CN110900339A - 一种墙壁自动打磨装置 - Google Patents

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李磊
漆良涛
高永生
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Abstract

本发明公开了一种墙壁自动打磨装置，包括小车、线性滑台模组、直线驱动机构，滑轮，吸尘器，打磨头。小车上端通过支架固定连接有延竖直方向延伸的线性滑台模组，线性滑台模组的滑板上连接有竖直方向设置的直线驱动机构，打磨头通过多个连接板固定连接在滑块上，吸尘器安装在小车上端，用于吸收打磨头打磨产生的灰尘。本发明的自动打磨装置通过设置移动板、调节螺栓、限位凸台等结构可以解决打磨深度的控制问题，保证墙壁打磨的质量；通过设置直线驱动机构和线性滑台模组，可以解决打磨高度调节的问题，以适应一些高度不尽相同的墙壁，通过设置吸尘罩和吸尘器，可以降低工作环境的灰尘，一个绿色环保的产品相信更容易受到人们的青睐。

Description

一种墙壁自动打磨装置
技术领域
本发明涉及墙壁打磨领域，具体涉及一种墙壁自动打磨装置。
背景技术
随着房地产的发展，城市里修建了越来越多的高楼，在建筑修建完毕后，往往伴随着装修工程，而墙壁打磨是房子装修的必需一道工艺。
在现有技术中，墙壁的打磨采用方式多是人工或者是人工半自动，这种方式人工效率低，易疲劳，同时在打磨过程中的产生的粉尘对人体造成伤害。
有鉴于此，设计制造出一种打磨效率高，同时能够避免对人体造成伤害且操作方便的墙壁自动打磨装置就显得尤为重要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种墙壁自动打磨装置，以满足不同高度、不同打磨深度墙壁的自动化打磨。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提出了一种墙壁自动打磨装置，包括：打磨头，通过刚性联轴器连接有步进电机；移动板，与步进电机连接，端面设置有若干导向孔；主板，包括与导向孔配合的导向柱、安装在导向柱上的弹簧，其中，主板与移动板通过调节螺栓、调节螺母轴向活动连接，弹簧推动移动板在主板上移动，调节螺母能控制移动板的最大移动距离；直线驱动机构，沿竖直方向延伸，所述主板与所述直线驱动机构上的滑块固定连接；线性滑台模组，沿竖直方向延伸，包括滑板，所述直线驱动机构固定连接在所述滑板上；以及支架，与线性滑台模组固定连接，所述支架固定在小车顶部，小车能带动整个打磨装置沿水平方向移动。
进一步地，所述直线驱动机构包括直线导轨、滑块、以及滑轮组，所述直线导轨通过中间板与滑板连接。
进一步地，所述滑轮组包括绕线轮、步进电机、第一滑轮、第二滑轮、以及两根钢丝绳，两根钢丝绳的一端分别缠绕在绕线轮的两个线槽内，一根钢丝绳的一端绕过第一滑轮与所述主板上端设置的吊环连接，另一根钢丝绳的一端绕过第二滑轮与所述主板下端设置的吊环连接，其中，步进电机与绕线轮通过绕线杆传动连接。
进一步地，所述直线导轨顶部设置有滑轮顶板，所述第一滑轮固定连接在滑轮顶板上，所述第二滑轮固定设置在小车顶部，且所述第二滑轮设置有两个，所述绕线轮通过绕线轮支撑板固定连接在支架顶部，步进电机通过电机台也固定连接在支架顶部。
进一步地，所述主板上设置有与导向柱平行的刻度板，所述刻度板记录移动板在主板上移动距离。
进一步地，所述刻度板设置有导向槽，移动板下端连接有导向轮，所述导向轮与导向槽配合。
进一步地，所述步进电机与移动板之间通过延长板连接，使打磨头突出与小车侧边一定距离。
进一步地，所述主板上设置有与导向柱平行的限位凸台，且所述限位凸台的长度小于所述导向柱的长度。
进一步地，小车包括小车底板、控制面板、以及万向轮，所述小车底板中间连接有两个直流减速电机，每个所述直流减速电机通过键连接有一个主动轮。
