CN103277117B - 混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法和控制系统。该混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法包括：检测添加剂泵出口处的添加剂流量；判断添加剂流量是否在预设数值范围内；在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，控制添加剂泵的转速相应变化。应用本发明的技术方案，保证了添加剂的使用量稳定在预设设置的范围内，保证了混合后的混凝土符合工况的要求，同时喷射混凝土的回弹量小，提高了喷射作业的效率，节省了混凝土的使用量。

Description

混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法和控制系统。

背景技术

混凝土喷射机械手是在井巷、隧道、涵洞、水利等领域广泛使用的一种施工设备。近年来，喷射混凝土技术因其工艺简便、造价经济，在各种建筑领域内得到广泛的用途。

混凝土喷射机械手在进行混凝土喷射作业的过程中，需要加入各种类型的添加剂，虽然添加剂的用量很小，但是对于混凝土的喷射效果影响很大，添加剂比率如果不合适，会造成喷射的混凝土回弹量增大，影响喷射作业的效率，浪费混凝土的使用量。

现有技术中对加入添加剂的控制一般存在手动和自动两种方式，其中手动方式是操作人员根据经验手动对添加剂泵的加入进行控制。图1现有技术中混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的示意图，添加剂泵12在驱动装置16的驱动下，从添加剂箱11中将添加剂泵送入混凝土中进行混合，混合添加剂的混凝土从喷嘴13中喷出。添加剂的加入量的控制由添加剂泵决定。转速传感器14设置在驱动装置16上，用于测量驱动装置16的转速，并将该转速信号传输给控制器15，控制器15根据该转速信号向驱动装置16发送转速控制信号，通过控制驱动装置16的转速调节添加剂的加入量。

以上自动对添加剂加入进行控制的方法中，依靠测量驱动装置16的转速判断添加剂的用量，无法检测添加剂的当前情况，控制效果不够精确，误差较大。

针对相关技术中的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法的控制效果不精确，误差较大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法和控制系统，以解决现有技术中混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法的控制效果不精确问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法。该控制方法包括：检测添加剂泵出口处的添加剂流量；判断添加剂流量是否在预设数值范围内；在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，控制添加剂泵的转速相应变化。

进一步地，在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，发送改变添加剂泵转速的控制命令包括：在添加剂流量小于预设数值范围的最小值的情况下，控制添加剂泵的转速增大；在添加剂流量大于预设数值范围的最大值的情况下，控制添加剂泵的转速减小。

进一步地，在检测添加剂泵出口处的添加剂流量之前还包括：检测添加剂泵出口处的添加剂压力；判断添加剂压力是否大于预设压力值；在添加剂压力大于预设压力值的情况下，控制添加剂泵停止运转；在添加剂压力小于或等于预设压力值的情况下，执行检测添加剂泵出口处的添加剂流量的步骤。

进一步地，在检测添加剂泵出口处的添加剂压力之前还包括：检测添加剂泵入口处是否有添加剂流过；在添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，控制添加剂泵停止运转；在添加剂泵入口处有添加剂流过的情况下，执行检测添加剂泵出口处的添加剂流量的步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统。该控制系统包括：添加剂泵，用于在驱动装置的驱动下将添加剂泵入混凝土中；驱动装置，与添加剂泵连接，用于驱动添加剂泵；流量传感器，设置在添加剂泵的出口处，用于检测添加剂泵出口处的添加剂流量；控制器，与流量传感器和驱动装置分别连接，用于判断添加剂流量是否在预设数值范围内，并在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，向驱动装置发送改变转速的控制信号，以控制添加剂泵的转速相应变化。

进一步地，控制器还用于：在添加剂流量小于预设数值范围的最小值的情况下，向驱动装置发送提高转速的控制信号，以控制添加剂泵的转速增大；在添加剂流量大于预设数值范围的最大值的情况下，向驱动装置发送降低转速的控制信号，以控制添加剂泵的转速降低。

进一步地，该控制系统还包括：压力传感器，设置在添加剂泵的出口处，并与控制器连接，用于检测添加剂泵出口处的添加剂压力；控制器，还用于判断添加剂压力是否大于预设压力值；并在添加剂压力大于预设压力值的情况下，向驱动装置发送停机的控制信号，以控制添加剂泵停止运转。

