CN108942912A - 一种湿喷机械手的智能型机械手臂 - Google Patents

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李小龙
贺赟晖
刘鹏飞
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Abstract

本发明公开了一种湿喷机械手的智能型机械手臂，包括手臂本体以及设在手臂本体上的旋转变压器和传感器，所述旋转变压器和传感器均连接湿喷机械手的控制系统，所述手臂本体包括上支座、大臂组件、中臂回转组件、小臂组件，所述上支座和大臂组件可转动连接，大臂组件通过中臂回转组件与小臂组件相连接。本发明的优点在于，该机械手臂在空载或施工过程中旋转位置、移动位置的监测和控制，提高施工的精准性、设备的可靠性及智能化操作；同时机械手臂通过旋转齿轮可以无死角旋转运动施工且可安装在不同型号、不同品牌的湿喷机械手上。

Description

一种湿喷机械手的智能型机械手臂
技术领域
本发明涉及混凝土喷浆设备领域，具体为一种湿喷机械手的智能型机械手臂。
背景技术
铁路、公路隧道，矿山巷道，水利和水电的隧洞和涵洞，地铁以及各种地下(军用、民用)建筑等现在都普遍采用喷浆支护，用于工程施工领域的喷浆装置有湿喷装置；湿喷装置也称湿喷机械手、湿喷机、喷浆机械手、喷浆机器人，是利用被压缩空气，将加水搅拌成一定比例配置的混凝土，通过管道输送至湿喷机械手的喷架喷头处，经加入速凝剂后，高速喷射到被喷射部位上快速凝结硬化，形成混凝土支护层；湿喷机械手通过输送管道可在有限的工作区间内向任意施工方位喷射混凝土；目前市场上的湿喷机械手臂都是传统型的机械手臂，而传统的机械手臂的精准性、可靠性完全取决于现场操作人员的工程经验，机械手臂的精准性、可靠性及操作性都较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：传统的机械手臂的精确性、可靠性及操作性都较差。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种湿喷机械手的智能型机械手臂，包括手臂本体以及设在手臂本体上的旋转变压器和传感器，所述旋转变压器和传感器均连接湿喷机械手的控制系统，所述手臂本体包括上支座、大臂组件、中臂回转组件、小臂组件，所述上支座和大臂组件可转动连接，大臂组件通过中臂回转组件与小臂组件相连接。
优选地，所述传感器包括位移传感器和位置传感器，所述旋转变压器、位移传感器和位置传感器均连接湿喷机械手的控制系统。
优选地，所述大臂组件包括大臂、大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸、大臂伸缩内壁和大臂外壁；所述大臂一端与上支座销轴连接，所述大臂俯仰油缸和大臂俯仰副油缸的一端与上支座销轴连接，另一端与大臂销轴连接，所述大臂内设有大臂伸缩油缸，大臂伸缩油缸连接大臂伸缩内壁，所述大臂滑块装置设置在大臂伸缩内壁和大臂外壁之间；所述大臂伸缩内壁一端与中臂回转组件销轴连接，所述大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸均连接湿喷机械手液压系统。
优选地，所述中臂回转组件包括中臂、中臂俯仰油缸、回转油缸、回转轴和回转连接件母体；所述中臂一端与大臂组件销轴连接，另一端与小臂组件销轴连接，所述中臂俯仰油缸一端与大臂组件销轴连接，另一端与中臂销轴连接，所述中臂内安装回转油缸，所述回转油缸连接回转轴，并驱动回转轴转动，所述回转轴末端安装回转连接件母体，回转连接母体通过三角块与中臂和小臂组件形成三角连接，所述三角块第一角端连接中臂，第二角端连接回转连接母体，第三角端连接小臂组件，所述中臂俯仰油缸和回转油缸均连接湿喷机械手液压系统。
