墙面打磨装置及墙面打磨机器人的制作方法

1.本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种墙面打磨装置及墙面打磨机器人。


背景技术：

2.在建筑施工过程中，混凝土浇筑以及铝模变形等工艺缺陷会导致建筑外墙面存在错台、胀模、浮浆以及爆点等缺陷，影响后续工艺的进行，因此需要耗费大量人力物力进行墙面打磨。现有技术中，外墙面打磨需要工人依附于爬架，在室外进行高空作业，劳动强度以及危险性都直线上升。
3.为了适应建筑行业劳动力出现断层和劳动成本增加的现象，更为了工人安全考虑，设计一款混凝土外墙打磨机器人是大势所趋。因为爬架复杂的结构及环境，机器人能够躲避爬架内立杆行走是打磨机器人设计的难点，更是提升打磨效率的主要途径。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提出一种墙面打磨装置，该墙面打磨装置有助于提升打磨效率。
5.本发明的另一个目的在于提出一种包括上述墙面打磨装置的墙面打磨机器人。
6.为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
7.一种墙面打磨装置，其包括底座、打磨机构、伸缩机构和旋转机构，打磨机构用于打磨墙面，所述伸缩机构和所述旋转机构均设置于所述底座上，所述伸缩机构能驱动所述旋转机构沿x方向运动，所述旋转机构能驱动所述打磨机构绕沿y方向延伸的轴线转动，以使所述打磨机构在伸出所述底座的打磨状态和缩回至所述底座的避让状态间切换。
8.上述墙面打磨装置，其伸缩机构能驱动旋转机构沿x方向运动，旋转机构能驱动打磨机构沿y方向延伸的轴线转动以使打磨机构在伸出底座的打磨状态和缩回至底座的避让状态间切换，从而当墙面打磨装置需要通过爬架内立杆时，可以通过旋转机构驱动打磨机构转动以切换至避让状态，使打磨机构缩回至底座，由此避免与内立杆干涉，以便墙面打磨装置躲避内立杆而顺利行走，有助于提升打磨效率；而当需要打磨墙面时，又可以通过旋转机构驱动打磨机构转动以切换至打磨状态，使打磨机构伸出底座，并通过伸缩机构驱动旋转机构沿x方向运动以靠近并压紧待打磨墙面，以便进行打磨作业。
9.在一些实施例中，所述旋转机构包括支撑件和旋转驱动组件，所述旋转驱动组件能驱动所述支撑件绕沿y方向延伸的轴线转动，所述打磨机构设置于所述支撑件的沿y方向的一端。通过将打磨机构设置于支撑件的沿y方向的一端，使得打磨机构在支撑件上偏心布置，从而打磨机构可以在支撑件不与爬架内立杆干涉的情况下伸入内立杆的后方，实现对内立杆后方的墙面进行打磨，提升打磨覆盖率。
10.在一些实施例中，所述旋转机构还包括限位组件，所述限位组件能限制所述支撑件在打磨状态下绕沿y方向延伸的轴线摆动，从而实现在打磨机构工作时，支撑件不会因打磨反馈的力而绕沿y方向延伸的轴线进行摆动，以保证打磨机构打磨时的工作稳定性。
11.在一些实施例中，所述限位组件包括限位件、直线驱动件和防转限位轴，所述限位件固定连接所述支撑件，所述限位件上设有限位孔；所述直线驱动件能驱动所述防转限位轴沿x方向往复运动，以使所述防转限位轴插入所述限位孔中或从所述限位孔中脱出。当需要打磨墙面时，支撑件在旋转驱动组件的驱动下带动打磨机构转动以切换至打磨状态，此时可通过直线驱动件驱动防转限位轴沿x方向运动以插入限位件的限位孔中，保证支撑件在打磨机构工作时不会因为打磨反馈的力进行摆动。
12.在一些实施例中，所述旋转机构还包括浮动调节组件，所述浮动调节组件包括导向杆、弹性件和压板，所述压板连接于所述支撑件上，所述导向杆贯穿所述限位件，所述弹性件的一端固定连接所述压板，另一端固定连接所述导向杆。在弹性件的作用下，限位件可以浮动调节与防转限位轴的位置，防止出现卡死情况，从而保证防转限位轴可以准确插入限位件的限位孔中。
13.在一些实施例中，所述旋转驱动组件包括旋转电机、第一齿轮、第二齿轮和旋转轴，所述旋转轴与所述支撑件固定连接，所述第二齿轮套设于所述旋转轴上并与所述第一齿轮啮合，所述旋转电机能驱动所述第一齿轮转动以带动所述第二齿轮及所述旋转轴转动，所述旋转电机与所述旋转轴并排设置于所述伸缩机构上并位于所述第一齿轮沿轴向的同一侧，从而使得墙面打磨装置的结构更紧凑，有助于墙面打磨装置的小型化。