进一步地，该控制系统还包括：压力开关，设置在添加剂泵的出口处，并与驱动装置连接，用于检测添加剂泵出口处的添加剂压力，并在添加剂压力大于预设压力值的情况下，控制驱动装置停机，以控制添加剂泵停止运转。

进一步地，该控制系统还包括：液位传感器，设置在添加剂泵的入口处，并与控制器连接，用于检测添加剂泵入口处液位信号；控制器，还用于根据液位信号判断添加剂泵入口处是否有添加剂流过；并在添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，向驱动装置发送停机的控制信号，以控制添加剂泵停止运转。

进一步地，该控制系统还包括：液位开关，设置在添加剂泵的入口处，并与驱动装置连接，用于检测添加剂泵入口处是否有添加剂流过；并在添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，控制驱动装置停机，以控制添加剂泵停止运转。

应用本发明的技术方案，本发明的技术方案保证了添加剂的使用量稳定在预设设置的范围内，保证了混合后的混凝土符合工况的要求，同时喷射混凝土的回弹量小，提高了喷射作业的效率，节省了混凝土的使用量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1现有技术中混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的一种优选实现方式的示意图；

图4是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手的控制方法的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手的控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，图2是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的示意图，如图2所示，该控制系统包括：添加剂泵12、驱动装置16、流量传感器21、控制器15，其中，添加剂泵12在驱动装置16的驱动下，从添加剂箱11中将添加剂送入混凝土中进行混合，混合添加剂的混凝土从喷嘴13中喷出，，在添加剂泵12的出口处设置有流量传感器21，该流量传感器21用于检测添加剂泵12出口处的添加剂流量，并将流量信号传送给控制器15。控制器15与流量传感器21和驱动装置16分别连接，用于判断添加剂流量是否在预设数值范围内，并在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，向驱动装置16发送改变转速的控制信号，以控制添加剂泵12的转速相应变化，调节添加剂的加入量。

控制器15在判断添加剂流量是否在预设数值范围内，并相应向驱动装置16发送改变转速的控制信号时，具体的流程为：在添加剂流量小于预设数值范围的最小值的情况下，向驱动装置16发送提高转速的控制信号，以控制添加剂泵12的转速增大；在添加剂流量大于预设数值范围的最大值的情况下，向驱动装置16发送降低转速的控制信号，以控制添加剂泵12的转速降低。

上述预设的数值范围，可以根据混凝土泵送的实际工况预先进行设置，通过本实施例的控制系统可以保证添加剂的使用量稳定在预设设置的范围内，保证了混合后的混凝土符合工况的要求，同时喷射混凝土的回弹量小，提高了喷射作业的效率，节省了混凝土的使用量。

图3是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统的一种优选实现方式的示意图，该控制系统还设置有压力传感器31和液位传感器32中的一种或两种。

在设置有压力传感器31的情况下，压力传感器31设置在添加剂泵12的出口处，并与控制器15连接，用于检测添加剂泵12出口处的添加剂压力。控制器15通过压力传感器31获取添加剂泵12出口处的压力值，在压力超过限值时，及时停止泵送，并报警提醒，从而防止因出口管路堵塞，压力升高造成添加剂泵12的损坏或者管路爆裂。控制器15具体的控制流程为：判断添加剂压力是否大于预设压力值；并在添加剂压力大于预设压力值的情况下，向驱动装置16发送停机的控制信号，以控制添加剂泵12停止运转。该预设压力值根据正常泵送添加剂的压力进行设置，并且较正常泵送压力值的最大值大于一定裕值，以防止出现误动作的情况。

在设置有液位传感器32的情况下，液位传感器32设置在添加剂泵12的入口处，并与控制器15连接，用于检测添加剂泵12入口处液位信号。控制器15根据液位信号判断添加剂泵12入口处是否有添加剂流过；并在添加剂泵12入口处没有添加剂流过的情况下，向驱动装置16发送停机的控制信号，以控制添加剂泵12停止运转。液位传感器32可以检测添加剂泵12的吸油管道中是否有添加剂流过，防止因吸油管堵塞或者添加剂箱11没有液体造成的泵空转。

