CN220335873U - 地形响应地面平整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程建筑用设备技术领域，提供了地形响应地面平整装置，包括行走架、轨道、地形探测器、夯实块、抓取机构、升降机构和控制器；所述轨道与所述行走架固定连接，所述夯实块和所述抓取机构分别滑动安装在所述轨道上，所述抓取机构位于所述夯实块的上方；所述升降机构安装在所述轨道的上端，并与所述抓取机构连接，所述升降机构负责控制所述抓取机构在所述轨道中的升降运动；所述地形探测器与所述控制器连接，所述控制器与所述抓取机构和所述升降机构连接。本实用新型实现了根据地形响应来进行地面平整的作业，解决了现有的夯实机不能根据地面凸起处进行夯实力度的调节。

Description

地形响应地面平整装置

技术领域

本实用新型属于工程建筑用设备技术领域，尤其涉及地形响应地面平整装置。

背景技术

地面平整作业在工程建筑领域中具有至关重要的作用。工程建筑包括但不限于住宅、商业建筑、道路、桥梁、隧道、机场跑道等各类项目，这些工程项目的质量和稳定性在很大程度上取决于地面的平整度。因此，地面平整作业对于保证工程建筑的质量和安全性至关重要。

现有的地面平整技术通常包括使用人工或机械设备进行碾压或夯实。例如，使用路面压实机、压路机、振动夯实机等设备，通过对地面进行持续、重复的冲击和压缩，以达到地面平整的目的。

然而，现有的地面平整技术存在一些问题。现有设备对于凸起部位的处理通常是一种“一刀切”的方式，更具体的说，在地面平整作业过程中，往往是使用夯实机进行一遍夯实，无法根据凸起部位的大小和高度进行灵活的处理，不能根据地面凸起处进行夯实力度的调节。可能导致对小的凸起部位处理过度，对大的凸起部位处理不足。因此，我们提供一种地形响应地面平整装置。

实用新型内容

本实用新型提供地形响应地面平整装置，旨在解决背景技术中所要解决的技术问题。

本实用新型是这样实现的，地形响应地面平整装置，包括行走架、轨道、地形探测器、夯实块、抓取机构、升降机构和控制器；所述轨道与所述行走架固定连接，所述夯实块和所述抓取机构分别滑动安装在所述轨道上，所述抓取机构位于所述夯实块的上方；所述升降机构安装在所述轨道的上端，并与所述抓取机构连接，所述升降机构负责控制所述抓取机构在所述轨道中的升降运动；所述地形探测器与所述控制器连接，所述控制器与所述抓取机构和所述升降机构连接。

可选的，所述行走架包括架体、连接轴和行走轮；所述连接轴穿过所述架体且与所述架体转动连接，所述行走轮与所述架体连接。

可选的，所述升降机构包括驱动机构、安装板、转轴和牵引绳；所述转轴转动安装于所述安装板的上表面，与所述驱动机构连接，所述驱动机构负责驱动所述转轴进行转动；所述牵引绳有两条，两条所述牵引绳分别与所述转轴固定连接；所述安装板上设有通孔，两条所述牵引绳分别穿过所述通孔与所述抓取机构连接。

可选的，所述升降机构进一步包括两个带座轴承；两个所述带座轴承安装于所述安装板的上表面，所述转轴穿过所述带座轴承并与之转动连接；所述转轴上设有四个限位片，每两个所述限位片形成一组，一组所述限位片之间形成所述牵引绳的缠绕区域。

可选的，所述驱动机构包括电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮；所述从动锥齿轮位于所述转轴的中心，所述主动锥齿轮安装在所述电机的输出端，所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮进行啮合连接。

可选的，所述抓取机构包括箱体、两个抓取臂、两个连接板、连接块和气缸；两个所述抓取臂上转动连接有一个固定轴，所述固定轴固定在所述箱体的内部，两个所述抓取臂的一端分别与两个所述连接板的一端铰接；两个所述连接板的另一端分别与所述连接块铰接；所述气缸位于所述箱体的内部，并且安装在所述箱体的顶部，所述气缸的输出端与所述连接块连接。

