CN209603871U - 具有自寻点功能的打孔机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自寻点功能的打孔机器人，它包括寻迹车、升降支架、支撑面板、打孔机构和控制器。升降支架主要包括固定架和升降架，固定架设置在寻迹车上，支撑面板设置在升降架上端，打孔机构设置在支撑面板上，控制器设置在寻迹车上。寻迹车主要包括车体、车轮、寻迹传感器和动力模块，撑支撑面板主要包括底面板、滑台气缸和顶面板，打孔机构主要包括电锤钻、集尘罩、支撑环和行程开关，顶面板左端设置有螺栓顶出机构，螺栓顶出机构主要包括旋转气缸、顶出气缸和螺栓夹。本实用新型可以避免人工在脚手架上作业，实现自动找点，自动打孔，并能够自动放置鹏华在那个螺栓，且能减少施工造成的粉尘。

Description

具有自寻点功能的打孔机器人

技术领域

本实用新型涉及一种具有自寻点功能的打孔机器人。

背景技术

在各类建筑物、构筑物、桥梁、隧道及其附属设施的建造、修缮、装饰，线路、管道、设备、设施等的安装施工过程中，以及房屋装修时，经常需要打孔，如房屋吊顶、管道吊挂、线路托架吊挂等。对于侧面墙壁的打孔，人手持电锤钻即可，而顶部墙面的设备安装则并非易事。顶面设备的安装是重要的环节，在很多工程项目中都需要在屋顶、隧道、涵洞顶部吊装各种设备，需要在顶部打孔并安装龙骨架等结构。目前对顶部的打孔，先是根据施工图纸在顶部划线，标出需要打孔的位置，然后由工人在脚手架上手持电锤钻完成打孔。

人工打孔存在以下缺点:1、效率低，人力消耗大，由于打孔对位置、深度和垂直度均有较为严格的要求且锤钻重量较沉，工人手持锤钻在屋顶打孔费力，且需要周转移动脚手架，费时费力。2、存在安全隐患，由于打孔位置位于屋顶，距离地面高度多为3m左右，甚至某些厂房的屋顶高于5m，工人在脚手架上施工存在安全隐患，对于屋顶较高的厂房施工难度大。3、存在粉尘污染，手持电锤钻在屋顶打孔时，钻下的粉尘直接落下，危害工人的健康。

因此有必要设计一种能够提高顶面混凝土打孔效率并解决安全和健康隐患的打孔机器人。

实用新型内容

针对上述现有屋顶打孔施工存在的不足，实用新型了一种能够自动寻点打孔的打孔机器人。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有自寻点功能的打孔机器人，它主要包括寻迹车、升降支架、支撑面板、打孔机构和控制器，所述升降支架主要包括固定架和升降架，所述固定架设置在寻迹车上，所述支撑面板设置在所述升降架上端，所述打孔机构设置在所述支撑面板上，所述控制器设置在所述寻迹车上。

所述寻迹车主要包括车体、车轮、寻迹传感器和动力模块，所述寻迹传感器具有四个且呈十字形分布设置在车体的底部，所述寻迹传感器和所述动力模块与所述控制器连接。

所述支撑架设置在所述寻迹车上方，所述固定架外侧设置有可上下移动的套筒，所述升降架与所述套筒固定连接。在所述寻迹车上固定设置有电动葫芦，所述电动葫芦上设置有钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述固定架上的转轮后连接在所述升降架上，所述电动葫芦与所述控制器连接且能够驱动升降架上升和下降。

所述支撑支撑面板主要包括底面板、滑台气缸和顶面板，所述底面板固定设置在升降架上，所述滑台气缸设置在所述底面板上，所述顶面板设置在所述滑台气缸的滑台上，所述滑台气缸连接有气源和电磁阀且所述电磁阀与所述控制器连接。

