專利名稱：一種鋪貼墻面瓷磚的機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑裝修工程用的器具，具體涉及一種鋪貼墻面裝飾瓷磚的專用 設備。
技術背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展，房地產(chǎn)發(fā)展迅猛，新建的高樓越來越多，樓宇外墻的裝飾任務越 來越重，外墻鋪貼瓷磚是外墻裝飾的主要方法之一，眾多的新建樓宇，使得外墻鋪貼瓷磚的 工作量非常巨大，采用人工鋪貼，浪費材料的現(xiàn)象嚴重，施工速度慢，同時施工過程中工人 的安全問題也是令人關注的，因而，研究自動、快速的外墻瓷磚鋪貼機械是目前建筑機械領 域的一個重要方向。公告號為CN 2140404Y實用新型專利授權公告了一種貼瓷磚機，該機由橫向軌道 和垂直電機起吊裝置構成的平面移動、定位機構和在所述橫向軌道上設置凸輪控制機構及 由該機構控制的涂粘合劑、貼瓷磚的裝置組成，其中所述的凸輪控制機構盡管可較好地協(xié) 調(diào)涂粘合劑的裝置和貼瓷磚的裝置完成涂粘合劑和貼瓷磚的工作，但由于所述的涂粘合劑 的裝置僅依靠振動給料，而貼瓷磚的裝置又只是由一個瓷磚的派送、壓實裝置，因此無法控 制每一塊瓷磚的不平度和各瓷磚之間的高度差(即控制整個墻面的不平度)。此外，上述實 用新型專利方案還存在以下不足一是缺少毛坯墻體的打磨裝置，其鋪貼墻面的不平度依 賴于毛坯墻體的不平度；二是缺少公毛坯墻體不平度的檢測裝置，無法根據(jù)實際情況來調(diào) 整粘合劑(砂漿)的厚度；三是缺少瓷磚的轉(zhuǎn)動控制裝置，當瓷磚的大小或形狀有誤差時， 無法修正瓷磚粘貼的姿態(tài)和位置。公開號為CN101220707A的發(fā)明專利申請所披露的技術 方案盡管結構不同，但其基本原理與上述實用新型專利方案類似，因此同樣存在上述實用 新型專利方案的缺點和不足?！稒C器人技術與應用》2002年第4期刊載的《自動貼瓷磚機器人系統(tǒng)》一文公開 一種由德國弗勞恩霍弗爾生產(chǎn)技術與自動化研究所研究開發(fā)的自動貼瓷磚機器人系統(tǒng)，該 系統(tǒng)由6自由度機器人和控制系統(tǒng)組成，據(jù)文中介紹所述的機器人可由末端操作器在工作 空間內(nèi)任意調(diào)整位置和狀態(tài)以及根據(jù)所完成的工作自動更換工具，用于完成涂粘結料，取 瓷磚和安全的監(jiān)控。該文中雖然沒有對所述機器人的機械手進行詳細描述，但稍具常識即 可想象到它是十分復雜的，因為各種工具形狀和尺寸大小是不同的，而且所要施加的作用 力也是千差萬別的。此外，盡管文中也介紹了“機器人根據(jù)壁面和地面的檢測數(shù)據(jù)，自動更 換工具進行粘貼涂料的涂抹，通過控制涂料的輸出速度控制涂層的厚度(一般僅有微小差 別)”，但是當壁面有較高的凸起顯然是不可取的，必須要通過磨削或其它方式鏟除，遺憾的 是這一點被研究者忽視，因為他們認為所要控制的涂層的厚度僅有微小差別。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術存在上述不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可修整 毛坯墻壁且無需根據(jù)所完成的工作更換工具的鋪貼墻面裝飾瓷磚的專用機械手。[0006]本實用新型解決上述問題的技術方案為—種鋪貼墻面瓷磚的機械手，該機械手具有底座和設在底座上的轉(zhuǎn)動的三關節(jié)機 械臂，其特征在于，所述的三關節(jié)機械臂的末端為與腕關節(jié)相連的工具架，該工具架為門字 形，兩側板的下頭分別固定在構成腕關節(jié)伺服電機輸出軸的兩頭，兩側板的上頭由一端板 將兩側板連成一體，所述端板的中部設有打磨裝置，兩頭分別設有粘結劑噴嘴和激光測距 傳感器；所述工具架的一側板的中部設有指關節(jié)伺服電機，該指關節(jié)伺服電機的輸出軸伸 至兩側板之間，頭部設有固定有吸盤的吸盤架。