[發明專利]三維墻面智能鏟銑裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201711444566.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108104428B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 葛文軍;張燕軍;尹珺瑤;尹兵;宣勝;李安哲
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: E04F21/00
• 分類號: E04F21/00;E04G23/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種三維墻面智能鏟銑裝置，其特征是，包括鏟銑機構(6)、行走機構(5)、輔助支撐(22)及控制系統；

所述鏟銑機構(6)包括罩殼(15)、鏟銑刀盤(13)、平銑刀(7)、大伺服電機(12)、小伺服電機(8)；所述罩殼為頂部敞口的正方形殼體，罩殼的四個外側壁均設有光電傳感器(30)，所述大伺服電機(12)安裝于罩殼底部中心位置，所述鏟銑刀盤(13)位于罩殼內，并與大伺服電機的轉軸連接；所述小伺服電機(8)為四個，分別置于罩殼底部四角處，所述平銑刀(7)為四個，分別置于罩殼內四角處，并分別與相應的小伺服電機轉軸相連；所述罩殼底部中心線上設有滑套座(24)、碎屑出口(25)、進水接口(27)、活令(28)，滑套座、碎屑出口、進水接口、活令分別置于大伺服電機四側，滑套座、活令位置對稱，碎屑出口、進水接口位置對稱；

所述行走機構(5)包括兩個固定導軌(19)、滾珠絲桿(32)、平衡光桿(31)、四個行走輪(9)、行走伺服電機(29)、超越離合器(33)；每個固定導軌由一個中間鏤空的橫桿(18)構成，鏤空區域的頂部和底部分別設置上齒條(17)、下齒條(16)，上、下齒條平行而置；四個行走輪(9)為齒輪，分別設置在滾珠絲桿(32)、平衡光桿(31)的兩端，上、下齒條與行走輪匹配嚙合，滾珠絲桿、平衡光桿平行而置，并通過兩端的行走輪與固定導軌(19)相連；所述平衡光杠(31)與罩殼(15)底部的滑套座(24)滑動連接，所述滾珠絲杠(32)與罩殼(15)底部的活令(28)匹配連接，且滾珠絲桿的一端穿過行走輪與超越離合器(33)連接，所述行走伺服電機(29)的轉動軸與超越離合器匹配連接；

所述行走機構(5)的底部四角連接輔助支撐(22)，輔助支撐為由液壓電機(23)控制的單臂伸縮液壓千斤頂；所述大伺服電機(12)、小伺服電機(8)、光電傳感器(30)、行走伺服電機(29)、液壓電機(23)與控制系統連接；

所述鏟銑刀盤(13)為盤狀體，其直徑與罩殼(15)邊長相匹配；該刀盤表面均勻布置有8個扇形缺口(34)、8個刀片組，扇形缺口與刀片組交錯布置，每個刀片組焊接有鏟銑刀片(10)；所述鏟銑刀盤底部設有圓柱凸臺(11)，該圓柱凸臺與大伺服電機(12)的轉軸通過聯接套匹配聯接；

所述平銑刀(7)為圓柱體，其直徑為罩殼(15)對角線長度減去罩殼邊長長度后的一半，平銑刀的刀柄與小伺服電機(8)的轉軸通過聯接套匹配聯接；

所述罩殼(15)內壁設有螺旋狀凹槽，該凹槽與碎屑出口(25)連接；

所述橫桿(18)上均勻設有若干垂直固定孔(14)，垂直固定孔垂直于兩齒條，并位于鏤空區域的頂部和底部；所述橫桿(18)兩端下方垂直固定聯接支撐桿(2)，橫桿兩端在與支撐桿接觸處均勻設有水平固定孔(1)，水平固定孔(1)垂直于支撐桿；

所述橫桿外側中間位置安裝有長水平儀(26)，所述支撐桿外側安裝有短水平儀(3)；

所述液壓千斤頂的單臂(21)頂端設有圓凹槽(20)，所述橫桿(18)底部設有圓凸臺(4)，該圓凹槽與圓凸臺匹配連接。

2.根據權利要求1所述的三維墻面智能鏟銑裝置，其特征是，所述控制系統為含有PLC控制器的控制系統。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的三維墻面智能鏟銑裝置的控制方法，其特征是，包括以下步驟：