所述打孔机构主要包括电锤钻、集尘罩、支撑环和行程开关。所述电锤钻竖直设置在所述顶面板上且所述电锤钻的钻头中心位置与所述寻迹传感器排列的中心位置重合。所述集尘罩套设在所述电锤钻外侧且所述支撑环设置在所述集尘罩上端，所述集尘罩下端连接在所述顶面板上，所述支撑环和所述顶面板之间设置有支撑杆和套设在所述支撑杆外侧的支撑弹簧。所述行程开关通过紧固螺栓设置在所述支撑环下方的顶面板侧壁上，所述行程开关所述控制器连接，当所述支撑环接触所述行程开关时，控制器通过控制电动葫芦的运转停止升高，所述电锤钻的开关电路与所述控制器连接。

在所述顶面板左端设置有螺栓顶出机构，所述螺栓顶出机构主要包括旋转气缸、顶出气缸和螺栓夹，所述旋转气缸固定设置在所述顶面板的收容槽内且所述旋转气缸的活塞杆连接有旋转板，所述旋转板左端设置在顶面板左端的支撑臂上，所述旋转气缸设置在所述旋转板上，所述螺栓夹设置在所述顶出气缸上方且所述螺栓夹上设置有膨胀螺栓出口，膨胀螺栓放在所述螺栓夹内部，在所述螺栓夹内部设置有顶住膨胀螺栓的压紧弹簧，所述顶出气缸的活塞杆顶端插入在膨胀螺栓出口内，所述旋转气缸和所述顶出气缸均连接有气源和电磁阀，且所述电磁阀与所述控制器连接。

进一步的，所述每个寻迹传感器两侧各设置有一个辅助寻迹传感器，且所述辅助寻迹传感器与所述控制器连接。

进一步的，所述固定架和所述升降架各具有三个竖杆，且升降架的竖杆分别通过套筒连接在所述固定架的竖杆上。

进一步的，所述寻迹车底部四角竖直设置有四个支撑液压缸，所述支撑液压缸的活塞杆端部连接有橡胶减震座，所述支撑液压缸在寻迹车上设置有液压泵和液压阀门，所述液压阀门与所述控制器连接。

进一步的，所述滑台气缸的滑台两侧设置有限位块，所述顶面板上位于所述旋转板的后方设置有限位台阶。

本实用新型的有益效果是：可以避免人工在脚手架上作业，实现自动找点，自动打孔，并能够自动放置鹏华在那个螺栓，且能减少施工造成的粉尘。

附图说明

附图1为本实用新型的立体结构示意图；

附图2为本实用新型的俯视结构示意图；

附图3为本实用新型的仰视结构示意图；

附图4为本实用新型的主视结构示意图；

附图5为本实用新型的局部立体结构示意图；

附图6为本实用新型的顶出气缸水平位置结构示意图；

附图7为本实用新型的顶出气缸竖直位置机构示意图；

附图8为本实用新型的顶出气缸活塞杆复位时局部剖视结构示意图；

附图9为本实用新型的顶出气缸活塞杆收缩时局部剖视结构示意图；

附图10为本实用新型的顶出气缸活塞杆伸出时局部剖视结构示意图；

附图11为本实用新型的打孔轨迹示意图；

附图12为本实用新型的螺栓夹剖视结构示意图。

图中，寻迹车1、升降支架2、支撑面板3、打孔机构4、控制器5、固定架6、升降架7、套筒8、车体9、车轮10、寻迹传感器11、第一寻迹传感器110、第二寻迹传感器111、第三寻迹传感器112、第四寻迹传感器113、电动葫芦12、钢丝绳13、转轮14、底面板15、滑台气缸16、滑台161、限位块162、顶面板17、收容槽171、支撑臂172、限位台阶173、电锤钻18、钻头181、集尘罩19、支撑环20、行程开关21、凸起22、支撑杆23、限位螺母231、支撑弹簧24、紧固螺栓25、膨胀螺栓26、螺栓顶出机构27、旋转气缸271、顶出气缸272、螺栓夹273、旋转板274、膨胀螺栓出口275、压紧弹簧276、墙孔277、滑块278、顶块279、滑槽280、辅助寻迹传感器(28，281，282，283)、支撑液压缸29、橡胶减震座30。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来详细解释本实用新型的实施方式。

