Манипулятор для кладки стен из штучных элементов

(51)5 Е 04 С 21 Е ИЗОБРЕТИДЕТЕЛ ЬСТВУ ПИСАН И К АВТОРСКОМ венное дорож- ойдорЕН ИЗ 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Московское научно-произвообьединение по строительномуному машиностроению "ВНИИмаш"(56) Авторское свидетельство СССМ 1133365, кл, Е 04 б 21/16, 1982Авторское свидетельство СССИ. 1276783, кл. Е 04 6 21/22, 1985(54) МАНИПУЛ ЯТОР ДЛЯ КЛАДКИШТУЧНЬЗХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано для осуществления кладки стен из кирпича и блоков. Манипулятор содержит схват в виде вертикальной полой штанги 1 с П-образной скобой 2, и механизмами его перемещения и поворота на 90 в вертикальной плоскости, механизм переворота кирпича на 180,механизм подачи раствора в вертикальные швы, механизм подачи кирпича, Все механизмы используют силовые цилиндры, В штанге 1 размещен растворопровод 28, Механизм переворота на 180 содержит два привода 17 и 18 с замкнутой гидравлической взаимосвязанной системой. Механизм подачи раствора в вертикальные швы выполнен1712561Составитель Н. Заболоцкаяедактор М. Товтин Техред М.Моргентал . Корректор М, Пожо Заказ 517 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1011712561 в виде установленных по краям приемной площадки трех сопл с расположенными внутри шиберами 32, управляемыми от подпружиненных поршневых гидроцилиндров 31. Механизм поворота на 90 в вертикальной плоскости выполнен в виде свободно надетого на штангу подвижного элемента, на котором симметрично расположены фиксаторы, поочередно взаимодействующие с пазами на наружной поверхности штанги 1, Для шагового движения каретки 16 с рабоИзобретение относится к строительству и может быть использовано для осуществления кладки стен из кирпича и блоков,Цель изобретения - повышение надежности работы.На фиг.1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг.2 и 3 - расположение растворопровода и сопел с шиберами; на фиг,4 - схема движения манипулятора при укладке кирпича;на фиг,5 - разрез А - А на фиг.1; на фиг,б - конструкция механизма поворота захвата на 90; на фиг.7 - механизм подачи кирпича; на фиг,8 - принципиальная пневмогидравлическая схема управления; на фиг,9 - циклограмма работы манипулятора,На нижнем конце вертикальной штанги 1 закреплена П-образная скоба 2.внутри которой на подшипниковых опорах 3 смонтирован схват 4, выполненный в виде коробчатого элемента 5, внутри которого расположен механизм подачи раствора и поршневой привод 6 зажимного уустройства 7 схвата 4, а верхняя наружная поверхность 8 коробчатого элемента 5 служит приемной площадкой для установки кирпича, Механизм перемещения схвата 4 в вертикальной плоскости представляет собой силовой цилиндр, внутри корпуса 9 которого расположен подвижный поршень. 10 с полым штоком 11, ограниченный на конце упорным диском 12, между которым и упорами 13 на корпусе 9 установлена возвратная пружина 14. Подача давления в штоковую полость корпуса 9 цилиндра осуществляется по трубопроводу 15, Внутри полого штока 11 соосно смонтирована штанга 1 с возможностью вращения относительно штока 11. Корпус 9 цилиндра жестко закреплен на каретке 16, являющейся элементом механизма перемещения схвата в горизонтальной плоскости,Заявленный манипулятор разработан с учетом измененной технологии процесса чим органом предназначен тандем - сдвоенный силовой цилиндр с глухой перегородкой, снабженный фиксирующими элементами, взаимодействующими с пазами на направляющей 42, шаг которых равен минимальному шагу укладки кирпича. Действие манипулятора осуществляется в соответствии с циклограммой по комайдам управляющего вычислительного блока и датчиков конечных положений подвижных элементов системы, 4 з,п. ф-лы, 9 ил. кладки стен из кирпича, которая предусматривает подачу кирпича к месту укладки спредварительно нанесенным на его верхнюю постель раствором,.