一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置及方法，适用于智能建造机器人装备领域。包括3RPS并联联接模块、主动电磁阻尼减振模块、线性弹簧限幅模块。基于3RPS并联联接模块与混凝土灌浆软管保证联接，主动电磁阻尼减振模块基于电磁作用力主动顺应混凝土灌浆软管的脉动振动，线性弹簧限幅模块限制主动电磁柔顺装置的调控范围以保证装置安全性。其功能完善，可广泛应用于混凝土浇注工程，解放人力，为混凝土灌浆作业人机安全协作提供保障。保障。保障。

【技术实现步骤摘要】
一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置及方法，尤其适用建筑业混凝土灌浆软管使用，属于智能建造机器人装备领域。

技术介绍

[0002]随着我国经济的发展，国内建筑行业飞速进步，高层建筑的数量越来越多。而高层建筑大多都采用钢筋混凝土结构，因此混凝土的应用也在日益增多。在高层建筑施工过程当中，由于所需混凝土量大，因此常常通过混凝土泵车，经臂架系统将混凝土泵送到高层进行浇筑作业，由于泵车臂架系统运动范围大、运动速度高，因此臂架系统末端需设置灌浆软管，并通过人力拖动的方式保证灌浆均匀性。然而在混凝土泵送冲击下，灌浆软管易发生脉动冲击，采用人力拖动控制难度大，易导致人身伤害，经常出现此类报道。
[0003]对于灌浆软管的准确定位及移动问题已经有所研究，如中国专利CN201310563846.1公开了一种软管随动装置，该装置采用四组驱动油缸为主体的执行机构，四组驱动油缸的尾端通过安装座固定在输送软管末端，四组驱动油缸的油缸端部安装在可相对灌浆软管滑动的导向环上，通过四组驱动油缸的运动，实现驱动灌浆软管运动的目的。该装置能在一定程度上抑制灌浆软管振动，但是混凝土泵送冲击频率高，导致灌浆软管振动频段较高，由于油缸响应速度慢，因此振动控制效果有限。另一方面，泵车臂架系统由多根机械臂组成，长度可达几十米甚至上百米，为避免对臂架系统运动稳定性影响，在其末端集成相关装置驱动灌浆软管要求相关装备必须具有轻质、可重组能力强的特点，而该专利技术中所提出的基于液缸驱动的软管随动装置不具备上述要求，因此该方案存在控制效果有限等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置及方法，采用电磁主动调节方式，能快速响应并克服混凝土灌浆软管的振动问题，装置内夹紧圆弧软板内径可调，可适用于不同大小的混凝土灌浆软管。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：包括安装在灌浆软管外侧的抑制结构和电控系统，其中抑制结构包括柱状结构的外壳，外壳包括通过螺栓或者卡扣连接的左外壳和右外壳，外壳内围绕灌浆软管设有环状结构的上板、中间隔板和下板，上板、中间隔板和下板围绕灌浆软管设置，上板、中间隔板和下板之间呈中心对称设有连接彼此的三组连接固定装置，其中上板的上面以及下板的下面均设有用以夹持灌浆软管的3RPS并联联接模块，上板上面还设有用以检测加速状态的加速度传感器；所述中间隔板上设有主动电磁阻尼减振模块，加速度传感器顺序连接有数据采集模块、信号处理模块、控制模块、D/A转换模块与电源模块，电源模块给主动电磁阻尼减振模块供电；
[0006]所述主动电磁阻尼减振模块包括对称设置在中间隔板上下两面的沿中间隔板设
置的多组铁芯单元，每组铁芯单元包括呈扇形紧挨设置的三个铁芯，每个铁芯上均缠绕有线圈单元，每组铁芯单元之间留有间隔，每组铁芯单元的上方和下方分别在上板的下方和下板的上方对应位置设有扇形永磁体，扇形永磁体与铁芯单元之间不接触；
[0007]上板与中间隔板之间、中间隔板与下板之间分别设有三组线性弹簧限幅模块，每组线性弹簧限幅模块设置在两组铁芯单元之间的间隙中。
[0008]进一步，中间隔板上等夹角布置有三个孔，连接固定装置包括设置在孔中的导向柱，中间隔板的孔上通过螺钉安装有轴承座，轴承座上设有直线轴承，三根导向柱穿过所述直线轴承与上板和下板通过螺钉固定联接。
