本发明涉及公路及隧道施工领域，尤其涉及一种公路及隧道用节能防水卷材铺设装置。
背景技术：
防水卷材主要是用于隧道、公路、建筑墙面等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用，产品主要有沥青防水卷材和高分子防水卷材，现有的防水卷材铺设施工，都是采用人工在施工表面进行铺设防水卷材，然后进热熔，如中国发明专利（申请公布号cn203238969u，申请公布日2013.10.16）公开了一种压辊式防水卷材施工装置，该装置主体一端连接有热熔辊，装置主体中间设置有活动轴，装置主体底部设置有滚轮，装置主体顶部设置有卷材放卷辊，装置主体另一端设置有把手，本装置结构简单，通过将卷材放置于卷材放卷辊上，然后将卷材与热熔辊进行连接，工人通过把手推动装置在地面上通过滚轮运动，卷材就可以铺设在地面上，同时热熔辊对卷材进行了热熔和压合；又如中国发明专利（申请公布号cn203905328u，申请公布日2014.10.29）公开了一种防水卷材可调摊铺装置，包括车架，所述车架的后端设置有可调节把手；所述车架的上端设置有动力装置，车架的下部从后往前依次设置有驱动转向轮机构、压辊机构和放卷机构；所述可调节把手传动连接驱动转向轮机构，所述驱动转向轮机构包括活动安装在车架上的转向架，转向架的两侧分别安装有驱动轮；所述转向架传动连接可调节把手，所述压辊机构包括安装在车架中间位置下部的碾压辊，碾压辊的长度为两个驱动轮中间间隔的长度，所述动力装置为电机，电机传动连接驱动轮，所述放卷机构包括安装在车架底部的高度调节架，高度调节架上活动安装有卷材放置辊，所述高度调节架上轴连接有调节轴杆，调节轴杆传动连接有卷材放置辊。又如中国发明专利（申请公布号cn205314399u，申请公布日2016.06.15）公开了一种非固化沥青涂料与聚乙烯丙纶卷材同步施工装置，包括机身、非固化涂抹机构和卷材摊铺机构；非固化涂抹机构和卷材摊铺机构固定于机身上、形成一个整体；所述机身由架体、底座、手柄、前轮和后轮组成，底座与前轮、后轮连接，架体安装在底座上，手柄安装在架体的上端；所述非固化涂抹机构包括沥青容器、沥青油嘴和沥青刮板，沥青容器与底座可拆卸连接，沥青油嘴呈一定坡度安装在沥青容器底部，沥青油嘴内置变速式可调节开关，可调节开关的端头沿机身布置控制线置于手柄上，沥青刮板设置在沥青油嘴后方，沥青刮板通过弹簧与底座铰接；所述卷材摊铺机构包括卷材固定辊、卷材摊铺辊和支撑弹簧，卷材固定辊设置可拆卸辊轴用于安放卷材，卷材摊铺辊与底座铰接，支撑弹簧一端固定在底座上、另一端与卷材摊铺辊滑动连接，所述沥青油嘴包括两块轻质光滑钢板，其中一块光滑钢板固定在沥青容器底部，另一块光滑钢板与沥青容器底部铰接，所述弹簧一端固定在底座上、另一端与沥青刮板滑动连接。虽然这样就可以提高防水卷材的铺设效率，减少人力成本，同时保证防水卷材的铺设效果，但是人工铺设防水卷材存在铺设不平整，工作效率低的问题，成本较大，且人工操作，有没有铺设好的地方容易出现渗水现象，所有卷材就要重新铺设，给用户造成损失，产生不便。
作为解决人工铺设的技术问题的技术方案，中国发明专利（申请公布号cn104912266a，申请公布日2015.09.16）公开了一种防水卷材摊铺机，包括：支撑装置，用于支撑和放出防水卷材，所述支撑装置包括两个相对设置的支撑架；所述支撑架上设有支撑轴承，所述防水卷材的轴的两端分别设在两支撑轴承上；引导装置，用于将支撑装置中放出的防水卷材张紧；驱动装置，用于牵引引导装置中引导出的防水卷材以将其铺在基面上，并用于驱动摊铺机移动，所述驱动装置包括电机和行走辊轮，所述电机用于驱动行走辊轮，所述行走辊轮连接在两个支撑架之间，行走辊轮的长度方向