CN103790367B - 一种建筑外墙石材的全自动安装设备 - Google Patents

Abstract

一种建筑外墙石材的全自动安装设备，包括行走装置（1），其特征在于：所述行走装置（1）的上表面通过水平调节器（13）安装有可调平台（2），可调平台（2）的上表面一侧设置有升降装置，升降装置上安装有升降平台（3），升降平台（3）上设置有定位翻板机构（5），升降平台（3）上靠近翻板机构（5）的一侧安装有一个以上的机械手（8），本发明有效解决了传统石材或瓷砖在墙面施工时无法采用自动化设备进行安装施工的难题，能够全自动为建筑物外墙安装石材或瓷砖面板，全过程自动化完成，安装效率和精确度都很高，施工安全性好，具有传统人工安装所不能比拟的优越性，具有较好的未来使用前景。

Description

一种建筑外墙石材的全自动安装设备

技术领域

本发明涉及一种安装设备，尤其涉及一种建筑外墙石材的全自动安装设备，属于建筑安装设备技术领域。

背景技术

现有的建筑物外墙装饰很多采用石材面板以瓷砖面板等，尤其是城市地下通道、下穿隧道、大楼外墙等大多采用大块的石材固定在龙骨上作为外墙的装饰层，由于石材面积较大，重量较大，施工很不方便，而且在安装过程中石材的背面一般都需要切割出固定槽口以便于通过金属固定件进行安装固定。

一直以来建筑物外墙安装石材或瓷砖面板都采用人工安装的方式，需要搭设脚手架，作业效率较低，施工难度较大，施工过程中的安全性不佳，传统石材或瓷砖在墙面施工时无法采用自动化设备进行安装施工一直为建筑领域的难题，安装精度和牢固性不易控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的建筑物外墙安装石材或瓷砖面板都采用人工安装的方式，需要搭设脚手架，作业效率较低，劳动强度大，安装精度得不到保障的缺陷和不足，现提供一种结构巧妙，能够全自动为建筑物外墙安装石材或瓷砖面板，施工效率得到较大的提高，并且安装精度和牢固性也得到了提高，不需要搭设脚手架，全过程实现了自动控制的一种建筑外墙石材的全自动安装设备。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种建筑外墙石材的全自动安装设备，包括行走装置，其特征在于：所述行走装置的上表面通过水平调节器安装有可调平台，可调平台的上表面一侧设置有升降装置，升降装置上安装有升降平台，升降平台上设置有定位翻板机构，定位翻板机构的翻转轴线一侧与升降平台的外侧面相平行，翻板机构靠近施工面的一侧安装有激光校准仪，翻板机构的侧面安装有切割单元，升降平台上靠近翻板机构的一侧安装有一个以上的机械臂，机械臂的上端分别安装有机械手，可调平台上且靠近升降装置侧面设置有输送装置，输送装置的输出端与升降平台相对应，输送装置的输入端安装有储料仓，所述行走装置上安装有位置控制器，可调平台或升降平台上安装有红外线定位仪，定位翻板机构上靠近翻转轴的两侧分别设置有电磁夹，定位翻板机构的外侧还设置有钻孔单元，钻孔单元由钻孔电机、钻头和探测装置构成。

所述升降装置包括升降滑杆、步进电机、齿条以及驱动齿轮，升降滑杆垂直固定在可调平台上，升降滑杆通过滑动孔穿在升降平台上，升降平台上靠近升降滑杆的一侧固定有步进电机，步进电机的输出轴上安装有驱动齿轮，升降滑杆的侧面设置有齿条，齿条与驱动齿轮相啮合。

所述升降装置包括步进电机、滑动杆、丝杠、丝杠安装座以及丝杠螺母，滑动杆为两根以上且垂直固定在可调平台上，丝杠通过丝杠安装座也垂直固定在可调平台上，滑动杆分别穿过升降平台上的滑动孔，丝杠贯穿于安装在升降平台内的丝杠螺母，丝杠的底端与步进电机的输出轴相连接，步进电机固定在可调平台上。