14.在一些实施例中，所述旋转机构还包括间隔设置的两个轴承座，所述轴承座上设有轴承，所述旋转轴的两端分别装设于两个所述轴承座上的所述轴承中，轴承使得旋转轴转动时更顺畅。
15.在一些实施例中，所述伸缩机构包括连接板和伸缩驱动组件，所述连接板滑动连接于所述底座上，所述旋转机构设置于所述连接板上，所述伸缩驱动组件能驱动所述连接板带动所述旋转机构沿x方向运动。通过连接板将整个旋转机构进行合理地布置，使得旋转机构的整体结构更紧凑。
16.在一些实施例中，所述伸缩机构还包括防撞组件，所述防撞组件包括防撞件和用于感应所述防撞件的感应器，所述底座和所述连接板两者中的一个上设有所述防撞件，另一个上设有所述感应器，所述感应器与所述伸缩驱动组件通信连接。上述防撞组件可用于限定连接板沿x方向运动时的行程，在承载件沿x方向运动的过程中，当感应器感应到防撞件时，伸缩驱动组件将停止驱动连接板运动，以防止连接板超出行程。
17.另一方面，本发明采用以下技术方案：
18.一种墙面打磨机器人，其包括导轨机构、升降机构、横移机构和上述的墙面打磨装置，所述导轨机构平行于y方向设置；升降机构包括机架和升降驱动件，所述升降驱动件设置于所述机架上，所述机架可横向移动地设置于所述导轨机构上；所述横移机构能驱动所述机架在所述导轨机构上横向移动，所述升降驱动件能驱动所述墙面打磨装置在所述机架上升降。
19.本发明的墙面打磨机器人能适应现有爬架体系，无需对爬架做任何更改，其墙面打磨装置既可以进行墙面打磨工作，又可以躲避内立杆实现在爬架内顺利行走，提升了打磨效率和打磨覆盖率。
附图说明
20.图1为本发明的墙面打磨机器人的结构示意图；
21.图2为图1所示墙面打磨机器人的主视图；
22.图3为图2所示墙面打磨机器人的左视图；
23.图4为本发明的墙面打磨机器人安装在爬架时的状态图；
24.图5为本发明的墙面打磨装置处于打磨状态时的结构示意图；
25.图6为本发明的墙面打磨装置处于避让状态时的主视图；
26.图7为本发明的墙面打磨装置省略打磨机构后的局部结构示意图；
27.图8为图7所示墙面打磨装置的结构分解示意图。
28.附图标号说明：
29.1、墙面；2、内立杆；101、底座；102、支撑件；103、旋转电机；104、第一齿轮；105、第二齿轮；106、旋转轴；107、轴承座；108、限位件；109、直线驱动件；110、防转限位轴；111、导向杆；112、弹性件；113、压板；114、连接板；115、伸缩电机；116、齿轮；117、齿条；118、防撞件；119、感应器；120、加强方通；121、连接件；122、防转块；123、无油衬套；124、导轨；125、滑块；200、打磨机构；201、壳体；202、磨削片；300、导轨机构；401、机架；501、天轨运动底盘；502、地轨运动底盘。
具体实施方式
30.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
31.如图1-图4所示，一实施方式的墙面打磨机器人包括导轨机构300、升降机构、横移机构和墙面打磨装置，导轨机构300平行于y方向设置；升降机构包括机架401和升降驱动件，升降驱动件设置于机架401上，机架401可横向移动地设置于导轨机构300上；横移机构能驱动机架401在导轨机构300上横向移动，升降驱动件能驱动墙面打磨装置在机架401上升降。
32.具体地，导轨机构300设置于爬架上并平行于y方向设置，使升降机构能够环绕建筑物的墙壁周向移动，带动墙面打磨装置完成建筑物墙面1的环向打磨；升降驱动件驱动墙面打磨装置升降以在建筑物的高度方向上移动，对不同楼层的墙面1进行打磨作业，如此，墙面打磨装置能够对建筑物的整面墙壁完成打磨作业。
