本实用新型属于建筑工程技术领域，具体涉及一种自动布模机构。
背景技术：
随着建筑行业的不断发展，预制构件在建筑行业中被大量使用。叠合楼(墙)板具规格和形状简单，出筋统一，工序较少等特点，非常适合流水线生产。生产叠合楼(墙)板时，需要根据叠合楼(墙)板形状，预先布置模具；放置模具后，喷洒脱模剂；准备就绪后，浇筑钢筋混凝土；待叠合楼板制件成型后，拆卸模具并进行清理。传统的预制构件的生产，需要人工根据生产图纸尺寸测量并确定布模区域，然后根据图纸及测量尺寸放置模具，需要人工喷洒脱模剂，整个生产过程需要消耗大量的人力以及生产时间，效率较低。
技术实现要素：
本实用新型的在于提供一种自动布模机构，实现在制作预制构件过程中布模工作的自动化，提高生产效率。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种自动布模机构，该机构包括布模单元和控制单元，所述布模单元包括布模机械手组件和立式布置的龙门式桁架，两相互平行设置的桁架的导轨上设有沿其长度方向往复运动的横梁；所述导轨和横梁的长度方向均为水平向；所述布模机械手组件通过竖梁在横梁上做上、下往复运动，所述竖梁的长度方向为铅垂向，控制单元控制布模机械手组件将边模库中的边模和/或磁盒布设于水平模台上形成预制构件所需型腔。
优选的，所述布模机械手组件包括基座和设置在基座下方的机械手，所述基座通过转向座转动连接在竖梁上且回转面垂直于竖梁的长度方向。
优选的，所述机械手包括成对设置且用于夹持边模或磁盒的夹爪，所述夹爪至少设置一对；所述夹爪与基座之间设有夹爪座过渡连接，夹爪通过驱动滑块连接在夹爪座下端面，驱动滑块卡置在夹爪座上的导槽内并带动两夹爪沿导槽的槽长方向做相互临近的夹持动作或远离的打开动作。
优选的，所述基座的下方固定设置有划线笔，所述划线笔的划线端指向基座的下方且处于避让夹爪的夹持通道位置，划线笔可在铅垂方向上、下移动，当划线笔处于上位时，划线笔处于待机状态；当划线笔处于下位时，划线笔处于划线工作状态。
优选的，所述夹爪和夹爪座设置两组且分置在基座下方的两侧，所述两组夹爪之间相互独立运行；所述基座的下方在夹爪的旁侧还设有用于将边模或磁盒压紧在水平模台上的弹缸，所述弹缸位于夹爪的夹持通道上，当弹缸处于上位时，弹缸的下端面高于夹爪座的下端面；当弹缸处于下位时，弹缸的下端面压合在边模或磁盒的上顶面；所述基座的下端面还设有脱模剂喷头，所述脱模剂喷头处于避让夹爪的夹持路径位置。
优选的，所述夹爪的旁侧设有传感器和定位销，所述定位销的立式连接在基座的下方，所述定位销的锥形下端部与边模上的定位孔适配；所述传感器与定位销均位于夹爪形成的夹持路径上。
优选的，所述控制单元包括布模cam软件和cnc数控系统，所述布模cam软件从bim模型数据中获取预制构件信息并自动规划所需边模的尺寸、数量、是否出筋及在模台上的摆放位置，然后自动生成nc数控程序，并将nc数控程序传输至cnc数控系统中，cnc数控系统控制布模单元进行自动划线、布置边模和/或磁盒。
本实用新型的有益效果在于：
1)、控制单元根据预制构件信息控制布模机械手组件从边模库中将边模和/或磁盒布设于水平模台上，边模围合成形成所需型腔，完成布模工作，然后朝型腔内填充制作预制构件的物料，待物料凝固后，撤去边模和/或磁盒，完成预制构件的制作，实现在制作预制构件过程中布模工作的自动化，提高生产效率；
2)、转向座实现了边模或磁盒在水平模台上不同姿态的布置，即机械手将边模或磁盒从边模库中抓取后，沿导轨和横梁移动至放置位置的上方，机械手随竖梁在移动至临近放置位置上方，此时控制单元控制转向座带动机械手在水平面内的转动，调整机械手上抓取的边模或磁盒的姿态，直至符合要求；