所述定位翻板机构包括翻板架、滑轨、滑动座、滚轮组、翻转轴、翻转杆件以及液压缸，滑轨固定在升降平台的上表面上，滑轨上设置有滑动座，滑动座靠近墙体的一侧设置有翻转轴，翻转轴上安装有翻板架，翻板架的搁置平面上设置有滚轮组，滚轮组的滚动轴心线分别与翻转轴相垂直，翻板架的底部与滑动座之间安装有翻转杆件，翻转杆件上安装有起驱动作用的液压缸。

所述翻转杆件为铰链四杆机构，铰链四杆机构的一个铰接点安装在翻板架上，铰链四杆机构的另一个铰接点安装在滑动座上。

所述水平调节器为带有微控制器的液压支撑杆调节装置，水平调节器支撑在可调平台的四个角上，四个水平调节器能够独立或联动调节高度以保证可调平台的上表面处于水平面上。

所述行走装置上设置有控制箱，控制箱通过线缆分别与升降装置、机械手、水平调节器、激光校准仪、红外线定位仪、位置控制器、液压缸以及电磁夹相连接。

所述行走装置的行走轮为多组轨道轮对，轨道轮对设置在地面基准轨道上，地面基准轨道铺设在待施工墙体的外侧，且地面基准轨道与墙体的外平面相平行。

本发明的有益效果是：

1．本发明利用行走装置根据需要在地面基准轨道上移动，同时升降装置控制升降平台上下精确移动，升降平台上设置有定位翻板机构，定位翻板机构用于承接传送来的即将安装的大理石或块状瓷砖，并进行安装前的姿态调整、夹持定位、翻转以及安装过程中的托举固定。

2．本发明采用红外线定位仪向安装墙面或墙面龙骨发出呈栅格状的红外线，并且利用激光校准仪校准和判断大理石或瓷砖与墙外侧预定位置的重合情况，激光校准仪和红外线定位仪配合使用，定位精准，安装效率高。

3．本发明在升降平台上安装了机械手，机械手用于安装金属固定件，实现了石材或瓷砖与墙体表面或金属龙骨之间的连接固定，并且机械手还能够充填粘接剂或填缝胶，同时还设置有钻孔单元和切割单元，能够完成各种复杂的异形墙面的安装作业。

4．本发明结构巧妙，有效解决了传统石材或瓷砖在墙面施工时无法采用自动化设备进行安装施工的难题，能够全自动为建筑物外墙安装石材或瓷砖面板，不需要搭设脚手架，施工效率得到了成倍提高，安装精度和牢固性也得到了提高，适用范围广泛。

附图说明

图1是本发明行走装置和升降平台的结构示意图。

图2是本发明第一种实施方式的整体结构示意图。

图3是本发明第二种实施方式的整体结构示意图。

图4是本发明第三种实施方式的整体结构示意图。

图5是图2中升降装置的部件放大示意图。

图6是图3中升降装置的部件放大示意图。

图7是本发明定位翻板机构的结构示意图。

行走装置1，可调平台2，升降平台3，电磁夹4，定位翻板机构5，钻孔单元6，机械臂7，机械手8，切割单元9，输送装置10，储料仓11，地面基准轨道12，水平调节器13，激光校准仪14，红外线定位仪15，位置控制器16，控制箱17，升降滑杆18，步进电机19，齿条20，驱动齿轮21，滑动杆22，丝杠23，丝杠安装座24，丝杠螺母25，翻板架26，滑轨27，滑动座28，滚轮组29，翻转轴30，翻转杆件31，液压缸32。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图7，本发明的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，包括行走装置1，所述行走装置1的上表面通过水平调节器13安装有可调平台2，可调平台2的上表面一侧设置有升降装置，升降装置上安装有升降平台3，升降平台3上设置有定位翻板机构5，定位翻板机构5的翻转轴线一侧与升降平台3的外侧面相平行，翻板机构5靠近施工面的一侧安装有激光校准仪14，翻板机构5的侧面安装有切割单元9，升降平台3上靠近翻板机构5的一侧安装有一个以上的机械臂7，机械臂7的上端分别安装有机械手8，可调平台2上且靠近升降装置侧面设置有输送装置10，输送装置10的输出端与升降平台3相对应，输送装置10的输入端安装有储料仓11，所述行走装置1上安装有位置控制器16，可调平台2或升降平台3上安装有红外线定位仪15，定位翻板机构5上靠近翻转轴30的两侧分别设置有电磁夹4，定位翻板机构5的外侧还设置有钻孔单元6，钻孔单元6由钻孔电机、钻头和探测装置构成。

