CN112681684A - 自动爬行喷涂机器及其喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动爬行喷涂机器及其喷涂方法，包括：爬升系统、吸附系统和喷涂系统；所述吸附系统和喷涂系统均设置于爬升系统上；所述爬升系统由上爬架、下爬架和顶推组件构成，所述顶推组件将上爬架和下爬架连接，且可顶推所述上爬架和下爬架。本发明可以适用于所有的桥梁混凝土面，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域。更具体地说，本发明涉及一种自动爬行喷涂机器及其喷涂方法。
背景技术
桥梁结构的表面涂装关系到桥梁的耐久性，对桥梁的使用安全起着至关重要的作用，历来受到大家的重视。目前，对桥梁结构的涂装以人工为主，主要是因为桥梁结构一般尺寸很大，要实现自动化喷涂需要搭设较为高大的施工作业平台，同时喷涂所需要的仪器设备繁重，且有振动，客观上对施工作业平台的要求很高。人工作业对作业人员身体健康有较大影响，而高平台作业的危险性很高，且施工的速度和质量不可控，因此，需要进行自动化喷涂。
如专利授权公告号CN 105317201 B公开了建筑物表面喷涂机器人，主要包括喷枪、喷浆机、大刮板、行走小车和控制系统组成，适用于砂浆的喷涂和自动抹平，且最大高度应不超过3m，适用于近地面墙体的施工作业。专利授权公告号CN 206844590 U公开了一种建筑用自动喷涂机器人，包括底板、涂料箱、设备箱、旋转电机、蓄电池、蓄水箱、高压水泵、工作台等组成，该喷涂机器人受限于电动推杆的长度，可达到范围也比较有限。专利公布号CN 105507565 B公开了一种自动喷涂机，包括控制装置、自动行走车子、升降装置、喷枪、供料装置和动力装置，主要用于于室内装潢的全自动喷涂，最大作业高度不超过3m。又如专利公布号CN 108118870 A公开了一种建筑外墙涂料自动喷涂机构，主要包括L型平台、转向轮、吸盘、导轨、多关节机械臂、视觉感应器、电机、减速器等组成，该装置需要事先在待喷涂构件顶部设置较为强大的悬吊系统，需要较长的准备时间。
现有的一些机器人、喷涂机等，或只能适用于墙体等立面，或者作业高度低(无法达到20m甚至更高)、或者只能在室内工作，又或者机动性差，需要较长的准备时间，无法适应大高度、高机动性、精确控制、室外作业环境等条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动爬行喷涂机器及其喷涂方法，可以适用于所有的桥梁混凝土面，适用范围广。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种自动爬行喷涂机器，包括：爬升系统、吸附系统和喷涂系统；所述吸附系统和喷涂系统均设置于爬升系统上；
所述爬升系统由上爬架、下爬架和顶推组件构成，所述顶推组件将上爬架和下爬架连接，且可顶推所述上爬架和下爬架。
优选的是，所述上爬架和下爬架均由横梁和纵向轨道梁连接形成框型结构；
所述顶推组件由顶推杆和限位滑块组成；所述顶推杆设置于上爬架的下横梁与下爬架的上横梁之间。
优选的是，所述吸附系统设置于横梁的两端，所述吸附系统包括伸缩杆、承力杆和真空吸盘；所述伸缩杆与所述真空吸盘连接，所述承力杆与所述真空吸盘连接。
优选的是，所述承力杆可滑动的连接于横梁上。
优选的是，所述喷涂系统设置于下爬架纵向轨道梁的下部；所述喷涂系统包括连接导管和喷枪，所述连接导管固定于下爬架纵向轨道梁的下部，并与喷枪连通。
优选的是，由上至下还包括监测系统、喷砂系统和吸尘系统；上爬架的两组纵向导轨梁上均设置有监测系统和喷砂系统，上爬架位于下方的横梁上设置一组吸尘系统；