与防水卷材的轴的长度方向平行，用于牵引防水卷材以将其铺在基面上并驱动摊铺机移动；以及压合装置，用于压实摊铺后的防水卷材；所述两个支撑架的底边上均设有对位轮，用于对摊铺机定位，支撑架包括支撑板，沿着行走辊轮的长度方向，其中一个对位轮在支撑板的内侧且在行走辊轮两端的内侧，其中一个对位轮在支撑板的外侧，所述两个支撑架之间固定连接有连接梁，所述引导装置包括引导辊和引导挡板，所述引导辊的两端分别固定于两个支撑架上，所述引导辊的长度方向平行于卷材的轴的长度方向，所述引导挡板设于引导辊下方，用于将来自引导辊的防水卷材引导到驱动装置中，所述引导辊和引导挡板的外围均包覆隔离纸，所述电机还用于驱动引导辊，驱动引导辊的转速与行走辊轮的转速相匹配，所述压合装置包括：压辊，用于辗压摊铺后的防水卷材；压辊连杆，用于将压辊的两端分别连接到两个框架支撑板上；弹簧，所述弹簧的两端分别连接压辊连杆和框架支撑板。又如，中国发明专利（申请公布号cn106906964a，申请公布日2017.06.30）公开了一种建筑防水施工一体化设备，包括行走装置、动力装置、放卷装置和烘烤装置，所述行走装置包括通过左、右前轮和左、右向的后滚压轮2于施工部位向前行走的机架；所述动力装置设于机架上，包括驱动后滚压轮2的链轮传动机构和带动链轮传动机构的电动机5；所述放卷装置包括防水卷材6，所述防水卷材6通过左、右向的辊轴7安装于机架3上，人工放卷的防水卷材6料端被后滚压轮2压在施工部位；所述烘烤装置包括于防水卷材6上方左、右向设于机架3上的煤气管1，所述煤气管1上均布开设有面朝防水卷材6的喷气孔，于机架3上设有在喷气孔点火的点火喷头3，所述链轮传动机构包括由链条连接的主动链轮4和从动链轮9，所述主动链轮4安装于电动机5的输出轴上，所述从动链轮9与后滚压轮2同轴安装，所述后滚压轮2为左、右辊轮，所述从动链轮9设于左、右辊轮之间，所述防水卷材6设于后滚压轮2盛装防水涂料的料斗10，所述料斗10底部开设有左、右向均布的出料口，料斗10上设有统一开、闭出料口的阀门装置11，设有远距离操控电动机5的控制器，所述控制器通过线路13连接电动机5，或控制器通过电动机5上设置的遥控模块12远程控制电动机5。上述发明的防水卷材摊铺机，虽然能使防水卷材的搭接边搭接宽度一致，无漏点，无脱落，搭接边处无污染，实现连续摊铺，能够节省人工，提高工作效率，大大提高防水质量，但是无法精确的控制防水卷材的收放卷长度和速度，对施工质量以及速度造成非常大的影响，需工人一直进行实时调整，人工操作一方面不能精确计算放出的长度，另一方非常的耗时耗费人力。
技术实现要素：
为解决以上问题，本发明的目的是提供一种公路及隧道用节能防水卷材铺设装置，实现防水卷材卷筒收放卷的精确的自动控制。
该公路及隧道用节能防水卷材铺设装置，包括底板、左支架、左顶紧柱、左卡块、防水卷材卷筒、右卡块、右转动杆、右支架、第一联轴器和内驱反馈式数字液压缸，所述左支架和右支架均固定设置在底板上，左顶紧柱通过单向轴承转动设置在左支架，右转动杆通过轴承设置在右支架，左顶紧柱一端设置有左卡块，右转动杆的一端设置有右卡块，左卡块右卡块共同卡紧防水卷材卷筒的两端，右转动杆的另一端通过第一联轴器与内驱反馈式数字液压缸传动连接。
进一步的，右转动杆通过第一联轴器与内驱反馈式数字液压缸上的叶片轴传动连接。
进一步的，左顶紧柱为可伸缩结构，用于顶紧紧防水卷材卷筒的左端。
进一步的，所述内驱反馈式数字液压缸，包括驱动结构和反馈组件，驱动结构包括三位四通阀和步进电机，所述三位四通阀包括供液压油流动的阀体腔、开设在三位四通阀上供液压油流入阀体腔的液压油入口、供液压油流出的第一回油口和第二回油口，以及设置在阀体腔内的阀芯轴，阀体腔的两端分别通过前部端盖和后部端盖密封；阀芯轴一端通过万向联轴器和固定键与步进电机连接，阀芯轴另一端依次与丝杆和转动轴连接，丝杆的外螺纹与转动轴的内螺纹配合。
