CN108842576A - 一种带水平校正的履带式石材铺装机械人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头和设于车头后部的载物平台；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉及若干组液压油缸；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿。本发明省工省力，易于操作和维护，还具备水平校正功能和石材切边功能，能在存在坡度的工况下使用，并对石材进行切边加工，功能多样化。
Description
技术领域
本发明涉及石材铺装设备技术领域，特别是一种带水平校正的履带式石材铺装机械人。
背景技术
路基石、路面石及路牙石的铺装是市政工程中重要的部分，对整个城市市容市貌有着举足轻重的作用。但是，石材的路面铺装是一个非常繁重的体力劳动，作为室外工程，安装环境较为恶劣且具有很强的复杂性。目前，国内外均采用人工搬运和砌装，工人只能通过使用绳索、钢丝等进行手动移动及铺装，不仅对工人的腰椎、手掌等部分造成极大伤害，还经常会对石材的边缘造成崩裂等损坏；同时，在某些工位，石材可能需要切割以适应各种不同的铺装要求，工人需要对石材手动进行切割，耗费大量时间和劳动，增加了劳动强度。
这种相对原始的石材搬运及铺装方式，不仅需要大量的劳动力，而且劳动强度非常大，劳动效率低下，工人还面临着各种工伤危险。通常情况下，路面石一般最大为25kg，最小为15kg，三人为一组的情况下，每天铺装面积仅为15平方米左右，由于工人在整个劳动过程中，需要频繁弯腰，容易造成腰肌劳损甚至伤及脊椎。在石材装车及对位过程中，还容易砸伤手指，石材坠落砸伤腿脚或其他躯干部分。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，解决了传统石材铺装施工过程中需大量人力对石材进行运送、铺装、切割及工伤危险的问题，省工省力，易于操作和维护；同时，本发明还具备水平校正功能和石材切边功能，能在各种存在坡度的工况下使用，并对石材进行切边加工；本发明可以抓取、搬运、铺装石材，功能多样。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头和设于车头后部的载物平台；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉及用于驱动叉装机构的若干组液压油缸；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿；所述水平传感器、液压支撑腿、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。
作为本发明的进一步改进：所述车体的两侧还设有石材切边机构，所述石材切边机构包括升降架、切割锯刀以及驱动切割锯刀转动的切割电机，所述升降架上设有滑轨，所述切割电机沿滑轨前后移动。具体地，所述升降架由升降液压油缸驱动，所述切割电机由水平液压油缸驱动沿滑轨前后移动，所述升降液压油缸、水平液压油缸及切割电机均连接控制装置，所述控制装置可对外连接供电电源。
作为本发明的进一步改进：所述曲臂吊机构包括立柱、第一曲臂及第二曲臂，所述第一曲臂的后端转动连接在所述立柱顶端，并安装有智能提升器的主机，所述第一曲臂的前端通过折臂关节与第二曲臂的后端相铰接，所述第二曲臂的前端下方依次设有智能提升器的弹簧信号线和控制手柄，所述控制手柄上端通过钢丝绳经由滑轮连接所述智能提升器的主机。
进一步地，所述立柱为伸缩式立柱，所述立柱一侧设有用于驱动立柱伸缩的第四液压油缸；所述折臂关节设有电磁制动器；所述石材抓取装置为真空吸盘或夹具。本发明既可通过真空吸盘对石材进行抓取，也可根据需要配装夹具实现对异型石材的抓取，且除路基石等石材外，设备还可以对水泥板、绿化树木等物体实现抓取、运送等功能。
作为本发明的进一步改进：所述货叉门架包括货叉内门架和货叉外门架，所述货叉外门架通过第二液压油缸连接有支座，所述货叉外门架和支座固定安装在滑动底板上，所述滑动底板的底部设有滚轮，所述滚轮与导轨位置相配合；所述滑动底板由第一液压油缸带动在载物平台上前后移动；所述货叉内门架的一面通过滚轮嵌在货叉外门架中，且由第三液压油缸带动升降，所述货叉内门架的另一面设有叉架，所述叉架上悬挂有货叉。
作为本发明的进一步改进：所述水平传感器为电子水平仪；所述货叉为L型货叉；所述控制装置设于车头位置，所述控制装置包括机械控制面板和无线接收装置，所述无线接收装置采用红外线接收器。工作过程中，可采用机械控制及无线遥控两种方式控制车体行走，在遥控模式下，操作人员更好观察行走路线及避开障碍物等，适合各种距离的运送。