33.其中，导轨机构300包括分别连接于爬架上下两端且平行间隔布置的天轨和地轨，横移机构包括设置于天轨上的天轨运动底盘501和设置于地轨上的地轨运动底盘502，机架401通过天轨运动底盘501与天轨移动配合，同时通过地轨运动底盘502与地轨移动配合，起到支撑和提供安装空间等作用。如此，便能够实现机架401环绕建筑物的墙壁周向移动而灵活改变打磨区域，带动墙面打磨装置完成建筑物墙面1的环向打磨；并且能够限制机架401沿垂直墙面1方向的自由度，使机架401安装牢固而不会发生倾覆导致高空坠落，同时也使墙面打磨机器人能够更好地适应爬架复杂的环境。
34.可选地，升降驱动件可以是电机，电机可通过同步带轮组件或其它传动组件带动
墙面打磨装置完成升降动作。当然，在其它实施例中，升降驱动件也可以是气缸、液压缸或者电动推杆等驱动件，只要能实现驱动墙面打磨装置在机架401上升降即可，本发明对此不作限制。
35.如图5-图8所示，墙面打磨装置包括底座101、打磨机构200、伸缩机构和旋转机构，打磨机构200用于打磨墙面1，伸缩机构和旋转机构均设置于底座101上，伸缩机构能驱动旋转机构沿x方向运动，旋转机构能驱动打磨机构200绕沿y方向延伸的轴线转动，以使打磨机构200在伸出底座101的打磨状态和缩回至底座101的避让状态间切换。其中，底座101可通过加强方通120安装在升降机构的机架401上。
36.上述墙面打磨装置，其伸缩机构能驱动旋转机构沿x方向运动，旋转机构能驱动打磨机构200沿y方向延伸的轴线转动以使打磨机构200在伸出底座101的打磨状态和缩回至底座101的避让状态间切换，从而当墙面打磨装置需要通过爬架内立杆2时，可以通过旋转机构驱动打磨机构200转动以切换至避让状态，使打磨机构200缩回至底座101，由此避免与内立杆2干涉，以便墙面打磨装置躲避内立杆2而顺利行走，有助于提升打磨效率；而当需要打磨墙面1时，又可以通过旋转机构驱动打磨机构200转动以切换至打磨状态，使打磨机构200伸出底座101，并通过伸缩机构驱动旋转机构沿x方向运动以靠近并压紧待打磨墙面1，以便进行打磨作业。
37.具体地，因爬架结构复杂，空间狭小且内立杆2繁多，若要保证墙面打磨机器人顺畅通过内立杆2，则需距离墙面1更远，导致伸缩机构的行程大且结构更复杂，重量更高；若距离墙面1近，则无法躲避内立杆2而顺利通过。本实施方式提供的墙面打磨装置设计了旋转机构，既满足距离墙面1更近和伸缩机构的结构更小、重量更轻的需求，且通过内立杆2时旋转机构可带动打磨机构200转动切换至避让状态进行避障，从而在爬架内行走顺畅，提升打磨效率。
38.现有的墙面打磨机器人需要对爬架进行一定的适应性改造，否则难以直接上爬架使用，且爬架具有最大承重300kg的行业安全标准。本实施方式提供的墙面打磨机器人使用了上述的墙面打磨装置，由于墙面打磨装置既可以进行墙面打磨工作，又可以躲避内立杆2实现在爬架内顺利行走，从而墙面打磨机器人能最大程度适应现有爬架体系，无需对爬架做任何更改，可直接适应爬架进行打磨工作；同时精简了墙面打磨机器人的结构，将重量控制在150kg范围，在完成实际墙面打磨工作的同时，满足爬架最大承重300kg的行业安全标准，保证安全。
39.如图1和图5所示，本实施例中，打磨机构200包括壳体201、磨削片202和打磨驱动件，磨削片202部分地设置于壳体201内，打磨驱动件设置于壳体201上，该打磨驱动件能驱动磨削片202旋转以进行打磨，打磨机构200采用磨削片202的打磨方式可以很好的完成10mm以上错台及胀模的处理，解决外墙最大的缺陷。
40.在一些实施例中，伸缩机构包括连接板114和伸缩驱动组件，连接板114滑动连接于底座101上，旋转机构设置于连接板114上，伸缩驱动组件能驱动连接板114带动旋转机构沿x方向运动。通过连接板114将整个旋转机构进行合理地布置，使得旋转机构的整体结构更紧凑。
41.结合图5-图8所示，本实施例中，伸缩驱动组件包括伸缩电机115、齿轮116和齿条117，齿条117连接于底座101上并沿x方向延伸，齿轮116与齿条117啮合，伸缩电机115设置
于连接板114上，伸缩电机115能驱动齿轮116转动，以使连接板114沿齿条117的长度方向(即x方向)做直线运动，通过控制伸缩电机115的正反转可以使连接板114带动旋转机构及打磨机构200靠近或者远离待打磨的墙面1。当然，在其它实施例中，伸缩驱动组件也可以用气缸、液压缸或者电动推杆等驱动件代替，只要能实现驱动连接板114沿x方向运动即可。
