路面切割機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種路面切割機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在我國(guó)道路養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)，在路面修補(bǔ)切割路面窨井蓋圓周多采用鋸片形式。然而，鋸片形式切割有很多弊端。
[0003]比如，在路面修補(bǔ)切割時(shí)，開(kāi)槽修補(bǔ)坑槽根據(jù)交通部文件，要求圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)的原則，所以需要切割出矩形的修補(bǔ)坑槽。但是傳統(tǒng)的路面切割機(jī)由于使用鋸片切割的限制，只能切直線，并且在切割時(shí)無(wú)法轉(zhuǎn)彎，所以在切割時(shí)，切割出的矩形必然是一個(gè)“井”字形，因?yàn)閳A形鋸片進(jìn)行直線切割形成矩形圖案時(shí)，只有切出矩形的邊才能和與切割線垂直的那一邊進(jìn)行交匯，所以形成一個(gè)“井”字形圖案，而且矩形的4個(gè)角均為尖角。在修補(bǔ)完以后，由于車(chē)輛的反復(fù)碾壓摩擦，熱脹冷縮等因素，在這4個(gè)尖角處將會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，形成新的裂縫，造成了新的路面損傷。而且傳統(tǒng)的的路面切割機(jī)采取人工手持推行的方式進(jìn)行切割，由于人工的誤差，經(jīng)常會(huì)將修補(bǔ)槽切歪，切斜，造成修補(bǔ)槽不是正規(guī)的矩形，這樣不但不美觀而且使得應(yīng)力集中效應(yīng)加大。
[0004]又比如，在路面窨井蓋圓周切割時(shí)，傳統(tǒng)的窨井蓋圓周切割機(jī)同樣采用鋸片切割的方式，由于鋸片是平面旋轉(zhuǎn)，切割與其平面垂直的路面時(shí)，在切割縫內(nèi)會(huì)不斷的研磨和彎曲鋸片，使得鋸片切割壽命短。并且由于其工作調(diào)節(jié)裝置的限制，造成切割大小只能局限于700mm?1800mm直徑的圓形。并且傳統(tǒng)的窨井蓋圓周切割機(jī)進(jìn)行圓心定位時(shí)極不方便，需要人工打入定位釘，切完以后還需要將定位釘取出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0005]因此，開(kāi)發(fā)一種新型的路面切割器械設(shè)備顯得尤為重要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種路面切割機(jī)器人。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0008]所述路面切割機(jī)器人包括底座;所述底座頂部設(shè)有回轉(zhuǎn)臂;所述回轉(zhuǎn)臂前端連接伸縮臂;所述伸縮臂前端設(shè)有垂直滑臺(tái)；所述垂直滑臺(tái)底端連接鉆銑刀;所述路面切割機(jī)器人還包括總控制盒。
[0009]其中，所述回轉(zhuǎn)臂通過(guò)承載及減速裝置與底座頂部連接。
[0010]所述伸縮臂包括依次連接的一級(jí)臂、二級(jí)臂和三級(jí)臂;所述一級(jí)臂與回轉(zhuǎn)臂前端固定連接，二級(jí)臂套裝在一級(jí)臂內(nèi)且與一級(jí)臂滑動(dòng)連接，三級(jí)臂套裝在二級(jí)臂內(nèi)且與二級(jí)臂滑動(dòng)連接。
[0011]所述一級(jí)臂內(nèi)腔底部設(shè)有一級(jí)臂滑臺(tái)底座，所述一級(jí)臂滑臺(tái)底座上設(shè)有一級(jí)臂滑軌，一級(jí)臂滑軌上裝有一級(jí)臂滑臺(tái);所述一級(jí)臂滑臺(tái)底座一端設(shè)有一級(jí)臂電機(jī)，一級(jí)臂電機(jī)通過(guò)一級(jí)臂精密減速箱與固定在一級(jí)臂滑臺(tái)底座另一端的一級(jí)臂滾珠絲桿連接;所述一級(jí)臂滾珠絲桿通過(guò)絲桿螺母與一級(jí)臂滑臺(tái)連接;所述二級(jí)臂固定在一級(jí)臂滑臺(tái)上，所述二級(jí)臂內(nèi)腔底部設(shè)有二級(jí)臂滑臺(tái)底座，所述二級(jí)臂滑臺(tái)底座上設(shè)有二級(jí)臂滑軌，二級(jí)臂滑軌上裝有二級(jí)臂滑臺(tái)；所述二級(jí)臂滑臺(tái)底座一端設(shè)有二級(jí)臂電機(jī)，二級(jí)臂電機(jī)通過(guò)二級(jí)臂精密減速箱與固定在二級(jí)臂滑臺(tái)底座另一端的二級(jí)臂滾珠絲桿連接;所述二級(jí)臂滾珠絲桿通過(guò)絲桿螺母與二級(jí)臂滑臺(tái)連接;所述三級(jí)臂固定在二級(jí)臂滑臺(tái)上。所述一級(jí)臂電機(jī)和二級(jí)臂電機(jī)為伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)，優(yōu)選為伺服電機(jī)。
