CN110700527A - 一种面向高楼外墙的自动化喷涂设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，属于高楼建筑外墙机械喷涂设备技术领域。其包括吊索轨迹控制系统、越障系统、喷涂系统和控制系统；吊索轨迹控制系统包括吊索轨迹控制装置和墙面固定装置，通过吊索连接到主体设备总装上；主体设备总装包括越障系统和喷涂系统，越障系统控制设备进行跨越障碍物，喷涂系统包括包括涂料箱装置、喷涂端移动装置、喷涂装置；控制系统包括吊索轨迹移动机构、越障移动机构、喷涂端移动机构以及喷枪距离微调机构。本发明能够安全高效率的完成对各种复杂高空墙面的喷涂任务，是一种集远程实时监测并操控、越障等功能的高楼建筑外墙自动化喷涂设备。

Description

一种面向高楼外墙的自动化喷涂设备

技术领域

本发明涉及外墙喷涂设备技术领域，尤其涉及一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备。

背景技术

伴随着城市化进程的发展，建筑高度不断提高，随之而来的问题是如何保证外墙喷涂的方便、快捷和完善。据调查，国内高层建筑立面装饰最初始大多采用搭建脚手架和人工吊篮的工作模式，这种工作模式导致施工范围和工作方式都受到极大的限制。在这种工作模式下，一方面要考虑地域、环境、气候等自然条件因素的影响，另一方面人力物力资源会消耗过大，涂刷周期长，成本高，刷子滚动易干且出现有滚痕、颗粒等现象造成喷涂效果参差不齐等对最终效果产生不良影响，并且危险性也比较大，每年发生在建筑工地的安全事故都有部分是因为高空作业引起的。

随着喷涂行业科学技术的飞速发展和现代喷涂行业的不断发展和完善，对喷涂方法、成品合格率和外墙成本控制的要求越来越严格。高层外墙自动喷涂设备的出现是不可避免的，因此，在国家倡导的创新驱动发展战略的指导下，解决现有喷涂机存在的上述技术问题势在必行。一种用于高层建筑外墙的模块化、自动化、智能化喷涂设备越来越受欢迎。

CN106695830A公开了一种高层建筑外墙喷涂智能机器人，通过自动控制移动式机器人手臂曲伸喷涂机构，驱动气雾喷枪360°旋转喷涂，带有影像仪进行喷涂画面同步传输，以及红外摄像头对喷涂厚度进行激光测量，方便设备施工的实时监控。但是该发明没有考虑到跨越高楼墙壁表面的障碍物，缺少实际可行性，也缺乏高度自动化的特点，待进一步改善。

CN103790366A公开了一种车载双作用力升降油缸式高层楼外墙自动喷涂设备，能够在货车货箱上装载油缸和喷涂液箱，通过双作用力油缸和水平伸缩油缸进行移动，同时驱动液压系统，使用喷头对墙壁进行喷涂。但该发明中喷涂高度受限于升降油缸，无法喷涂高度较高的高楼，同时具体设计比较简单，缺乏自动化和智能化，待进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，集远程实时监测并操控、越障的功能，在越障机构和吊索的帮助下，通过喷涂端移动装置实现自动喷涂，能够安全高效率的完成对各种复杂高空墙面的喷涂任务。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，包括吊索轨迹控制系统、喷涂主体设备总装、越障系统和喷涂系统，越障系统和喷涂系统设置在喷涂主体设备总装上。

吊索轨迹控制系统包括用于控制吊索在高楼墙壁平面自由移动的吊索轨迹控制装置和用于固定吊索以及喷涂主体设备总装的墙面固定装置，通过吊索轨迹控制系统整体控制喷涂主体设备总装的运动轨迹。

进一步的，吊索轨迹控制装置包括为吊索纵向移动提供动力的卷扬机电机，联轴器连接卷扬机电机与卷扬机传动轴，卷筒固定在卷扬机传动轴上，卷扬机电机驱动卷筒转动来收放吊索，卷扬机电机和卷扬机传动轴设置在卷扬机支撑架上，卷扬机支撑架的底部安装四个第一有轨滚轮。