通过配置压力传感器31、液位传感器32进一步提高了本实施例控制系统的可靠性，防止了因进液管路或者出液管路堵塞造成的管路爆裂或添加剂泵12的损坏。

以上压力传感器31可以采用压力开关的方式进行替换，以上流量传感器21可以采用流量开关的方式进行替换。

具体地，压力开关，设置在添加剂泵12的出口处，并与驱动装置16连接，在添加剂压力大于预设压力值的情况下，控制驱动装置16停机，以控制添加剂泵12停止运转。与使用压力传感器31不同，压力开关的开关信号可以直接控制驱动装置16，从而不必经过控制器15进行信号处理。类似地，液位开关，设置在添加剂泵12的入口处，并与驱动装置16连接，用于检测添加剂泵12入口处是否有添加剂流过；并在添加剂泵12入口处没有添加剂流过的情况下，控制驱动装置16停机，以控制添加剂泵12停止运转。从而利用液位开关可以直接对驱动装置16控制。

以上实施例的在添加剂泵12的出口和入口，装有三个传感器检测系统的运行状态，分别是装在泵入口的液位传感器32，以及装在泵出口的流量传感器21和压力传感器31。

其中，液位传感器32可以检测泵的吸油管道中是否有液体流过，防止因吸油管堵塞或者箱体没有液体造成的泵空转。流量传感器21可以精确检测泵出口的流量，使得添加剂与混凝土的配比精确的达到设定值，保证混凝土的喷射效果，减少混凝土的回弹量。压力传感器31可以检测泵出口的压力值，防止因出口管路堵塞，压力升高造成添加剂泵12的损坏或者管路爆裂。

在液位传感器32或者压力传感器31检测到异常时，还可以发出对应的提醒信号，及时提醒操作者处理相应故障。利用本实施例的控制系统，使得混凝土喷射机械手的性能进一步提升，智能化程度提高，设备寿命也得到了保证。

本实施例控制系统中的，驱动添加剂泵12的驱动装置16装置可以是液压马达，也可以是变频电机等可以进行调速的动力装置。在添加剂泵12出口安装的压力传感器31和流量传感器21的安装方式和顺序不限。

本发明实施例还提供了一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法，该混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的任一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统来执行，并且，该混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法可以应用于包括以上控制系统的混凝土喷射机械手，图4是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手的控制方法的示意图，如图所示，该控制方法包括：

步骤S41，检测添加剂泵出口处的添加剂流量；

步骤S43，判断添加剂流量是否在预设数值范围内；

步骤S45，在添加剂流量超出预设数值范围的情况下，控制添加剂泵的转速相应变化。

以上步骤S45具体可以包括：在添加剂流量小于预设数值范围的最小值的情况下，控制添加剂泵的转速增大；在添加剂流量大于预设数值范围的最大值的情况下，控制添加剂泵的转速减小。

本实施例的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法，通过检测流量传感器的信号，将检测值与实际需要的流量进行对比，如果误差过大，则发出控制信号，增加或者减少添加剂泵的转速，调节添加剂的输出流量，达到稳定流量的目的。

图5是根据本发明实施例的混凝土喷射机械手的控制方法的流程图，在步骤S41之前还分别可以分别检测添加剂泵出口处的添加剂压力，以及检测添加剂泵入口处是否有添加剂流过。利用压力信号和液位信号实现检测是否出现异常。

具体地，可以首先检测检测添加剂泵入口处是否有添加剂流过；在添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，控制添加剂泵停止运转；在添加剂泵入口处有添加剂流过的情况下，执行后续步骤。通过以上步骤可以防止添加剂泵空转。

在确认添加剂泵入口处液体流动正常后，可以检测添加剂泵出口处的添加剂压力；判断添加剂压力是否大于预设压力值；在添加剂压力大于预设压力值的情况下，控制添加剂泵停止运转；在添加剂压力小于或等于预设压力值的情况下，执行步骤S41。

