CN115030531B - 一种灵活高效的自动砌墙机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灵活高效的自动砌墙机，属于建筑机械技术领域，一种灵活高效的自动砌墙机，包括可移动底座、输送机构、移动机构、码墙机构、自动抹灰机构及PLC控制系统，所述可移动底座上承载着输送机构、移动机构、码墙机构、自动抹灰机构，所述码墙机构安装在移动机构上，所述码墙机构包括升降装置及码墙机械手，所述自动抹灰机构包括抹灰机械手及灰渣处理装置；所述抹灰机械手装在移动机构上，所述的PLC控制系统分别与输送机构、移动机构、码墙机构和自动抹灰机构电性连接，并用于控制输送机构、移动机构、码墙机构和自动抹灰机构运行，它可以实现，结构简单，制造成本低，且在砌墙时自动化程度高，工作效率高，更加安全。

Description

一种灵活高效的自动砌墙机

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，更具体地说，涉及一种灵活高效的自动砌墙机。

背景技术

随着经济迈向高质量发展阶段，装配式建筑逐步兴起，传统的建筑工人工作方式已无法满足工业生产的日益扩大对建筑材料的巨大需求，因此，自动砌墙机越来越多地被应用于生产实际中。人工砌墙虽然适应性强但效率低且危险系数高，在环境比较恶劣的情况下，对人身体损伤很大，人工操作也远远无法满足实际生产和运输的各种需求。自动砌墙机的应用不仅能有效地提高工作效率，节省工作成本，还能更好地保障工作人员的安全，帮助更多的砌墙工人避免高空作业，减少事故的发生，进一步加强建筑行业的高效性、安全性及自动化。

现有的自动砌墙设备结构复杂，制造成本高，自动化程度较低，工作效率低，完成一面砌墙任务后再开始任务的过程中设备移动不便，且无法保证设备运行过程中的稳定性，易造成安全问题。因此，有必要提供一种灵活高效的自动砌墙机。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种灵活高效的自动砌墙机，它可以实现，结构简单，制造成本低，且在砌墙时自动化程度高，工作效率高，更加安全。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种灵活高效的自动砌墙机，包括可移动底座、输送机构、移动机构、码墙机构、自动抹灰机构及PLC控制系统，所述可移动底座上承载着输送机构、移动机构、码墙机构、自动抹灰机构；

所述码墙机构安装在移动机构上，所述码墙机构包括升降装置及码墙机械手；

所述自动抹灰机构包括抹灰机械手及灰渣处理装置；所述抹灰机械手装在移动机构上；

所述的PLC控制系统分别与输送机构、移动机构、码墙机构和自动抹灰机构电性连接，并用于控制输送机构、移动机构、码墙机构和自动抹灰机构运行。

进一步的，所述可移动底座包括支撑底座及脚轮，所述脚轮通过轮轴被水平安装至支撑底座两端，再由螺栓固定轮轴两端。

进一步的，所述输送机构包括输送架、输送辊和输送带，多个所述输送辊之间绕有输送带安装于输送架上。

进一步的，所述移动机构包括双支撑竖架、第一齿轮齿条机构、双桁架、导向机构和第一伺服电机，所述双支撑竖架相对侧设置有升降导轨，所述第一齿轮齿条机构包括第一齿轮和第一齿条，所述齿条第一齿条安装在支撑底座内部，所述第一齿轮与第一伺服电机输出轴连接且第一齿轮与第一齿条相啮合，所述第一伺服电机固定在双支撑竖架，通过第一伺服电机驱动齿轮在齿条上啮合移动；所述导向机构包括导轨和套在导轨上且能够沿着导轨轴向滑动的滑座；所述导轨安装在双桁架上；所述双支撑竖架的两端分别设置有下支撑垫板和上支撑垫板，所述双支撑竖架通过下支撑垫板与所述第一齿轮齿条机构连接，并通过上支撑垫板与所述导向机构相连接。