本實用新型所述的機械臂與下部具有轉(zhuǎn)動機構的底座結合構成常規(guī)的六自由度 機器人，即令所述轉(zhuǎn)動機構的垂直轉(zhuǎn)動軸心線為Z軸，經(jīng)過轉(zhuǎn)動軸心線另兩條正交的水平 線為X軸和Y軸，所述的工具架便可獲得X、Y、Z方向的移動和繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動。本實用新型鋪貼墻面瓷磚的機械手，其中，所述的打磨裝置為類似常用的沖擊鉆 或手槍鉆一類的電動工具，根據(jù)要完成的任務可裝夾不同的刀具，如立銑刀或砂輪等對毛 坯墻體的表面進行修正，以利于保證所貼的瓷磚的不平度(亦稱平整度)，同時即使毛坯墻 體的表面存在較高的凸起或其它異物的情況下也使工作順利進行。本實用新型鋪貼墻面瓷磚的機械手，其中，所述的粘結劑噴嘴后為市售的產(chǎn)品，它 可通 過其尾部的接管可與噴涂泵連接，將粘貼瓷磚的粘結劑噴涂到毛坯墻壁上；所述的激 光測距傳感器也屬公知技術，它可對墻壁進行檢測，獲得墻壁表面的不平度數(shù)據(jù)，通過控制 涂料的輸出速度控制涂層的厚度；所述的吸盤可通過尾部的接管與真空泵連接，利用所產(chǎn) 生的負壓吸附瓷磚，再控制所述的機械臂調(diào)整瓷磚的姿態(tài)和與墻壁的相對位置，然后粘貼 到噴涂有粘結劑的墻壁上。 本實用新型鋪貼墻面瓷磚的機械手可安裝在各種移動裝置上，以鋪貼大面積的墻面， 其中所述的移動裝置上可以是車輛，也可以是公告號為CN 2140404Y實用新型專利方案所述的 由軌道和垂直電機起吊裝置組成的平面移動、定位機構，還可以是公開號為CN 101220707A的 發(fā)明專利申請所述由水平定位導軌和豎直定位導軌組成的的平面移動、定位機構。根據(jù)上面的描述，有關工程技術人員可進行所述機械手的控制系統(tǒng)的常規(guī)設計， 所述機械手的具體工作過程可參照如下的描述控制系統(tǒng)首先發(fā)出墻面不平度檢測指令， 機械手上各的伺服電機開始工作調(diào)整所述工具架的姿態(tài)，使激光測距傳感器面朝墻壁，對 墻壁進行掃描，并由軟件進行分析確定需要打磨的位置和相應的打磨量；然后系統(tǒng)發(fā)出打 磨信號，由打磨裝置將墻面上凸起削平；接著，控制系統(tǒng)發(fā)出噴涂粘劑的信號，啟動噴涂泵 將粘結劑從粘結劑噴嘴噴出，在墻面上噴涂一層粘結劑；最后系統(tǒng)啟動真空泵并控制工具 架吸取瓷磚貼到墻面上，控制系統(tǒng)發(fā)出貼瓷磚信號，機械手將吸盤帶動到瓷磚表面，通過真 空吸附瓷磚，待瓷磚穩(wěn)妥后松開，如此連續(xù)進行鋪貼工作。本實用新型在所述的工具架上的一側板的中部增設一指關節(jié)伺服電機和固定有 吸盤的吸盤架，使得鋪貼瓷磚常用工具可分別集成在工具架和吸盤架上，從而避免在工作 過程中更換工具，既節(jié)約了工時，也簡化了機械結構和控制系統(tǒng)。此外，本實用新型還增設 了打磨裝置，既降低了毛坯墻體的要求，也更有利于保證所貼瓷磚的不平度。

圖1 圖3為本實用新型的一個具體實施例的結構示意圖，其中，圖1為主視圖，圖2右視圖，圖3為俯視圖。圖4為圖1 圖3所示實施例的立體圖。
具體實施方式
參見圖1 3或圖4，呈底座1的下部倒立安裝的伺服電機2，整個三關節(jié)機械臂 下端固定在伺服電機2的輸出軸上；所述的三關節(jié)機械臂由自下而上由肩3、上臂4、前臂5 和工具架6 (相當運人體的手掌)及肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)組成。所述三關節(jié)機械臂中， 肩3為倒門字形，由兩側板和一端板組成，其中端板位于兩側板的下頭將兩側板連成一體， 所述的端板穿設在伺服電機2的輸出軸上；上臂4和前臂5均由兩側板組成；工具架6為門 字形，由兩側板和一端板組成，其中端板位于兩側板的上頭將兩側板連成一體。