本發(fā)明涉及的試樣組裝設(shè)備的，具體而言涉及一種單向大尺寸試樣組裝設(shè)備，以及一種單向大尺寸試樣組裝設(shè)備的使用方法。

背景技術(shù)：

1、尺寸效應在巖體、土體力學中普遍存在，為更好掌握尺寸效應對力學性質(zhì)的影響，需要開展超大尺寸范圍試樣的測試，而測試前需要對試樣進行組裝。針對超長尺寸試樣來說，如何根據(jù)一定要求組裝是很困難的，因為超長巖土體試樣內(nèi)部往往存在裂隙，安裝過程的彎矩和扭矩可能會造成試樣的斷裂，采用行吊的方式難以滿足要求且存在安全風險較大，現(xiàn)有的一些安裝產(chǎn)品的設(shè)備一般不存在產(chǎn)品過長且脆弱的情況，比如201721172311.1、201920813477.x、201310201247.5等專利。專利202011430711.4公開了一種幅寬連續(xù)無級可調(diào)多尺度試樣升翻裝樣裝置，給出了一種長度很大的試樣組裝設(shè)備，對堅硬的巖體裝樣安裝有效果，但是針對有內(nèi)部裂隙或預制裂隙的試樣，采用兩端抓取會導致試樣中部斷裂，這與翻轉(zhuǎn)試樣同步性偏差產(chǎn)生的扭矩及試樣自身的重力影響有關(guān)。抵消翻轉(zhuǎn)扭矩及對試樣沿長度方向的多處托抓才能確保試樣及操作人員的安全，而組裝前后試樣運輸?shù)谋憬菪砸彩切枰紤]的重要內(nèi)容。因此，開發(fā)一種針對內(nèi)部存在缺陷的單向大尺度巖土試樣組裝設(shè)備對研究尺寸效應很有意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中針對大尺度的試樣在組裝過程中存在試樣易斷裂、過程繁瑣、人工操作安全隱患大的問題。

2、本發(fā)明的解決思路是，提供一種單向大尺寸試樣組裝設(shè)備，包括置于前側(cè)的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和置于后側(cè)的輸送機構(gòu)；

3、所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)包括轉(zhuǎn)筒、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件、夾放單元和固定設(shè)置的基座，所述轉(zhuǎn)筒以前后方向為軸線轉(zhuǎn)動連接于所述基座上，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件安裝于基座上并作用于所述轉(zhuǎn)筒以帶動轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)設(shè)有作業(yè)腔且作業(yè)腔具有貫通至轉(zhuǎn)筒后端面的出入口，所述作業(yè)腔的上壁和下壁分別設(shè)有沿前后方向設(shè)置的第一導軌，且兩個第一導軌以轉(zhuǎn)筒的軸線為中心呈對稱分布；

4、所述作業(yè)腔的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)有相互對應的夾放器，所述夾放器包括夾臺、托架、第一線性驅(qū)動件和第二線性驅(qū)動件，所述第一線性驅(qū)動件和第二線性驅(qū)動件均沿左右方向設(shè)置，位于左側(cè)和右側(cè)的夾放器的夾臺由相應的第一線性驅(qū)動件帶動以實現(xiàn)相互靠近或分離，位于左側(cè)和右側(cè)的夾放器的托架由相應的第二線性驅(qū)動件帶動以實現(xiàn)相互靠近或分離，所述托架包括位于夾臺上方的上托板和位于夾臺下方的下托板，所述上托板和下托板分別用于抵接至試樣的上側(cè)和下側(cè)以實現(xiàn)限位，所述轉(zhuǎn)筒設(shè)有用于帶動所述夾放器升降的調(diào)高驅(qū)動組件；

5、所述輸送機構(gòu)包括用于承接試樣的承料臺和固定設(shè)置的輸送架，所述輸送架設(shè)有沿前后方向設(shè)置的第二導軌，所述第二導軌和作業(yè)腔的下壁的第一導軌相互對接，所述承料臺用于沿第二導軌從出入口滑動至作業(yè)腔，進而沿作業(yè)腔下壁的第一導軌滑動至左側(cè)和右側(cè)的夾放器之間。