进一步的，所述升降装置包括升降座和皮带升降装置，所述升降座靠近双支撑竖架的端部滑动安装于所述双支撑竖架的升降导轨，所述皮带升降装置安装于所述双支撑竖架且与升降座相适配，所述皮带升降装置包括卷绕轮、两条提升皮带和第二伺服电机，所述卷绕轮上绕有皮带且固定在双支撑竖架顶部，所述卷绕轮与第二伺服电机的输出端连接，所述第二伺服电机固定在双支撑竖架顶部，卷绕轮通过与所述卷绕轮的输入轴连接的伺服电机实现码墙机械手的上下移动。

进一步的，所述码墙机械手安装在升降座底侧，所述码墙机械手包括旋转连接件、夹具架、吸附夹具、推动气缸、左夹板和右夹板；

所述升降座中部为横梁支撑架，所述夹具架上方安装有横梁支撑架，所述旋转连接件安装在所述横梁支撑架中部位置，且所述旋转连接件连接有旋转角度传感器，所述夹具架安装在所述横梁支撑架下方并通过所述旋转连接件与所述横梁支撑架相连；

所述吸附夹具包括吸盘架、吸盘连接轴和真空吸盘，所述吸盘连接轴与所述夹具架连接，所述吸盘架通过吸盘连接轴与夹具架连接，所述真空吸盘设置有多个且均匀安装在所述吸盘架上，所述真空吸盘的吸嘴朝向下方；

两个所述推动气缸分别安装在所述夹具架的两侧，两个所述推动气缸的输出端分别固定连接有左夹板和右夹板，所述夹具架的下方设置有滑动导轨，所述推动气缸用于推动所述左夹板和所述右夹板沿安装在夹具架下方的滑动导轨左右移动；所述左夹板和所述右夹板上均固定有对射型光电传感器。

进一步的，所述抹灰机械手包括横向移动机构、纵向移动机构和抹灰夹具组件；

所述横向移动机构包括横梁、第二齿轮齿条机构、第三伺服电机和移动座，所述横梁与双支撑竖架上的导向机构固定连接；所述第二齿轮齿条机构包括第二齿轮和第二齿条，所述第二齿条安装在横梁内侧，所述第二齿轮与第三伺服电机输出轴连接，所述第三伺服电机第三伺服电机固定在移动座上，所述移动座与横梁滑动连接，所述第二齿轮和第二齿条相啮合。

进一步的，所述纵向移动机构包括纵向移动架、第三齿轮齿条机构和第四伺服电机，所述移动座背离横梁的一侧开设有纵向槽，所述纵向移动架通过纵向槽与移动座滑动连接，所述第三齿轮齿条机构包括第三齿轮和第三齿条，所述第三齿条安装在纵向移动架外侧，所述第三齿轮与第四伺服电机输出轴连接且第三齿轮与第三齿条相啮合，所述第四伺服电机固定在移动座上。

进一步的，所述抹灰夹具组件安装在纵向移动架下端，所述抹灰夹具组件包括机座、转向台、夹爪组件、夹盒，所述机座固定在纵向移动架底端，所述转向台与所述机座连接，并连接有旋转气缸，所述旋转气缸的输出端固定连接有夹紧气缸，所述夹紧气缸的两个输出端固定连接有两个夹爪，两个夹爪构成所述夹爪组件，所述夹爪组件之下安装两个所述夹盒，并在所述夹盒内安装推板及激光测距传感器，用以控制抹灰机械手抹灰的均匀性。

进一步的，所述灰渣处理装置包括支架和容纳框架；所述容纳框架置于支架之上，支架位于支撑底座中间下方的位置。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案桁架结构的设计保证了设备整体运转稳定；双机械手的配合作业保证了设备运动的精度和生产效率；全程不需人工参与，自动化程度高；可根据实际所需墙体结构进行堆砌，实用性强；整体结构设计合理，安装使用方便，便于维护。

