CN112227664B - 一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，涉及建筑墙体喷涂施工领域；包括无线遥控系统和升降装置，升降装置包括结构框架，结构框架两端分别连接有一个悬臂，两个悬臂分别与建筑顶层面接触连接，结构框架一侧设置有抗风机构；结构框架上安装有随动机构，随动机构上设置有支架，支架上固定安装有视频监控摄像头和平衡器，平衡器上穿设有输料管，输料管一端与供料泵连接，另一端连接有喷嘴，喷嘴设置于四自由度运动臂上，四自由度运动臂安装于结构框架上，结构框架一侧设置有空气泵，空气泵与喷嘴通过管路连接；升降机构、四自由度运动臂、供料泵和空气泵均分别与无线遥控系统连接。本发明方便运输与安装，抗环境能力强，稳定性高。

Description

一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备

技术领域

本发明涉及建筑墙体喷涂施工领域，特别是涉及一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备。

背景技术

目前建筑工程行业，外墙喷涂工作由人工完成，劳动强度大，并伴有高空坠落的风险。施工队伍老龄化严重，施工人员的体能包括反应能力都有所下降，导致施工效率降低。随着中国国力的崛起，劳动人民的待遇不断提高，在项目施工过程中人工成本越来越高，综合这几点因素，可以分析出建筑行业的利润点正在被逐渐压缩，要想提高工程项目利润点，材料成本基本是固化的，只能从施工过程中寻找突破口，解决办法就是提高施工效率。以制造业为例，随着工业制造行业的崛起，机器人技术已经非常成熟，依靠机器换人的战略，成功的解决了很多制造行业用工荒，用工难，生产效率低下等问题，为制造行业降低了成本。如果只是将工业机器人直接拿到建筑施工行业领域中应用，也不容易实现，比如可操作性难、现场对接复杂、抗环境能力差、项目成本高等诸多问题。

在喷涂设备作业时，设备悬挂于空中，就避免不了自然环境的影响，当刮风时，设备会随风摇摆，影响了稳定性， 如申请号为：201720368480.6的发明专利申请公开了一种全方位高空喷涂机器人，利用风扇形成空气对流的原理，来控制设备平衡的目的，其整套平衡系统比较复杂，实现起来比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，以解决上述现有技术存在的问题，方便运输与安装，抗环境能力强，稳定性高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，包括无线遥控系统和升降装置，所述升降装置包括水平设置的结构框架，所述结构框架两端分别连接有一个悬臂，两个所述悬臂分别与建筑顶层面接触连接，所述结构框架一侧设置有抗风机构；所述结构框架上安装有随动机构，所述随动机构上设置有支架，所述支架上固定安装有视频监控摄像头和平衡器，所述平衡器上穿设有输料管，所述输料管一端与位于所述结构框架下端的供料泵连接，另一端连接有喷嘴，所述喷嘴设置于四自由度运动臂上，所述四自由度运动臂安装于所述结构框架上，所述结构框架一侧设置有空气泵，所述空气泵与所述喷嘴通过管路连接；所述升降装置、四自由度运动臂、供料泵和空气泵均分别与所述无线遥控系统连接。

可选的，所述悬臂包括固定连接的第一横梁和纵梁，所述纵梁下端面与建筑顶层面接触连接，所述纵梁顶部支撑有钢丝绳，所述钢丝绳一端与所述第一横梁前端固定连接，另一端与所述第一横梁后端固定连接。

可选的，所述结构框架包括水平设置的承重梁，所述承重梁两侧固定安装有侧栏，所述侧栏外侧设置有多个U型固定卡，多个所述U型固定卡采用倒U字型依次卡接于所述承重梁上。

可选的，所述提升传动机构包括与所述第一横梁的前端下部固定连接的第一定滑轮和第二定滑轮，所述承重梁端部固定设置有电动提升机、动滑轮和吊环；所述吊环上固定连接有吊索，所述吊索一端与所述吊环固定连接，另一端向上绕过第一定滑轮后，再向下绕过动滑轮，再向上绕过第二定滑轮，再向下穿入电动提升机的输入端，最后由电动提升机的输出端输出并悬于空中，整个吊索呈现为一个“M”型结构。

可选的，所述随动机构包括设置在所述U型固定卡上的第一拖链和直线导轨；所述直线导轨上滑动设置有所述支架，所述支架一侧与所述第一拖链一侧固定连接，所述第一拖链端部连接有马达。