所述升降装置包括升降滑杆18、步进电机19、齿条20以及驱动齿轮21，升降滑杆18垂直固定在可调平台2上，升降滑杆18通过滑动孔穿在升降平台3上，升降平台3上靠近升降滑杆18的一侧固定有步进电机19，步进电机19的输出轴上安装有驱动齿轮21，升降滑杆18的侧面设置有齿条20，齿条20与驱动齿轮21相啮合。

所述升降装置包括步进电机19、滑动杆22、丝杠23、丝杠安装座24以及丝杠螺母25，滑动杆22为两根以上且垂直固定在可调平台2上，丝杠23通过丝杠安装座24也垂直固定在可调平台2上，滑动杆22分别穿过升降平台3上的滑动孔，丝杠23贯穿于安装在升降平台3内的丝杠螺母25，丝杠23的底端与步进电机19的输出轴相连接，步进电机19固定在可调平台2上。

所述定位翻板机构5包括翻板架26、滑轨27、滑动座28、滚轮组29、翻转轴30、翻转杆件31以及液压缸32，滑轨27固定在升降平台3的上表面上，滑轨27上设置有滑动座28，滑动座28靠近墙体的一侧设置有翻转轴30，翻转轴30上安装有翻板架26，翻板架26的搁置平面上设置有滚轮组29，滚轮组29的滚动轴心线分别与翻转轴30相垂直，翻板架26的底部与滑动座28之间安装有翻转杆件31，翻转杆件31上安装有起驱动作用的液压缸32。

所述翻转杆件31为铰链四杆机构，铰链四杆机构的一个铰接点安装在翻板架26上，铰链四杆机构的另一个铰接点安装在滑动座28上。

所述水平调节器13为带有微控制器的液压支撑杆调节装置，水平调节器13支撑在可调平台2的四个角上，四个水平调节器13能够独立或联动调节高度以保证可调平台2的上表面处于水平面上。

所述行走装置1上设置有控制箱17，控制箱17通过线缆分别与升降装置、机械手8、水平调节器13、激光校准仪14、红外线定位仪15、位置控制器16、液压缸32以及电磁夹4相连接。

所述行走装置1的行走轮为多组轨道轮对，轨道轮对设置在地面基准轨道12上，地面基准轨道12铺设在待施工墙体的外侧，且地面基准轨道12与墙体的外平面相平行。

参见图1、图2，行走装置1的行走轮采用多组轨道轮对结构，轨道轮对设置在地面基准轨道12上，承载能力强，变形小，便于移动和控制，这样有利于最大程度的提高自动安装施工的安装精度。地面基准轨道12铺设在待施工墙体的外侧，且地面基准轨道12与墙体的外平面相平行，行走装置1能够在行走装置1内的驱动装置的带动下沿着地面基准轨道12前后精确移动，能够实现点动和连续直线运动。行走装置1上安装有位置控制器16，位置控制器16能够准确的确定行走装置1所在的位置，并能配合可调平台2上安装的施工设备实现行走装置1在地面基准轨道12上位置的调整。