作为本发明的进一步改进：所述履带底盘包括驱动轮、导向轮、托带轮和履带，所述驱动轮通过转轴连接发动机，所述履带采用橡胶履带。具体地，所述履带采用丁腈橡胶加纤维材料。
优选地，所述车体上还可设有除尘装置，具体地，所述除尘装置采用喷雾除尘设备，所述喷雾除尘设备可安装于车头后部朝向载物平台位置，或安装在载物平台两侧。
优选地，所述发动机为柴油发动机。
优选地，所述发动机为驱动电机，所述驱动电机连接车体内的蓄电池。
本发明可以采用柴油发动机或蓄电池作为动力，配合橡胶履带实现前进、后退、转弯等功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明具有水平校正功能，能在各种存在坡度的工况下使用，其采用水平传感器感应车体是否处于水平状态，并通过车体四角的液压支撑腿，使车体自动平行于水平地面，从而保证工作的安全性和舒适性；
(2)本发明还具有石材切边功能，其通过车体两侧的石材切边机构，实现对石材的边缘打磨和切边加工，使得石材更规整，自动化程度更高；
(3)本发明采用一个双折臂式智能提升装置，在曲臂吊上安装有智能提升器，利用钢丝传动实现对石材的提升、提动、下降，只需工人少力即可起到提升石材效果，省工省力，避免工人受伤；折臂关节设有刹车装置，保证在行走过程中不会产生晃动或摆动；另外，立柱为可升降设计，最大限度降低设备高度，便于存储及运输；
(4)本发明采用液压驱动的叉装机构，负载最大1500kg，可以将整托石材或部分石材一次性运送至需要安装的工位，避免多次重复往返；同时，由于液压驱动系统为封闭式回路，易于维护，特别适合室外或野外作业；
(5)本发明采用履带底盘，具有良好的越野能力，可以适应各种泥泞、坑洼、沟坎等路况。
附图说明
图1为实施例一曲臂吊机构展开时的侧面结构示意图。
图2为实施例一装载石材时的俯视结构图。
图3为实施例一装载石材时的第一工作状态侧视图。
图4为实施例一装载石材时的第二工作状态侧视图。
图5为本发明曲臂吊机构的工作范围示意图。
图6为实施例二的侧面结构图。
图7为实施例三的侧面结构图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
实施例一：一种带水平校正的履带式石材铺装机械人。
请参见图1-2，一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体100，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘1，所述履带底盘由发动机驱动；所述履带底盘1包括驱动轮、导向轮、托带轮和履带11，所述驱动轮通过转轴连接发动机，所述履带11采用橡胶履带。具体地，所述履带11采用丁腈橡胶加纤维材料，在丁腈橡胶材料中加复合纤维，可以有效增强丁腈橡胶的摩擦性能。本实施例中，所述发动机采用额定功率35kW的柴油发动机。
所述车体包括车头2和设于车头后部的载物平台3；所述车头上方设有曲臂吊机构4，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器5；所述曲臂吊机构4包括立柱41、第一曲臂42及第二曲臂43，所述第一曲臂的后端转动连接在所述立柱顶端，并安装有智能提升器的主机51，所述第一曲臂的前端通过折臂关节与第二曲臂的后端相铰接，所述第二曲臂的前端下方依次设有智能提升器的弹簧信号线52和控制手柄53，所述控制手柄上端通过钢丝绳经由滑轮连接所述智能提升器的主机，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置6。所述滑轮设于第二曲臂的前端。
具体地，请参见图5，所述曲臂吊机构4和智能提升器5构成了一个双折臂式智能提升装置，其中，曲臂吊机构最大臂展可达2800mm，其工作范围为以立柱为中心，臂展为半径旋转360°后的区域。
本实施例中，所述智能提升器5采用200kg智能提升器，其利用钢丝传动实现对石材的提升、提动、下降，工人仅需单手即可对最大100kg的石材进行操作，所有运动速度可控；所述智能提升器5通过控制手柄可实现手握同轴式自动悬浮功能，操作人员只需对石材施加2-3kg的力，即可实现升降控制，特别适合精确的定位及二次铺装；智能提升器作为一种现有技术，其主机一般由伺服驱动器、伺服电机、减速机、传感器及主控板等组成，主要为设备提供精确的控制、提升所需的动力及信号处理；弹簧信号线的作用是在主控板与手柄之间传输信号，传输的信号包括提升方向、提升速度、急停信号机故障信号等；用户通过控制手柄控制设备的升降。