进一步的，墙面固定装置包括卡接在高楼墙壁顶部的墙面固定支架，在墙面固定支架的后方设有固定螺钉，墙面固定支架可通过固定螺钉与高楼墙壁固定，在墙面固定支架的前方设有两对滑轮组，两对滑轮组分别带动两条吊索的升降，墙面固定支架上的设有两个第二有轨滚轮，第二有轨滚轮压设在高楼墙壁顶部，第二有轨滚轮与第一有轨滚轮可同步进行同向转动。

进一步的，喷涂主体设备总装包括喷涂主体设备总装支架，喷涂主体设备总装支架上设有两个锁紧杆，每个锁紧杆上固定一个钩环两条吊索紧系钩环，越障系统和喷涂系统安装在喷涂主体设备总装支架上。

进一步的，越障系统包括底下翻转电机、翻转链条、链条转轴和越障轮。

底下翻转电机和链条转轴均固定在喷涂主体设备总装支架上，两个链条转轴分别设置在底下翻转电机的两侧，底下翻转电机的转轴上套有第一链轴，每个链条转轴上分别套有第二链轴，每个链条转轴上的第二链轴与第一链轴之间分别连接一个翻转链条，使链条转轴和底下翻转电机可进行同步转动，在每个链条转轴的两端分别安装一个越障轮；通过底下翻转电机可驱动越障轮在墙面表面进行移动。

进一步的，越障轮包括两个三角轮支架和三个尼龙轮，三个尼龙轮分别通过销轴可转动的固定在两个三角轮支架之间。

进一步的，喷涂系统包括涂料箱、喷涂端移动装置和喷涂装置，涂料箱固定在喷涂主体设备总装支架上，喷涂端移动装置设置在喷涂主体设备总装支架的尾部，喷涂装置与喷涂端移动装置相连接、并通过喷涂端移动装置进行横向移动，涂料箱为喷涂装置提供涂料。

进一步的，涂料箱的桶体上有桶盖，桶体通过涂料箱支撑架固定在喷涂主体设备总装支架的背部，在涂料箱上设有有一个进料阀和一个出料阀，进料阀用于给涂料箱装喷漆涂料，出料阀通过涂料水管与喷枪相连接，为喷枪提供涂料。

进一步的，喷涂端移动装置包括链条输送电机、链轮套筒、链轮杆和传送链条带，链条输送电机通过链条输送电机支撑板与主体设备总装支架连接，链轮套筒套在链轮杆上，两个链轮杆可转动的固定在喷涂主体设备总装支架上，传送链条带连接在两个链轮杆之间，链条输送电机驱动链轮杆转动，进而带动传送链条带转动。

进一步的，喷涂端移动装置还包括组合轴承，组合轴承中包括三对轴承，组合轴承与传送链条带形成联动。

进一步的，喷涂装置包括喷涂支撑板、喷涂距离微调装置和喷枪。

喷涂距离微调装置和喷枪通过喷涂支撑板与喷涂端移动装置的传送链条带相连接。

喷涂距离微调装置包括电动推杆、喷涂导向轴和喷涂活动板；电动推杆通过喷涂推杆电机支撑板固定在喷涂支撑板上，至少两个喷涂导向轴相互平行的固定在喷涂支撑板中，喷涂活动板可移动的套设在喷涂导向轴上，喷涂活动板连接喷枪固定支撑板，喷枪通过固定喷枪调节螺钉固定在喷枪固定支撑板之中，通过电动推杆可控制喷枪进行移动。

进一步的，喷涂设备上还设有探测雷达和监控摄像头。

进一步的，喷涂设备可进行全自动喷涂或半自动喷涂。

进一步的，喷涂设备的半自动喷涂是操作人员通过喷涂设备的控制系统提前设定好喷涂路线，以及喷涂设备起始位置、喷涂设备移动速度、喷涂强度，配合喷涂设备上的探测雷达和监控摄像头进行喷涂。

进一步的，喷涂设备的全自动喷涂基于BIM技术实现，需要BIM技术向控制系统输送虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库；该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象如空间、运动行为的状态信息。

本发明的有益效果为：

1)本发明集远程实时监测并操控、越障的功能，在越障机构和吊索的帮助下，通过喷涂端移动装置实现自动喷涂，能够安全高效率的完成对各种复杂高空墙面的喷涂任务。

2)越障系统可驱动越障轮在墙面表面进行移动和跨越护栏、窗户、暖通等各种障碍，同时，因为三角轮支架其特殊的结构，也可以通过转到其固定的转角来微调喷涂主体设备总装与墙壁之间的距离。