[0012]所述一級(jí)臂內(nèi)腔頂部和二級(jí)臂內(nèi)腔頂部均設(shè)有頂部滾輪;所述一級(jí)臂滑臺(tái)底座和二級(jí)臂滑臺(tái)底座上均設(shè)有位置感應(yīng)器。
[0013]所述三級(jí)臂前端設(shè)有垂直滑臺(tái)固定板，所述垂直滑臺(tái)安裝在垂直滑臺(tái)固定板上；所述垂直滑臺(tái)頂部設(shè)有垂直運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī);所述垂直滑臺(tái)底端連接主軸電機(jī)，主軸電機(jī)底端連接鉆銑刀刀夾，鉆銑刀刀夾底端連接鉆銑刀。
[0014]所述回轉(zhuǎn)臂后端設(shè)有平衡梁，所述平衡梁上設(shè)有激光發(fā)射器;所述總控制盒安裝在回轉(zhuǎn)臂內(nèi)腔中。
[0015]所述底座底面設(shè)有可通過(guò)升降液壓缸升降的移動(dòng)腳輪，升降液壓缸安裝在底座內(nèi)腔;所述底座頂面環(huán)設(shè)有支撐圓盤(pán)滑軌，支撐圓盤(pán)滑軌上設(shè)有用于支撐伸縮臂的支撐滑塊；所述底座內(nèi)腔設(shè)有支撐架，底座內(nèi)腔裝有發(fā)電機(jī);所述底座頂部中心裝有回轉(zhuǎn)臂伺服電機(jī)，所述承載及減速裝置安裝在回轉(zhuǎn)臂伺服電機(jī)的安裝座上，所述承載及減速裝置通過(guò)轉(zhuǎn)接法蘭與回轉(zhuǎn)臂連接;所述底座內(nèi)腔還裝有推桿電機(jī)，所述推桿電機(jī)與可伸出底座頂面的限位柱連接，所述伸縮臂底部裝有可與限位柱接觸的接觸感應(yīng)器。所述限位柱穿過(guò)設(shè)于底座頂面的圓柱直線軸承。
[0016]所述承載及減速裝置為諧波減速器、渦輪蝸桿減速箱、RV減速機(jī)、行星減速箱或傳動(dòng)齒輪等。
[0017]所述發(fā)電機(jī)為汽油發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)。
[0018]下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]本實(shí)用新型中，回轉(zhuǎn)臂搭載的一級(jí)臂，二級(jí)臂，三級(jí)臂以及垂直模塊(垂直滑臺(tái)等)繞底座的中心軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且回轉(zhuǎn)臂內(nèi)有伺服電機(jī)配合精密減速箱驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪，使回轉(zhuǎn)臂繞中心軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。一級(jí)臂固定在回轉(zhuǎn)臂上，內(nèi)部安裝有滑臺(tái)機(jī)構(gòu)，二級(jí)臂安裝于滑臺(tái)上，可以達(dá)到自由伸縮的目的二級(jí)臂固定在一級(jí)臂滑臺(tái)上，內(nèi)部安裝有滑臺(tái)機(jī)構(gòu)，三級(jí)臂安裝于滑臺(tái)上，可以達(dá)到自由伸縮的目的。三級(jí)臂固定在二級(jí)臂滑臺(tái)上，頂端用于固定垂直滑臺(tái)。
[0020]—級(jí)臂滑臺(tái)用于承載二級(jí)臂，一級(jí)臂滑臺(tái)通過(guò)滑塊或滑輪等在一級(jí)臂滑軌上自由滑動(dòng)。二級(jí)臂固定在一級(jí)臂滑臺(tái)上并隨一級(jí)臂滑臺(tái)移動(dòng)。二級(jí)臂滑臺(tái)用于承載三級(jí)臂，二級(jí)臂滑臺(tái)通過(guò)滑塊或滑輪等在二級(jí)臂滑軌上自由滑動(dòng)。三級(jí)臂固定在二級(jí)臂滑臺(tái)上并隨二級(jí)臂滑臺(tái)移動(dòng)。