42.进一步地，为了提高连接板114沿齿条117的长度方向直线运动时的稳定性，伸缩机构还包括导轨124和滑块125，导轨124固定于底座101上并沿x方向延伸，滑块125滑动连接于导轨124上，连接板114连接滑块125，从而连接板114可以沿着在导轨124做直线运动。可选地，导轨124的数量可以为一个、两个或者更多个，多个导轨124可以使连接板114做直线运动时更平稳。示例性地，如图8所示，导轨124的数量为两个，两个导轨124在底座101上间隔设置且分别通过滑块125与连接板114滑动连接。
43.在一些实施例中，伸缩机构还包括防撞组件，防撞组件包括防撞件118和用于感应防撞件118的感应器119，底座101和连接板114两者中的一个上设有防撞件118，另一个上设有感应器119，感应器119与伸缩驱动组件通信连接。上述防撞组件可用于限定连接板114沿x方向运动时的行程，在连接板114沿x方向运动的过程中，当感应器119感应到防撞件118时，伸缩驱动组件将停止驱动连接板114运动，以防止连接板114超出行程。
44.示例性地，如图8所示，底座101上设有一个感应器119，连接板114沿x方向的两端分别设有一个防撞件118，在连接板114沿x方向做直线运动的过程中，当感应器119感应到防撞件118时，伸缩驱动组件将停止驱动连接板114运动。可以理解的，在其它实施例中，也可以在底座101沿x方向的两端分别设置一个防撞件118，在连接板114上设置一个感应器119，同样能实现防止连接板114超出行程。
45.在一些实施例中，旋转机构包括支撑件102和旋转驱动组件，旋转驱动组件能驱动支撑件102绕沿y方向延伸的轴线转动，打磨机构200设置于支撑件102的沿y方向的一端。由于爬架每2m设置一处内立杆2，内立杆2后方的墙面1位置是打磨最困难的地方，现有墙面打磨机器人无法伸入内立杆2后方，导致内立杆2后方的墙面1打磨不到，而本实施方式提供的墙面打磨装置通过将打磨机构200设置于支撑件102的沿y方向的一端，使得打磨机构200在支撑件102上偏心布置，从而打磨机构200可以在支撑件102不与爬架内立杆2干涉的情况下伸入内立杆2的后方，实现对内立杆2后方的墙面1进行打磨，提升打磨覆盖率。
46.具体地，当墙面打磨机器人在处理完两个内立杆2之间的墙面1缺陷(即完成两个内立杆2之间的墙面1打磨作业)后，横移机构驱动机架401带动墙面打磨装置继续沿y方向移动，直到墙面打磨装置的打磨机构200伸入爬架的内立杆2后方，然后通过升降驱动件带动打磨机构200上下运动可以打磨内立杆2后方位置的墙面1，当完成打磨后，横移机构驱动机架401带动墙面打磨装置沿y方向后退，直到打磨机构200脱离内立杆2。
47.在本实施例中，旋转驱动组件包括旋转电机103、第一齿轮104、第二齿轮105和旋转轴106，旋转轴106与支撑件102固定连接，第二齿轮105套设于旋转轴106上并与第一齿轮104啮合，旋转电机103能驱动第一齿轮104转动以带动第二齿轮105及旋转轴106转动，旋转电机103与旋转轴106并排设置于伸缩机构上并位于第一齿轮104沿轴向的同一侧，从而使得墙面打磨装置的结构更紧凑，有助于墙面打磨装置的小型化。当需要打磨墙面1时，第一齿轮104在旋转电机103的驱动下带动第二齿轮105旋转，第二齿轮105通过旋转轴106带动支撑件102转动，以使打磨机构200切换至打磨状态。当然，在其它实施例中，旋转电机103也
可以通过同步带轮组件驱动旋转轴106转动，进而带动支撑件102转动。
48.进一步地，旋转机构还包括限位组件，限位组件能限制支撑件102在打磨状态下绕沿y方向延伸的轴线摆动，从而实现在打磨机构200工作时，支撑件102不会因打磨反馈的力而绕沿y方向延伸的轴线进行摆动，从而防止打磨作业过程中墙面反作用力对打磨机构200的影响，以保证打磨机构200打磨时的工作稳定性。