使用本发明技术方案的控制方法，在液位信号和压力信号出现异常时，立刻停止添加剂泵的运转，并发出相应的报警信号，提醒操作者检测系统，排除故障。若两者皆正常，则检测流量传感器的信号，将检测值与实际需要的流量进行对比，如果有误差，则发出控制信号，增加或者减少添加剂泵的转速，调节添加剂的输出流量，达到稳定流量的目的。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

检测添加剂泵出口处的添加剂流量；

判断所述添加剂流量是否在预设数值范围内；

在所述添加剂流量超出所述预设数值范围的情况下，控制所述添加剂泵的转速相应变化；

其中，在所述添加剂流量超出所述预设数值范围的情况下，控制所述添加剂泵的转速相应变化包括：在所述添加剂流量小于所述预设数值范围的最小值的情况下，控制所述添加剂泵的转速增大；在所述添加剂流量大于所述预设数值范围的最大值的情况下，控制所述添加剂泵的转速减小。

2.根据权利要求1所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法，其特征在于，在检测添加剂泵出口处的添加剂流量之前还包括：

检测添加剂泵出口处的添加剂压力；

判断所述添加剂压力是否大于预设压力值；

在所述添加剂压力大于所述预设压力值的情况下，控制所述添加剂泵停止运转；

在所述添加剂压力小于或等于所述预设压力值的情况下，执行检测添加剂泵出口处的添加剂流量的步骤。

3.根据权利要求1所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制方法，其特征在于，在检测添加剂泵出口处的添加剂压力之前还包括：

检测所述添加剂泵入口处是否有添加剂流过；

在所述添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，控制所述添加剂泵停止运转；

在所述添加剂泵入口处有添加剂流过的情况下，执行检测添加剂泵出口处的添加剂流量的步骤。

4.一种混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，其特征在于，该控制系统包括：

添加剂泵，用于在驱动装置的驱动下将添加剂泵入混凝土中；

驱动装置，与所述添加剂泵连接，用于驱动所述添加剂泵；

流量传感器，设置在添加剂泵的出口处，用于检测添加剂泵出口处的添加剂流量；

控制器，与所述流量传感器和所述驱动装置分别连接，用于判断所述添加剂流量是否在预设数值范围内，并在所述添加剂流量超出所述预设数值范围的情况下，向所述驱动装置发送改变转速的控制信号，以控制所述添加剂泵的转速相应变化；

其中，所述控制器还用于：在所述添加剂流量小于所述预设数值范围的最小值的情况下，向所述驱动装置发送提高转速的控制信号，以控制所述添加剂泵的转速增大；在所述添加剂流量大于所述预设数值范围的最大值的情况下，向所述驱动装置发送降低转速的控制信号，以控制所述添加剂泵的转速降低。

5.根据权利要求4所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：

压力传感器，设置在所述添加剂泵的出口处，并与所述控制器连接，用于检测所述添加剂泵出口处的添加剂压力；

所述控制器，还用于判断所述添加剂压力是否大于预设压力值；并在所述添加剂压力大于所述预设压力值的情况下，向所述驱动装置发送停机的控制信号，以控制所述添加剂泵停止运转。

6.根据权利要求4所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：

压力开关，设置在所述添加剂泵的出口处，并与所述驱动装置连接，用于检测所述添加剂泵出口处的添加剂压力，并在所述添加剂压力大于预设压力值的情况下，控制所述驱动装置停机，以控制所述添加剂泵停止运转。

7.根据权利要求4所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：

液位传感器，设置在所述添加剂泵的入口处，并与所述控制器连接，用于检测所述添加剂泵入口处液位信号；

所述控制器，还用于根据所述液位信号判断所述添加剂泵入口处是否有添加剂流过；并在所述添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，向所述驱动装置发送停机的控制信号，以控制所述添加剂泵停止运转。

8.根据权利要求4所述的混凝土喷射机械手加入添加剂的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：

液位开关，设置在所述添加剂泵的入口处，并与所述驱动装置连接，用于检测所述添加剂泵入口处是否有添加剂流过；并在所述添加剂泵入口处没有添加剂流过的情况下，控制所述驱动装置停机，以控制所述添加剂泵停止运转。