大型喷浆机器人的液压驱动系统
喷浆机器人机械结构的设计分析
１１ 科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８ ＮＯ．１７ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ信 息 技 术喷浆即喷射混凝土。
当用“钻爆法”开挖出隧道或巷道后，就在其顶部和两帮的岩石上喷射一层混凝土，混凝土凝固后，就起到支护作用。
喷浆支护是目前世界上广泛流行的矿山巷道、各类隧道、地下建筑和高层建筑基坑等施工中采用的支护方法，已取代了传统的木材和钢梁支护，大部分取代了砌碹。
现在有些隧道（如地铁等），虽然从外观看是砌碹的，但在砌碹前，已经喷有３０ｃｍ～４０ｃｍ厚的混凝土层，因此喷浆层起了支护的决定性作用，砌碹层只起支护的次要作用，这里砌碹更主要的是起装饰和规范化的作用。
喷浆支护的优点很多，但它也存在着严重不足：①喷浆作业时，混凝土回弹率高达３０％～５０％，即大量混凝土弹落回地面，造成材料的严重浪费；②作业现场粉尘飞扬，严重危害工人健康；③大断面隧道高度一般在６ｍ～９ｍ，甚至更高，人工喷浆时需用脚手架，这样不仅进度慢，而且费工、费料，作业效率低；④工程质量无法控制。
各国的研究指出，解决上述问题的主要措施之一是采用机械手或机器人喷浆。
我国虽经多年研究，都未达到实用化水平，存在的主要问题是结构不合理、自动化水平低和可靠性差。
其主要表现为操作复杂，不适应地下工程的恶劣环境［１］。
现在全靠进口。
但进口价格在２００万元～５００万元之间，价格高且维修及配件都很困难。
鉴于此，本文针对喷浆机器人机械结构进行分析，并根据分析结果对喷浆机器人结构进行优化设计。
１ 总体设计目前各国设计的喷浆机械手尽管五花八门，但都有一个特点，就是基本上都属于关节型机械手的范畴，这可能是受到最流行、通用的关节型工业机器人的影响。
实践证明，关节型机器人虽然通用性强，但将它用于喷浆却使得操作过于复杂、很不合理，其根源在于关节型机器人要实现喷浆作业需要的直线轨迹必须多个关节同时动作。
新型双动力液压系统及其在混凝土喷浆车上的应用
方案二 ：具有两套动力系统，其 中应 急动力系统由发 动机驱动液压泵 ，实现臂架的动作。该方案对应的液压系 统原 理 如 图 ２所 示 。
动 作 ）
图 ２ 方 案 二 液压 系统 原 理 图
该方案的优点是简单 ，应急动力液压系统可以实现 臂架动作 ，但是无法实现混凝土的泵送 、摆缸摆动等功 能 。如果出现突然断电等情况 ，输送管内的混凝土将无法 打出 ，只能人工清洗 ，费时费力。
本文探讨具有两个动 力源（发动机和 电机 ）的双动力
系统 ，即当车辆在野外作业或者用电不方便的情况下，通 过发动机提供动力以驱动工作装置 ；当车辆在狭小 、密闭 空 间或者 易燃 易爆的条件下工作时 ，通过连接交流电并 进行相应操作切换到电机工作模式 ，由电机提供动 力以 驱 动 工作 装 置 ，在 满足 设 备安 全 可靠 性 能 的前 提 下 ，使 其 经济性和尾气排放都得到较大的改善 。在 当今石油价格 猛涨和环境排放要求 日益提高的情况下 ，双 动力系统在 工 程机 械领 域 具有 很大 发 展潜 力 ｌ１Ｊ。
混 凝土 喷 浆车 的 动 力分 为底 盘 动 力和 电机 动 力 两 部 分。其中底盘动力主要实现整机的行走 ，并兼顾应急情况 下动力的输出，而在正常施工作业时 ，整机主要利用外接 的动力电源 （３８０ Ｖ），由电机驱动液压泵组 ，完成液压缸 、 马达等各执行机构的工作 ，以实现混凝土泵送 、臂架动作 （变幅和回转动作）、搅拌及清洗等功能 。
作者简介 ：何继盛 （１９８５一 ），男 ，甘肃张掖人 ，工程师 ，硕士 ，研究方 向：混凝 土湿喷机械及液压 系统的研究和开发 。
５２ ｃＪ 工 缸械 ｌ ２０１８．７
霏 缸 械
第 ４９卷 Ｉ第 ７期
PJR_2喷浆机器人的结构与控制
第16卷第3期山 东 矿 业 学 院 学 报Vol.16№31997年9月J OURNAL OF SHANDON G M IN IN G INSTITU TE Sep.1997PJ R —2喷浆机器人的结构与控制Ξ逄振旭 李贻斌 樊炳辉 杨 明(机器人研究中心)摘 要 PJ R —2喷浆机器人是我国自行研制的第一台煤矿机器人。
