CN108979114B - 一种全自动剪叉式机器人爬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种全自动剪叉式机器人爬架，包括至少两个呈上下垂直分布的爬升平台、安装在所述爬升平台之间的剪叉装置以及用于为所述剪叉装置的开合运动提供动力的驱动装置，所述爬升平台上设有用于与建筑相连的可回弹机械臂，所述爬架可通过其中某一所述爬升平台上的机械臂支撑在建筑上，使所述爬升平台可在所述剪叉装置开合运动的带动下交替向上爬升。本发明提供的全自动机器人爬架既可用于电梯井筒的施工，也可用于普通建筑外墙的施工，通过自带的剪叉装置和自动附着的机械臂实现爬架的爬升，可根据需要任意组装，具有较高的灵活性，可减少了工人的工作量，加快施工效率。

Description

一种全自动剪叉式机器人爬架

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种自驱式的全自动剪叉式机器人爬架。

背景技术

着式升降脚手架简称升降架，俗称爬架，是一种高层和超高层建筑施工中使用的外防护施工装备，目前，爬架大多数用于对建筑的外墙进行施工，而较少有同时可用于电梯井筒施工的爬架。高层建筑施工中电梯井筒位置是老虎口，许多安全事故在此位置发生。电梯井筒施工的普遍做法一是采用架体施工，其利用钢管、扣件搭建井架型架体，架体随着在建楼层的升高而层层向上搭设，架体上面是工人的操作平台；二是采用传统爬架施工，在传统爬架施工的过程中，爬架的支撑点都需要在建筑物上进行预埋，然后通过使爬架和预埋件连接，进行逐层攀升。传统架体施工模式的缺点是架体搭建、拆除费时费力，井筒空间狭小、作业难度较大，架体搭设工作连续性不强、施工效率低，架体安全性难以控制；爬架施工模式虽然免除了脚手架的拆装工序，但是其每个提升动力点有较大的荷载作用在建筑物上，需要人为反复计算加强，且需要在墙体上设置预埋件，会对墙体表面造成破坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于电梯井筒的全自动剪叉式机器人爬架，能够搭载施工人员、材料以及机具，能每升一层自动停止，即可实现爬架在电梯井筒内的全自动爬升，也可用于普通建筑外墙的自动爬升和施工。

本发明采用的技术方案是：提供一种全自动剪叉式机器人爬架，包括至少两个呈上下垂直分布的爬升平台、安装在所述爬升平台之间的剪叉装置以及用于为所述剪叉装置的开合运动提供动力的驱动装置，所述爬升平台上设有用于与建筑相连的可回弹机械臂，所述爬架可通过其中某一所述爬升平台上的机械臂支撑在建筑上，使所述爬升平台可在所述剪叉装置开合运动的带动下交替向上爬升。

在本发明所述的爬架中，所述爬架还包括滑撬，所述滑撬安装在所述爬升平台靠近建筑的一侧上，在所述滑撬两端设有用于导向的斜面。

在本发明所述的爬架中，在最顶层的爬升平台上设有固定座，在最底层的爬升平台上设有滑套，所述滑撬一端固定安装在所述固定座上，另一端与所述滑套活动相连。

在本发明所述的爬架中，所述滑撬上设有T型凹腔，所述滑套为与所述凹腔相匹配的T型凸块，所述滑套装配在所述凹腔内并可在所述凹腔内上下滑动。

在本发明所述的爬架中，还包括用于导向的导向轮装置，所述导向轮装置安装在所述爬升平台上，与建筑之间通过通过滚动摩擦相接触。

在本发明所述的爬架中，所述导向轮装置包括与电梯井筒内壁相接触的导向轮、与所述爬升平台相连的支座以及设置在所述导向轮和所述支座之间的、可伸缩的缓冲顶紧装置，所述导向轮可在缓冲顶紧装置的作用下紧压于墙面之上，并可在所述爬升平台的带动下在墙面上滚动。

在本发明所述的爬架中，所述机械臂包括基座、支撑臂、回弹机构和转轴，所述基座与所述爬升平台固定相连，所述支撑臂通过转轴与所述基座转动相连，使所述支撑臂可绕转轴为轴心转动，所述回弹机构用于支撑所述支撑臂向外侧打开一定角度。

在本发明所述的爬架中，在所述支撑臂的支撑面上设有固定孔，在所述建筑的每一层楼板上均设有与所述固定孔相匹配的固定块，当所述支撑臂处于回弹状态下时所述固定孔在竖直方向上的位置与所述固定块相对应。

