CN217001812U - 一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统，通过自动控制桩机的操纵杆来实现桩机的打桩灌浆，包括信号接收处理单元、PLC控制单元、伺服电机、减速机、安装台以及水平可转动固定在安装台上的丝杆；所述丝杆的一端设有联轴器，所述伺服电机的输出端通过减速机与联轴器连接；所述的丝杆上套设有螺纹配合的滑台，所述的滑台设有机器人手，所述机器人手的外端部设有与桩机的操纵杆相匹配的限位环；所述信号接收处理单元的分别与PLC控制单元以及多个传感器连接，所述PLC控制单元的输出端与伺服电机的输入端连接。利用本实用新型，可根据设定的参数自动对桩机的操纵杆进行控制，从而实现桩机的自动打桩灌浆。

Description

一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统

技术领域

本实用新型属于打桩机领域，尤其是涉及一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统。

背景技术

桩机是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。

如公开号为CN112575768A的中国专利文献公开了一种在地铁深基坑工程中应用的SMW工法桩，包括地基、基坑、三轴搅拌机、泥浆管、泥浆填充区、套钻、基坑平面、H型槽钢和吊孔。

但是，现有的桩机在施工过程中，都是需要靠操作人员手动控制桩机的操纵杆，而桩机施工往往需要长时间的反复持续施工，需要耗费较多的人力、物力成本，而且难以达到设计的精准度要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统，可根据设定的参数自动对桩机的操纵杆进行控制，从而实现桩机的自动打桩灌浆。

一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统，通过自动控制桩机的操纵杆来实现桩机的打桩灌浆，包括信号接收处理单元、PLC控制单元、伺服电机、减速机、安装台以及水平可转动固定在安装台上的丝杆；所述丝杆的一端设有联轴器，所述伺服电机的输出端通过减速机与联轴器连接；

所述的丝杆上套设有螺纹配合的滑台，所述的滑台设有机器人手，所述机器人手的外端部设有与桩机的操纵杆相匹配的限位环；

所述信号接收处理单元的分别与PLC控制单元以及多个传感器连接，所述PLC控制单元的输出端与伺服电机的输入端连接。

本实用新型的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，能完全按照设定程序自动操作，打桩灌浆一次完成，精确度高，施工质量得到了保证，省时省力，又减少了施工成本，极大地提高了经济效益和施工速度。

进一步地，所述的滑台上固定有连杆固定座，所述的机器人手固定在连杆固定座上。

进一步地，所述的连杆固定座上固定有与丝杆垂直的连杆，所述的连杆上套设有弹簧和套管形状的连接扣，所述弹簧的一端与连杆的内端固定，弹簧的另一端与连接扣的内端固定，所述连接扣的外端与所述的机器人手固定。

进一步地，所述连接扣的外表面设有把手。配合弹簧的弹性作用，可通过把手方便地将机器人手上的限位环套在桩机的操纵杆上，或者从操纵杆上取下。

进一步地，所述的安装台在与丝杆平行的方向上设有两个限位器，用于限制滑台在丝杆上的移动范围。

进一步地，所述的多个传感器包括流量传感器、电流传感器、倾角传感器和深度传感器，所述的流量传感器安装在桩机的水泥浆输送管道上，所述的电流传感器安装在桩机动力头的电源电缆线上，所述倾角传感器和深度传感器安装在桩机的桅杆上。

进一步地，所述的安装台外部套设有起保护作用的外壳。

进一步地，所述的信号接收处理单元设有触摸显示屏，所述的触摸显示屏上显示有操控按钮以及各个传感器检测的桩机运行数据。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在工作前通过输入各种工程参数，在开始工作后，信号接收处理单元根据传感器采集到的信号，给PLC控制单元发送指令，伺服电机按指令模式运行，并通过连接滑台的机器人手对操纵杆进行自动控制，从而控制桩机钻头的升降速度的快慢和灌浆量的大小，最终实现打桩灌浆全自动化，解放工作人员的双手。

附图说明

图1为本实用新型中一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型中安装台俯视角度的部分分解示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1和图2所示，一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统，包括信号接收处理单元13、PLC控制单元14、伺服电机1、减速机2、安装台20以及设置在安装台20上的丝杆4；丝杆4沿水平方向可转动的固定在安装台20上，丝杆4的一端设有联轴器3，伺服电机1的输出端通过减速机2与联轴器3连接。

丝杆4上套设有螺纹配合的滑台5，滑台5上固定有连杆固定座6，连杆固定座6上固定有与丝杆4垂直的连杆9，连杆9上套设有弹簧8和套管形状的连接扣10。弹簧8的一端与连杆9的内端固定，另一端与连接扣10的内端固定，连接扣10的外端与机器人手11固定。机器人手11的外端部设有与桩机的操纵杆7相匹配的限位环。限位环套设在操纵杆7内后，可通过左右移动滑台5来对操纵杆7进行控制。

连接扣10的外表面还设有把手19，可通过把手19方便地将机器人手11上的限位环套在桩机的操纵杆7上，或者从操纵杆7上取下。

安装台6在与丝杆4平行的方向上设有两个限位器12，用于限制滑台5在丝杆4上的移动范围。

信号接收处理单元13的分别与PLC控制单元14以及多个传感器连接，PLC控制单元14的输出端与伺服电机1的输入端连接。

具体的，多个传感器包括流量传感器15、电流传感器16、倾角传感器17和深度传感器18。流量传感器15安装在桩机的水泥浆输送管道上，电流传感器16安装在桩机动力头的电源电缆线上，倾角传感器17和深度传感器18安装在桩机的桅杆上。

