CN110185236A - 一种挂网填浆设备及挂网填浆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑自动化技术领域，公开一种挂网填浆设备及挂网填浆机器人。其中挂网填浆设备包括执行装置和及驱动执行装置上下移动的升降装置；执行装置包括：料浆容器，其内盛放有料浆，料浆容器正对墙面的一侧设有出浆口且能够抵接于墙面；辊轮，辊轮能够转动且其上设有网格布，网格布的一端绕设于辊轮上，另一端从料浆容器的上方穿入料浆容器内并从出浆口伸出；挡网杆，网格布从出浆口伸出的一端位于待施工墙缝与挡网杆之间，使网格布和待施工墙缝上与其正对的墙面之间具有第一预设距离。本发明能实现对墙面进行自动填浆的同时进行挂网，提高升施工效率。

Description

一种挂网填浆设备及挂网填浆机器人

技术领域

本发明涉及建筑自动化技术领域，尤其涉及一种挂网填浆机器人及挂网填浆机器人。

背景技术

建筑物内部分隔采用PC墙板分隔空间具有自重轻、强度高、工期短、施工方便等优点，近年来该工艺被广泛使用。

为了防止墙板之间缝隙开裂，目前多采在墙板间缝隙先抹一层抗裂料浆作为底浆，然后在底浆上挂一层玻璃纤维网，再抹一层面浆，最后刮平的施工工艺。该工艺主要由人工完成，施工工期长，工人劳动强度大，施工稳定性差，对工人的技术要求较高。

为了解决上述技术问题，现有技术中提供了可以自动进行填浆的抹料浆机械设备，但该类设备仅仅具有墙面抹料浆功能，并不具有自动挂网功能和刮平功能，需要在抹完底浆之后，进行手动挂网，再进行抹浆和刮平工艺，操作效率较低。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种挂网填浆机器人，实现对墙面进行自动填浆的同时进行挂网，提高施工效率。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种挂网填浆设备，包括执行装置和及驱动所述执行装置上下移动的升降装置；所述执行装置包括：

料浆容器，其内盛放有料浆，所述料浆容器正对墙面的一侧设有出浆口且能够抵接于墙面；

辊轮，所述辊轮能够转动且其上能够卷设网格布，所述网格布的一端绕设于所述辊轮上，另一端从所述料浆容器的上方穿入所述料浆容器内并从所述出浆口伸出；

挡网杆，所述网格布从所述出浆口伸出的一端位于待施工墙缝与所述挡网杆之间，使所述网格布和待施工墙缝上与其正对的墙面之间具有第一预设距离。

进一步地，所述挡网杆背对墙面的一侧设有供所述料浆通过的间隙，所述挂网填浆设备还包括：

刮板，所述刮板位于所述挡网杆背对墙面的一侧且与从所述出浆口伸出的所述网格布之间位于待施工墙缝与所述刮板之间保持第二预设距离，在所述刮板随所述执行装置上升的过程中所述刮板承接从所述间隙落下的料浆并对所述网格布上的料浆进行刮平。