第一步，設置固定導軌的長度與房屋長度相匹配，平衡光桿、滾珠絲桿長度與房屋寬度相匹配，然后分情況安裝三維墻面智能鏟銑裝置：

1)對房屋頂墻面去除附著物

將行走機構(5)的兩個固定導軌(19)正對頂墻面安裝，通過平衡光桿(31)、滾珠絲桿(32)兩端的行走輪(9)，將鏟銑機構(6)安裝于固定導軌的上齒條(17)、下齒條(16)之間，此時鏟銑機構的鏟銑刀盤(13)、平銑刀(7)正對頂墻面，固定導軌通過垂直固定孔(14)固定安裝于頂墻面，兩邊的支撐桿(2)通過水平固定孔(1)固定安裝于側墻面，安裝時觀察長水平儀(26)，使固定導軌保持水平狀態，將進水接口(27)與水源連接，碎屑出口(25)與吸塵器連接；輔助支撐(22)單臂(21)頂端的圓凹槽(20)與橫桿(18)下方的圓凸臺(4)匹配連接，啟動液壓電機(23)，使輔助支撐底部支撐于地面；

2)對房屋地面去除附著物

將行走機構(5)的兩個固定導軌(19)正對地面安裝，通過平衡光桿(31)、滾珠絲桿(32)兩端的行走輪(9)，將鏟銑機構(6)安裝于固定導軌的上齒條(17)、下齒條(16)之間，此時鏟銑機構的鏟銑刀盤(13)、平銑刀(7)正對地面，固定導軌(19)通過垂直固定孔(14)固定安裝于地面，兩邊的支撐桿(2)通過水平固定孔(1)固定安裝于側墻面，安裝時觀察長水平儀(26)，使固定導軌保持水平狀態，將進水接口(27)與水源連接，碎屑出口(25)與吸塵器連接；輔助支撐(22)單臂(21)頂端的圓凹槽(20)與橫桿(18)下方的圓凸臺(4)匹配連接，啟動液壓電機(23)，使輔助支撐底部支撐于頂墻面；

3)對房屋側墻面去除附著物

將行走機構(5)的兩個固定導軌(19)正對側墻面安裝，通過平衡光桿(31)、滾珠絲桿(32)兩端的行走輪(9)，將鏟銑機構(6)安裝于固定導軌的上齒條(17)、下齒條(16)之間，此時鏟銑機構的鏟銑刀盤(13)、平銑刀(7)正對側墻面，固定導軌通過垂直固定孔(14)固定安裝于側墻面，兩邊的支撐桿(2)通過水平固定孔(1)固定安裝于頂墻面和地面，安裝時觀察短水平儀(3)，使固定導軌保持垂直狀態，將進水接口(27)與水源連接，碎屑出口(25)與吸塵器連接；輔助支撐(22)單臂(21)頂端的圓凹槽(20)與橫桿(18)下方的圓凸臺(4)匹配連接，啟動液壓電機(23)，使輔助支撐底部支撐于對面的側墻面；

第二步，運用PLC功能設置程序，將鏟銑機構的工作零點、工作長度確定，設定L＝墻面長度、G＝墻面寬度、g＝鏟銑機構邊長，輸入鏟銑機構在行走機構中X、Z的起點X＝0、Z＝0，終點坐標X＝G、Z＝L；

第三步，啟動控制系統，三維墻面智能鏟銑裝置開始自動工作，給進水接口提供水源，與碎屑出口連接的吸塵器工作；

第四步，鏟銑機構中大伺服電機、小伺服電機工作轉動，帶動鏟銑刀盤、平銑刀轉動鏟銑，將頂墻面、地面或側墻面的附著物鏟銑成碎屑，在水流作用下從碎屑出口被吸入吸塵器；

第五步，PLC控制器控制行走機構的行走伺服電機高速轉動，超越離合器帶動行走輪轉動，從而通過與上齒條、下齒條嚙合帶動鏟銑機構做X方向移動；當移動距離超出設定的起點和終點的長度時，罩殼外側光電傳感器作用，使行走伺服電機反向轉動，帶動鏟銑機構返回；

第六步，當PLC控制器控制行走機構的行走伺服電機低速轉動，超越離合器帶動滾珠絲杠轉動，從而通過活令作用帶動鏟銑機構做Z方向移動；當移動距離超出設定的起點和終點的長度時，罩殼外側光電傳感器作用，使行走伺服電機反向轉動，帶動鏟銑機構返回；

第七步，當移動距離X與鏟銑機構邊長相等時，PLC控制行走伺服電機低速轉動，重復第六步步驟；

第八步，頂墻面、地面或側墻面去除附著物完成，即移動距離為零時，PLC控制鏟銑機構回到工作零點，鏟銑工作結束，拆除輔助支撐及行走機構的固定導軌。