CN212105019U - 一种自动铺设瓷砖装置 - Google Patents

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弓宸
姚金池
陈超峰
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Abstract

本实用新型提供一种自动铺设瓷砖装置,包括:安置系统、移动系统、平衡系统;底盘系统、测距装置以及独立于装置之外的测量装置;安置系统将瓷砖进行铺实,使瓷砖与水泥紧密结合,铺设无空鼓;移动系统将瓷砖移动至指定位置,要求定位精度精确,成本较低;平衡系统连接底盘系统和移动系统,并使移动系统始终与规定的水平面平行;底盘系统作为移动系统和平衡系统的安装主体,用于瓷砖的存放并能够完成瓷砖大小的测量。测量装置用于获得房间内铺设瓷砖的地面的信息。本实用新型的技术方案解决了现有人工瓷砖铺设过程中的体力消耗大、精准度不高、效率低下等问题。

Description

一种自动铺设瓷砖装置
技术领域
本实用新型涉及建筑技术领域,具体而言,尤其涉及一种自动铺设瓷砖装置。
背景技术
建筑行业一直在发展,特别是近年来的房地产行业,增长速度快。在2014年提出的“三个一亿人”政策,推进中国的城镇化后。到2017年时户籍人口城镇化率为42.4%,距离2020年的目标45%还差2.6%。因此未来房屋建设上也会增长,从而也会牵扯到房屋装修的问题。我国作为人口大国,人口住房需求极大。虽然依靠各种设备加速了房屋的建设过程,但室内装修部分依然是一个耗时的环节。现代的室内装修中有不少的装修风格都是采用的瓷砖装修,利用瓷砖对地面进行室内装修有着容易清理、耐磨等好处,更能显得室内敞亮。在大型商场的装修中大面积的瓷砖铺设是主流。但在瓷砖铺设过程中,人工铺设瓷砖时耗费工时、体力,更要求工人具有较高的技能水平来防止出现错误,因此瓷砖铺设是室内装修的重要环节。
目前市面上有的瓷砖铺设机器,一种是升降式的瓷砖吸附机器,构造十分简单,大致可以分为两个部分,一个部分是吸附装置,可将瓷砖吸取。而另一个部分则是金属支架,下方是带着四个轮子的底盘装置,用于移动。这种工具只是减轻了人工铺砖的体力消耗,并没有解决瓷砖的找平,平铺的问题,这些问题依然需要人工解决。
市面上还有的一种瓷砖铺设辅助工具——瓷砖平铺机,一种小型的手持式的辅助工具,结合了吸盘结构与震动结构。在机壳上设有吸盘组件,吸盘组件通过弹性可拆卸结构与操作杆的铰接连接。可通过控制杆使吸盘吸附瓷砖,再通过人工移动并找平将瓷砖放下,后通电进行震动铺平,将瓷砖压实。此项工具依旧需要人工去搬运瓷砖并找平,虽然解决了瓷砖空鼓的问题,但人工体力消耗也并没有减少。
接下来通过更深入的调查发现,在率先提出工业4.0的德国,其某一研究所提出一款全自动一体化铺瓷砖机,它能够通过预先从电脑中输入的作业面积,瓷砖尺寸等这类数据自动计算、规划、调整工作程序。在机械手部分,可以变换工具实现水泥自动涂抹,瓷砖的自动铺设,自动压平。机械运行效率高、噪音小,可以24小时作业。虽然此款机械优点很明显,但缺点也是显而易见的——结构复杂且造价昂贵,很难广泛应用于实际生产生活中。在我国的当前环境下,成本的考虑是必须的,因为资源和条件都是有限的,所以必须做到节约成本。因此此款机械并不适用于目前我们的经济环境,其设计具有成本上的局限性。
实用新型内容
根据上述提出的技术问题,而提供一种自动铺设瓷砖装置。本实用新型装置包括:执行机构、承载机构以及测量机构,解决了现有人工瓷砖铺设过程中的体力消耗大、精准度不高、效率低下等问题,通过安置系统实现精确控制瓷砖的平整程度。
本实用新型采用的技术手段如下:
一种自动铺设瓷砖装置,包括:执行机构、承载机构以及测量机构;所述执行机构包括安置系统、移动系统、平衡系统;所述承载机构包括底盘系统;所述测量机构包括测量装置、测距装置;
