CN107738364B - 天花板自动取料、打孔和紧固机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天花板自动取料、打孔和紧固机，目的是解决目前在天花板上打孔时不能实现全自动操作、需要人工操作、风险高以及效率低的技术问题。本发明的技术方案是：一种天花板自动取料、打孔和紧固机，包括承重小车、固定式剪叉升降梯、圆形可旋转式平台、可上升打孔机构、第一运动间歇机构、可上升拧入膨胀螺丝机构、多扳手旋转式换料机、外壳、固定轴、若干轴承和若干支撑架；本发明的有益效果是：本发明具有更高的自动化程度，能够代替人工在天花板上进行精确打孔，可以节省大量的人力和物力，给室内装修和建筑设计工作带来便利，极大地提高了打孔的效率，保障整个作业的安全性。

Description

天花板自动取料、打孔和紧固机

技术领域

本发明涉及一种天花板自动取料、打孔和紧固机。

背景技术

目前，在建筑行业中，大多采用手持电钻站在折叠梯上进行天花板上打孔。一般的操作是将折叠梯在相应位置打开，然后工人爬上折叠梯后使用手持电钻对着天花板打孔，这时由于施工人员要仰头并向上用力，容易造成工作人员的疲劳和打孔效率的降低，这种操作难度大并存在较高的安全隐患。为了改进以上人工打孔的缺陷，专利“CN201924573U”公开了一种冲击电钻向上打孔辅助装置，这是一种电钻的架子，组成部分有可伸缩调节的支杆，杆下设有手压式支架，支杆顶部有冲击钻装置，手压式支架在底座主杆间通过活动连杆与支杆下端相连，主杆顶部的带柄把撬杆通过轴销连接在支杆里，由此可形成上撬结构，向下压可实现向上打孔。另外，公开号CN201010112742.5公开了一种移动式电钻支撑架，支撑杆上设置有移动操作柄、电源开关、插座，使用时，下压活动杆，便可实现向上打孔。这些与天花板打孔有关的装置虽减轻了一些人工打孔的负担，但都没有实现全自动，还需要人工去具体选定打孔位置，进行打孔操作

发明内容

本发明的目的是解决目前在天花板上打孔时不能实现全自动操作、需要人工操作、风险高以及效率低的技术问题，提供一种天花板自动取料、打孔和紧固机，所述天花板自动取料、打孔和紧固机能够代替人工在天花板上进行精确打孔，极大地提高了打孔的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种天花板自动取料、打孔和紧固机，包括承重小车、固定式剪叉升降梯、第一运动间歇机构、圆形可旋转式平台、可上升打孔机构、可上升拧入膨胀螺丝机构、多扳手旋转式换料机、外壳、固定轴、轴承和支撑架；所述承重小车设在天花板自动取料、打孔和紧固机的底部，所述固定式剪叉升降梯设在承重小车上面的一侧且与承重小车的车体连接，所述多扳手旋转式换料机设在承重小车上面的另一侧且与承重小车的车体连接，所述外壳设在固定式剪叉升降梯的承压平台上且与承压平台连接，所述固定轴设在外壳的内腔中，固定轴的下端通过支撑架固定在承压平台上，所述第一运动间歇机构通过轴承设在固定轴的上端并位于外壳的内腔中；所述圆形可旋转式平台位于第一运动间歇机构上且与第一运动间歇机构的第一棘轮机构连接，所述圆形可旋转式平台的两侧设有凹槽，所述可上升打孔机构设于一侧的凹槽中，所述可上升拧入膨胀螺丝机构设于另一侧的凹槽中且可上升拧入膨胀螺丝机构的拧螺丝扳手与多扳手旋转式换料机的下层扳手相切。

进一步地，所述承重小车包括车体、车轮、四个可伸缩支撑柱、车轮驱动系统、红外定位系统和车轮控制系统，所述车轮设在车体的下端，车轮驱动系统设在驱动轮轴上，所述四个可伸缩支撑柱分别设在车体的四个边角处，所述红外定位系统包括小车红外测距传感器、CCD图像处理器和信号处理器，所述的车轮控制系统为小车STM32控制器，所述小车红外测距传感器设在车体的四个侧面上，所述CCD图像处理器和信号处理器设在车体上，所述小车红外测距传感器的信号输出端与信号处理器的信号输入端连接，所述信号处理器的信号输出端与CCD图像处理器的信号输入端连接；所述小车STM32控制器的信号输入端与CCD图像处理器的信号输出端与连接，所述小车STM32控制器的控制信号输出端与车轮驱动系统的步进电机的信号输入端连接。

进一步地，所述可上升拧入膨胀螺丝机构包括拧螺丝轴承、拧螺丝扳手、膨胀螺丝调位片、从动内齿轮、外齿轮、输出轴、托盘、第一外壳、第一丝杆上升机构、第一步进电机和运动控制系统；