进一步地，所述执行装置还包括：

剪网刀，位于所述网格布背对墙面的一侧；

剪网驱动，所述剪网驱动连接于所述剪网刀，且能够驱动所述剪网刀向靠近墙面或远离墙面的方向运动以将所述网格布剪断。

进一步地，所述执行装置还包括一对相对设置且能够转动的导向辊，从所述辊轮上引出的网格布从两个所述导向辊之间穿过并从所述料浆容器的上方穿入所述料浆容器内。

进一步地，还包括：

伸缩装置，所述伸缩装置的一端连接于所述升降装置，另一端连接于所述料浆容器，用于驱动所述料浆容器向靠近或远离墙面的方向运动。

进一步地，还包括用于储存料浆的储浆装置。

进一步地，所述储浆装置内设有用于对其内的料浆进行搅拌的搅拌单元。

一种挂网填浆机器人，包括上述的挂网填浆设备，还包括：

测量装置，包括位置测量传感器和角度测量传感器，分别用于测量所述挂网填浆设备相对待施工墙缝的位置及所述料浆容器正对墙面的侧面与墙面之间的角度；

姿态微调装置，根据所述测量装置的测量结果调节所述升降装置的位置，使所述执行装置正对待施工墙缝。

进一步地，所述姿态微调装置包括：

俯仰微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面相对于水平面沿第一方向的旋转角度；

倾斜微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面相对于水平面沿第二方向的旋转角度；

旋转角度微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面绕竖直方向的旋转角度，所述第一方向、所述第二方向和所述竖直方向两两垂直；

平移微调单元，用于调节所述料浆容器的侧面与待施工墙缝的之间水平距离。

进一步地，所述平移微调单元包括：

第一平移微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面与墙面之间的水平距离；

第二平移微调单元，用于调节所述料浆容器与所述正对墙面的侧面相邻的侧面与待施工缝隙的相对两侧面之间距离。

本发明的有益效果为：

本发明提供的挂网填浆设备在施工过程中，料浆从出浆口流出并从网格布靠近墙面的一侧落入墙缝内，在升降装置驱动执行装置上升的过程中，网格布下端在挡网杆的作用下逐渐粘贴在墙缝内的料浆上，辊轮转动，绕设于辊轮上的网格布随着执行装置上升而被逐渐拉出，在网格布与墙缝之间形成了底浆层，实现了在墙缝内自动填浆的同时进行挂网，提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的挂网填浆机器人的示意图；

图2是图1中A处的放大示意图。

图中：

1、升降装置；

2、执行装置；21、辊轮；22、剪网刀；23、导向辊；24、料浆容器；25、挡网杆；26、刮板；

3、测量装置；

4、底盘；

5、储浆装置；

6、配电箱；

7、伸缩装置；71、第一滑块；72、第一直线导轨；

8、网格布。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图2所示，本实施方式提供一种挂网填浆设备，该装置包括执行装置2及驱动执行装置2上下移动的升降装置1。执行装置2包括料浆容器24、辊轮21和挡网杆25，其中料浆容器24内盛放有料浆，其正对墙面的一侧设有出浆口，辊轮21转动设于升降装置1上，辊轮21上设有网格布8，网格布8的一端绕设于辊轮21上，另一端从料浆容器24的上方穿入料浆容器24内并从出浆口伸出；网格布8从出浆口伸出的一端位于待施工墙缝与挡网杆25之间，使网格布8和待施工墙缝上与其正对的墙面之间具有第一预设距离。优选地，上述料浆为抗裂料浆，网格布8为玻璃纤维网格布，均可以通过外购获取。在本发明的其它实施例中，辊轮21上卷设的也可以是墙纸、布等其它软性带材。

具体地，在挂网填浆设备的工作过程中，料浆从出浆口流出并从网格布8靠近墙面的一侧落入墙缝内，在升降装置1驱动执行装置2上升的过程中，网格布8下端在挡网杆25的作用下逐渐粘贴在墙缝内的料浆上，辊轮21转动，绕设于辊轮21上的网格布8随着执行装置2上升而被逐渐拉出，在网格布8与墙缝之间形成了底浆层，实现了在墙缝内自动填浆的同时进行挂网，提高了施工效率。其中第一预设距离决定了网格布8与墙缝之间填浆形成的底浆层的厚度，第一预设距离的值可以根据实际需求设定，在此不再限定。

进一步地，挡网杆25背对墙面的一侧设有供料浆通过的间隙，上述挂网填浆设备还包括刮板26，刮板位26于挡网杆25背对墙面的一侧且与从出浆口伸出的网格布8之间保持第二预设距离，在刮板26随执行装置2上升的过程中刮板26承接从间隙落下的料浆并对网格布8上的料浆进行刮平。