3)、当预制构件为出筋构件时，控制单元控制布模机械手组件中的划线笔在水平模台上自动绘制构件模具的定位线，绘制完成后，控制单元控制布模机械手组件中的机械手从边模库中抓取出筋边模沿定位线进行布置，然后人工将加强筋布置于出筋边模围合成的型腔中，加强筋的端部通过出筋边模上的缺口伸出型腔外形成出筋，最后布模机械手组件中的机械手再抓取磁盒放置于出筋边模上，磁盒将出筋边模压紧在铁制的水平模台上，同时磁盒处于避让出筋位置处；当预制构件为非出筋构件时，控制单元控制布模机械手组件中的划线笔在水平模台上自动绘制构件模具的定位线，绘制完成后，控制单元控制布模机械手组件从边模库中抓取标准边模并放置完成，标准边模的尺寸通常情况下是固定的，当布置标准边模后出现缺口，缺口尺寸无法容纳1根标准边模，此时缺口部分由人工进行填补；
4)、本机构根据边模库中剩余边模的数量、尺寸信息进行动态规划组合，使划线后的布模区域中单边布置的边模数量≥1根，单边可布置多根边模，以实现边模布置的最优化，当单边边模的数量大于1根时，两边模之间的衔接处同样处于避让出筋位置处。自动布模划线功能的应用可以极大地提高作业效率和质量，为后续的翻板工艺奠定基础；
5)、当夹爪抓取边模或磁盒放置于水平模台上后，弹缸在控制单元的控制下，处于下位的下压状态，弹缸的下端面压合在边模或磁盒的上顶面，使其布置稳定；
6)、在执行夹持工作时，机械手伸入边模库中，传感器感应边模库中边模的具体位置，夹爪在夹持时，使定位销的锥形下端部与边模上的定位孔适配，保证了定位的精确。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中布模机械手组件部分的局部放大图；
图3为布模机械手组件的正视图；
图4为布模机械手组件的侧视图；
图5为布置出筋边模的状态结构图；
图6为布置标准边模的状态结构图；
图7为布置标准边模时夹爪的一种工作状态图；
图8为布置标准边模时夹爪的另一种工作状态图。
具体实施方式
为了便于理解，以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
一种自动布模机构，该机构包括布模单元和控制单元，所述布模单元包括布模机械手组件10和立式布置的龙门式桁架20，两相互平行设置的桁架20的导轨21上设有沿其长度方向往复运动的横梁30，所述导轨21和横梁30的长度方向均为水平向；所述布模机械手组件10通过竖梁40在横梁30上做上、下往复运动，所述竖梁40的长度方向为铅垂向，控制单元控制布模机械手组件10将边模库中的边模50和/或磁盒60布设于水平模台70上形成预制构件所需型腔。为了便于详细叙述本布模机构的运动过程，现预设布模机械手组件10在桁架20的导轨21上移动时为x向移动，布模机械手组件10在横梁30上移动时为y向移动，布模机械手组件10在铅垂向移动时为z向移动，本布模机构在工作时，控制单元根据预制构件信息控制布模机械手组件10从边模库中将边模50和/或磁盒60布设于水平模台70上，边模50围合成形成所需型腔，完成布模工作，然后朝型腔内填充制作预制构件的物料，待物料凝固后，撤去边模50和/或磁盒60，完成预制构件的制作，实现在制作预制构件过程中布模工作的自动化，提高生产效率，此处可利用布模机械手组件10将边模50和/或磁盒60抓取从水平模台70上撤去，也可通过人工撤去。
如图1所述，布模机械手组件10包括基座11和设置在基座11下方的机械手12，所述基座11通过转向座13转动连接在竖梁40上且回转面垂直于竖梁40的长度方向。控制单元控制布模机械手组件10在桁架20的导轨21和横梁30上实现水平面内的x、y向移动，即实现了边模50或磁盒60在水平面内位置的布置，而转向座13实现了边模50或磁盒60在水平模台70上不同姿态的布置，即机械手12将边模50或磁盒60从边模库中抓取后，沿导轨21和横梁30移动至放置位置的上方，机械手12随竖梁40在z向移动至临近放置位置上方，此时控制单元控制转向座13带动机械手12在水平面内的转动，调整机械手12上抓取的边模50或磁盒60的姿态，直至符合要求，然后控制单元控制机械手12随竖梁40继续下移，直至边模50或磁盒60放置在水平模台70上的布模位置，机械手12打开放下边模50或磁盒60，并在控制单元的控制下移动至旁侧或进行下一次工作，完成一次的布模工作。
