CN111958573A - 用于u肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥梁维修技术领域，公开了一种用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，安装在移动平台上用于对从U肋内部对U肋与面板之间待施工区域进行仰位施工的施工机构进行调节，包括同时调节二个所述施工机构横向位置的第一调节机构以及调节高度位置的第二调节机构，所述第一调节机构安装于所述第二调节机构上，所述第二调节机构安装在所述移动平台上。本发明的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置中，设有同时调节二个施工机构横向位置的第一调节机构以及调节高度位置的第二调节机构，第一调节机构安装于第二调节机构上，调节装置能够同时对二个施工头进行横向位置和高度位置进行调节，提高调节效率、节省安装空间。

Description

用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置
技术领域
本发明涉及桥梁维修技术领域，具体涉及一种用于U肋内部仰位 施工的三段式双头机械臂同步调节装置。
背景技术
钢结构桥梁至今已有200余年的历史，其发展与材料技术、制造 技术、结构设计密切相关。在结构设计上，早期采用钢桁架或钢板梁 形式。20世纪中期开始，随着正交异性薄钢箱梁结构设计水平日趋成 熟及焊接技术的提升，钢箱梁结构以其高度低、自重轻、刚度大、极 限承载力大、易于加工制造且结构连续好等特点，已成为钢桥桥面板 的主要结构形式。
正交异性桥面板主要由钢结构面板以及其焊接的横梁、纵助构 成，横梁主要为横隔板，纵助主要为U肋结构。由于U肋能够提供较 大的抗扭刚度和抗弯刚度，能够改善整个桥面板的受力状态，因此成 为现代正交异性桥面板的最常用的截面形式。
但是，已经建成的钢结构桥梁，由于U肋处于顶板下方，在U肋 内焊技术开发之前，U肋与面板连接均为外侧单面焊接，致使已建成 通车的桥梁在运行一段时间后，产生了大量的面板与U肋连接处开裂 的情况。为了改变这一现状，增加已建成正交异性板结构钢桥的抗疲 劳性能、延长钢桥服役寿命，需对面板与U肋之间的焊缝进行补焊。 考虑到已建成的桥梁因结构和安全性问题，不可拆卸至工厂进行维修 加固，因此需在已建成的桥梁现场，对桥梁中U肋与顶板连接内侧进 行增补内焊缝。在对U肋仰位增补内焊缝前，需要对焊缝除进行打磨 处理，以去除待焊接区域的锈蚀杂物。
在U肋内部仰位施工过程中，由于U肋通常为左右对称结构，在 左右两个施工臂同时作业时，两个施工头的倾斜角度和位置基本为左 右对称布置。目前，两个施工头分别采用两套独立的调节装置，鉴于 U肋内部空间狭小，故而同时安装两套的调节装置比较简易，从而导 致施工头的角度、位置的调节精度并不高，直接影响了施工效果的进 一步提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种调节精度高的用于U肋内部仰位施 工的三段式双头机械臂同步调节装置。
为实现上述目的，本发明所设计的用于U肋内部仰位施工的三段 式双头机械臂同步调节装置，安装在移动平台(20)上用于对从U肋 内部对U肋与面板之间待施工区域进行仰位施工的施工机构(10)进 行调节，包括同时相向或相背调节二个所述施工机构(10)横向位置 的第一调节机构(131)以及调节高度位置的第二调节机构(132)， 所述第一调节机构(131)安装于所述第二调节机构(132)上，所述 第二调节机构(132)安装在所述移动平台(20)上。
作为优选方案，所述第一调节机构(131)包括调节电机(1311)、 第一齿轮(1312)、第二齿轮(1313)、第一滑轨(1314)、第二滑轨 (1315)及基座(1316)，所述调节电机(1311)固定在所述基座(1316) 上，所述第一齿轮(1312)安装在所述基座(1316)上且与所述调节电机(1311)的输出端连接，所述第一齿轮(1312)、所述第二齿轮(1313) 相互啮合，所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)可沿横向 移动地安装在所述基座(1316)上，所述第一齿轮(1312)与所述第 一滑轨(1314)配合，所述第二齿轮(1313)与所述第二滑轨(1315) 配合，所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)沿横向设置， 二个所述施工机构(10)分别与所述第一滑轨(1314)、所述第二滑 轨(1315)连接固定。