优选地，所述小臂组件包括小臂、小臂伸缩油缸、小臂伸缩内壁、回转连接件子体、小臂外壁和小臂挡泥板，所述小臂与中臂销轴连接，所述小臂内安装有小臂伸缩油缸，所述回转连接子体一端与小臂销轴连接，另一端通过三角块与中臂和回转连接件母体形成三角连接，所述小臂挡泥板安装在小臂的上端，所述小臂伸缩油缸连接湿喷机械手液压系统。
优选地，所述大臂组件还包括大臂滑块装置，所述大臂滑块装置设置在大臂伸缩内壁和大臂外壁之间，所述小臂组件还包括小臂滑块装置，所述小臂滑块装置安装在小臂伸缩内壁和小臂外壁之间。
优选地，所述大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸、中臂俯仰油缸、回转油缸和小臂伸缩油缸的外部连接处均设有旋转变压器，大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、中臂俯仰油缸、回转油缸和内部均设有位移传感器。
优选地，所述小臂组件的自由端设有喷嘴设备，所述喷嘴设备两侧对称设有位置传感器。
优选地，所述旋转变压器为机械式旋转变压器。
优选地，所述上支座通过旋转齿轮与湿喷机械手机械连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过设置旋转变压器、位移传感器和位置传感器及连接控制系统，实现机械手臂在空载或施工过程中旋转位置、移动位置的监测和控制，提高施工的精准性、设备的可靠性及智能化操作；
2.上支座通过旋转齿轮与湿喷机械手机械连接，实现机械手臂的无死角旋转运动施工；同时也方便拆装，可通过上支座将机械手臂安装在不同型号、不同品牌的湿喷机械手上，且控制和监测系统相互独立。
附图说明
图1为本发明实施例一种湿喷机械手的智能型机械手臂的结构示意图；
图2为本发明实施例大臂俯仰油缸的局部剖面图；
图3为本发明实施例大臂组件的结构示意图；
图4为本发明实施例大臂组件的截面示意图；
图5为本发明实施例中臂回转组件的结构示意图；
图6为本发明实施例小臂组件的结构示意图；
图7为本发明实施例中臂回转组件与小臂组件的连接结构俯视图；
图8本发明实施例小臂组件左截面的示意图；
图9本发明实施例小臂组件右截面的示意图；
图中：1-手臂本体，11-上支座，12-大臂组件，121-大臂，122-大臂俯仰油缸，123-大臂俯仰副油缸，124-大臂伸缩油缸，125-大臂伸缩内壁，126-大臂外壁，127-大臂滑块装置，13-中臂回转组件，131-中臂，132-中臂俯仰油缸，133-回转油缸，134-回转轴，135-回转连接件母体，136-三角块，14-小臂组件，141-小臂，142-小臂伸缩油缸，143-小臂伸缩内壁，144-回转连接件子体，145-小臂外壁，146-小臂挡泥板，147-小臂滑块装置，148-喷嘴设备，2-旋转变压器，3-位移传感器，4-位置传感器。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
参阅图1至图2，本实施例公开了一种湿喷机械手的智能型机械手臂，包括手臂本体1以及设在手臂本体1上的旋转变压器2和传感器，所述旋转变压器1和传感器均连接湿喷机械手的控制系统(图中未示)，所述手臂本体1包括上支座11、大臂组件12、中臂回转组件13、小臂组件14，所述上支座11和大臂组件12可转动连接，大臂组件12通过中臂回转组件13与小臂组件14相连接。
进一步的，所述传感器包括位移传感器3和位置传感器4，所述旋转变压器2、位移传感器3和位置传感器4均连接湿喷机械手的控制系统。
进一步的，参阅图3至图4，所述大臂组件12包括大臂121、大臂俯仰油缸122、大臂俯仰副油缸123、大臂伸缩油缸124、大臂伸缩内壁125和大臂外壁126；所述大臂121一端与上支座11销轴连接，所述大臂俯仰油缸122和大臂俯仰副油缸123的一端与上支座11销轴连接，另一端与大臂121销轴连接，所述大臂121内设有大臂伸缩油缸124，大臂伸缩油缸124连接大臂伸缩内壁125，所述大臂伸缩内壁125一端与中臂回转组件13销轴连接，所述大臂俯仰油缸122、大臂俯仰副油缸123、大臂伸缩油缸124均连接湿喷机械手液压系统。
