一种分段式电动载物上楼装置及载物上楼方法与流程

1.本发明属于建筑施工设备技术领域，尤其涉及一种分段式电动载物上楼装置及载物上楼方法。


背景技术：

2.在建筑施工过程中，通常采用塔吊、吊车、曲臂车等机械来将重物吊运至楼上，或者利用平地推拉车搭乘施工电梯来运送重物上楼。然而，利用塔吊施工时往往会影响到地下室顶板收口、塔楼墙面或幕墙收尾等工序的进行，需要尽早拆除以免耽误工期；在塔吊拆除无法使用，且施工电梯无法到达的情况下，往往只能从楼梯间采用倒链等工具人工运送重物上楼，耗时又费力，并且在楼梯平台转弯处时容易导致重物产生磕碰和磨损。而利用吊车、曲臂车等机械吊运重物上楼时，需要确保有一定的架设空间和吊装洞口，而且采用该种方式吊运重物时的上楼高度有限，往往难以应用于超高层建筑中。
3.目前市面上虽然已经存在有各种爬楼推车，但是大多为手动推拉车，电动载物爬楼的装置较为少见，且其自动化程度低、实用性不高，重物在上楼过程中平稳性差，容易导致货物受到碰撞或因碰撞而滑落，存在安全隐患。因此，目前急需一种能够实现运送重物平稳上楼，且能够适应各种高度和深度的台阶的全电动控制的载物装置。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种分段式电动载物上楼装置及载物上楼方法，利用前升降车机构、后升降车机构、升降板相互配合，交替实现台阶的攀爬作业，自动化程度高，安全性好。
5.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
6.一种分段式电动载物上楼装置，包括伸缩支腿机构、升降车机构、动力驱动机构、间距调整机构以及转向机构；伸缩支腿机构包括底板和伸缩载物板，底板两端安装有导轨a，伸缩载物板两端卡接在导轨a中，伸缩载物板能够在导轨a中滑动；伸缩载物板下表面与底板之间安装有伸缩直线模组滑台，伸缩载物板一侧固定有一组升降直线模组滑台，升降直线模组滑台之间安装有升降板；底板下表面安装有四个升降车机构，分别为两个前升降车机构和两个后升降车机构；升降车机构包括升降车底座，升降车底座通过升降车连杆与升降平台连接，升降车底座下表面安装有定向轮；动力驱动机构安装在后升降车机构之间，用于驱动后升降车机构行走；间距调整机构安装在后升降车机构之间，用于调整前升降车机构和后升降车机构之间的间距；转向机构安装在前升降车机构之间，用于调整分段式电动载物上楼装置的前进方向。
7.进一步地，所述动力驱动机构包括安装在后升降车机构定向轮之间的传动轴，传动轴上安装有传动轮，传动轮与安装在底板下表面的伺服电机b通过带传动连接。
8.进一步地，所述间距调整机构包括安装在底板下表面的伺服电机b、安装在后升降车机构升降平台上的升降车定位销轴a；底板上开设有长条孔，升降车定位销轴a另一端均安装在该长条孔中，升降车定位销轴a能够在该长条孔中移动；升降车定位销轴a之间连接有间距调整连杆，伺服电机b输出轴连接有丝杆，该丝杆上安装有丝杆螺母b，丝杆螺母b与间距调整连杆焊接固定。
9.进一步地，所述转向机构包括升降车定位销轴b、安装在底板下表面的转向电机，转向电机输出轴上安装有锥齿轮a；底板下表面竖直安装有齿轮传动轴，齿轮传动轴下部安装有与锥齿轮a相匹配的锥齿轮b；前升降车机构中的升降平台上均安装有转向横拉板，与前升降车机构位置对应的底板上开设有长条孔，升降车定位销轴b一端安装在升降平台上，另一端穿过转向横拉板并安装在该长条孔中，升降车定位销轴b能够在该长条孔中移动；转向横拉板之间安装有转向连杆，齿轮传动轴底部安装有直齿轮，靠近直齿轮的转向连杆一侧固定有与直齿轮相匹配的直齿条。
10.进一步地，所述伸缩直线模组滑台包括对称固定在底板上表面的一组步进电机a和一组导轨b；导轨b内的丝杆端部安装有带轮，该丝杆上安装有滑台a，滑台a固定在伸缩载物板下表面；带轮通过带传动与步进电机a连接。
11.进一步地，所述升降直线模组滑台包括一组通过角钢固定在伸缩载物板一侧的导轨c，导轨c侧边固定安装有步进电机b，导轨c内的丝杆端部也安装有带轮，该丝杆上安装有滑台b，两个滑台b之间固定安装有升降板；带轮通过带传动与步进电机b连接。
12.进一步地，所述升降平台与升降车连杆之间通过固定耳板连接，升降车底座一端与升降车连杆之间通过固定耳板连接，另一端与升降车连杆之间通过活动耳板连接。
13.进一步地，所述升降车底座另一端对称设置有一组滑槽，活动耳板安装在滑槽中，活动耳板能够在滑槽中水平移动；两个滑槽相对的一侧均开设有供销轴穿过的长条孔；升降车底座上安装有伺服电机a，伺服电机a输出轴通过联轴器连接有丝杆，该丝杆上安装有丝杆螺母a，丝杆螺母a两侧均通过销轴与活动耳板连接。
14.利用上述分段式电动载物上楼装置的载物上楼方法，包括如下步骤：步骤1：将重物放置在伸缩载物板上，前升降车机构和后升降车机构中的伺服电机a均正转，带动与之连接的丝杆正转，使得丝杆螺母a通过销轴带动活动耳板在滑槽中水平移动，进而带动升降车连杆沿竖直方向伸长，前升降车机构和后升降车机构同步抬升；步骤2：伸缩支腿机构中的步进电机a正转，带动相应的丝杆正转，该丝杆上的滑台a沿导轨b向前滑动，从而带动伸缩载物板前伸至第一级台阶上方；接着，伸缩支腿机构中的步进电机b正转，带动相应的丝杆正转，该丝杆上的滑台b沿导轨c向下运动，从而带动升降板下降至第一级台阶面；步骤3：前升降车机构中的伺服电机a反转，间接带动升降车连杆沿竖直方向收缩；动力驱动机构中的伺服电机b正转，带动传动轴转动，使得后升降车机构中的定向轮转动，实现行走，直至前升降车机构移动至第一级台阶面上方，伸缩载物板收缩至初始位置处；接着，前升降车机构中的伺服电机a正转，前升降车机构展开直至其定向轮支撑在第一级台阶面上；步骤4：伸缩支腿机构中的步进电机b反转，带动升降板上升至初始位置处；重复步