所述的肩關 節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)是這樣構成的肩關節(jié)伺服電機12夾持在構成肩3的兩側板上部的中 間，構成上臂4的兩側板下頭分別固定在肩關節(jié)伺服電機12的輸出軸上構成肩關節(jié)；肘關 節(jié)伺服電機13夾持在構成前臂5的兩側板下部的中間，上臂4的兩側板上頭分別固定在肘 關節(jié)伺服電機13的輸出軸上構成肘關節(jié)；腕關節(jié)伺服電機14夾持在構成前臂5的兩側板 上部的中間，構成工具架6的兩側板的下頭分別固定在腕關節(jié)伺服電機14的輸出軸上構成 腕關節(jié)。參見圖1 3或圖4，打磨裝置10構成工具架6的兩側板之間，夾持在打磨裝置 10上的銑刀穿 出構成工具架6的端板的中部，粘結劑噴嘴9和激光測距傳感器11分別固定 在構成工具架6的端板的兩頭(即工具架6的兩側)；所述工具架6的右側板(見圖1)的 中部設有指關節(jié)伺服電機15，該指關節(jié)伺服電機15的輸出軸伸至工具架6的兩側板之間， 頭部設有吸盤架7，吸盤8固定在吸盤架7的端部。
權利要求一種鋪貼墻面瓷磚的機械手，該機械手具有底座(1)和設在底座(1)上的轉(zhuǎn)動的三關節(jié)機械臂，其特征在于，所述的三關節(jié)機械臂的末端為與腕關節(jié)相連的工具架(6)，該工具架(6)為門字形，兩側板的下頭分別固定在構成腕關節(jié)伺服電機(14)輸出軸的兩頭，兩側板的上頭由一端板將兩側板連成一體，所述端板的中部設有打磨裝置(10)，兩頭分別設有粘結劑噴嘴(9)和激光測距傳感器(11)；所述工具架(6)的一側板的中部設有指關節(jié)伺服電機(15)，該指關節(jié)伺服電機(15)的輸出軸伸至兩側板之間，頭部設有固定有吸盤(8)的吸盤架(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋪貼墻面瓷磚的機械手，其特征在于，所述的三關節(jié)為肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)，其中，肩關節(jié)的結構為肩關節(jié)伺服電機(12)夾持在構成肩(3)的兩側板上部的中間，構成 上臂⑷的兩側板下頭分別固定在肩關節(jié)伺服電機(12)的輸出軸上；肘關節(jié)的結構為肘關節(jié)伺服電機(13)夾持在構成前臂(5)的兩側板下部的中間，上 臂⑷的兩側板上頭分別固定在肘關節(jié)伺服電機(13)的輸出軸上；腕關節(jié)的結構為腕關節(jié)伺服電機(14)夾持在構成前臂(5)的兩側板上部的中間，構 成工具架(6)的兩側板的下頭分別固定在腕關節(jié)伺服電機(14)的輸出軸上。
專利摘要本實用新型公開一種鋪貼墻面瓷磚的機械手，該機械手具有底座(1)和設在底座(1)上的轉(zhuǎn)動的三關節(jié)機械臂，其特征在于，所述的三關節(jié)機械臂的末端為與腕關節(jié)相連的工具架(6)，該工具架(6)為門字形，兩側板的下頭分別固定在構成腕關節(jié)伺服電機(14)輸出軸的兩頭，兩側板的上頭由一端板將兩側板連成一體，所述端板的中部設有打磨裝置(10)，兩頭分別設有粘結劑噴嘴(9)和激光測距傳感器(11)；所述工具架(6)的一側板的中部設有指關節(jié)伺服電機(15)，該指關節(jié)伺服電機(15)的輸出軸伸至兩側板之間，頭部設有固定有吸盤(8)的吸盤架(7)。本實用新型將鋪貼瓷磚常用工具集成在工具架和吸盤架上，既避免在工作過程中更換工具，也簡化了機械結構和控制系統(tǒng)。
文檔編號E04F21/18GK201593296SQ20092026589
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權日2009年12月29日
發(fā)明者江帆, 胡一丹, 黃春曼 申請人:廣州大學