Робототехнический комплекс укладки газобетона Российский патент 2023 года по МПК E04G21/02 E04G21/16 E04G21/22 

Изобретение относится к области рабочих инструментов и прочих вспомогательных устройств для производства строительных работ, автоматизации и механизации строительства и может быть использована при возведении строительных и иных конструкций, в том числе малоэтажных и многоэтажных зданий и сооружений различного назначения, изготовления частей конструкций простой и сложной геометрической формы.

В современном строительстве сертифицированные технологии возведения конструкций из мелкоштучных материалов, таких как кирпичи, камни или блоки, основаны на применении ручного труда. Мелкоштучные изделия, уложенные на поддоны, доставляются на строительную площадку и транспортируются на рабочие места краном или подъемным погрузчиком.

Клеевой раствор для кладки доставляется с завода, либо готовится на строительной площадке и так же распределяется по отдельным рабочим местам, для чего предусмотрены соответствующие транспортные контейнеры и оборудование.

Выполнение кладки осуществляется каменщиком под контролем бригадира и мастера в соответствии с проектной документацией. Каменщик выбирает и перемещает с поддонов соответствующий кладочному плану тип мелкоштучного изделия, наносит на него подходящий раствор и устанавливает элемент в конструкцию. В ходе работы каменщик и мастер должны контролировать правильность перевозки и заполнение раствором швов кладки, вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов, толщину кладки, размеры простенков и проемов и др.

Работа каменщика физически утомительна, травмоопасна и часто выполняется в неблагоприятных погодных условиях. Она требует от него высокого мастерства, концентрации и больших физических усилий. Все это делает процесс возведения конструкций медленным и трудоемким.

Возведение конструкций из мелкоштучных изделий с применением ручной силы отличается низкой производительностью и не стандартным качеством готовых конструкций по причине наличия человеческого фактора.

Из уровня техники известен способ возведения конструкций из мелкоштучных изделий и робот-манипулятор с комплексом для его осуществления (Патент РФ №2754505, опубл. 02.09.2021). Комплекс для возведения конструкций из мелкоштучных изделий включает робот-манипулятор, автоматическое устройство подготовки доборных элементов и программный комплекс обработки, хранения данных и дистанционного управления роботом-манипулятором, а также мобильную платформу и установленный на ней манипулятор, снабженный устройствами обнаружения, измерения и позиционирования, размещенными на фланце и основании манипулятора, автоматически сменяемыми устройствами захвата, переноса и укладки для различных типов мелкоштучных изделий, устройством дозированной подачи и нанесения клеевого раствора на поверхность мелкоштучных изделий, соединенным с емкостью для временного хранения клеевого раствора, и выполнен с возможностью дистанционного управления.

Однако подобные манипуляции требуют сложных механизмов, также пять степеней свободы манипулятора, в которых нет необходимости, ведут к усложнению, и высоким требованиям к частям механизма при укладке изделий большой массы, нестандартных редукторов и подшипников.

Наиболее близким к предлагаемому решению является техническое решение по возведению стен (Патент РФ №2019655, опубл. 15.09.1994), содержащее вертикальную направляющую с установленными на ней с возможностью осевого перемещения и поворота на 180 градусов вокруг горизонтальной оси стола с зажимами для фиксации строительных блоков, средство для подачи раствора, запасник и укладчик строительных блоков, снабжена устройством для сборки строительных блоков в группы и дополнительной вертикальной направляющей с установленным на ней с возможностью перемещения и поворота на 180 вокруг горизонтальной оси устройством для перекладывания строительных блоков с устройства для их сборки на стол основной вертикальной направляющей. При этом устройство для перекладывания строительных блоков выполнено в виде зажимной рамы или в виде стола с зажимами для фиксации строительных блоков, а устройство для сборки строительных блоков в группы - в виде ленточного транспортера с программным управлением. Кроме того, установка для возведения стен снабжена пилой с программным управлением для резки строительных блоков, уложенных на ленточный транспортер, а также поворотным устройством, предназначенным для подачи строительного блока с ленточного транспортера к пиле и возвращения его обратно. При этом установка имеет перемещающиеся по замкнутому пути транспортные тележки, которые служат основанием для сооружения кладки из строительных блоков.