附图说明

图1为本发明自动砌墙机整体结构的示意图；

图2为本发明中主体结构的示意图；

图3为本发明图2中A处的示意图；

图4为本发明图2中B处的示意图；

图5为本发明中码墙机械手结构的示意图；

图6为本发明中抹灰机械手结构的示意图。

图中标号说明：

1、可移动底座；2、输送机构；3、移动机构；4、码墙机构；5、自动抹灰机构；11、支撑底座；12、脚轮；21、输送架；22、输送辊；23、输送带；31、双支撑竖架；32、齿轮齿条机构；321、齿轮；322、齿条；33、双桁架；34、导向机构；341、导轨；342、滑座；41、升降装置；411、升降座；412、皮带升降装置；42、码墙机械手；421、旋转连接件；422、夹具架；423、吸附夹具；424、推动气缸；425、左夹板；426、右夹板；51、抹灰机械手；511、横向移动机构；512、纵向移动机构；513、抹灰夹具组件；52、灰渣处理装置。

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。

实施例1：

请参阅图1-6，一种灵活高效的自动砌墙机，包括可移动底座1、输送机构2、移动机构3、码墙机构4、自动抹灰机构5及PLC控制系统，PLC控制系统控制机构实现自动化为本领域公知知识，本发明不再赘述

可移动底座1上承载着输送机构2、移动机构3、码墙机构4、自动抹灰机构5；

码墙机构4安装在移动机构3上，码墙机构4包括升降装置41及码墙机械手42；

自动抹灰机构5包括抹灰机械手51及灰渣处理装置52；抹灰机械手51装在移动机构3上；

的PLC控制系统分别与输送机构2、移动机构3、码墙机构4和自动抹灰机构5电性连接，并用于控制输送机构2、移动机构3、码墙机构4和自动抹灰机构5运行。

参阅图2，可移动底座1包括支撑底座11及脚轮12，脚轮12通过轮轴被水平安装至支撑底座11两端，再由螺栓固定轮轴两端，可整体移动自动砌墙机，方便设备移动，选用的脚轮12为重载型脚轮-万向带塑料双刹型，带有刹掣机构，移动灵巧，停靠稳定。

参阅图2，输送机构2包括输送架21、输送辊22和输送带23，多个输送辊22之间绕有输送带23安装于输送架21上，输送机构2通过固定在输送架21下方的伺服电机将砌块运送至码墙机构4，可同时输送多块砌块，并在输送机构2末端设置有接近开关、机械限位等装置限制砌块位置。

参阅图3-4，移动机构3包括双支撑竖架31、第一齿轮齿条机构32、双桁架33、导向机构34和第一伺服电机，双支撑竖架31相对侧设置有升降导轨，第一齿轮齿条机构32包括第一齿轮321和第一齿条322，齿条第一齿条322安装在支撑底座11内部，第一齿轮321与第一伺服电机输出轴连接且第一齿轮321与第一齿条322相啮合，第一伺服电机固定在双支撑竖架31，通过第一伺服电机驱动齿轮在齿条上啮合移动；导向机构34包括导轨341和套在导轨341上且能够沿着导轨341轴向滑动的滑座342；导轨341安装在双桁架33上；双支撑竖架31的两端分别设置有下支撑垫板和上支撑垫板，双支撑竖架31通过下支撑垫板与第一齿轮齿条机构32连接，并通过上支撑垫板与导向机构34相连接，通过第一伺服电机驱动第一齿轮321在第一齿条322上啮合移动以带动码墙机构4和自动抹灰机构5在可移动底座1上前后移动。

参阅图1，升降装置41包括升降座411和皮带升降装置412，升降座411靠近双支撑竖架31的端部滑动安装于双支撑竖架31的升降导轨，皮带升降装置412安装于双支撑竖架31且与升降座411相适配，皮带升降装置412包括卷绕轮、两条提升皮带和第二伺服电机，卷绕轮上绕有皮带且固定在双支撑竖架31顶部，卷绕轮与第二伺服电机的输出端连接，第二伺服电机固定在双支撑竖架31顶部，卷绕轮通过与卷绕轮的输入轴连接的第二伺服电机实现码墙机械手42的上下移动，此外，升降装置41也可采用丝杆升降或气缸升降来实现升降。