它作为煤矿井下巷道或地下工程隧道的混凝土喷射专用设备,具有结构简单、操作方便、可靠性高等优点。
经煤矿井下现场实验表明,回弹率降低到15%以下,喷射均匀,工程质量高,且成巷美观,完全满足混凝土喷射工艺要求。
关键词 喷浆;机器人;煤矿;巷道;混凝土分类号 TP271.41 引 言锚喷支护是支护领域中先进可靠的支护技术,与传统支护方法相比,锚喷支护主要优点有:及时迅速,早强密粘,柔性调控,施作灵活,封闭深入,节约大量钢材和木材,因此具有强大的生命力,国家将其列为重点技术推广项目[1],但目前的喷浆作业还存在着三大问题:一是回弹多,回弹率可达40%,原材料浪费严重;二是粉尘大,严重危害工人健康,矽肺病多;三是工程质量难以保证,如喷层厚度不均和混凝土强度降低,存在上述问题的根本原因是,人工喷浆无法按喷浆工艺规程的要求去操作,因此要想提高施工效率,保证工程质量,减轻工人的劳动强度,改善施工条件,节省原材料,采用机器人代替人工喷浆势在必行。
图1 喷浆工艺规程图2 喷浆机器人的总体结构和技术指标2.1 喷浆工艺过程在讨论机器人本身之前,首先讨论一下喷浆工艺过程。
人们在长期的喷浆作业中,逐步探索出一套喷浆方法。
其要求如下:①喷浆时,喷枪应与受喷面垂直;②喷枪口应与喷面保持100±20cm 的最佳距离;③喷枪口应在水平运动的同时不停地做划圆运动;④喷浆顺序应自下而上,先帮后拱。
喷浆工艺过程如图1所示。
Ξ863计划资助项目 收稿日期:1997209220逄振旭:男,1967年9月生,讲师,现从事机器人技术的研究。
PRJZ型喷浆机器人的研制与开发
PRJZ型喷浆机器人的研制与开发作者：李云江荣学文樊炳辉江浩摘要：PJR - Z 型喷浆机器人是一种喷射混凝土的新型专用设备。
介绍了其整体结构、动作原理，阐述了机器人液压系统和电控系统的总体设计方案以及可靠性设计。
实践证明，PJR- Z 型喷浆机器人喷射均匀，回弹和粉尘大大减少。
具有很高的可靠性和稳定性，实用性强，完全满足混凝土喷射工艺要求。
关键词：喷浆；机器人；设计；可靠性中图分类号：TH137文献标识码:A国外从20 世纪60 年代初开始采用机械手喷浆。
我国从60 年代中后期起，有不少单位研制喷浆机械手[ 1，2 ]。
但由于种种原因，虽经过20 多年的努力，也未形成过关的产品。
存在的主要问题是，结构不合理、自动化水平低和可靠性差，其主要表现为操作复杂、动作不适应地下工程的恶劣环境。
现国内采用的喷浆机械手全是进口的，价格比较高，且维修和配件供应困难。
1、喷浆作业原则及其对喷浆机器人的要求喷浆分为干喷和湿喷。
干喷是将干的水泥、砂子、石子和速凝剂粉按一定比例送到转子式搅拌机(俗称喷浆机)内搅拌，在搅拌机出料口被高压风吹到送料管内，送料管出口装着喷枪(也称喷嘴)，喷枪的入口处设有环形喷水器，能连续向枪内喷水。
水与混凝土就在这1 m 左右的运动中混合，大部分变成混凝土浆。
靠着高压风赋予的冲击力，混凝土撞到受喷面上后，一部分粘着在受喷面上，一部分又弹落回来，回弹量的多少(即回弹率)主要和喷枪与受喷面之间的角度及距离有关。
湿喷是将加水搅拌好的混凝土借助高压风的力量通过送料管送入喷枪喷射到受喷面上。
湿喷的原理有几种，有的是靠混凝土泵将浆送至喷枪入口，有的是靠湿式喷浆机(转子式湿式搅拌机) 和高压风将浆送至喷枪入口。
喷浆的最佳工艺原则是喷枪始终与受喷面保持垂直、喷枪口至受喷面的距离为1 m 左右，在此工况下，最有利于减少回弹。
国内广泛采用的干喷法存在的三大技术难题(粉尘、回弹、混凝土品质不稳定)长期以来困扰着人们。
简述工业机器人液压驱动器的组成及特点
简述工业机器人液压驱动器的组成及特点
嘿，你知道工业机器人液压驱动器吗？这玩意儿可厉害啦！它就像是机器人的“力量之源”。
工业机器人液压驱动器主要由液压泵、液压缸、液压阀和液压管路等组成。
液压泵就像是心脏一样，源源不断地为整个系统提供动力；液压缸呢，就如同强壮的肌肉，能够产生巨大的力量来驱动机器人的动作；液压阀则像是精确的指挥官，控制着液压油的流向和压力，确保一切都有条不紊地进行；而液压管路就是连接它们的“血管”啦，让液压油能够顺畅地流动。
它的特点那可真是不少！首先，它的力量超级大，能轻松应对各种重负荷的任务，这可真不是一般驱动器能比的呀！然后呢，它的动作非常平稳，不会出现那种突兀的抖动，就好像是一位经验丰富的舞者，每一个动作都那么优雅流畅。