Недостатком указанного решения является возведение путей для центровки плавного движения установки по укладке блоков.

Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего увеличении точности и качества кладки возводимых конструкций, скорости работы.

Технический результат достигается тем, что при кладке применяется робототехнический комплекс для перемещения и укладки блоков.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в составе укладчика присутствуют механизмы перемещения и укладки, которые имеют две степени свободы, механизм укладки имеет дополнительную чашку для выравнивания уже уложенных блоков рядов стены, в качестве клеевого состава скрепления рядов используется стандартные баллоны ППУ клей пены, массой до 1 кг, крепящийся в качестве модульного блока на манипуляторе. Благодаря компактным размерам крана появляется возможность в сложенном состоянии проходить через дверные проемы, с возможностью установки на неровные поверхности, вплоть до лестничных проемов и лестниц.

Данное изобретение поясняется следующими фигурами.

На Фиг. 1 представлен робототехнический комплекс укладки газобетона, состоящий из укладчика 1 и крана 2.

Укладчик способен перемещать газобетонные блоки от начального положения на платформе до места кладки с одновременной подачей клеевого раствора и последующей укладки блоков, и крана способный доставлять тяжелые газобетонные блоки до начальной платформы укладчика.

На Фиг. 2 представлен укладчик, состоящий из колесного основания 3 для перемещения по плоскости, на которой необходимо построить конструкцию из блоков, конвейерной ленты 4 для подачи укладочному механизму, механизм укладки блоков 5 с двумя степенями свободы, устройства перемещения блоков на рядах 6, электронного блока управления двигателями 7 совмещенного с силовой платой для питания укладчика, с датчиками положения и триангуляции, воронкой 8 для подачи клеевого раствора по шлангу, модуля машинного зрения 9 с камерой видимого диапазона.

На Фиг. 3 представлен кран, состоящий из основания 10 с двумя крупными колесами для перемещения по строительной площадке, станины 11 прикреплены к основанию и перемещаются вдоль корпуса, под заданными углами для устойчивости крана, башни 12, которая имеет механизм подъема и опускания с фиксацией в 3-х положениях, поворотной платформы 13 для кругового перемещения строительных блоков, относительно неподвижной башни, манипулятора 14, который состоит из сочлененных подвижных вращающихся частей, механизма подъема и опускания грузов 15 с лебедкой, двигателями и тросом.

Робототехнический комплекс укладки газобетона работает следующим образом: кран 1 при помощи программного обеспечения захвата перемещает заранее подготовленный газобетонный блок на конвейерную ленту укладчика 4, укладчик 2 берет блок и укладывает их в ряд относительно первого в ряду стены, при перемещении между помещениями, укладка происходит по периметру помещения. Каждый ряд блоков затирается для выравнивания относительно друг друга, клей наносится после затирки, перед укладкой последующего ряда.

Технический результат предлагаемого устройства состоит в увеличении точности и качества кладки возводимых конструкций, скорости работы по перемещению тяжелых блоков, при уменьшении количества работников.

Предлагаемое решение позволяет точно укладывать блоки при выкладывании стены, увеличить скорость кладки и время работы, уменьшив количество работников за счет круглосуточной и беспрерывной эксплуатации, и необходимости промежуточных замеров.

Предложенные решения могут использоваться для работы в труднодоступных и неблагоприятных для присутствия человека местах в дистанционном режиме, позволяют расширить архитектурно-планировочные возможности, повысить уровень автоматизации при возведении зданий и сооружений с обеспечением при этом технологии строительства и требуемых технических характеристик зданий и сооружений. Данные решения обеспечивают возможность их эффективного применения в многоэтажном и высотном строительстве, что способствует повышению производительности в многоэтажном и высотном строительстве и улучшению качества готовых конструкций.