所述机械手12包括成对设置且用于夹持边模50或磁盒60的夹爪121，所述夹爪121至少设置一对；所述夹爪121与基座11之间设有夹爪座14过渡连接，夹爪121通过驱动滑块122连接在夹爪座14下端面，驱动滑块122卡置在夹爪座14上的导槽123内并带动两夹爪121沿导槽123的槽长方向做相互临近的夹持动作或远离的打开动作。如图3、4所示，上述夹爪121呈倒“l”型，夹爪121的一侧边与驱动滑块122连接、另一侧边为夹持边，两个夹爪121的夹持边形成夹持边模50或磁盒60的区域，当机械手12需要抓取边模50或磁盒60时，控制单元控制驱动滑块122带动两夹爪121做相互临近的夹持动作，将边模50或磁盒60夹持在两夹爪121之间；当需要将边模50或磁盒60放下时，控制单元控制驱动滑块122带动两夹爪121做相互远离的打开动作。
在布置边模50之前，基座11的下方固定设置有划线笔111，所述划线笔111的划线端指向基座11的下方且处于避让夹爪121的夹持通道位置，划线笔111可在铅垂方向上、下移动，当划线笔111处于上位时，划线笔111处于待机状态，同时划线笔111的下端需高于夹爪121的最低端，防止夹爪121工作时出现碰撞；当划线笔111处于下位时，划线笔111处于划线工作状态。此时划线笔111的下端需低于夹爪121的最低端，避免划线笔111在绘制定位线时夹爪121与水平模台70发生碰撞。
上述边模50包括出筋边模51和标准边模52，出筋边模51适用于出筋预制构件的制作，标准边模52适用于非出筋构件的制作。本机构对构件的尺寸、数量、是否出筋及在水平模台70上的摆放位置信息进行分析，当预制构件为出筋构件时，控制单元控制布模机械手组件10中的划线笔111在水平模台70上自动绘制构件模具的定位线，绘制完成后，控制单元控制布模机械手组件10中的机械手12从边模库中抓取出筋边模51沿定位线进行布置，然后人工将加强筋布置于出筋边模51围合成的型腔中，加强筋的端部通过出筋边模51上的缺口伸出型腔外形成出筋，最后布模机械手组件10中的机械手12再抓取磁盒60放置于出筋边模51上，磁盒60将出筋边模51压紧在铁制的水平模台70上，同时磁盒60处于避让出筋位置处；当预制构件为非出筋构件时，控制单元控制布模机械手组件10中的划线笔111在水平模台70上自动绘制构件模具的定位线，绘制完成后，控制单元控制布模机械手组件10从边模库中抓取标准边模52并放置完成，标准边模52的尺寸通常情况下是固定的，当布置标准边模52后出现缺口，缺口尺寸无法容纳1根标准边模52，此时缺口部分由人工进行填补。通常情况下预制构件的侧边为直线，所需边模50同样为直线状，本机构根据边模库中剩余边模50的数量、尺寸信息进行动态规划组合，使划线后的布模区域中单边布置的边模50数量≥1根，单边可布置多根边模50，以实现边模50布置的最优化，当单边边模50的数量大于1根时，两边模50之间的衔接处同样处于避让出筋位置处。自动布模划线功能的应用可以极大地提高作业效率和质量，为后续的翻板工艺奠定基础。
夹爪121和夹爪座14设置两组且分置在基座11下方的两侧，所述两组夹爪121之间相互独立运行，可实现一次抓取两根边模50或磁盒60，夹爪121抓取边模50或磁盒60的一端，而其中的另一端远离夹爪121，夹爪121上抓取的两个物件的一端、另一端相远离，同时两组夹爪121在控制单元的作用下可独立工作。
所述基座11的下方在夹爪121的旁侧还设有用于将边模50或磁盒60压紧在水平模台70上的弹缸126，所述弹缸126位于夹爪121的夹持通道上，当弹缸126处于上位时，弹缸126的下端面高于夹爪座14的下端面141；当弹缸126处于下位时，弹缸126的下端面压合在边模50或磁盒60的上顶面。当夹爪121抓取边模50或磁盒60放置于水平模台70上后，弹缸126在控制单元的控制下，处于下位的下压状态，弹缸126的下端面压合在边模50或磁盒60的上顶面，使其布置稳定，本实施例中弹缸126为气缸或液压缸，实现伸缩运动，同时提供足够的下压力。