而且啊，它还具有很高的精度，能够精确地执行各种复杂的动作，这简直太神奇啦！
想想看，如果没有液压驱动器，那些大型的工业机器人怎么能有力气去搬运重物、进行高精度的焊接呢？这就好比是汽车没有了发动机，还怎么跑得起来呢？液压驱动器就是工业机器人的核心动力装置，没有它，整个工业生产可就要乱套啦！
它的存在让工业生产变得更加高效、更加智能。
有了它，机器人可以不知疲倦地工作，大大提高了生产效率；有了它，那些复杂的工艺也能轻松完成，产品的质量也更有保障啦！这不就是科技的魅力吗？它就像是一把神奇的钥匙，打开了工业发展的大门，让我们的生活变得更加美好。
总之，工业机器人液压驱动器是工业领域中不可或缺的重要组成部分，它的力量、平稳性和高精度为工业生产带来了巨大的变革和进步。
我们应该好好感谢它，让我们的生活变得如此精彩！。
混凝土喷浆机械手控制系统的设计
混凝土喷浆机械手控制系统的设计黄继战，张磊，李爱民，范玉，张君伟，仇文宁(江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221008)摘要:针对喷浆机操作人员劳动强度高、工作效率低、自动化程度低等缺点，设计了 一套新型混凝土啧浆机械手PLC控制 系统,介绍了其方案和软硬件设计，并通过触摸屏进行远程控制,代替传统的继电器面板控制。
实践表明，该系统可提高工作 效率，降低劳动强度和生产成本，改善工作环境，保证喷浆质量，具有借鉴意义。
关键词:机械手;啧浆;PLC;触摸屏中图分类号:TH 162 文献标志码:A 文章编号：1002-2333(2017)06-0063-03Design of Control System of Concrete Shotcrete MachineHUANG Jizhan, ZHANG Lei, LI Aimin, FAN Yu, ZHANG Junwei, QIU Wenning(Jiangsu Vocational Institute of Architectural Technology, Xuzhou 221008, China)Abstract：Spraying machine has disadvantages of high labor intensity,low efficiency and low degree of automation.A new PLC control system of concrete spraying manipulator is designed.The design of the software and hardware are introduced, and touch screen remote control is substituted for traditional relay panel control.Practice shows that the system can improve work efficiency,reduce labor intensity and production cost,improve the working environment,ensure the quality of shotcrete,and has the reference significance.Keywords：mechanical hand;shotcrete;programmable logic controller;touch screen0引言在建筑基坑施工、隧道支护及巷道工程中喷浆机发 挥着重要作用。
液压驱动机器人的工作原理
液压驱动机器人的工作原理
液压驱动机器人是一种使用液压系统来实现动力传递和控制的机器人。
它的工作原理基于液压力和液压流量的控制。
液压驱动机器人的液压系统通常由以下几个主要组成部分构成：
1. 液压泵：液压泵负责将液体（通常是油）从液压油箱中抽取并加压。
这样，液体就能提供所需的动力。
2. 液压缸：液压缸是液压系统中的执行器，它将液体的能量转化为机械能。
液压缸由一个活塞和一个活塞杆组成，当液体进入液压缸时，活塞将在液压力的作用下移动，从而产生力或运动。
3. 液压阀：液压阀用于控制液压系统中液体的流动和压力。
液压阀可以根据需要打开或关闭，以控制液体的流向和流量，从而控制液压缸的运动。