进一步的，参阅图5至9，所述中臂回转组件13包括中臂131、中臂俯仰油缸132、回转油缸133、回转轴134和回转连接件母体135；所述中臂131与大臂组件12销轴连接，另一端与小臂组件14销轴连接，所述中臂俯仰油缸132一端与大臂组件12销轴连接，另一端与中臂131销轴连接，所述中臂131内安装回转油缸133，所述回转油缸133连接回转轴134，并驱动回转轴134转动，所述回转轴134末端安装回转连接件母体135，回转连接母体135通过三角块136与中臂131和小臂组件14形成三角连接，所述三角块136第一角端连接中臂131，第二角端连接回转连接母体135，第三角端连接小臂组件14，所述中臂俯仰油缸132和回转油缸133均连接湿喷机械手液压系统。
进一步的，所述小臂组件14包括小臂141、小臂伸缩油缸142、小臂伸缩内壁143、回转连接件子体144、小臂外壁145和小臂挡泥板146，所述小臂141与中臂131销轴连接，所述小臂141内安装有小臂伸缩油缸142，所述回转连接子体144一端与小臂141固定连接，另一端通过三角块136与中臂131和回转连接件母体135形成三角连接，通过回转油缸133带动回转轴134轴向伸缩拉动回转连接件母体135运动，通过三角块136和回转连接件子体144的作用下，使得小臂141通过与中臂131销轴连接实现小臂组件14的回转折叠；所述小臂挡泥板147安装在小臂141的上端,防止泥土或石子掉落在小臂141内部上，所述小臂伸缩油缸142连接湿喷机械手液压系统。
进一步的，所述大臂组件12还包括大臂滑块装置127，所述大臂滑块装置127设置在大臂伸缩内壁125和大臂外壁126之间，所述小臂组件14还包括小臂滑块装置147，所述小臂滑块装置147安装在小臂伸缩内壁143和小臂外壁145之间。
进一步的，所述大臂俯仰油缸122、大臂俯仰副油缸123、大臂伸缩油缸124、中臂俯仰油缸132、回转油缸133和小臂伸缩油缸142的外部连接处均设有旋转变压器2，大臂俯仰油缸122、大臂俯仰副油缸123、中臂俯仰油缸132和回转油缸133内部均设有位移传感器3。
进一步的，所述小臂组件14的自由端设有喷嘴设备148，所述喷嘴设备148两侧对称设有位置传感器4。
进一步的，所述旋转变压器2为机械式旋转变压器。
进一步的，所述上支座1通过旋转齿轮(图中未示)与湿喷机械手机械连接，实现机械手臂的无死角旋转运动施工，同时也方便拆装，可安装在不同型号、不同品牌的湿喷机械手上，且控制和监测系统相互独立。
本发明的工作原理是：将上支座11旋转调整施工区域方向，通过机械手液压系统控制大臂俯仰油缸122和大臂俯仰副油缸123推动大臂组件12上下移动，同时控制大臂伸缩油缸124的作用，大臂伸缩内壁124在大臂滑块装置126上实现轴向水平移动，而大臂伸缩内壁124一端连接中臂回转组件13，在中臂俯仰油缸132的作用下推动中臂回转组件13上下移动；再通过回转油缸133驱动回转轴134转动，而回转轴134与回转连接件母体135连接，小臂回转连接母体135通过推杆与小臂组件14连接，使得小臂组件14通过推杆的作用实现小臂组件14的回转折叠，同时,小臂组件14内的小臂伸缩油缸142带动小臂伸缩内壁143沿小臂滑块装置145轴向往返运动，实现小臂141的伸缩移动；小臂组件14的自由端安装有喷嘴设备148，从而实现喷涂作业；同时，当手臂发生转动的时候，旋转变压器2产生一定的电信号反馈给控制系统，控制系统把电信号转换为位置信号，实现各臂位置的监测和控制,当各油缸发生位置移动后，位移传感器3会产生一定的电信号传送到湿喷机械手设备的控制系统中，控制系统把电信号转换为位置信号，结合旋转变压器2产生的信号，实现各臂三维位置的监测和控制，另外通过位置传感器4的设置，在机械手臂工作的时候可实时监测喷嘴的位置信息，实现机械手臂的精确调整。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：包括手臂本体以及设在手臂本体上的旋转变压器和传感器，所述旋转变压器和传感器均连接湿喷机械手的控制系统，所述手臂本体包括上支座、大臂组件、中臂回转组件、小臂组件，所述上支座和大臂组件可转动连接，大臂组件通过中臂回转组件与小臂组件相连接。