所述第一丝杆上升机构由第一螺盘、第一丝杆和第二步进电机组成，所述第一螺盘的一边设有圆孔，另一边设有螺丝孔；所述第一丝杆设在第一螺盘设置的螺丝孔中，所述第一丝杆的一端与所述第二步进电机的转轴连接；所述第一外壳设在第一螺盘设置的圆孔中，所述托盘设在第一外壳的下端并与第一外壳连接；所述第一步进电机设于第一外壳内腔中并位于托盘的一侧，所述输出轴的一端与第一步进电机的转轴连接，输出轴的另一端与外齿轮连接，所述拧螺丝轴承设在第一外壳的上端，所述从动内齿轮设在拧螺丝轴承内圈的下部并与外齿轮相啮合；所述膨胀螺丝调位片设在拧螺丝轴承内圈的中上部且与从动内齿轮连接，所述拧螺丝扳手设在拧螺丝轴承内圈的上部并与膨胀螺丝调位片连接；所述运动控制系统由拧螺丝红外测距传感器和拧螺丝STM32控制器组成，所述拧螺丝红外测距传感器设在拧螺丝扳手的开口处，拧螺丝红外测距传感器的信号输出端与拧螺丝STM32控制器的信号输入端连接，所述拧螺丝STM32控制器的信号输出端分别与第一步进电机和第二步进电机的信号输入端连接。

进一步地，所述可上升打孔机构包括第二丝杆上升机构、第三步进电机、电钻、打孔红外测距传感器、扭矩传感器和打孔STM32控制器；所述第二丝杆上升机构由第二螺盘和第二丝杆组成，所述第二螺盘的一边设有螺丝孔，第二述丝杆设在该螺丝孔中；所述第二丝杆与第三步进电机的转轴连接，第三步进电机的底部镶嵌在圆形可旋转式平台凹槽的底部，所述电钻设在第二螺盘的另一边上；所述打孔红外测距传感器设在电钻的外壳上，所述扭矩传感器设在电钻的电机上，所述打孔红外测距传感器的信号输出端以及扭矩传感器的信号输出端均与打孔STM32控制器的信号输入端连接，所述打孔STM32控制器的信号输出端与电钻的电机和第三步进电机的信号输入端连接。

进一步地，所述多扳手旋转式换料机包括液压上升机构、底架、第三外壳、底盘、第二外壳、多扳手可旋转平台、第二运动间歇机构、上送料机构、下送料机构、中心轴、从动轮、主动轮、第五步进电机、固定支架、换料机构控制系统、若干轴承和若干支撑架；

所述液压上升机构设在多扳手旋转式换料机的底部，液压上升机构的伸出杆上端与底架连接，所述第三外壳设在底架上，所述中心轴的下端装有轴承且通过支撑架设在底架的中间，所述中心轴的上端通过轴承安装在第二外壳内腔的顶部，所述第二运动间歇机构通过轴承设在中心轴的中上部并位于第三外壳的内腔中，所述多扳手可旋转平台位于第二运动间歇机构上且与第二运动间歇机构的棘轮机构连接；所述底盘与固定支架中上部设置的支架连接并位于多扳手可旋转平台的上方，所述第二外壳的底面设在底盘上，所述第二外壳的顶面与固定支架的上支架连接；固定支架的下支架与底架连接；所述上送料机构的上齿轮设在中心轴的上部并位于多扳手可旋转平台的上方，所述下送料机构的下齿轮设在中心轴的下部，所述从动轮设在中心轴的中部，所述第五步进电机通过支撑架设在底架上，主动轮装在第五步进电机的转轴上并与从动轮相啮合；

所述换料机构控制系统包括换料红外测距传感器和换料STM32控制器，所述换料红外测距传感器设在多扳手可旋转平台的扳手的内层，所述换料红外测距传感器的信号输出端与换料STM32控制器的信号输入端连接，所述换料STM32控制器的信号输出端分别与第二运动间歇机构的第四步进电机和第五步进电机的信号输入端连接。

所述多扳手旋转式换料机的第二运动间歇机构由第二蜗轮蜗杆减速机构、第二凸轮运动间歇机构、第二棘轮机构和第四步进电机组成；所述第二凸轮运动间歇机构由第二凸轮和第二轴组成，所述第二凸轮设在第二轴上，所述第二轴两端设有轴承并通过支撑架固定在底架上，所述第二凸轮表面上设有运动轨迹凹槽；所述第二蜗轮蜗杆减速机构的第二蜗轮设在第二轴上并位于第二凸轮的一侧，所述第二棘轮机构由第二棘轮、若干第二凸柱和两个第二棘爪构成，所述若干第二凸柱均匀设在第二棘轮的底面且第二凸柱位于棘轮齿根部的下方，所述若干第二凸柱与第二凸轮的运动轨迹凹槽相接触且第二棘轮机构位于第二凸轮运动间歇机构的上面，所述两个第二棘爪设在第二棘轮的旁边且第二棘爪爪尖与第二棘轮齿相接触，所述第四步进电机通过支撑架固定在底架上，所述第二蜗轮蜗杆减速机构的第二蜗杆与第四步进电机的转轴连接。

