CN108999193B - 混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置 - Google Patents

Abstract

一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，通过移动机构、数控系统、液压系统、振捣机构、电气系统和驱动机构组合构成控制单元和执行单元，结合激光传感器和压力传感器所构成的监测单元，通过液压控制旋转升降式振捣机构和液压控制固定升降式振捣机构实现在整个横缝面位置的混凝土料的智能振捣，终形成监测‑反馈‑调控的闭环振捣系统，突破依靠人力施工振捣的现状，降低施工现场人员投入情况，避免出现横缝面施工环境复杂问题提高施工效率和施工质量，降低施工现场人员投入和人力劳动强度，横缝面施工环境简单，有效提高振捣施工效率，安全可靠的特点。

Description

混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置

技术领域

本发明属于混凝土坝浇筑技术领域，涉及一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置。

背景技术

混凝土坝是高坝建设的优先选择坝型之一。混凝土坝工程结构复杂，施工工序多，工艺要求高，安全风险和质量风险高，且施工进程易受诸多随机因素和人员投入等偶然因素的影响。目前，混凝土坝施工受限于施工空间资源有限、机械设备自动化及智能化程度低和施工人员投入密集度高等问题，在一定程度上影响了混凝土坝施工进度并可能造成施工安全问题。尤其在混凝土坝浇筑仓横缝面位置，需要安排大量人员辅助平仓机和振捣机完成横缝面位置的混凝土料振捣任务，往往造成人员投入大、施工安全风险高、施工环境（电缆线、手持振捣棒、绑扎铁丝网等）愈加复杂和混乱等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，降低施工现场人员投入和人力劳动强度，横缝面施工环境简单，有效提高振捣施工效率，安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，它包括与移动机构连接的数控系统、液压系统、振捣机构、电气系统、驱动机构和液压控制固定升降式振捣机构，移动机构内侧设置驱动机构，驱动机构与液压控制旋转升降式振捣机构连接，液压控制旋转升降式振捣机构和液压控制固定升降式振捣机构均由双向夹紧机构连接固定，所述的移动机构在横缝面移动；所述振捣机构控制振捣时长；所述数控系统接收压力传感器的信号控制振捣时长，存储振捣时长信息；所述驱动机构控制液压控制旋转升降式振捣机构动作；所述液压控制旋转升降式振捣机构完成浇筑仓下部三个坯层的混凝土料振捣；所述液压控制固定升降式振捣机构完成浇筑仓上部三个坯层的混凝土料振捣。

所述移动机构安装于模板上，包括人字齿条定位键、第一伺服电机、第一减速机、联轴器、第一人字齿轮、第二人字齿条、内侧压板、固定块、外侧压板、收缩挡板、导轨、移动支撑板；

所述数控系统控制第一伺服电机驱动第一人字齿轮和第二人字齿条实现装置在横缝面的移动；

所述振捣机构包括振捣电机、智能振捣棒及其上嵌装的压力传感器；

所述振捣机构由数控系统控制，数控系统接收压力传感器的信号控制振捣时长，并存储不同级配混凝土料的最佳振捣时长信息；

所述驱动机构包括驱动箱体、第二伺服电机、第二减速机、第一蜗杆法兰盘和第二蜗杆法兰盘、蜗杆、半环铜套、第一蜗轮法兰盘和第二蜗轮法兰盘、蜗轮、铜套卡板、铜套及均布的四个激光传感器；

所述数控系统控制驱动机构，实现液压控制旋转升降式振捣机构的旋转运动；

所述双向夹紧机构包括双向夹紧油缸和夹紧块。

所述移动机构由数控系统控制第一伺服电机驱动第一人字齿轮和第二人字齿条实现所述装置在整个横缝面的智能振捣。

所述液压控制旋转升降式振捣机构完成浇筑仓下部三个坯层的混凝土料振捣，振捣位置高度由数控系统控制液压系统和液压油缸，参考各坯层振捣时长和分列的四个激光传感器测距，由数控系统处理后反馈控制；所述液压控制固定升降式振捣机构完成浇筑仓上部三个坯层的混凝土料振捣，振捣位置高度由数控系统控制液压系统和液压油缸，参考各坯层振捣时长和分列的四个激光传感器测距，由数控系统处理后反馈控制。