进一步地，所述打磨头的背面设置有吸尘罩，所述吸尘罩与固定在小车顶部的吸尘器通过气管连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的自动打磨装置通过设置移动板、调节螺栓、限位凸台等结构可以解决打磨深度的控制问题，保证墙壁打磨的质量；通过设置直线驱动机构和线性滑台模组，可以解决打磨高度调节的问题，以适应一些高度不尽相同的墙壁，通过设置步进电机带动打磨头不停转动，可以提高装置的打磨效率，使装置实现自动化，通过设置吸尘罩和吸尘器，可以降低工作环境的灰尘，一个绿色环保的产品相信更容易受到人们的青睐。
2、本发明的自动打磨装置通过设置线性滑台模组，可以实现直线导轨和滑块的升降，既能将打磨有抬到墙壁顶部，又能将其下降到入户门高度以下，方便装置在各房间出入；通过步进电机的正反转和滑轮组结构，拉动滑块在直线导轨上做上下往复运动，然后滑块再与打磨头连接，通过打磨头的旋转来实现打磨，加上滑块在导轨上的直线运动来进行打磨，打磨的高度由直线导轨本身的高度和线性滑台模组来保证。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的墙壁自动打磨装置的俯视结构示意图；
图2为本发明的墙壁自动打磨装置的主视结构示意图；
图3为本发明的墙壁自动打磨装置的侧视结构示意图；
图4为本发明的墙壁自动打磨装置中小车的结构示意图；
图5为本发明的墙壁自动打磨装置中打磨头位置处部分部件的结构示意图；以及
图6为本发明的墙壁自动打磨装置中绕线轮位置处部分部件的结构示意图。
附图标记说明
1、打磨头；2、吸尘罩；3、刚性联轴器；4、步进电机；5、延长板；6、调节螺栓；7、调节螺母；8、弹簧；9、步进电机；11、绕线杆；12、吊环；13、限位凸台；14、导向槽；15、导向柱；16、刻度板；18、角码连接件；19、万向轮；21、小车后侧板；22、移动板；23、导向轮；30、第二滑轮；31、伺服电机；33、直线导轨；35、钢丝绳；36、主板；41、电机台；43、绕线轮；44、深沟球轴承；45、绕线轮支撑板；46、气管；47、吸尘器；49、小车侧板；50、控制面板；51、小车前侧板；52、滑轮顶板；53、线性滑台模组；54、第一滑轮；55、中间板；56、滑块；57、支架；60、直流减速电机；61、摆杆连接件；63、主动轮；64、键。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系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装置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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1-图6示出了根据本发明的一些实施例。
如图1-3所示，一种墙壁自动打磨装置，包括：小车、线性滑台模组53、直线驱动机构，滑轮，吸尘器47，打磨头1。小车作为整个装置的底座，可以前后移动，小车上端通过支架57固定连接有延竖直方向延伸的线性滑台模组53，线性滑台模组53的滑板上连接有竖直方向设置的直线驱动机构，打磨头1通过多个连接板固定连接在滑块56上，吸尘器47安装在小车上端，用于吸收打磨头打磨产生的灰尘。
具体地，小车包括小车前侧板51，小车后侧板21，小车侧板49、小车顶板、小车底板、以及控制面板50，各板之间通过角码连接件18连接固定，且连接部分的螺纹孔均为M8，其中，小车前侧板51、小车后侧板21上设有矩形卡槽，用来装万向轮19，通过万向轮支架连接车轮，形成四轮布置结构，其中，相对于使用三个万向轮19，四个万向轮19的设计稳定性更高，负载能力也更强。
其中，小车底板中间连接有两个直流减速电机60，每个直流减速电机60通过键64连接有一个主动轮63，由键64传导扭矩，两个直流减速电机60之间采用独立驱动，这样就可以使得小车两个主动轮63的转速可以不相同，从而使得小车会向某一边偏移或者旋转，借助于这个效应，可以让小车走直线，因为打磨的时候打磨头1一直是贴着墙壁的运动的，然后令靠近墙壁一侧的电机旋转的速度慢于远离墙壁一侧，这样就使得小车能够一直贴着墙壁走，就很好的解决了小车行走路线的问题。
其中，摆杆连接件61通过连接件固定在小车底板上，直流减速电机60通过连接件固定在摆杆连接件61上。