所述监测系统包括：
第一支架和第一底板，所述第一支架与上爬架的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第一底板连接，所述第一底板与下爬架的纵向导轨梁相对的面具有一定的间距；
一对滑轨和监测板，一对滑轨设置于第一底板的两侧，所述监测板的两侧通过滑块与一对滑轨连接，所述监测板的外侧面凸出于所述滑轨，所述监测板与第一底板之
间连接有弹性件；
雷达测距仪，其设置于第一底板的外侧面，与所述监测板相对；
所述喷砂系统包括：
第二支架和第二底板，所述第二支架与上爬架的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第二底板连接，且所述第二底板与下爬架的纵向导轨梁相对的面具有一定的间距；
喷砂枪，其固定于第二底板上；
所述吸尘组件包括：
挡尘板，其沿上爬架位于下方的横梁设置，所述挡尘板上设置有贯通的通槽，以
使下爬架纵向轨道梁通过；
吸尘器，其固定于挡尘板一侧，且位于挡尘板和喷砂系统之间；
控制器，其与所述雷达测距仪、喷砂枪以及吸尘器连接。
本发明还提供了一种自动爬行喷涂机器喷涂的方法，包括以下步骤：
步骤一、将处于初始状态的自动爬行喷涂机器移动至既定位置，使上爬架的吸附系统贴紧墙面，下爬架的吸附系统处于松弛状态；打开上爬架的吸附系统的伸缩杆，将真空吸盘压紧墙面，将上爬架的吸盘抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤二、控制顶推杆向上顶推下爬架，同时打开喷枪开始喷涂；
步骤三、顶推杆顶推至最大量程后，关闭喷枪和顶推杆；打开下爬架吸附系统的伸缩杆，将下爬架的真空吸盘压紧墙面，将下爬架的真空吸盘抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤四、关闭上爬架真空吸盘的抽真空开关，上爬架吸附系统的伸缩杆缩回，使上爬架的真空吸盘脱离墙面；
步骤五、控制顶推杆收缩，带动上爬架向上移动，直至整个机器人达到初始状态；上爬架吸附系统的伸缩杆伸出，将上爬架的真空吸盘压紧墙面，将上爬架的真空吸盘抽真空，关闭下爬架真空吸盘的抽真空开关，下爬架吸附系统伸缩杆缩回，使下爬架的真空吸盘脱离墙面；
步骤六、重复步骤二～步骤五，直至该竖向范围内里面喷涂完毕。
优选的是，所述步骤五中，上爬架向上移动过程中墙面出现异物时，雷达测距仪测量到监测板的距离发生变化并发送至控制器，控制器根据设定的间隔时间t同时开启喷砂枪和吸尘器并运行设定时间T。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)自动爬行喷涂机器适应性强、机动性高、自动化程度高、无需外力牵引，可适用于立面(墙体、锚碇、腹板)、顶面(梁底、箱内顶面)、底面(桥面)和顶面的施工，不受外界因素干扰，几乎可以适用于所有的桥梁混凝土面，适用范围广；
(2)解决了人工必须搭设人员作业平台的问题和必须要大吨位悬挂的问题；解决了立面存在异物影响喷涂质量的问题。
(3)作业安全，自动爬行喷涂机器不用施工人员在挂篮上作业，大大降低了高空坠楼的风险，其安全效应远远高于人工作业。
(4)自动爬行喷涂机器喷涂厚度精确、可控，不仅保证了喷涂质量、避免浪费，还有大大降低了人工作业导致的喷涂不均、漏喷、少喷等质量缺陷，有力保障了桥梁构件的耐久性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明自动爬行喷涂机器的结构示意图；