行走装置1的上表面通过水平调节器13安装有可调平台2，水平调节器13为带有微控制器的液压支撑杆调节装置，水平调节器13支撑在可调平台2的四个角上，四个水平调节器13能够独立或联动调节高度以保证可调平台2的上表面处于标准水平面上，这样使得可调平台2上安装的施工设备处于标准水平面上，提高安装施工精度。可调平台2的上表面一侧设置有升降装置，升降装置上安装有升降平台3，升降平台3能够在升降装置的带动下实现精确可控的上下垂直升降。

升降装置的一种实施例包括升降滑杆18、步进电机19、齿条20以及驱动齿轮21。升降滑杆18垂直固定在可调平台2上，升降滑杆18为两根或两根以上且对称设置。升降滑杆18通过滑动孔穿在升降平台3上，升降滑杆18能够根据需要更换不同长度的型号，同时上端部还能进行对接加长。升降平台3上靠近升降滑杆18的一侧固定有步进电机19，步进电机19的输出轴上安装有驱动齿轮21，升降滑杆18的侧面设置有齿条20，齿条20与驱动齿轮21相啮合，步进电机19带动驱动齿轮21转动，并通过齿条20与驱动齿轮21的啮合实现升降平台3沿着升降滑杆18的上下滑动。

升降装置的另一种实施例包括步进电机19、滑动杆22、丝杠23、丝杠安装座24以及丝杠螺母25。滑动杆22的底部垂直固定在可调平台2上，滑动杆22为一根或多根，并起到导向作用，滑动杆22分别穿过升降平台3上的滑动孔，滑动孔内设置有滑动轴承。丝杠23通过丝杠安装座24也垂直固定在可调平台2上，丝杠23贯穿于安装在升降平台3内的丝杠螺母25，丝杠23的底端与步进电机19的输出轴相连接，步进电机19固定在可调平台2上。滑动杆22和丝杠23能够根据需要更换不同长度的型号，同时上端部还能进行对接加长。步进电机19带动丝杠23转动，丝杠23通过丝杠螺母25带动升降平台3沿着滑动杆22上下准确滑动，丝杠23还具有反向自锁功能，该丝杠传动原理与现有数控铣床或加工中心的驱动原理类似。

升降平台3上设置有定位翻板机构5，定位翻板机构5的翻转轴线一侧与升降平台3的外侧面相平行，定位翻板机构5用于一块一块的承接传送来的即将安装的大理石或块状瓷砖，并进行安装前的姿态调整、夹持定位、翻转以及安装过程中的托举固定。定位翻板机构5包括翻板架26、滑轨27、滑动座28、滚轮组29、翻转轴30、翻转杆件31以及液压缸32。滑轨27固定在升降平台3的上表面上，滑轨27上设置有滑动座28，滑动座28能够在滑轨27沿着水平方向前后滑动。滑动座28上靠近施工墙体的一侧设置有翻转轴30，翻转轴30上安装有翻板架26，翻板架26能够绕翻转轴30做90度的翻转，即翻板架26能够从与滑动座28相平行的水平面翻转至与滑动座28相垂直的垂直面上，并能够复位，当翻板架26翻转至垂直面上时，并且滑动座28沿着滑轨27向外滑行一段距离后，翻板架26上搁置的大理石或瓷砖正好位于墙体外侧的安装位上。

为了方便大理石或瓷砖快速准确的进入，翻板架26的搁置平面上设置有滚轮组29，滚轮组29的滚动轴心线分别与翻转轴30相垂直，大理石或瓷砖在进入翻板架26时能够在滚轮组29上通过滚轮的滚动而移动，并能进行一定程度的姿态调整，当大理石或瓷砖姿态不正时能够在滚轮组29的滚动过程中进行矫正，并沿着滚轮组29的轴线滑动以进入到预定位置，结构巧妙，快速方便。翻板架26的底部与滑动座28之间安装有翻转杆件31，翻转杆件31为铰链四杆机构，铰链四杆机构的一个铰接点安装在翻板架26上，铰链四杆机构的另一个铰接点安装在滑动座28上，翻转杆件31上安装有起驱动作用的液压缸32。液压缸32推动翻转杆件31动作，使得翻转杆件31先推动翻板架26和滑动座28沿着滑轨27向外滑行一段距离，接着翻板架26绕着翻转轴30翻转至垂直面上。