如附图1至附图12所示，本实用新型主要包括寻迹车1、升降支架2、支撑面板3、打孔机构4和控制器5，所述升降支架2主要包括固定架6和升降架7，所述固定架6设置在寻迹车1上，所述升降架7通过套筒8可移动的设置在所述固定架6外侧，所述支撑面板3设置在所述升降架7上端，所述打孔机构4设置在所述支撑面板3上，所述控制器5设置在所述寻迹车1上。

所述寻迹车1主要包括车体9、车轮10、寻迹传感器11和动力模块，所述寻迹传感器11具有四个且呈十字形分布设置在车体9的底部，所述寻迹传感器11和所述动力模块与所述控制器5连接。所述寻迹传感器11可以采用具有黑线检测功能的红外传感器制成，所述动力模块可采用电动机和蓄电池驱动寻迹车运动且所述电动机与所述控制器5连接。

在进行打孔之前，将需要打孔的位置通过相互垂直的黑线标识在屋顶下方的地面上，黑线交点位置的正上方所对应的屋顶处即为需要打孔的位置。所述寻迹传感器11包括前后设置在车体9底面的第一寻迹传感器110、第二寻迹传感器111以及左右设置在车体9底面的第三寻迹传感器112、第四寻迹传感器113。所述第一和第二寻迹传感器(111，112)的信号传送给所述控制器5后，所述控制器5根据信号控制寻迹车1的前进方向，当所述第三和第四寻迹传感器(112，113)检测到地面上的黑线后，所述控制器5控制寻迹车1停止，使所述第一～第四寻迹传感器(110，111，112，113)均停留在黑线上方。

所述升降支架2设置在所述寻迹车1上方，所述固定架6外侧套设有可上下移动的套筒8，所述升降架7与所述套筒8固定连接，因此所述升降架7能够上下移动。在所述寻迹车1的车体9上固定设置有电动葫芦12，所述电动葫芦12上缠绕有钢丝绳13，所述钢丝绳13绕过所述固定架6上的转轮14后连接在所述升降架7上，所述转轮14具有两个，当所述电动葫芦12旋转缠绕收紧所述钢丝绳13的时候，所述升降架7沿所述固定架6升高，当所述所述电动葫芦12旋转松开所述钢丝绳13的时候，所述升降架7在重力作用下沿所述固定架6降低。所述电动葫芦12与所述控制器5连接。当然，本申请中，升降架7的升降驱动机构还可以采用气缸、液压缸或者滚珠丝杠来代替电动葫芦12，在替换时，紧需要将气缸、液压缸设置在升降架7的下方的车体9上即可。采用滚珠丝杠时，在升降架7上设置与滚珠丝杠的丝杆配合的螺母，滚珠丝杠的丝杆和驱动电机固定在车体9上。

所述支撑面板3主要包括底面板15、滑台气缸16和顶面板17，所述底面板15固定设置在升降架7上端，所述滑台气缸16固定设置在所述底面板15上且所述滑台气缸16的滑台161能够左右往复运动，所述顶面板17固定设置在所述滑台气缸16的滑台161上并能够随所述滑台161左右往复运动，所述滑台气缸16连接有气源和电磁阀且所述电磁阀与所述控制器5连接。所述控制器5能够控制所述滑台气缸16的滑台161带动所述顶面板17左右往复运动。

所述打孔机构4主要包括电锤钻18、集尘罩19、支撑环20和行程开关21。所述电锤钻18采用现有产品即可，将所述电锤钻18的开关电路与所述控制器5连接，由所述控制器5控制所述电锤钻18的启动和停止。所述电锤钻18竖直设置在所述顶面板17上且所述电锤钻18的钻头181中心位置与所述寻迹传感器11排列的中心位置重合，当所述第一～第四寻迹传感器(110，111，112，113)均位于底面黑线上方时，所述电锤钻18的钻头181位于屋顶上需要打孔的位置的正下方。