所述安置系统为箱式结构,所述箱式结构的下端四个角分别连接四个橡胶小锤,箱式结构的内部设置一对偏心齿轮,一对偏心齿轮的两端分别设置有推板,推板连接箱式结构的底板;
所述移动系统为圆柱坐标式机械臂,包括转动副、第一移动副以及第二移动副,所述转动副采用齿轮驱动进行旋转,旋转范围为360°;所述第一移动副采用齿轮齿条装置驱动,伸缩行程为840mm;所述第二移动副采用滚珠丝杠装置进行驱动,高度行程为790mm;所述第二移动副末端连接伺服电机,伺服电机经由行星轮减速器连接所述安置系统;所述转动副连接平衡系统;
所述平衡系统主要由上固定板、下固定板、液压缸、一组万向节、三个弹簧驱动的顶杆组成,所述万向节设置在上固定板和下固定板的中心位置,所述三个顶杆分别连接液压缸,三个弹簧驱动的顶杆所在的三个点不共线;
所述底盘系统包括车体、设置在所述车体上的控制箱、由前挡板、后挡板、左挡板、右挡板组成的储砖结构以及驱动挡板的铰链和齿轮齿条装置,所述前挡板、后挡板通过齿轮齿条装置进行驱动,所述左挡板、右挡板通过铰链进行驱动;所述平衡系统设置在控制箱上方,所述控制箱电性连接安置系统、移动系统以及平衡系统。
进一步地,所述测量装置为具有相互垂直的两个水平尺的盒状装置,其下方设置三个支腿,内部集成了水平传感器、方向传感器以及高度传感器。
进一步地,所述测距装置设置在所述圆柱坐标式机械臂中心的正上方,包括可旋转平台和相互垂直排列的一对激光传感器。
进一步地,所述车体的底部设置有两个万向轮和两个承重轮,所述的两个万向轮设置在车体底部靠近推手的位置,所述的两个承重轮设置在车底底部远离把手的位置。
进一步地,所述测量装置的外壳上设置有刻度,用于确定一个基准方向以及瓷砖最终成型时所在的平面。
进一步地,所述四个橡胶小锤的可运动距离仅为1mm。
较现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
1、本实用新型提供的自动铺设瓷砖装置,通过移动系统中的伺服电机驱动安置系统其中的一个偏心齿轮轴,使安置系统内的推板持续进行上下往复运动,从而可以对底端的四个橡胶小锤施加持续的敲击,将瓷砖进行铺实,使瓷砖与水泥紧密结合,铺设无空鼓。
2、本实用新型提供的自动铺设瓷砖装置,其移动系统能够将瓷砖移动至指定位置,要求定位精度精确,成本较低。
3、本实用新型提供的自动铺设瓷砖装置,其平衡系统连接底盘系统和移动系统,并使移动系统始终与规定的水平面平行。
4、本实用新型提供的自动铺设瓷砖装置,其底盘系统作为移动系统和平衡系统的安装主体,用于瓷砖的存放并能够完成瓷砖大小的测量。
基于上述理由本实用新型可在建筑等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型装置整体结构示意图。
图2为本实用新型装置安置系统的内部结构示意图。
图3为本实用新型装置平衡系统的结构示意图。
图4为本实用新型装置底盘系统的结构示意图。
图5为本实用新型装置的系统框图。
图6为瓷砖配合方式示意图。
图中:1、安置系统;11、橡胶小锤;12、偏心齿轮;13、推板;14、底板;2、移动系统;3、平衡系统;31、上固定板;32、下固定板、33、液压缸;34、万向节;35、顶杆;4、底盘系统;41、控制箱;42、前挡板;43、后挡板;44、左挡板;45、右挡板;46、万向轮;47、承重轮。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时,应当清楚,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任向具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制:方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