所述上送料机构由上齿轮和上齿条组成，所述上齿轮设在中心轴的上部，所述上齿条穿过第二外壳两侧的齿条孔通过支撑架固定在底盘上并与上齿轮相啮合；所述下送料机构由下齿轮和下齿条组成，所述下齿轮设在中心轴的下部，所述下齿条通过支撑架固定在底架上并与下齿轮相啮合，下齿条的一端穿过第三外壳侧面设置的齿条孔；所述上齿条和下齿条的端部设有半圆形推头。

所述多扳手可旋转平台由圆盘和设置在圆盘上的若干个扳手组成，所述若干个扳手的尾部均匀设在圆盘的边缘处，所述扳手由上下两层构成，上层扳手的开口为六边形，用于拧紧膨胀螺丝螺母；下层扳手的开口为弧形，用于夹紧膨胀螺丝连杆。

进一步地，所述第一运动间歇机构与第二运动间歇机构的结构相同。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有更高的自动化程度，基本能够代替人工在天花板上进行精确打孔；

1、使用本发明进行天花板打孔时，整个打孔全程都是在人在给予指令后，通过系统内部的程序控制自动完成，这样可以节省大量的人力和物力，给室内装修和建筑设计工作带来了很大的便利，极大地提高了打孔的效率，也可以加快装修进程；特别是在一些户外高空作业中，由机器代替人工，可以保障整个作业的安全性，既可以减轻工人打孔的负担，又可以提高整个工程进度，是室内装修和建筑工程中良好的打孔装置选择。

2、本发明中的运动间歇机构能够实现较为精准的运动间歇状态，这种多重运动间歇机构的组装能够降低其内部所述棘轮机构的冲击力，保证运动过程的顺利进行；

3、本发明中的多扳手旋转式换料机可自动旋转定位，然后自动推料，从而实现膨胀螺丝的全自动换料，方便快捷，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明多扳手旋转式换料机的结构示意图；

图5为图4的剖视图；

图6为图5中A-A面的剖视图；

图7为图5的左视图；

图8为图4的俯视图；

图9为本发明第二运动间歇机构的结构示意图；

图10为图9的仰视图；

图11为本发明可上升拧入膨胀螺丝机构的结构示意图；

图12为图11的俯视图；

图13为本发明可上升打孔机构的结构示意图；

图14为本发明第一运动间歇机构的结构示意图；

图15为图14的仰视图，

图中，1-承重小车，101-车体、102-车轮、103-可伸缩支撑柱、2-固定式剪叉升降梯，3-圆形可旋转式平台，4-可上升打孔机构，401-第二丝杆上升机构，402-第二丝杆，403-第二螺盘、404-第三步进电机，405-电钻，5-第一运动间歇机构，501-第六步进电机，502-第一蜗轮蜗杆减速机构，503-第一凸轮运动间歇机构，504-第一棘轮机构，505-第一蜗杆，506-第一蜗轮，507-第一凸轮，508-第一轴，509-第一凸柱，510-第一STM32控制器，511-第一棘轮，512-第一棘爪；6-可上升拧入膨胀螺丝机构，601-拧螺丝扳手，602-托盘，603-膨胀螺丝调位片，604-拧螺丝轴承，605-第一丝杆上升机构，606-从动内齿轮，607-第一螺盘，608-第一丝杆，609-第一步进电机，610-拧螺丝STM32控制器，611-外齿轮，612-输出轴，613-第二步进电机，614-第一外壳；7-多扳手旋转式换料机，701-多扳手可旋转平台，702-上送料机构，703-第二运动间歇机构，704-液压上升机构，705-第二蜗轮蜗杆减速机构，706-第二凸轮运动间歇机构，707-第二棘轮机构，708-第二蜗杆，709-第四步进电机，710-第二轴，711-第二蜗轮，712-半圆形推头，713-扳手，714-上齿轮，715-上齿条，716-第二凸轮，717-换料STM32控制器，718-第三外壳，719-第五步进电机，720-第二凸柱，721-第二棘轮，722-第二棘爪，723-从动轮，724-主动轮，725-下送料机构，726-第二外壳，727-下齿轮，728-下齿条，729-中心轴，730-底架，731-底盘，732-固定支架；8-外壳，9-固定轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1-3所示，本实施例中的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，包括承重小车1、固定式剪叉升降梯2、第一运动间歇机构5、圆形可旋转式平台3、可上升打孔机构4、可上升拧入膨胀螺丝机构6、多扳手旋转式换料机7、外壳8、固定轴9、轴承和支撑架；所述承重小车1设在天花板自动取料、打孔和紧固机的底部，所述固定式剪叉升降梯2设在承重小车1上面的一侧且与承重小车1的车体101连接，所述多扳手旋转式换料机7设在承重小车1上面的另一侧且与承重小车1的车体101连接，所述外壳8设在固定式剪叉升降梯2的承压平台上且与承压平台连接，所述固定轴9设在外壳8的内腔中，固定轴9的下端通过支撑架固定在承压平台上，所述第一运动间歇机构5通过轴承设在固定轴9的上端并位于外壳8的内腔中；所述圆形可旋转式平台3位于第一运动间歇机构5上且与第一运动间歇机构5的第一棘轮机构504连接，所述圆形可旋转式平台3的两侧设有凹槽，所述可上升打孔机构4设于一侧的凹槽中，所述可上升拧入膨胀螺丝机构6设于另一侧的凹槽中且可上升拧入膨胀螺丝机构6的拧螺丝扳手601与多扳手旋转式换料机7的下层扳手相切。