6、上述方案通過輸送機構(gòu)的承料臺接收試樣，承料臺通過在第二導軌和作業(yè)腔下壁的第一導軌之間移動，實現(xiàn)將試樣送入或送出作業(yè)腔的功能，操作簡單方便，且通過改變承料臺相對第一導軌的位置即可實現(xiàn)試樣位置的調(diào)節(jié)校準，確保了試樣組裝時的精確度；而通過在作業(yè)腔的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置夾放器，位于左側(cè)和右側(cè)的夾放器的夾臺由相應的第一線性驅(qū)動件帶動，以實現(xiàn)對作業(yè)腔內(nèi)的試樣的側(cè)壁的夾持，且位于左側(cè)和右側(cè)的夾放器的托架由相應的第二線性驅(qū)動件帶動，使得上托板和下托板分別抵接至試樣的上側(cè)和下側(cè)以實現(xiàn)對試樣的限位以及進一步的支撐作用，從而無論試樣是否存在缺陷，夾放器都能實現(xiàn)對試樣的有效夾持，夾持穩(wěn)定性好，有效避免試樣斷裂損壞問題；同時，通過調(diào)高驅(qū)動組件帶動夾放器升降，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件帶動轉(zhuǎn)筒的翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了對被夾放器夾持的試樣的姿態(tài)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，便于實現(xiàn)試樣的可靠組裝，有效提升了工作效率，無需人工參與，安全性好。

7、在一種改進的方案中，所述夾放器還包括支架，所述支架連接于調(diào)高驅(qū)動組件的輸出端，所述上托板和下托板分別滑動連接于所述支架的上側(cè)壁和下側(cè)壁，所述托架還包括連接上托板和下托板的承接板，所述第二線性驅(qū)動件連接于所述支架的高度方向的中部，所述第二線性驅(qū)動件的輸出端連接至所述承接板，通過將上托板和下托板分別滑動連接于支架的上側(cè)壁和下側(cè)壁，確保托架能夠在第二線性驅(qū)動件的帶動下更穩(wěn)定地左右移動。

8、在一種改進的方案中，所述第一線性驅(qū)動件連接于所述支架的高度方向的中部，所述第一線性驅(qū)動件的輸出端連接至所述夾臺，從而實現(xiàn)夾臺對試樣的左側(cè)壁和右側(cè)壁的更穩(wěn)定的夾持作用。

9、在一種改進的方案中，所述調(diào)高驅(qū)動組件包括調(diào)高電機、兩個升降臺、兩組調(diào)高絲桿和兩組調(diào)高導軌，兩組調(diào)高導軌分別沿豎向設(shè)置于所述作業(yè)腔的左側(cè)和右側(cè)，兩個所述升降臺分別滑動連接于左側(cè)和右側(cè)的調(diào)高導軌，兩組所述調(diào)高絲桿分別沿豎向轉(zhuǎn)動連接于所述作業(yè)腔的左側(cè)和右側(cè)，兩個所述升降臺均設(shè)有沿豎向的調(diào)高螺孔，兩個所述升降臺分別通過調(diào)高螺孔與兩組調(diào)高絲桿螺接配合，所述調(diào)高電機的輸出端作用于兩組調(diào)高絲桿以帶動旋轉(zhuǎn)，所述夾放器設(shè)置于兩個所述升降臺的相對側(cè)，從而通過調(diào)高電機結(jié)合調(diào)高絲桿精確控制升降臺的高度，運行穩(wěn)定可靠且精度高。

10、在一種改進的方案中，每個所述升降臺上的夾放器均至少為兩個且自前向后間隔布置，位于左側(cè)和位于右側(cè)的夾放器逐個對應，從而通過多個夾放器實現(xiàn)對長度較長的試樣的穩(wěn)定夾持，且在轉(zhuǎn)筒翻轉(zhuǎn)過程中或升降臺升降過程中，所有夾放器對試樣的夾持作用基本保持一致，避免試樣因兩端受力不一致產(chǎn)生的扭矩而斷裂的情況。

11、在一種改進的方案中，所述升降臺上設(shè)有調(diào)位驅(qū)動組件，所述調(diào)位驅(qū)動組件包括調(diào)位電機、調(diào)位絲桿和調(diào)位導軌，所述調(diào)位絲桿以前后方向為軸線轉(zhuǎn)動連接于所述升降臺上，所述調(diào)位導軌自前向后設(shè)置于所述升降臺，至少一個夾放器滑動連接于所述調(diào)位導軌且該夾放器設(shè)有前后方向的調(diào)位螺孔，所述調(diào)位螺孔與所述調(diào)位絲桿螺接配合，所述調(diào)位電機的輸出端作用于兩個所述調(diào)位絲桿以帶動旋轉(zhuǎn)，從而通過調(diào)位電機結(jié)合調(diào)位絲桿精確控制滑動連接于調(diào)位導軌上的夾放器的位置，調(diào)節(jié)設(shè)置在調(diào)位導軌上的夾放器與未設(shè)置在調(diào)位導軌上的夾放器的間距，實現(xiàn)對不同長度的試樣的適配。

12、在一種改進的方案中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、傳動齒輪組和從動齒圈，所述翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的輸出端連接至所述傳動齒輪組，所述從動齒圈連接于所述轉(zhuǎn)筒且彼此同軸線，所述從動齒圈的外周側(cè)設(shè)有輪齒，所述從動齒圈的輪齒嚙合至所述傳動齒輪組，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)對轉(zhuǎn)筒的翻轉(zhuǎn)角度的精確控制。