参阅图5，码墙机械手42安装在升降座411底侧，码墙机械手42包括旋转连接件421、夹具架422、吸附夹具423、推动气缸424、左夹板425和右夹板426，码墙机械手42随升降装置41上下移动吸附夹取砌块；

升降座411中部为横梁支撑架，夹具架422上方安装有横梁支撑架，旋转连接件421安装在横梁支撑架中部位置，且旋转连接件421连接有旋转角度传感器，夹具架422安装在横梁支撑架下方并通过旋转连接件421与横梁支撑架相连；

吸附夹具423包括吸盘架、吸盘连接轴和真空吸盘，吸盘连接轴与夹具架连接，吸盘架通过吸盘连接轴与夹具架连接，真空吸盘设置有多个且均匀安装在吸盘架上，真空吸盘的吸嘴朝向下方，所选吸附夹具可根据具体砌墙任务进行更换；

两个推动气缸424分别安装在夹具架422的两侧，两个推动气缸424的输出端分别固定连接有左夹板425和右夹板426，夹具架422的下方设置有滑动导轨，推动气缸424用于推动左夹板425和右夹板426沿安装在夹具架422下方的滑动导轨左右移动；左夹板425和右夹板426上均固定有对射型光电传感器，通过对射型光电传感器检测压紧是否夹持有砌块，感应到有砌块则左夹板425和右夹板426夹紧砌块，感应不到砌块夹板则发送反馈信号给PLC控制系统；码墙机械手42结合吸盘吸附与左夹板425和右夹板426夹取，利于稳定吸附夹取砌块时的稳定性，减少安全问题，码墙机械手42在移动机构3和升降装置41的配合下进行前后、上下动作，也可实现一定角度的旋转，在吸附夹取输送至码墙机构4下的砌块时更加灵活。

参阅图6，抹灰机械手51包括横向移动机构511、纵向移动机构512和抹灰夹具组件513；

横向移动机构511包括横梁、第二齿轮齿条机构、第三伺服电机和移动座，横梁与双支撑竖架31上的导向机构34固定连接；第二齿轮齿条机构包括第二齿轮和第二齿条，第二齿条安装在横梁内侧，第二齿轮与第三伺服电机输出轴连接，第三伺服电机第三伺服电机固定在移动座上，移动座与横梁滑动连接，第二齿轮和第二齿条相啮合，通过第三伺服电机驱动第二齿轮在第二齿条上啮合移动，从而带动整个抹灰机械手51的移动。

纵向移动机构512包括纵向移动架、第三齿轮齿条机构和第四伺服电机，移动座背离横梁的一侧开设有纵向槽，纵向移动架通过纵向槽与移动座滑动连接，第三齿轮齿条机构包括第三齿轮和第三齿条，第三齿条安装在纵向移动架外侧，第三齿轮与第四伺服电机输出轴连接且第三齿轮与第三齿条相啮合，第四伺服电机固定在移动座上，通过第四伺服电机驱动第三齿轮在第三齿条上啮合移动，从而带动纵向移动机构512的上下移动。

抹灰夹具组件513安装在纵向移动架下端，抹灰夹具组件513包括机座、转向台、夹爪组件、夹盒，机座固定在纵向移动架底端，转向台与机座连接，并连接有旋转气缸，旋转气缸的输出端固定连接有夹紧气缸，夹紧气缸的两个输出端固定连接有两个夹爪，两个夹爪构成夹爪组件，夹爪组件之下安装两个夹盒，并在夹盒内安装推板及激光测距传感器，用以控制抹灰机械手抹灰的均匀性，从砌第二层砌块时，当码墙机构4在移动机构3的配合下将砌块运动至灰渣处理装置52上方时，自动抹灰机构5将砌筑料均匀涂抹到砌块下方，涂抹完毕后，自动抹灰机构5退回到原处，码墙机构4继续动作。