在本发明所述的爬架中，所述回弹机构采用弹簧、弹片、自重、电动、电磁中的一种或多种作为回弹驱动力。

在本发明所述的爬架中，所述回弹机构包括通过支架与所述支撑臂相连的活塞杆以及滑动套设在所述活塞杆外侧的气缸体，所述活塞杆位于气缸体内的一端设有活塞，所述活塞与所述气缸体的封闭端形成一气腔，在所述气缸体的封闭端设有空气阻尼调节器，在所述活塞和所述气缸体的封闭端之间还设有时刻紧压在所述活塞和所述气缸体封闭端上的弹簧。

在本发明所述的爬架中，所述爬升平台上还设有多个方便吊装设备吊装的吊环。

本发明提供的全自动机器人爬架既可用于电梯井筒的施工，也可用于普通建筑外墙的施工，其通过控制自带的剪叉装置实现爬架的自动爬升，可根据需要任意组装爬升平台的数量，具有较高的灵活性，同时使爬架爬楼过程中不需要再反复拆装动力装置，减少了工人的工作量，加快了施工效率；本发明提供的爬架还设有滑撬，可起到导向和加强爬架稳定性作用，防止其晃动或偏离路线；本发明还设有可自动附着、自动回弹的机械臂，在爬升过程中爬架与建筑的连接过程无需人工干预，能实现爬架的全自动爬升，免除了爬架主体需要反复搭建、拆除的步骤，大大提高了施工效率，同时不需设置和连接预埋件，保证了墙体的完整，此外还具防止爬架坠落的功能，增加了爬架的安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一中机械臂的结构示意图；

图3为本发明实施例一中回弹机构的结构示意图；

图4为本发明实施例二的结构示意图；

图5为本发明实施例二中滑撬及其机械臂的结构示意图；

图6为本发明实施例二中导向轮装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三中爬架的折叠状态结构示意图；

图8为本发明实施例三增加施工平台后的结构示意图；

图9为本发明实施例四中固定孔的结构示意图；

图10为本发明实施例四中固定块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的全自动剪叉式机器人爬架，用于建筑的内筒中，如电梯井筒中，单个电梯井筒常由墙体或梁体围合而成。本发明实施例包括两个呈上下垂直分布爬升平台2、连接在上下相邻的爬升平台2之间的剪叉装置3、与剪叉装置3中的剪叉组件相连的驱动装置4和安装在爬升平台2上的机械臂5。爬升平台2可用于工人施工和堆放物料。剪叉装置3具有结构稳固、故障率低、运行可靠、安全高效、维护简单方便的优点，且根据需要任意组装，具有较高的灵活性，其可在驱动装置4的驱动下呈现撑开和折叠两种状态，在其现打开和收缩的过程中，与其相连的爬升平台2也随之运动。为使剪叉装置3能较好的带动爬升平台2移动，其撑开状态下的长度应不小于建筑层高的两倍。驱动装置4可采用电动推杆或液压推杆，本实施例优选采用液压推杆作为驱动装置。机械臂5用于与电梯井筒内壁相连，其采用高强度、高韧性的钢材制作，使其能具有较大的支撑力，整个爬架可在其中某一层爬升平台2上的机械臂5的支持下支撑在电梯井筒内，使爬升平台2可在剪叉装置3开合运动的带动下交替向上爬升，从而免除了架体搭建、拆除的步骤，加快了施工效率。如图2所示，机械臂5包括与爬升平台2相连的基座51和用于与电梯井筒内壁相连的支撑臂52，支撑臂52通过转轴与基座51转动连接，使支撑臂52可以转轴为轴心转动。传统爬架常常需要在墙体上打孔或设置连接件以使机械臂才能连接到墙面上，本实施例中的机械臂则避免了对墙面进行破坏的连接方式，支撑臂52采用支撑在电梯井筒横梁上表面的方式与电梯井筒内壁实现稳固连接。机械臂5还包括用于支撑支撑臂52以一定角度向外侧打开的回弹机构53，回弹机构53可采用弹簧、弹片、自重、电动、电磁中的一种或多种作为回弹驱动力。如图3所示，回弹机构53包括通过支架与支撑臂52相连的活塞杆以及滑动套设在活塞杆外侧的气缸体54，活塞杆位于气缸体54内的一端设有活塞55，活塞55与气缸体54的封闭端形成一气腔，在气缸体54的封闭端设有空气阻尼调节器56，在活塞55和气缸体54的封闭端之间还设有时刻紧压在活塞55和气缸体54封闭端上的弹簧57。自然状态下的机械臂为向外侧打开状态，即活塞55在弹簧弹力的作用下被推压于气缸体靠近开口的一端，同时，支撑臂52在活塞杆的支撑下向外侧转动一定角度呈打开状态，此时，支撑臂52的上端被设置在基座51上挡块阻挡设使其不能继续向外侧转动，而支撑臂52的自由端也恰好可支撑于电梯井筒的横梁上表面；当爬升平台2整体向上移动时，支撑臂52会在移动过程中碰到上一层楼的横梁，并在横梁的推压之下往下转动直至整体绕过横梁向上移动，此过程中，活塞杆向气缸体54封闭端移动，活塞55推动弹簧57使其被压缩，活塞55与气缸体54封闭端之间形成气腔，通过空气阻尼调节器56可调节调节气腔中空气阻尼力的大小从而调节支撑臂52的转动速度，且可有效阻止支撑臂52回弹过快造成碰撞而损坏零件；当爬架上升一层后，支撑臂52将脱离梁体的挤压，活塞55及活塞杆在弹簧的57推动和空气阻尼力的调节下向气缸体54开口端缓慢移动，同时带动支撑臂52向上转动到基座51上挡块位置处，此时使支撑臂52向下移动一定距离即使支撑臂52的自由端支撑于横梁之上，使其具有支承整个爬架的作用。该爬架还包括用于控制驱动装置4的第二控制器，机械臂5与电梯井筒梁面的接触面端设有第三压力传感器，第三压力传感器电连接于第二控制器，当第三压力传感器检测到的压力大于设定值时，第二控制器发出指令控制动力装置停止工作并发出警报，从而有效保护的机械臂5的使用寿命和爬架整体的安全性。通过支机械臂5，有效保证了爬架施工时的稳固性，同时使爬架平台2能一层一层交替向上爬升，且爬升全过程可实现自动转动、回弹，无需人工干预，相比传统机械臂的设置方法，增强了施工的安全性，降低了工人的施工强度，同时节省了施工成本，加快了施工效率。