所述液压控制旋转升降式振捣机构包括液压油缸连接座、上部固定式液压油缸；所述液压控制固定升降式振捣机构包括固定底座、下部固定式液压油缸。

所述液压控制旋转升降式振捣机构由数控系统控制驱动机构实现旋转动作，驱动机构采用同步蜗轮蜗杆结构。

所述激光传感器用于监测混凝土料高度信息，嵌装压力传感器用于监测混凝土振捣信息，两者监测信号均反馈至数控系统并处理信息数据，进而控制各机构相应的动作，主要调控液压控制旋转升降式振捣机构和液压控制固定升降式振捣机构在坯层高度方向的振捣位置和振捣时长。

所述数控系统具备前序或不同级配混凝土料振捣信息的存储记忆功能，通过数控程序自动实现振捣过程的控制。

所述移动机构中的第一人字齿轮和导轨均采定位销定位和人字齿条定位键对位安装，与提升后的模板连接。

如上所述的混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，其特征是，它包括如下步骤：

S1，调试数控系统的数控程序，调整液压控制旋转升降式振捣机构和液压控制固定升降式振捣机构的振捣时长，驱动机构的运动方向和转动角度、设定液压系统的运行参数；

S2，待第一坯层混凝土料被推至横缝面后，数控系统程序控制驱动机构将液压控制旋转升降式振捣机构旋转放至第一坯层混凝土料振捣位；

S3，数控系统控制液压控制旋转升降式振捣机构的振捣参数，通过压力传感器检测混凝土料的振捣性能，反馈至数控系统，确定是否完成第一坯层混凝土料的振捣；

S4，数控系统程序控制移动机构依次完成整个横缝面顺河向的第一坯层混凝土料振捣任务；

S5，待第二坯层横缝面位置的混凝土料下料完成后，重复上述步骤至完成整个横缝面第二坯层混凝土料的振捣任务；

S6，重复上述步骤，由数控系统控制液压控制旋转升降式振捣机构完成横缝面第三坯层混凝土料的振捣任务，并将智能振捣棒提升至未干涉位；

S7，数控系统控制驱动机构旋转液压控制旋转升降式振捣机构，将液压控制旋转升降式振捣机构旋转至该装置上部；

S8，数控系统控制液压控制固定升降式振捣机构，同上述步骤，依次完成横缝面第四、五和六坯层混凝土料的振捣；

S9，数控系统控制该装置回归初始位置。

一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，通过移动机构、数控系统、液压系统、振捣机构、电气系统和驱动机构组合构成控制单元和执行单元，结合激光传感器和压力传感器所构成的监测单元，通过液压控制旋转升降式振捣机构和液压控制固定升降式振捣机构实现在整个横缝面位置的混凝土料的智能振捣，终形成监测-反馈-调控的闭环振捣系统，突破依靠人力施工振捣的现状，降低施工现场人员投入情况，避免出现横缝面施工环境复杂问题提高施工效率和施工质量，降低施工现场人员投入和人力劳动强度，横缝面施工环境简单，有效提高振捣施工效率，安全可靠的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构三维示意图。