所述承重小车1包括车体101、车轮102、四个可伸缩支撑柱103、车轮驱动系统、红外定位系统和车轮控制系统，所述车轮102设在车体101的下端，车轮驱动系统设在驱动轮轴上，所述四个可伸缩支撑柱103分别设在车体101的四个边角处，所述红外定位系统包括小车红外测距传感器、CCD图像处理器和信号处理器，所述的车轮控制系统为小车STM32控制器，所述小车红外测距传感器设在车体101的四个侧面上，所述CCD图像处理器和信号处理器设在车体101上，所述小车红外测距传感器的信号输出端与信号处理器的信号输入端连接，所述信号处理器的信号输出端与CCD图像处理器的信号输入端连接；所述小车STM32控制器的信号输入端与CCD图像处理器的信号输出端与连接，所述小车STM32控制器的控制信号输出端与车轮驱动系统的步进电机的信号输入端连接，所述小车STM32控制器设在车体101上。

如图11和12所示，所述可上升拧入膨胀螺丝机构6包括拧螺丝轴承604、拧螺丝扳手601、膨胀螺丝调位片603、从动内齿轮606、外齿轮611、输出轴612、托盘602、第一外壳614、第一丝杆上升机构605、第一步进电机609和运动控制系统；

所述第一丝杆上升机构605由第一螺盘607、第一丝杆608和第二步进电机613组成，所述第一螺盘607的一边设有圆孔，另一边设有螺丝孔；所述第一丝杆608设在第一螺盘607设置的螺丝孔中，所述第一丝杆608的一端与所述第二步进电机613的转轴连接；所述第一外壳614设在第一螺盘607设置的圆孔中，所述托盘602设在第一外壳614的下端并与第一外壳614连接；所述第一步进电机609设于第一外壳614内腔中并位于托盘602的一侧，所述输出轴612的一端与第一步进电机609的转轴连接，输出轴612的另一端与外齿轮611连接，所述拧螺丝轴承604设在第一外壳614的上端，所述从动内齿轮606设在拧螺丝轴承604内圈的下部并与外齿轮611相啮合；所述膨胀螺丝调位片603设在拧螺丝轴承604内圈的中上部且与从动内齿轮606连接，所述拧螺丝扳手601设在拧螺丝轴承604内圈的上部并与膨胀螺丝调位片603连接；所述运动控制系统由拧螺丝红外测距传感器和拧螺丝STM32控制器610组成，所述拧螺丝红外测距传感器设在拧螺丝扳手601的开口处，拧螺丝红外测距传感器的信号输出端与拧螺丝STM32控制器610的信号输入端连接，所述拧螺丝STM32控制器610的信号输出端分别与第一步进电机609和第二步进电机613的信号输入端连接，所述拧螺丝STM32控制器610设在第二步进电机613上。

如图13所示，所述可上升打孔机构4包括第二丝杆上升机构401、第三步进电机404、电钻405、打孔红外测距传感器、扭矩传感器和打孔STM32控制器；所述第二丝杆上升机构401由第二螺盘403和第二丝杆402组成，所述第二螺盘403的一边设有螺丝孔，第二述丝杆402设在该螺丝孔中；所述第二丝杆402与第三步进电机404的转轴连接，第三步进电机404的底部镶嵌在圆形可旋转式平台3凹槽的底部，所述电钻405设在第二螺盘403的另一边上；所述打孔红外测距传感器设在电钻405的外壳上，所述扭矩传感器设在电钻405的电机上，所述打孔红外测距传感器的信号输出端以及扭矩传感器的信号输出端均与打孔STM32控制器的信号输入端连接，所述打孔STM32控制器的信号输出端与电钻405的电机和第三步进电机404的信号输入端连接，所述打孔STM32控制器设在第三步进电机404上。