具体的，在施工状态下，爬架平台2上的机械臂5均压于电梯井筒横梁上且分别位于不同楼层，使爬架整体稳固支撑在电梯井筒内；当需要移动时，若剪叉装置3为半折叠状态，则通过使驱动装置4的液压缸进油，促使液压推杆向上推动使剪叉装置3呈完全撑开状态，同时使与剪叉装置3相连的、位于上层的爬架平台2向上移动，此时，整个爬架是以位于下层的爬升平台2和其上的机械臂5为支撑；当位于上层的爬架平台2上升一层且其上的机械臂5压于上一层横梁之上后，通过使驱动装置4的液压缸出油，在液压缸的收力作用下，剪叉装置3收缩折叠并带动位于下层的爬升平台2向上爬升，直至其上的机械臂5移动到上一层并压于横梁之上，此时整个爬架是由位于上层的爬升平台2和机械臂5支撑；重复以上步骤，即可实现本实施例中爬架的全自动爬升。

实施例二

如图4所示，实施例二与实施例一相比，不同之处在于：还包括用于导向的滑撬8和导向轮9，滑撬8安装在爬升平台2上，且与电梯井筒内壁通过滑动摩擦相接触；导向轮装置9安装在爬升平台2上，且与电梯井筒内壁通过滚动摩擦相接触。在安装时，优选在爬升平台2的对侧同时安装滑撬8或导向轮9，或一侧安装滑撬8，另一侧安装导向轮9，以使整个爬架四周都受力匀称，防止爬架倾斜。