4. 液压油箱：液压油箱是液压系统中存放液体的容器，它提供了液体的储存和冷却功能。
在液压驱动机器人的工作过程中，液压泵将液体加压并输送到液压缸中。
液体的压力推动活塞移动，从而产生机械力或运动。
通过控制液压阀，可以调节液体的流量和方向，从而实现机器人的精确控制和运动。
液压驱动机器人具有许多优点，如高功率密度、可承受高负载、平稳运动等。
它们在工业、农业、建筑等领域得到广泛应用。
工业机器人液压驱动系统工作原理详解
工业机器人液压驱动系统工作原理详解工业机器人液压驱动系统是指通过液压动力实现机器人气动和机械运动的系统。
该系统通过工作液体的压力和流量控制实现机器人的运动和操作。
下面将详细介绍工业机器人液压驱动系统的工作原理。
一、液压系统介绍液压系统是由液压泵、储油罐、压力控制阀、流量控制阀、执行器等组成的。
液压泵会将工作液体吸入，在压力控制阀的控制下，液压泵将液压油推向系统，产生压力和流量。
流量控制阀则可控制流量的大小，执行器则是液压机械的动力来源。
液压系统通常要求高工作压力和高流量，从而才能够带动起机械和执行器。
二、液压驱动系统结构工业机器人液压驱动系统包括了工作设备和液压执行器。
液压执行器由液压缸、液压马达等组成，这些执行器可以控制机器人的位置、姿态和速度。
液压缸能够将活塞推动到相应的位置，而液压马达则可以驱动机器人的转动和移动。
1、机器人液压驱动系统的动能来源机器人液压驱动系统的动能来自于工作液体流动所具备的动能。
当工作液体被液压泵送入液压执行器内时，执行器内的液压缸开始运动，从而将机械上的部件带动起来。
当液压泵压力改变时，液压缸的行程和速度也会发生变化。
这一点可以通过流量控制阀和压力控制阀来实现。
2、液压系统的控制液压驱动系统可以通过机型或程序自动控制或手动控制，如通过电磁控制或气缸风控制等方式实现。
液压驱动系统会记录执行器的运行状态，通过这些信息预测机器人的运动高度、姿态和速度，从而实现更精确的操作。
1、液压驱动系统的功率密度大，是机械传动的 10 倍以上，从而能够实现更高效率的操作。
2、液压驱动系统的控制精度高，能够实现微调和精细控制。
3、液压驱动系统的运行稳定可靠，具有良好的噪声和振动控制效果。
液压驱动系统广泛应用于数控机床、钢铁工业、机器人制造业、矿山、船舶等领域。
在这些领域，液压驱动系统能够实现高效、精确的操作，因此倍受青睐。
总之，机器人液压驱动系统可以通过液压动力实现精准的气动和机械运动。
工程施工喷浆机
工程施工喷浆机近年来，随着建筑施工技术的不断发展和改进，越来越多的新型工程施工机械设备开始被广泛应用于施工现场。
其中，喷浆机作为一种重要的施工设备，在地下工程、隧道工程、水利工程等领域中具有广泛的应用前景。
喷浆机的主要作用是将混凝土、水泥混合物等材料喷向施工现场，实现喷涂、灌注、堵漏等施工作业。
本文将对工程施工喷浆机的相关知识进行介绍，希望对施工现场工作人员有所帮助。
一、工程施工喷浆机的种类根据工程施工喷浆机的不同工作原理和结构特点，可以将其分为多种不同类型，常见的工程施工喷浆机主要有以下几种：1. 压力式喷浆机压力式喷浆机是一种利用液压系统提供压力驱动喷浆材料喷射的设备。
其主要特点是工作压力高、喷涂效果好、施工速度快。
压力式喷浆机适用于要求喷涂效果较好的施工现场，如墙体喷涂、地坪翻新、隧道支护等工程。
2. 挤压式喷浆机挤压式喷浆机是一种利用气压或机械力将喷浆材料挤压出喷嘴的设备。
其主要特点是结构简单、使用方便、适应性较强。
挤压式喷浆机适用于地下工程、岩土工程等施工现场，可实现灌浆、堵漏等施工作业。
3. 气动式喷浆机气动式喷浆机是一种利用压缩空气将喷浆材料喷射到施工现场的设备。
其主要特点是喷射速度快、施工范围广、施工效率高。
气动式喷浆机适用于高空、远距离的施工作业，如天花板喷涂、桥梁支护等工程。
二、工程施工喷浆机的工作原理工程施工喷浆机的工作原理主要分为液压驱动、挤压驱动、气压驱动等几种方式。
其工作过程一般包括以下几个步骤：1. 准备工作在使用工程施工喷浆机之前，需要进行相关的准备工作，包括清洗设备、连接管路、调整喷嘴等操作。
2. 加料将混凝土、水泥等喷浆材料加入喷浆机的料斗中，通过搅拌装置将其搅拌均匀，并保持适当的稠度。
3. 启动设备启动工程施工喷浆机的电机或发动机，通过液压泵、气压泵等设备提供所需的工作压力或挤压力。