图2为本发明的侧视结构示意图。

图3为本发明的正视结构示意图。

图4为本发明的俯视结构示意图。

图5为本发明的驱动机构整体结构三维示意图。

图6为本发明驱动机构内部结构三维示意图。

图7为本发明移动机构整体三维结构局部放大示意图。

图8为本发明双向夹紧机构三维结构示意图。

图9为本发明各功能部件组合后局部放大结构示意图。

图10为本发明旋转升降式振捣机构在浇筑仓下部三个坯层振捣施工及旋转运动示意图。

图11为本发明固定升降式振捣机构在浇筑仓上部三个坯层振捣施工示意图。

图中：模板1，双向夹紧机构10，双向夹紧油缸101，夹紧块102，移动机构2，人字齿条定位键20，导轨210，第一伺服电机21，移动支撑板211，第一减速机22，联轴器23，第一人字齿轮24，第二人字齿条25，内侧压板26，固定块27，外侧压板28，收缩挡板29，数控系统3，液压系统4，振捣机构5，振捣电机50，智能振捣棒51，电气系统6，驱动机构7，驱动箱体70，第二伺服电机71，激光传感器710，第二减速机72，第一蜗杆法兰盘731，第二蜗杆法兰盘732，蜗杆74，半环铜套75，第一蜗轮法兰盘761，第二蜗轮法兰盘762，蜗轮77，铜套卡板78，铜套79，液压控制旋转升降式振捣机构8，液压油缸连接座80，上部固定式液压油缸81，液压控制固定升降式振捣机构9，固定底座90，下部固定式液压油缸91。

具体实施方式

如图1~图11中，一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，它包括与移动机构2连接的数控系统3、液压系统4、振捣机构5、电气系统6、驱动机构7和液压控制固定升降式振捣机构9，移动机构2内侧设置驱动机构7，驱动机构7与液压控制旋转升降式振捣机构8连接，液压控制旋转升降式振捣机构8和液压控制固定升降式振捣机构9均由双向夹紧机构10连接固定，所述的移动机构2在横缝面移动；所述振捣机构5控制振捣时长；所述数控系统3接收压力传感器的信号控制振捣时长，存储振捣时长信息；所述驱动机构7控制液压控制旋转升降式振捣机构8动作；所述液压控制旋转升降式振捣机构8完成浇筑仓下部三个坯层的混凝土料振捣；所述液压控制固定升降式振捣机构9完成浇筑仓上部三个坯层的混凝土料振捣。结构简单，通过移动机构2、数控系统3、液压系统4、振捣机构5、电气系统6和驱动机构7组合构成控制单元和执行单元，结合激光传感器和压力传感器所构成的监测单元，通过液压控制旋转升降式振捣机构8和液压控制固定升降式振捣机构9实现在整个横缝面位置的混凝土料的智能振捣，终形成监测-反馈-调控的闭环振捣系统，突破依靠人力施工振捣的现状，降低施工现场人员投入情况，避免出现横缝面施工环境复杂问题提高施工效率和施工质量，降低施工现场人员投入和人力劳动强度，横缝面施工环境简单，有效提高振捣施工效率，安全可靠。

优选的方案中，所述移动机构2安装于模板1上，包括人字齿条定位键20、第一伺服电机21、第一减速机22、联轴器23、第一人字齿轮24、第二人字齿条25、内侧压板26、固定块27、外侧压板28、收缩挡板29、导轨210、移动支撑板211；

优选地，所述数控系统3控制第一伺服电机21驱动第一人字齿轮24和第二人字齿条25实现装置在横缝面的移动；

优选地，所述振捣机构5包括振捣电机50、智能振捣棒51及其上嵌装的压力传感器；

优选地，所述振捣机构5由数控系统3控制，数控系统3接收压力传感器的信号控制振捣时长，并存储不同级配混凝土料的最佳振捣时长信息；

优选地，所述驱动机构7包括驱动箱体70、第二伺服电机71、第二减速机72、第一蜗杆法兰盘731和第二蜗杆法兰盘732、蜗杆74、半环铜套75、第一蜗轮法兰盘761和第二蜗轮法兰盘762、蜗轮77、铜套卡板78、铜套79及均布的四个激光传感器710；