в связи с чем мани 5 пулятор должен перевернуть его на 180раствором вниз,Для этого манипулятор снабжен механизмом переворота на 180 схвата с кирпичом, который выполнен в виде двух10 приводов, например, силовых цилиндров 17и 18 с взаимосвязанной замкнутой гидравлической системой, при которой одним трубопроводом 19 соединены между собойпоршневые полости обоих цилиндров 17 и15 18, а другим трубопроводом 20 соединеныштоковые полости, Шток 21 с помощью кинематических звеньев 22 и 23 соединен сподвижным штоком 11 механизма вертикального перемещения схвата и получает от20 него импульс на начало работы, а привод 18является управляемым, осуществляет в этотмомент переворот схвата 4 на 180 с помощью другого кинематического звена 24 -реечной передачи связывающего подвиж 25 ный элементшток 25 привода 18 и коробчатый элемент 5 схвата 4,Пластина 22 укреплена на упорном диске 12 штока 11, а вторая пластина 23 установлена в направляющей 26, жестко30 связанной с корпусом 9 силового цилиндра,на ней выполнен фигурный паз 27, состоящий из двух крайних прямых участков исреднего наклонного, в котором перемещается палец, закрепленный на штоке 21 при 35 вода 17.Внутри элемента 5 схвата расположенмеханизм подачи раствора в вертикальныешвы, к которому подключен растворопровод 28, начальный участок которого разме 40 щен соосно и внутри полой штанги 1, другойучасток проходит через П-образную скобу 2наружу, третий петлеобразный участок подключен через подвижное соединение 29 ккоробчатому элементу 5 схвата, а концевойучасток находится внутри элемента 5. Механизм подачи раствора в вертикальные швы выполнен в виде связанных с растворопроводом 28 нескольких сопл 30, часть из которых размещена вдоль ложковой стороны кирпича: а другая - в торце кирпича, и соответствующего количества подпружиненных подвижных цилиндров 31, перемещающихся относительно своих неподвижных штоков и снабженных щиберами 32; закрепленными каждый на торце цилиндра 31 со стороны, противоположной камере 33 подачи управляющего давления и расположенными в зоне выходного отверстия концевого участка растворопровода 28, для чего последний имеет разветвления по числу используемых сопл 30.Механизм поворота схвата образован из свободно надетого на нижнюю часть полой штанги 1 подвижного элемента 34, который может перемещаться в направляющих 35 и имеет два симметрично расположенных фиксатора 36. Подвижный элемент 34 кинематически связан со штоком 37силового цилиндра 38, корпус которого неподвижно крепится к корпусу 9 силового цилиндра.Для взаимодействия подвижного элемента 34 со штангой 1 на боковой поверхности последней в зоне расположенияфиксаторов 36 выполнены вертикальные направляющиее пазы; один 39- прямой, другой 40 - криволинейный, В одном варианте подвижным элементом 34 является пластина с вырезанным прямоугольным окном в центре, по одной оси симметрии которой выполнены симметрично выступы, служащие фиксаторами 36,По другому варианту подвижный элемент 34 представляет собой скобу, прикрепленную шарнирно к двум симметрично расположенным фиксаторам 36, установленным в направляющих 35. При этом скоба шарнирно присоединена к штоку 37 силового цилиндра 38.Для обеспечения возможности поворота полой штанги 1 со схватом, последняяустанавливается на подшипниковых опорах 41, размещенных в полом штоке 11 силового цилиндра механизма перемещения схвата в вертикальной плоскости. Шаг кладки вдоль стены осуществляется с помощью механизма перемещения захвата в гориэонтальной плоскости, который состоит из упомянутой ранее каретки 16, перемещающейся по двум разнесенным по высоте направляющим 42 с помощью системы роликов 43, разновысоко установленных на каретке 16 с двух сторон от прикрепленного к ней корпуса 9 силового цилиндра механиз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ма вертикального перемещения схвата и охватывающих нижнюю направляющую 42 с двух сторон, а верхнюю - с трех сторон, что позволяет исключить перекосы и заклинивание манипулятора при его движении вдоль кладки.