可选的，所述四自由度运动臂包括X直线运动轴、Y直线运动轴、W旋转运动轴和P旋转运动轴；所述X直线运动轴包括第二横梁、马达、防尘罩、第一接口法兰、第二拖链；所述第二拖链设置于所述第二横梁上，所述第二拖链一端与所述第一接口法兰连接，另一端与位于所述第二横梁上的马达连接，所述防尘罩设置于所述第二横梁上部；所述Y直线运动轴包括与所述第一接口法兰连接的第二接口法兰，所述第二接口法兰固定安装有上下对称设置的限位轮，位于上端的限位轮和下端的限位轮之间设置有伸缩臂，所述伸缩臂固定连接有第三拖链，所述第三拖链一端连接有设置于伸缩臂一端的马达，所述伸缩臂一端设置有前端法兰另一端设置有后端法兰；所述W旋转运动轴包括主动轮、被动轮、同步带、传动轴、减速器；所述主动轮与被动轮均分别安装于所述后端法兰上，且所述主动轮和被动轮通过同步带传动，所述被动轮与所述传动轴一端连接，所述传动轴另一端通过前端法兰与所述减速器连接，所述减速器与所述P旋转运动轴传动连接；所述P旋转运动轴上转动安装有输出轴，所述输出轴末端安装有法兰板，所述法兰板与所述喷嘴固定连接。

可选的，所述抗风机构包括摆臂、滚轮、电动推杆；所述摆臂与所述U型固定卡外侧的底部转动连接，所述摆臂一端安装有滚轮，另一端活动连接有电动推杆，所述摆臂与所述U型固定卡连接处至所述电动推杆一端的距离小于所述摆臂与所述U型固定卡连接处至所述滚轮一端的距离；所述电动推杆与所述U型固定卡内侧固定连接，所述滚轮能够在墙体上滚动。

可选的，所述无线遥控系统包括PLC控制器、无线接收器、无线发射器、视频监控摄像头、显示屏；所述无线发射器配置两套十字手柄、启动按钮、急停按钮、喷涂按钮、手动/自动按钮、调试旋钮，显示屏集成在无线发射器上，无线接收器与无线发射器通过射频技术通讯，无线接收器能够与控制电箱内的PLC控制器进行通讯。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，无需再增加其他设备，即能实现从地面到高空的升降装置和从四自由度运动臂，并由无线遥控系统控制的整套装置。升降装置通过吊索装置改进为“M”型结构，提高了稳定性，并在“U”型固定卡上安装了抗风装置，利用摆臂与墙面的支撑，使吊索与墙面具有一定的夹角，在垂直力与角度的作用下，使抗风装置的滚轮与墙面具有一定的摩擦力，起到了抗风摆动的目的。 四自由度运动臂通过4个运动轴取代了人工手臂的动作，操作人员可以控制无线遥控系统非常轻松的，安全的完成高强度高危险的高空喷涂作业工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为设备总示意图；

图2为升降装置结构示意图；

图3为提升传动机构及悬臂结构示意图；

图4为随动机构及抗风机构结构示意图；

图5为四自由度运动臂结构示意图；

图6为X直线运动轴结构示意图；

图7为Y直线运动轴、W旋转运动轴、P旋转运动轴结构示意图；

图8为无线遥控系统的拓扑图；

其中，100、升降装置；110、结构框架；120、提升传动机构；130随动机构；140、抗风机构；150、悬臂 ；160、供料泵；170、空气泵；111、侧栏；112、承重梁；113、U型固定卡；121、电动提升机；122、吊索；123第一定滑轮；124、第二定滑轮；125、动滑轮；126、吊环；131、第一拖链；132、直线导轨；133、支架；134、输料管；135、平衡器；136、视频监控摄像头；141、摆臂；142、滚轮；143、电动推杆；151、第一横梁；152、纵梁；153、钢丝绳；其中210、X直线运动轴；220、Y直线运动轴；230、W旋转运动轴；240、P旋转运动轴；211、第二横梁；212、马达；213、防尘罩；214、第一接口法兰；215、第二拖链；221、第二接口法兰；222、伸缩臂；223、限位轮；224、前端法兰；225、后端法兰；231、主动轮；232、被动轮；233、同步带；234传动轴；235、减速器；241、驱动轴；242、输出轴；243、法兰板。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，以解决上述现有技术存在的问题，方便运输与安装，抗环境能力强，稳定性高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，如图1-图8所示，包括升降装置100，升降装置100包括结构框架110、提升传动机构120、随动机构130、抗风机构140、悬臂150、以及配合喷涂使用的供料泵160、空气泵170。

其中，结构框架110是基础，为提升传动机构120、随动机构130、抗风机构140提供支撑，可由型钢直接焊接而成，包括侧栏111、承重梁112、U型固定卡113若干个，U型固定卡113以倒U字的姿态牢固的卡在承重梁112上。

