混凝土噴射機械手的制作方法
【專利摘要】一種混凝土噴射機械手，其只具有混凝土噴射功能，而不具有混凝土泵送功能。該設備采用履帶底盤用于行走，并于車架與底盤之間設有調(diào)平液壓油缸，使該設備可于小于30°的坡道上進行施工，使?jié)駠娦阅懿皇苡绊?，且機械手臂架的多級伸縮臂采用液壓控制，可在狹長的隧道中隨意操作，并使添加劑的流量采用手動調(diào)速與變頻調(diào)速相結(jié)合，使添加劑流量控制范圍更寬，實時無級調(diào)節(jié)。本設備能在狹小的施工場地順利完成混凝土濕噴作業(yè)，具有體積小，重量輕，能耗低，成本低的特點。
【專利說明】混凝土噴射機械手【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土濕噴設備，具體涉及一種帶有遙控機械手的自行式混凝土濕噴設備。
【背景技術】
[0002]目前，混凝土濕噴設備在濕噴施工中運用日益廣泛，帶有機械手的混凝土濕噴機由于其具有噴射質(zhì)量高、回彈率低、準備時間短、施工效率高、安全且環(huán)保等優(yōu)越的性能而逐漸被用戶接受。但現(xiàn)有濕噴機械手集成了混凝土噴射和混凝土泵送兩大功能，不僅價格昂貴，而且體積龐大，施工條件受到限制，只能適應大隧道施工。在小型隧道環(huán)境中，現(xiàn)有濕噴機的折疊臂根本無法展開收攏，其輪式底盤在隧道中也難以轉(zhuǎn)彎。
[0003]因此，在礦山、井下隧道以及大隧道分層開挖工程中，急需一種小型、靈活、價格相對較低的機械手施工設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是:針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種小型、靈活的混凝土噴射機械手。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種混凝土噴射機械手由底盤、車架、柴油機液壓動力系統(tǒng)、含帶變速箱的螺桿泵的添加劑系統(tǒng)、含PLC控制器的電氣系統(tǒng)、含臂架的機械手、伸縮支腿、水箱清洗機系統(tǒng)及電機液壓系統(tǒng)組成，該電氣系統(tǒng)與該柴油機液壓動力系統(tǒng)、添加劑系統(tǒng)、水箱清洗機系統(tǒng)及電機液壓系統(tǒng)相連接，該機械手與該電機液壓系統(tǒng)相連接，其特點是，所述底盤采用履帶底盤；該底盤與車架之間設有調(diào)平液壓油缸，該調(diào)平液壓油缸的缸筒與底盤的底盤架鉸接，該調(diào)平液壓油缸的伸縮桿與車架的底部鉸接，且該調(diào)平液壓油缸與電氣系統(tǒng)的PLC控制器相連；` 所述機械手的臂架由基本臂、第二節(jié)臂、第三節(jié)臂及第四節(jié)臂套接組成，該基本臂固定不動，該第二節(jié)臂、第三節(jié)臂及第四節(jié)臂的伸縮動作分別由液壓控制回路中的第一油缸第二油缸及第三油缸驅(qū)動，該第一油缸、第二油缸及第三油缸設于該臂架內(nèi)；
所述添加劑系統(tǒng)包括變頻器和無線遙控器，該變頻器的輸出端與螺桿泵的電機相連接，該變頻器的輸入端與電氣系統(tǒng)的PLC控制器的輸出端連接，該PLC控制器的輸入端與無線遙控器相連接。
[0006]所述液壓控制回路還包括連通液壓油箱的電液開關多路閥和液壓鎖，該電液開關多路閥為三位四通電磁閥，且該電液開關多路閥的工作油口 A、B分別連接液壓鎖的輸入端Vl和V2，該液壓鎖的輸出端Cl分別連通第一油缸、第二油缸和第三油缸的無桿腔，且在第一油缸和第二油缸的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥，第二油缸和第三油缸的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥；而第一油缸、第二油缸和第三油缸的有桿腔并接在液壓鎖的輸出端C2。
