CN112356283A - 一种自动供料系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动供料系统，包括：储料装置，用于供应具备流动性的建筑材料；与储料装置连接的泵送装置，泵送装置为输送流动性建筑材料提供动力，能从储料装置内部抽取流动性建筑材料；与泵送装置出料口连接的供料管道，通过供料管道将流动性建筑材料输送至外接的执行机构；泵送控制装置，控制泵送装置供料的启停，以及测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量，并根据测量结果与执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求，根据判断结果调节泵送装置的泵送效率，实现供料的精准控制。本发明自动供料系统可大幅提升供料效率，免除人工上料所耗费的劳动力；同时精准控制供料，减少材料浪费，降低工程造价。
Description
技术领域
本发明涉及建筑机器人领域，具体地，涉及一种自动供料系统，具体可用于喷涂设备、自动抹灰机等建筑墙面作业。
背景技术
传统人工抹灰效率低，采用自动抹灰机可减少人力、提升抹灰效率，但单位时间消耗的抹灰材料随抹灰效率的增加而增加，仅凭借人工给自动抹灰机供给充足的砂浆难度较大。为配合自动抹灰机作业效率，人工给自动抹灰机上料体力消耗大，人工消耗多；另一方面，人工与自动抹灰机配合难度大，容易出现供料不准确的情况，影响自动抹灰机的作业质量；同时，人机近距离协作时存在安全隐患，设备智能程度低，相关的安全预警和防护手段不足。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动供料系统。
本发明提供一种自动供料系统，包括：
储料装置，用于供应流动性建筑材料；
与所述储料装置连接的泵送装置，所述泵送装置为输送流动性建筑材料提供动力，能从所述储料装置内部抽取所述流动性建筑材料；
与所述泵送装置出料口连接的供料管道，通过所述供料管道将所述流动性建筑材料输送至外接的执行机构；
泵送控制装置，控制所述泵送装置供料的启停，以及测量所述供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量，并根据测量结果与执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求，根据判断结果调节所述泵送装置的泵送效率，实现供料的精准控制。
优选地，所述供料管道包括：
供料硬管，所述供料硬管的进料端与所述泵送装置的出口端连接；
供料软管，所述供料软管的进料端与所述供料硬管的出料端通过第一快速接头连接；所述供料软管的管路上设有喉箍或管夹，用于接通或断开管路中所述流动性建筑材料的流通。
优选地，自动供料系统包括：
设置于所述供料管道上的料管导向装置，用于控制所述供料管道的形状，避免所述供料管道弯曲、扭转、挤压变形造成堵管。
优选地，所述料管导向装置包括：
用于支撑所述供料软管的第一导向架，所述第一导向架具有旋转自由度，保证所述供料软管适应执行机构的运动，同时对所述供料软管起到导向作用，使所述供料软管按照指定路径与执行机构连接；
设置于水平支撑面上的随动支架，所述随动支架能跟随执行机构运动，使供料管道与执行机构同步运动，避免管道缠绕或阻挡执行机构作业路线；
用于支撑供料硬管的第二导向架，且所述第二导向架支撑于所述随动支架上，所述第二导向架的旋转自由度可释放所述随动支架与所述泵送装置间的管道变形。
优选地，自动供料系统包括：
与所述供料管道出料口连接的旋转接头，所述旋转接头的出口端与执行机构料管连接，用于释放所述供料管道端部连接的约束，确保所述供料管道在执行机构运动时不发生扭转、挤压、过度弯曲。
优选地，所述旋转接头包括：
