带顶杆的多级升降装置及其工作方法与流程

1.本发明属于建筑设备领域，具体设计一种带顶杆的多级升降装置及工作方法。


背景技术：

2.在建筑施工领域，为了匹配施工面的高度并兼顾施工设备的体积，通常要求施工设备具有可升降高度的升降装置，升降装置通过搭载作业头以完全施工作业。建筑施工工种中的墙面抹灰作业就是一种较为典型的通过升降装置来满足施工高度要求的作业。然而现有可升降建筑施工设备虽然能在一定程度上满足施工高度的要求，但当升降装置处于较高位置时，往往存在施工精度满意保障的问题，当升降装置上搭载的作业设备质量较大时，还可能存在施工设备倾覆等安全性问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种带顶杆的多级升降装置及其方法；装置中的顶杆可进行升降，从而可顶住天花板等施工固定面进而增强多级升降装置自身的稳定性；当多级升降装置稳定性增强后可大幅提高抗倾覆性能，可以降低对升降装置上施工工作头的重量限制，从而增大施工作业头的选取灵活性；且由于顶杆的存在，当顶杆顶牢固定面后，多级升降装置可提供稳定的竖直基准，即使工作头处于较高的施工高度，也能通过本发明的多级升降装置保证施工精度。
4.本发明一方面提供了一种带顶杆的多级升降装置，其包括包括一级支架、二级支架和顶杆组件；所述二级支架可升降地设置在所述一级支架上，二级支架上设置有二级升降轨道所述顶杆组件包括至少一根顶杆，所述顶杆组件可升降地设置在所述一级支架上，顶杆组件可在其升降行程的一个或多个高度位置上相对所述一级支架进行固定。
5.所述多级升降装置还可以进一步包括三级支架、四级支架更更多级的支架，其均配置为可在前一级支架上可升降滑动的形式。
6.作为本发明的优选方案，所述二级支架的顶部具有顶杆孔；所述顶杆组件的顶杆顶部穿过所述二级支架顶部的顶杆孔，且在穿出部分设置有尺寸大于所述顶杆孔的凸沿。即所述顶杆顶部无法完全缩回二级支架和一级支架内，且当二级支架抬升时，将带动所述顶杆抬升。
7.作为本发明的优选方案，所述顶杆组件的顶杆内设置有伸缩组件，然而考虑到推杆的伸缩长度越长，其设计难度和成本越高，且待施工墙面的高度是根据具体施工场景决定的，在设备生产阶段通常是未知的。因此若仅通过推杆本身的伸缩性来使推杆能匹配极端的施工高度的需求，则将大幅增加设备成本和设计难度，且大部分施工场景并不需求用到极端施工高度，因此这是极为不经济的。本发明为了克服该问题，将所述伸缩组件配置为使所述顶杆顶部在高度方向上具有一定范围的伸缩幅度。该一定范围相比于通常的墙面高度是较小的，例如一般仅需要 5
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50cm的伸缩幅度，优选为了进一步降低设计难度，可仅需5
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30cm的伸缩幅度，甚至仅需10
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20cm。典型而非限定的，所述伸缩组件的伸缩最大长度被
设计为5cm、 10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、40cm或50cm。伸缩组件为设置在顶杆内的推杆，推杆可以改变顶杆的长度。推杆可以为电动驱动，液压驱动或气动驱动的，任意能改变推杆长度的驱动组件均适用于本发明。
8.优选的，所述一级支架在高度方向上设置有若干插孔；所述顶杆组件包括插销座，其与顶杆固定连接，其上设有插销孔，通过将插销穿过所述一级支架上的插孔和插销座上的插销孔可使顶杆组件与一级支架进行固定。一级支架上插孔的数量和排列密度可依据需要灵活设定；插孔在高度方向常排列成列，可进一步根据需要设置一列或多列插孔，插销座上插销孔的数量与列数匹配。
9.优选的，所述顶杆组件包括多个相互平行设置的顶杆，所述插销座位于顶杆的底部并与各顶杆固定连接。
10.优选的，所述的多级升降装置还包括升降驱动组件，所述升降驱动组件为钢丝牵引机构。所述一级支架的顶部设置有滑轮，所述钢丝牵引机构的钢丝经所述滑轮并通过钢丝的收放驱动所述二级支架相对所述一级升降架的升降。
11.在其中一些优选实施例中，所述一级支架的顶部设置有滑轮，所述的二级支架还包括位于二级支架顶部的顶部滑轮和位于二级支架底部的底部滑轮；所述钢丝牵引机构的钢丝的一端经一级支架的顶部滑轮后，顺次经所述底部滑轮、顶部滑轮，然后作为连接端用于连接安装在所述二级升降轨道上的工作头或工作头安装座。