[0007]所述底盤的底盤架后部延伸固定有推土鏟。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下: 1、由于本發(fā)明設備不附帶混凝土泵，而是與獨立的混凝土泵聯(lián)合使用，因而，用戶可根據(jù)實際需要選擇不同泵送量的混凝土泵以滿足實際需求，不至于產(chǎn)生設備能力浪費；當施工條件限制時，由于本發(fā)明的整機尺寸減小，可以適應狹小隧道施工條件，因此，可將混凝土泵放置于遠離機械手的位置，通過輸送管將混凝土輸送到前方進行噴射。
[0009]2、本發(fā)明設備采用履帶底盤用于行走，可原地轉(zhuǎn)彎，在狹窄的環(huán)境工作，適應于砂石、泥土等各種不良路面，且底盤架設置的推土鏟可用于道路清理整平。
[0010]3、由于整機噴射功能單元全部集中在車架平臺上，而本發(fā)明設備具有車架調(diào)平功能，允許用戶在小于30°的坡道上進行施工，濕噴性能沒有受到坡道的絲毫影響，尤其適用于分層開挖地下工程中。
[0011]4、本發(fā)明設備的機械手臂架的多級伸縮臂采用液壓控制，可在狹長的隧道中隨意操作。
[0012]5、本設備采用手動調(diào)速與變頻調(diào)速相結(jié)合的添加劑控制系統(tǒng)，使添加劑流量控制范圍更寬:變頻調(diào)速在20?50Hz連續(xù)可調(diào)，手工調(diào)速在1:1?1:5連續(xù)可調(diào)，兩者結(jié)合使添加劑最大流量與最小流量之比提高到12.5:1，并可實時無級調(diào)節(jié)。
[0013]6、本設備能在狹小的施工場地順利完成混凝土濕噴作業(yè)，具有體積小，重量輕，能耗低，成本低的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整機結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的底盤與車架之間設置調(diào)平液壓油缸的示意圖。
[0016]圖3a是本發(fā)明的機械手結(jié)構(gòu)示意圖，顯示了臂架的多節(jié)結(jié)構(gòu)。
[0017]圖3b是本發(fā)明臂架的第一、第二及第三油缸的分布圖。
[0018]圖4是本發(fā)明機械手臂架的液壓控制回路。
[0019]圖5是本發(fā)明的添加劑流量控制結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明為一種混凝土噴射機械手，其只具有混凝土噴射功能，而不具有混凝土泵送功能，即本發(fā)明設備不具有混凝土泵，當需要輸送混凝土時，可將本發(fā)明與混凝土泵、混凝土泵車結(jié)合，在外接電源、外接壓縮空氣后進行連續(xù)濕噴作業(yè)。如果合適，用戶在施工中可選擇已有的混凝土輸送泵進行混凝土輸送。如若現(xiàn)有混凝土輸送泵不合適，在購買新的混凝土輸送泵時可根據(jù)實際施工所需的噴射流量選擇合適的輸送泵，這樣使得配置更加合理，當然也更加經(jīng)濟。
[0021]本發(fā)明的混凝土噴射機械手由底盤1、車架2、柴油機液壓動力系統(tǒng)3、含帶變速箱的螺桿泵41的添加劑系統(tǒng)4、含PLC控制器51的電氣系統(tǒng)5、機械手6、伸縮支腿7、水箱清洗機系統(tǒng)8、電機液壓系統(tǒng)9及推土鏟10組成。該底盤I設有推土鏟10，該推土鏟除10除用于清理路面外，在噴射時也可降落至地面，起到穩(wěn)定車身的作用；該車架2位于底盤I上，通過銷軸(圖中未示)與底盤I鉸接，并以調(diào)平液壓油缸11進行調(diào)平，該車架2上設有柴油機液壓動力系統(tǒng)3、添加劑系統(tǒng)4、電氣系統(tǒng)5、機械手6、伸縮支腿7、水箱清洗機系統(tǒng)8及電機液壓系統(tǒng)9，該柴油機液壓動力系統(tǒng)3提供行走動力和機械手動力，該電氣系統(tǒng)5控制添加劑系統(tǒng)4、機械手6、電機液壓系統(tǒng)9共同完成噴射操作。該車架2、柴油機液壓動力系統(tǒng)