Исходя из вышеизложенного задача создания устройства, позволяющего укладывать массивные строительные блоки, без механизмов требующих высокой точности изготовления без большого количества степеней свободы. Для того чтобы упростить процесс проектирования и обслуживания, принято решение разделить устройство на два автоматизированных механизма, взаимодействующих друг с другом.

Изобретение относится к области рабочих инструментов и прочих вспомогательных устройств для производства строительных работ, автоматизации и механизации строительства. Техническим результатом является создание устройства, обеспечивающего увеличение точности и качества кладки возводимых конструкций. Технический результат достигается тем, что робототехнический комплекс укладки газобетонных блоков состоит из укладчика и крана, характеризующийся тем, что укладчик состоит из колёсного основания для перемещения по плоскости, предназначенной для построения конструкции из блоков, конвейерной ленты для подачи газобетонных блоков к механизму укладки, механизма укладки газобетонных блоков, выполненного с двумя степенями свободы, устройства перемещения блоков, электронного блока управления двигателями, совмещённого с силовой платой для питания укладчика, с датчиками положения и триангуляции, воронки для подачи клеевого раствора по шлангу, модуля машинного зрения с камерой видимого диапазона, при этом механизмы перемещения и укладки имеют две степени свободы, механизм укладки имеет чашку для выравнивания уложенных рядов газобетонных блоков возводимой конструкции стены, в качестве клеевого состава скрепления рядов используются баллоны ППУ клей-пены, массой до 1 кг, закреплённые в качестве модульного блока на манипуляторе, а кран состоит из основания с двумя колёсами для перемещения по строительной площадке, станин, прикрепленных к основанию и перемещающихся вдоль корпуса под заданными углами для устойчивости крана, башни, имеющей механизм подъёма и опускания с фиксацией в 3-х положениях, поворотной платформы для кругового перемещения газобетонных блоков относительно неподвижной башни, манипулятора, состоящего из сочленённых подвижных вращающихся частей, механизма подъёма и опускания грузов с лебёдкой и двигателями, и тросом, при этом кран выполнен с возможностью в сложенном состоянии проходить через дверные проёмы, а также с возможностью установки на неровные поверхности, вплоть до лестничных проёмов и лестниц. 3 ил.

Робототехнический комплекс укладки газобетонных блоков, состоящий из укладчика и крана, характеризующийся тем, что укладчик состоит из колёсного основания для перемещения по плоскости, предназначенной для построения конструкции из блоков, конвейерной ленты для подачи газобетонных блоков к механизму укладки, механизма укладки газобетонных блоков, выполненного с двумя степенями свободы, устройства перемещения блоков, электронного блока управления двигателями, совмещённого с силовой платой для питания укладчика, с датчиками положения и триангуляции, воронки для подачи клеевого раствора по шлангу, модуля машинного зрения с камерой видимого диапазона, при этом механизмы перемещения и укладки имеют две степени свободы, механизм укладки имеет чашку для выравнивания уложенных рядов газобетонных блоков возводимой конструкции стены, в качестве клеевого состава скрепления рядов используются баллоны ППУ клей-пены, массой до 1 кг, закреплённые в качестве модульного блока на манипуляторе, а кран состоит из основания с двумя колёсами для перемещения по строительной площадке, станин, прикрепленных к основанию и перемещающихся вдоль корпуса под заданными углами для устойчивости крана, башни, имеющей механизм подъёма и опускания с фиксацией в 3-х положениях, поворотной платформы для кругового перемещения газобетонных блоков относительно неподвижной башни, манипулятора, состоящего из сочленённых подвижных вращающихся частей, механизма подъёма и опускания грузов с лебёдкой и двигателями, и тросом, при этом кран выполнен с возможностью в сложенном состоянии проходить через дверные проёмы, а также с возможностью установки на неровные поверхности, вплоть до лестничных проёмов и лестниц.