[发明专利]三维墙面智能铲铣装置及其控制方法

权利要求书

1.一种三维墙面智能铲铣装置，其特征是，包括铲铣机构(6)、行走机构(5)、辅助支撑(22)及控制系统；

所述铲铣机构(6)包括罩壳(15)、铲铣刀盘(13)、平铣刀(7)、大伺服电机(12)、小伺服电机(8)；所述罩壳为顶部敞口的正方形壳体，罩壳的四个外侧壁均设有光电传感器(30)，所述大伺服电机(12)安装于罩壳底部中心位置，所述铲铣刀盘(13)位于罩壳内，并与大伺服电机的转轴连接；所述小伺服电机(8)为四个，分别置于罩壳底部四角处，所述平铣刀(7)为四个，分别置于罩壳内四角处，并分别与相应的小伺服电机转轴相连；所述罩壳底部中心线上设有滑套座(24)、碎屑出口(25)、进水接口(27)、活令(28)，滑套座、碎屑出口、进水接口、活令分别置于大伺服电机四侧，滑套座、活令位置对称，碎屑出口、进水接口位置对称；

所述行走机构(5)包括两个固定导轨(19)、滚珠丝杆(32)、平衡光杆(31)、四个行走轮(9)、行走伺服电机(29)、超越离合器(33)；每个固定导轨由一个中间镂空的横杆(18)构成，镂空区域的顶部和底部分别设置上齿条(17)、下齿条(16)，上、下齿条平行而置；四个行走轮(9)为齿轮，分别设置在滚珠丝杆(32)、平衡光杆(31)的两端，上、下齿条与行走轮匹配啮合，滚珠丝杆、平衡光杆平行而置，并通过两端的行走轮与固定导轨(19)相连；所述平衡光杠(31)与罩壳(15)底部的滑套座(24)滑动连接，所述滚珠丝杠(32)与罩壳(15)底部的活令(28)匹配连接，且滚珠丝杆的一端穿过行走轮与超越离合器(33)连接，所述行走伺服电机(29)的转动轴与超越离合器匹配连接；

所述行走机构(5)的底部四角连接辅助支撑(22)，辅助支撑为由液压电机(23)控制的单臂伸缩液压千斤顶；所述大伺服电机(12)、小伺服电机(8)、光电传感器(30)、行走伺服电机(29)、液压电机(23)与控制系统连接；

所述铲铣刀盘(13)为盘状体，其直径与罩壳(15)边长相匹配；该刀盘表面均匀布置有8个扇形缺口(34)、8个刀片组，扇形缺口与刀片组交错布置，每个刀片组焊接有铲铣刀片(10)；所述铲铣刀盘底部设有圆柱凸台(11)，该圆柱凸台与大伺服电机(12)的转轴通过联接套匹配联接；

所述平铣刀(7)为圆柱体，其直径为罩壳(15)对角线长度减去罩壳边长长度后的一半，平铣刀的刀柄与小伺服电机(8)的转轴通过联接套匹配联接；

所述罩壳(15)内壁设有螺旋状凹槽，该凹槽与碎屑出口(25)连接；

所述横杆(18)上均匀设有若干垂直固定孔(14)，垂直固定孔垂直于两齿条，并位于镂空区域的顶部和底部；所述横杆(18)两端下方垂直固定联接支撑杆(2)，横杆两端在与支撑杆接触处均匀设有水平固定孔(1)，水平固定孔(1)垂直于支撑杆；

所述横杆外侧中间位置安装有长水平仪(26)，所述支撑杆外侧安装有短水平仪(3)；

所述液压千斤顶的单臂(21)顶端设有圆凹槽(20)，所述横杆(18)底部设有圆凸台(4)，该圆凹槽与圆凸台匹配连接。

2.根据权利要求1所述的三维墙面智能铲铣装置，其特征是，所述控制系统为含有PLC控制器的控制系统。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的三维墙面智能铲铣装置的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步，设置固定导轨的长度与房屋长度相匹配，平衡光杆、滚珠丝杆长度与房屋宽度相匹配，然后分情况安装三维墙面智能铲铣装置：