3、電氣系統(tǒng)5、伸縮支腿7、水箱清洗機系統(tǒng)8皆為現(xiàn)有技術，在此不再贅述，現(xiàn)就本發(fā)明的改進之處詳細說明如下:
參見圖1，該底盤I采用履帶底盤，該底盤的履帶可根據(jù)路面情況配置鋼制履帶或是橡膠履帶，使其能適應不同的路面條件，且該底盤的底盤架(圖中未示)后部延伸固定有前述推土鏟10。
[0022]參見圖2，該底盤I與車架2之間設有調(diào)平液壓油缸11，該油缸11的缸筒111與底盤I的底盤架(圖中未示)鉸接，油缸的伸縮桿112與車架2的底部鉸接，且該調(diào)平液壓油缸與電氣系統(tǒng)5的PLC控制器51相連。如此，當本發(fā)明設備在坡道上施工時，在PLC控制器的作用下，車架在調(diào)平液壓油缸推動下向上仰起，直至與水平面平行，從而可通過調(diào)平液壓油缸的伸縮來調(diào)整車架擺動的角度，使車架始終保持水平狀態(tài)。
[0023]參見圖3a及圖3b，本發(fā)明的機械手6包括回轉(zhuǎn)支承61、回轉(zhuǎn)座62、臂架63和噴射頭64，該回轉(zhuǎn)支承61、回轉(zhuǎn)座62及噴射頭64皆為現(xiàn)有技術，在此不再贅述，只對臂架63進行闡述。該臂架63由基本臂631、第二節(jié)臂632、第三節(jié)臂633及第四節(jié)臂634套接組成，該基本臂631的一端固定于回轉(zhuǎn)座62上，另一端依次設有第二節(jié)臂632、第三節(jié)臂633及第四節(jié)臂634，該第二節(jié)臂632、第三節(jié)臂633及第四節(jié)臂634的伸縮動作分別由電機液壓系統(tǒng)9中的伸縮臂液壓控制回路12中的第一油缸121第二油缸122及第三油缸123驅(qū)動，該第一油缸121、第二油缸122及第三油缸123設于該臂架63內(nèi)。
[0024]參見圖4，上述所提的伸縮臂液壓控制回路12還包括連通液壓油箱的電液開關多路閥124，該電液開關多路閥124為三位四通電磁閥，且該電液開關多路閥124的工作油口A、B分別連接液壓鎖125的輸入端Vl和V2，該液壓鎖125的輸出端Cl分別連通第一油缸121、第二油缸122和第三油缸123的無桿腔，且在第一油缸121和第二油缸122的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥126，第二油缸122和第三油缸123的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥127 ;而第一油缸121、第二油缸122和第三油缸123的有桿腔并接在液壓鎖125的輸出端C2。
[0025]這樣，當電液開關多路閥124中的一個電磁鐵得電時，電液開關多路閥124換向，電液開關多路閥124輸出的壓力油經(jīng)工作油口 A、液壓鎖125的輸入端V1、液壓鎖125的單向閥1251進入第一油缸121的無桿腔，同時第一油缸121的有桿腔油路中的液壓鎖125的單向閥1252被來自液壓鎖125的輸入端Vl的先導控制油打開，第一油缸121的有桿腔的液壓油經(jīng)液壓鎖125、電液開關多路閥124流回液壓油箱，此時第一油缸121的活塞桿伸出，使第二節(jié)臂632伸出。