旋转装置，能作旋转运动；
设置所述旋转装置两侧的连接弯头，分别连接执行机构、所述供料管道，所述连接弯头在所述旋转装置的带动下实现旋转运动；
设置于所述旋转装置两侧的可拆卸式密封装置，且所述可拆卸式密封装置位于所述旋转装置与所述连接弯头之间，防止灰尘和砂浆进入旋转装置内部。
优选地，所述泵送控制装置包括：
供料用量测量装置，用于测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量数据，并将测量数据反馈至处理器；
处理器，接收所述供料用量测量装置反馈的测量数据，并对所述测量数据进行处理，并将处理结果通过通讯装置向变频器发送启停、变频指令；
通讯装置，所述通讯装置与所述处理器连接，并与所述处理器之间进行双向数据传输，将外部接收的信号和数据发送给所述处理器，同时将所述处理器处理的信号和变频指令数据发送给变频器；
变频器，所述变频器的输入端与所述通讯装置的输出端连接，所述变频器的输出端与所述泵送装置连接，接收启停信号和变频指令，并根据接收启停信号控制所述泵送装置的启停；以及根据接收变频指令，改变所述泵送装置供料效率以适应供料用量变化。
优选地，所述供料用量测量装置包括：设置于所述供料管道上的流量计，用于测量管道内单位时间输送流动性建筑材料体积；
设置于执行机构上的压力感应部件，用于测量执行机构上流动性建筑材料对执行机构压力，通过压力大小反映执行机构上建筑材料的用量；
或设置于执行机构上的重量感应部件，用于测量执行机构上流动性建筑材料重量，通过重量大小反映执行机构上建筑材料的用量。
优选地，所述储料装置包括：
储料容器，用于存储流动性建筑材料；
设置于所述储料容器的搅拌装置，对所述储料容器内流动性建筑材料进行搅拌；
与所述储料容器连通的第二快速接头，所述第二快速接头的出口端连接所述泵送装置；
用于支撑并带动所述储料容器移动的行走装置，并能自主移动至指定位置。
优选地，所述储料装置还包括：设置于所述储料容器进料口上方的振筛装置，能对回收余料进行过滤，剔除大粒径杂质，避免流动性建筑材料通过所述泵送装置时损坏泵机或堵泵。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种或多种的有益效果：
本发明上述系统，提升供料效率，最大限度节省人工、提高工作效率；自动抹灰机、喷涂设备等单位时间砂浆用量高于人工，可大幅提升供料效率，免除人工上料所耗费的劳动力。
本发明上述系统，通过泵送控制装置计算抹灰所需供料用量，以及实现精准控制供料，自动控制泵送装置泵送效率及泵机启停时机，减少材料浪费率，降低工程造价。
本发明上述系统，储料装置保证、改善砂浆工作性，确保砂浆泵送时的顺畅；储料装置通过设置搅拌装置，改善、保持来料运输过程的工作性，以及进一步设置振筛装置，过滤过大粒径的杂质，保证砂浆通过泵机的顺畅，减少卡泵、避免泵机损坏。
本发明上述系统，保障了作业安全性，免除人工上料的繁重劳动，免除上料所带来的人机协作；避免上料时人与抹灰机近距离作业，免除工人给抹灰机上料的负担，降低甚至避免职业病的发生。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一优选实施例的自动供料系统的结构示意图；
图2是本发明一优选实施例的自动供料系统旋转接头的结构示意；
图3是本发明一优选实施例的自动供料系统储料装置的结构示意图；
图4是本发明一应用例的自动供料系统与自动抹灰机的连接示意图；
图5是本发明另一应用例的自动供料系统与喷涂设备的连接示意图；