1)对房屋顶墙面去除附着物

将行走机构(5)的两个固定导轨(19)正对顶墙面安装，通过平衡光杆(31)、滚珠丝杆(32)两端的行走轮(9)，将铲铣机构(6)安装于固定导轨的上齿条(17)、下齿条(16)之间，此时铲铣机构的铲铣刀盘(13)、平铣刀(7)正对顶墙面，固定导轨通过垂直固定孔(14)固定安装于顶墙面，两边的支撑杆(2)通过水平固定孔(1)固定安装于侧墙面，安装时观察长水平仪(26)，使固定导轨保持水平状态，将进水接口(27)与水源连接，碎屑出口(25)与吸尘器连接；辅助支撑(22)单臂(21)顶端的圆凹槽(20)与横杆(18)下方的圆凸台(4)匹配连接，启动液压电机(23)，使辅助支撑底部支撑于地面；

2)对房屋地面去除附着物

将行走机构(5)的两个固定导轨(19)正对地面安装，通过平衡光杆(31)、滚珠丝杆(32)两端的行走轮(9)，将铲铣机构(6)安装于固定导轨的上齿条(17)、下齿条(16)之间，此时铲铣机构的铲铣刀盘(13)、平铣刀(7)正对地面，固定导轨(19)通过垂直固定孔(14)固定安装于地面，两边的支撑杆(2)通过水平固定孔(1)固定安装于侧墙面，安装时观察长水平仪(26)，使固定导轨保持水平状态，将进水接口(27)与水源连接，碎屑出口(25)与吸尘器连接；辅助支撑(22)单臂(21)顶端的圆凹槽(20)与横杆(18)下方的圆凸台(4)匹配连接，启动液压电机(23)，使辅助支撑底部支撑于顶墙面；

3)对房屋侧墙面去除附着物

将行走机构(5)的两个固定导轨(19)正对侧墙面安装，通过平衡光杆(31)、滚珠丝杆(32)两端的行走轮(9)，将铲铣机构(6)安装于固定导轨的上齿条(17)、下齿条(16)之间，此时铲铣机构的铲铣刀盘(13)、平铣刀(7)正对侧墙面，固定导轨通过垂直固定孔(14)固定安装于侧墙面，两边的支撑杆(2)通过水平固定孔(1)固定安装于顶墙面和地面，安装时观察短水平仪(3)，使固定导轨保持垂直状态，将进水接口(27)与水源连接，碎屑出口(25)与吸尘器连接；辅助支撑(22)单臂(21)顶端的圆凹槽(20)与横杆(18)下方的圆凸台(4)匹配连接，启动液压电机(23)，使辅助支撑底部支撑于对面的侧墙面；

第二步，运用PLC功能设置程序，将铲铣机构的工作零点、工作长度确定，设定L＝墙面长度、G＝墙面宽度、g＝铲铣机构边长，输入铲铣机构在行走机构中X、Z的起点X＝0、Z＝0，终点坐标X＝G、Z＝L；

第三步，启动控制系统，三维墙面智能铲铣装置开始自动工作，给进水接口提供水源，与碎屑出口连接的吸尘器工作；

第四步，铲铣机构中大伺服电机、小伺服电机工作转动，带动铲铣刀盘、平铣刀转动铲铣，将顶墙面、地面或侧墙面的附着物铲铣成碎屑，在水流作用下从碎屑出口被吸入吸尘器；

第五步，PLC控制器控制行走机构的行走伺服电机高速转动，超越离合器带动行走轮转动，从而通过与上齿条、下齿条啮合带动铲铣机构做X方向移动；当移动距离超出设定的起点和终点的长度时，罩壳外侧光电传感器作用，使行走伺服电机反向转动，带动铲铣机构返回；

第六步，当PLC控制器控制行走机构的行走伺服电机低速转动，超越离合器带动滚珠丝杠转动，从而通过活令作用带动铲铣机构做Z方向移动；当移动距离超出设定的起点和终点的长度时，罩壳外侧光电传感器作用，使行走伺服电机反向转动，带动铲铣机构返回；

第七步，当移动距离X与铲铣机构边长相等时，PLC控制行走伺服电机低速转动，重复第六步步骤；

第八步，顶墙面、地面或侧墙面去除附着物完成，即移动距离为零时，PLC控制铲铣机构回到工作零点，铲铣工作结束，拆除辅助支撑及行走机构的固定导轨。