路锥自动摆放与回收装置的制作方法

本发明涉及一种路锥收放装置，特别是一种路锥自动摆放与回收装置，属于交通路锥摆放与回收技术领域。

背景技术：

目前，公知的国内路锥摆放与收回大多采用半自动或者人工操作,人工摆放和回收不仅作业速度慢，更重要的是，将工人暴露于危险之中,安全系数低。国内已有的路锥摆放与回收设备售价高昂且为专用车辆，广适性不强，尚缺少灵活便捷的路锥自动收放装置。目前，国内与路锥摆放相关的专利有：路锥自动摆放与自动回收装置(谭凌尘等，项目编号：201210404573)；一种交通路锥自动摆放收回状态纠正架(沈兆平等，专利编号：201310542157)，路锥收放箱装置(李欣浩等，专利编号：201320558774)。这些专利仅仅实现路锥的摆放与回收的部分自动化，实际工作时还要有专门人员手工操作，未能实现路锥的高效全自动摆放。本发明专利能有效减少公路施工人员的工作量,大幅提高工作人员的安全系数，提高公路养护的自动化水平。

技术实现要素：

为了解决国内公路路锥收放技术领域缺少灵活简便的路锥自动收放装置的问题，本发明采用一套机械电子装置来实现公路路锥的高效摆放与收回。该装置减少了公路施工人员的工作量,大幅提高了工作人员的安全系数，提高了公路养护的自动化水平，有较高的实用价值和经济价值。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

路锥自动摆放与回收装置，其中：包括机架、储存筒装置、送锥装置、摆杆装置、拨锥装置、升降装置、卡爪装置以及控制装置，其中，

机架固定在车辆后部；

储存筒装置包括若干个用于放置路锥的储存筒以及循环电机、若干个循环齿轮以及闭合绕在循环齿轮上的循环链条，循环电机和循环齿轮均固定在机架上，循环电机的输出轴与其中一个循环齿轮传动连接，储存筒上部均挂在循环链条上，循环电机能驱动循环齿轮转动，从而使挂在循环链条上的储存筒移动，

送锥装置包括推送架，推送架由前架体和后架体组成，前架体上设置有前架链轮组和前架电机，后架体上设置有后架链轮组和后架电机，推送架位于储存筒装置下部并固定在升降装置上，其中一个储存筒躺放于后架体上，储存筒中的路锥置于后架链轮组上，后架电机能驱动后架链轮组转动，带动路锥移动，前架链轮组与后架链轮组前后对齐相靠近，前架电机能驱动前架链轮组转动；

摆杆装置包括摆杆架、拾取器、连接杆和体位调整电机组，摆杆架与机架连接，体位调整电机组包括拾取器旋转电机、拾取器朝向电机、减速器以及箱体，减速器和拾取器旋转电机均固定在摆杆架上，拾取器旋转电机的输出轴与减速器连接，箱体与减速器的输出轴固定连接，拾取器朝向电机固定在箱体上，拾取器朝向电机的输出轴与连接杆后端传动连接，连接杆前端连接拾取器，拾取器的形状与路锥锥槽的形状相适应，拾取器旋转电机能使拾取器以箱体为轴心转动，拾取器朝向电机能使拾取器以连接杆为轴旋转，且当拾取器位于其行程上端时，拾取器正对着前架链轮组，拾取器位于其行程下端时，拾取器正对着拨锥装置；

拨锥装置包括横放的拨锥支架，拨锥装置两端都可安装，拨锥支架一端与摆杆架固定连接，另一端设置有横置的拨锥杆和悬臂杆，拨锥杆用于拨倒路锥，悬臂杆用于拨正路锥，拨锥杆的高度高于悬臂杆，且拨锥杆高度低于站立的路锥，并高于平躺的路锥，悬臂杆的高度与平躺的路锥的上部锥脚齐平，悬臂杆中部具有空隙，该空隙大小正好使得站立的路锥能从空隙中经过，而平躺的路锥的锥脚宽度大于该空隙无法通过；

升降装置包括伸缩架和升降电机，升降电机固定在机架上，送锥装置底部与伸缩架顶部固定连接，升降电机能推动伸缩架伸缩，使得送锥装置能上移或下移，送锥装置下移时，后架体与躺放于其上的储存筒分离；

