CN201953078U - 一种混凝土喷浆车及其臂架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土喷浆车的臂架系统，包括臂架、喷头以及照明装置，所述臂架包括依次连接的至少三个节臂，所述喷头位于末节臂上，其特征在于，所述照明装置安装于所述末节臂以外的一个所述节臂上；所述臂架系统还包括控制器和用以驱动所述照明装置转动的驱动装置，所述控制器计算喷头相对于所述照明装置的转动角度，并根据所述转动角度输出控制所述驱动装置驱动所述照明装置转动相应的角度。该臂架系统将照明装置安装于远离末节臂喷头的位置，照明装置不易被灰浆等物质覆盖且不易损坏；还包括控制器和驱动装置，能够根据喷头位置变化控制驱动装置驱动照明装置转动，使照明装置始终朝向喷头，使实际施工位置始终具有较好的照明环境。

Description

一种混凝土喷浆车及其臂架系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种混凝土喷浆车的臂架系统。本实用新型还涉及一种包括上述臂架系统的混凝土喷浆车。

背景技术

混凝土机械被广泛应用于水电隧道、地下厂房、地铁工程、铁路隧道、岩土工程、军事地下工程等领域，涉及野外、隧道等各种工作环境。

以混凝土喷浆车为例，混凝土喷浆车具有臂架系统，为了满足在各种环境条件下的快速作业，需要臂架系统能够沿多个方向、多个平面内伸缩变幅，因此，臂架系统为由多节臂架、连杆、油缸、连接件铰接而成的可折叠展开和伸缩的平面四连杆机构组成的结构；喷浆车通过喷头进行作业，喷头置于臂架系统的末端，可以近距离对具体位置进行施工。在隧道、地下、夜晚施工过程中，为保证安全作业环境，需要灯光照明，尤其是喷头所对应的具体施工位置需要较高的照明效果。目前，主要将照明系统固定于喷浆车的前端或后端，喷头位于喷浆车的前端。

照明系统采取后端固定式，具有较大范围的照明功能，然而，前端具体施工位置很可能成为照明的盲区或照明效果较差，而且在臂架进行多次变幅、伸缩后，喷头的位置改变，需要人为地另加光源或手动移动照明灯位置才能找到需要照明的焦点。

照明系统采取前端固定式。则照明灯可以跟随臂架的变幅、伸缩移动，保持与喷头位置的一致性，在一定程度上弥补了后端固定式的缺陷，但其与施工位置距离很近，因此，照明灯易损坏或容易被灰浆等覆盖，影响照明效果，使用寿命较短，容易造成安全隐患。此外，采取前端固定式，该照明系统无法为喷浆车的后端提供照明，为提高整个照明效果，还需要为后端另设照明灯，增加了生产的成本。

因此，如何使臂架系统中的照明装置能够避免具体施工位置的损坏，又可以保证施工位置的照明效果，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种混凝土喷浆车的臂架系统，该臂架系统的照明装置能够随着喷头位置的改变而自动调整角度，使施工位置始终具有良好的照明效果，且照明装置远离施工位置，使用寿命较长。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述臂架系统的混凝土喷浆车。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种混凝土喷浆车的臂架系统，包括臂架、喷头以及照明装置，所述臂架包括依次连接的至少三个节臂，所述喷头位于末节臂上，所述照明装置安装于所述末节臂以外的一个所述节臂上；所述臂架系统还包括控制器和用以驱动所述照明装置转动的驱动装置；

所述控制器包括用以检测所述喷头相对于所述照明装置的当前位置参数的位置参数采集装置，和与所述位置参数采集装置连接的转动角度计算装置；所述转动角度计算装置进一步连接所述驱动装置的控制信号输入端。

优选地，所述照明装置位于所述臂架中一节臂的尾部。

优选地，所述臂架包括依次连接的一节臂、二节臂和三节臂，所述二节臂与所述一节臂铰接，所述三节臂与所述二节臂铰接，所述喷头位于所述三节臂上。

优选地，所述一节臂包括套装的一外节臂和一内节臂，所述照明装置位于所述一外节臂的尾部，所述二节臂与所述一内节臂连接；所述三节臂包括三外节臂和三内节臂，所述二节臂与所述三外节臂连接，所述喷头位于所述三内节臂上。

优选地，所述位置参数采集装置包括检测所述一内节臂相对于所述一外节臂的位移变化量的第一位移传感器、检测所述三内节臂相对于所述三外节臂的位移变化量的第二位移传感器，以及检测所述二节臂相对于所述一节臂的角度变化量的第一角度传感器和所述三节臂相对于二节臂的角度变化量的第二角度传感器。