提升传动机构120包括电动提升机121、吊索122、第一定滑轮 123、第二定滑轮124、动滑轮125、吊环126、吊索122的一端固定承重梁112的吊环126上，向上绕过安装在悬臂150上的一个第一定滑轮 123 ，向下绕过安装在承重梁112上的一个动滑轮125，再向上绕过悬臂150上的一个第二定滑轮 124，再向下穿入电动提升机121的输入端，最后由电动提升机121的输出端输出并悬于空中，整个吊索呈现出一个“M”型。电动提升机121安装在结构框架110的承重梁112上，当电动提升机121拉动吊索时，带动整个结构框架110提升； “M”吊索结构优于目前市场上吊篮“1”字型吊索结构，具有较好的稳定性。

第一定滑轮123和第二定滑轮124分别连接于悬臂150上，其中，第一横梁151一端连接第一定滑轮123和第二定滑轮124，大概第一横梁151的1/4处设置一根纵梁152，其下端面与建筑顶层面接触后作为支点，其上端面用于支撑钢丝绳153，钢丝绳153一头与第一横梁151前端连接，一头与第一横梁151后端连接，其中间位置与纵梁152顶面连接，在钢丝绳153紧固后与第一横梁151，纵梁153组成一个结构坚固的三角形态。

进一步的，随动机构130包括设置在U型固定卡113上的第一拖链131、直线导轨132、安装在导轨上的支架133、安装在支架133上的平衡器135、视频监控摄像头136；经过第一拖链131后同时与平衡器135连接的输料管134，输料管134用于连接供料泵160和喷嘴，空气泵170与喷嘴连接，从而为喷嘴喷料提供动力，并能够将喷出的料与空气泵处的气体结合，使得喷料更均匀和分散。抗风机构140包括摆臂141、滚轮142、电动推杆143，摆臂141大概1/5处设置为一个旋转支点，支点到滚轮142中心为阻力臂，另外一侧为动力臂，动力臂连接电动推杆143的伸缩杆，其缸体一端与U型固定卡113连接，当电动推杆143推动动力臂时，摆臂141以旋转支点为轴心，向上旋转60°。其设置主要是因为设备在施工过程中，受到风的影响，自由无规律的摆动，会影响喷涂质量，升降装置100通过吊索122、抗风增阻轮与墙体之间形成一个夹角，滚轮142对墙体施加一定的力，进而控制了设备的抗风稳定性。

四自由度运动臂包括：X直线运动轴210、Y直线运动轴220、W旋转运动轴230、P旋转运动轴240；X直线运动轴210包括第二横梁211、马达212、防尘罩213、第一接口法兰214、第二拖链215；Y直线运动轴220包括第二接口法兰221与X直线运动轴210的第一接口法兰214连接，其伸缩臂222在限位轮223的限制下，只能延Y方向直线运动，伸缩臂222配置前端法兰224与后端法兰225；W旋转运动轴240包括主动轮231、被动轮232、同步带233、传动轴234、减速器235；主动轮231与被动轮232都安装在后端法兰225上，其中间通过同步带233传动，被动轮232与传动轴234连接，传动轴234又通过前端法兰224与减速器235连接，当主动轮231旋转时，会带动减速器235转动，同时也会带动P旋转运动轴240转动，的驱动轴241与被动轮232连接，另一端与减速器235输入端连接，因为减速器235具有调速的作用，同时也就有90°换向的作用，输出轴242可以安装法兰板243，法兰板243用来连接不同的喷嘴，当驱动轴241转动时，最终可以驱动喷嘴摆动。