12.在其中一些优选实施例中，所述的顶杆顶部设置有弹性接触组件，以使顶杆与固定面接触时具有一定缓冲，避免损伤顶杆或固定面。所述弹性接触组件可以是设置在顶杆顶端内部的弹簧，优选的，还可进一步在顶杆顶端设置压力传感器用于检测顶面与固定面的固定情况，当达到设定压力范围内时，及时控制伸缩组件停止伸长。
13.优选的，所述二级升降轨道上设置有可升降安装部，所述可升降安装部可升降地设置在所述二级支架上，可升降安装部作为工作头安装座连接钢丝。进一步的，可升降安装部可为用于连接外部工作头的滑块。
14.优选的，所述二级升降轨道行程的顶部位置设置有限位机构，所述限位机构可防止安装在所述二级升降轨道的可移动组件从顶部脱离所述二级升降轨道。
15.本发明另一方面还提供了一种上述带顶杆的多级升降装置的顶杆工作方法：
16.解锁一级支架与顶杆组件之间的锁定关系；
17.驱动二级升降轨道上的工作头或工作头安装座沿二级升降轨道上升，当工作头或工作头安装座上升到二级升降轨道的行程顶部后，工作头或工作头安装座连同二级支架构成的整体开始相对所述一级支架进行抬升；此时，由于顶杆顶部凸沿尺寸大于二级支架顶部的顶杆孔，因此顶杆也将被二级支架带动而一起抬升；
18.当顶杆被抬升至所需高度时，锁定一级支架与顶杆组件之间的位置关系；二级支架、工作头或工作头安装座下降至初始位置；
19.调整带顶杆的多级升降装置的竖直角度，使二级升降装置调整至呈竖直状态，控制顶杆内部的伸缩组件伸长，直至顶杆顶住固定面。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的带顶杆的多级升降装置的结构示意图；
21.图2为多级升降装置的侧视图；
22.图3为一级支架上的插孔示意图；
23.图4为顶杆与二级支架配合示意图；
24.图5为顶杆组件的结构示意图；
25.图6为多级升降装置的顶杆工作示意图；
26.图7为图6中状态c的正面示意图；
27.图8为实施例提供的建筑施工机器人的工作示意图。
28.图中，一级支架1、二级支架2、顶杆孔20、限位机构21、二级升降轨道 22、顶杆组件3、凸沿30、第一顶杆31、第二顶杆32、插销座33、插销孔34、伸缩组件35、顶部滑轮41、底部滑轮42、一级支架滑轮43、固定销5、插孔6。
具体实施方式
29.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的一部分实施例，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作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。
30.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
33.如图1和2所示，本发明实施例提供了一种带顶杆的多级升降装置，其包括一级支架1、二级支架2和顶杆组件3；所述二级支架2可升降地设置在所述一级支架1上，所述顶杆组件3包括至少一根顶杆，所述顶杆组件3可升降地设置在所述一级支架1上，顶杆组件3可在二级升降轨道的升降行程的一个或多个高度位置上相对所述一级支架1进行固定。装置中的顶杆可进行升降，从而可顶住天花板等施工固定面进而增强多级升降装置自身的稳定性；当多级升降装置稳定性增强后可大幅提高抗倾覆性能，可以降低对升降装置上施工工作头的重量限制，从而增大施工作业头的选取灵活性；且由于顶杆的存在，当顶杆顶牢固定面后，多级升降装置可提供稳定的竖直基准，即使工作头处于较高的施工高度，也能通过本发明的多级升降装置保证施工精度。在实际应用时，外部工作头可直接按在在二级升降轨道上。
34.如图3所示，在一些优选的实施例中，所述二级支架2的顶部具有顶杆孔 20；所述顶杆组件的顶杆顶部穿过所述二级支架顶部的顶杆孔20，且在穿出部分设置有尺寸大于所述顶杆孔的凸沿30。顶杆顶部无法完全缩回二级支架2和一级支架1内，所述二级升降轨道
22的行程顶部设置有限位机构21，所述限位机构21可防止所述工作头脱离所述二级支架，且可使所述工作头带动二级支架相对所述一级支架升降；且当二级支架2抬升时，将带动所述顶杆一起抬升。
35.如图4和5所示，在一些实施例中，所述一级支架1在高度方向上设置有若干插孔6。在本实施例中，所述一级支架1的底部设有两个初始位置插孔，当顶杆处于非工作状态时，顶杆组件的插销孔与初始位置插孔对其，通过固定销5 将顶杆组件与一级支架进行锁定。固定销的尺寸略小于插孔大尺寸。