优选地，所述数控系统3控制驱动机构7，实现液压控制旋转升降式振捣机构8的旋转运动；

优选地，所述双向夹紧机构10包括双向夹紧油缸101和夹紧块102。

优选地，所述移动机构2由数控系统3控制第一伺服电机21驱动第一人字齿轮24和第二人字齿条25实现所述装置在整个横缝面的智能振捣。

优选的方案中，所述液压控制旋转升降式振捣机构8完成浇筑仓下部三个坯层的混凝土料振捣，振捣位置高度由数控系统控制液压系统和液压油缸，参考各坯层振捣时长和分列的四个激光传感器测距，由数控系统处理后反馈控制；所述液压控制固定升降式振捣机构9完成浇筑仓上部三个坯层的混凝土料振捣，振捣位置高度由数控系统控制液压系统和液压油缸，参考各坯层振捣时长和分列的四个激光传感器测距，由数控系统处理后反馈控制。

优选的方案中，所述液压控制旋转升降式振捣机构8包括液压油缸连接座80、上部固定式液压油缸81；所述液压控制固定升降式振捣机构9包括固定底座90、下部固定式液压油缸91。

优选的方案中，所述液压控制旋转升降式振捣机构8由数控系统3控制驱动机构7实现旋转动作，驱动机构7采用同步蜗轮蜗杆结构。

优选的方案中，所述激光传感器710用于监测混凝土料高度信息，嵌装压力传感器用于监测混凝土振捣信息，两者监测信号均反馈至数控系统3并处理信息数据，进而控制各机构相应的动作，主要调控液压控制旋转升降式振捣机构8和液压控制固定升降式振捣机构9在坯层高度方向的振捣位置和振捣时长。

优选的方案中，所述数控系统3具备前序或不同级配混凝土料振捣信息的存储记忆功能，通过数控程序自动实现振捣过程的控制。

优选地，数控系统3具备前序或不同级配混凝土料振捣信息的存储记忆功能，通过数控程序自动实现振捣过程的控制；激光传感器710用于监测混凝土料高度信息，嵌装压力传感器用于监测混凝土振捣信息，两者监测信号均反馈至数控系统并处理信息数据，进而控制各机构相应的动作，主要调控两振捣机构在坯层高度方向的振捣位置和振捣时长，形成 “监测-反馈-调控”的闭环振捣系统。

优选的方案中，所述移动机构2中的第一人字齿轮24和导轨210均采定位销定位和人字齿条定位键20对位安装，与提升后的模板1连接。

优选的方案中，如上所述的混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，其特征是，它包括如下步骤：

S1，调试数控系统3的数控程序，调整液压控制旋转升降式振捣机构8和液压控制固定升降式振捣机构9的振捣时长，驱动机构7的运动方向和转动角度、设定液压系统4的运行参数；