优选地，所述驱动装置为步进旋转电机，所述照明装置与两个所述步进旋转电机连接，两个所述步进旋转电机分别驱动所述照明灯沿相互垂直的两个平面转动。

优选地，所述一外节臂尾部两侧固定有两个支架，所述照明装置的数目为两个，两个所述照明装置分别位于两个所述支架上。

该臂架系统将照明装置安装于远离末节臂喷头的位置，因此，照明装置离实际施工位置较远，照明装置不易损坏，也不容易被灰浆等物质覆盖，有利于保证施工的安全；此外，还包括控制器和驱动装置，当臂架进行变幅、伸缩动作之后，控制器可以实时检测喷头的位置变化，并根据位置变化控制驱动装置驱动照明装置转动，使照明装置始终朝向喷头，即自动跟踪聚焦喷头具体位置，在无人员手动操作或增加额外照明光源的情况下，使实际施工位置始终具有较好的照明环境。

本实用新型还提供一种混凝土喷浆车，包括底盘和位于所述底盘之上的臂架系统，所述臂架系统为任一项所述的臂架系统。由于上述臂架系统具有上述技术效果，具有上述臂架系统的混凝土喷浆车也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型所提供臂架系统一种具体实施方式的主视图；

图2为图1所示臂架系统的俯视图；

图3为本实用新型所提供臂架系统另一种具体实施方式中照明装置与喷头在二节臂变幅平面内的位置原理图；

图4为本实用新型所提供臂架系统又一种具体实施方式中照明装置与驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种混凝土喷浆车的臂架系统，该臂架系统的照明装置能够随着喷头位置的改变而自动调整角度，使施工位置始终具有良好的照明效果，且远离施工位置，使用寿命较长。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述臂架系统的混凝土喷浆车。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供臂架系统一种具体实施方式的主视图；图2为图1所示臂架系统的俯视图。

本实用新型所提供的混凝土喷浆车臂架系统，包括臂架、喷头7以及照明装置4。臂架包括依次连接的至少三个节臂，可以实现臂架系统在多个平面内进行变幅，进一步地还可以伸缩，从而使臂架系统具备一定的灵活性，实现在各种环境条件下快速作业；末节臂距离需要实际施工的位置最近，因此，将用于喷浆的喷头7设于末节臂上，一般设于末节臂的前端，使喷头7更接近施工位置，便于施工；照明装置4位于末节臂以外的其他节臂上，即照明装置4并不安装于末节臂，从而在远离喷头7的位置处为喷头7作业提供照明。

臂架系统还包括驱动照明装置4转动的驱动装置，照明装置4可以为一般的照明灯，驱动装置可以采用步进旋转电机5，由步进旋转电机5带动照明灯旋转，从而使照明灯光束的投射角度和聚焦处发生变化。

臂架系统还包括控制器，用以检测喷头7的位置并根据喷头7的位置控制驱动装置驱动照明装置4转向喷头7。具体地，控制器包括用以检测喷头7相对于照明装置4的当前位置参数的位置参数采集装置，和与位置参数采集装置连接的转动角度计算装置；转动角度计算装置进一步连接驱动装置的控制信号输入端。

位置参数采集装置用以检测喷头7相对于照明装置4的位置参数，位置参数可以包括位移、角度等参数，臂架在作业中，各节节臂会进行变幅、伸缩动作，喷头7相对于照明装置4的方位随之改变，则喷头7的位置参数会发生变动；转动角度计算装置，预存各位置参数与喷头相对于照明装置4转动角度之间的函数关系，并从连接的位置参数采集装置中获取喷头7的当前位置参数，根据预存的函数关系以及获取的当前位置参数计算转动角度，并将计算得出的转动角度的数字信号转换为电信号，自控制器的输出端输入至驱动装置的控制信号输入端，驱动照明装置4转动相应的角度，当喷头7相对于照明装置4转动了一定角度之后，为了使照明装置4的光束继续投射到喷头7的作业位置，照明装置4需要转动相应的角度，以保持二者的一致性。