所述集尘罩19套设在所述电锤钻18外侧且所述支撑环20设置在所述集尘罩19上方，所述集尘罩19下端连接在所述顶面板17上，所述集尘罩19可以使用防尘布制成，所述支撑环20使用硬质材料如不锈钢制成且前后具有凸起22。所述支撑环20和所述顶面板17之间设置有支撑杆23和套设在所述支撑杆23外侧的支撑弹簧24。所述支撑弹簧24下端固定在所述顶面板17上，所述支撑弹簧24上端顶在所述支撑环20的凸起22处，所述支撑杆23下端穿过所述顶面板17且上端固定在所述支撑环20的凸起22处，所述支撑杆23下端设置有限位螺母231。通过旋转所述限位螺母231可以调节所述支撑环20的高度，在使用时，调整所述四个支撑杆23的高度，使所述支撑环20保持水平，当所述电锤钻18升起钻孔时可以保证钻孔的垂直度。

所述行程开关21通过紧固螺栓25设置在所述支撑环20下方的顶面板17的侧壁上，所述行程开关21和所述控制器5连接，当所述支撑环20的凸起22接触按压到所述行程开关21时，控制器5停止电动葫芦12的运转而停止打孔机构4的升高。在所述行程开关21上设置有刻度，通过松开所述紧固螺栓25并上下调节所述行程开关21的高度，可以控制打孔深度，所述行程开关21和所述支撑环20的凸起22之间的距离即为打孔深度。

屋顶打孔后往往需要在孔中放置膨胀螺栓26以备后续使用，为了减少人手动放膨胀螺栓26的工作时间和并降低安全隐患，在所述顶面板17左端设置有螺栓顶出机构27。所述螺栓顶出机构27主要包括旋转气缸271、顶出气缸272和螺栓夹273，所述旋转气缸271固定设置在所述顶面板17的收容槽171内且所述旋转气缸271的活塞杆连接有旋转板274，所述旋转板274左端通过转轴设置在顶面板17左端的支撑臂172上，所述旋转板274的转轴能够在所述支撑臂172的孔内旋转活动，所述旋转气缸271固定设置在所述旋转板274上，膨胀螺栓26放置在所述螺栓夹273中且所述螺栓夹273上设置有膨胀螺栓出口275，如图8～图10所示，所述螺栓夹273内设置有压紧弹簧276，所述压紧弹簧276顶在所述膨胀螺栓26上，所述螺栓夹273设置在所述顶出气缸272上方且所述顶出气缸272的活塞杆插入到所述的膨胀螺栓出口275中并挡在膨胀螺栓26一侧，所述旋转气缸271和所述顶出气缸272均连接有气源和电磁阀，且所述电磁阀与所述控制器5连接。所述打孔机构4打完墙孔277以后，控制器5控制打孔机构4下降使所述钻头181退出墙孔277，控制器5控制滑台气缸16滑动至右侧，所述螺栓顶出机构27运动至所述墙孔277下方，所述旋转气缸271的活塞杆旋转90°，使所述膨胀螺栓出口275位于所述墙孔277下方，所述控制器5控制所述顶出气缸272的活塞杆收缩，膨胀螺栓26被顶到所述顶出气缸272的活塞杆上方，控制器5控制顶出气缸272的活塞杆顶出将膨胀螺栓26顶入所述墙孔277内后缩回，旋转气缸271的活塞杆反向旋转同时所述滑台气缸16的滑台161滑动至左侧。

如图12所示，为所述螺栓夹273的内部剖视图，在所述螺栓夹273内部设置有与所述压紧弹簧276接触的顶块279，所述螺栓夹273上设置有滑槽280，所述螺栓夹279外侧设置有滑块278，所述滑块278穿过所述滑槽280与所述顶块279连接。当所述螺栓夹273内部的膨胀螺栓26用完后，可以手动拉动滑块278，压缩所述压紧弹簧276，然后将膨胀螺栓26从膨胀螺栓出口275放入所述螺栓夹273的内部，放入足够数量的膨胀螺栓26后松开所述有滑块278，压紧弹簧276将膨胀螺栓26顶在螺栓夹273的具有膨胀螺栓出口275的一端，即可继续使用。