如图4-8所示，所述多扳手旋转式换料机7包括液压上升机构704、底架730、第三外壳718、底盘731、第二外壳726、多扳手可旋转平台701、第二运动间歇机构703、上送料机构702、下送料机构725、中心轴729、从动轮723、主动轮724、第五步进电机719、固定支架732、换料机构控制系统、若干轴承和若干支撑架；

所述液压上升机构704设在多扳手旋转式换料机7的底部，液压上升机构704的伸出杆上端与底架730连接，所述第三外壳718设在底架730上，所述中心轴729的下端装有轴承且通过支撑架设在底架730的中间，所述中心轴729的上端通过轴承安装在第二外壳726内腔的顶部，所述第二运动间歇机构703通过轴承设在中心轴729的中上部并位于第三外壳718的内腔中，所述多扳手可旋转平台701位于第二运动间歇机构703上且与第二运动间歇机构703的棘轮机构707连接；所述底盘731与固定支架732中上部设置的支架连接并位于多扳手可旋转平台701的上方，所述第二外壳726的底面设在底盘731上，所述第二外壳726的顶面与固定支架732的上支架连接；固定支架732的下支架与底架730连接；所述上送料机构702的上齿轮设在中心轴729的上部并位于多扳手可旋转平台701的上方，所述下送料机构725的下齿轮设在中心轴729的下部，所述从动轮723设在中心轴729的中部，所述第五步进电机719通过支撑架设在底架730上，主动轮724装在第五步进电机719的转轴上并与从动轮723相啮合；

所述换料机构控制系统包括换料红外测距传感器和换料STM32控制器717，所述换料红外测距传感器设在多扳手可旋转平台701的扳手713的内层，所述换料红外测距传感器的信号输出端与换料STM32控制器717的信号输入端连接，所述换料STM32控制器717的信号输出端分别与第二运动间歇机构703的第四步进电机709和第五步进电机719的信号输入端连接，换料STM32控制器717设在第四步进电机709上。

所述上送料机构702由上齿轮714和上齿条715组成，所述上齿轮714设在中心轴729的上部，所述上齿条715穿过第二外壳726两侧的齿条孔通过支撑架固定在底盘731上并与上齿轮714相啮合；所述下送料机构725由下齿轮727和下齿条728组成，所述下齿轮727设在中心轴729的下部，所述下齿条728通过支撑架固定在底架730上并与下齿轮727相啮合，下齿条728的一端穿过第三外壳718侧面设置的齿条孔；所述上齿条715和下齿条728的端部设有半圆形推头712。

所述多扳手可旋转平台701由圆盘和设置在圆盘上的若干个扳手713组成，所述若干个扳手713的尾部均匀设在圆盘的边缘处，所述扳手713由上下两层构成，上层扳手的开口为六边形，用于拧紧膨胀螺丝螺母；下层扳手的开口为弧形，用于夹紧膨胀螺丝连杆。

如图9和图10所示，所述多扳手旋转式换料机7的第二运动间歇机构703由第二蜗轮蜗杆减速机构705、第二凸轮运动间歇机构706、第二棘轮机构707和第四步进电机709组成；所述第二凸轮运动间歇机构706由第二凸轮716和第二轴710组成，所述第二凸轮716设在第二轴710上，所述第二轴710两端设有轴承并通过支撑架固定在底架730上，所述第二凸轮716表面上设有运动轨迹凹槽；所述第二蜗轮蜗杆减速机构705的第二蜗轮711设在第二轴710上并位于第二凸轮716的一侧，所述第二棘轮机构707由第二棘轮721、若干第二凸柱720和两个第二棘爪722构成，所述若干第二凸柱720均匀设在第二棘轮的底面且第二凸柱720位于棘轮齿根部的下方，所述若干第二凸柱720与第二凸轮716的运动轨迹凹槽相接触且第二棘轮机构707位于第二凸轮运动间歇机构706的上面，所述两个第二棘爪722设在第二棘轮的旁边且第二棘爪722爪尖与第二棘轮721齿相接触，所述第四步进电机709通过支撑架固定在底架730上，所述第二蜗轮蜗杆减速机构705的第二蜗杆708与第四步进电机709的转轴连接。