2.根据权利要求1所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述传感器包括位移传感器和位置传感器，所述旋转变压器、位移传感器和位置传感器均连接湿喷机械手的控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述大臂组件包括大臂、大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸、大臂伸缩内壁和大臂外壁；所述大臂一端与上支座销轴连接，所述大臂俯仰油缸和大臂俯仰副油缸的一端与上支座销轴连接，另一端与大臂销轴连接，所述大臂内设有大臂伸缩油缸，大臂伸缩油缸连接大臂伸缩内壁，所述大臂伸缩内壁一端与中臂回转组件销轴连接,所述大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸均连接湿喷机械手液压系统。
4.根据权利要求3所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述中臂回转组件包括中臂、中臂俯仰油缸、回转油缸、回转轴和回转连接件母体；所述中臂一端与大臂组件销轴连接，另一端与小臂组件销轴连接，所述中臂俯仰油缸一端与大臂组件销轴连接，另一端与中臂销轴连接，所述中臂内安装回转油缸，所述回转油缸连接回转轴，并驱动回转轴转动，所述回转轴末端安装回转连接件母体，回转连接母体通过三角块与中臂和小臂组件形成三角连接，所述三角块第一角端连接中臂，第二角端连接回转连接母体，第三角端连接小臂组件,所述中臂俯仰油缸和回转油缸均连接湿喷机械手液压系统。
5.根据权利要求4所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述小臂组件包括小臂、小臂伸缩油缸、小臂伸缩内壁、回转连接件子体、小臂外壁和小臂挡泥板，所述小臂与中臂销轴连接，所述小臂内安装有小臂伸缩油缸，所述回转连接子体一端与小臂销轴连接，另一端通过三角块与中臂和回转连接件母体形成三角连接，所述小臂挡泥板安装在小臂的上端，所述小臂伸缩油缸连接湿喷机械手液压系统。
6.根据权利要求5所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述大臂组件还包括大臂滑块装置，所述大臂滑块装置设置在大臂伸缩内壁和大臂外壁之间，所述小臂组件还包括小臂滑块装置，所述小臂滑块装置安装在小臂伸缩内壁和小臂外壁之间。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、大臂伸缩油缸、中臂俯仰油缸、回转油缸和小臂伸缩油缸的外部连接处均设有旋转变压器，大臂俯仰油缸、大臂俯仰副油缸、中臂俯仰油缸、回转油缸和内部均设有位移传感器。
8.根据权利要求1、2或5任意一项所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述小臂组件的自由端设有喷嘴设备，所述喷嘴设备两侧对称设有位置传感器。
9.根据权利要求1所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述旋转变压器为机械式旋转变压器。
10.根据权利要求1所述的一种湿喷机械手的智能型机械手臂，其特征在于：所述上支座通过旋转齿轮与湿喷机械手机械连接。
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