进一步的，反馈组件包括单叶片摆动液压缸和驱动阀芯轴回位的转动杆；单叶片摆动液压缸包括分别用于液压油流入和流出的第一油口和第二油口，及设置单叶片摆动液压缸内的固定板和转动叶片，以及在液压油的作用下可转动的叶片轴，转动叶片与叶片轴固定连接，在液压油的作用下转动叶片转动从而带动叶片轴旋转；单叶片摆动液压缸的第一油口和第二油口分别对应与滑动阀的第一回油口和第二回油口连通；转动杆的一端通过第二联轴器与叶片轴连接，所述转动杆的另一端直接与转动轴连接，所述转动轴通过丝杆推动阀芯轴回位。
进一步的，内驱反馈式数字液压缸，还包括对步进电机闭环控制的plc控制系统。
进一步的，反馈组件包括单叶片摆动液压缸、驱动阀芯轴回位的转动杆；单叶片摆动液压缸包括分别用于液压油流入和流出的第一油口和第二油口，及设置单叶片摆动液压缸内的固定板和转动叶片，以及在液压油的作用下可转动的叶片轴，转动叶片与叶片轴固定连接，在液压油的作用下转动叶片转动从而带动叶片轴旋转；单叶片摆动液压缸的第一油口和第二油口分别对应与滑动阀的第一回油口和第二回油口连通。
进一步的，plc控制系统包括plc控制器、外转动盘、与外转动盘同步转动的内转动盘、用于将内转动盘角位移转化为电信号的旋转编码器以及驱动步进电机转动的电机驱动器；反馈组件的转动杆的一端通过第二联轴器与叶片轴连接，转动杆的另一端与控制系统的外转动盘连接，外转动盘和内转动盘分别设置在后部端盖的两侧且通过磁铁连接，内转动盘与转动轴连接，内转动盘上设有旋转编码器，转动轴通过丝杆推动阀芯轴回位。
本发明的优点在于：通过反馈数字液压缸的反馈过程实现防水卷材卷筒收放卷的精确的自动控制，节约人工的反复调整，增加施工速度，并实现节约能源的效果。同时通过丝杠螺母副将水平运动转化为旋转运动进行反馈信息的传递，与现有的数字液压缸中的丝杠螺母副相比，丝杠螺母的缓冲性能低且有磨损，会影响定位精度，摩擦力矩也会引起换向时的跳动突变，从而会影响系统的传递效率和精度，而且丝杠螺母副中由于采用滚珠换向器，无法适应快速度的反馈调节，本发明的反馈过程是通过摆动液压缸的往复回转运动直接将信息反馈给阀芯轴，同时驱动防水卷材卷筒的收放卷，减少中间环节，提高了系统的传递效率和精度而且能够适应快速度的反馈调节。
附图说明
图1为防水卷材铺设装置的结构示意图；
图2为实施例1中内驱反馈式数字液压缸的结构示意图；
图3为实施例2中内驱反馈式数字液压缸的结构示意图；
图4为图3中步进电机顺时针转动时，驱反馈式数字液压缸的结构示意图；
图5为图3中步进电机逆时针转动时，驱反馈式数字液压缸的结构示意图；
图6为单叶片摆动液压缸的结构示意图。
图中各部件标号如下：底板1、左支架2、左顶紧柱3、左卡块4、防水卷材卷筒5、右卡块6、右转动杆7、右支架8、第一联轴器9和内驱反馈式数字液压缸10、驱动结构100（其中包括滑动阀（三位四通阀）110、阀体腔111、前部端盖112、后部端盖113、阀芯轴114、第一回油口115、第二回油口116、液压油入口117、步进电机120、万向联轴器130、丝杆140、转动轴150、固定键160）、反馈组件200（其中包括摆动液压缸210、第一油口211、第二油口212、叶片轴213、固定板214、转动叶片215、转动杆220、第二联轴器230）、plc控制器310、外转动盘320、内转动盘330、旋转编码器340、电机驱动装置350、磁铁360。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，该公路及隧道用节能防水卷材铺设装置，包括底板1、左支架2、左顶紧柱3、左卡块4、防水卷材卷筒5、右卡块6、右转动杆7、右支架8、第一联轴器9和内驱反馈式数字液压缸10，所述左支架2和右支架8均固定设置在底板1上，左顶紧柱3通过单向轴承转动设置在左支架2，右转动杆7通过轴承设置在右支架8，左顶紧柱3一端设置有左卡块4，右转动杆7的一端设置有右卡块6，左卡块4右卡块6共同卡紧防水卷材卷筒5的两端，右转动杆7的另一端通过第一联轴器9与内驱反馈式数字液压缸10传动连接。