卡爪装置包括卡爪轴、卡爪、弹簧拨动杆，卡爪轴可转动地设置在储存筒内侧，弹簧拨动杆与卡爪轴固定连接，卡爪轴上等间距设置有若干个卡爪，卡爪能在弹簧拨动杆带动下转动，当送锥装置位于其行程上端时，弹簧拨动杆下端抵在送锥装置上部，弹簧拨动杆带动卡爪转动，使卡爪退出路锥的行程路线；当送锥装置下移时，弹簧拨动杆下端与送锥装置分离，弹簧拨动杆带动卡爪反转，将路锥卡在相邻卡爪之间；

控制装置包括中控器以及光电开关，光电开关安装在拾取器上用于检测路锥，光电开关与中控器连接，循环电机、前架电机、后架电机、拾取器旋转电机以及拾取器朝向电机均与中控器连接，并在中控器的控制下运作。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的拾取器、连接杆和体位调整电机组均为两个，分别位于摆杆架的左右两侧，相应地，拨锥装置的数量为两个，一个固定于摆杆架左侧，一个固定于摆杆架右侧。

上述的拾取器能在拾取器旋转电机的带动下以箱体为轴心转动90°，在拾取器朝向电机的带动下以连接杆为轴旋转180°，在此过程中，拾取器尖部始终倾斜向上，拾取器由拾取器支架、可自旋的路锥轴以及路锥轴承组成，路锥轴通过路锥轴承与拾取器支架可旋转连接。

上述的减速器为涡轮蜗杆减速器，该涡轮蜗杆减速器的壳体固定在摆杆架上。

上述的摆杆装置下部安装有万向轮，摆杆架通过缓冲支架与机架连接，缓冲支架的一端与机架铰接，另一端与摆杆架铰接。

上述的前架链轮组包括左右两根短链条，前架电机与前架链轮组的链轮传动连接，后架链轮组包括中间的一根长链条，后架电机与后架链轮组的链轮传动连接，短链条和长链条上均等间距设置有推板，前架链轮组和后架链轮组通过推板推动路锥。

上述的前架链轮组的长度为路锥长度的1.5倍至2倍。

升降装置在伸缩架的行程上端和行程下端均设置有行程开关，行程开关与中控器信号连接。

上述的循环齿轮的数量至少有四个，分别设置在机架的前侧和后侧，前后循环齿轮之间通过循环齿轮传动轴相互连接，循环链条有两个，分别绕在机架前侧的循环齿轮上和机架后侧的循环齿轮上，循环电机通过传动链条与循环齿轮传动连接。

上述的中控器为plc或单片机。

上述的弹簧拨动杆下端设置有滚轮，弹簧拨动杆通过滚轮与送锥装置上部滚动配合，弹簧拨动杆上置有弹簧，该弹簧对弹簧拨动杆施加有使卡爪反转的作用力，储存筒上设置有限位轴，限位轴能挡在弹簧拨动杆上部防止弹簧拨动杆在弹簧作用下过度旋转。

上述的中控器安装在车辆控制台中。

本发明的路锥自动摆放与回收装置，它可以固定在普通货车上，放路锥时，拾取器运动到推送架的前架体位置准备，后架电机驱动后架链轮组向外带动路锥出筒，路锥到达前后架链轮组衔接位置时，前架电机带动前架链轮组运作，带动路锥进到拾取器里，拾取器中光电开关检测到路锥到位后，整个摆杆装置向下摆动度，同时自身旋转180度从而实现路锥从车上到拨锥装置的过程。随着车的向前移动通过拨锥装置的悬臂杆将路锥拨正直立在路面上。拾取器中光电开关检测到路锥脱离后，复位到初始位置，进入下一个循环。

收路锥时，摆杆装置向下运动到拨锥装置位置，车向后倒退，拨锥装置的拨锥杆将路锥拨倒，随着车向后运动，路锥完全进入拾取器，拾取器中光电开关检测到路锥到位后，摆杆装置的两电机同时运动，运动方向与放路锥时相反，使得路锥从拨锥装置运动到车上的推送架上，送锥装置的电机在摆杆装置到位后，使前架链轮组推送路锥进筒，路锥到达前后架链轮组衔接位置时，后架链轮组继续完成推送过程直到路锥完全进筒。当拾取器中光电开关检测到路锥脱离后，复位到初始位置，进入下一个循环。