在工作前通过输入各种工程参数，在开始工作后，信号接收处理单元13根据各个传感器采集到的信号，给PLC控制单元14发送指令，伺服电机1按指令模式运行，并通过连接滑台5的机器人手11对操纵杆7进行自动控制，从而控制桩机钻头的升降速度的快慢和灌浆量的大小，最终实现打桩灌浆全自动化，解放工作人员的双手。

安装台6上套设有外壳，外壳起保护作用。信号接收处理单元13上设有触摸显示屏，触摸显示屏上显示有操控按钮以及各个传感器检测的桩机运行数据。

具体的，触摸显示屏可实现如下功能：显示实时提升速度、钻头位置、施工孔深；显示成桩过程中的电流变化、桩机钻杆的垂直度图像(前后左右倾角的度数)；显示当前每根桩灌浆时的实时流量(流速)，总流量及分流量；显示施工状态，施工结束后能打印小票，可储存数据，可U盘导出，所有数据可上传至云平台远程监视，可与手机APP联网。

利用本实用新型的系统，根据当前桩的灌浆数据，在最后一次灌浆搅拌提升过程中，对于灌浆量不满足设计要求的区段，在送浆泵速度一定的情况下，可以控制桩机钻头的提升速度，以达到补浆的目的。补浆后将满足设计要求(包括使得每米深度的浆量尽可能保持小幅度偏差)，具体操作如下：

步骤1，操作人员在设定好相关参数，先把模式调为“自动”，再按“开始”，设备自动工作至整根桩结束并打印出合格桩的各种数据记录资料。

步骤2，点击“自动”后，按“开始”，设备即可自动运行，但在运行过程中，有“紧急停止”保护(即，油压或电流控制器操纵杆自动归零，自动停车)，这里根据紧急停车的情况分析，是由操作人员判断，选择手动或自动都能进行停机或开机，达到桩机停止施工或继续施工，在紧急停车前的原始数据都能保留。

步骤3，能满足打桩灌浆的工艺流程：无论是2喷2搅、4喷4搅或多喷多搅，在最后一次提升过程中，自动对不满足灌浆要求的区段进行“补浆”，桩机设备自动运行提升到0米后，停车。例如：设计桩长13.5米，工艺2喷2搅。运行流程：全自动→开始→下钻13.5米(停留5-10s(秒)这参数可以设定)→自动启动提升→至地面0米(或-0.5米，这参数可以设定)→自动启动下钻→地下13.5米→自动启动提升→自动补浆→至地面(0米)→自动结束，按“保存”保存结果数据资料；准备下一根桩继续施工。

步骤4，只需设定每米灌浆量，系统自动运行计算。系统自动对比计算后，补浆时补浆量更准确，解决了人工无法精准灌浆的难题，把原来机械式打桩灌浆，人工手动操作模式变成了智能机器人操作桩机自动打桩灌浆，解放了工人的劳动强度，极大的提高了机械式打桩灌浆的自动化程度。降低了生产成本，提高了经济效益，提高了施工质量。能按设计要求精准施工，达到优质工程标准。填补了机械式打桩灌浆施工领域的智能机器人打桩灌浆全自动化空白。

以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能机器人打桩灌浆自动控制系统，通过自动控制桩机的操纵杆(7)来实现桩机的打桩灌浆，其特征在于，包括信号接收处理单元(13)、PLC控制单元(14)、伺服电机(1)、减速机(2)、安装台(20)以及水平可转动固定在安装台(20)上的丝杆(4)；所述丝杆(4)的一端设有联轴器(3)，所述伺服电机(1)的输出端通过减速机(2)与联轴器(3)连接；

所述的丝杆(4)上套设有螺纹配合的滑台(5)，所述的滑台(5)设有机器人手(11)，所述机器人手(11)的外端部设有与桩机的操纵杆(7)相匹配的限位环；

所述信号接收处理单元(13)的分别与PLC控制单元(14)以及多个传感器连接，所述PLC控制单元(14)的输出端与伺服电机(1)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的滑台(5)上固定有连杆固定座(6)，所述的机器人手(11)固定在连杆固定座(6)上。

3.根据权利要求2所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的连杆固定座(6)上固定有与丝杆(4)垂直的连杆(9)，所述的连杆(9)上套设有弹簧(8)和套管形状的连接扣(10)，所述弹簧(8)的一端与连杆(9)的内端固定，弹簧(8)的另一端与连接扣(10)的内端固定，所述连接扣(10)的外端与所述的机器人手(11)固定。

4.根据权利要求3所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述连接扣(10)的外表面设有把手(19)。

5.根据权利要求1所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的安装台(20)在与丝杆(4)平行的方向上设有两个限位器(12)，用于限制滑台(5)在丝杆(4)上的移动范围。

6.根据权利要求1所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的多个传感器包括流量传感器(15)、电流传感器(16)、倾角传感器(17)和深度传感器(18)，所述的流量传感器(15)安装在桩机的水泥浆输送管道上，所述的电流传感器(16)安装在桩机动力头的电源电缆线上，所述倾角传感器(17)和深度传感器(18)安装在桩机的桅杆上。

7.根据权利要求1所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的安装台(20)外部套设有起保护作用的外壳。

8.根据权利要求1所述的智能机器人打桩灌浆自动控制系统，其特征在于，所述的信号接收处理单元(13)设有触摸显示屏，所述的触摸显示屏上显示有操控按钮以及各个传感器检测的桩机运行数据。

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