[0009]进一步，左外壳与右外壳通过螺栓固定联接，所述左外壳与右外壳上通过螺钉均匀安装有四个便于连接绳索悬吊的吊环，中间隔板与所述左外壳和右外壳间通过螺钉连接。
[0010]进一步，3RPS并联联接模块包括弹簧阻尼器，弹簧阻尼器的一端通过转动副与弹簧阻尼支架与上板连接，弹簧阻尼器另一端通过球铰连接有用以夹紧灌浆软管的夹紧圆弧软板。
[0011]进一步，在中间隔板同一面布置的主动电磁阻尼减振模块上的线圈单元由一根导线顺序缠绕而成，并且线圈单元在铁芯单元上的缠绕方式关于中间隔板对称；
[0012]进一步，所述线性弹簧限幅模块包括弹簧挡筒，弹簧挡筒通过弹簧导杆连接有线性弹簧，其中弹簧导杆一端穿入弹簧挡筒的中心圆孔中，线性弹簧套在弹簧导杆上并与弹簧导杆另一端固定连接；上板与中间隔板之间设置的线性弹簧限幅模块，其弹簧挡筒与中间隔板上面连接，线性弹簧与上板下面连接；中间隔板与下板之间设置的线性弹簧限幅模块其弹簧挡筒与中间隔板的下面连接，线性弹簧与下板的上面连接；上下三组弹簧挡筒与三组铁芯单元间隔布置。
[0013]进一步，中间隔板同一面上每个铁芯上线圈单元的缠绕方向一致。
[0014]一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺方法，其包括以下步骤：
[0015]步骤1、将与混凝土泵车臂架系统相连的灌浆软管穿过主动电磁柔顺装置，并利用夹紧圆弧软板抱住灌浆软管，旋紧夹紧圆弧软板的配合螺栓，使灌浆软管与夹紧圆弧软板固定配合，旋紧左外壳及右外壳之间的配合螺栓，旋紧中间隔板与左外壳和右外壳间的配合螺钉；
[0016]步骤2、混凝土泵车工作后利用数据采集模块采集加速度传感器输出信号，并经信号处理模块得到灌浆软管竖直方向的振动位移信号；
[0017]步骤3、利用电源模块给线圈单元施加大小线性变化的交流电，利用加速度传感器实时检测灌浆软管的加速度信号，根据信号处理模块得到灌浆软管竖直方向的振动位移信号，之后利用控制模块绘制出电源模块输入主动电磁阻尼减振模块的电流值与灌浆软管振动位移信号的关系曲线，并通过最小平方法数据拟合，得到输入电流值与灌浆软管振动位移信号的代数关系，从而确定主动电磁柔顺装置线性作用域；
[0018]步骤4、灌浆作业过程中，利用绳索连接吊环从而悬挂牵引主动电磁柔顺装置，根据实际测量转换的灌浆软管竖直方向振动位移信号，控制模块基于步骤3确定的主动电磁柔顺装置线性作用域，得到线圈单元的输入控制电流值，经D/A转换模块驱动电源模块的两个通道：通道Ⅰ和通道Ⅱ，分别连接控制位于中间隔板上下面的主动电磁阻尼减振模块产生
感应磁场，产生的感应磁场与扇形永磁体固有磁场相互作用产生电磁作用力，从而有效补偿混凝土灌浆软管竖直方向的振动位移，有效抑制混凝土灌浆作业过程中灌浆软管的振动。
[0019]电源模块通过通道Ⅰ和通道Ⅱ输出的电流信号大小相等，方向相反。
[0020]有益效果：本专利技术的主动电磁柔顺装置响应速度快，能够对混凝土泵送过程中灌浆软管产生的振动迅速进行抑制；本专利技术的主动电磁柔顺装置可通过改变夹紧圆弧软板中心半径与现有不同尺寸的混凝土灌浆软管进行联接，可重组能力强、应用范围广；人工通过拖动与本专利技术的主动电磁柔顺装置相连的绳索可以使混凝土灌浆软管匀速移动，在安全作业的同时保证混凝土浇注质量。
附图说明
[0021]图1为本专利技术用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置的结构示意图；