其中，因为装置打磨过程中，打磨头1对墙壁产生较大的作用力，所以在一开始小车的移动是非常困难的，因此在两个主动轮63上都切出了一个平面，这样虽然在滚动的时候会有很小一段时间的不接触地面，但是由于切面不大，并且切面的存在也仅仅只是影响小车的移动速度，不影响小车的平衡。所以切面的存在是很有必要的，每次打磨结束的时候，可由控制面板50上的开关手动控制让主动轮的切面回到最低处。
具体地，小车顶部通过螺栓固定有支架57，所述支架57上固定连接有延竖直方向延伸的线性滑台模组53，线性滑台模组53上连接有一个伺服电机31，通过伺服电机31驱动螺杆转动，进而带动滑板上下来回的移动，所述滑板通过中间板55固定连接两根竖直设置的直线导轨33，所述直线导轨上连接有多块滑块56，其中，直线导轨33顶部连接有滑轮顶板52。
其中，考虑到为了适应不同高度的墙面，本发明选择用一套线性滑台模组53，通过线性滑台模组53可以很好的提升打磨的高度。至于为什么不选择两套，或者更多套，来替换后面的导轨结构呢。那是因为考虑到线性滑台模组本身质量大，比之导轨价格也更高，多一套不仅成本会提高，而且对于连接件的要求也会变大，所以不适合用一套以上。
其中，本发明选择的线性滑台模组53的型号为KUH1520L-640-100，相对于KUH2020L-840-150，选择的线性滑台模组高度虽然低了，但是质量大大减轻，质量的减轻整体结构就更安全，行动也可以更加的灵活。根据型号，线性滑台模组的总长为640mm，有效行程为430mm。中间板55的设计是考虑到，需要尽可能将打磨的起始位置放低，以便于增加打磨的范围。
其中，直线导轨33选用MGN15系列，考虑到家庭装修墙面不会太高，所以选择了长度为1650mm，为了增加稳定性与强度，在每一根直线导轨上放置两个滑块56，共四块。每根直线导轨33上的滑块高度相同，滑块56上的螺孔都为M4通孔，用来固定主板36。
如图3、5所示，具体地，在滑块56上固定连接有主板36，主板36的作用是连接打磨装置，其中，主板36上前端还设置有两个限位凸台13、四根导向柱15和刻度板16，所述刻度板16上雕刻有刻度，并且刻度板16两侧加工有两条导向槽14，导向柱15上安装有弹簧8，主板36还设有调节螺栓安装孔。主板36的前侧设置有沿竖直方向延伸的移动板22，所述移动板22上具有四个导向孔和调节螺栓连接孔。
其中，移动板22上的四个导向孔分别于主板36上的导向柱15配合，调节螺栓安装孔和调节螺栓连接孔内设置调节螺栓6，调节螺栓6固定有调节螺母7，考虑到移动板的稳定性，调节螺栓6上调节螺母7安装有两个，通过旋转调节螺母7，可以使移动板22在主板36上前后移动，从而调节移动板22到主板36的距离，控制打磨头1的打磨和控制打磨头的打磨深度。
其中，所述限位凸台13的长度小于导向柱15的长度，是移动板22的起点，根据此起点，移动板22可以在刻度板16上画上刻度，用来标识打磨的深度。其中，为了使得移动板22的移动更加的顺利，所述移动板22底部设有导向轮23，所述导向轮23与刻度板16上的导向槽配合，起到导向作用。
其中，主板36上端、下端各设置有一个吊环12，两个吊环12都与主板36的中心对称面有一定的距离。目的是为保证拴在吊环12上的两根钢丝绳35能不在同一平面内，这样就可以使得钢丝绳35够绕在同一个绕线轮43(下文滑轮组中的结构)上，并且不相互干涉。主板36中部设置有连接孔，直径为
Figure BDA0002267877430000061
用来放调节螺栓6，并通过调节螺栓6与移动板22的配合，确定和控制打磨的深度。
具体地，移动板22前端通过角码连接件连接有两块延长板5，步进电机4通过固定支架连接在延长板5前端，步进电机4再通过刚性联轴器3连接打磨头1，其中，步进电机4带动打磨头1不停转动，对墙壁进行打磨。
其中，延长板5存在的意义是，考虑到打磨头1需要贴着墙面进行运动，但小车不一定能够贴着墙面运动，所以需要延长，使得小车和墙面保持一定距离的同时，打磨头能够够到墙面，从而进行打磨。
具体地，打磨头1后端侧连接有吸尘罩2，吸尘罩2是为了解决打磨时产生的灰尘，整体是以塑料为材料。由一个圆盘和两根管道组成。管道是灰尘进来的入口。管道与一根气管46相连，通过吸尘器47产生的负压，将灰尘通过管道吸入吸尘器内。