进一步具体地，所述立柱41为伸缩式立柱，所述立柱一侧设有用于驱动立柱伸缩的第四液压油缸44，所述立柱的最大伸缩行程为550mm，立柱为可升降设计，最大限度降低设备高度，便于存储及运输；所述折臂关节设有电磁制动器，保证在行走过程中不会产生晃动或摆动；另外，所述石材抓取装置6为真空吸盘或夹具。本发明既可通过真空吸盘对石材102进行抓取，也可根据需要配装夹具实现对异型石材的抓取，且除路基石等石材外，设备还可以对水泥板、绿化树木等物体实现抓取、运送等功能。
所述车体内部还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿7；所述水平传感器、液压支撑腿7、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。
所述水平传感器为电子水平仪；所述控制装置和水平传感器均设于车头位置，所述控制装置包括机械控制面板和无线接收装置，所述机械控制面板上设有机械操纵杆，所述无线接收装置采用红外线接收器。工作过程中，可采用机械控制及无线遥控两种方式控制车体行走，机械操纵杆用于控制履带底盘前进、后退及转弯，在遥控模式下，操作人员更好观察行走路线及避开障碍物等，适合各种距离的运送。
具体实施中，所述车头可设有驾驶控制座，所述机械控制面板设于所述驾驶控制座前方。所述机械控制面板上还可设有用于实现水平校正功能、石材叉装功能的若干控制开关按键。
请参见图3-4，所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构8，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉83及用于驱动叉装机构的若干组液压油缸；所述货叉门架包括货叉内门架81和货叉外门架82，所述若干组液压油缸包括用于调整货叉门架前后移动的第一液压油缸、用于调整货叉外门架前后倾斜角度的第二液压油缸、用于带动货叉内门架升降的第三液压油缸；所述导轨和第一液压油缸的设置方向与车体的直线运动方向相同。
所述货叉外门架82通过第二液压油缸86连接有支座84，所述货叉外门架82和支座84固定安装在滑动底板上，所述滑动底板的底部设有滚轮，所述滚轮与导轨位置相配合；所述滑动底板由第一液压油缸85带动在载物平台上前后移动；所述货叉内门架的一面通过滚轮嵌在货叉外门架中，且由第三液压油缸带动升降，所述货叉内门架的另一面设有叉架，所述叉架上悬挂有货叉83；所述货叉83为L型货叉。
本发明装载石材时，首先第一液压油缸85带动货叉门架后移至载物平台尾端，然后第三液压油缸带动货叉内门架下降，直至货叉底部接触地面，即装载石材时的第一工作状态，此时货叉装载或卸下石材101；第三液压油缸再带动货叉内门架上升，直至货叉底部与载物平台平齐，即装载石材时的第二工作状态，此时第一液压油缸85带动货叉门架整体前移，即将待搬运的石材101或空的货叉装载到载物平台上，整个过程中，由于第二液压油缸86的伸缩，货叉门架可前后倾斜，以利叉取和堆放货物，并使货叉叉货和搬运过程中货物稳定；之后工人可通过机械操纵杆控制车体移动，进行后续石材运输。
实施例二：一种带水平校正和石材切边的履带式石材铺装机械人。
请参见图6，一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体200，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头和设于车头后部的载物平台；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉及用于驱动叉装机构的若干组液压油缸；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿；所述水平传感器、液压支撑腿、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。发动机采用额定功率35kW的柴油发动机。
所述车体的两侧还设有石材切边机构9，所述石材切边机构包括升降架91、切割锯刀以及驱动切割锯刀转动的切割电机92，所述升降架91上设有滑轨，所述切割电机92沿滑轨前后移动，所述切割锯刀朝向载物平台方向。具体地，所述升降架由升降液压油缸驱动，所述切割电机由水平液压油缸驱动沿滑轨前后移动，所述升降液压油缸、水平液压油缸及切割电机均连接控制装置，所述控制装置可对外连接供电电源。
实施例三：一种带水平校正和除尘功能的履带式石材铺装机械人。
请参见图7，一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体300，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头301和设于车头后部的载物平台302；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉及用于驱动叉装机构的若干组液压油缸；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿；所述水平传感器、液压支撑腿、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。发动机采用额定功率35kW的柴油发动机。