作为优选方案，所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315) 为分别与所述第一齿轮(1312)、所述第二齿轮(1313)啮合的齿条。
作为优选方案，所述第二调节机构(132)包括气缸(1321)和 控制所述气缸(1321)伸缩的电磁阀(1322)，所述气缸(1321)的 活塞杆沿竖直方向设置并连接至所述基座(1316)。
作为优选方案，每一所述施工机构(10)包括施工机械手臂(11) 及安装在所述施工机械手臂(11)末端的施工机械手(12)，所述施工 机械手臂(11)顺次包括机械手臂固定段(111)、第一支臂(112)及 第二支臂(113)，所述机械手臂固定段(111)的上端与所述第一支臂 (112)的下端转动连接，所述第一支臂(112)的上端与所述第二支 臂(113)的下端转动连接，所述第二支臂(113)的上端与所述施工 机械手(12)转动连接。
作为优选方案，所述施工机械手(12)内置有排烟装置，所述排 烟装置的排烟通道设于所述移动平台(20)的壳体的长度方向上布置， 所述排烟通道的烟尘入口端位于所述施工机械手(12)的施工头的端 部，所述排烟通道的烟尘出口端设于所述移动平台(20)的顶部远离 所述施工头。
作为优选方案，所述排烟装置还包括与所述烟尘出口端相连的烟 尘处理装置。
本发明的有益效果是：本发明的用于U肋内部仰位施工的三段式 双头机械臂同步调节装置中，设有同时调节二个施工机构横向位置的 第一调节机构以及调节高度位置的第二调节机构，第一调节机构安装 于第二调节机构上，调节装置能够同时对二个施工头进行横向位置和 高度位置进行调节，提高调解效率、节省安装空间；调节电机的输出 端与第一齿轮传动连接，第一齿轮和第二齿轮彼此啮合，通过调节电 机带动第一齿轮转动，第一齿轮同时带动第二齿轮转动向相反的方向 转动，从而对称地带动第一滑轨、第二滑轨向两个相反方向移动，最 后带动右两个施工头在水平方向上对称移动，不仅结构更加紧凑，且同时调节两个施工头的高度和水平方向的间距，而且能保障施工头角 度和位置的调节精度。
附图说明
图1为采用本发明优选实施例的用于U肋内部仰位施工的三段式 双头机械臂同步调节装置的U肋内部仰位施工系统的主视图。
图2为图1中的施工机构的立体图。
图3为图1中的平台节段的主视图。
图4为图3中行走机构的主视图。
图5为图4中的行走脚的立体图。
图中各部件标号如下：
施工机构10(其中，施工机械手臂11、施工机械手12、调节装 置13；机械手臂固定段111、第一支臂112、第二支臂113)；第一调 节机构131(其中，调节电机1311、第一齿轮1312、第二齿轮1313、 第一滑轨1314、第二滑轨1315、基座1316)；第二调节机构132(其 中，气缸1321和电磁阀1322)；移动平台20；平台节段21(其中， 平台本体211、行走机构212；雷达传感器2111；行走脚2121、行走 脚连接机构2122)；插接机构22。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明优选实施例的U肋内部仰位施工系统的结构 示意图。U肋内部仰位施工系统用于从U肋内部对U肋与面板之间待 施工区域进行仰位打磨、焊接等施工，包括施工机构10及移动平台 20，施工机构10设置在移动平台20上，移动平台20在U肋内移动，从而带动施工机构10执行打磨、焊接。
请结合参阅图2，施工机构10包括施工机械手臂11及安装在施 工机械手臂11末端的施工机械手12。施工机械手臂11包括顺次包括 机械手臂固定段111、第一支臂112及第二支臂113，机械手臂固定段 111的上端与第一支臂112的下端转动连接，第一支臂112的上端与 第二支臂113的下端转动连接，第二支臂113的上端与施工机械手12 转动连接，可以进行360°立体空间无死角施工。