可选的，两个所述抓取臂的下端设有卡爪；所述夯实块的上表面设有卡接部，而所述卡接部上则设有与所述卡爪匹配的卡槽。

可选的，所述箱体上开设有两个螺纹孔，两个所述牵引绳远离所述转轴的一端连接有与所述螺纹孔匹配的螺栓，所述螺栓与所述螺纹孔螺纹连接。

本实用新型所达到的有益效果，在实际使用过程中，地形探测器先行探测地形，将探测到的地形信息传输给控制器。然后，设备向前移动，使夯实块位于地形探测器所探测的地形上方，控制器优先控制升降机构启动，使其控制抓取机构下移并抓取夯实块，然后根据地形特点，控制升降机构驱动抓取机构上升至适当高度。然后，抓取机构释放夯实块，以对地形探测器事先探测的地面进行夯实。

地面平整装置通过地形探测器检测地形的平整状况，对于凸起的部分，该装置能施加较大的夯实力度，使得凸起部分尽可能与周围地面齐平或尽可能平齐，以达到地面平整的效果。这样，实现了根据地形响应来进行地面平整的作业。解决了现有的夯实机不能根据地面凸起处进行夯实力度的调节的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的爆炸图；

图3是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的升降机构的结构示意图；

图4是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的箱体的内部结构示意图；

图5是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的抓取结构抓取卡接部时的剖视结构示意图；

图6是本实用新型提供的地形响应地面平整装置的抓取结构取消对卡接部的抓取时的剖视结构示意图。

附图标记如下：

1-行走架、11-架体、12-连接轴、13-行走轮、2-轨道、21-滑槽、3-地形探测器、31-安装杆、32-连接杆、33-传感器、4-夯实块、41-卡接部、42-卡槽、43-凸起、5-抓取机构、51-箱体、52-抓取臂、53-连接板、54-连接块、55-气缸、56-固定轴、57-卡爪、58-螺纹孔、6-升降机构、61-驱动机构、611-电机、612-主动锥齿轮、613-从动锥齿轮、62-安装板、621-通孔、63-转轴、64-牵引绳、65-带座轴承、66-限位片、67-螺栓、7-控制器。

具体实施方式

下面将结合本申请的实施例中的附图，对本申请的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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、操作、组件或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤、操作、组件或模块，而是可选的还包括没有列出的步骤、操作、组件或模块，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤、操作、组件或模块。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

如图1～6所述，示例性实施例的地形响应地面平整装置，包含行走架1、轨道2、地形探测器3、夯实块4、抓取机构5、升降机构6和控制器7。轨道2与行走架1固定连接，夯实块4和抓取机构5分别滑动安装在轨道2上，抓取机构5位于夯实块4的上方。升降机构6安装在轨道2的上端，并与抓取机构5连接；升降机构6负责控制抓取机构5在轨道2中的升降运动。地形探测器3与控制器7连接，控制器7与抓取机构5和升降机构6连接。

具体操作过程中，升降机构6控制抓取机构5下移，以抓取夯实块4，然后通过抓取机构5将夯实块4带动向上滑动至一定高度，随后抓取机构5释放夯实块4。由于重力的作用，夯实块4迅速下落至地面进行夯实作业。

地形探测器3安装在行走架1上，并位于轨道2的前方(这里的前方指的是设备的行进方向)，主要用于检测地面的凸起部分。在实际使用过程中，地形探测器3先行探测地形，将探测到的地形信息传输给控制器7。然后，设备向前移动，使夯实块4位于地形探测器3所探测的地形上方，控制器7优先控制升降机构6启动，使其控制抓取机构5下移并抓取夯实块4，然后根据地形特点，控制升降机构6驱动抓取机构5上升至适当高度。然后，抓取机构5释放夯实块4，以对地形探测器3事先探测的地面进行夯实。

值得特别强调的是，结合公知常识，物体在竖直方向的自由落体运动过程中，其下落速度与高度的关系可以由公式v＝sqrt(2gh)来描述，其中v是速度，g是重力加速度(地球上约为9.8m/s²)，h是物体的高度。根据动能公式，物体的动能(K)等于其质量(m)与速度(v)平方的一半，即K＝0.5mv²。因此，夯实块4的动能与其下落的速度平方成正比。

由此我们可以看到，夯实块4的高度越高，其自由落地的速度就越大，动能也就越大。因为动能转换为地面的夯实能量，所以夯实块4的高度越高，其对地面的夯实力度也就越大，反之亦然。因此，当地形探测器3检测到地面有凸起时，设备移动使得夯实块4与地面凸起部位对应，然后升降机构6通过抓取机构5抓取夯实块4，并将其移动至轨道2的较高处，然后释放夯实块4，使其对地面的凸起部位进行夯实。