该臂架系统将照明装置4安装于远离末节臂喷头7的位置，因此，照明装置4离实际施工位置较远，照明装置4不易损坏，也不容易被灰浆等物质覆盖，有利于保证施工的安全；此外，当臂架进行变幅、伸缩动作之后，控制器可以实时检测喷头7的位置变化，并根据变化控制驱动装置驱动照明装置4转动，使其始终朝向喷头7，即自动跟踪聚焦喷头7具体位置，在无人员手动操作或增加额外照明光源的情况下，使实际施工位置始终具有较好的照明环境。

照明装置4可以安装在一节臂1的尾部。一节臂1的尾部位于车体的后端，与实际施工位置距离较远，可以更好地保护照明装置4，使其不受灰浆的作业物遮挡，从而有效降低照明装置4损坏的概率，延长受用寿命；此外，照明装置4安装于车体的后端，不但可以保证具体施工位置的充分照明，而且可以确保后端臂架也得到光源照明，便于操作人员观察到整个臂架工作状况，无需另设后端光源，从而节省成本，简化安装线路。

臂架可以具有依次连接的一节臂1、二节臂2和三节臂3，二节臂2与一节臂1铰接，三节臂3与二节臂2铰接，两个铰接轴可以垂直，喷头7位于三节臂3上。如图1和图2所示，三节臂3相对于二节臂2的变幅平面与二节臂2相对于一节臂1的变幅平面垂直，此时，三节臂3为臂架的末节臂，将喷头7设于三节臂3的末端。三个节臂相配合，就可以灵活地将喷头7对准施工位置。当然，基于需要，臂架系统还可以包括相对于三节臂3旋转的四节臂、相对四节臂旋转的五节臂等。

进一步地，一节臂1可以包括套装的一外节臂11和一内节臂12，将照明装置4安装在一外节臂11的尾部，二节臂2与一内节臂12连接；三节臂3包括三外节臂31和三内节臂32，二节臂2与三外节臂31连接，喷头7位于三内节臂32上。此种结构的臂架具备更高的灵活性，在实现多平面变幅的同时，还可以多方向地伸缩，适应性更强。

请参考图3，图3为本实用新型所提供臂架系统另一种具体实施方式中照明装置与喷头在二节臂变幅平面内的位置原理图。

具体地，控制器的位置参数采集装置可以采集一内节臂12相对于一外节臂11的位移变化量、三内节臂32相对于三外节臂31的位移变化量，以及二节臂2相对于一节臂1的角度变化量和三节臂3相对于二节臂2的角度变化量。上述的位移和角度变化量均可以通过传感器类元件进行检测，具体检测过程如下：在一内节臂12上安装第一位移传感器61，二节臂2上安装第一角度传感器62，三外节臂31上安装第二位移传感器64和第二角度传感器63；操作人员操作喷头7到达具体施工位置过程中，一内节臂12相对一外节臂11进行伸长或回缩动作，第一位移传感器61采集一内节臂12的伸缩长度变化量数据A，二节臂2相对一内节臂12变幅，第一角度传感器62采集二节臂2的变幅角度变化量数据α₁，三外节臂31相对二节臂2变幅，第二角度传感器63采集三外节臂31的摆动角度变化量数据β₁，三内节臂32相对三外节臂31进行伸长或回缩动作，第二位移传感器64采集序三内节臂32的长度变化量数据B，以上传感器数据A、B、α₁、β₁自动输入控制器的计算分析装置，由于喷头7与照明装置4的角度与上述传感器采集的数据存在一定的函数关系，则计算分析装置可以计算出喷头7相对于照明装置4的转动角度。

具体的计算过程如下，以各节臂处于水平状态时，喷头7与照明装置4的相对位置为初始位置参数，二节臂2的变幅平面与三节臂3的变幅平面垂直。一外节臂11的长度为已知数值l₁，二节臂2长度为已知数值l₂，三外节臂31长度为已知数值l₃，则一节臂1长度L₁为l₁+A，三节臂3与二节臂2在二节臂2变幅平面内的总体长度L₃为l₂+(l₃+B)cosβ₁，则喷头7与照明装置4的距离L＝(L₁ ²+L₃ ²-2L₁L₃cosα₁)^1/2，喷头7相对照明装置4在二节臂2变幅平面内的转动角度α＝arcos{(L₁ ²+L²-L₃ ²)/2L₁L}，同理，可以得出喷头7相对照明装置4在三节臂3变幅平面内的转动角度β，因此，在计算分析装置中可以预存α和β分别与参数α₁、β₁、A、B、l₁、l₂、l₃的函数关系式，获取变量α₁、β₁、A、B后，带入函数关系式即可计算得出喷头7相对于照明装置4在二节臂2变幅平面内的转动角度α和三节臂3变幅平面内的转动角度β，则可以控制照明装置4在二节臂2变幅平面内转动角度α，在三节臂3变幅平面内转动角度β，即可与喷头7保持一致性。