Для обеспечения шага движения рабочего органа на каретке 16 установлен сдвоенный силовой цилиндр 44 с глухой перегородкой 45 между поршнями 46, В торце каретки 16 расположен в корпусе фиксирующий элемент 47 в виде подпружиненного поршня, шток которого и выполняет указанную функцию. Снаружи противоположного торца каретки 16 расположен второй фиксирующий элемент 48 аналогичной . конструкции, корпус которого снабжен ползуном 49, проходящим через направляющую прорезь в каретке 16 внутрь нее и соединенным со штоком одного из поршней 46, тогда как шток второго поршня 46 жестко прикреплен к корпусу фиксирующего элемента 47, При этом на контактирующей поверхности направляющей 42 в диапазоне максимального хода механизма горизонтального перемвщения с равным шагом выполнены отверстия 50 под фиксирующие элементы 47 и 48, шаг которых равен минимальному шагу укладки кирпича А,Механизм подачи кирпича выполнен следующим образом.К корпусу схвата прикреплен дополнительный коробчатый корпус 51, одна часть которого охватывает транспортер 52, где со стороны входа кирпича выполнено соответствующих размеров окно 53; а со стороны открытого ближнего торца корпуса 51 установлен силовой цилиндр 54 с толкателем для съема кирпича с транспортера 52, который по днищу коробчатого корпуса 51 может перемещаться до упора в закрытый торец корпуса, перпендикулярно которомуустановлен второй силовой цилиндр 55, осуществляющий подачу кирпича на площадку схватадля чего в боковой стенке корпуса 51 также выполнено окно 56, соответствующее размерам кирпича, Габариты коробчатого корпуса 51 определяются размерами кирпича с тем условием, чтобы стенки и днище корпуса служили направляющими и обеспечивали правильную траекторию движения и точную установку в захвате. Для управления всеми механизмами и обеспечения возможности выполнения всех требуемых технологических операций по кладке кирпича разработана схема управления, использующая два вида энергоносителя; сжатый воздух и рабочую жидкость под давлением, Гидроцилиндры используются в том случае, когда требуютсямалые габариты и большие условия, а имено но: в механизме поворота кирпича на 180, в механизме подачи раствора в сдвоенный цилиндр, в механизме перемещения схвата вдоль кирпича кладки, В остальных механизмах используются пневмоцилиндры, От источника питания самостоятельно управляются через свои распределители 57 и 58 силовые пневмоцилиндры 54 и 55 съема кирпича с транспортера 52 и подачи его на приемную площадку схвата, а через распределитель 59 - силовой пневмоцилиндр 38 поворота захвата на 90. Пневмоцилиндр 9, осуществляющий перемещения схвата в вертикальной плоскости, и пневмоцилиндр 6 зажимного устройства кирпича управляются от одного распределителя 60 выполнены одностороннего действия с подпружиненными поршнями, при этом штоковая полость цилиндра 9 соединена с поршневой полостью цилиндра 6, что позволяет в процессе подачи давления в цилиндр 9, сжатии пружины 14 и движения схвата вниз усилить прижим зажимного устройства 7,к кирпичу.Фиксирующие элементы 47 и 48 механизма перемещения схвата вдоль кладки представляют собой пневмоцилиндры одностороннего действия с подпружиненным поршнем, также управляемые одним распределителем 61 и подключенные к его разным секциям, В линии питания пневмосистемы установлен пневмогидропреобразователь 62, выполняющий функцию бака, находящегося под давлением, в гидросистеме управления.Гидросистема представляет собой замкнутый контур со сдвоенным цилиндром 63 и поршнями, разного диаметра в пневмоцилиндре 64 и в гидроцилиндре 65. Питание сжатым воздухом пневмоцилиндра 64 осуществляется через распределитель 66. Гидроцилиндр 65 через клапан ИЛИ 67 соединен с распределителями 68 и 69, первый из которых управляет работой сопла 30, установленных в торце кирпича, а второй управляет работой двух сопл 30, установленных с ложковой стороны кирпича. Кроме того, гидроцилиндр 65 соединен с одним из цилиндров сдвоенного гидроцилиндра 44 непосредственно, а с другим его цилиндром через распределитель 70. При этом в магистралях, соединяющих пневмогидронасос со сдвоенным гидроцилиндром 44, предусмотрены дополнительный распределитель 71 и обратные клапаны 72 для стабилизации объема рабочей жидкости, поступающей от пневмогидронасоса к сдвоенному гидроцилиндру, а полости гидроцилиндров 17 и 18 помимо связей друг с другом присоединены через обратные клапаны 73, предохранительный клапан 74 иклапан ИЛИ 75 к гидромагистрали пневмогидропреобразователя 62,5 Манипулятор предлагаемой конструкцииосуществляет свои функции в соответствии сциклограммой по командам, поступающимот управляющего вычислительного блока идатчиков конечных положений подвижных10 элементов системы (не показаны),Кирпичи с нанесенным на верхнюю постель раствором подаются к рабочему органу горизонтальным транспортером 52.