翻板机构5靠近施工墙面的一侧安装有激光校准仪14，激光校准仪14用于校准和判断大理石或瓷砖与墙外侧预定位置的重合情况。可调平台2或升降平台3上安装有红外线定位仪15，红外线定位仪15用于向安装墙面或墙面龙骨发出呈栅格状的红外线，每个栅格就是一块大理石或瓷砖的安装位置。激光校准仪14和红外线定位仪15配合使用，定位精准，安装效率高。翻板机构5的侧面安装有切割单元9，用于针对铺设局部异形墙体的大理石或瓷砖进行切割。定位翻板机构5的外侧还设置有钻孔单元6，钻孔单元6由钻孔电机、钻头和探测装置构成，钻孔单元6用于在大理石或瓷砖的背面以及墙面上加工出安装固定孔或槽，钻孔单元6上的探测装置能够探测出钻孔过程的实时深度和孔洞截面积。定位翻板机构5上靠近翻转轴30的两侧分别设置有电磁夹4，电磁夹4能够在大理石或瓷砖安装过程中进行夹持固定，并在安装固定完成后自动松开。

可调平台2上且靠近升降装置侧面设置有输送装置10，输送装置10为皮带输送机，输送装置10的输入端安装有储料仓11。储料仓11靠近输送装置10一侧的侧壁上开设有出口，出口的大小与大理石或瓷砖的大小相对应，储料仓11内整齐堆放有石材或瓷砖，储料仓11内每次输出一块石材或瓷砖。输送装置10的输出端与升降平台3相对应，大理石或瓷砖经过输送装置10的输送后进入到升降平台3上的翻板架26上。升降平台3上靠近翻板机构5的一侧安装有一个以上的机械臂7，机械臂7的上端分别安装有机械手8，机械手8用于安装金属固定件，实现大理石或瓷砖与墙体表面或金属龙骨之间的连接固定，同时机械手8还能够充填粘接剂或填缝胶，安装过程自主完成，自动化程度高。行走装置1上设置有控制箱17，控制箱17通过线缆分别与升降装置、机械手8、水平调节器13、激光校准仪14、红外线定位仪15、位置控制器16、液压缸32以及电磁夹4相连接。

本发明的工作原理和过程如下：首先在待施工墙体的外侧地面铺设并固定好地面基准轨道12，作为基准定位面，地面基准轨道12与墙体的外平面相平行，然后在地面基准轨道12上放置好本发明的全自动安装设备，启动设备总开关后，水平调节器13在全程实实时保证可调平台2的上表面处于水平面上。升降装置控制升降平台3上下精确移动，同时行走装置1也能根据需要在地面基准轨道12上移动，输送装置10和储料仓11每次向定位翻板机构5输送一块大理石或瓷砖，大理石或瓷砖能够在定位翻板机构5的作用下调整姿态并进入翻转预定位置，接着进行翻转，同时钻孔单元6进行钻孔作业，激光校准仪14和红外线定位仪15相互配合确定出安装位置，与此同时，行走装置1、升降装置也进行联动运行，保证大理石或瓷砖准确的正对着预定位置。电磁夹4将大理石或瓷砖夹紧，翻板机构5作90度转动，同时翻板机构5向前移动使得大理石或瓷砖到位，机械手8通过固定件将大理石或瓷砖与墙体表面或金属龙骨相固定连接，并完成大理石或瓷砖之间的填缝操作。完成后设备整体自动移动到相邻的施工位置，如此重复操作。

Claims (8)