请参考图4，图4为本实用新型所提供臂架系统又一种具体实施方式中照明装置与驱动装置的结构示意图。

驱动装置可以采用步进旋转电机5，步进旋转电机包括第一步进旋转电机51和第二步进旋转电机52，二者均与照明灯连接，驱动照明灯沿相互垂直的两个平面转动，保证灯光始终投射到喷头7作业位置。步进旋转电机5具备较高的精确性，可以精准地驱动照明灯至相应位置；如图4所示，第一步进旋转电机51驱动照明灯在二节臂2变幅平面内转动α，第二步进旋转电机52驱动照明灯在三节臂3变幅平面内转动β，即可方便地实现照明灯随喷头的变位而变位。

一外节臂11尾部两侧可以安装两个支架，照明灯的数目为两个，两个照明灯分别位于两个支架上，可以具有较广的照明范围和较好的照明效果。图4所示的支架，照明灯与支架铰接，第一步进旋转电机51驱动其沿竖直平面转动，同时支架的底座可以沿水平面转动，则第二步进旋转电机52还可以驱动照明灯沿水平面转动，即照明灯可以转向任意需要的位置，从而实现本实用新型的目的。

一种混凝土喷浆车，包括底盘和位于底盘之上的臂架系统，臂架系统为上述任一项所述的臂架系统。由于上述臂架系统具有上述技术效果，具有该臂架系统的混凝土喷浆车也具有相同的技术效果，在此不赘述。

以上对本实用新型所提供的一种混凝土喷浆车及其臂架系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种混凝土喷浆车的臂架系统，包括臂架、喷头(7)以及照明装置(4)，所述臂架包括依次连接的至少三个节臂，所述喷头(7)位于末节臂上，其特征在于，所述照明装置(4)安装于所述末节臂以外的一个所述节臂上；所述臂架系统还包括控制器和用以驱动所述照明装置(4)转动的驱动装置；

所述控制器包括用以检测所述喷头(7)相对于所述照明装置(4)的当前位置参数的位置参数采集装置，和与所述位置参数采集装置连接的转动角度计算装置；所述转动角度计算装置进一步连接所述驱动装置的控制信号输入端。

2.根据权利要求1所述的臂架系统，其特征在于，所述照明装置(4)位于所述臂架中一节臂(1)的尾部。

3.根据权利要求2所述的臂架系统，其特征在于，所述臂架包括依次连接的一节臂(1)、二节臂(2)和三节臂(3)，所述二节臂(2)与所述一节臂(1)铰接，所述三节臂(3)与所述二节臂(2)铰接，所述喷头(7)位于所述三节臂(3)上。

4.根据权利要求3所述的臂架系统，其特征在于，所述一节臂(1)包括套装的一外节臂(11)和一内节臂(12)，所述照明装置(4)位于所述一外节臂(11)的尾部，所述二节臂(2)与所述一内节臂(12)连接；所述三节臂(3)包括三外节臂(31)和三内节臂(32)，所述二节臂(2)与所述三外节臂(31)连接，所述喷头(7)位于所述三内节臂(32)上。

5.根据权利要求4所述的臂架系统，其特征在于，所述位置参数采集装置包括检测所述一内节臂(12)相对于所述一外节臂(11)的位移变化量的第一位移传感器(61)、检测所述三内节臂(32)相对于所述三外节臂(31)的位移变化量的第二位移传感器(64)，以及检测所述二节臂(2)相对于所述一节臂(1)的角度变化量的第一角度传感器(62)和所述三节臂(3)相对于二节臂(2)的角度变化量的第二角度传感器(63)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的臂架系统，其特征在于，所述驱动装置为步进旋转电机(5)，所述照明装置(4)与两个所述步进旋转电机(5)连接，两个所述步进旋转电机(5)分别驱动所述照明灯沿相互垂直的两个平面转动。

7.根据权利要求6所述的臂架系统，其特征在于，所述一外节臂(11)尾部两侧固定有两个支架，所述照明装置(4)的数目为两个，两个所述照明装置(4)分别位于两个所述支架上。

8.一种混凝土喷浆车，包括底盘和位于所述底盘之上的臂架系统，其特征在于，所述臂架系统为权利要求1至7任一项所述的臂架系统。

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