图2是本发明自动爬行喷涂机器初始状态示意图；
图3是本发明自动爬行喷涂机器最终状态示意图；
图4是本发明自动爬行喷涂机器半剖面图；
图5是本发明吸附系统示意图；
图6是本发明监测系统的设置示意图；
图7是本发明喷砂系统的设置示意图；
图8是本发明吸尘系统的设置示意图。
附图标记说明：1上爬架，2下爬架，3横梁，4纵向轨道梁，5顶推杆，6限位滑块，7伸缩杆，8承力杆，9真空吸盘，10连接导管，11喷枪，12第一支架，13第一底板，14滑轨，15监测板，16雷达测距仪，17第二支架，18第二底板，19喷砂枪，20挡尘板，21悬挂绳，22弹性件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。
实施例1
如图1～8所示，本发明提供一种自动爬行喷涂机器，包括：爬升系统、吸附系统和喷涂系统；所述吸附系统和喷涂系统均设置于爬升系统上；
所述爬升系统由上爬架1、下爬架2和顶推组件构成，所述顶推组件将上爬架1和下爬架2连接，且可顶推所述上爬架1和下爬架2。
在本发明中，所述上爬架1和下爬架2均由横梁3和纵向轨道梁4连接形成框型结构；
所述顶推组件由顶推杆5和限位滑块6组成；所述顶推杆5设置于上爬架1的下横梁3与下爬架2的上横梁3之间，结合吸附系统，来控制上、下爬架2的相对移动。
在本发明中，所述吸附系统设置于横梁3的两端，所述吸附系统包括伸缩杆7、承力杆8和真空吸盘9；所述伸缩杆7与所述真空吸盘9连接，所述承力杆8与所述真空吸盘9连接。
在本发明中，所述承力杆8可滑动的连接于横梁3上。
在本发明中，所述喷涂系统设置于下爬架2纵向轨道梁4的下部；所述喷涂系统包括连接导管10和喷枪11，所述连接导管10固定于下爬架2纵向轨道梁4的下部，并与喷枪11连通。
在本发明中，由上至下还包括监测系统、喷砂系统和吸尘系统；上爬架1的两组纵向导轨梁上均设置有监测系统和喷砂系统，上爬架1位于下方的横梁3上设置一组吸尘系统；所述监测系统和喷砂系统均需要设置于上爬架1的纵向导轨梁和下爬架2纵向导轨梁最小的重叠区域，以不影响上爬架1的纵向导轨梁和下爬架2纵向导轨梁相对运动为前提。
所述监测系统包括：
第一支架12和第一底板13，所述第一支架12与上爬架1的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第一底板13连接，所述第一底板13与下爬架2的纵向导轨梁相
对的面具有一定的间距；
一对滑轨14和监测板15，所述监测板15优选为橡胶板，一对滑轨14设置于第一底板13的两侧，所述监测板15的两侧通过滑块与一对滑轨14连接，所述监测板15的外侧面凸出于所述滑轨14，所述监测板15与第一底板13之间连接有弹性件22；
若待喷涂的墙面有没有清理干净异物，监测板15随着上爬架1纵向导轨梁移动时，若异物阻碍监测板15运动，监测板15会向内侧运动，压缩弹性件22。
雷达测距仪16，其设置于第一底板13的外侧面，与所述监测板15相对；
所述喷砂系统包括：
第二支架17和第二底板18，所述第二支架17与上爬架1的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第二底板18连接，且所述第二底板18与下爬架2的纵向导轨梁
相对的面具有一定的间距；
喷砂枪19，其固定于第二底板18上；
所述吸尘组件包括：
挡尘板20，其沿上爬架1位于下方的横梁3设置，所述挡尘板20上设置有贯通的通槽，以使下爬架2纵向轨道梁4通过；
吸尘器，其固定于挡尘板20一侧，且位于挡尘板20和喷砂系统之间；
控制器，其与所述雷达测距仪16、喷砂枪19以及吸尘器连接。