具体的，在最顶层的爬升平台2上设有固定座，在最底层的爬升平台2上设有滑套，滑撬8一端通过螺钉固定安装在固定座上，另一端与滑套活动相连，通过此设置，使多个爬升平台2之间组成了一个稳定的整体，大大提高了爬架整体的稳定性和牢固性。滑撬8采用与电梯井筒内壁摩擦力较小的、耐磨的、平整的材料制作，在滑撬8的撬体两端设有用于导向的倾斜面，在滑撬8的某一侧面设有T型凹腔，滑套为与凹腔相匹配的T型凸块，滑套通过间隙配合装配在凹腔内并可在凹腔内上下滑动，从而使位于爬升平台2之间的剪叉装置3可随意收缩或打开。优选的，滑撬8的长度与剪叉装置撑开状态下的最顶层爬升平台和最底层爬升平台之间的距离相对应，从而保证了爬升平台2在移动的过程中不会脱离滑撬，同时使滑撬在上升的过程中不会卡阻在横梁上。由于滑撬8自身的平整性、长度及两端的导向斜面，有效保证了撬体在移动中保持稳定，起到防止爬架晃动或偏离路线的作用。由于在实际施工过程中常常会有些非标楼层，为适应某些非标楼层，如图5所示，在本实施例中，滑撬8上设有多个位于不同高度的机械臂5，在施工时，使其一部分机械臂压在每一层的电梯井梁上，其他的机械臂可以在非标准层使用，从而解决了由于非标楼层层高不同导致爬架支撑力不足的问题，通过上述机械臂也可对爬架整体起到防坠落的作用。如图6所示，导向轮装置9包括与电梯井筒内壁相接触的导向轮91、与爬升平台2相连的支座92以及设置在导向轮91和支座92之间的、可伸缩的缓冲顶紧装置93，导向轮91可在缓冲顶紧装置93的作用下紧压于墙面之上，并可在爬升平台2的带动下在墙面上滚动。由于电梯井筒内壁存在大小不一的平整度误差，为保持导向轮91对电梯井筒内壁始终保持稳定的压力以防止过大的压力损坏其他部件或过小的压力不能和内壁紧压，在导向轮91与缓冲顶紧装置93之间设有用于测量导向轮91对电梯井筒内壁推力大小的第二压力传感器。第二压力传感器在工作中将推力大小信号实时转换给缓冲顶紧装置93以调整缓冲顶紧装置93给予导向轮91的缓冲推力，从而使导向轮91在电梯井筒内壁的滑动过程中能始终保持要求的推力。导向轮91可在缓冲顶紧装置93的推压作用力下压于墙体墙面之上，并可在爬升平台2的带动下上下移动。导向轮装置9还包括用于控制缓冲顶紧装置93的第一控制器，第二压力传感器电连接于第一控制器，当第二压力传感器检测到压力大于或小于设定值时，第一控制器发出指令控制缓冲顶紧装置93顶出或内缩工作；当第二压力传感器检测到压力恢复到设定值时，第一控制器发出指令控制第二缓冲装置停止工作。缓冲顶紧装置93可在爬架施工状态给予导向轮91推力使其紧贴于墙面之上，以此保持爬架整体的稳定，防止倾斜。由于导向轮装置9的设置，可有效防止爬升平台2向导向轮装置9一侧倾斜后与墙面刮擦，大大提高了爬架的提升性，减小了爬升阻力，同时起到提高爬架爬升过程中稳定性的作用。实施例二其他部分与实施例一相同。

实施例三

实施例三与实施例二相比，不同之处在于：本实施例设有四层爬升平台2，若只需实现爬架自动爬升的功能，在任意一组爬升平台2之间设置剪叉装置3即可；本实施例为了同时实现爬架的便携性和易组装性，在每层爬升平台2之间都通过剪叉装置3相连，且在爬升平台2上设有多个用于塔吊吊装的吊环1，以此使各爬升平台2之间可通过剪叉装置3的折叠功能实现体积空间的最小化，从而方便吊运、组装和运输。具体的，本实施例提供的爬架的安装过程为：如图7所示，在工厂将爬升平台2、剪叉装置3和导向轮装置9组装成一体，并使剪叉装置3处于折叠状态，导向轮91向内侧收缩，以使爬架整体处于最小体积；将折叠状态的爬架运输到施工现场，并使塔吊上的吊绳与爬升平台2上的吊环1连接，通过塔吊将爬架放置在平整地面上，启动驱动装置4使剪叉装置3处于撑开状态，使滑撬8顺着滑套滑入，并将滑撬8固定在固定座上；通过塔吊垂直吊起爬架，将其吊入到电梯井筒内指定高度，启动缓冲顶紧装置93使导向轮91顶紧电梯井筒内壁，同时使滑撬8在反作用力下顶紧另一侧的电梯井筒内壁，然后慢慢下放机器人，使滑撬8和爬升平台2上的机械臂5支撑到电梯井筒楼板或横梁上，即可正常施工。如图8所示，若需要增加施工面，只需在爬升平台2上侧或下侧安装设置更多的施工平台即可。