如图1所示,本实用新型提供了一种自动铺设瓷砖装置,包括:执行机构、承载机构以及测量机构;执行机构包括安置系统1、移动系统2、平衡系统3;承载机构包括底盘系统4;测量机构包括测量装置、测距装置;
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,如图2所示,安置系统1为箱式结构,箱式结构的底端四个角分别连接四个橡胶小锤11,箱式结构的内部设置一对偏心齿轮12,一对偏心齿轮12的两端分别设置有推板13,推板13连接箱式结构的底板14;具体实施时,伺服电机驱动其中的一个偏心齿轮轴,进而带动推板13持续进行上下往复运动,从而可以对箱式结构底端的四个橡胶小锤11施加持续的敲击。橡胶小锤11可运动距离仅为1mm,以便精确控制瓷砖最终的平整程度。
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,移动系统2为圆柱坐标式机械臂,包括转动副、第一移动副以及第二移动副,转动副采用齿轮驱动进行旋转,旋转范围为360°;第一移动副采用齿轮齿条装置驱动,伸缩行程为840mm;第二移动副采用滚珠丝杠装置进行驱动,高度行程为790mm;第二移动副末端连接伺服电机,伺服电机经由行星轮减速器连接安置系统1;转动副连接平衡系统3;本实用新型所选用的圆柱坐标式机械臂完全实现瓷砖升降与移动,工作范围广,结构紧凑大幅度减小了本实用新型装置的体积。主要传动将以齿轮传动为主,既可以保证移动过程的精度还可以达到节约成本的目的。考虑到机械臂自身重量会对移动系统2在操作过程中产生的影响,机械臂的臂部多采用铝为主要材料,在保证整体强度的条件下,还可以达到节约成本的目的。
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,平衡系统3主要由上固定板31、下固定板32、液压缸33、一组万向节34、三个弹簧驱动的顶杆35组成,万向节34设置在上固定板31和下固定板32的中心位置,三个顶杆35分别连接液压缸33,三个弹簧驱动的顶杆35所在的三个点不共线;故此可形成一个可被计算和控制的平面。只要使此平面相对于所定义的水平面平行,便可以使移动系统的转动副垂直于房间内的水平面。
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,如图4所示,底盘系统4包括车体、设置在车体上的控制箱41、由前挡板42、后挡板43、左挡板44、右挡板45组成的储砖结构以及驱动挡板的铰链和齿轮齿条装置,前挡板42、后挡板43通过齿轮齿条装置进行驱动,左挡板44、右挡板45通过铰链进行驱动;具体实施时,左挡板44、右挡板45采用的是连杆连接与槽销连接,通过销在槽中的运动带动与连杆相连的左右挡板运动。使左右挡板在横向上有一个移动,能放大和缩小存放空间。可使装置适应各种尺寸的瓷砖(其最小可容纳瓷砖为400mm×400mm正方形瓷砖,最大容纳瓷砖为1000mm×1000mm正方形瓷砖)能够提高装置的使用范围。在储砖结构中,通过电机的运动可使尺寸改变,并可以测量存放的瓷砖的尺寸大小。平衡系统3设置在控制箱41上方,控制箱41电性连接安置系统1、移动系统2以及平衡系统3。如图5所示,控制箱41中设置有控制系统和控制面板,控制系统主要用于圆柱坐标式机械臂的控制与传感器信息反馈处理。接收的传感器信息通过控制系统进行处理,车体可以判断自身在房间中所处的位置并反馈给圆柱坐标式机械臂,圆柱坐标式机械臂再进行铺砖操作。
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,如图4所示,车体的底部设置有两个万向轮46和两个承重轮47,两个万向轮46设置在车体底部靠近推手的位置,可以使小车灵活移动。两个承重轮47设置在车底底部远离把手的位置,可以保证车体的稳定性,为机械臂提供稳定的工作环境。