[0022]图2所示为本专利技术主动电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：包括安装在灌浆软管外侧的抑制结构和电控系统，其中抑制结构包括柱状结构的外壳，外壳包括通过螺栓或者卡扣连接的左外壳(1)和右外壳(2)，外壳内围绕灌浆软管设有环状结构的上板(3)、中间隔板(4)和下板(5)，上板(3)、中间隔板(4)和下板(5)围绕灌浆软管设置，上板(3)、中间隔板(4)和下板(5)之间呈中心对称设有连接彼此的三组连接固定装置，其中上板(3)的上面以及下板(5)的下面均设有用以夹持灌浆软管(20)的3RPS并联联接模块(10)，上板(3)上面还设有用以检测加速状态的加速度传感器(13)；所述中间隔板(4)上设有主动电磁阻尼减振模块(11)，加速度传感器(13)顺序连接有数据采集模块(14)、信号处理模块(15)、控制模块(16)、D/A转换模块(17)与电源模块(18)，电源模块(18)给主动电磁阻尼减振模块(11)供电；所述主动电磁阻尼减振模块(11)包括对称设置在中间隔板(4)上下两面的沿中间隔板(4)设置的多组铁芯单元(11
‑
1)，每组铁芯单元(11
‑
1)包括呈扇形紧挨设置的三个铁芯(11
‑1‑
1)，每个铁芯(11
‑1‑
1)上均缠绕有线圈单元(11
‑
3)，每组铁芯单元(11
‑
1)之间留有间隔，每组铁芯单元(11
‑
1)的上方和下方分别在上板(3)的下方和下板(5)的上方对应位置设有扇形永磁体(11
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2)，扇形永磁体(11
‑
2)与铁芯单元(11
‑
1)之间不接触；上板(3)与中间隔板(4)之间、中间隔板(4)与下板(5)之间分别设有三组线性弹簧限幅模块(12)，每组线性弹簧限幅模块(12)设置在两组铁芯单元(11
‑
1)之间的间隙中。2.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：中间隔板(4)上等夹角布置有三个孔，连接固定装置包括设置在孔中的导向柱(6)，中间隔板(4)的孔上通过螺钉安装有轴承座(7)，轴承座(7)上设有直线轴承(8)，三根导向柱(6)穿过所述直线轴承(8)与上板(3)和下板(5)通过螺钉固定联接。3.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：左外壳(1)与右外壳(2)通过螺栓固定联接，所述左外壳(1)与右外壳(2)上通过螺钉均匀安装有四个便于连接绳索悬吊的吊环(21)，中间隔板(4)与所述左外壳(1)和右外壳(2)间通过螺钉连接。4.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：3RPS并联联接模块(10)包括弹簧阻尼器(10
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1)，弹簧阻尼器(10
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1)的一端通过转动副与弹簧阻尼支架(9)与上板(3)连接，弹簧阻尼器(10
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1)另一端通过球铰连接有用以夹紧灌浆软管的夹紧圆弧软板(10
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2)。5.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：在中间隔板(4)同一面布置的主动电磁阻尼减振模块(11)上的线圈单元(11
‑
3)由一根导线顺序缠绕而成，并且线圈单元(11
‑
3)在铁芯单元(11
‑
1)上的缠绕方式关于中间隔板(4)对称。6.根据权利要求1所述的用于灌浆软管振动抑制的主动电磁柔顺装置，其特征在于：所述线性弹簧限幅模块(12)包括弹簧挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠锦勇，纪旭阳，张春蕊，刘玉飞，苏学满，罗凯强，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：