在进行填浆和挂网的过程中，料浆容器24内的部分料浆通过上述间隙从出浆口流出，由于刮板26的作用大部分料浆滞留于网格布8与刮板26之间的空间内，同时由于网格布8与刮板26之间的第二预设距离设置，部分料浆将会通过网格布8与刮板26之间流出。在升降装置1驱动执行装置2上升的过程中，刮板26将会对与其正对的网格布8上的料浆进行刮平，在网格布8背对墙面的一侧形成了面浆层。其中，第二预设距离决定了网格布8背对墙面一侧形成的面浆层的厚度，第二预设距离的值可以根据实际需求设定，在此不再限定。

进一步地，如图2所示，执行装置2还包括剪网刀22和驱动其动作的剪网驱动。具体地，在本实施例中，剪网刀22位于网格布8背对墙面的一侧，剪网驱动的一端固定在升降装置1上，剪网驱动的另一端连接于剪网刀22。优选地，上述剪网驱动为气缸、油缸、电机丝杠、电推杆等能够实现伸缩的结构。当执行装置2到达墙缝的最高点时，剪网驱动驱动剪网刀22向网格布8所在侧运动，以将网格布8剪断。

进一步地，如图2所示，执行装置2还包括一对相对设置且能够转动的导向辊23，导向辊23设于剪网刀22的上方。导向辊23转动设于升降装置1上，从辊轮21上引出的网格布8从两个导向辊23之间穿过并从料浆容器24的上方穿入料浆容器24内，将网格布8夹设于两个导向辊23之间，在填浆、挂网、刮平的过程中导向辊23对网格布8的运动起到了导向作用。

进一步地，其中一个导向辊23与电机相连，每当挂网填浆设备完成对一个墙缝挂网填浆的完整工序后，剪网刀22都会将网格布8剪断，在开始对下一个墙缝进行挂网填浆前，连接于导向辊23的电机启动，将网格布8从辊轮21拉出至刮板26的位置后，方可向料浆容器24中注入料浆。

进一步地，如图1和图2所示，挂网填浆设备还包括伸缩装置7，伸缩装置7的一端连接于升降装置1，另一端连接于料浆容器24，用于驱动料浆容器24向靠近或远离墙面的方向运动。具体地，升降装置1包括与升降装置1连接的第一直线导轨72以及与料浆容器24连接的第一滑块71，第一滑块71与第一直线导轨72滑动连接，第一滑块71还与第一直线驱动部件连接。

具体而言，在网格布8穿入料浆容器24前，第一直线驱动部件驱动第一滑块71沿第一直线滑轨72滑动，使第一滑块71带动料浆容器24向远离墙面的方向运动，使得挡网杆25与墙面之间的水平距离大于在剪网刀22处的网格布8与墙面之间的水平距离，然后通过电机驱动导向辊23转动实现网格布8的下端逐渐下降，在网格布8的下端下降一定距离后，伸缩装置7驱动料浆容器24向靠近墙面的方向运动；料浆容器24的上方敞开设置形成与出浆口连通的上部开口，在料浆容器24向靠近墙面的方向运动的过程中，由于挡网杆25的作用网格布8逐渐倾斜以使挡网杆25与导向辊23之间的网格布8逐渐穿入料浆容器24中，待网格布8背对墙面的一侧与刮板26之间的距离等于第二预设距离时，伸缩装置7停止运动，此时需保证网格布8的下端至少与挡网杆25的下端持平。优选地，上述第一直线驱动部件可以是直线电机、电机丝杠结构、气缸、油缸、电推杆等能够实现直线往复运动的结构。

上述升降装置1包括动力机构、传动机构、导向机构、限位开关、自由部和固定部，其中固定部上设有沿竖直方向设置的导向机构，导向机构的两端设有限位开关，传动机构连接动力机构与自由部，在动力机构的驱动下，自由部能够沿导向机构上下运动。上述辊轮21转动设于支架上，支架固设于自由部上。上述第一直线驱动部件和第一直线导轨72均连接于自由部。