右转动杆7通过第一联轴器9与内驱反馈式数字液压缸10上的叶片轴213传动连接。
左顶紧柱3为可伸缩结构，用于顶紧紧防水卷材卷筒5的左端。
如图2所示，所述内驱反馈式数字液压缸10，包括驱动结构100和反馈组件200。驱动结构100包括三位四通阀110和步进电机120，三位四通阀110包括供液压油流动的阀体腔111、开设在三位四通阀110上供液压油流入阀体腔111的液压油入口117、供液压油流出的第一回油口115和第二回油口116，以及设置在阀体腔111内的阀芯轴114，阀体腔111的两端分别通过前部端盖112和后部端盖113密封；阀芯轴114一端通过万向联轴器130和固定键160与步进电机120连接，阀芯轴114另一端依次与丝杆140和转动轴150连接，丝杆140的外螺纹与转动轴150的内螺纹配合。
反馈组件200包括单叶片摆动液压缸210和驱动阀芯轴114回位的转动杆220；结合图6所示，单叶片摆动液压缸210包括分别用于液压油流入和流出的第一油口211和第二油口212，及设置单叶片摆动液压缸210内的固定板214和转动叶片215，以及在液压油的作用下可转动的叶片轴213，转动叶片215与叶片轴213固定连接，在液压油的作用下转动叶片215转动从而带动叶片轴213旋转；单叶片摆动液压缸210的第一油口211和第二油口212分别对应与滑动阀110的第一回油口115和第二回油口116连通；转动杆220的一端通过第二联轴器230与叶片轴213连接，所述转动杆220的另一端直接与转动轴150连接，所述转动轴150通过丝杆140推动阀芯轴114回位。
实施例2
如图1所示，该公路及隧道用节能防水卷材铺设装置，包括底板1、左支架2、左顶紧柱3、左卡块4、防水卷材卷筒5、右卡块6、右转动杆7、右支架8、第一联轴器9和内驱反馈式数字液压缸10，所述左支架2和右支架8均固定设置在底板1上，左顶紧柱3通过轴承转动设置在左支架2，右转动杆7通过轴承设置在右支架8，左顶紧柱3一端设置有左卡块4，右转动杆7的一端设置有右卡块6，左卡块4右卡块6共同卡紧防水卷材卷筒5的两端，右转动杆7的另一端通过第一联轴器9与内驱反馈式数字液压缸10传动连接。
右转动杆7通过第一联轴器9与内驱反馈式数字液压缸10上的叶片轴213传动连接。
左顶紧柱3为可伸缩结构，用于顶紧紧防水卷材卷筒5的左端。
所述第一联轴器9包括单向传动结构。
所述单向传动结构为单向轴承。
如图3所示，所述内驱反馈式数字液压缸10，包括驱动结构100和反馈组件200。驱动结构100包括三位四通阀110和步进电机120，三位四通阀110包括供液压油流动的阀体腔111、开设在三位四通阀110上供液压油流入阀体腔111的液压油入口117、供液压油流出的第一回油口115和第二回油口116，以及设置在阀体腔111内的阀芯轴114，阀体腔111的两端分别通过前部端盖112和后部端盖113密封；阀芯轴114一端通过万向联轴器130和固定键160与步进电机120连接，阀芯轴114另一端依次与丝杆140和转动轴150连接，丝杆140的外螺纹与转动轴150的内螺纹配合。
内驱反馈式数字液压缸，还包括对步进电机闭环控制的plc控制系统。