Кирпич, попадая через окно 53 в короб 15 чатый корпус 51, снимается с транспортера52 толкателем пневмоцилиндра 54 и перемещается по днищу 51 до упора в закрытыйторец напротив другого окна 56, через которое с помощью пневмоцилиндра 55 кирпич20 подается на приемную площадку 8 схвата доупора в сопла 30,Стенки корпуса 51 являются направляющими и в сочетании с двумя пневмоцилиндрами 54 и 55 обеспечивают точную и25 надежную подачу кирпича к схвату манипулятора.Включением распределителя 60 подается питание одновременно на два пневмоцилиндра 9 и 6: в штоковую полость первого и30 в поршневую полость второго, в результатечего кирпич в схвате зажимается и шток 11вместе с схватом совершает рабочий ходвниз,Одновременно с подачей кирпича на35 приемную площадку 8 схвата и рабочим ходом схвата с кирпичом вниз происходит горизонтальное перемещение рабочегооргана вдоль кладки на одинарный А илидвойной 2 А шаг в зависимости от типа клад 40 ки(тычкомили ложком),Перемещение каретки 16 с рабочим органом всегда происходит относительнопредварительного зафиксированного по отношению к направляющей 42 ползуна 49,45 При этом при движении каретки 16 вправокаретка 16 с помощью сдвоенного гидроцилиндра 44 подтягивается к ползуну, а придвижении влево соответственно отталкивается, Таким образом работа механизма пе 50 редвижения рабочего органа состоит издвух ходов: холостого - выдвигание или вытягивание ползуна 49 относительно зафиксированной к направляющей 42 каретки 16и рабочего - подтягивание или отталкива 55 ние каретки 16 относительно зафиксированного ползуна 49,Изменения направления движения рабочего органа и переключение с холостогохода на рабочий осуществляется с помощьюраспределителя 66. При этом пневмогидро10 15 20 30 35 40 45 50 55 насос 63 подает рабочую жидкость в зависимости от положения распределителя 70, либо в разноименные полости цилиндров сдвоенного гидроцилиндра 44, если нужно сделать один шаг, либо в одноименные полости, если нужно сделать двойной шаг.Переключение фиксаторов 47 и 48 осуществляется с помощью распределителя 61.Рабочий ход штока 11 обеспечивается подачей давления по трубопроводу 15 в штоковую полость цилиндра 9, Вместе со штоком 11 перемещается полая штанга 1 со схватом и упорный диск 12, сжимая при этом пружину 14 и связанную с диском 12 систему шарнирно соединенных пластин 22 и 23, последняя из которых, перемещаясь в направляющих 26 вниз, вызывает перемещение пальца штока 21 в пазу 27, что приводит к перетоку рабочей жидкости из цилиндра 17 в цилиндр 18 и соответствующему движению поршня, шток 25 которого через реечную передачу 24 поворачивает коробчатый элемент 5 с кирпичом на 180 О, т,е. вниз на место укладки,При этом в случае утечек рабочей жидкости полости гидроцилиндров подпитываются через обратные клапаны 73 от гидросистем, Если объем вытесняемой из управляющего цилиндра 17 рабочей жидкости окажется больше объема соответствующей полости управляемого цилиндра 18, то излишки через клапан ИЛИ 75 и предохранительный клапан 74 поступают в гидромагистраль пневмогидропреобразователя 62.