具体地，本发明的墙壁自动打磨装置还包括滑轮组，滑轮组包括安装在小车顶部的两个滑轮、安装在支架57顶部设置绕线轮机构、固定在滑轮顶板52上的第二滑轮30、以及钢丝绳35。其中，绕线轮机构包括绕线轮43、驱动绕线轮转动的步进电机9，而绕线轮43通过绕线轮支撑板45与支架57连接，步进电机9通过电机台41固定连接在支架57顶部，其中，绕线轮43与绕线轮支撑板45通过深沟球轴承44连接。
其中，绕线轮43具有两个槽，绕线轮支撑板45上具有通孔，一条钢丝绳的一端缠绕在绕线轮43上，另一端穿过滑轮顶板52上的第一滑轮54与主板36上端的吊环12连接；另一条钢丝绳的一端同样缠绕在绕线轮43上，另一端穿过绕线轮支撑板45上的通孔，并依次绕过安装在小车顶部的两个第二滑轮30，最后与主板36下端的吊环12连接。
其中，滑轮组是打磨机构的动力来源，通过步进电机9带动绕线轮43的正转与反转和三个滑轮相结合，使得两根钢丝绳同时做相反的运动，一根收紧，一根增长的直线往复运动。
绕线轮43带有两个槽，设计目的是可以绕两根钢丝绳，并且两根绳不会相互的干扰。用缠绕的方式不同来实现绕线轮转向相同，钢丝绳却运动状态不同。绕线轮43由绕线杆11与刚性联轴器相连，再通过刚性联轴器与步进电机9连接。虽然刚性联轴器不适合在高速的运动中使用，但打磨墙壁的速度并不快，所以其具有的质量轻，超低惯性和高灵敏度的特性满足这里的连接需求。
其中，滑轮选用304不锈钢尼龙轨道轮1.2寸V型。由于打磨体的整体重量不是很重，1.2寸V型100Kg的承载重量，已经完全可以满足使用的要求。不需要选择更大，强度更高的型号。
由于需要来回的控制绕线轮的正转与反转，所以选用步进电机9。虽然步进电机有无法提供较大转矩和较高的转速的缺点，但由于打磨墙壁，不需要高转速，也因为打磨墙壁，打磨体的重量也不重，所以步进电机是比较合理的选择。
本发明的墙壁自动打磨装置的工作原理及工作过程如下：
S1、首先将移动板在主板上的初始位置读数置为0，然后将连接主板36和移动板22的调节螺栓6上的调节螺母7旋出直到刻度为打磨深度为止。
S2、打开小车的控制电源，将主动轮63旋转到平面处于最低位置之后，移动小车到墙壁前，让打磨头1与墙壁平行并紧贴。使得移动板22在主板36上的读数再次为0。
S3、启动控制系统和吸尘器47。此时，步进电机9开始以一定的转速向某个方向旋转，步进电机9带动绕线轮43转动，绕线轮43拉动了钢丝绳35，钢丝绳35连接了主板36，主板36带动打磨头1沿竖直方向向上或者向下运动。由于打磨头在弹簧8的作用下会紧贴着墙壁摩擦，因此打磨开始。当打磨头1沿竖直方向向上或者向下运动，触发了行程开关，步进电机9就会向另一个方向旋转，此时打磨头1的运动方向也顺势改变，打磨继续。周而复始，最终移动板22会向前移动，并停止在螺母的位置不在前进，打磨深度也就被固定了。此时，通过传感器通知控制系统，令线性滑台模组上伺服电机31开始运动。
S4、伺服电机31开始运动，直线导轨33，滑块56和打磨头1整体都开始上升，当高度上升要将要碰到墙顶时，控制系统控制伺服电机31停止转动。在这个过程中步进电机9不需要停止，一直保持正常的运作即可。当移动板22再次停在螺母位置时候，小车上的直流减速电机60带动主动轮63转动，进而带动小车及整个装置沿墙壁移动。
S5、小车将向前移动一个打磨头1直径长度的距离。然后继续打磨，当移动板22再次停在螺母位置的时候，控制系统控制伺服电机31反向运动，使得安装打磨头1整体高度再次降到最低值，从而使打磨头1在墙壁上以S形路径行走。
S6、循环往复，小车不停的前进，通过超声波传感器检测前方是否具有障碍物，当小车与前方障碍物即将相撞前，超声波传感器通知控制系统切断小车的前进，打磨结束。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种墙壁自动打磨装置，其特征在于，包括：
打磨头(1)，通过刚性联轴器(3)连接有步进电机(4)；
移动板(22)，与步进电机(4)连接，端面设置有若干导向孔；
