，还包括激光测距仪，激光测距仪设置在支撑单元上，激光测距仪与控制***相连，且激光测距仪能对装填单元内的拌合物的高度进行测量。进一步，激光测距仪设置在固定支撑板上。

鉴于拌制彩色透水整体路面的企业所采用的集料、粘结剂及配合比均有差异，因此，在正式制作彩色透水整体路面试件前，必须用通过正交实验或对比实验方法，探索出既适合相应彩色透水整体路面拌合物独有特点，又能使制作的彩色透水整体路面试件达到设计物理性能要求的参数。参数主要包括：A、彩色透水整体路面填充在标定模套内的溢出高度；B、击实力Kg数；C、击实次数。在确定的参数下，能够成本制备出标准的彩色透水整体路面试件。

采用本实施例的设备进行彩色透水整体路面试件的制备，其操作如下。

（1）根据彩色透水整体路面试件的制备要求，确定拌合物在装填单元内的溢出高度、锤头的击实力数值、锤头的击实次数。

（2）将试件模具设置在卡座上，再将标定模套设置在试件模具上。而后，向标定模套内填充拌合物，并通过标定模套内壁的刻度标记读取拌合物的高度，至拌合物的高度到达设定的溢出高度，装填完毕。

（3）控制***通过驱动器驱动伺服电机工作，伺服电机带动丝杠螺母及与丝杠螺母相连的螺母支柱同步加速。当丝杠螺母达到滚珠丝杠的设定位置时，丝杠螺母及与丝杠螺母相连的螺母支柱达到设定的加速度；此时，控制***控制电磁开关工作，电磁开关产生磁力，带动卡位滑块及卡位滑块上的卡轮同步沿第二导向槽的外侧移动，并使卡轮与螺母支柱上的第一卡槽分离，使得螺母支柱与支撑箱体分离。而后，丝杠螺母在滚珠丝杠的带动下继续向下运动，而支撑箱体则带动与其相连的锤头向下由击实运动逐步转为静止状态，实现锤头对试件模具内拌合料的击打且锤头的击实力达到设定值。

（4）待步骤（3）的击打过程完成后，伺服电机带动滚珠丝杠运动，电磁开关关闭，卡轮沿第二导向槽朝螺母支柱复位移动，在复位弹簧的作用下，卡轮卡在第一卡槽内，使得螺母支柱与支撑箱体连为一体。而后，伺服电机带动滚珠丝杠反向转动，并使丝杠螺母、与丝杠螺母相连的螺母支柱、与螺母支柱保持相对静止的支撑箱体返回到设定位置。此时，伺服电机停止工作，完成一次击实过程。

（5）重复前述步骤（3）、（4），直至达到设定的锤头击实次数，完成试件的成型操作。

优选地，步骤3中，通过激光测距仪对标定模套内拌合物的高度进行标定，根据测定的拌合物高度，调整伺服电机的旋转角速度和角加速度，以保证每次锤头的击实力达到设定值。

在制备试件时，当丝杠螺母达到滚珠丝杠的设定位置时，调整伺服电机的旋转角速度和锤头的击打次数，制备出符合要求的彩色透水整体路面试件。优选地，该设备工作时，激光测距仪测定拌合物的高度，并通过控制***调节伺服电机的旋转角速度和角加速度；当锤头到达拌合物的表面时，电磁开关工作，使锤头与螺母支柱分离，完成击实操作。采用该方式，能够保证每次在拌合物表面的击实力相同；同时，通过控制击实次数，进而保证彩色透水整体路面试件的成功制备。优选地，本申请通过伺服电机旋转角速度和角加速度的调整，实现了锤头（击实单元）竖直运动加速度的调整，从而获得了所需的击实力。

本申请基于可变加速度的主动调节原理，能够成功制备彩色透水整体路面试件，制备试件的连通孔隙率和透水系数符合设计要求，且抗压强度能获得较大的提升。本申请对于彩色透水整体路面性能的测定，具有重要的应用价值，能够满足广大彩色透水整体路面建筑企业的应用需求，值得大规模推广和应用。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种彩色透水整体路面试件成型装置，其特征在于，包括支撑单元、加速单元、击实单元、装填单元、控制***；

所述支撑单元包括基板、背板、固定支撑板、支撑柱，所述背板的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，所述支撑柱的上、下两端分别与固定支撑板、基板相连，所述固定支撑板、背板、基板与支撑柱共同构成支撑单元；