如图14和图15所示，所述第一运动间歇机构5由第一蜗轮蜗杆减速机构502、第一凸轮运动间歇机构503、第一棘轮机构504、第六步进电机501和第一STM32控制器510组成；所述第一凸轮运动间歇机构503由第一凸轮507和第一轴508组成，所述第一凸轮507设在第一轴508上，所述第一轴508两端设有轴承并通过支撑架固定在固定式剪叉升降梯2的承压平台上，所述第一凸轮507表面上设有运动轨迹凹槽；所述第一蜗轮蜗杆减速机构502的第一蜗轮506设在第一轴508上并位于第一凸轮507的一侧，所述第一棘轮机构504由第一棘轮511、若干第一凸柱509和两个第一棘爪512构成，所述若干第一凸柱509均匀设在第一棘轮的底面且第一凸柱509位于棘轮齿根部的下方，所述若干第一凸柱509与第一凸轮507的运动轨迹凹槽相接触且第一棘轮机构504位于第一凸轮运动间歇机构503的上面，所述两个第一棘爪512设在第一棘轮的旁边且第一棘爪512爪尖与第一棘轮511齿相接触，所述第六步进电机501通过支撑架固定在固定式剪叉升降梯2的承压平台上，所述第一蜗轮蜗杆减速机构502的第一蜗杆505与第六步进电机501的转轴连接，所述第一STM32控制器510的信号输出端与第六步进电机501的信号输入端连接，第一STM32控制器510设在第六步进电机501上。

本发明的工作过程为：

首先承重小车1上的小车红外测距传感器发射红外光，经过物体反射后接收反射信号，CCD图像处理器和信号处理器计算出物体的距离，然后通过小车STM32控制器调整承重小车1的位置以达到打孔要求，然后可伸缩支撑柱103伸出接触地面以提供支撑力并增加承重小车1的稳定性，当所述承重小车1完成上述运动后，固定式剪叉升降梯2上升使圆形可旋转式平台3到达工作位置；然后多扳手旋转式换料机7开始换料，换料过程如下，液压上升机构704上升，使所述多扳手可旋转平台701上升到工作位置，所述换料STM32控制器717控制第四步进电机709带第二动运动间歇机构703的蜗轮蜗杆减速机构705转动，从而带动凸轮运动间歇机构706转动，进而带动棘轮机构707运动，最后使多扳手可旋转平台701旋转，扳手713随之转动，扳手713开口上的换料LDM301红外测距传感器测量扳手713与可上升拧入膨胀螺丝机构6间的距离，最后使扳手713的开口与圆形可旋转式平台3的可上升拧入膨胀螺丝机构6相对齐，并形成一条膨胀螺丝传送通道，此时，所述上送料机构702和下送料机构725开始工作，首先由换料STM32控制器717控制第五步进电机719带动主动轮724旋转，从而带动从动轮723转动，进而推动上齿条715和下齿条728向前运动，使齿条从内部向外伸出，并带动半圆形推头712沿上述形成的膨胀螺丝传送通道推出膨胀螺丝，实现膨胀螺丝的换料；

换料结束后，可上升打孔机构4开始工作，所述第一运动间歇机构5带动圆形可旋转式平台3旋转，与此同时，电钻405上升至钻头与天花板接触，并开始转动，根据现场需要设置的深度将所述电钻405钻入天花板适宜深度后停止转动并收回至所述圆形可旋转式平台3的下方，之后圆形可旋转式平台3旋转一百八十度，使可上升拧入膨胀螺丝机构6至所述电钻405旋转前的位置，然后可上升拧入膨胀螺丝机构6开始工作，工作过程如下；

先由拧螺丝红外测距传感器测量可上升拧入膨胀螺丝机构6与天花板孔的位置之间的距离，然后把距离信息传递给拧螺丝STM32控制器610，由拧螺丝STM32控制器610控制所述第二步进电机613带动所述第一丝杆上升机构605的第一丝杆608转动进而带动可上升拧入膨胀螺丝机构6上升到工作的高度，待整体机构稳定后，由所述拧螺丝STM32控制器610控制所述第一步进电机609带动输出轴612转动，从而带动外齿轮611以及从动内齿轮606转动，进而带动拧螺丝扳手601转动，同时所述第一丝杆上升机构605也上升，这样拧螺丝扳手601就可以实现边转动边上升的动作，进而把膨胀螺丝拧入天花板孔内，拧好膨胀螺丝后，整个机构开始下降，从而通过该机构实现了整个自动拧膨胀螺丝的过程，进而完成了天花板自动打孔操作。

Claims (7)