此外，该地面平整装置的移动可以通过拖车拉动或人力推动实现。夯实块4的下表面是平的，夯实块4由钢或铁制成。

地面平整装置通过地形探测器3检测地形的平整状况，对于凸起的部分，该装置能施加较大的夯实力度，使得凸起部分尽可能与周围地面齐平或尽可能平齐，以达到地面平整的效果。这样，实现了根据地形响应来进行地面平整的作业。

作为一种可选的实施方式，所述行走架1包括架体11、连接轴12和行走轮13；所述连接轴12穿过所述架体11且与所述架体11转动连接，所述行走轮13与所述架体11连接。更进一步的说，连接轴12的数量为两个，行走轮13的数量为4个。两个连接轴12，以提供更稳定的支撑。“四轮”的配置可以更好地保证行走架1的平稳行驶。

作为一种可选的实施方式，升降机构6包括驱动机构61、安装板62、转轴63和牵引绳64。转轴63转动安装于安装板62的上表面，与驱动机构61连接，驱动机构61则负责驱动转轴63进行转动。牵引绳64有两条，两条牵引绳64分别与转轴63固定连接。安装板62上设有通孔621，两条牵引绳64分别穿过通孔621与抓取机构5连接。牵引绳64采用的是钢丝绳。

钢丝绳具有一些显著的优点。首先，其强度高，耐磨损，能够承受大的拉力和压力，适合用在复杂和恶劣的工作环境中。其次，钢丝绳的弹性和韧性好，不容易断裂，能够保证设备的正常运行和使用寿命。最后，钢丝绳的抗腐蚀性强，可以在湿润和腐蚀性环境中使用。除了钢丝绳，也可以使用合成纤维绳作为牵引绳。合成纤维绳，如尼龙绳或聚酯纤维绳，具有轻便、弹性好、抗紫外线和耐腐蚀等特点。

实际使用过程中，驱动机构61驱动转轴63转动，转轴63的转动使牵引绳64缠绕于转轴63上或由转轴63释放牵引绳64。驱动转轴63沿第一方向转动，使牵引绳64缠绕于转轴63上时，牵引绳64拖拽抓取机构5上移。在控制抓取机构5下移时，便需要驱动转轴63沿第二方向转动，缠绕于转轴63上的牵引绳64被释放，随后抓取机构5下移。进而实现了对抓取机构5的上下方向的控制。

作为一种可选的实施方式，升降机构6进一步包括两个带座轴承65。两个带座轴承65安装于安装板62的上表面，转轴63穿过带座轴承65并与之转动连接。这种设计可以保证转轴63的稳定运转，减少摩擦，延长设备的使用寿命。

转轴63上设有四个限位片66，每两个限位片66形成一组，一组限位片66之间形成牵引绳64的缠绕区域。这样的设计可以确保牵引绳64的顺畅运行，进一步提高设备的实用性。

作为一个可选的实施方案中，驱动机构61包括电机611、主动锥齿轮612和从动锥齿轮613。从动锥齿轮613位于转轴63的中心，主动锥齿轮612安装在电机611的输出端，主动锥齿轮612和从动锥齿轮613进行啮合连接。电机611驱动主动锥齿轮612转动，由主动锥齿轮612带动从动锥齿轮613转动，从而使从动锥齿轮613驱动转轴63转动，实现对转轴63的驱动。将从动锥齿轮613安装在转轴63的中心，使得转轴63的驱动力矩在两端均衡，这种设计可以有效地确保转轴63的稳定运行。

电机611可以是但不仅限于伺服电机，步进电机，直流电机或交流电机等。电机611的输出端的转动方向通过改变输入电流的方向或者频率，可以实现对电机611输出端的转动方向的控制，从而改变转轴63的驱动方向。这一特性增加了设备的灵活性，可以根据地形特点和实际需求灵活地控制夯实块4的升降。其中电机611的驱动方向的控制为本领域技术人员所熟知的技术手段，在此不再进行详细赘述。

其中电机611的启动可以间接的驱动抓取机构5在轨道2中滑动，当抓取机构5运行至预设的一定高度时，可以通过控制器7控制电机611停止运转，这时，抓取机构5及其抓取的夯实块4会被牵引绳64稳定地悬停在一定高度。然后，控制器7可以控制气缸55动作，使得抓取臂52松开夯实块4，让夯实块4自由落下，以达到夯实地面的目的。

这一整个过程中，地形探测器3一直在监测地形的变化，并通过传感器33将地形信息实时发送给控制器7。当地形发生变化，控制器7将根据接收到的地形信息，调整电机611的运转，以确保抓取机构5及其抓取的夯实块4始终根据地形的情况来调整不同的高度进行夯实作业，从而实现地面平整设备对地形的自适应响应。