所述车体上还可设有除尘装置10，具体地，所述除尘装置10采用喷雾除尘设备，所述喷雾除尘设备可安装于车头301后部，或安装在载物平台302两侧，其喷雾口朝向载物平台302位置。本实施例利用除尘装置，可有效避免在搬运石材过程中产生粉尘，危害工作环境，对环境更友好。
实施例四：一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体，所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头和设于车头后部的载物平台；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿；所述水平传感器、液压支撑腿、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。
本实施例与实施例一的技术方案不同之处在于，所述发动机为驱动电机，所述驱动电机连接车体内的蓄电池。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，包括车体，其特征在于：所述车体的底部两侧分别设有履带底盘，所述履带底盘由发动机驱动；所述车体包括车头和设于车头后部的载物平台；所述车头上方设有曲臂吊机构，所述曲臂吊机构上安装有智能提升器，所述智能提升器的控制手柄下端连接有石材抓取装置；所述载物平台上设有导轨和沿所述导轨前后移动的叉装机构，所述叉装机构包括货叉门架、叉架、货叉及用于驱动叉装机构的若干组液压油缸；所述车体上还设有水平传感器，所述车体的四角分别设有液压支撑腿；所述水平传感器、液压支撑腿、发动机及若干组液压油缸均与设于车体上的控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述车体的两侧还设有石材切边机构，所述石材切边机构包括升降架、切割锯刀以及驱动切割锯刀转动的切割电机，所述升降架上设有滑轨，所述切割电机沿滑轨前后移动。
3.根据权利要求1或2所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述曲臂吊机构包括立柱、第一曲臂及第二曲臂，所述第一曲臂的后端转动连接在所述立柱顶端，并安装有智能提升器的主机，所述第一曲臂的前端通过折臂关节与第二曲臂的后端相铰接，所述第二曲臂的前端下方依次设有智能提升器的弹簧信号线和控制手柄，所述控制手柄上端通过钢丝绳经由滑轮连接所述智能提升器的主机。
4.根据权利要求3所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述立柱为伸缩式立柱，所述立柱一侧设有用于驱动立柱伸缩的第四液压油缸；
所述折臂关节设有电磁制动器；所述石材抓取装置为真空吸盘或夹具。
5.根据权利要求3所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述货叉门架包括货叉内门架和货叉外门架，所述货叉外门架通过第二液压油缸连接有支座，所述货叉外门架和支座固定安装在滑动底板上，所述滑动底板的底部设有滚轮，所述滚轮与导轨位置相配合；所述滑动底板由第一液压油缸带动在载物平台上前后移动；所述货叉内门架的一面通过滚轮嵌在货叉外门架中，且由第三液压油缸带动升降，所述货叉内门架的另一面设有叉架，所述叉架上悬挂有货叉。
6.根据权利要求1所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述水平传感器为电子水平仪；所述货叉为L型货叉；所述控制装置设于车头位置，所述控制装置包括机械控制面板和无线接收装置，所述无线接收装置采用红外线接收器。
7.根据权利要求1所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述履带底盘包括驱动轮、导向轮、托带轮和履带，所述驱动轮通过转轴连接发动机，所述履带采用橡胶履带。
8.根据权利要求1所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述发动机为柴油发动机。
9.根据权利要求1所述的一种带水平校正的履带式石材铺装机械人，其特征在于：所述发动机为驱动电机，所述驱动电机连接车体内的蓄电池。
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