1.一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：包括承重小车（1）、固定式剪叉升降梯（2）、第一运动间歇机构（5）、圆形可旋转式平台（3）、可上升打孔机构（4）、可上升拧入膨胀螺丝机构（6）、多扳手旋转式换料机（7）、外壳（8）、固定轴（9）、轴承和支撑架；所述承重小车（1）设在天花板自动取料、打孔和紧固机的底部，所述固定式剪叉升降梯（2）设在承重小车（1）上面的一侧且与承重小车（1）的车体（101）连接，所述多扳手旋转式换料机（7）设在承重小车（1）上面的另一侧且与承重小车（1）的车体（101）连接，所述外壳（8）设在固定式剪叉升降梯（2）的承压平台上且与承压平台连接，所述固定轴（9）设在外壳（8）的内腔中，固定轴（9）的下端通过支撑架固定在承压平台上，所述第一运动间歇机构（5）通过轴承设在固定轴（9）的上端并位于外壳（8）的内腔中；所述圆形可旋转式平台（3）位于第一运动间歇机构（5）上且与第一运动间歇机构（5）的第一棘轮机构（504）连接，所述圆形可旋转式平台（3）的两侧设有凹槽，所述可上升打孔机构（4）设于一侧的凹槽中，所述可上升拧入膨胀螺丝机构（6）设于另一侧的凹槽中且可上升拧入膨胀螺丝机构（6）的拧螺丝扳手（601）与多扳手旋转式换料机（7）的下层扳手相切；

所述多扳手旋转式换料机（7）包括液压上升机构（704）、底架（730）、第三外壳（718）、底盘（731）、第二外壳（726）、多扳手可旋转平台（701）、第二运动间歇机构（703）、上送料机构（702）、下送料机构（725）、中心轴（729）、从动轮（723）、主动轮（724）、第五步进电机（719）、固定支架（732）、换料机构控制系统、若干轴承和若干支撑架；

所述液压上升机构（704）设在多扳手旋转式换料机（7）的底部，液压上升机构（704）的伸出杆上端与底架（730）连接，所述第三外壳（718）设在底架（730）上，所述中心轴（729）的下端装有轴承且通过支撑架设在底架（730）的中间，所述中心轴（729）的上端通过轴承安装在第二外壳（726）内腔的顶部，所述第二运动间歇机构（703）通过轴承设在中心轴（729）的中上部并位于第三外壳（718）的内腔中，所述多扳手可旋转平台（701）位于第二运动间歇机构（703）上且与第二运动间歇机构（703）的第二棘轮机构（707）连接；所述底盘（731）与固定支架（732）中上部设置的支架连接并位于多扳手可旋转平台（701）的上方，所述第二外壳（726）的底面设在底盘（731）上，所述第二外壳（726）的顶面与固定支架（732）的上支架连接；固定支架（732）的下支架与底架（730）连接；所述上送料机构（702）的上齿轮设在中心轴（729）的上部并位于多扳手可旋转平台（701）的上方，所述下送料机构（725）的下齿轮设在中心轴（729）的下部，所述从动轮（723）设在中心轴（729）的中部，所述第五步进电机（719）通过支撑架设在底架（730）上，主动轮（724）装在第五步进电机（719）的转轴上并与从动轮（723）相啮合；

所述换料机构控制系统包括换料红外测距传感器和换料STM32控制器（717），所述换料红外测距传感器设在多扳手可旋转平台（701）的扳手（713）的内层，所述换料红外测距传感器的信号输出端与换料STM32控制器（717）的信号输入端连接，所述换料STM32控制器（717）的信号输出端分别与第二运动间歇机构（703）的第四步进电机（709）和第五步进电机（719）的信号输入端连接；

所述承重小车（1）包括车体（101）、车轮（102）、四个可伸缩支撑柱（103）、车轮驱动系统、红外定位系统和车轮控制系统，所述车轮（102）设在车体（101）的下端，车轮驱动系统设在驱动轮轴上，所述四个可伸缩支撑柱（103）分别设在车体（101）的四个边角处，所述红外定位系统包括小车红外测距传感器、CCD图像处理器和信号处理器，所述的车轮控制系统为小车STM32控制器，所述小车红外测距传感器设在车体（101）的四个侧面上，所述CCD图像处理器和信号处理器设在车体（101）上，所述小车红外测距传感器的信号输出端与信号处理器的信号输入端连接，所述信号处理器的信号输出端与CCD图像处理器的信号输入端连接；所述小车STM32控制器的信号输入端与CCD图像处理器的信号输出端与连接，所述小车STM32控制器的控制信号输出端与车轮驱动系统的步进电机的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述可上升拧入膨胀螺丝机构（6）包括拧螺丝轴承（604）、拧螺丝扳手（601）、膨胀螺丝调位片（603）、从动内齿轮（606）、外齿轮（611）、输出轴（612）、托盘（602）、第一外壳（614）、第一丝杆上升机构（605）、第一步进电机（609）和运动控制系统；