作为一个可选的实施方式，抓取机构5包括箱体51、两个抓取臂52、两个连接板53、连接块54和气缸55。两个抓取臂52上转动连接有一个固定轴56，固定轴56固定在箱体51的内部，两个抓取臂52的一端分别与两个连接板53的一端铰接。两个连接板53的另一端分别与连接块54铰接。气缸55位于箱体51的内部，并且安装在箱体51的顶部，气缸55的输出端与连接块54连接。箱体51的底壁开设有缺口，两个抓取臂52的下端由缺口伸出。

更进一步的说，在正常状态下，两个抓取臂52平行并垂直于地面。当气缸55的输出端下移并接触到连接块54时，连接块54在气缸55的输出端的推动下向下移动，导致两个连接板53运动，这使得两个抓取臂52的上端相互靠近，且两个抓取臂52相对于固定轴56转动，从而使两个抓取臂52的下端远离。当两个抓取臂52处于平行状态时，抓取臂52之间形成一个夹持空间，可以用来夹住夯实块4，此时，抓取机构5可以带动夯实块4在轨道2内滑动。当气缸55的输出端处于伸出状态时，两个抓取臂52的下端会相互远离，这时抓取机构5不能抓住夯实块4。在实际使用过程中，通过控制气缸55的输出端的伸缩，可以控制两个抓取臂52夹持或释放夯实块4。

作为一种可选的实施方式，箱体51上开设有两个螺纹孔58，两个牵引绳64远离转轴63的一端连接有与螺纹孔58匹配的螺栓67，螺栓67与螺纹孔58螺纹连接。

作为一个可选的实施方式，两个抓取臂52的下端设有卡爪57。夯实块4的上表面设有卡接部41，而卡接部41上则设有与卡爪57匹配的卡槽42。

更具体的说，当两个抓取臂52平行时，卡爪57位于卡槽42中。这时，卡爪57向上移动能通过卡接部41带动夯实块4向上移动。当两个抓取臂52的下端相互远离时，两个卡爪57也相互远离，这会使卡爪57从卡槽42中移出，从而释放夯实块4。当夯实块4被提升到一定高度时，可以通过控制卡爪57相互远离来释放夯实块4。这时，夯实块4在重力的作用下自由落地，直到落到地面上，从而对地面进行夯实。

作为一种可选的实施方式，地形探测器3包括安装杆31、连接杆32和传感器33。安装杆31与行走架1固定连接，连接杆32与安装杆31的上端固定连接。传感器33安装在连接杆32上，传感器33用于检测地形。

传感器33可以是超声波距离传感器，工作原理是通过发射超声波并接收其反射波，根据发射和接收的时间差来计算出距离。当传感器33发出超声波后，超声波在遇到地面或障碍物后会反射回来，传感器33接收到反射波并计算出发射和接收的时间差，再通过声速公式v＝d/t(声速等于距离除以时间)计算出传感器与地面或障碍物的距离。其中超声波具体传感器为本领域技术人员所熟知的技术常识，在此不再进行详细赘述。

传感器33检测到的信息会发送到控制器7，控制器7可以是一种可编程逻辑控制器(PLC)，例如西门子的S7-300系列。PLC根据编程的逻辑，处理来自传感器的输入信号，然后产生控制信号去驱动执行部件，如本申请中的电机611和气缸55，完成具体的动作。

在本实施方式，传感器33是HC-SR04超声波距离传感器，当传感器33检测到地面高度变化或者存在障碍物时，会将这些信息发送到PLC控制器7。控制器7接收到信号后，将会根据预设的程序逻辑来调整升降机构6和抓取机构5的工作状态。例如，如果探测到地形有大的起伏，随后认为调整本装置，使夯实块4与凸起处上下对应。接下来，控制器7会控制升降机构6通过抓取结构5提升夯实块4，控制器7会控制升降机构6和抓取机构5，使夯实块4提升到适合的高度，然后释放夯实块4，进行地面的夯实工作。其中PLC控制器的程序编辑以及执行逻辑为本领域技术人员常用的技术手段，在此不再进行详细赘述。

该地面平整装置利用地形探测器3和传感器33来实时探测和获取地形信息。这些信息通过控制器7被实时处理和分析。控制器7根据获取的地形信息，对电机611进行启动、停止、正转或反转的控制，从而控制升降机构6和抓取机构5的运动。通过这种方式，抓取机构5和其抓取的夯实块4能在不同地形的情况下保持在预设的一定高度进行工作，实现了对地形的自适应响应。