[0021]—級(jí)臂伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)一級(jí)臂滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)一級(jí)臂滑臺(tái)在滑軌上運(yùn)動(dòng)；二級(jí)臂伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)二級(jí)臂滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)二級(jí)臂滑臺(tái)在滑軌上運(yùn)動(dòng)。即，一級(jí)臂伺服電機(jī)用于控制二級(jí)臂的直線伸縮運(yùn)動(dòng)；二級(jí)臂伺服電機(jī)用于控制三級(jí)臂直線伸縮運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)用于控制鉆銑刀的垂直運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)臂伺服電機(jī)用于控制整個(gè)回轉(zhuǎn)臂繞中心軸旋轉(zhuǎn);二級(jí)臂和三級(jí)臂的水平運(yùn)動(dòng)為同時(shí)同步的疊加直線運(yùn)動(dòng)。使用絲桿伸縮臂比其他的優(yōu)點(diǎn)在于:液壓方式響應(yīng)速度緩慢，難以精確控制；齒輪齒條方式定位難以精確；蝸桿方式效率低下;關(guān)節(jié)機(jī)械臂方式則成本高。
[0022]頂部滾輪用于約束二級(jí)臂工作時(shí)在垂直方向上的跳動(dòng)。位置感應(yīng)器用于感應(yīng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的起始位置。
[0023]總控制盒是控制中心，可以安裝在回轉(zhuǎn)臂內(nèi)腔，也可以安裝在底座內(nèi)腔等其他地方。其內(nèi)部安裝有伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器，PLC模塊，繼電器，無(wú)線接收器等電氣元件，并且有相應(yīng)程序驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)器按照用戶輸入的圖形進(jìn)行銑切;總控制盒通過(guò)電纜與其控制的各個(gè)部件電連接。平衡梁用于備用配重，在帶有坡度的路面施工時(shí)，可以安放配重塊，以平衡加載在諧波減速器上的力矩，同時(shí)平衡梁自重也能平衡一部分力矩。
[0024]發(fā)電機(jī)用于為整個(gè)路面切割機(jī)器人系統(tǒng)提供能源。
[0025]支撐圓盤(pán)滑軌與回轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心軸同心，支撐滑塊在滑軌平面上滑動(dòng)，用于支撐上部旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的部分重量。支撐滑塊安裝在一級(jí)臂底部，在外支撐圓盤(pán)滑軌內(nèi)圍繞軸心滑動(dòng)，用于支撐整個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的部分重量。底座內(nèi)腔的支撐架支撐整個(gè)上部構(gòu)造的重量。
[0026]升降液壓缸用于將移動(dòng)腳輪升起和放下，在工作的時(shí)候，液壓缸收回，整個(gè)結(jié)構(gòu)底面著地。不工作的時(shí)候液壓缸放出，腳輪著地，使結(jié)構(gòu)可以在地面上自由移動(dòng)。移動(dòng)腳輪安裝在液壓缸上，在機(jī)器人不工作的時(shí)候，可以著地，使其可以在地面自由移動(dòng)。
[0027]垂直運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)垂直滑臺(tái)做垂直運(yùn)動(dòng)。垂直滑臺(tái)上固定有主軸電機(jī)，可以隨垂直滑臺(tái)做垂直運(yùn)動(dòng)。主軸電機(jī)是鉆銑刀旋轉(zhuǎn)切銑的動(dòng)力來(lái)源。
[0028]鉆銑刀刀夾用于夾持鉆銑刀。鉆銑刀用于切銑路面。
[0029]激光發(fā)射器向臺(tái)面上固定的激光接收器發(fā)射激光，用于回轉(zhuǎn)臂在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的位置定位，同時(shí)對(duì)起始位置確定其輔助作用。接觸感應(yīng)器為主要的起始位置確定裝置可以是將一塊金屬導(dǎo)體材料固定在一塊絕緣板上，金屬材料上接有一根導(dǎo)線。限位柱則可以是金屬體導(dǎo)體圓柱，上面接有一根導(dǎo)線。限位柱