打磨施工机械手12内置有排烟装置，用于处理施工过程中产生 的烟尘。排烟装置包括排烟通道及排风装置，排烟通道设于施工机器 人(平台本体211)的壳体上。排烟通道具有烟尘入口端和烟尘出口 端，施工机器人在施工时产生的烟尘可通过排风装置从烟尘入口端吸 入(施工头的端部)，从烟尘出口端排出。这种方式的排烟装置结构 更加紧凑，不需额外占用空间，解决了U肋内部空间狭小的烟尘排出 问题，确保了施工机器人监测装置的正常工作。
为了更好的进行烟尘排出，排烟通道沿施工机器人(平台本体 211)的壳体长度方向上布置，烟尘入口端设于壳体的靠近施工头121 工作的一端，烟尘出口端设于壳体的远离施工头121工作的一端。由 于烟尘在空气中会上浮，所以可以将排烟通道设于施工机器人的壳体 的顶部。
另外，为了对排出的烟尘进行处理，防止直接排出后造成大气污 染，排烟装置还包括烟尘处理装置，排烟通道的烟尘出口端与烟尘处 理装置相连接，烟尘通过烟尘出口端进入所述烟尘处理装置进行烟尘 处理。
在图示实施例中，U肋内部仰位施工系统设有两套施工机构10， 以实现同时对U肋两侧的焊缝同时进行施工。
移动平台20包括平台节段21及插接机构22，至少两个平台节段 21通过插接机构22进行连接。图示实施例中，以二个平台节段为例 进行说明。需指出的是，在其它实施例中，移动平台20的平台节段 21的数量可根据实际需要进行调整，每两个相邻的平台节段21之间 用插接机构22进行连接。
请结合参阅图3，每一平台节段21包括平台本体211及安装在平 台本体211下方的行走机构212。平台本体211为施工机器人本体， 其中设有施工动力装置、电力装置、除尘装置、摄像装置等。平台本 体211中还设有雷达传感器2111，用于检测前方有凸起障碍物。
行走机构212包括多个行走脚2121及行走脚连接机构2122，行 走脚连接机构2122沿平台节段21的长度方向设置，将该方向上的多 个行走脚2121连接成一体机构。多个行走脚2121通过行走脚连接机 构2122实现同步运动。
行走脚连接机构2122可代替的方式为电气控制的安装在平台本 体内部的水平电位传感器，或者是安装在行走脚2121上面的距离传 感器来检测高度，进而反馈到控制中心，调节其它存在位置差异的行 走脚2121。
请参阅图4和图5，在平台本体211内，施工机构10安装处设有 调节装置13包括调节水平横向位置的第一调节机构131以及调节高 度位置的第二调节机构132。第一调节机构131为施工头121的横向 移动调节机构，用于移动施工机械手臂11在横向上的位置。第一调节 机构131整体安装在第二调节机构132上。第二调节机构132为施工 头121的高度调节机构，设置在第一调节机构的131的下方，相当于 第一调节机构131的升降底座。
第一调节机构131包括调节电机1311、第一齿轮1312、第二齿轮 1313、第一滑轨1314、第二滑轨1315及基座1316，调节电机1311 固定在基座1316上，第一齿轮1312安装在基座1316上且与调节电 机1311的输出端连接，第一齿轮1312、第二齿轮1313相互啮合，第一滑轨1314、第二滑轨1315可沿横向移动地安装在基座1316上。第 一齿轮1312与第一滑轨1314配合，第二齿轮1313与第二滑轨1315 配合，第一滑轨1314、第二滑轨1315沿水平方向横向设置，施工机 构10的两条机械手臂11分别固定在第一滑轨1314、第二滑轨1315 上，第一滑轨1314、第二滑轨1315滑动带动两条机械手臂11，在横 向上做开合运动。在图示实施例中，第一滑轨1314、第二滑轨1315 可采用齿条结构。
第二调节机构132包括气缸1321和电磁阀1322，电磁阀1322控 制气缸1321的伸缩，气缸1321的活塞杆沿竖直方向设置并连接至基 座1316，实现对基座1316的举升和下降。
调节电机1311的输出端与第一齿轮1311传动连接，第一齿轮 1311和第二齿轮1312彼此啮合，且第一齿轮1312与第二齿轮1313 为两个相同的齿轮。通过调节电机1311带动第一齿轮1312转动，第 一齿轮1312同时带动第二齿轮1313转动。第一齿轮1312与第二齿轮1313向相反的方向转动，从而对称地带动第一滑轨1314、第二滑 轨1315向两个相反方向移动，最后带动左右两个施工头在水平方向 上对称移动。调节装置13不仅结构更加紧凑，且同时调节两个施工 头的高度和水平方向的间距，而且能保障施工头角度和位置的调节精 度。