图中标记分别表示为：1为储料装置、2为泵送装置、3为泵送控制装置、4为供料管道、5为料管导向装置、6为旋转接头、7为执行机构、8为自动抹灰机、9为喷涂设备、10为房间、11为墙面、601为旋转装置、602a、602b为连接弯头、603a、603b为可拆卸式密封装置、101为储料容器、102为搅拌装置、103为行走装置、104为第二快速接头、105为振筛装置、401为供料硬管、402为供料软管、501为第一导向架、502为第二导向架、503为随动支架、504为第一快速接头。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
参照图1所示，为本发明一优选实施例的自动供料系统的结构示意图，将该自动供料系统与外接的自动抹灰机或喷涂设备的执行机构连接，能给自动抹灰机或喷涂设备的执行机构进行自动供料。图中包括储料装置1、泵送装置2、泵送控制装置3、供料管道4以及抹灰机。
其中，储料装置1用于供应流动性建筑材料；流动性建筑材料可以为腻子、油漆、砂浆等流动性建筑材料。
泵送装置2与储料装置1的料管出口连接，泵送装置2为输送流动性建筑材料提供动力，能从储料装置1内部抽取流动性建筑材料；泵送装置2可以采用泵机。采用泵机直接与储料装置1连接，从储料装置1中直接吸料，省去人工卸料及装填，去除供料时人机协作中带来的安全风险。
与泵送装置2出料口连接的供料管道4，通过供料管道4将流动性建筑材料输送至执行机构7；通过泵送装置2抽取储料装置1内部的流动性建筑材料，通过供料管道4泵送砂浆至执行机构7，大幅度节省人工、提高供料效率。
泵送控制装置3控制泵送装置2供料的启停，以及测量供料管道4的流量或执行机构7的供料压力、重量，并根据测量结果和执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求；即由执行机构7工作效率可以推算出实际建筑材料的用量(标准流量或标准存料量)。根据判断结果调节泵送装置2的泵送效率，将测量结果与标准流量或标准存料量进行比较，当测量结果等于标准流量或执行机构7内标准存料量时，满足供料效率，判断为满足供料需求。当测量结果大于标准流量或执行机构7内标准存料量时，判断为不满足供料需求，则根据多出量通过变频器降低至匹配的供料效率。当测量结果小于标准流量或执行机构7内标准存料量较标准量时，判断为不满足供料需求，则通过变频器增加匹配的供料效率，实现供料的精准控制。通过泵送控制装置3测量并计算抹灰或喷涂供料所需用量，自动控制泵送装置2供料的启停及供料效率，彻底去除人工对自动抹灰机8供料不精准的影响，提升设备自动化程度，精确控制供料用量，保证施工质量的同时减少材料浪费。
在其他部分优选实施例中，参照图1所示，供料管道4包括供料硬管401和供料软管402，其中，供料硬管401的进料端与泵送装置2的出口端连接，泵机出口压力较大，采用硬管抗压强度大；供料软管402的进料端与供料硬管401的出料端通过第一快速接头504连接，供料软管402到执行机构7，执行机构7为供料末端，压力小，采用软管，可适应变形。供料软管402的管路上设有喉箍或管夹，用于接通或断开管路中流动性建筑材料的流通。供料管道4可与泵送装置2、储料装置1快速连接，并保证连接密封性；通过软硬管结合的方式与执行机构7、泵送装置2连接，配合料管导向装置5，既保证供料管道4在小弯曲半径位置时的适应性，又满足管道抗压强度要求。
在其他部分优选实施例中，参照图1所示，自动供料系统包括料管导向装置5。料管导向装置5设置于供料管道4上。具体是将供料管道4穿过料管导向装置5，使管道按规定形状布置，控制供料管道4的形状，避免供料管道4过度弯曲、扭转、挤压变形造成堵管。
在其他部分优选实施例中，参照图1所示，料管导向装置5包括第一导向架501、随动支架503和第二导向架502；其中，第一导向架501支撑供料软管402，即将供料软管402穿过第一导向架501，从而将供料软管402按照所需形状布置。第一导向架501具有旋转自由度，保证供料软管402适应执行机构7的运动，同时对供料软管402起到导向作用，使供料软管402按照指定路径与执行机构7连接。随动支架503设置于水平支撑面上，随动支架503能跟随执行机构7运动，使供料管道4与执行机构7同步运动，避免管道缠绕或阻挡执行机构7作业路线。第二导向架502用于支撑供料硬管401且第二导向架502支撑于随动支架503上，第二导向架502的旋转自由度可释放随动支架503与泵送装置2间的管道扭转、挤压、过度弯曲。