例如，在地形较为平坦的情况下，设备可以稳定地运行并高效地进行地面夯实作业；而在地形起伏较大的情况下，控制器7则会根据地形信息实时调整设备的运行状态，如抓取机构5的高度，以保证夯实块4能够有效地对地面进行夯实，避免由于地形变化而影响夯实效果。

因此，通过以上技术方案，本实用新型能够实时感知并适应地形变化，实现对不同地形的有效夯实。

作为一种可选实施方式，轨道2上设有滑槽21，夯实块4上设有与滑槽21匹配的凸起43。凸起43伸入滑槽21中，并与滑槽21形成滑动连接。这样的设计可以确保夯实块4沿着轨道2的特定路径滑动，避免夯实块4在运动过程中出现偏离或翻滚，增加了系统的稳定性和安全性。

本申请的示例性实施例可相互组合，通过组合而获得的示例性实施例也落入本申请的范围内。

本申请应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.地形响应地面平整装置，其特征在于，包括行走架(1)、轨道(2)、地形探测器(3)、夯实块(4)、抓取机构(5)、升降机构(6)和控制器(7)；所述轨道(2)与所述行走架(1)固定连接，所述夯实块(4)和所述抓取机构(5)分别滑动安装在所述轨道(2)上，所述抓取机构(5)位于所述夯实块(4)的上方；所述升降机构(6)安装在所述轨道(2)的上端，并与所述抓取机构(5)连接，所述升降机构(6)负责控制所述抓取机构(5)在所述轨道(2)中的升降运动；所述地形探测器(3)与所述控制器(7)连接，所述控制器(7)与所述抓取机构(5)和所述升降机构(6)连接。

2.根据权利要求1所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述行走架(1)包括架体(11)、连接轴(12)和行走轮(13)；所述连接轴(12)穿过所述架体(11)且与所述架体(11)转动连接，所述行走轮(13)与所述架体(11)连接。

3.根据权利要求1所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述升降机构(6)包括驱动机构(61)、安装板(62)、转轴(63)和牵引绳(64)；所述转轴(63)转动安装于所述安装板(62)的上表面，与所述驱动机构(61)连接，所述驱动机构(61)负责驱动所述转轴(63)进行转动；所述牵引绳(64)有两条，两条所述牵引绳(64)分别与所述转轴(63)固定连接；所述安装板(62)上设有通孔(621)，两条所述牵引绳(64)分别穿过所述通孔(621)与所述抓取机构(5)连接。

4.根据权利要求3所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述升降机构(6)进一步包括两个带座轴承(65)；两个所述带座轴承(65)安装于所述安装板(62)的上表面，所述转轴(63)穿过所述带座轴承(65)并与之转动连接；所述转轴(63)上设有四个限位片(66)，每两个所述限位片(66)形成一组，一组所述限位片(66)之间形成所述牵引绳(64)的缠绕区域。

5.根据权利要求3所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述驱动机构(61)包括电机(611)、主动锥齿轮(612)和从动锥齿轮(613)；所述从动锥齿轮(613)位于所述转轴(63)的中心，所述主动锥齿轮(612)安装在所述电机(611)的输出端，所述主动锥齿轮(612)和所述从动锥齿轮(613)进行啮合连接。

6.根据权利要求3所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述抓取机构(5)包括箱体(51)、两个抓取臂(52)、两个连接板(53)、连接块(54)和气缸(55)；两个所述抓取臂(52)上转动连接有一个固定轴(56)，所述固定轴(56)固定在所述箱体(51)的内部，两个所述抓取臂(52)的一端分别与两个所述连接板(53)的一端铰接；两个所述连接板(53)的另一端分别与所述连接块(54)铰接；所述气缸(55)位于所述箱体(51)的内部，并且安装在所述箱体(51)的顶部，所述气缸(55)的输出端与所述连接块(54)连接。

7.根据权利要求6所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，两个所述抓取臂(52)的下端设有卡爪(57)；所述夯实块(4)的上表面设有卡接部(41)，而所述卡接部(41)上则设有与所述卡爪(57)匹配的卡槽(42)。

8.根据权利要求6所述的地形响应地面平整装置，其特征在于，所述箱体(51)上开设有两个螺纹孔(58)，两个所述牵引绳(64)远离所述转轴(63)的一端连接有与所述螺纹孔(58)匹配的螺栓(67)，所述螺栓(67)与所述螺纹孔(58)螺纹连接。