进一步地,作为本实用新型优选的实施方式,测量装置为具有相互垂直的两个水平尺的盒状装置,其下方设置三个支腿,可以调整高度及平面倾角,内部集成了水平传感器、方向传感器以及高度传感器。测量装置的外壳上设置有刻度,用于确定一个基准方向以及瓷砖最终成型时所在的平面。圆柱坐标式机械臂中心的正上方设置有测距装置,用于测量圆柱坐标式机械臂中心距离墙面的距离,测距装置包括可旋转平台和相互垂直排列的一对激光传感器。其中一个激光传感器的方向,始终与方向传感器所规定的方向平行,以保证每次测距测量的距离的墙角位置均为相同的墙角位置。
具体实施时,通过一个独立于车体之外的测量装置,对房间进行水平面的定义,并且确定瓷砖铺设的最终水平面高度,以及瓷砖本身的水平方向(对于多边形瓷砖,以其某一条边线作为水平方向,在铺设的最终位置,使该边线始终平行与测量装置定义的方向平行)。通过设置在圆柱坐标式机械臂中心的测距装置,测量圆柱坐标式机械臂距离相邻的两墙壁的距离,即可获取圆柱坐标式机械臂中心位置相对于房间内一个墙角的位置。通过车体上的两对挡板,可以得知瓷砖的各个边的长度。(对于正多边形的瓷砖,仅需要获取一组特征尺寸即可得知其外形,在此不多叙述)。至此,已经拥有了对房间进行坐标系建立的全部条件,如图6所示,当拥有瓷砖的尺寸特征时,便可以确定瓷砖最终紧密配合的状态,即之间的相对位置关系。其各个中点通过测量装置所定义的水平面及高度以及水平方向,可以定义紧密配合的瓷砖所应该处于的二维平面。通过位于车体上的测距装置,确定整个平面的二维坐标原点。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种自动铺设瓷砖装置,其特征在于,包括:执行机构、承载机构以及测量机构;所述执行机构包括安置系统、移动系统、平衡系统;所述承载机构包括底盘系统;所述测量机构包括测量装置、测距装置;
所述安置系统为箱式结构,所述箱式结构的底端四个角分别连接四个橡胶小锤,箱式结构的内部设置一对偏心齿轮,一对偏心齿轮的两端分别设置有推板,推板连接箱式结构的底板;
所述移动系统为圆柱坐标式机械臂,包括转动副、第一移动副以及第二移动副,所述转动副采用齿轮驱动进行旋转,旋转范围为360°;所述第一移动副采用齿轮齿条装置驱动,伸缩行程为840mm;所述第二移动副采用滚珠丝杠装置进行驱动,高度行程为790mm;所述第二移动副末端连接伺服电机,伺服电机经由行星轮减速器连接所述安置系统;所述转动副连接平衡系统;
所述平衡系统主要由上固定板、下固定板、液压缸、一组万向节、三个弹簧驱动的顶杆组成,所述万向节设置在上固定板和下固定板的中心位置,所述三个顶杆分别连接液压缸,三个弹簧驱动的顶杆所在的三个点不共线;
所述底盘系统包括车体、设置在所述车体上的控制箱、由前挡板、后挡板、左挡板、右挡板组成的储砖结构以及驱动挡板的铰链和齿轮齿条装置,所述前挡板、后挡板通过齿轮齿条装置进行驱动,所述左挡板、右挡板通过铰链进行驱动;所述平衡系统设置在控制箱上方,所述控制箱电性连接安置系统、移动系统以及平衡系统。
2.根据权利要求1所述的自动铺设瓷砖装置,其特征在于,所述测量装置为具有相互垂直的两个水平尺的盒状装置,其下方设置三个支腿,内部集成了水平传感器、方向传感器以及高度传感器。
3.根据权利要求1所述的自动铺设瓷砖装置,其特征在于,所述测距装置设置在所述圆柱坐标式机械臂中心的正上方,包括可旋转平台和相互垂直排列的一对激光传感器。
4.根据权利要求1所述的自动铺设瓷砖装置,其特征在于,所述车体的底部设置有两个万向轮和两个承重轮,所述的两个万向轮设置在车体底部靠近推手的位置,所述的两个承重轮设置在车底底部远离把手的位置。
5.根据权利要求1或2所述的自动铺设瓷砖装置,其特征在于,所述测量装置的外壳上设置有刻度,用于确定一个基准方向以及瓷砖最终成型时所在的平面。
6.根据权利要求1所述的自动铺设瓷砖装置,其特征在于,所述四个橡胶小锤的可运动距离仅为1mm。
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