主板(36)，包括与导向孔配合的导向柱(15)、安装在导向柱(15)上的弹簧(8)，其中，主板(36)与移动板(22)通过调节螺栓(6)、调节螺母(7)轴向活动连接，弹簧(8)推动移动板(22)在主板(36)上移动，调节螺母(7)能控制移动板(22)的最大移动距离；
直线驱动机构，沿竖直方向延伸，所述主板(36)与所述直线驱动机构上的滑块(56)固定连接；
线性滑台模组(53)，沿竖直方向延伸，包括滑板，所述直线驱动机构固定连接在所述滑板上；以及
支架(57)，与线性滑台模组(53)固定连接，所述支架(57)固定在小车顶部，小车能带动整个打磨装置沿水平方向移动。
2.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述直线驱动机构包括直线导轨(33)、滑块(56)、以及滑轮组，所述直线导轨(33)通过中间板(55)与滑板连接。
3.根据权利要求2所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述滑轮组包括绕线轮(43)、步进电机(9)、第一滑轮(54)、第二滑轮(30)、以及两根钢丝绳(35)，两根钢丝绳的一端分别缠绕在绕线轮(43)的两个线槽内，一根钢丝绳的一端绕过第一滑轮(54)与所述主板(36)上端设置的吊环(12)连接，另一根钢丝绳的一端绕过第二滑轮(30)与所述主板(36)下端设置的吊环(12)连接，其中，步进电机(9)与绕线轮(43)通过绕线杆(11)传动连接。
4.根据权利要求3所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述直线导轨(33)顶部设置有滑轮顶板(52)，所述第一滑轮(54)固定连接在滑轮顶板(52)上，所述第二滑轮(30)固定设置在小车顶部，且所述第二滑轮(30)设置有两个，所述绕线轮(43)通过绕线轮支撑板(45)固定连接在支架(57)顶部，步进电机(9)通过电机台(41)也固定连接在支架(57)顶部。
5.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述主板(36)上设置有与导向柱(15)平行的刻度板(16)，所述刻度板(16)记录移动板(22)在主板(36)上移动距离。
6.根据权利要求5所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述刻度板(16)设置有导向槽(14)，移动板(22)下端连接有导向轮(23)，所述导向轮(23)与导向槽(14)配合。
7.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述步进电机(4)与移动板(22)之间通过延长板(5)连接，使打磨头(1)突出与小车侧边一定距离。
8.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述主板(36)上设置有与导向柱(15)平行的限位凸台(13)，且所述限位凸台(13)的长度小于所述导向柱(15)的长度。
9.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，小车包括小车底板、控制面板(50)、以及万向轮(19)，所述小车底板中间连接有两个直流减速电机(60)，每个所述直流减速电机(60)通过键(64)连接有一个主动轮(63)，摆杆连接件(61)通过连接件固定在小车底板上，直流减速电机(60)通过连接件固定在摆杆杆连接件(61)上。
10.根据权利要求1所述的墙壁自动打磨装置，其特征在于，所述打磨头(1)的背面设置有吸尘罩(2)，所述吸尘罩(2)与固定在小车顶部的吸尘器(47)通过气管(46)连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115971996A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 中国航天空气动力技术研究院 一种用于大型主梁的打磨装置

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