4. 喷涂作业将喷浆材料通过喷嘴喷射到施工现场，实现喷涂、灌注、堵漏等作业。
液压喷涂机工作原理
液压喷涂机工作原理
液压喷涂机是一种常用的涂装设备，其工作原理主要包括液压系统和喷涂系统两部分。
液压系统是液压喷涂机的动力来源，主要由液压油箱、液压泵、液压马达、液压阀等组成。
液压泵将油从油箱中抽入，并通过液压阀控制油液的流向和压力，再经过液压马达将压缩的油液驱动喷枪得以工作。
喷涂系统是液压喷涂机的核心部分，主要由喷枪、喷嘴、气动部件等组成。
喷涂过程中，涂料从涂料容器中经过管道进入喷枪，喷枪通过压缩空气的作用将涂料雾化，并通过喷嘴喷射到被涂物体表面。
涂料的流量和喷射速度可以通过调节喷枪的喷涂压力和涂料的供给量来控制。
液压喷涂机工作时，液压泵将液压油推进液压马达，液压马达的旋转带动喷枪的上下左右移动，实现涂料的喷洒。
同时，调节喷涂压力和涂料供给量，可以使涂装效果达到最佳状态。
液压喷涂机具有喷涂速度快、喷涂厚度均匀、操作简便等优点，广泛应用于汽车制造、船舶建造、家具制造等领域。
喷浆机工作原理
喷浆机工作原理
喷浆机工作原理：
喷浆机主要是通过压缩空气或其他动力源将浆液排放到目标表面，用于喷涂、喷射、喷洒、注射、喷胶等工艺。
其工作原理如下：
1. 起泵：在液压系统中，通过搅拌泵、柱塞泵或气泡泵等装置将流动介质（如水、胶液、混凝土等）送入高压腔室；
2. 压力增加：泵体通过提升和降压移动，使得腔室内的流体被迫流出，随着泵体的运动，它将流体的压力增加到所需的工作压力；
3. 控制喷射：通过阀门和喷嘴等装置，调节和控制流体的喷射速度和喷射方向；
4. 运动过程：在喷浆机工作时，泵体的往复运动将液体引入腔室，压缩液体并将其排放到目标表面；
5. 喷涂效果：在喷射过程中，高压浆液以高速冲击目标表面，实现涂覆、喷射、灌浆等作用；
6. 控制停止：根据工作需求，通过控制开关或关闭供液系统，停止泵体的运动和液体的喷射。
总体来说，喷浆机通过不断压缩和排放流体来实现喷涂和喷射的功能，依靠压力和喷射装置的调节，控制喷射目标和喷射速度，从而满足不同工作需求。
一种用于喷浆机械手的电液伺服系统的设计
一种用于喷浆机械手的电液伺服系统的设计冯开林;翟亚楠;王天一刘汉杰崔伟强【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2017(045)012【摘要】An electro-hydraulic servo system for shotcrete manipulator was designed, the static performance of the device was satisfied while the dynamic performance of the system was analyzed, and the mathematical model of the system was calculated.The mathematical model was simulated and PID corrected based on MATLAB and its toolbox sisotool, and the optimal position control between the shotcrete manipulator and the spray wall was achieved.The results show that the electro-hydraulic servo system after calibration has better fastness and stability, and it could meet the performance requirements of shotcrete manipulator.%设计了一种用于喷浆机械手的电液伺服系统,在系统满足静态性能的同时进行动态性能的分析,计算出系统的数学模型.利用MATLAB软件及其工具箱sisotool对控制模型进行仿真分析与PID校正,实现了喷浆机械手与受喷面之间的最佳位置控制.结果表明:校正后的电液伺服系统有更好的快速性和稳定性,更能满足喷浆机械手的性能要求.