3)喷涂装置通过喷涂端移动装置进行局部横向移动，涂料箱为喷涂装置在高空作业是提供涂料。

4)喷枪设置在喷枪固定支撑板之中，通过固定喷枪调节螺钉固定喷枪以及更换喷枪。

5)喷涂设备可以进行真正无盲区角落喷涂；喷涂端移动装置进行局部横向移动的区域扩大，方便喷涂到高楼两面墙壁交界的直角处。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的吊索轨迹控制装置结构示意图；

图3为本发明的墙面固定装置结构示意图；

图4为本发明的主体设备总装结构示意图；

图5为本发明的越障系统结构示意图；

图6为本发明的喷涂端移动装置以及涂料箱结构示意图；

图7为本发明的喷涂系统结构示意图；

图8为本发明的喷涂设备运行的流程图。

图中标记：

1、吊索轨迹控制系统；2、喷涂主体设备总装；3、越障系统；4、喷涂系统；5、吊索轨迹控制装置；6、墙面固定装置；7、卷扬机电机；8、联轴器；9、卷扬机传动轴；10、卷筒；11-1、第一有轨滚轮；11-2第二有轨滚轮；12、卷扬机支撑架；13、墙面固定支架；14、固定螺钉；15、滑轮组；16、喷涂主体设备总装支架；17、钩环；18、锁紧杆；19、底下翻转电机；20、翻转链条；21、链条转轴；22、越障轮；23-1、第一链轴；23-2、第二链轴；24、三角轮支架；25、尼龙轮；26、销轴；27、涂料箱；28、喷涂端移动装置；29、喷涂装置；30、喷涂距离微调装置；31、桶盖；32、涂料箱支撑架；33、进料阀；34、出料阀；35、链条输送电机；36、链轮套筒；37、链轮杆；38、传送链条带；39、组合轴承；40、链条输送电机支撑板；41、喷涂支撑板；42、喷枪；43、喷涂推杆电机支撑板；44、电动推杆；45、喷涂导向轴；46、喷涂活动板；47、喷枪固定支撑板；48、固定喷枪调节螺钉。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，包括吊索轨迹控制系统1、喷涂主体设备总装2、越障系统3和喷涂系统4；越障系统和喷涂系统设置在喷涂主体设备总装上。

吊索轨迹控制系统包括用于控制吊索在高楼墙壁平面自由移动的吊索轨迹控制装置5和用于固定吊索以及喷涂主体设备总装的墙面固定装置6，通过吊索轨迹控制系统整体控制喷涂主体设备总装的运动轨迹。

如图2所示，吊索轨迹控制装置包括为吊索纵向移动提供动力的卷扬机电机7，联轴器8连接卷扬机电机与卷扬机传动轴9，卷筒10固定在卷扬机传动轴上，卷扬机电机驱动卷筒转动来收放吊索，卷扬机电机和卷扬机传动轴设置在卷扬机支撑架12上，卷扬机支撑架的底部安装四个第一有轨滚轮11-1。

如图3所示，墙面固定装置包括卡接在高楼墙壁顶部的墙面固定支架13，在墙面固定支架的后方设有固定螺钉14，墙面固定支架可通过固定螺钉与高楼墙壁固定，在墙面固定支架的前方设有两对滑轮组15，两对滑轮组分别带动两条吊索的升降，墙面固定支架上的设有两个第二有轨滚轮11-2，第二有轨滚轮压设在高楼墙壁顶部，第二有轨滚轮与第一有轨滚轮可同步进行同向转动。

如图4所示，喷涂主体设备总装包括喷涂主体设备总装支架16，喷涂主体设备总装支架上设有两个锁紧杆18，每个锁紧杆上固定一个钩环两条吊索紧系钩环17，越障系统和喷涂系统安装在喷涂主体设备总装支架上。

越障系统包括底下翻转电机19、翻转链条20、链条转轴21和越障22轮。

底下翻转电机和链条转轴均固定在喷涂主体设备总装支架上，两个链条转轴分别设置在底下翻转电机的两侧，底下翻转电机的转轴上套有第一链轴23-1，每个链条转轴上分别套有第二链轴23-2，每个链条转轴上的第二链轴与第一链轴之间分别连接一个翻转链条，使链条转轴和底下翻转电机可进行同步转动，在每个链条转轴的两端分别安装一个越障轮，通过底下翻转电机可驱动越障轮在墙面表面进行移动。

