混凝土噴射機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】一種混凝土噴射機(jī)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(shè)備采用履帶底盤用于行走，并于車架與底盤之間設(shè)有調(diào)平液壓油缸，使該設(shè)備可于小于30°的坡道上進(jìn)行施工，使?jié)駠娦阅懿皇苡绊?，且機(jī)械手臂架的多級(jí)伸縮臂采用液壓控制，可在狹長(zhǎng)的隧道中隨意操作，并使添加劑的流量采用手動(dòng)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(shí)時(shí)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。本設(shè)備能在狹小的施工場(chǎng)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(diǎn)。
【專利說(shuō)明】混凝土噴射機(jī)械手【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土濕噴設(shè)備，具體涉及一種帶有遙控機(jī)械手的自行式混凝土濕噴設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，混凝土濕噴設(shè)備在濕噴施工中運(yùn)用日益廣泛，帶有機(jī)械手的混凝土濕噴機(jī)由于其具有噴射質(zhì)量高、回彈率低、準(zhǔn)備時(shí)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(jī)械手集成了混凝土噴射和混凝土泵送兩大功能，不僅價(jià)格昂貴，而且體積龐大，施工條件受到限制，只能適應(yīng)大隧道施工。在小型隧道環(huán)境中，現(xiàn)有濕噴機(jī)的折疊臂根本無(wú)法展開(kāi)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(kāi)挖工程中，急需一種小型、靈活、價(jià)格相對(duì)較低的機(jī)械手施工設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型、靈活的混凝土噴射機(jī)械手。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種混凝土噴射機(jī)械手由底盤、車架、柴油機(jī)液壓動(dòng)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(jī)械手、伸縮支腿、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)及電機(jī)液壓系統(tǒng)組成，該電氣系統(tǒng)與該柴油機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)、添加劑系統(tǒng)、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)及電機(jī)液壓系統(tǒng)相連接，該機(jī)械手與該電機(jī)液壓系統(tǒng)相連接，其特點(diǎn)是，所述底盤采用履帶底盤；該底盤與車架之間設(shè)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(jī)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(dòng)，該第二節(jié)臂、第三節(jié)臂及第四節(jié)臂的伸縮動(dòng)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(dòng)，該第一油缸、第二油缸及第三油缸設(shè)于該臂架內(nèi)；
所述添加劑系統(tǒng)包括變頻器和無(wú)線遙控器，該變頻器的輸出端與螺桿泵的電機(jī)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P(yáng)LC控制器的輸入端與無(wú)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(kāi)關(guān)多路閥和液壓鎖，該電液開(kāi)關(guān)多路閥為三位四通電磁閥，且該電液開(kāi)關(guān)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(wú)桿腔，且在第一油缸和第二油缸的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)口單向節(jié)流閥，第二油缸和第三油缸的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)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(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下: 1、由于本發(fā)明設(shè)備不附帶混凝土泵，而是與獨(dú)立的混凝土泵聯(lián)合使用，因而，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同泵送量的混凝土泵以滿足實(shí)際需求，不至于產(chǎn)生設(shè)備能力浪費(fèi)；當(dāng)施工條件限制時(shí)，由于本發(fā)明的整機(jī)尺寸減小，可以適應(yīng)狹小隧道施工條件，因此，可將混凝土泵放置于遠(yuǎn)離機(jī)械手的位置，通過(guò)輸送管將混凝土輸送到前方進(jìn)行噴射。
[0009]2、本發(fā)明設(shè)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(yīng)于砂石、泥土等各種不良路面，且底盤架設(shè)置的推土鏟可用于道路清理整平。
[0010]3、由于整機(jī)噴射功能單元全部集中在車架平臺(tái)上，而本發(fā)明設(shè)備具有車架調(diào)平功能，允許用戶在小于30°的坡道上進(jìn)行施工，濕噴性能沒(méi)有受到坡道的絲毫影響，尤其適用于分層開(kāi)挖地下工程中。
[0011]4、本發(fā)明設(shè)備的機(jī)械手臂架的多級(jí)伸縮臂采用液壓控制，可在狹長(zhǎng)的隧道中隨意操作。
[0012]5、本設(shè)備采用手動(dòng)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(shí)時(shí)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
[0013]6、本設(shè)備能在狹小的施工場(chǎng)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(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的底盤與車架之間設(shè)置調(diào)平液壓油缸的示意圖。