В процессе движения штанги 1 со схватом вниз (рабочий ход) при необходимости ее поворота в вертикальной плоскости на 90 включением распределителя 59 в нужную позицию подается питание в цилиндр 38, шток 37 вместе с пластиной 34 перемещается и выступ 36 входит в криволинейный паз 40, в результате чего дальнейшее движение вниз штанги 1 приводит к ее поворо- ту вокруг вертикальной оси. Если поворот схвата не требуется, пластина 34 перемещается в противоположную сторону, при этом второй выступ 36 входит в прямолинейный паз 39,В конце хода штанги 1 вниз поступает сигнал на выключение распределителей 68 и 69. Рабочая жидкость, попадая в камеру 33, перемещает подпружиненный цилиндр 31 и прикрепленный к нему шибер 32 и обеспечивает подачу раствора через сопла 30 от растворопровода 28 к вертикальным швам кладки. Включением распределителя 68 или 69 или обоих сразу может быть достигнута соответствующая комбинация подачи раствора. Кирпич укладывается на место, прижимается раствором к предыдущему ряду кладки и в гидросхему поступает команда от управляющего вычислительного блока на обратный ход всех механизмов рабочего органа,Сначала открывается зажимное устройство 7 схвата, которое прекращает фиксировать кирпич, затем отключается питание пневмоцилиндра 9 и шток 11 со штангой 1 под действием пружины 14 поднимается, при этом через сопла 30 происходит заполнение раствором вертикальных швов, При дальнейшем движении штанги 1 вверх сопла 30 выходят из полости вертикальных швов, шибера 32 перекрывают подачу раствора, срабатывает в обратном направлении механизм поворота на 180 О, устанавливая коробчатый элемент 5 с опорной площадкой в исходное положение, необходимое для приема следующего кирпича, Одновременно включается механизм поворота, возвращающий штангу 1 с захватом также в исходное положение. Цикл повторяется,Применение рабочего органа манипулятора для кладки кирпича, сочетающего в себе механизмы по ориентации, позиционированию с фиксацией кирпича на месте кладки и механизм подачи раствора для одновременного заполнения вертикальныхшвов, позволит повысить эффективностьвыполняемых работ. формула изобретения 1. Манипулятор для кладки стен иЗ штучных элементов, содержащий направляющие, установленные в них каретку с закрепленными на ней схватом с соплами и механизмом шагового перемещения, силовые цилиндры подъема и опускания, поворота и переворота схвата, материалопровод для подачи раствора к соплам и транспортердля кирпича, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, схват оснащен цилиндром управления, полости которого сообщены с одноименными полостями цилиндра переворота схвата, а шток через следящий механизм соединен с полым штоком цилиндра подъема и опускания, через который пропущен материалопровод подачи раствора к соплам, выполненным с шиберными заслонками, механизм шагового перемещения каретки оснащен средством изменения шага, при этом каретка снабжена механизмом подачи кирпича с транспортера и схвату.2, Манипулятор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что средство для изменения шага каретки выполнено в виде сдвоенного силового цилиндра, один шток которогоприкреплен к торцу каретки, имеющему заключенный в корпус подпружиненный фиксатор, а другой шток оснащен подвижным относительно каретки ползуном с установленным на его конце фиксатором, при этом на контактирующей поверхности направляющей образованы отверстия под фиксирующие элементы, шаг которых соответствует наименьшему шагу укладки,3, Манипулятор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что материалопровод выполнен в виде установленной с возможностью поворота вокруг оси силового цилиндра подьема и опускания схвата пустотелой штанги с прикрепленным к ее нижней части схватом,4, Манипулятор по п.З, о т л и ч а ющ и й с я тем, что на поверхности штанги выполнены направляющие пазы, а корпус силового цилиндра подъема и опускания схвата оснащен соединенными с цилиндром поворота схвата пальцами с возмож ностью поочередной установки всоответствующие пазы штанги,5. Манипулятор по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что механизм подачи кирпича к схвату выполнен в виде охватывающе го транспортер коробчатого элемента итолкателей, один из которых установлен перпендикулярно транспортеру у открытого торца коробчатого элемента, а второй - с противоположной стороны, при этом в 15 боковых стенках коробчатого элемента подиагонали выполнены окна для прохода кирпича.