1.一种建筑外墙石材的全自动安装设备，包括行走装置（1），其特征在于：所述行走装置（1）的上表面通过水平调节器（13）安装有可调平台（2），可调平台（2）的上表面一侧设置有升降装置，升降装置上安装有升降平台（3），升降平台（3）上设置有定位翻板机构（5），定位翻板机构（5）的翻转轴线一侧与升降平台（3）的外侧面相平行，翻板机构（5）靠近施工面的一侧安装有激光校准仪（14），翻板机构（5）的侧面安装有切割单元（9），升降平台（3）上靠近翻板机构（5）的一侧安装有一个以上的机械臂（7），机械臂（7）的上端分别安装有机械手（8），可调平台（2）上且靠近升降装置侧面设置有输送装置（10），输送装置（10）的输出端与升降平台（3）相对应，输送装置（10）的输入端安装有储料仓（11），所述行走装置（1）上安装有位置控制器（16），可调平台（2）或升降平台（3）上安装有红外线定位仪（15），定位翻板机构（5）上靠近翻转轴（30）的两侧分别设置有电磁夹（4），定位翻板机构（5）的外侧还设置有钻孔单元（6），钻孔单元（6）由钻孔电机、钻头和探测装置构成。

2.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述升降装置包括升降滑杆（18）、步进电机（19）、齿条（20）以及驱动齿轮（21），升降滑杆（18）垂直固定在可调平台（2）上，升降滑杆（18）通过滑动孔穿在升降平台（3）上，升降平台（3）上靠近升降滑杆（18）的一侧固定有步进电机（19），步进电机（19）的输出轴上安装有驱动齿轮（21），升降滑杆（18）的侧面设置有齿条（20），齿条（20）与驱动齿轮（21）相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述升降装置包括步进电机（19）、滑动杆（22）、丝杠（23）、丝杠安装座（24）以及丝杠螺母（25），滑动杆（22）为两根以上且垂直固定在可调平台（2）上，丝杠（23）通过丝杠安装座（24）也垂直固定在可调平台（2）上，滑动杆（22）分别穿过升降平台（3）上的滑动孔，丝杠（23）贯穿于安装在升降平台（3）内的丝杠螺母（25），丝杠（23）的底端与步进电机（19）的输出轴相连接，步进电机（19）固定在可调平台（2）上。

4.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述定位翻板机构（5）包括翻板架（26）、滑轨（27）、滑动座（28）、滚轮组（29）、翻转轴（30）、翻转杆件（31）以及液压缸（32），滑轨（27）固定在升降平台（3）的上表面上，滑轨（27）上设置有滑动座（28），滑动座（28）靠近墙体的一侧设置有翻转轴（30），翻转轴（30）上安装有翻板架（26），翻板架（26）的搁置平面上设置有滚轮组（29），滚轮组（29）的滚动轴心线分别与翻转轴（30）相垂直，翻板架（26）的底部与滑动座（28）之间安装有翻转杆件（31），翻转杆件（31）上安装有起驱动作用的液压缸（32）。

5.根据权利要求4所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述翻转杆件（31）为铰链四杆机构，铰链四杆机构的一个铰接点安装在翻板架（26）上，铰链四杆机构的另一个铰接点安装在滑动座（28）上。

6.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述水平调节器（13）为带有微控制器的液压支撑杆调节装置，水平调节器（13）支撑在可调平台（2）的四个角上，四个水平调节器（13）能够独立或联动调节高度以保证可调平台（2）的上表面处于水平面上。

7.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述行走装置（1）上设置有控制箱（17），控制箱（17）通过线缆分别与升降装置、机械手（8）、水平调节器（13）、激光校准仪（14）、红外线定位仪（15）、位置控制器（16）、液压缸（32）以及电磁夹（4）相连接。

8.根据权利要求1所述的一种建筑外墙石材的全自动安装设备，其特征在于：所述行走装置（1）的行走轮为多组轨道轮对，轨道轮对设置在地面基准轨道（12）上，地面基准轨道（12）铺设在待施工墙体的外侧，且地面基准轨道（12）与墙体的外平面相平行。