为了使所述螺栓顶出机构27能够定位准确，在所述滑台气缸16的滑台161左右两侧设置有限位块162，使所述滑台气缸16的滑台161位于最左端和最右端时，所述钻头181和所述膨胀螺栓出口275分别位于所述墙孔277的正下方。在所述顶面板17的支撑臂172上设置有水平的限位台阶173，当所述旋转气缸271旋转时，所述旋转板274接触到所述限位台阶173时可以保证所述螺栓顶出机构27处于竖直位置。

为了更加准确地确定打孔位置，所述每个寻迹传感器11两侧各设置有一个辅助寻迹传感器28，且所述辅助寻迹传感器28与所述控制器5连接。如图3所示，寻迹车1在行进过程中，可以根据前后方向上的辅助寻迹传感器28不断修正运动轨迹，例如，当所述第一寻迹传感器110左端的辅助寻迹传感器281检测到黑线信号时，表明寻迹车1朝右偏离，控制器5控制车轮10左转使寻迹车1的运动轨迹得到修正。当第三寻迹传感器112的前方的辅助寻迹传感器282检测到黑线信号时，表明寻迹车1即将到达打孔位置，控制器5控制寻迹车1减速慢行直至所述第三和第四寻迹传感器(113，114)检测到黑线信号后停止。如果所述第三寻迹传感器112的后方的辅助寻迹传感器283检测到黑线信号，表明寻迹车1超过了打孔位置，若此时控制器5的计数模块并无此处的打孔记录，控制器5控制寻迹车1后退至打孔位置。

为了增加升降支架2的稳定性，所述固定架6和所述升降架7各具有三个竖杆，且升降架7的竖杆分别通过套筒8连接在所述固定架6的竖杆上。

为了减轻所述升降支架2的重量，提高寻迹车1的续航性能，所述升降支架2使用质量较轻的铝合金管制成。

为了提高所述打孔机器人的稳定性，在所述寻迹车1底部四角竖直设置有四个支撑液压缸29，所述支撑液压缸29的活塞杆端部连接有橡胶减震座30，所述支撑液压缸29在寻迹车1上设置有液压泵和液压阀门，所示液压阀门与所述控制器5连接。当准备打孔时，可以先控制所述支撑液压缸29的活塞杆伸出，使所述橡胶减震座30支撑所述寻迹车1，可以避免打孔过程中振动造成寻迹车1的位置变动，同时保证打孔质量。

本实用新型的工作过程如下：打孔之前，在地面铺设相互垂直的黑线，将需要打孔的位置标识在黑线交叉点处。旋转紧固螺栓25调节行程开关21设定打孔深度为6cm，控制器5按照寻迹传感器11的信号控制寻迹车1在地面沿黑线行走，当第一～第四寻迹传感器(110，111，112，113)均检测到黑线信号时，控制器5控制寻迹车1停止，并控制支撑液压缸29的活塞杆伸出，使用橡胶减震座30支撑寻迹车1，控制器5控制电动葫芦12驱动升降架7上升并启动电锤钻18，支撑环20接触屋顶墙面后，电锤钻18开始钻孔，随着钻孔深度增加，钻孔产生的粉尘被挡在集尘罩19内，当支撑环20的凸起22接触到行程开关21时，控制器5根据行程开关21的信号停止升降架7升高，将升降架7降低8cm并停止电锤钻18，控制器5控制滑台气缸16的滑台161向右运动，同时控制旋转气缸271的活塞杆旋转，将螺栓顶出机构27运动至墙孔277下端，使膨胀螺栓出口275位于墙孔277正下方，控制器5控制顶出气缸272的活塞杆先收缩后伸出，将膨胀螺栓26顶入墙孔277中，顶出气缸272活塞杆缩回，旋转气缸271活塞杆回转，使螺栓顶出机构27恢复水平位置，滑台气缸16的滑台161滑动至左侧，控制器5计数打孔一次，将升降架7降低10cm后控制器5控制支撑液压缸29的活塞杆收缩，寻迹车1继续前进进行下一处打孔。