为了便于后续制作完成后的预制构件脱模，需要在完成布置的布模区域内喷洒脱模剂，所以基座11的下端面还设有脱模剂喷头127，所述脱模剂喷头127处于避让夹爪121的夹持路径位置，防止夹爪121在进行夹持工作时边模50或磁盒60与脱模剂喷头127发生碰撞，造成设备损坏。
夹爪121的旁侧设有传感器124和定位销125，所述定位销125的立式连接在基座11的下方，所述定位销125的锥形下端部与边模50上的定位孔适配；所述传感器124与定位销125均位于夹爪121形成的夹持路径上。在执行夹持工作时，机械手12伸入边模库中，传感器124感应边模库中边模50的具体位置，夹爪121在夹持时，使定位销125的锥形下端部与边模50上的定位孔适配，保证了定位的精确；同样，传感器124随时感应下方物体与夹爪121之间的距离，避免在夹持或移动过程中与其他物体发生碰撞，造成设备损坏。
如图3所示，另外划线笔111、传感器124、定位销125、弹缸126、脱模剂喷头127均处于两组夹爪121之间的空置区域，其中传感器124、定位销125临近夹爪121布置，便于传感器124的精确感应，便于定位销125与边模50上定位孔适配，其中传感器124通过“l”型支架安装在定位销125上，位置关系为传感器124位于夹爪121与定位销125之间；划线笔111与脱模剂喷头127处于中间位置，弹缸126处于定位销125与脱模剂喷头127之间，保证了各部件工作时互不干扰。
所述控制单元包括布模cam软件和cnc数控系统，所述布模cam软件从bim模型数据中获取预制构件信息并自动规划所需边模50的尺寸、数量、是否出筋及在模台70上的摆放位置，然后自动生成nc数控程序，并将nc数控程序传输至cnc数控系统中，cnc数控系统控制布模单元进行自动划线、布置边模50和/或磁盒60。
如图7、8所示，为布置标准边模52时夹爪的工作状态图，布置出筋边模51时夹爪121也同样可采用这种夹持方式。
一种自动布模机构的布模方法，包括以下步骤：
s01、布模cam软件从bim模型数据中获取预制构件信息并自动规划所需边模50的尺寸、数量、是否出筋及在模台70上的摆放位置，并自动生成nc数控程序；
s02、布模cam将nc数控程序传输至控制布模单元的cnc数控系统中，cnc数控系统根据nc数控程序控制布模单元中的划线笔111进行自动划线，绘制定位线，然后布模单元中布模机械手组件10将边模库中的边模50抓取放置于划线后的布模区域，完成布模工作；
s03、布模完成后，cnc数控系统根据nc数控程序控制布模机械手组件10中的脱模剂喷头127在布模区域内喷洒脱模剂。
上述步骤中集成了bim解析技术，可自动获取预制构件形状、长度及内部加强筋信息。
在步骤s01中若布模cam软件从预制构件信息中得出预制构件为出筋预制构件，则在步骤s02中cnc数控系统根据nc数控程序指令控制布模机械手组件10从边模库中抓取出筋边模51，并将出筋边模51放置于水平模台70上，然后人工将加强筋布置于出筋边模51围合成的型腔中，加强筋的端部通过出筋边模51上的缺口伸出型腔外形成出筋，最后布模机械手组件10中的夹爪121再抓取磁盒60放置于出筋边模51上，同时磁盒60处于避让出筋位置处；
在步骤s01中若布模cam软件从预制构件信息中得出预制构件为非出筋预制构件，则在步骤s02中cnc数控系统控制布模机械手组件10从边模库中抓取标准边模52并放置完成，由于标准边模52的尺寸通常情况下是固定的，当布置标准边模52后出现缺口，且缺口尺寸无法容纳1根标准边模52，此时缺口部分由人工进行填补，可选择合适长度的条形泡沫填补在缺口。
在s01中还包括布模cam软件根据从bim模型数据中获取的预制构件信息，然后根据边模库中剩余边模50的数量、尺寸信息进行动态规划组合，使划线后的布模区域中单边布置的边模50数量≥1根，结合实时边模库中的库存数据调配边模50组合方式，单边可布置多根边模50，以实现边模50布置的最优化，当单边边模50的数量大于1根时，两边模50之间的衔接处同样处于避让出筋位置处。