存储筒换筒时：当储存筒里的路锥摆满后，升降装置开始带动整个推送架下降，向下避开干涉区域，当升降装置碰到下行程开关时停止下降，在升降装置下降的同时，卡爪装置运作，弹簧杆下端滚轮沿斜面滚动，弹簧杆由弹簧驱动，向中心闭合，弹簧杆带动卡爪轴旋转，卡爪轴带动卡爪闭合，固定存储筒中路锥。当行程开关检测到升降装置到位时，循环电机转动，带动循环链条运动，装满路锥的储存筒在旋转链条带动下移动开，新的储存筒移动到装满路锥的储存筒的位置后，升降装置带动推送架向上运动，完成换筒过程。

本发明智能的完成路锥的收放过程，节省了人力，保证了安全，同时结构简单，提高了工作效率，有较高的实用价值和经济价值。

附图说明

图1是本申请一种路锥自动摆放与回收装置的正面图。

图2是本申请一种路锥自动摆放与回收装置的背面图。

图3是所述摆杆部分的结构图。

图4是所述摆杆装置的详细图。

图5是所述拨锥装置的结构图。

图6是所述拾取器的结构图。

图7是所述送锥装置的结构图。

图8是所述送锥装置的俯视图。

图9是所述送锥装置的立体图。

图10是储存筒装置和升降装置的结构图。

图11是储存筒储存路锥状态的背面图。

图12是卡爪装置限制路锥的工作状态图。

图13是储存筒装置的结构图。

图14是储存筒装置的背面图。

图15是控制装置的连接框图。

其中的附图标记为：机架1、储存筒装置2、储存筒21、循环电机22、循环齿轮23、循环链条24、传动链条25、限位轴26、送锥装置3、前架体31、前架链轮组31a、前架电机31b、后架体32、后架链轮组32a、后架电机32b、推板33、推送架34、摆杆装置4、摆杆架41、拾取器42、拾取器支架42a、路锥轴42b、路锥轴承42c、连接杆43、体位调整电机组44、箱体44a、拾取器朝向电机44b、减速器44c、万向轮45、缓冲支架46、平行轴46a、连杆46b、固定架46c、拨锥装置5、拨锥支架51、拨锥杆52、悬臂杆53、升降装置6、伸缩架61、卡爪装置7、卡爪轴71、卡爪72、弹簧拨动杆73、控制装置8、中控器81、路锥9。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

如图1和图2所示，一种路锥自动摆放与回收装置，它固定在普通货车上，由拨动路锥进出位的拨锥装置5，将路锥拾取上来或放下去的摆杆装置4，将路锥推入或推出储存筒的送锥装置3，升降卡爪存储装置，及储存筒旋转换筒装置组成。拨锥装置5与摆杆架41通过轴孔连接，摆杆装置4的摆杆架41通过一平行四边形缓冲支架46与机架1相连，升降装置6由伸缩架61和电机构成，储存筒装置2由储存筒21和驱动储存筒21循环转动的传动结构构成，储存筒装置2的六个储存筒21其上固定有轴，通过链接链板固定在循环链条24上，循环链条24前后各一条，通过四个链轮和链轮轴固定在摆杆架41上。

如图1所示，缓冲支架46由4根平行轴46a，4根连杆46b和两个固定架46c组成，其中，平行轴46a固定于摆杆架41上，连杆连接平行轴47和固定架49，固定架固定于摆杆架41上。当路面起伏或者有障碍时，下面的摆杆装置4及拨锥装置能在缓冲支架46的运作下上下移动，达到自我调节高度的目的。

如图3所示，摆杆部分包括拨锥装置5和摆杆装置4。其中拨锥装置5与摆杆架41通过轴孔连接，摆杆装置4主要结构固定在摆杆架41上，由两个步进电机(拾取器旋转电机、拾取器朝向电机44b)、蜗轮蜗杆减速器、键、输出轴、轴承座、联轴器、齿轮和旋转轴等连接而成，拾取器旋转电机在本发明的说明书附图中未画出。放路锥时，拾取器旋转电机带动蜗轮蜗杆减速器工作，拾取器旋转电机的输出轴旋转90度并带动拾取器42和拾取器朝向电机44b向下摆动90度，同时拾取器朝向电机44b通过联轴器带动短轴和齿轮转动，两齿轮啮合传动带动连接杆43旋转180度从而实现路锥9从车上到拨锥装置5的过程。