参阅图1，灰渣处理装置52包括支架和容纳框架；容纳框架置于支架之上，支架位于支撑底座11中间下方的位置，用于容纳抹灰之后剩余的灰渣且容纳框架是可拆卸的，方便灰渣处理。

在使用时：初始时砌块位于输送机构2始端，码墙机构4可在任意位置，码墙机械手42的左夹板425和右夹板426在输送机构2将砌块输送到码墙机构4下的同时，码墙机械手42在移动机构3及升降装置41的配合下运动至砌块上方，码墙机械手42中的推动气缸424带动左夹板425和右夹板426推动一定距离并使吸盘夹具与砌块相贴合，通过真空泵抽取真空使得真空吸盘能够紧紧的吸附砌块；吸附完成后在升降装置41的带动下向上移动一定高度，使得砌块脱离输送机构2；此后，砌块随码墙机械手42在移动机构3和升降装置41的配合下上升，直至到达灰渣处理装置52上方，同时移动机构3带动抹灰机械手51也到达灰渣处理装置52上方，砌块位于抹灰夹具组件513上方完成抹灰动作，抹灰机械手51退回原位，砌块再随码墙机械手42在移动机构3和升降装置41的配合下下降至砌块堆砌平台；码墙机械手42后退回原位，重复上述动作。也可同时吸附夹取多块砌块，一层一层地进行堆砌，具体动作同上。

需注意的是：堆砌最下面一层砌块时，抹灰机械手51不动作，砌块层随码墙机械手42在移动机构3和升降装置41的配合下上升再下降，直接运送至砌块堆砌平台。按照实际所需墙体结构堆砌完成后，将墙体通过砌块堆砌平台直接运送至施工现场。全程由机械自动完成，减少人工的使用。

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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种灵活高效的自动砌墙机，包括可移动底座(1)、输送机构(2)、移动机构(3)、码墙机构(4)、自动抹灰机构(5)及PLC控制系统，其特征在于：所述可移动底座(1)上承载着输送机构(2)、移动机构(3)、码墙机构(4)、自动抹灰机构(5)；

所述码墙机构(4)安装在移动机构(3)上，所述码墙机构(4)包括升降装置(41)及码墙机械手(42)；

所述自动抹灰机构(5)包括抹灰机械手(51)及灰渣处理装置(52)；所述抹灰机械手(51)装在移动机构(3)上；

所述的PLC控制系统分别与输送机构(2)、移动机构(3)、码墙机构(4)和自动抹灰机构(5)电性连接，并用于控制输送机构(2)、移动机构(3)、码墙机构(4)和自动抹灰机构(5)运行；

所述输送机构(2)包括输送架(21)、输送辊(22)和输送带(23)，多个所述输送辊(22)之间绕有输送带(23)安装于输送架(21)上；

所述移动机构(3)包括双支撑竖架(31)、第一齿轮齿条机构(32)、双桁架(33)、导向机构(34)和第一伺服电机，所述双支撑竖架(31)相对侧设置有升降导轨，所述第一齿轮齿条机构(32)包括第一齿轮(321)和第一齿条(322)，所述第一齿条(322)安装在支撑底座(11)内部，所述第一齿轮(321)与第一伺服电机输出轴连接且第一齿轮(321)与第一齿条(322)相啮合，所述第一伺服电机固定在双支撑竖架(31)，所述导向机构(34)包括导轨(341)和套在导轨(341)上且能够沿着导轨(341)轴向滑动的滑座(342)；所述导轨(341)安装在双桁架(33)上；所述双支撑竖架(31)的两端分别设置有下支撑垫板和上支撑垫板，所述双支撑竖架(31)通过下支撑垫板与所述第一齿轮齿条机构(32)连接，并通过上支撑垫板与所述导向机构(34)相连接；