本发明的以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描 述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限 制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发 明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的 保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，安装在移动平台(20)上用于对从U肋内部对U肋与面板之间待施工区域进行仰位施工的施工机构(10)进行调节，其特征在于：包括同时相向或相背调节二个所述施工机构(10)横向位置的第一调节机构(131)以及调节高度位置的第二调节机构(132)，所述第一调节机构(131)安装于所述第二调节机构(132)上，所述第二调节机构(132)安装在所述移动平台(20)上。
2.根据权利要求1所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：所述第一调节机构(131)包括调节电机(1311)、第一齿轮(1312)、第二齿轮(1313)、第一滑轨(1314)、第二滑轨(1315)及基座(1316)，所述调节电机(1311)固定在所述基座(1316)上，所述第一齿轮(1312)安装在所述基座(1316)上且与所述调节电机(1311)的输出端连接，所述第一齿轮(1312)、所述第二齿轮(1313)相互啮合，所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)可沿横向移动地安装在所述基座(1316)上，所述第一齿轮(1312)与所述第一滑轨(1314)配合，所述第二齿轮(1313)与所述第二滑轨(1315)配合，所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)沿横向设置，二个所述施工机构(10)分别与所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)连接固定。
3.根据权利要求2所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：所述第一滑轨(1314)、所述第二滑轨(1315)为分别与所述第一齿轮(1312)、所述第二齿轮(1313)啮合的齿条。
4.根据权利要求2所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：所述第二调节机构(132)包括气缸(1321)和控制所述气缸(1321)伸缩的电磁阀(1322)，所述气缸(1321)的活塞杆沿竖直方向设置并连接至所述基座(1316)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：每一所述施工机构(10)包括施工机械手臂(11)及安装在所述施工机械手臂(11)末端的施工机械手(12)，所述施工机械手臂(11)顺次包括机械手臂固定段(111)、第一支臂(112)及第二支臂(113)，所述机械手臂固定段(111)的上端与所述第一支臂(112)的下端转动连接，所述第一支臂(112)的上端与所述第二支臂(113)的下端转动连接，所述第二支臂(113)的上端与所述施工机械手(12)转动连接。
6.根据权利要求5所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：所述施工机械手(12)内置有排烟装置，所述排烟装置的排烟通道设于所述移动平台(20)的壳体的长度方向上布置，所述排烟通道的烟尘入口端位于所述施工机械手(12)的施工头的端部，所述排烟通道的烟尘出口端设于所述移动平台(20)的顶部远离所述施工头。
7.根据权利要求6所述的用于U肋内部仰位施工的三段式双头机械臂同步调节装置，其特征在于：所述排烟装置还包括与所述烟尘出口端相连的烟尘处理装置。
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