优选地，上述动力机构可采用电机驱动、液压驱动或者气压驱动。

优选地，上述传动机构可采用丝杠螺母、钢丝绳滑轮等机构。

优选地，上述导向机构可采用导轨等与自由部如滑块配合的机构。

进一步地，上述限位开关包括接近开关和机械限位。其中接近开关包括设于固定部的接近传感器和设于自由部上的感应片；或者，包括设于自由部的接近传感器和设于固定部上的感应片。具体地，当自由部处于导向机构的极限位置时，接近传感器检测到感应片并发出信号使动力机构停止工作。机械限位包括碰撞块，碰撞块设于导向机构的两端，避免自由部与导向机构的两端直接碰撞。

进一步地，如图1所示，挂网填浆设备还包括用于储存料浆的储浆装置5，料浆容器24位于储浆装置5的上方，储浆装置5内的料浆通过泵浆机输送至料浆容器24内。在本发明的其它实施例中，料浆容器24也可以位于储浆装置5的下方，储浆装置5内的料浆依靠自身重力下落至料浆容器24内。优选地，上述储浆装置5可以是采用金属钣金焊接而成，或塑料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等注塑形成储浆罐。

进一步地，储浆装置5内设有用于对其内的料浆进行搅拌的搅拌单元，避免储浆装置5内的料浆凝结，并使储浆装置5内的料浆可以更流畅地流至其出口，避免料浆内部出现空泡影响出浆的流畅性。优选地，上述搅拌单元可以采用电机驱动搅拌桨叶转动以搅拌储浆装置5内的料浆。

本实施例还提供一种挂网填浆机器人，包括上述的挂网填浆设备，还包括配电箱6和底盘4。

进一步地，如图1所示，挂网填浆机器人还包括测量装置3，测量装置3包括位置测量传感器和角度测量传感器，分别用于测量挂网填浆设备相对待施工墙缝的位置及料浆容器24正对墙面的侧面与墙面之间的角度。具体地，位置测量传感器和角度测量传感器均可以采用3D摄像机，至于通过3D摄像机测量挂网填浆设备相对待施工墙缝的位置以及料浆容器24正对墙面的侧面与墙面之间的角度的算法为现有技术，在此不再赘叙。本发明的其他实施例中还可以采用激光测距、超声波测距、角度传感器、陀螺仪等实现对挂网填浆设备相对待施工墙缝的位置及料浆容器24正对墙面的侧面与墙面之间的角度测量，上述测量方式均为现有技术，在此不再赘叙。

进一步地，挂网填浆机器人还包括姿态微调装置，姿态微调装置能够根据测量装置3的测量结果，调节升降装置1或执行装置2的姿态，使执行装置2正对待施工墙缝。本实施例中以通过调节升降装置1的位置使执行装置2正对待施工墙缝为例。其中，姿态微调装置包括俯仰微调单元、倾斜微调单元、旋转角度微调单元和平移微调单元。

具体地，俯仰微调单元包括第一绞链、第二铰链和第一直线位移部件，第一直线位移部件设于垂直于墙面的平面，第一直线位移部件的一端通过第一铰链转动连接于升降装置1，另一端通过第二铰链转动连接于底盘4，当第一直线位移部件伸出或缩回时，升降装置1可以沿第一方向往复旋转，以调节料浆容器24正对墙面的侧面相对于水平面沿第一方向的旋转角度。可选的，第一直线位移部件可以采用伺服电缸、电推杆、丝杆螺母单元、气缸或液压缸中的任一种。

倾斜微调单元包括第三绞链、第四铰链和第二直线位移部件，第二直线位移部件设于平行于墙面的平面，第二直线位移部件的一端通过第三铰链转动连接于升降装置1，另一端通过第四铰链转动连接于底盘4，当第二直线位移部件伸出或缩回时，升降装置1可以沿第二方向往复旋转，以调节料浆容器24正对墙面的侧面相对于水平面沿第二方向的旋转角度。优选的，也可以在升降装置1和底盘4上各设一个三角块，两个三角块的其中一面抵接，使用第三位移部件推动底盘4上的三角块做平行于墙面的横向运动，也能实现同样的效果。