如图4所示，所述的摆杆装置4是通过涡轮蜗杆减速器及螺母连接到摆杆架41上，箱体44a与涡轮蜗杆减速器的输出轴通过键和销钉固定在一起；箱体44a还通过两个方形轴承座与连接杆43连接；拾取器朝向电机44b通过电机支架连接在箱体7上，并通过联轴器带动短轴转动；短轴与连接杆43通过两个齿轮互相啮合传动。

如图4所示，拾取器朝向电机44b与连接杆43之间的两圆柱齿轮的大小相同，相互啮合，并通过凸台的紧定螺钉固定在两轴上。

如图4所示，摆杆装置4上的电机为步进电机，通过控制两步进电机的转速使得路锥在摆动过程中重心与连接杆43顶点连线始终垂直于竖直方向，目的是使路锥在空中不至于被甩下来。

如图4所示，所述的涡轮蜗杆减速器有自锁功能，当电机突然停止工作时整个摆杆装置4能保持在原来位置，使整个装置更稳定。

如图5所示，所述的拨锥装置5前端设有用于拨倒路锥的拨锥杆52和拨正路锥的一对悬臂杆53，放路锥时，随着车的向前移动通过拨锥装置的悬臂杆53将路锥9拨正到达地面上。收路锥时，摆杆装置4运动到拨锥装置5里，车向后倒退，拨锥装置的拨锥杆52将路锥拨倒，车继续向后运动使路锥完全进入拾取器42。

如图6所示，拾取器42传动连接步进电机，由拾取器支架42a、路锥轴42b以及路锥轴承42c连接而成。当路锥9放在拾取器42上时能够自己调节位置。

如图7所示，所述送锥装置3由前架体31、前架链轮组31a、前架电机31b、后架体32、后架链轮组32a、后架电机32b、推板33、推送架34组成。

如图8所示，送锥装置3的前架链轮组31a是通过前架电机31b带动涡轮再带动固定在轴上的蜗杆所带动。

如图9所示，所述送锥装置3的后架链轮组32a是通过后架电机32b带动一对相同的齿轮所带动，齿轮分别固定在电机轴和链轮轴上。

整个送锥装置3工作过程如下，以收锥过程为例，当前架链轮组31a的前架电机31b接收到中控器81信号时启动，带动前架链轮组31a向后运动，其推板33带动路锥向后运动到后架链轮组32a处，此时后架链轮组32a的后架电机32b启动使后架链轮组32a向后运动一格，路锥进入其上的筒内，此后当进来一个路锥时后架电机32b启动一次直到筒装满为止。同样，当摆放路锥时，首先后架链轮组32a运动一格使一个路锥进入前架链轮组31a，前架链轮组31a的前架电机31b启动带动路锥进入等待的拾取器里。

如图10所示，储存筒装置2由储存筒21、循环电机22、循环齿轮23、循环链条24、传动链条24以及限位轴26组成，卡爪装置7由卡爪轴71、卡爪72以及弹簧拨动杆73组成，升降装置6由剪刀形的伸缩架61和升降电机(图上未画出)组成，其中伸缩架61和后架体32通过螺栓相连，储存筒21通过链条轴固定于循环链条24上，弹簧拨动杆73下面连有滑轮，两个弹簧杆之间通过弹簧连接而成，开始时弹簧杆上的弹簧处于伸长状态，卡爪72抬起，不在路锥行程上，当要更换储存筒时，伸缩架61在直流减速电机的带动下开始伸缩，带动上支撑座下降，同时带动整个后架体32向下避开干涉区域，前架体31和后架体32可以连成一体，这种情况下整个送锥装置3均随升降装置6下降，同时弹簧拨动杆73上的滑轮在后架体32的斜坡上滑动加之弹簧的拉力而使两个弹簧杆上端内移，从而带动整个卡爪装置向内转动，卡爪72卡在路锥行程上，限制路锥在储存筒21里位移。另一方面，储存筒在连接在循环链条24带动下移动开，临近的储存筒进位，此时控制升降电机反转，升降装置6推动后架体32向上进位，同时弹簧拨动杆73由于滑轮滑动向外扩张使卡爪72离开路锥行程路线，路锥可以顺利的进出筒。