本发明采用的无线遥控系统如图8所示，包括：PLC、无线接收器、无线发射器、视频监控摄像头、显示屏；无线遥控系统通过对PLC编程后，可实现自动控制功能，在墙体平整无干涉点的情况下，可以实现自动喷涂功能；同时还包括手动控制功能，在墙体出现凸台、凹台、窗口的情况下，通过视频监控摄像头观察，操作手中的无线发射器控制按钮，完成复杂的喷涂作业环境；无线发射器配置两套十字手柄、启动按钮、急停按钮、喷涂按钮、手动/自动按钮、调试旋钮，显示器集成在无线发射器上，无线接收器与无线发射器通过无线射频通讯，通讯技术可到达到150米范围内，无线接收器具备profinet网络通讯协议接口，可以与控制电箱内的PLC进行通讯，所有的逻辑指令都通过PLC编程后进而控制每个功率部件的驱动器，各个驱动器驱动各个对应的马达等用电器。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种遥控式建筑外墙自动喷涂设备，其特征在于：包括无线遥控系统和升降装置，所述升降装置包括提升传动机构、随动机构、抗风机构和水平设置的结构框架，所述结构框架两端分别连接有一个悬臂，两个所述悬臂分别与建筑顶层面接触连接，所述结构框架一侧设置有抗风机构；所述结构框架上安装有随动机构，所述随动机构上设置有支架，所述支架上固定安装有视频监控摄像头和平衡器，所述平衡器上穿设有输料管，所述输料管一端与位于所述结构框架下端的供料泵连接，另一端连接有喷嘴，所述喷嘴设置于四自由度运动臂上，所述四自由度运动臂安装于所述结构框架上，所述结构框架一侧设置有空气泵，所述空气泵与所述喷嘴通过管路连接；所述升降装置、四自由度运动臂、供料泵和空气泵均分别与所述无线遥控系统连接；所述悬臂包括固定连接的第一横梁和纵梁，所述纵梁下端面与建筑顶层面接触连接，所述纵梁顶部支撑有钢丝绳，所述钢丝绳一端与所述第一横梁前端固定连接，另一端与所述第一横梁后端固定连接；所述结构框架包括水平设置的承重梁，所述承重梁两侧固定安装有侧栏，所述侧栏外侧设置有多个U型固定卡，多个所述U型固定卡采用倒U字型依次卡接于所述承重梁上；所述抗风机构包括摆臂、滚轮、电动推杆，摆臂1/5处设置为一个旋转支点，旋转支点到滚轮中心为阻力臂，另外一侧为动力臂，动力臂连接电动推杆的伸缩杆，其缸体一端与U型固定卡连接，当电动推杆推动动力臂时，摆臂能够以旋转支点为轴心，向上旋转60°；所述摆臂与所述U型固定卡外侧的底部转动连接，所述摆臂一端安装有滚轮，另一端活动连接有电动推杆，所述摆臂与所述U型固定卡连接处至所述电动推杆一端的距离小于所述摆臂与所述U型固定卡连接处至所述滚轮一端的距离；所述电动推杆与所述U型固定卡内侧固定连接，所述滚轮能够在墙体上滚动。

2.根据权利要求1所述的遥控式建筑外墙自动喷涂设备，其特征在于：所述提升传动机构包括与所述第一横梁的前端下部固定连接的第一定滑轮和第二定滑轮，所述承重梁端部固定设置有电动提升机、动滑轮和吊环；所述吊环上固定连接有吊索，所述吊索一端与所述吊环固定连接，另一端向上绕过第一定滑轮后，再向下绕过动滑轮，再向上绕过第二定滑轮，再向下穿入电动提升机的输入端，最后由电动提升机的输出端输出并悬于空中，整个吊索呈现为一个“M”型结构。

3.根据权利要求2所述的遥控式建筑外墙自动喷涂设备，其特征在于：所述随动机构包括设置在所述U型固定卡上的第一拖链和直线导轨；所述直线导轨上滑动设置有所述支架，所述支架一侧与所述第一拖链一侧固定连接，所述第一拖链端部连接有马达。

4.根据权利要求2所述的遥控式建筑外墙自动喷涂设备，其特征在于：所述四自由度运动臂包括X直线运动轴、Y直线运动轴、W旋转运动轴和P旋转运动轴；所述X直线运动轴包括第二横梁、马达、防尘罩、第一接口法兰、第二拖链；所述第二拖链设置于所述第二横梁上，所述第二拖链一端与所述第一接口法兰连接，另一端与位于所述第二横梁上的马达连接，所述防尘罩设置于所述第二横梁上部；所述Y直线运动轴包括与所述第一接口法兰连接的第二接口法兰，所述第二接口法兰固定安装有上下对称设置的限位轮，位于上端的限位轮和下端的限位轮之间设置有伸缩臂，所述伸缩臂固定连接有第三拖链，所述第三拖链一端连接有设置于伸缩臂一端的马达，所述伸缩臂一端设置有前端法兰另一端设置有后端法兰；所述W旋转运动轴包括主动轮、被动轮、同步带、传动轴、减速器；所述主动轮与被动轮均分别安装于所述后端法兰上，且所述主动轮和被动轮通过同步带传动，所述被动轮与所述传动轴一端连接，所述传动轴另一端通过前端法兰与所述减速器连接，所述减速器与所述P旋转运动轴传动连接；所述P旋转运动轴上转动安装有输出轴，所述输出轴末端安装有法兰板，所述法兰板与所述喷嘴固定连接。

5.根据权利要求1所述的遥控式建筑外墙自动喷涂设备，其特征在于：所述无线遥控系统包括PLC控制器、无线接收器、无线发射器、视频监控摄像头、显示屏；所述无线发射器配置两套十字手柄、启动按钮、急停按钮、喷涂按钮、手动/自动按钮、调试旋钮，显示屏集成在无线发射器上，无线接收器与无线发射器通过射频技术通讯，无线接收器能够与控制电箱内的PLC控制器进行通讯。

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