在其他部分优选实施例中，参照图1所示，自动供料系统包括旋转接头6。旋转接头6与供料管道4出料口连接，旋转接头6的出口端与执行机构7料管连接，释放供料管道4端部连接的约束，确保供料管道4在执行机构7运动时不发生扭转、挤压、过度弯曲。通过旋转接头6将自动供料系统的供料管道4与执行机构7连接，使供料管道4在执行机构7运动过程中不发生扭转、挤压、过度弯曲。
在其他部分优选实施例中，参照图2所示，旋转接头6包括旋转装置601、两个连接弯头602a、602b和两个可拆卸式密封装置603a、603b；其中，旋转装置601能作旋转运动；两个连接弯头602a、602b分别设置旋转装置601两侧，分别用于连接执行机构7、供料管道4的出料端。两个连接弯头602a、602b在旋转装置601的带动下实现旋转运动。两个可拆卸式密封装置603a、603b分别设置于旋转装置601两侧，且位于旋转装置601与连接弯头之间，防止灰尘和砂浆进入旋转装置601内部破坏和污染精密旋转部件。采用可拆卸式密封装置易于拆卸，可定期更换易损密封件。
在其他部分优选实施例中，泵送控制装置包括通讯装置、变频器、供料用量测量装置和处理器；其中，
供料用量测量装置，用于测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量数据，并将测量数据反馈至处理器；
处理器接收供料用量测量装置反馈的测量数据，并对测量数据进行处理，并将处理结果通过通讯装置向变频器发送启停、变频指令；
通讯装置与处理器连接，并与处理器之间进行双向数据传输，将外部接收的信号和数据发送给处理器，同时将处理器处理的信号和变频指令数据发送给变频器；
变频器的输入端与通讯装置的输出端连接，变频器的输出端与泵送装置连接，接收启停信号和变频指令，并根据接收启停信号控制泵送装置的启停；以及根据接收变频指令改变泵送装置供料效率以适应供料用量变化。
在其他部分优选实施例中，参照图3所示，储料装置1包括储料容器101、搅拌装置102、第二快速接头104和行走装置103。
其中，储料容器101用于存储流动性建筑材料。
搅拌装置102设置于储料容器101的内部，能对储料容器101内流动性建筑材料进行搅拌。将拌制好砂浆倾卸至储料容器101中进行储存；启动搅拌装置对储料容器101内砂浆进行搅拌，避免卸入储料容器101的砂浆搅拌不均匀影响泵送，同时在运输过程中防止砂浆离析。
第二快速接头104与储料容器101连通，第二快速接头104的出口端连接泵送装置2；第二快速接头104将储料容器101的供料管与泵机相连。作为一优选方式，在第二快速接头104处设置阀门，仅在连接泵机后开启，平时关闭防止漏料。
行走装置103用于支撑并带动储料容器101移动，能自主移动至指定位置。减轻人力拖动时大量耗费体力。作为一优选方式，行走装置103由电动驱动。
在其他部分优选实施例中，参照图3所示，储料装置1包括：设置于储料容器101进料口上方的振筛装置105。抹灰机抹灰或喷涂设备9作业时掉落的余料回收至储料容器101时，可通过振筛装置105对回收余料进行过滤，剔除大粒径杂质，避免流动性建筑材料通过泵送装置2时损坏泵机或堵泵。
在其他部分优选实施例中，测量装置包括：流量计、压力感应部件或者重量感应部件；其中，流量计设置于供料管道4上，用于测量管道内单位时间输送流动性建筑材料体积；压力感应部件设置于执行机构7上，用于测量执行机构7上流动性建筑材料对执行机构7压力，通过压力大小反映执行机构7上建筑材料的用量；重量感应部件设置于执行机构7上，用于测量执行机构7上流动性建筑材料重量，通过重量大小反映执行机构7上建筑材料的用量。