所述加速单元包括与支撑单元相连的伺服电机、与伺服电机相连的驱动器、滚珠丝杠、导轨、浮动升降块，所述伺服电机的输出轴与滚珠丝杠相连且伺服电机能带动滚珠丝杠转动，所述导轨设置在背板上，所述浮动升降块设置在导轨上且浮动升降块能相对导轨移动；

所述击实单元包括与滚珠丝杠相配合的丝杠螺母、螺母支柱、柔性开关组件，所述柔性开关组件包括支撑箱体、卡位滑块、复位弹簧、与卡位滑块相配合的电磁开关、卡轮、锤柄、锤头，所述丝杠螺母设置在滚珠丝杠上且丝杠螺母能相对滚珠丝杠的轴向移动，所述螺母支柱分别与浮动升降块、丝杠螺母相连；所述支撑箱体内设置有与螺母支柱相配合的第一导向槽、第二导向槽，所述螺母支柱穿过第一导向槽且螺母支柱能相对第一导向槽移动；所述第二导向槽、卡位滑块、卡轮、复位弹簧、电磁开关分别为N个，N为自然数且N≥2；所述第二导向槽沿螺母支柱的轴向均匀设置；

所述卡位滑块、复位弹簧、电磁开关沿支撑箱体的中心至支撑箱体的外侧方向依次设置在第二导向槽内且电磁开关通电后能带动卡位滑块朝靠近电磁开关的方向移动，所述复位弹簧位于电磁开关与卡位滑块之间且复位弹簧能为卡位滑块朝支撑箱体的中心方向移动提供复位力；所述卡轮设置在卡位滑块靠近支撑箱体中心的一端且卡轮能相对卡位滑块转动；所述螺母支柱上设置有与卡轮相配合的第一卡槽且卡位滑块上的卡轮能卡在第一卡槽内以使螺母支柱与支撑箱体保持相对静止并在卡轮从第一卡槽内脱出时能使支撑箱体沿竖直方向做相对运动；

所述锤柄的两端分别与支撑箱体、锤头相连，所述锤头设置在锤柄上朝向装填单元的一侧且锤头能对装填单元内的拌合物进行击实；

所述装填单元包括卡座、用于进行试件制备的试件模具、两端开口的标定模套，所述卡座固定设置在基板上，所述试件模具设置在卡座上，所述标定模套套在试件模具的开口上且用于制备试件的拌合物能通过标定模套填入试件模具内，所述标定模套的内壁设置有刻度标记且通过标定模套内的刻度标记能对标定模套内的拌合物的整体高度进行读取；

所述驱动器、电磁开关分别与控制***相连。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述支撑柱与固定支撑板之间、支撑柱与基板之间、背板与固定支撑板之间、背板与基板之间分别通过螺栓或螺杆相连。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，还包括与伺服电机相配合的电机护座，所述电机护座与支撑单元相连。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述试件模具的内腔呈一端开口的矩形体；

所述标定模套包括下端连接部、上端标定部，所述上端标定部的内腔、下端连接部的内腔分别呈两端开口的矩形体，所述上端标定部与下端连接部采用一体成型，所述下端连接部的内径大于上端标定部的内径，所述上端标定部与下端连接部的连接处形成与试件模具相配合的环形凸起且标定模套通过环形凸起能将下端连接部套在试件模具的外壁上；

所述上端标定部的内径与试件模具的内径相同，所述刻度标记位于上端标定部的内壁上。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述试件模具上还设置有若干个通孔。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述支撑单元还包括前面板，所述前面板能套装支撑单元上。

7.根据权利要求1~6任一项所述装置，其特征在于，所述螺母支柱包括水平连接件、与第一导向槽相配合的竖直连接杆，所述竖直连接杆与水平连接件相垂直，所述水平连接件分别与浮动升降块、丝杠螺母相连，所述竖直连接杆设置在第一导向槽内且竖直连接杆能相对第一导向槽移动，所述竖直连接杆与水平连接件采用一体成型且螺母支柱整体呈T型，所述第一卡槽位于竖直连接杆上。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述第二导向槽为两个且第二导向槽相对螺母支柱对称设置。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，还包括与控制***相连的激光测距仪，所述激光测距仪设置在支撑单元上且激光测距仪能对装填单元内的拌合物的高度进行测量。

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