所述升降装置(41)包括升降座(411)和皮带升降装置(412)，所述升降座(411)靠近双支撑竖架(31)的端部滑动安装于所述双支撑竖架(31)的升降导轨，所述皮带升降装置(412)安装于所述双支撑竖架(31)且与升降座(411)相适配，所述皮带升降装置(412)包括卷绕轮、两条提升皮带和第二伺服电机，所述卷绕轮上绕有皮带且固定在双支撑竖架(31)顶部，所述卷绕轮与第二伺服电机的输出端连接，所述第二伺服电机固定在双支撑竖架(31)顶部；

所述码墙机械手(42)安装在升降座(411)底侧，所述码墙机械手(42)包括旋转连接件(421)、夹具架(422)、吸附夹具(423)、推动气缸(424)、左夹板(425)和右夹板(426)；

所述升降座(411)中部为横梁支撑架，所述夹具架(422)上方安装有横梁支撑架，所述旋转连接件(421)安装在所述横梁支撑架中部位置，且所述旋转连接件(421)连接有旋转角度传感器，所述夹具架(422)安装在所述横梁支撑架下方并通过所述旋转连接件(421)与所述横梁支撑架相连；

所述吸附夹具(423)包括吸盘架、吸盘连接轴和真空吸盘，所述吸盘连接轴与所述夹具架连接，所述吸盘架通过吸盘连接轴与夹具架连接，所述真空吸盘设置有多个且均匀安装在所述吸盘架上，所述真空吸盘的吸嘴朝向下方；

两个所述推动气缸(424)分别安装在所述夹具架(422)的两侧，两个所述推动气缸(424)的输出端分别固定连接有左夹板(425)和右夹板(426)，所述夹具架(422)的下方设置有滑动导轨，所述推动气缸(424)用于推动所述左夹板(425)和所述右夹板(426)沿安装在夹具架(422)下方的滑动导轨左右移动；所述左夹板(425)和所述右夹板(426)上均固定有对射型光电传感器；

所述抹灰机械手(51)包括横向移动机构(511)、纵向移动机构(512)和抹灰夹具组件(513)；

所述横向移动机构(511)包括横梁、第二齿轮齿条机构、第三伺服电机和移动座，所述横梁与双支撑竖架(31)上的导向机构(34)固定连接；所述第二齿轮齿条机构包括第二齿轮和第二齿条，所述第二齿条安装在横梁内侧，所述第二齿轮与第三伺服电机输出轴连接，所述第三伺服电机固定在移动座上，所述移动座与横梁滑动连接，所述第二齿轮和第二齿条相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种灵活高效的自动砌墙机，其特征在于：所述可移动底座(1)包括支撑底座(11)及脚轮(12)，所述脚轮(12)通过轮轴被水平安装至支撑底座(11)两端。

3.根据权利要求1所述的一种灵活高效的自动砌墙机，其特征在于：所述纵向移动机构(512)包括纵向移动架、第三齿轮齿条机构和第四伺服电机，所述移动座背离横梁的一侧开设有纵向槽，所述纵向移动架通过纵向槽与移动座滑动连接，所述第三齿轮齿条机构包括第三齿轮和第三齿条，所述第三齿条安装在纵向移动架外侧，所述第三齿轮与第四伺服电机输出轴连接且第三齿轮与第三齿条相啮合，所述第四伺服电机固定在移动座上。

4.根据权利要求3所述的一种灵活高效的自动砌墙机，其特征在于：所述抹灰夹具组件(513)安装在纵向移动架下端，所述抹灰夹具组件(513)包括机座、转向台、夹爪组件、夹盒，所述机座固定在纵向移动架底端，所述转向台与所述机座连接，并连接有旋转气缸，所述旋转气缸的输出端固定连接有夹紧气缸，所述夹紧气缸的两个输出端固定连接有两个夹爪，两个夹爪构成所述夹爪组件，所述夹爪组件之下安装两个所述夹盒，并在所述夹盒内安装推板及激光测距传感器，用以控制抹灰机械手抹灰的均匀性。

5.根据权利要求2所述的一种灵活高效的自动砌墙机，其特征在于：所述灰渣处理装置(52)包括支架和容纳框架；所述容纳框架置于支架之上，支架位于支撑底座(11)中间下方的位置。