【总页数】5页(P143-146,152)【作者】冯开林;翟亚楠;王天一刘汉杰崔伟强【作者单位】山东科技大学,山东青岛 266590;山东科技大学,山东青岛 266590;山东科技大学,山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.玻璃搬运机械手电液伺服系统设计 [J], 冯开林;王天一;宋兰;翟亚楠;崔伟强2.一种极点一零点配置方法在电液伺服系统设计中的应用 [J], 祝幸;张福恩3.一种电液伺服系统中伺服控制器的设计与应用 [J], 欧阳益锋;廖迎新4.喷浆机器人微机控制电液位置伺服系统 [J], 徐国华;李贻斌5.水下机械手电液伺服系统前馈补偿控制策略研究 [J], 王鸿飞;严允;罗凌波;晏红文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
喷浆机原理
喷浆机原理一、喷浆机的概述喷浆机作为一种常用的建筑设备，主要用于进行喷涂、抹灰、喷砂等作业。
它的原理是将带有材料的浆液通过喷枪或喷头喷射到需要处理的表面上，形成均匀的喷涂层。
喷浆机的原理是将浆液通过高压力泵送到喷枪中，然后在喷枪的作用下，将浆液喷射出来。
本文将详细探讨喷浆机的工作原理和主要组成部分。
二、喷浆机的工作原理喷浆机主要由液压系统、喷涂系统和控制系统组成。
液压系统提供所需的高压力，喷涂系统将浆液喷射出来，控制系统用于操作和调节喷浆机的工作。
2.1 液压系统液压系统是喷浆机的动力系统，主要由油箱、油泵、电机、液压缸等组成。
工作时，电机驱动油泵将液体从油箱中抽出，形成高压液体供给喷涂系统使用。
液压缸的作用是控制喷浆机的移动和调节工作压力。
2.2 喷涂系统喷涂系统主要包括高压泵、喷枪、管道和喷嘴等组件。
高压泵负责将液体从液压系统中送入喷枪，喷枪通过压力将液体喷射出来。
喷枪的设计使得液体能够均匀喷射，确保喷涂效果的质量。
管道和喷嘴的作用是将液体传递到需要喷涂的表面。
2.3 控制系统控制系统用于操作和调节喷浆机的工作，主要包括液压控制阀、电气控制系统和手动操作装置等。
液压控制阀用于控制液压系统中的液流和压力，确保机器的正常运行。
电气控制系统负责控制机器的启动和停止，以及各个部件的工作状态。
手动操作装置提供给操作员使用，通过按钮或手柄控制喷浆机的运行和调节。
三、喷浆机的使用方法喷浆机的使用方法一般分为以下几个步骤：1.准备工作：检查喷浆机是否处于正常工作状态，确保液压系统和喷涂系统正常运行，检查喷枪和喷嘴是否损坏。
2.设定参数：根据需要喷涂的表面和材料的特性，设定喷浆机的工作压力、喷涂速度和喷涂角度等参数。
3.喷涂操作：将喷枪对准需要处理的表面，按下操作装置上的按钮或手柄，启动喷浆机进行喷涂作业。
在喷涂过程中要保持喷枪与表面之间的恰当距离和喷涂速度，确保涂层的均匀性和质量。
4.监控和调节：在喷涂的过程中，要经常检查喷枪和喷嘴是否堵塞，如果出现堵塞情况，应及时清理。
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清华大学出版社 ,1999 3 李云江等. 喷浆机器人机械结构设计与研究. 矿山机械 ,1999 (8)
(上接第 10 页)
附表 进路位移收敛监测及反算结果
4 液压集成块的 CAD 设计
该机器人液压系统中所有液压控制阀均采用了 板式连接 ,将阀 、压力表等集中安装在两块液压集成 块上 。装配 、调试 、更换 、维修及保养均很方便 。阀 块采用三维实体造型 CAD 软件进行设计 。由于该 软件造型功能非常强大 ,能及时发现设计中存在的 问题 ,因而极大地提高了设计效率 ,而且保证了设计 质量 ,减少了阀块的材料消耗 。
液压系统的工作控制方式有全自动方式与主从 方式两种 。在全自动方式时 ,液压系统在计算机的
32
矿 业 研 究 与 开 发 第 20 卷
控制下 ,根据工作面的几何尺寸 ,按照设定的程序及 喷浆工艺过程 ,可自动顺序完成各操作动作 ;在主从 方式时 ,液压系统按照操作器发出的信号 ,可任意完 成各动作的人工操作 。在每一种工作状态下 ,各电 磁阀要么是处于正常工作阶段 ,要么是工作准备与 退出阶段 ,或者是带弱电维持 。
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喷枪与受喷面垂直 ; (5) 油缸 3 可调整喷枪的姿态 ,从而在遇到大
凹坑时 ,仍能保证喷枪与受喷面垂直 ; (6) 借助于喷枪转动马达 2 ,可使喷枪沿锥面运