优选的，旋转角度微调单元可以采用涡轮蜗杆结构，其中蜗杆与底盘4连接，涡轮与升降装置1连接，通过电机带动蜗杆旋转，进而带动涡轮旋转，实现升降装置1绕竖直方向的旋转。上述第一方向、第二方向和竖直方向两两垂直。

通过俯仰微调单元、倾斜微调单元和旋转角度微调单元可以实现升降装置1在3个旋转自由度内的任意角度调节使料浆容器24设有出浆口正对待施工墙缝。

优选的，平移微调单元用于调节料浆容器24的侧面与待施工墙缝的之间水平距离。平移微调单元包括第一平移微调单元和第二平移微调单元，其中第一平移微调单元用于调节料浆容器24正对墙面的侧面与墙面之间的水平距离；第二平移微调单元用于调节料浆容器24与正对墙面的侧面相邻的侧面与待施工墙缝的相对两侧面之间距离。通过上述平移微调单元的调节使料浆容器24正对待施工墙缝设置。至于上述平移微调单元的结构可以采用XY移动平台或类似的其他能够实现两个相互垂直方向的水平距离调节的结构，在此不再具体限定。

上述挂网填浆机器人还包括自动导航小车，底盘4设于自动导航小车上，上述自动导航小车主要包括车架、驱动轮、万向轮、导航系统、运动控制系统和动力系统。其中，驱动轮转动安装于车架下方，动力系统为驱动轮提供动力，可采用电力驱动、燃油驱动或燃气驱动等。运动控制系统用于接收导航系统发送的信号或遥控信号，控制驱动轮的驱动力及运动方向，可采用工控机控制或PLC控制，具体如何通过运动控制系统控制驱动轮的驱动力及运动方向与现有的机器人中的相关技术相同，在此不再赘叙。

优选的，车架可采用焊接车架、采用钣金拼接车架或采用塑料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等非金属材料制成的车架。

优选地，导航系统可以是无反光板激光雷达导航、激光雷达导航、色带导航、电磁导航、视觉导航等。通过上述导航系统如何控制运动控制系统工作与现有机器人中的相关技术相同，在此不再赘叙。

上述挂网填浆机器人的工作过程具体如下：

第一步：自动导航小车运动到施工房间，依靠导航或遥控方式运动到每一个施工地点。

第二步：挂网填浆机器人位置姿态微调，机器人通过视觉获取作业点墙缝位置信息，并通过角度传感器、或陀螺仪、或激光测距或超声波等传感器获得自身位置姿态信息。对比墙缝位置信息和自身姿态信息后通过旋转微调单元调整机器人绕竖直方向旋转的角度，使得机器人与墙面绕竖直方向的夹角小于某一阈值。通过俯仰微调单元调整俯仰角度直至沿第一方向与墙面夹角小于某一阈值，同样通过倾斜微调单元调整倾斜角度致机器人沿第二方向与墙缝夹角小于某一设定阈值。通过第二平移微调单元使料浆容器24与正对墙面的侧面相邻的侧面与待施工墙缝的相对两侧面之间距离小于某一设定阈值。通过第一平移微调单元使料浆容器24正对墙面的侧面与墙面之间的水平距离小于某一阈值。通过上述调节即完成了挂网填浆机器人位置和姿态微调。

第三步，控制与导向辊23连接的电机工作，网格布8开始传送，储浆装置5开始为执行装置2提供料浆，以将料浆输送至料浆容器24内；同时控制升降装置控制执行装置2开始上升运动；刮板26同步把网格布8背对墙面一侧的料浆刮平，实现一次性刮底浆、粘网格布8和刮面浆。