越障轮包括两个三角轮支架24和三个尼龙轮25；三个尼龙轮分别通过销轴26可转动的固定在两个三角轮支架之间。

如图5所示，喷涂系统包括涂料箱27、喷涂端移动装置28和喷涂装置29。

涂料箱固定在喷涂主体设备总装支架上，喷涂端移动装置设置在喷涂主体设备总装支架的尾部，喷涂装置与喷涂端移动装置相连接、并通过喷涂端移动装置进行横向移动，涂料箱为喷涂装置提供涂料。

如图6所示，涂料箱的桶体上有桶盖31，桶体通过涂料箱支撑架32固定在喷涂主体设备总装支架的背部，在涂料箱上设有有一个进料阀33和一个出料阀34，进料阀用于给涂料箱装喷漆涂料，出料阀通过涂料水管与喷枪相连接，为喷枪提供涂料。

喷涂端移动装置28包括链条输送电机35、链轮套筒36、链轮杆37和传送链条带38。

链条输送电机35通过链条输送电机支撑板40与主体设备总装支架16连接，链轮套筒36套在链轮杆上，两个链轮杆可转动的固定在喷涂主体设备总装支架上，传送链条带连接在两个链轮杆之间，链条输送电机35驱动链轮杆37转动，进而带动传送链条带38转动。

喷涂端移动装置28还包括组合轴承39，组合轴承39中包括三对轴承，组合轴承39与传送链条带38形成联动。

如图7所示，喷涂装置包括喷涂支撑板41、喷涂距离微调装置30和喷枪42，喷涂距离微调装置30和喷枪42通过喷涂支撑板41与喷涂端移动装置28的传送链条带相连接。

喷涂距离微调装置30包括电动推杆44、喷涂导向轴45和喷涂活动板46，电动推杆通过喷涂推杆电机支撑板43固定在喷涂支撑板41上，至少两个喷涂导向轴相互平行的固定在喷涂支撑板中，喷涂活动板可移动的套设在喷涂导向轴上，喷涂活动板46连接喷枪固定支撑板47，喷枪42通过固定喷枪调节螺钉48固定在喷枪固定支撑板47之中，通过电动推杆可控制喷枪进行移动。

实施例二

基于实施例一的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，该喷涂设备可进行半自动喷涂。

如图8所示，喷涂设备的半自动喷涂方式的步骤如下：

第一步：操作人员通过控制系统提前设定好喷涂路线，以及喷涂设备起始位置、喷涂设备移动速度、喷涂强度。

第二步：卷扬机正转，喷涂主体设备总装2向下运动，喷涂设备准备完毕后，开始喷涂。

第三步：喷涂端移动装置28左右各有一个限位开关，喷涂时，先电机正转，从左往右运动，当链条固定板接触到右边的行程开关时，电机反转，喷涂端开始从右往左运动，当链条固定板接触到左边的行程开关时，电机正转，往复循环；具体循环次数以喷涂厚度需求为主，等待吊索轨迹控制系统1控制移动到下一区域，开始下一区域的喷涂。

当高楼墙壁表面复杂有障碍物时，喷涂主体设备总装2下的探测雷达会感应到障碍物的存在自行计算并移动越障轮22进行跨越障碍物，卷扬机会配合越障进行缩放，跨越完毕后继续进行喷涂。

当喷涂高楼墙壁的拐角以及直角边时，喷涂端移动装置28会移动到喷涂主体设备总装2之外，由此喷涂主体设备总装2的主体框架不会影响到对于拐角及直角边的喷涂，实现真正高楼建筑无死角的喷涂。

涂料桶27里设置低位报警器，当涂料桶27里的涂料到达低位警报时，还能够喷涂一段时间，等到喷涂完成，在建筑物最高或者地面的位置，人工添加涂料；在喷涂结束后，喷涂系统29加水在远离墙面的位置再喷一遍，清洗整个涂料桶27、涂料水管和喷枪42，防止油漆固化堵塞。

实施例三

基于实施例一的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，该喷涂设备可进行全自动喷涂。

喷涂设备的全自动喷涂基于BIM技术实现，需要BIM技术向控制系统输送虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库；该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象如空间、运动行为的状态信息。