[0016]圖3a是本發(fā)明的機(jī)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(jī)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(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明為一種混凝土噴射機(jī)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(shè)備不具有混凝土泵，當(dāng)需要輸送混凝土?xí)r，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(jìn)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(jìn)行混凝土輸送。如若現(xiàn)有混凝土輸送泵不合適，在購(gòu)買新的混凝土輸送泵時(shí)可根據(jù)實(shí)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(dāng)然也更加經(jīng)濟(jì)。
[0021]本發(fā)明的混凝土噴射機(jī)械手由底盤1、車架2、柴油機(jī)液壓動(dòng)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(jī)械手6、伸縮支腿7、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)8、電機(jī)液壓系統(tǒng)9及推土鏟10組成。該底盤I設(shè)有推土鏟10，該推土鏟除10除用于清理路面外，在噴射時(shí)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(guò)銷軸(圖中未示)與底盤I鉸接，并以調(diào)平液壓油缸11進(jìn)行調(diào)平，該車架2上設(shè)有柴油機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)3、添加劑系統(tǒng)4、電氣系統(tǒng)5、機(jī)械手6、伸縮支腿7、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)8及電機(jī)液壓系統(tǒng)9，該柴油機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)3提供行走動(dòng)力和機(jī)械手動(dòng)力，該電氣系統(tǒng)5控制添加劑系統(tǒng)4、機(jī)械手6、電機(jī)液壓系統(tǒng)9共同完成噴射操作。該車架2、柴油機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)
3、電氣系統(tǒng)5、伸縮支腿7、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)8皆為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述，現(xiàn)就本發(fā)明的改進(jìn)之處詳細(xì)說(shuō)明如下:
參見(jiàn)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(yīng)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(jiàn)圖2，該底盤I與車架2之間設(shè)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(dāng)本發(fā)明設(shè)備在坡道上施工時(shí)，在PLC控制器的作用下，車架在調(diào)平液壓油缸推動(dòng)下向上仰起，直至與水平面平行，從而可通過(guò)調(diào)平液壓油缸的伸縮來(lái)調(diào)整車架擺動(dòng)的角度，使車架始終保持水平狀態(tài)。
[0023]參見(jiàn)圖3a及圖3b，本發(fā)明的機(jī)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(shù)，在此不再贅述，只對(duì)臂架63進(jìn)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(shè)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(dòng)作分別由電機(jī)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(dòng)，該第一油缸121、第二油缸122及第三油缸123設(shè)于該臂架63內(nèi)。
[0024]參見(jiàn)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(kāi)關(guān)多路閥124，該電液開(kāi)關(guān)多路閥124為三位四通電磁閥，且該電液開(kāi)關(guān)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(wú)桿腔，且在第一油缸121和第二油缸122的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)口單向節(jié)流閥126，第二油缸122和第三油缸123的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)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(dāng)電液開(kāi)關(guān)多路閥124中的一個(gè)電磁鐵得電時(shí)，電液開(kāi)關(guān)多路閥124換向，電液開(kāi)關(guān)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(jìn)入第一油缸121的無(wú)桿腔，同時(shí)第一油缸121的有桿腔油路中的液壓鎖125的單向閥1252被來(lái)自液壓鎖125的輸入端Vl的先導(dǎo)控制油打開(kāi)，第一油缸121的有桿腔的液壓油經(jīng)液壓鎖125、電液開(kāi)關(guān)多路閥124流回液壓油箱，此時(shí)第一油缸121的活塞桿伸出，使第二節(jié)臂632伸出。當(dāng)?shù)谝挥透?21的活塞桿行程到達(dá)終點(diǎn)后，系統(tǒng)壓力大于進(jìn)口單向節(jié)流閥126的節(jié)流背壓，液壓油經(jīng)進(jìn)口單向節(jié)流閥126的節(jié)流口進(jìn)入第二油缸122的無(wú)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(dāng)?shù)诙透?22的活塞桿行程到達(dá)終點(diǎn)后，系統(tǒng)壓力大于進(jìn)口單向節(jié)流閥127的節(jié)流背壓，液壓油經(jīng)進(jìn)口單向節(jié)流閥127的節(jié)流口進(jìn)入第三油缸123的無(wú)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(jìn)口單向節(jié)流閥126和進(jìn)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(dòng)作。