动 ,从而使喷枪口划出一个 360°的连续圆 。 如图 1 所示具有 6 个自由度的喷浆机器人可根
据现场需要或安装在汽车上 ,或安装在有轨底盘车 上 。该机器人既可与湿喷机相配套 ,也可与干喷机 相配套 。依靠这 6 个自由度 ,就可实现喷浆作业所 需的任何纵向进给装置
为了确保大型隧道喷浆机器人纵向进给装置
(小臂) 在工作过程中与巷道壁面始终保持平行 ,采 用了同步油缸联动机构 。即油缸 7 的上腔与油缸 14 的上腔连接 ,油缸 7 的下腔与油缸 14 的下腔连 接 ,组成闭合回路 。这样 ,当油缸 7 伸长时 ,油缸 14 缩短 ;而当油缸 7 缩短时 ,油缸 14 伸长 。并要求油 缸 7 伸长任一长度使纵向进给装置转动的角度 ,与 油缸 14 缩短同一长度时 ,转盘转动的角度等值反 向 。为便于该机构的实现 ,设计时 ,使油缸 7 与油缸 14 的直径相等 。
(2) 反分析技术着重从整体上把握围岩的应力 状态和变形特征 ,该矿巷道的垮塌恰恰是一个多处 发生且长期持续的整体问题而不是局部垮塌的枝节 问题 ,因而有很强的针对性和适用性 。
(3) 反分析技术中的变形模量已不再是原来围 岩材料的“弹性模量”,而是综合了围岩的材料性质 和结构性质的一个综合模量 ,对于从总体上来评价 巷道稳定性更具有科学性 。
1 号收敛监 2 号收敛监 测断面 测断面
平均值
收敛值
C1M
(cm)
C2M
C3M
0. 595 0. 4 0. 325
0. 32 0. 28 0. 2
折算值
C1
(cm)
C2
C3
0. 124 0. 083 0. 068
0. 067 0. 058 0. 042
应力系数 ( ×10 - 3)
B11 = 1. 05747 B12 = 1. 05747 B13 = 5. 13408 B21 = 6. 1888 B22 = 6. 1888 B23 = 1. 28756 B31 = - 2. 14285 B32 = 2. 14285 B33 = 1. 68308
摘 要 在介绍大型喷浆机器人的结构 、动作原理的基础上 ,阐述了液压系统的设计原则 、工作控 制方式及采取的节能措施 。试验证明 ,喷浆机器人液压系统的设计是行之有效的 。 关键词 隧道 喷浆机器人 液压系统
Hydraulic Drive System of Large Shotcreting Robot Li Yunjiang Jiang Hao Fan Binghui Rong Xuewen Zhu Suning (Robot Research Center ,Shandong University of Science and Technology ,Jinan ,250031) Abstract On the basis of introduction to the structure and motion principle of large shotcreting robot ,this pa2 per expounded on the design principle of its hydraulic system ,the control mode of operation and the adopted energy - saving measures. Test results showed that the design of the hydraulic system for this shotcreting robot was effective in practice. Key Words Tunnel ,Shotcreting robot ,Hydraulic system
喷射混凝土支护技术的应用 ,在地下工程支护 技术的发展史上是一个较大的突破 ,以致引起了支 护技术的重大变革 ,给近代支护技术的发展以深刻 的影响 。但是长期以来困扰着人们的粉尘污染问题 没有得到很好的解决 。此外 ,喷浆作业时的混凝土 回弹率高达 30 %～50 % ,造成材料的严重浪费 ; 大 断面隧道高度一般在 6～9 m ,甚至更高 ,人工喷浆 时需用脚手架 ,这样不仅进度慢 ,而且费工 、费料 ,作 业效率低 ;工程质量无法控制 。各国的研究指出 ,解 决上述问题的主要措施之一是采用机械手或机器人 喷浆 。于是 ,喷浆机器人的试验研究便应运而生 。