如图8所示，喷涂设备的全自动喷涂方式的步骤如下：

第一步：工程师搭建BIM模型，模型中包含柱、梁、板、墙等基本组件，可提供部分数量计算所需的信息，如墙面喷涂等信息，然后建立实体组件的工项尺寸及参数。

第二步：工程师在正式投入建造前把整个施工模拟出来，施予检查与校对，在实施工程前发现并解决设计方案中潜在的不合预算投入和设计过程中的疏漏。

第三步：工程师提前向输入BIM信息，可以根据该信息，提前预知有窗户、护栏、暖通的障碍物的空间坐标位置，进行总体的路径规划以及越障机构的移动控制，并且根据BIM信息中墙面的材质以及设置的需求，自动判断喷枪与墙面的距离来调整喷涂厚度，实现喷涂设备的全自动运行。

当预知到即将喷涂高楼墙壁的拐角以及直角边时，喷涂端移动装置28会主动移动到喷涂主体设备总装2之外，喷涂拐角以及直角边结束即返回原来位置。

最后应说明的是：以上所述仅为优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，包括吊索轨迹控制系统(1)、喷涂主体设备总装(2)、越障系统(3)和喷涂系统(4)，越障系统(3)和喷涂系统(4)设置在喷涂主体设备总装(2)上。

2.如权利要求1所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，吊索轨迹控制系统(1)包括用于控制吊索在高楼墙壁平面自由移动的吊索轨迹控制装置(5)和用于固定吊索以及喷涂主体设备总装(2)的墙面固定装置(6)，通过吊索轨迹控制系统(1)整体控制喷涂主体设备总装(2)的运动轨迹。

3.如权利要求2所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，吊索轨迹控制装置(5)包括为吊索纵向移动提供动力的卷扬机电机(7)，联轴器(8)连接卷扬机电机(7)与卷扬机传动轴(9)，卷筒(10)固定在卷扬机传动轴(9)上，卷扬机电机(7)驱动卷筒(10)转动来收放吊索。

4.如权利要求2所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，墙面固定装置(6)包括卡接在高楼墙壁顶部的墙面固定支架(13)，在墙面固定支架(13)的前方设有两对滑轮组(15)，两对滑轮组(15)分别带动两条吊索的升降。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，喷涂主体设备总装(2)包括喷涂主体设备总装支架(16)，喷涂主体设备总装支架(16)上设有两个锁紧杆(18)，每个锁紧杆(18)上固定一个钩环(17)两条吊索紧系钩环(17)；越障系统(3)和喷涂系统(4)安装在喷涂主体设备总装支架(16)上。

6.如权利要求5所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，越障系统(3)包括底下翻转电机(19)、翻转链条(20)、链条转轴(21)和越障轮(22)，链条转轴(21)的两端分别安装一个越障轮(22)，通过底下翻转电机(19)可驱动越障轮(22)在墙面表面进行移动。

7.如权利要求6所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，喷涂系统(4)包括涂料箱(27)、喷涂端移动装置(28)和喷涂装置(29)，涂料箱(27)固定在喷涂主体设备总装支架(16)上，喷涂装置(29)与喷涂端移动装置(28)相连接、并通过喷涂端移动装置(28)进行横向移动，涂料箱(27)为喷涂装置(29)提供涂料。

8.如权利要求7所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，在涂料箱(27)上设有有一个进料阀(33)和一个出料阀(34)，进料阀(33)用于给涂料箱(27)装喷漆涂料，出料阀(34)通过涂料水管与喷枪(42)相连接，为喷枪(42)提供涂料。

9.如权利要求8所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，喷涂装置(29)包括喷涂支撑板(41)、喷涂距离微调装置(30)和喷枪(42)，喷涂距离微调装置(30)和喷枪(42)通过喷涂支撑板(41)与喷涂端移动装置(28)的传送链条带(38)相连接。

10.如权利要求9所述的一种面向高楼建筑外墙的自动化喷涂设备，其特征为，喷涂设备可通过BIM技术向喷涂设备的控制系统提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，控制系统自动规划从而实现喷涂设备的全自动喷涂；

或者通过操作人员通过在喷涂设备的控制系统中提前设置初始参数并设定好喷涂路线，配合喷涂设备上的探测雷达和监控摄像头进行半自动喷涂。

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