基于上述自动供料系统的结构特征，参照图4所示，下面提供一应用例将上述自动供料系统应用于抹灰机，对房间10的墙面11进行抹灰作业，即可实现抹灰机自动供料功能。
抹灰机进入作业位置，将泵机(泵送装置2)、储料车(储料装置1)、料管导向装置5送至指定地点。一方面，将供料管道4连接泵机吸料口及储料车的第二快速接头104，从储料车抽取砂浆至泵机；另一方面，将供料管道4连接泵机出料口及抹灰机执行机构7，将储料车内砂浆泵送至抹灰机执行机构7。将供料硬管401从泵机出料口经过随动支架503上的硬管导向架与软管导向架的软管连接，供料软管402与固定在抹灰机执行机构7的旋转接头6连接。通过有线或无线的方式连接泵机控制系统及抹灰机，可使两者进行通讯，供料管道4上设置流量计或抹灰执行机构7设置压力、重量等感应装置。泵机处设置变频器。将感应装置、变频器与自动供料控制系统相连。
当抹灰机开始抹灰时，与泵送控制装置3通讯，泵送控制装置3启动泵机，砂浆从储料车通过泵机泵送至抹灰机执行机构7，抹灰机执行机构7运行时，供料管道4适应执行机构7的运动，用料感应装置根据抹灰效率，测试供料是否足够，通过变频器调节泵机泵送效率，达到供料的精准控制。抹灰结束后，抹灰机给自动供料控制系统通讯，泵机停止供料。
基于上述自动供料系统的结构特征，参照图5所示，下面提供另一应用例将上述自动供料系统应用于喷涂设备9，对房间10的墙面11进行喷涂作业，即可实现喷涂设备9的自动供料功能。
喷涂设备9进入作业位置，将泵机、储料车、料管导向装置送至指定地点。一方面，供料管道4连接泵机(泵送装置2)吸料口及储料车快速接头，从储料车(储料装置1)抽取砂浆至泵机；另一方面，供料管道4连接泵机出料口及喷涂设备9喷头，将储料车内腻子、油漆、砂浆等流动性建筑材料泵送至喷涂设备9执行机构7。供料硬管401从泵机出料口经过随动支架503上的硬管导向架与软管导向架的软管连接，软管与固定在执行机构7的旋转接头6连接。通过有线或无线的方式连接泵机控制系统及喷涂设备9，可使两者进行通讯，供料管上设置流量计或执行机构7设置压力、重量等感应装置。泵机处设置变频器。将感应装置、变频器与自动供料控制系统相连。
当喷涂设备9开始喷涂时，与泵送控制装置3通讯，泵送控制装置3启动泵机，流动性建筑材料从储料车通过泵机泵送至喷涂设备9的执行机构7，喷涂设备9执行机构7运行时，供料管道4适应执行机构7的运动，供料用量测量装置根据喷涂效率，测试供料是否足够，通过变频器调节泵机泵送效率，达到供料的精准控制。喷涂结束后，喷涂设备9给自动供料控制系统通讯，泵机停止供料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。
Claims (10)
1.一种自动供料系统，其特征在于，包括：
储料装置，用于供应具备流动性的建筑材料；
与所述储料装置连接的泵送装置，所述泵送装置为输送流动性建筑材料提供动力，能从所述储料装置内部抽取所述流动性建筑材料；
与所述泵送装置出料口连接的供料管道，通过所述供料管道将所述流动性建筑材料输送至外接的执行机构；
泵送控制装置，控制所述泵送装置供料的启停，以及测量所述供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量，并根据测量结果与执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求，根据判断结果调节所述泵送装置的泵送效率，实现供料的精准控制。
2.根据权利要求1所述的自动供料系统，其特征在于，所述供料管道包括：
供料硬管，所述供料硬管的进料端与所述泵送装置的出口端连接；