36.在一些实施例中，所述顶杆组件包括：第一顶杆31、第二顶杆32，两个顶杆竖向布置；以及插销座33，插销座位于两个顶杆的底部并与顶杆固定连接，其上设有插销孔34，通过将插销穿过所述一级支架上的插孔和插销座上的插销孔可使顶杆组件与一级支架进行固定。
37.所述顶杆组件的顶杆内设置有伸缩组件35，所述伸缩组件配置为使所述顶杆顶部在高度方向上具有一定范围的伸缩幅度。本实施例中，推杆具有最大约 30cm的伸缩幅度，推杆选择为电动推杆。
38.在一种优选实施方式中，所述的顶杆顶部设置有弹簧，使顶杆与固定面接触时具有一定缓冲，避免损伤顶杆或固定面。进一步设置压力传感器用于指示顶面与固定面的固定情况，当弹簧达到设定压力范围内时，伸缩组件停止伸长。
39.在一种优选实施方式中，所述的多级升降装置还包括升降驱动组件，所述升降驱动组件为钢丝牵引机构。
40.如图2所示，所述一级支架的顶部设置有一级支架滑轮43，所述的二级支架还包括位于二级支架顶部的顶部滑轮41和位于二级支架底部的底部滑轮42。本实施例中，通过钢丝驱动支架的升降运动，钢丝经一级支架顶部滑轮43后，顺次经所述底部滑轮42、顶部滑轮41，然后与所述可升降安装部或工作头相连。。本实施例选择钢丝卷盘为升降驱动组件。
41.在本发明的另一种可选实施方式中，所述二级升降轨道上设置有可升降安装部，可升降安装部可为用于连接外部工作头的滑块，所述可升降安装部可升降地设置在所述二级支架上，可升降安装部与钢丝相连在钢丝牵引下可沿二级升降轨道升降，且当可升降安装部达到升降行程的顶端时，可在限定机构作用下带动二级支架相对所述一级支架升降；且当二级支架抬升时，将带动所述顶杆一起抬升。
42.本发明的实施例还提供了一种建筑施工机器人，其包括施工工作头和所述的带顶杆的多级升降装置，所述施工工作头安装在所述二级升降轨道上。所述工作头为建筑施工领域的工作装置，例如可以为喷涂工作头、抹灰工作头，打磨工作头等。
43.如图6
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8所示，本发明提供了一种所述带顶杆的多级升降装置的顶杆工作方法，其包括：
44.初始状态如图6a所示，此时解锁一级支架1与顶杆组件3之间的锁定关系；
45.如图6b所示，升降驱动组件(钢丝卷盘)收缩钢丝线，随着钢丝线的收缩工作头沿二级升降轨道上升，其中工作头可直接设置在二级升降轨道上，此时工作头直接有钢丝相连，或者在二级升降轨道上设置可升降安装部，工作头安装在可升降安装部，此时可升降安装部与钢丝相连；
46.如图6c所示，当工作头或可升降安装部升到限位机构处后，开始带动二级支架2相
对所述一级支架1进行抬升；此时，由于顶杆顶部凸沿30尺寸大于二级支架2顶部的顶杆孔20，因此顶杆也将被二级支架2带动而一起抬升；如图7 所示，当顶杆被抬升至所需高度时，通过固定销5锁定一级支架1与顶杆组件3 之间的位置关系；此时顶杆顶部距离天花灯等固定面的距离应小于顶杆内部伸缩组件35的可伸缩长度。
47.如图6d和6e所示，待顶杆完成固定后，钢丝卷盘可放线，以使二级支架2 和工作头回到最初位置；此时整个装置可进行移动从而到达施工位置。
48.如图8a所示，若整个装置已经到达施工位置，则调整带顶杆的多级升降装置的竖直角度，使多级升降装置调整至呈竖直状态，此时可控制顶杆内部的伸缩组件35伸长，直至顶杆顶部与顶部固定面间达到设定的压力范围。
49.以墙面抹灰作业为例，图8a
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图8e示出了本发明多级升降装置的工作过程示意图。抹灰工作头安装在可升降安装部上，整个装置已经根据图6所示的流程和伸缩组件35的伸长将顶杆顶在了天花板上。抹灰作业开始时，钢丝绳收缩，抹灰工作头沿二级支架2被抬升，在抬升过程中对施工面进行抹灰作业，直至如图 8b的状态；当抹灰工作头升到限位机构处后，其和二级支架2构成的整体开始相对所述一级支架1进行抬升，抬升最大高度可到施工面的顶部，如图8c所示，抬升过程中对施工面持续进行抹灰作业；工作头完成单趟做作业需要下降时，钢丝卷盘放线，抹灰工作头和二级支架2构成的整体先相对一级支架1进行下降，待二级支架2下降到最低位置后，抹灰工作头相对二级支架2开始下降，直至恢复至最初状态，如图8e所示。在整个抹灰作业过程中，顶杆一直顶着固定面，设备的稳定性大大增强，多级升降装置提供了稳定的竖直基准，即使工作头处于较高的施工高度，也能通过本发明的多级升降装置保证施工精度。
50.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。