上述虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种具有自寻点功能的打孔机器人，其特征在于：它主要包括寻迹车、升降支架、支撑面板、打孔机构和控制器，所述升降支架主要包括固定架和升降架，所述固定架设置在寻迹车上，所述支撑面板设置在所述升降架上端，所述打孔机构设置在所述支撑面板上，所述控制器设置在所述寻迹车上；

所述寻迹车主要包括车体、车轮、寻迹传感器和动力模块，所述寻迹传感器具有四个且呈十字形分布设置在车体的底部，所述寻迹传感器和所述动力模块与所述控制器连接；

所述升降支架设置在所述寻迹车上方，所述固定架外侧设置有可上下移动的套筒，所述升降架与所述套筒固定连接；在所述寻迹车上固定设置有电动葫芦，所述电动葫芦上设置有钢丝绳，所述钢丝绳绕过所述固定架上的转轮后连接在所述升降架上，所述电动葫芦与所述控制器连接且能够驱动升降架上升和下降；

所述支撑面板主要包括底面板、滑台气缸和顶面板，所述底面板固定设置在升降架上，所述滑台气缸设置在所述底面板上，所述顶面板设置在所述滑台气缸的滑台上，所述滑台气缸连接有气源和电磁阀且所述电磁阀与所述控制器连接；

所述打孔机构主要包括电锤钻、集尘罩、支撑环和行程开关；所述电锤钻竖直设置在所述顶面板上且所述电锤钻的钻头中心位置与所述寻迹传感器排列的中心位置重合；所述集尘罩套设在所述电锤钻外侧且所述支撑环设置在所述集尘罩上端，所述集尘罩下端连接在所述顶面板上，所述支撑环和所述顶面板之间设置有支撑杆和套设在所述支撑杆外侧的支撑弹簧；所述行程开关通过紧固螺栓设置在所述支撑环下方的顶面板侧壁上，所述行程开关所述控制器连接，当所述支撑环接触所述行程开关时，控制器通过控制电动葫芦的运转停止升高，所述电锤钻的开关电路与所述控制器连接；

在所述顶面板左端设置有螺栓顶出机构，所述螺栓顶出机构主要包括旋转气缸、顶出气缸和螺栓夹，所述旋转气缸固定设置在所述顶面板的收容槽内且所述旋转气缸的活塞杆连接有旋转板，所述旋转板左端设置在顶面板左端的支撑臂上，所述旋转气缸设置在所述旋转板上，所述螺栓夹设置在所述顶出气缸上方且所述螺栓夹上设置有膨胀螺栓出口，膨胀螺栓放在所述螺栓夹内部，在所述螺栓夹内部设置有顶住膨胀螺栓的压紧弹簧，所述顶出气缸的活塞杆顶端插入在膨胀螺栓出口内，所述旋转气缸和所述顶出气缸均连接有气源和电磁阀，且所述电磁阀与所述控制器连接。

2.如权利要求1所述的具有自寻点功能的打孔机器人，其特征在于，所述每个寻迹传感器两侧各设置有一个辅助寻迹传感器，且所述辅助寻迹传感器与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的具有自寻点功能的打孔机器人，其特征在于，所述固定架和所述升降架各具有三个竖杆，且升降架的竖杆分别通过套筒连接在所述固定架的竖杆上。

4.如权利要求1所述的具有自寻点功能的打孔机器人，其特征在于，所述寻迹车底部四角竖直设置有四个支撑液压缸，所述支撑液压缸的活塞杆端部连接有橡胶减震座，所述支撑液压缸在寻迹车上设置有液压泵和液压阀门，所述液压阀门与所述控制器连接。

5.如权利要求1所述的具有自寻点功能的打孔机器人，其特征在于，所述滑台气缸的滑台两侧设置有限位块，所述顶面板上位于所述旋转板的后方设置有限位台阶。