2 液压驱动系统的设计
由于液压驱动具有功率重量比大 、力矩惯量比 大 、易实现直线驱动和直接驱动 、易于实现防爆等优 点 ,因此被广泛应用在惯量大 、承载重量大 、需要防 爆的工作场合 。根据喷浆作业的环境状况 ,并从技 术 、经济 、体积 、适应性 、防爆性等方面综合考虑 ,喷 浆机器人选用了液压驱动系统 。液压系统的原理如 图 2 所示 。
(3) 小臂 5 在与隧道轴线平行的方向进给 ,使 得喷枪做水平移动并保持姿态不变 ;
(4) 手腕 4 可完成喷枪沿拱部划弧 ,同时保证
Ξ 国家 863 计划资助项目 ΞΞ 第 1 作者 :硕士 ,讲师 ;收稿日期 :1999 - 09 - 13
第 1 期 李云江等 大型喷浆机器人的液压驱动系统
(1) 基臂 (大臂) 10 在俯仰油缸 11 驱动下做俯 仰运动 (简称大臂俯仰) ;
(2) 伸缩臂 9 在油缸 (图中未给出) 驱动下做伸 缩运动 (简称大臂伸缩) ;
图 1 喷浆机器人结构示意图 1 —喷枪 2 —喷枪转动驱动马达 3 —喷枪调姿驱动油缸 4 — 手腕 5 —小臂 6 —小臂调姿机构 7 —同步油缸 C 8 —小臂平 衡油缸 A 9 —伸缩臂机构 10 —基臂 11 —俯仰油缸 12 —小 臂平衡油缸 B 13 —回转机构 14 —同步油缸 D
3 节能设计
由于该机器人液压系统是一种机载系统 ,所以 系统的结构必须简单 、紧凑 ;系统的发热与散热问题 应易于解决 ;系统的总功率应该尽可能降低 。经过 初步设计 ,各关节的流量确定如图 2 中所示 。由于 在实际工作中 ,各关节并不同时工作 ,除了水平伸缩 臂水平伸缩与喷枪转动同时工作外 ,其它各关节的 动作都是独立完成的 ,而且大臂的起落是间歇工作 , 且每次间歇的时间超过 15 s。综合考虑这些因素 , 选择油泵时 ,系按照水平伸缩臂伸缩和喷枪 (嘴) 转 动两个液压马达同时需要的最大流量来确定工作油 泵的流量 ,而对其富裕的流量用囊式蓄能器存储 ,并 用来驱动大臂的起落或小臂的摆动 。按照绝热过程 设计计算 ,蓄能器的充气压力为 15 MPa ,容积为 16 L ;选择油泵的流量为 29. 66 ml/ rev ;所配电机的转速 为 1460 r/ min 。这样 ,本系统的能源达到了充分利 用 ,发热也降到了最低限度 ,整个系统配置紧凑 、合 理。
初始地应力 (MPa)
σx σy τxy
2. 71 5. 67 0. 127
2. 74 5. 67 0. 388
2. 725 5. 67 0. 258
弹模 (MPa)
E
4. 765 ×103 7. 875 ×103 6. 32 ×103
5 结 论
(1) 反分析技术在经过实用化以后 ,在实际使 用中简易 、可靠 、经济 ,可以作为获得地应力及围岩 性质的手段之一 。
5 结 论
工业试验表明 ,大型喷浆机器人的液压系统及 其各项性能指标完全达到了设计要求 。在整个试验 过程中 ,没有出现大的问题 ,经受了严格的考验 。由 于该喷浆机器人的性能比目前从国外进口的 ME2 DYCO 和 ALIVA 两种著名型号的喷浆机械手高一个 档次 ,因而 ,1997 年 8 月被列为国家“九五”重点推 广应用项目 。1998 年初 ,国家科委和 863 计划专家 组共同组织并主持由机器人领域 、隧道领域专家组 成的评审委员会对该项目进行专题评审 ,将其确定 为 863 计划的目标产品项目 。
1 机器人的整体结构 、动作原理
由山东科技大学机器人研究中心研制的我国第 一台大型喷浆机器人结构如图 1 所示 。它由机械 手 、液压系统 、控制系统 、操作器等组成 。该机器人 有 6 个自由度 ,即大臂俯仰 ,大臂伸缩 ,小臂纵向进 给 ,手腕转动 ,喷枪摆动和喷枪转动 。其动作原理与 结构特点如下 :
(小臂) 在工作过程中始终保持水平 ,采用了平衡油 缸联动机构 。即油缸 12 的上腔与油缸 8 的上腔连 接 ,油缸 12 的下腔与油缸 8 的下腔连接 ,组成闭合 回路 。这样 ,当油缸 12 伸长时 ,油缸 8 缩短 ;而当油 缸 12 缩短时 ,油缸 8 伸长 。油缸 12 的作用只是为 了准确控制油缸 8 的进回油量 。为生产和安装的方 便 ,取油缸 12 行程长与油缸 8 的行程长相等 。