所述第一丝杆上升机构（605）由第一螺盘（607）、第一丝杆（608）和第二步进电机（613）组成，所述第一螺盘（607）的一边设有圆孔，另一边设有螺丝孔；所述第一丝杆（608）设在第一螺盘（607）设置的螺丝孔中，所述第一丝杆（608）的一端与所述第二步进电机（613）的转轴连接；所述第一外壳（614）设在第一螺盘（607）设置的圆孔中，所述托盘（602）设在第一外壳（614）的下端并与第一外壳（614）连接；所述第一步进电机（609）设于第一外壳（614）内腔中并位于托盘（602）的一侧，所述输出轴（612）的一端与第一步进电机（609）的转轴连接，输出轴（612）的另一端与外齿轮（611）连接，所述拧螺丝轴承（604）设在第一外壳（614）的上端，所述从动内齿轮（606）设在拧螺丝轴承（604）内圈的下部并与外齿轮（611）相啮合；所述膨胀螺丝调位片（603）设在拧螺丝轴承（604）内圈的中上部且与从动内齿轮（606）连接，所述拧螺丝扳手（601）设在拧螺丝轴承（604）内圈的上部并与膨胀螺丝调位片（603）连接；所述运动控制系统由拧螺丝红外测距传感器和拧螺丝STM32控制器（610）组成，所述拧螺丝红外测距传感器设在拧螺丝扳手（601）的开口处，拧螺丝红外测距传感器的信号输出端与拧螺丝STM32控制器（610）的信号输入端连接，所述拧螺丝STM32控制器（610）的信号输出端分别与第一步进电机（609）和第二步进电机（613）的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述可上升打孔机构（4）包括第二丝杆上升机构（401）、第三步进电机（404）、电钻（405）、打孔红外测距传感器、扭矩传感器和打孔STM32控制器；所述第二丝杆上升机构（401）由第二螺盘（403）和第二丝杆（402）组成，所述第二螺盘（403）的一边设有螺丝孔，第二丝杆（402）设在该螺丝孔中；所述第二丝杆（402）与第三步进电机（404）的转轴连接，第三步进电机（404）的底部镶嵌在圆形可旋转式平台（3）凹槽的底部，所述电钻（405）设在第二螺盘（403）的另一边上；所述打孔红外测距传感器设在电钻（405）的外壳上，所述扭矩传感器设在电钻（405）的电机上，所述打孔红外测距传感器的信号输出端以及扭矩传感器的信号输出端均与打孔STM32控制器的信号输入端连接，所述打孔STM32控制器的信号输出端与电钻（405）的电机和第三步进电机（404）的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述多扳手旋转式换料机（7）的第二运动间歇机构（703）由第二蜗轮蜗杆减速机构（705）、第二凸轮运动间歇机构（706）、第二棘轮机构（707）和第四步进电机（709）组成；所述第二凸轮运动间歇机构（706）由第二凸轮（716）和第二轴（710）组成，所述第二凸轮（716）设在第二轴（710）上，所述第二轴（710）两端设有轴承并通过支撑架固定在底架（730）上，所述第二凸轮（716）表面上设有运动轨迹凹槽；所述第二蜗轮蜗杆减速机构（705）的第二蜗轮（711）设在第二轴（710）上并位于第二凸轮（716）的一侧，所述第二棘轮机构（707）由第二棘轮（721）、若干第二凸柱（720）和两个第二棘爪（722）构成，所述若干第二凸柱（720）均匀设在第二棘轮的底面且第二凸柱（720）位于棘轮齿根部的下方，所述若干第二凸柱（720）与第二凸轮（716）的运动轨迹凹槽相接触且第二棘轮机构（707）位于第二凸轮运动间歇机构（706）的上面，所述两个第二棘爪（722）设在第二棘轮的旁边且第二棘爪（722）爪尖与第二棘轮（721）齿相接触，所述第四步进电机（709）通过支撑架固定在底架（730）上，所述第二蜗轮蜗杆减速机构（705）的第二蜗杆（708）与第四步进电机（709）的转轴连接。

5.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述上送料机构（702）由上齿轮（714）和上齿条（715）组成，所述上齿轮（714）设在中心轴（729）的上部，所述上齿条（715）穿过第二外壳（726）两侧的齿条孔通过支撑架固定在底盘（731）上并与上齿轮（714）相啮合；所述下送料机构（725）由下齿轮（727）和下齿条（728）组成，所述下齿轮（727）设在中心轴（729）的下部，所述下齿条（728）通过支撑架固定在底架（730）上并与下齿轮（727）相啮合，下齿条（728）的一端穿过第三外壳（718）侧面设置的齿条孔；所述上齿条（715）和下齿条（728）的端部设有半圆形推头（712）。

6.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述多扳手可旋转平台（701）由圆盘和设置在圆盘上的若干个扳手（713）组成，所述若干个扳手（713）的尾部均匀设在圆盘的边缘处，所述扳手（713）由上下两层构成，上层扳手的开口为六边形，用于拧紧膨胀螺丝螺母；下层扳手的开口为弧形，用于夹紧膨胀螺丝连杆。

7.根据权利要求1所述的一种天花板自动取料、打孔和紧固机，其特征在于：所述第一运动间歇机构（5）与第二运动间歇机构（703）的结构相同。