具体的，设置监测系统、喷砂系统和吸尘系统，能够在喷涂前对墙面再次清理，提高墙面的喷涂质量。当上爬架1向上移动时，带动监测板15同步移动，当墙面出现异物，阻碍监测板15运动，监测板15压缩弹性件向内侧运动，雷达测距仪16监测到监测板15的距离发生变化并反馈至控制器，控制器根据设定的间隔时间t同时开启喷砂枪19和吸尘器并运行设定时间T，实现对异物的无尘清理。本申请分别在两组纵向导轨梁设置监测系统和喷砂系统，减少单次喷砂范围，降低喷砂对墙面的影响。本申请利用爬行过程中上爬架1和下爬架2的相对运动，将喷砂和喷涂有效的分隔，当上爬架1向上移动时，喷砂系统随着上爬架1向上运动，逐渐远离喷涂系统进行喷砂和除尘，并利用挡尘板20减少尘土向下方扩散，提高吸尘效率，实现高效的喷砂除尘，当上爬架1向上移动至最大量程后，喷砂和除尘也同步高效完成；当下爬架2向上移动时，喷涂系统对墙面进行喷涂工序，保证了高质量的喷涂。其中，间隔时间t设定为小于或等于监测板15与喷砂枪19的距离除以上爬架1向上移动时的速度。
实施例2
自动爬行喷涂机器喷涂的方法，包括以下步骤：
步骤一、准备工作(定位放线、基面清理、原材料拌制、悬挂点安装等)；
步骤二、将电、气、料的各路管线固定在悬挂点的悬挂绳21上，将处于初始状态的自动爬行喷涂机器移动至既定位置，使上爬架1的吸附系统贴紧墙面，下爬架2的吸附系统处于松弛状态；打开上爬架1的吸附系统的伸缩杆7，将真空吸盘9压紧墙面，然后打开抽气阀将上爬架1的吸盘抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤二、控制顶推杆5向上顶推下爬架2，同时打开喷枪11开始喷涂；
步骤三、顶推杆5顶推至最大量程后，关闭喷枪11和顶推杆5；打开下爬架2吸附系统的伸缩杆7，将下爬架2的真空吸盘9压紧墙面，然后打开抽气阀将下爬架2的真空吸盘9抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤四、关闭上爬架1真空吸盘9的抽真空开关，上爬架1吸附系统的伸缩杆7缩回，使上爬架1的真空吸盘9脱离墙面；
步骤五、控制顶推杆5收缩，带动上爬架1向上移动，直至整个机器人达到初始状态；上爬架1吸附系统的伸缩杆7伸出，将上爬架1的真空吸盘9压紧墙面，然后打开抽气阀将上爬架1的真空吸盘9抽真空，使整个机器人吸附在墙壁上。关闭下爬架2真空吸盘9的抽真空开关，下爬架2吸附系统伸缩杆7缩回，使下爬架2的真空吸盘9脱离墙面；
步骤六、重复步骤二～步骤五，直至该竖向范围内里面喷涂完毕，将自动爬行喷涂机器移动至下一工作面。
实施例3
在实施例2的基础上，在进行步骤五时，上爬架1向上移动过程中墙面出现异物时，雷达测距仪16测量到监测板15的距离发生变化并发送至控制器，控制器根据设定的间隔时间t同时开启喷砂枪19和吸尘器并运行设定时间T。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (8)
1.一种自动爬行喷涂机器，其特征在于，包括：爬升系统、吸附系统和喷涂系统；所述吸附系统和喷涂系统均设置于爬升系统上；
所述爬升系统由上爬架、下爬架和顶推组件构成，所述顶推组件将上爬架和下爬架连接，且可顶推所述上爬架和下爬架。
2.如权利要求1所述的自动爬行喷涂机器，其特征在于，所述上爬架和下爬架均由横梁和纵向轨道梁连接形成框型结构；
所述顶推组件由顶推杆和限位滑块组成；所述顶推杆设置于上爬架的下横梁与下爬架的上横梁之间。
3.如权利要求2所述的自动爬行喷涂机器，其特征在于，所述吸附系统设置于横梁的两端，所述吸附系统包括伸缩杆、承力杆和真空吸盘；所述伸缩杆与所述真空吸盘连接，所述承力杆与所述真空吸盘连接。