13、在一種改進的方案中，所述基座的上端面的前部和后部均設(shè)有凹弧結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)筒的外周壁的前部和后部分別轉(zhuǎn)動配合至所述基座的前部和后部的凹弧結(jié)構(gòu)；所述從動齒圈為兩個且分別連接于所述轉(zhuǎn)筒的前端面和后端面，所述傳動齒輪組為兩組且分別設(shè)置于所述基座的前部和后部，兩個所述從動齒圈的輪齒分別嚙合至兩組所述傳動齒輪組，所述翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的輸出端連接至兩組所述傳動齒輪組，所述基座的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)有向上凸起的限位桿，所述限位桿設(shè)有可轉(zhuǎn)動并抵接至相應的從動齒圈的內(nèi)周側(cè)的第一滾輪和可轉(zhuǎn)動并抵接至轉(zhuǎn)筒外周壁的第二滾輪，從而轉(zhuǎn)筒能夠通過凹弧結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與基座的轉(zhuǎn)動配合，通過基座通過限位桿的第一滾輪和第二滾輪實現(xiàn)對轉(zhuǎn)筒在翻轉(zhuǎn)時的限位，確保轉(zhuǎn)筒在翻轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。

14、本發(fā)明還提供一種單向大尺寸試樣組裝設(shè)備的使用方法，應用于如上所述的單向大尺寸試樣組裝設(shè)備，包括以下步驟：

15、s1、初始狀態(tài)下，承料臺位于輸送架的第二導軌上，此時將首個試樣運輸?shù)匠辛吓_上進行放置，隨后向前推動承料臺使得承料臺從第二導軌移動至作業(yè)腔的下壁的第一導軌的相應位置，此時承料臺上的首個試樣位于左側(cè)和右側(cè)的夾放器之間；

16、s2、調(diào)高驅(qū)動組件帶動夾放器升降，使得夾放器與首個試樣高度相適配；

17、s3、至少一個夾放器的第一線性驅(qū)動件帶動相應的夾臺移向首個試樣，直至首個試樣被夾持在相對應的兩個夾放器的夾臺之間，隨后調(diào)高驅(qū)動組件帶動夾放器升起使得試樣脫離承料臺，隨后相對應的兩個夾放器的第二線性驅(qū)動件帶動相應的托架相互靠近，使得上托板和下托板分別抵接至首個試樣的上側(cè)和下側(cè)以實現(xiàn)限位，并且向后推動承料臺使得承料臺復位至第二導軌上；

18、s4、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件帶動轉(zhuǎn)筒繞自身軸線翻轉(zhuǎn)180°，且調(diào)驅(qū)動組件帶動夾放器升降以使得首個試樣的下方具有足夠空間，此時將另一試樣運輸?shù)匠辛吓_上進行放置，隨后向前推動承料臺使得承料臺從第二導軌移動至作業(yè)腔的下壁的第一導軌上，此時承料臺上的另一試樣位于首個試樣的下方，隨后調(diào)高驅(qū)動組件帶動夾放器下降，直至首個試樣與另一試樣相互貼合組裝；

19、s5、向后推動承料臺復位至第二導軌上，使得組裝好的兩個試樣脫離作業(yè)腔。

20、上述方案通過承料臺實現(xiàn)將試樣送入或送出作業(yè)腔的功能，且在步驟s4中通過改變承料臺相對第一導軌的位置即可實現(xiàn)試樣位置的調(diào)節(jié)校準，確保了試樣組裝時的精確度；而通過先靠第一線性驅(qū)動件帶動夾臺對試樣進行夾持，后靠第二線性驅(qū)動件帶動托架的上托板和下托板對試樣的上側(cè)和下側(cè)進行限位，實現(xiàn)了夾放器對試樣的穩(wěn)定、可靠的夾持功能，隨后在s4步驟旋轉(zhuǎn)驅(qū)動組件帶動轉(zhuǎn)筒繞自身軸線翻轉(zhuǎn)180°后，另一試樣即可由承料臺送入作業(yè)腔，再通過調(diào)高驅(qū)動組件對夾放器的高度調(diào)節(jié)，即可實現(xiàn)兩個試樣之間高效的組裝作業(yè)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案對試樣的保護性好，組裝效率和組裝精度均較高，且無需人工作業(yè)，安全性好。

21、在一種改進的方案中，步驟s2中，調(diào)高驅(qū)動組件帶動夾放器升降，使得夾放器與首個試樣高度相適配，并且調(diào)位驅(qū)動組件的調(diào)位電機通過調(diào)位絲桿控制滑動連接于調(diào)位導軌上的夾放器的位置，使得同個升降臺上的夾放器的間距與首個試樣的長度相適配。