如图3所示，反馈组件200包括单叶片摆动液压缸210、驱动阀芯轴114回位的转动杆220；结合图6所示，单叶片摆动液压缸210包括分别用于液压油流入和流出的第一油口211和第二油口212，及设置单叶片摆动液压缸210内的固定板214和转动叶片215，以及在液压油的作用下可转动的叶片轴213，转动叶片215与叶片轴213固定连接，在液压油的作用下转动叶片215转动从而带动叶片轴213旋转；单叶片摆动液压缸210的第一油口211和第二油口212分别对应与滑动阀110的第一回油口115和第二回油口116连通。
所述plc控制系统包括plc控制器310、外转动盘320、与外转动盘320同步转动的内转动盘330、用于将内转动盘330角位移转化为电信号的旋转编码器340以及驱动步进电机120转动的电机驱动器350；如图3，反馈组件200的转动杆220的一端通过第二联轴器230与叶片轴213连接，转动杆220的另一端与plc控制系统的外转动盘320连接，外转动盘320和内转动盘330分别设置在后部端盖113的两侧且通过磁铁360连接，内转动盘330与转动轴150连接，内转动盘330上设有旋转编码器340，转动轴150通过丝杆140推动阀芯轴114回位。
本发明的工作过程如图4和图5所示，如图4，当步进电机120顺时针转动时，电机通过固定键160和万向联轴器130带动阀芯轴114向左位移，液压油从液压油入口117进入，经第二回油口116流出并通过第二油口212流入叶片摆动液压缸210内，结合图6所示，液压油从第二油口212流入后，液压油推动转动叶片215转动，从而带动叶片轴213转动，叶片轴213通过第一联轴器9带动右转动杆7转动进而带动防水卷材卷筒5进行放卷，同时叶片轴213通过第二联轴器230带动转动杆220逆时针转动，进而带动外转动盘320逆时针转动，在磁铁360的吸引作用力下，内转动盘330与外转动盘320同步逆时针转动，内转动盘330转动，带动固定在内转动盘330上的转动轴150逆时针转动，转动轴150的内螺纹与丝杆140配合推动阀芯轴114回位。在内转动盘330转动的同时，固定在内转动盘330上的旋转编码器340将内转动盘330角位移的电信号传输给plc控制器310，由plc控制器310反馈调节电机驱动器350，实现对步进电机的闭环控制，提高防水卷材放卷长度的精确控制。
如图5所示，当步进电机120逆时针转动时，电机通过固定键160和万向联轴器130带动阀芯轴114向右位移，液压油从液压油入口117进入，经第一回油口115流出并通过第一油口211流入叶片摆动液压缸210内，结合图6所示，液压油从第一油口211流入后，液压油推动转动叶片215转动，从而带动叶片轴213转动，叶片轴213通过第一联轴器9中的单向传动结构实现断开与右转动杆7的传动，右转动杆7进行制动操作而停止不动，进行防水卷材的铺设施工作业，同时叶片轴213通过第二联轴器230带动转动杆220顺时针转动，进而带动外转动盘320顺时针转动，在磁铁360的吸引作用力下，内转动盘330与外转动盘320同步顺时针转动，内转动盘330转动，带动固定在内转动盘330上的转动轴150顺时针转动，转动轴150的内螺纹与丝杆140配合推动阀芯轴114回位。在内转动盘330转动的同时，固定在内转动盘330上的编码器340将内转动盘330角位移的电信号传输给plc控制器310，由plc控制器310反馈调节电机驱动装置350，实现对步进电机的闭环控制，实现转动叶片215位置的精确定位，便于下次作业中放卷长度的控制。
以上所述实施例仅表达了本发明的两种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。