49.如图8所示，在一些实施例中，限位组件包括限位件108、直线驱动件109和防转限位轴110，限位件108固定连接支撑件102，限位件108上设有限位孔；直线驱动件109能驱动防转限位轴110沿x方向往复运动，以使防转限位轴110插入限位孔中或从限位孔中脱出。当需要打磨墙面1时，支撑件102在旋转驱动组件的驱动下带动打磨机构200转动以切换至打磨状态，此时可通过直线驱动件109驱动防转限位轴110沿x方向运动靠近限位件108以插入限位件108的限位孔中，保证支撑件102在打磨机构200工作时不会因为打磨反馈的力进行摆动。当打磨工作完成，需要行走通过内立杆2时，直线驱动件109驱动防转限位轴110沿x方向运动远离限位件108，使防转限位轴110插从限位孔中脱出以解除限位，旋转驱动组件驱动支撑件102带动打磨机构200转动以切换至避让状态，使得支撑件102和打磨机构200缩回至底座101，横移机构带动机架401沿y方向移动通过内立杆2。
50.在图8所示的实施例中，限位件108设有两个限位孔，每个限位孔内均设有无油衬套123，限位件108上连接有防转块122，防转块122上设有与两个限位孔一一对应的两个通孔，防转限位轴110的数量为两个，两个防转限位轴110通过同一连接件121连接在直线驱动件109的输出端。当需要打磨墙面1时，旋转驱动组件驱动支撑件102带动打磨机构200转动切换至打磨状态，此时直线驱动件109驱动连接件121及固定在连接件121上的两个防转限位轴110一一对应地穿过两个通孔后插入两个限位孔中，保证支撑件102在打磨机构200工作时不会因为打磨反馈的力进行摆动。当然，在其它实施例中，限位孔和防转限位轴110也可以是一个、三个或者更多个，只要保证限位孔和防转限位轴110一一对应即可。
51.可选地，直线驱动件109可以为但不限于为气缸、液压缸或者电动推杆，优选为电动推杆，电动推杆体积小、精度高、由电机直接驱动，不需要管道的气源或油路，可以实现远距离控制、集中控制或自动控制。
52.在一些实施例中，旋转机构还包括浮动调节组件，如图8所示，浮动调节组件包括导向杆111、弹性件112和压板113，压板113连接于支撑件102上，导向杆111贯穿限位件108，弹性件112的一端固定连接压板113，弹性件112的另一端固定连接导向杆111。可选地，弹性件112可以为弹簧或者其它具有弹性的元件。由于压板113连接于支撑件102上，因此在旋转驱动组件驱动支撑件102绕沿y方向延伸的轴线转动时，导向杆111、弹性件112和压板113也将随支撑件102一同转动；当支撑件102带动打磨机构200绕沿y方向延伸的轴线转动切换至打磨状态时，此时导向杆111的下端(即远离压板113的一端)端部抵接连接板114，弹性件112被压缩，在弹性件112的作用下，限位件108可以浮动调节与防转限位轴110的位置，防止出现卡死情况，使限位件108的限位孔始终能对准防转限位轴110，从而保证防转限位轴110可以准确插入限位件108的限位孔中。
53.在一些实施例中，旋转机构还包括间隔设置的两个轴承座107，轴承座107上设有轴承，旋转轴106的两端分别装设于两个轴承座107上的轴承中，轴承使得旋转轴106转动时更顺畅。
54.本实施方式提供的墙面打磨机器人的工作原理如下：横移机构驱动升降机构的机架401带动墙面打磨装置沿导轨机构300移动并止停在待打磨工作地点，再由升降驱动件驱动墙面打磨装置在机架401上上升或下降，调整墙面打磨装置至目标墙面1区域；接着旋转机构驱动打磨机构200转动以切换至打磨状态，然后伸缩机构驱动旋转机构带动打磨机构200沿x方向运动以靠近墙面1，直到打磨机构200顶靠并压紧墙面1，由打磨机构200进行墙面1打磨作业。当打磨工作完成，需要行走通过内立杆2时，旋转机构驱动打磨机构200转动以切换至避让状态，横移机构带动机架401带动墙面打磨装置沿导轨机构300移动，顺利通过内立杆2。
55.需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
56.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。