第四步：通过计算网格布8的长度，根据确定网格布8的长度，在挡网杆25距离当前墙缝的上端的长度等于挡网杆25与剪网刀22之间的长度时，剪网刀22把网格布8裁断，执行装置2运动到最上端，完成一次墙面缝隙的填补。

第五步：挂网填浆机器人向后退一段距离，执行装置2下降到最下端，挂网填浆机器人自动导航到下一个站点，进行位置姿态微调，对下一个墙板缝隙进行施工。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种挂网填浆设备，其特征在于，包括执行装置和及驱动所述执行装置上下移动的升降装置；所述执行装置包括：

料浆容器，其内盛放有料浆，所述料浆容器正对墙面的一侧设有出浆口且能够抵接于墙面；

辊轮，所述辊轮能够转动且其上能够卷设网格布，所述网格布的一端绕设于所述辊轮上，另一端从所述料浆容器的上方穿入所述料浆容器内并从所述出浆口伸出；

挡网杆，所述网格布从所述出浆口伸出的一端位于待施工墙缝与所述挡网杆之间，使所述网格布和待施工墙缝上与其正对的墙面之间具有第一预设距离。

2.根据权利要求1所述的挂网填浆设备，其特征在于，所述挡网杆背对墙面的一侧设有供所述料浆通过的间隙，还包括：

刮板，所述刮板位于所述挡网杆背对墙面的一侧且与从所述出浆口伸出的所述网格布之间位于待施工墙缝与所述刮板之间保持第二预设距离，在所述刮板随所述执行装置上升的过程中所述刮板承接从所述间隙落下的料浆并对所述网格布上的料浆进行刮平。

3.根据权利要求1所述的挂网填浆设备，其特征在于，所述执行装置还包括：

剪网刀，位于所述网格布背对墙面的一侧；

剪网驱动，所述剪网驱动连接于所述剪网刀，且能够驱动所述剪网刀向靠近墙面或远离墙面的方向运动以将所述网格布剪断。

4.根据权利要求1所述的挂网填浆设备，其特征在于，所述执行装置还包括一对相对设置且能够转动的导向辊，从所述辊轮上引出的网格布从两个所述导向辊之间穿过并从所述料浆容器的上方穿入所述料浆容器内。

5.根据权利要求1所述的挂网填浆设备，其特征在于，还包括：

伸缩装置，所述伸缩装置的一端连接于所述升降装置，另一端连接于所述料浆容器，用于驱动所述料浆容器向靠近或远离墙面的方向运动。

6.根据权利要求1所述的挂网填浆设备，其特征在于，还包括用于储存料浆的储浆装置。

7.根据权利要求6所述的挂网填浆设备，其特征在于，所述储浆装置内设有用于对其内的料浆进行搅拌的搅拌单元。

8.一种挂网填浆机器人，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的挂网填浆设备，还包括：

测量装置，包括位置测量传感器和角度测量传感器，分别用于测量所述挂网填浆设备相对待施工墙缝的位置及所述料浆容器正对墙面的侧面与墙面之间的角度；

姿态微调装置，根据所述测量装置的测量结果调节所述升降装置的位置，使所述执行装置正对待施工墙缝。

9.根据权利要求8所述的挂网填浆机器人，其特征在于，所述姿态微调装置包括：

俯仰微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面相对于水平面沿第一方向的旋转角度；

倾斜微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面相对于水平面沿第二方向的旋转角度；

旋转角度微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面绕竖直方向的旋转角度，所述第一方向、所述第二方向和所述竖直方向两两垂直；

平移微调单元，用于调节所述料浆容器的侧面与待施工墙缝的之间水平距离。

10.根据权利要求9所述的挂网填浆机器人，其特征在于，所述平移微调单元包括：

第一平移微调单元，用于调节所述料浆容器正对墙面的侧面与墙面之间的水平距离；

第二平移微调单元，用于调节所述料浆容器与所述正对墙面的侧面相邻的侧面与待施工缝隙的相对两侧面之间距离。