如图11和图12所示，路锥在储存筒内排列，通过推送架的上下运动转化为弹簧杆的旋转运动并传递给卡爪装置来限制路锥的进出。

如图13所示，储存筒装置2包括六个储存路锥的储存筒21构成，其上固定有轴，通过链接链板固定在循环链条24上，循环链条24前后各一条通过四个链轮和链轮轴固定在机架1上。

如图14所示，储存筒装置2的传动部分采用链传动。下面中间的储存筒摆放完路锥或接收完路锥后，中控器81发出换筒的信号，循环电机22转动，带动循环链条24转动，储存筒开始实施换筒，当新的储存筒到位后，完成全自动换筒过程。

下面详细讲解收放路锥时本发明的运行过程：

放路锥时，先在各个储存筒21内放满路锥，然后将储存筒21挂在循环链条24上，状态如图14所示，然后将升降装置6升至其行程上端，使送锥装置3与其中一个储存筒21对接，整个装置安装在车辆后端，状态如图1所示，然后开始放锥，车辆匀速前行，中控器81控制后架电机32b运作，向前架体31方向转动一格，推出一个路锥9至前架链轮组31a上，然后中控器81控制前架电机31b运作，将前架链轮组31a上的路锥9运送到摆杆装置4处，摆杆装置4的拾取器42正处于图3的状态，等待路锥9移动到拾取器42上，当路锥9进入拾取器42上后，拾取器42上的光电开关将信号传递至中控器81，中控器81同时控制拾取器旋转电机、拾取器朝向电机44b运作，使拾取器42自旋着转动至拨锥装置5处，拾取器42在这个过程中始终保持前端斜上，防止路锥9掉落，当拾取器42进入拨锥装置5，路锥9尖端对着悬臂杆53方向，路锥9的锥脚被地面摩擦，从拾取器42上脱离，拾取器42上的光电开关将信号传递至中控器81，中控器81反转拾取器旋转电机、拾取器朝向电机44b，使拾取器42回归图3的状态，同时，落在地面并平躺的路锥9的锥脚被经过的悬臂杆53横推，将路锥9拨起成直立状态。拾取器42回归图3的状态后，中控器81再次控制后架电机32b运作，放出第二个路锥9。如此反复。

收路锥时，拾取器42位于拨锥装置5中，反向倒车，使拨锥杆52横向推动路锥9尖部，将路锥9推倒，路锥9套在经过的拾取器42上，拾取器42上的光电开关将信号传递至中控器81，中控器81反转拾取器旋转电机、拾取器朝向电机44b，使拾取器42回归图3的状态，此时路锥9正好放置在前架链轮组31a上，中控器81控制前架电机31b反转，路锥9被前架链轮组31a上的推板33从拾取器42上推离，拾取器42上的光电开关将信号传递至中控器81，中控器81控制拾取器旋转电机、拾取器朝向电机44b运作，拾取器42回到拨锥装置5中，路锥9则被前架链轮组31a送至后架链轮组32a处，中控器81控制后架电机32b反转一格，将路锥9移动到储存筒21中。

当放路锥过程中，与送锥装置3对接的储存筒21空了，或者收路锥过程中，与送锥装置3对接的储存筒21满了，触发换存储筒指令。

换存储筒过程：中控器81控制升降电机运作，升降电机推动伸缩架61下移，将送锥装置3下移，导致原本被送锥装置3限位的弹簧拨动杆73转动，卡爪72卡在储存筒21内的路锥9行程上，防止储存筒21内的路锥9脱落，然后中控器81控制循环电机22运作，所有储存筒21开始转动，当新的储存筒21移动到对接位置时，循环电机22停止运作，中控器81反转升降电机，使送锥装置3归位，送锥装置3顶在新的储存筒21的弹簧拨动杆73下端，使新的储存筒21中的卡爪72张开，路锥9可以顺利进出储存筒21，完成了换存储筒过程。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。