实施例四

实施例四与实施例三相比，不同之处在于：本实施例中爬架用于建筑的外侧墙面，由于爬架与墙面之间只有一侧相接触，因此本实施例中的爬架上未设有导向轮9，只在爬升平台2靠近建筑的一侧上设有滑撬8，滑撬8的安装和设置与上述实施例相同。如图9和图10所示，为保持爬架支撑在建筑外墙上时的安全性和稳固性，本实施例在在支撑臂52的支撑面上设有开口向下的锥形固定孔10，在建筑的每一层楼板的边沿位置上均设有与固定孔10相匹配的锥形固定块11，当支撑臂52在回弹机构53的作用下处于回弹状态下时固定孔10在竖直方向上的位置与固定块11相对应，当机械臂5压于楼层楼板上时，固定块11即与固定孔10相对接，使机械臂5在水平方向移动上被固定块11限制，从而保证了爬架整体在水平方向上不会晃动，保证了施工过程中爬架整体的稳定性和安全性。

在其他优选实施例中，爬升平台2、剪叉装置3、机械臂5、滑撬8以及导向轮装置9的个数和安装位置可根据电梯井筒的不同设置多种形式，其具体原理和实现功能与上述实施例类似，在此将不再赘述。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种全自动剪叉式机器人爬架，其特征在于，包括至少两个呈上下垂直分布的爬升平台（2）、安装在所述爬升平台（2）之间的剪叉装置（3）以及用于为所述剪叉装置（3）的开合运动提供动力的驱动装置（4），所述爬升平台（2）上设有用于与建筑相连的可回弹机械臂（5），所述爬架可通过其中某一所述爬升平台（2）上的机械臂（5）支撑在建筑上，使所述爬升平台（2）可在所述剪叉装置（3）开合运动的带动下交替向上爬升；

所述爬架还包括滑撬（8），所述滑撬（8）安装在所述爬升平台（2）的侧面，在所述滑撬（8）两端设有用于导向的斜面。

2.如权利要求1所述的爬架，其特征在于，在最顶层的爬升平台（2）上设有固定座，在最底层的爬升平台（2）上设有滑套，所述滑撬（8）一端固定安装在所述固定座上，另一端与所述滑套活动相连。

3.如权利要求2所述的爬架，其特征在于，所述滑撬（8）上设有T型凹腔，所述滑套为与所述凹腔相匹配的T型凸块，所述滑套装配在所述凹腔内并可在所述凹腔内上下滑动。

4.如权利要求1所述的爬架，其特征在于，还包括用于导向的导向轮装置（9），所述导向轮装置（9）安装在所述爬升平台（2）上，与建筑之间通过滚动摩擦相接触。

5.如权利要求4所述的爬架，其特征在于，所述导向轮装置（9）包括与电梯井筒内壁相接触的导向轮（91）、与所述爬升平台（2）相连的支座（92）以及设置在所述导向轮（91）和所述支座（92）之间的、可伸缩的缓冲顶紧装置（93），所述导向轮（91）可在缓冲顶紧装置（93）的作用下紧压于墙面之上，并可在所述爬升平台（2）的带动下在墙面上滚动。

6.如权利要求1所述的爬架，其特征在于，所述机械臂（5）包括基座（51）、支撑臂（52）、回弹机构（53）和转轴，所述基座（51）与所述爬升平台（2）固定相连，所述支撑臂（52）通过转轴与所述基座（51）转动相连，使所述支撑臂（52）可绕转轴为轴心转动，所述回弹机构（53）用于支撑所述支撑臂（52）向外侧打开一定角度。

7.如权利要求6所述的爬架，其特征在于，在所述支撑臂（52）的支撑面上设有固定孔（10），在所述建筑的每一层横梁或楼板上均设有与所述固定孔相匹配的固定块（11），当所述支撑臂（52）处于回弹状态下时所述固定孔（10）在竖直方向上的位置与所述固定块（11）相对应。

8.如权利要求6所述的爬架，其特征在于，所述回弹机构（53）采用弹簧、弹片、自重、电动、电磁中的一种或多种作为回弹驱动力。

9.如权利要求6所述的爬架，其特征在于，所述回弹机构（53）包括通过支架与所述支撑臂（52）相连的活塞杆以及滑动套设在所述活塞杆外侧的气缸体（54），所述活塞杆位于气缸体（54）内的一端设有活塞（55），所述活塞（55）与所述气缸体（54）的封闭端形成一气腔，在所述气缸体（54）的封闭端设有空气阻尼调节器（56），在所述活塞（55）和所述气缸体（54）的封闭端之间还设有时刻紧压在所述活塞（55）和所述气缸体（54）封闭端上的弹簧（57）。

10.如权利要求1所述的爬架，其特征在于，所述爬升平台（2）上还设有多个便于吊装设备吊装的吊环（1）。

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