在边模50或磁盒60布置完成后，机械手组件10中的弹缸126做伸出运动压合在边模50或磁盒60的顶部进行压紧操作。
另外在实际应用中，本实用新型基于cnc数控系统开发布模app，实现自动划线和布模所需的高精度控制。
1.一种自动布模机构，其特征在于，该机构包括布模单元和控制单元，所述布模单元包括布模机械手组件(10)和立式布置的龙门式桁架(20)，两相互平行设置的桁架(20)的导轨(21)上设有沿其长度方向往复运动的横梁(30)；所述导轨(21)和横梁(30)的长度方向均为水平向；所述布模机械手组件(10)通过竖梁(40)在横梁(30)上做上、下往复运动，所述竖梁(40)的长度方向为铅垂向，控制单元控制布模机械手组件(10)将边模库中的边模(50)和/或磁盒(60)布设于水平模台(70)上形成预制构件所需型腔。
2.根据权利要求1所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述布模机械手组件(10)包括基座(11)和设置在基座(11)下方的机械手(12)，所述基座(11)通过转向座(13)转动连接在竖梁(40)上且回转面垂直于竖梁(40)的长度方向。
3.根据权利要求2所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述机械手(12)包括成对设置且用于夹持边模(50)或磁盒(60)的夹爪(121)，所述夹爪(121)至少设置一对；所述夹爪(121)与基座(11)之间设有夹爪座(14)过渡连接，夹爪(121)通过驱动滑块(122)连接在夹爪座(14)下端面，驱动滑块(122)卡置在夹爪座(14)上的导槽(123)内并带动两夹爪(121)沿导槽(123)的槽长方向做相互临近的夹持动作或远离的打开动作。
4.根据权利要求3所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述基座(11)的下方固定设置有划线笔(111)，所述划线笔(111)的划线端指向基座(11)的下方且处于避让夹爪(121)的夹持通道位置，划线笔(111)可在铅垂方向上、下移动，当划线笔(111)处于上位时，划线笔(111)处于待机状态；当划线笔(111)处于下位时，划线笔(111)处于划线工作状态。
5.根据权利要求3所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述夹爪(121)和夹爪座(14)设置两组且分置在基座(11)下方的两侧，所述两组夹爪(121)之间相互独立运行；所述基座(11)的下方在夹爪(121)的旁侧还设有用于将边模(50)或磁盒(60)压紧在水平模台(70)上的弹缸(126)，所述弹缸(126)位于夹爪(121)的夹持通道上，当弹缸(126)处于上位时，弹缸(126)的下端面高于夹爪座(14)的下端面(141)；当弹缸(126)处于下位时，弹缸(126)的下端面压合在边模(50)或磁盒(60)的上顶面；所述基座(11)的下端面还设有脱模剂喷头(127)，所述脱模剂喷头(127)处于避让夹爪(121)的夹持路径位置。
6.根据权利要求3所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述夹爪(121)的旁侧设有传感器(124)和定位销(125)，所述定位销(125)的立式连接在基座(11)的下方，所述定位销(125)的锥形下端部与边模(50)上的定位孔适配；所述传感器(124)与定位销(125)均位于夹爪(121)形成的夹持路径上。
7.根据权利要求1所述的一种自动布模机构，其特征在于，所述控制单元包括布模cam软件和cnc数控系统，所述布模cam软件从bim模型数据中获取预制构件信息并自动规划所需边模(50)的尺寸、数量、是否出筋及在模台(70)上的摆放位置，然后自动生成nc数控程序，并将nc数控程序传输至cnc数控系统中，cnc数控系统控制布模单元进行自动划线、布置边模(50)和/或磁盒(60)。
技术总结