當?shù)谝挥透?21的活塞桿行程到達終點后，系統(tǒng)壓力大于進口單向節(jié)流閥126的節(jié)流背壓，液壓油經(jīng)進口單向節(jié)流閥126的節(jié)流口進入第二油缸122的無桿腔，第二油缸122的有桿腔的液壓油流向第一油缸121，因此第二油缸122的活塞桿伸出，使第三節(jié)臂633伸出。當?shù)诙透?22的活塞桿行程到達終點后，系統(tǒng)壓力大于進口單向節(jié)流閥127的節(jié)流背壓，液壓油經(jīng)進口單向節(jié)流閥127的節(jié)流口進入第三油缸123的無桿腔，第三油缸123的有桿腔的液壓油流向第一油缸121，因此第三油缸123的活塞桿伸出，使第四節(jié)臂634伸出。因進口單向節(jié)流閥126和進口單向節(jié)流閥127的節(jié)流作用，第一油缸121先于第二油缸122和第三油缸123動作。
[0026]當電液開關多路閥124中的另一個電磁鐵得電時，電液開關多路閥124換向，電液開關多路閥124輸出的壓力油經(jīng)工作油口 B、液壓鎖的輸入端V2、液壓鎖125的單向閥1252進入第三油缸123的有桿腔，第三油缸123的無桿腔的液壓油經(jīng)進口單向節(jié)流閥127和進口單向節(jié)流閥126的單向閥、液壓鎖125、電液開關多路閥124的工作油口 A流回液壓油箱，第三油缸123的活塞桿縮回，使第四節(jié)臂634縮回。因第三油缸123連接的負載小于第二油缸122連接的負載，第二油缸122連接的負載小于第一油缸121連接的負載，所以第三油缸123先于第二油缸122和第一油缸121動作。第二油缸122和第一油缸121的活塞桿的縮回的動作如同第三油缸123 —樣。因此，臂架的該三個油缸的活塞桿縮回動作順序:先是第三油缸123活塞桿縮回，然后第二油缸122活塞桿縮回，最后第一油缸121活塞桿縮回；與該三個油缸活塞桿伸出的動作順序相反，即先是第四節(jié)臂634縮回，然后是第三節(jié)臂633縮回，最后第二節(jié)臂632縮回，與該三個節(jié)臂伸出的動作順序相反。
[0027]本發(fā)明的臂架除保留有其它臂架動作外，臂架的伸長采用了多級伸縮臂，一方面，在保證伸縮距離的前提下使得收縮后的尺寸變得很小，這使得臂架在狹小的空間范圍內(nèi)亦可靈活操作，另一方面，伸縮臂在伸縮時做直線運動，每級伸縮均采用同樣缸徑的油缸推動，在伸縮過程中帶動噴頭做勻速直線運動，保證混凝土噴射均勻，也是操作手易于操作。
[0028]本發(fā)明的添加劑的流量控制采用新的方式，現(xiàn)有的添加劑的流量由帶變速箱的螺桿泵進行手動控制，本發(fā)明于添加劑系統(tǒng)4中增設了變頻器42，參見圖5，該變頻器42的輸出端與螺桿泵41的電機相連接，該變頻器42的輸入端與電氣系統(tǒng)5的PLC控制器51的輸出端連接，該PLC控制器51的輸入端可與無線遙控器43相連接。
[0029]利用無線遙控器43給PLC控制器51發(fā)出增加(或減少)添加劑信號，PLC控制器51相應增加(或減少)輸出模擬量(0-10V DC)，這個模擬量作為變頻器42的輸入信號，以增力口 (或降低)輸出頻率至螺桿泵41的電機，達到提高(或降低)螺桿泵41的速度，增加(或減少)添加劑流量的目的。
[0030]本發(fā)明通過電機變頻調(diào)速和手工調(diào)速(由于螺桿泵本身帶有變速箱，可以進行手動調(diào)速)共同控制添加劑流量，實現(xiàn)兩級調(diào)節(jié)。兩種調(diào)速方式使添加劑流量調(diào)節(jié)范圍，變頻調(diào)速在20?50Hz連續(xù)可調(diào)，手工調(diào)速在1:1?1:5連續(xù)可調(diào)，兩者結(jié)合使添加劑最大流量與最小流量之比提高到12.5:1。