[0030]與對(duì)應(yīng)接觸感應(yīng)器接觸時(shí)，剛好為旋轉(zhuǎn)臂O位置。推桿電機(jī)頂端固定限位柱，可以使限位柱上升下降。圓柱直線軸承則可以為限位柱提供精確導(dǎo)向，直線軸承頂面高度比接觸感應(yīng)器底面要低。
[0031]由限位柱等構(gòu)成的限位裝置是用于旋轉(zhuǎn)臂工作完成后，準(zhǔn)確回歸到O位置的一種裝置，也防止運(yùn)輸過(guò)程中由于震動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)臂產(chǎn)生角度位移。當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂工作時(shí)，限位柱由推桿電機(jī)帶動(dòng)下降到直線軸承內(nèi)，接觸感應(yīng)器可以在其上方自由通過(guò)，不受阻擋。當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂完成工作，向O位置回歸時(shí)，限位柱將會(huì)由推桿電機(jī)推動(dòng)下升起。(旋轉(zhuǎn)臂以順時(shí)針?lè)较蚧貧wO位置時(shí)，右側(cè)限位柱升起;逆時(shí)針?lè)较蚧貧wO位置時(shí)，左側(cè)限位柱升起)當(dāng)接觸感應(yīng)器觸碰到限位柱時(shí)，在接觸感應(yīng)器上的導(dǎo)線與限位柱上的導(dǎo)線處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出停止信號(hào)，使旋轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。之后，另一側(cè)限位柱也升起，兩個(gè)限位柱一起約束了旋轉(zhuǎn)臂的左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0032]承載及減速裝置優(yōu)選為諧波減速器。諧波減速器用于增大扭矩，并且精確帶動(dòng)回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)承載部分上部結(jié)構(gòu)重量。承載及減速裝置也可以由渦輪蝸桿減速箱、RV減速機(jī)或傳動(dòng)齒輪等替代，但是渦輪蝸桿減速箱效率低下，有齒隙，傳動(dòng)齒輪不精確，有齒輪間隙，因此，優(yōu)選為諧波減速器。
[0033]路面切割機(jī)器人采用圓柱坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)形式，為一臺(tái)圓柱坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)由支撐臺(tái)，伸縮臂，切割主軸等部分組成。切割機(jī)器人伸縮臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，伸縮臂進(jìn)行水平伸縮，垂直滑臺(tái)可以搭載主軸電機(jī)上下移動(dòng)，在圓柱坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式下，切割主軸上的鉆銑刀可以在路面銑切出圓形，矩形等各種圖形，由于是采用鉆銑刀切割，所以切割出的線性平整光滑，并且切割矩形時(shí)，可以根據(jù)程序設(shè)定，在矩形四角切割出合適大小的圓角，而且切割出的縫隙是完全閉合的，不會(huì)切出。路面切割機(jī)器人只需人工輸入需要切出的矩形長(zhǎng)寬數(shù)據(jù)，機(jī)器將全自動(dòng)進(jìn)行切割，不需要人工干預(yù)。在進(jìn)行路面窨井蓋圓周切割時(shí)，由于路面切割機(jī)器人使用圓柱坐標(biāo)方式切割，伸縮臂最大可伸至2048mm長(zhǎng)，所以切割圓周大小最小為0mm，最大可達(dá)4096mm，并且在圓周切割進(jìn)行圓心定位時(shí)，路面切割機(jī)器人采取電控定位，不需要釘入定位釘，省去了打入定位釘和拔出定位釘人力和時(shí)間。
[0034]本實(shí)用新型所述的路面切割機(jī)器人是用于路面切割的一種圓柱坐標(biāo)方式運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人。可以用于道路養(yǎng)護(hù)坑洞修補(bǔ)時(shí)切割出修補(bǔ)坑槽；同時(shí)也可以用于路面窨井蓋孔的圓周切割。用戶使