4.如权利要求3所述的自动爬行喷涂机器，其特征在于，所述承力杆可滑动的连接于横梁上。
5.如权利要求1所述的自动爬行喷涂机器，其特征在于，所述喷涂系统设置于下爬架纵向轨道梁的下部；所述喷涂系统包括连接导管和喷枪，所述连接导管固定于下爬架纵向轨道梁的下部，并与喷枪连通。
6.如权利要求2所述的自动爬行喷涂机器，其特征在于，由上至下还包括监测系统、喷砂系统和吸尘系统；上爬架的两组纵向导轨梁上均设置有监测系统和喷砂系统，上爬架位于下方的横梁上设置一组吸尘系统；
所述监测系统包括：
第一支架和第一底板，所述第一支架与上爬架的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第一底板连接，所述第一底板与下爬架的纵向导轨梁相对的面具有一定的间距；
一对滑轨和监测板，一对滑轨设置于第一底板的两侧，所述监测板的两侧通过滑块与一对滑轨连接，所述监测板的外侧面凸出于所述滑轨，所述监测板与第一底板之间连接有弹性件；
雷达测距仪，其设置于第一底板的外侧面，与所述监测板相对；
所述喷砂系统包括：
第二支架和第二底板，所述第二支架与上爬架的纵向导轨梁连接并向侧面延伸后与所述第二底板连接，且所述第二底板与下爬架的纵向导轨梁相对的面具有一定的间距；
喷砂枪，其固定于第二底板上；
所述吸尘组件包括：
挡尘板，其沿上爬架位于下方的横梁设置，所述挡尘板上设置有贯通的通槽，以使下爬架纵向轨道梁通过；
吸尘器，其固定于挡尘板一侧，且位于挡尘板和喷砂系统之间；
控制器，其与所述雷达测距仪、喷砂枪以及吸尘器连接。
7.利用权利要求2所述的自动爬行喷涂机器喷涂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将处于初始状态的自动爬行喷涂机器移动至既定位置，使上爬架的吸附系统贴紧墙面，下爬架的吸附系统处于松弛状态；打开上爬架的吸附系统的伸缩杆，将真空吸盘压紧墙面，将上爬架的吸盘抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤二、控制顶推杆向上顶推下爬架，同时打开喷枪开始喷涂；
步骤三、顶推杆顶推至最大量程后，关闭喷枪和顶推杆；打开下爬架吸附系统的伸缩杆，将下爬架的真空吸盘压紧墙面，将下爬架的真空吸盘抽真空，使自动爬行喷涂机器吸附在墙壁上；
步骤四、关闭上爬架真空吸盘的抽真空开关，上爬架吸附系统的伸缩杆缩回，使上爬架的真空吸盘脱离墙面；
步骤五、控制顶推杆收缩，带动上爬架向上移动，直至整个机器人达到初始状态；上爬架吸附系统的伸缩杆伸出，将上爬架的真空吸盘压紧墙面，将上爬架的真空吸盘抽真空，关闭下爬架真空吸盘的抽真空开关，下爬架吸附系统伸缩杆缩回，使下爬架的真空吸盘脱离墙面；
步骤六、重复步骤二～步骤五，直至该竖向范围内里面喷涂完毕。
8.如权利要求7所述的自动爬行喷涂机器喷涂的方法，其特征在于，所述步骤五中，上爬架向上移动过程中墙面出现异物时，雷达测距仪测量到监测板的距离发生变化并发送至控制器，控制器根据设定的间隔时间t同时开启喷砂枪和吸尘器并运行设定时间T。
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2020
- 2020-12-28 CN CN202011583262.7A patent/CN112681684A/zh active Pending
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