S2，待第一坯层混凝土料被推至横缝面后，数控系统3程序控制驱动机构7将液压控制旋转升降式振捣机构8旋转放至第一坯层混凝土料振捣位；

S3，数控系统3控制液压控制旋转升降式振捣机构8的振捣参数，通过压力传感器检测混凝土料的振捣性能，反馈至数控系统3，确定是否完成第一坯层混凝土料的振捣；

S4，数控系统3程序控制移动机构2依次完成整个横缝面顺河向的第一坯层混凝土料振捣任务；

S5，待第二坯层横缝面位置的混凝土料下料完成后，重复上述步骤至完成整个横缝面第二坯层混凝土料的振捣任务；

S6，重复上述步骤，由数控系统3控制液压控制旋转升降式振捣机构8完成横缝面第三坯层混凝土料的振捣任务，并将智能振捣棒51提升至未干涉位；

S7，数控系统3控制驱动机构7旋转液压控制旋转升降式振捣机构8，将液压控制旋转升降式振捣机构8旋转至该装置上部；

S8，数控系统3控制液压控制固定升降式振捣机构9，同上述步骤，依次完成横缝面第四、五和六坯层混凝土料的振捣；

S9，数控系统3控制该装置回归初始位置。该操作步骤及方法简单、适用。

如上所述的混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，由移动机构2、数控系统3、液压系统4、振捣机构5、电气系统6和驱动机构7组合构成控制单元和执行单元，结合激光传感器和压力传感器所构成的监测单元，液压控制旋转升降式振捣机构8和液压控制固定升降式振捣机构9实现在整个横缝面位置的混凝土料的智能振捣，终形成监测-反馈-调控的闭环振捣系统，突破依靠人力施工振捣的现状，降低施工现场人员投入情况，避免出现横缝面施工环境复杂问题提高施工效率和施工质量，降低施工现场人员投入和人力劳动强度，横缝面施工环境简单，有效提高振捣施工效率，安全可靠，其操作步骤和方法简单适用。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，它包括与移动机构（2）连接的数控系统（3）、液压系统（4）、振捣机构（5）、电气系统（6）、驱动机构（7）和液压控制固定升降式振捣机构（9），移动机构（2）内侧设置驱动机构（7），驱动机构（7）与液压控制旋转升降式振捣机构（8）连接，液压控制旋转升降式振捣机构（8）和液压控制固定升降式振捣机构（9）均由双向夹紧机构（10）连接固定，其特征在于：所述的移动机构（2）在横缝面移动；所述振捣机构（5）控制振捣时长；所述数控系统（3）接收压力传感器的信号控制振捣时长，存储振捣时长信息；所述驱动机构（7）控制液压控制旋转升降式振捣机构（8）动作；所述液压控制旋转升降式振捣机构（8）完成浇筑仓下部三个坯层的混凝土料振捣；所述液压控制固定升降式振捣机构（9）完成浇筑仓上部三个坯层的混凝土料振捣；

所述振捣机构（5）由数控系统（3）控制，数控系统（3）接收压力传感器的信号控制振捣时长，并存储不同级配混凝土料的最佳振捣时长信息；

所述数控系统（3）控制驱动机构（7），实现液压控制旋转升降式振捣机构（8）的旋转运动；

所述振捣机构（5）包括振捣电机（50）、智能振捣棒（51）及其上嵌装的压力传感器；

所述液压控制旋转升降式振捣机构（8）包括液压油缸连接座（80）、上部固定式液压油缸（81）；所述液压控制固定升降式振捣机构（9）包括固定底座（90）、下部固定式液压油缸（91）。

2.根据权利要求1所述的混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置，其特征是：所述数控系统（3）具备前序或不同级配混凝土料振捣信息的存储记忆功能，通过数控程序自动实现振捣过程的控制。

3.根据权利要求1~2任一项所述的混凝土坝浇筑仓横缝面混凝土料智能振捣装置的操作方法，其特征是，包括以下步骤：

S1，调试数控系统（3）的数控程序，调整液压控制旋转升降式振捣机构（8）和液压控制固定升降式振捣机构（9）的振捣时长，驱动机构（7）的运动方向和转动角度、设定液压系统（4）的运行参数；

S2，待第一坯层混凝土料被推至横缝面后，数控系统（3）程序控制驱动机构（7）将液压控制旋转升降式振捣机构（8）旋转放至第一坯层混凝土料振捣位；

S3，数控系统（3）控制液压控制旋转升降式振捣机构（8）的振捣参数，通过压力传感器检测混凝土料的振捣性能，反馈至数控系统（3），确定是否完成第一坯层混凝土料的振捣；

S4，数控系统（3）程序控制移动机构（2）依次完成整个横缝面顺河向的第一坯层混凝土料振捣任务；

S5，待第二坯层横缝面位置的混凝土料下料完成后，重复上述步骤至完成整个横缝面第二坯层混凝土料的振捣任务；

S6，重复上述步骤，由数控系统（3）控制液压控制旋转升降式振捣机构（8）完成横缝面第三坯层混凝土料的振捣任务，并将智能振捣棒（51）提升至未干涉位；

S7，数控系统（3）控制驱动机构（7）旋转液压控制旋转升降式振捣机构（8），将液压控制旋转升降式振捣机构（8）旋转至该装置上部；

S8，数控系统（3）控制液压控制固定升降式振捣机构（9），同上述步骤，依次完成横缝面第四、五和六坯层混凝土料的振捣；

S9，数控系统（3）控制该装置回归初始位置。

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