[0031]手工調(diào)速作為粗調(diào)，當使用不同配方的添加劑時，通過手工調(diào)速使調(diào)速系統(tǒng)與該型添加劑相適應。變頻調(diào)速作為微調(diào)，當混凝土噴射流量變化時，通過電氣控制方式實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)添加劑流量使之與混凝土噴射流量相匹配。
[0032]與單純變頻調(diào)速相比，控制精度完全一樣，但本發(fā)明的兩級調(diào)速能使用不同配方的添加劑，并且使用相同的電氣控制參數(shù)。
【權利要求】
1.一種混凝土噴射機械手由底盤(I)、車架(2)、柴油機液壓動力系統(tǒng)(3)、含帶變速箱的螺桿泵(41)的添加劑系統(tǒng)(4)、含PLC控制器(51)的電氣系統(tǒng)(5)、含臂架(63)的機械手(6)、伸縮支腿(7)、水箱清洗機系統(tǒng)(8)及電機液壓系統(tǒng)(9)組成，該電氣系統(tǒng)(5)與該柴油機液壓動力系統(tǒng)(3)、添加劑系統(tǒng)(4)、水箱清洗機系統(tǒng)(8)及電機液壓系統(tǒng)(9)相連接，該機械手(6)與該電機液壓系統(tǒng)(9)相連接，其特征在于， 所述底盤(I)采用履帶底盤；該底盤(I)與車架(2)之間設有調(diào)平液壓油缸(11)，該調(diào)平液壓油缸的缸筒(111)與底盤(I)的底盤架鉸接，該調(diào)平液壓油缸的伸縮桿(112)與車架(2 )的底部鉸接，且該調(diào)平液壓油缸(11)與電氣系統(tǒng)的PLC控制器(51)相連； 所述機械手(6)的臂架(63)由基本臂(631)、第二節(jié)臂(632)、第三節(jié)臂(633)及第四節(jié)臂(634)套接組成，該基本臂(631)固定不動，該第二節(jié)臂(632)、第三節(jié)臂(633)及第四節(jié)臂(634)的伸縮動作分別由電機液壓系統(tǒng)(9)中的伸縮臂液壓控制回路(12)中的第一油缸(121)第二油缸(122)及第三油缸(123)驅(qū)動，該第一油缸(121)、第二油缸(122)及第三油缸(123)設于該臂架(63)內(nèi)； 所述添加劑系統(tǒng)(4)包括變頻器(42)和無線遙控器(43)，該變頻器(42)的輸出端與螺桿泵(41)的電機相連接，該變頻器(42)的輸入端與電氣系統(tǒng)(5)的PLC控制器(51)的輸出端連接，該PLC控制器(51)的輸入端與無線遙控器(43)相連接。
2.如權利要求1所述的混凝土噴射機械手，其特征在于，所述液壓控制回路(12)還包括連通液壓油箱的電液開關多路閥(124)和液壓鎖(125)，該電液開關多路閥(124)為三位四通電磁閥，且該電液開關多路閥(124)的工作油口 A、B分別連接液壓鎖(125)的輸入端Vl和V2，該液壓鎖(125)的輸出端Cl分別連通第一油缸(121)、第二油缸(122)和第三油缸(123)的無桿腔，且在第一油缸(121)和第二油缸(122)的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥(126)，第二油缸(122)和第三油缸(123)的無桿腔之間設進口單向節(jié)流閥(127);而第一油缸(121)、第二油缸(122)和第三油缸(123)的有桿腔并接在液壓鎖(125)的輸出端C2。
3.如權利要求1所述的混凝土噴射機械手，其特征在于，所述底盤(I)的底盤架后部延伸固定有推土鏟(10)。
【文檔編號】E21D11/10GK103498686SQ201310483215
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權日:2013年10月16日
【發(fā)明者】邵凡, 張惠斌, 彭龍, 劉再輝, 羅運長 申請人:長沙科達建設機械制造有限公司