[0026]當(dāng)電液開(kāi)關(guān)多路閥124中的另一個(gè)電磁鐵得電時(shí)，電液開(kāi)關(guān)多路閥124換向，電液開(kāi)關(guān)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(jìn)入第三油缸123的有桿腔，第三油缸123的無(wú)桿腔的液壓油經(jīng)進(jìn)口單向節(jié)流閥127和進(jìn)口單向節(jié)流閥126的單向閥、液壓鎖125、電液開(kāi)關(guān)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(fù)載小于第二油缸122連接的負(fù)載，第二油缸122連接的負(fù)載小于第一油缸121連接的負(fù)載，所以第三油缸123先于第二油缸122和第一油缸121動(dòng)作。第二油缸122和第一油缸121的活塞桿的縮回的動(dòng)作如同第三油缸123 —樣。因此，臂架的該三個(gè)油缸的活塞桿縮回動(dòng)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(gè)油缸活塞桿伸出的動(dòng)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(gè)節(jié)臂伸出的動(dòng)作順序相反。
[0027]本發(fā)明的臂架除保留有其它臂架動(dòng)作外，臂架的伸長(zhǎng)采用了多級(jí)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(shí)做直線運(yùn)動(dòng)，每級(jí)伸縮均采用同樣缸徑的油缸推動(dòng)，在伸縮過(guò)程中帶動(dòng)噴頭做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(jìn)行手動(dòng)控制，本發(fā)明于添加劑系統(tǒng)4中增設(shè)了變頻器42，參見(jiàn)圖5，該變頻器42的輸出端與螺桿泵41的電機(jī)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P(yáng)LC控制器51的輸入端可與無(wú)線遙控器43相連接。
[0029]利用無(wú)線遙控器43給PLC控制器51發(fā)出增加(或減少)添加劑信號(hào)，PLC控制器51相應(yīng)增加(或減少)輸出模擬量(0-10V DC)，這個(gè)模擬量作為變頻器42的輸入信號(hào)，以增力口 (或降低)輸出頻率至螺桿泵41的電機(jī)，達(dá)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(guò)電機(jī)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(jìn)行手動(dòng)調(diào)速)共同控制添加劑流量，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)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(dāng)使用不同配方的添加劑時(shí)，通過(guò)手工調(diào)速使調(diào)速系統(tǒng)與該型添加劑相適應(yīng)。變頻調(diào)速作為微調(diào)，當(dāng)混凝土噴射流量變化時(shí)，通過(guò)電氣控制方式實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)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(jí)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(quán)利要求】
1.一種混凝土噴射機(jī)械手由底盤(I)、車架(2)、柴油機(jī)液壓動(dòng)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(jī)械手(6)、伸縮支腿(7)、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)(8)及電機(jī)液壓系統(tǒng)(9)組成，該電氣系統(tǒng)(5)與該柴油機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)(3)、添加劑系統(tǒng)(4)、水箱清洗機(jī)系統(tǒng)(8)及電機(jī)液壓系統(tǒng)(9)相連接，該機(jī)械手(6)與該電機(jī)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(shè)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(jī)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(dòng)，該第二節(jié)臂(632)、第三節(jié)臂(633)及第四節(jié)臂(634)的伸縮動(dòng)作分別由電機(jī)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(dòng)，該第一油缸(121)、第二油缸(122)及第三油缸(123)設(shè)于該臂架(63)內(nèi)； 所述添加劑系統(tǒng)(4)包括變頻器(42)和無(wú)線遙控器(43)，該變頻器(42)的輸出端與螺桿泵(41)的電機(jī)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P(yáng)LC控制器(51)的輸入端與無(wú)線遙控器(43)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土噴射機(jī)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(kāi)關(guān)多路閥(124)和液壓鎖(125)，該電液開(kāi)關(guān)多路閥(124)為三位四通電磁閥，且該電液開(kāi)關(guān)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(wú)桿腔，且在第一油缸(121)和第二油缸(122)的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)口單向節(jié)流閥(126)，第二油缸(122)和第三油缸(123)的無(wú)桿腔之間設(shè)進(jìn)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(quán)利要求1所述的混凝土噴射機(jī)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(hào)】E21D11/10GK103498686SQ201310483215
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】邵凡, 張惠斌, 彭龍, 劉再輝, 羅運(yùn)長(zhǎng) 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙科達(dá)建設(shè)機(jī)械制造有限公司