供料软管，所述供料软管的进料端与所述供料硬管的出料端通过第一快速接头连接；所述供料软管的管路上设有喉箍或管夹，用于接通或断开管路中所述流动性建筑材料的流通。
3.根据权利要求2所述的自动供料系统，其特征在于，还包括：
设置于所述供料管道上的料管导向装置，用于控制所述供料管道的形状，避免所述供料管道弯曲、扭转、挤压变形造成堵管。
4.根据权利要求3所述的自动供料系统，其特征在于，所述料管导向装置包括：
用于支撑所述供料软管的第一导向架，所述第一导向架具有旋转自由度，保证所述供料软管适应执行机构的运动，同时对所述供料软管起到导向作用，使所述供料软管按照指定路径与执行机构连接；
设置于水平支撑面上的随动支架，所述随动支架能跟随执行机构运动，使供料管道与执行机构同步运动，避免管道缠绕或阻挡执行机构作业路线；
用于支撑供料硬管的第二导向架，且所述第二导向架支撑于所述随动支架上，所述第二导向架的旋转自由度可释放所述随动支架与所述泵送装置间的管道变形。
5.根据权利要求1所述的自动供料系统，其特征在于，还包括：
与所述供料管道出料口连接的旋转接头，所述旋转接头的出口端与执行机构料管连接，用于释放所述供料管道端部连接的约束，确保所述供料管道在执行机构运动时不发生扭转、挤压、过度弯曲。
6.根据权利要求5所述的自动供料系统，其特征在于，所述旋转接头包括：
旋转装置，能作旋转运动；
设置所述旋转装置两侧的连接弯头，分别连接执行机构、所述供料管道，所述连接弯头在所述旋转装置的带动下实现旋转运动；
设置于所述旋转装置两侧的可拆卸式密封装置，且所述可拆卸式密封装置位于所述旋转装置与所述连接弯头之间，防止灰尘和砂浆进入所述旋转装置内部。
7.根据权利要求1所述的自动供料系统，其特征在于，所述泵送控制装置包括：
供料用量测量装置，用于测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量数据，并将测量数据反馈至处理器；
处理器，接收所述供料用量测量装置反馈的所述测量数据，并对所述测量数据进行处理，并将处理结果通过通讯装置向变频器发送启停、变频指令；
通讯装置，所述通讯装置与所述处理器连接，并与所述处理器之间进行双向数据传输，将外部接收的信号和数据发送给所述处理器，同时将所述处理器处理的信号和变频指令数据发送给变频器；
变频器，所述变频器的输入端与所述通讯装置的输出端连接，所述变频器的输出端与所述泵送装置连接，接收启停信号和变频指令，并根据接收启停信号控制所述泵送装置的启停；以及根据接收变频指令改变所述泵送装置供料效率，以适应供料用量变化。
8.根据权利要求7所述的自动供料系统，其特征在于，所述供料用量测量装置包括：
设置于所述供料管道上的流量计，用于测量管道内单位时间输送流动性建筑材料体积；
设置于执行机构上的压力感应部件，用于测量执行机构上流动性建筑材料对执行机构压力，通过压力大小反映执行机构建筑材料的用量；
或设置于执行机构上的重量感应部件，用于测量执行机构上流动性建筑材料重量，通过重量大小反映执行机构建筑材料的用量。
9.根据权利要求1-8任一项所述的自动供料系统，其特征在于，所述储料装置包括：
储料容器，用于存储流动性建筑材料；
设置于所述储料容器的搅拌装置，对所述储料容器内流动性建筑材料进行搅拌；
与所述储料容器连通的第二快速接头，所述第二快速接头的出口端连接所述泵送装置；
用于支撑并带动所述储料容器移动的行走装置，并能自主移动至指定位置。
10.根据权利要求9所述的自动供料系统，其特征在于，所述储料装置还包括：设置于所述储料容器进料口上方的振筛装置，能对回收余料进行过滤，剔除大粒径杂质，避免流动性建筑材料通过所述泵送装置时损坏泵机或堵泵。
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