骤2至步骤3，使得前升降车机构和后升降车机构同步抬升，伸缩载物板前伸至第二级台阶上方，升降板支撑在第二级台阶面上；步骤5：重复步骤3，使得分段式电动载物上楼装置整体向前行走，前升降车机构的定向轮（202）支撑在第二级台阶面上；步骤6：重复步骤4，使得伸缩载物板前伸至第三级台阶上方，升降板支撑在第三级台阶面上；步骤7：后升降车机构中的伺服电机a反转，使得后升降车机构向上收缩，脱离地面；间距调整机构中的伺服电机b正转，带动与之连接的丝杆转动，使得丝杆螺母b沿水平方向运动，带动间距调整连杆和升降车定位销轴a沿水平方向前后移动，使得后升降车机构向前升降车机构靠近，直至后升降车机构位于第一级台阶面上方；接着，后升降车机构中的伺服电机a正转，后升降车机构展开直至其定向轮支撑在第一级台阶面上；步骤8：重复上述过程直至将重物运送至指定楼层。
15.进一步地，所述分段式电动载物上楼装置运动至需要转向的位置时，转向机构中的转向电机开启，带动锥齿轮a与锥齿轮b啮合传动，锥齿轮b带动直齿轮转动，直齿轮带动直齿条水平移动，进而带动转向连杆水平移动；转向连杆带动转向横拉板运动，与此同时，升降车定位销轴b在长条孔中移动，形成双摇杆机构，带动前升降车机构转向。
16.本发明具有如下有益效果：本发明利用前升降车机构、后升降车机构、升降板相互配合，交替实现台阶攀爬作业，攀爬过程中伸缩载物板能够始终保持水平，平稳性好，不会导致重物受到碰撞或滑落，安全性更好。施工人员只需根据楼梯台阶面高度、深度预设控制参数即可实现自动化载物上楼操作，自动化程度高，使用非常方便，无需人工运送，有助于节省人力成本，解决人工运送所带来的安全隐患问题和重物损坏问题。
附图说明
17.图1为本发明所述分段式电动载物上楼装置结构示意图；图2为本发明所述伸缩支腿机构正面结构示意图；图3为本发明所述伸缩支腿机构背面结构示意图；图4为本发明所述升降车机构收缩状态示意图；图5为本发明所述升降车机构伸长状态示意图；图6为本发明所述动力驱动机构结构示意图；图7为本发明所述间距调整机构正面结构示意图；图8为本发明所述间距调整机构背面结构示意图；图9为本发明所述转向机构正面结构示意图；图10为本发明所述转向机构背面结构示意图；图11为步骤1中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图12为步骤2中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图13为步骤3中分段式电动载物上楼装置位置示意图；
图14为步骤4中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图15为步骤5中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图16为步骤6中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图17为步骤7中分段式电动载物上楼装置位置示意图；图18为步骤8中分段式电动载物上楼装置位置示意图。
18.图中：1
‑
伸缩支腿机构；100
‑
底板；101
‑
伸缩载物板；102
‑
导轨a；103
‑
升降板；104
‑
步进电机a；105
‑
导轨b；106
‑
滑台a；107
‑
步进电机b；108
‑
导轨c；109
‑
滑台b。2
‑
升降车机构；200
‑
升降平台；201
‑
升降车底座；202
‑
定向轮；203
‑
固定耳板；204
‑
升降车连杆；205
‑
伺服电机a；206
‑
丝杆螺母；207
‑
活动耳板；208
‑
销轴。3
‑
动力驱动机构；300
‑
传动轴；301
‑
伺服电机b。4
‑
间距调整机构；400
‑
间距调整连杆；401
‑
升降车定位销轴a；402
‑
伺服电机b；403
‑
丝杆螺母b。5
‑
转向机构；500
‑
转向电机；501
‑
锥齿轮a；502
‑
锥齿轮b；503
‑
升降车定位销轴b；504
‑
转向连杆；505
‑
转向横拉板；506
‑
直齿轮；507
‑
齿轮传动轴；508
‑
直齿条。
具体实施方式
19.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，因此不能理解为对本发明的限制；术语“安装”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1所示，本发明所述的分段式电动载物上楼装置，包括伸缩支腿机构1、升降车机构2、动力驱动机构3、间距调整机构4以及转向机构5。
22.如图1、2、3所示，伸缩支腿机构1包括底板100、伸缩载物板101、导轨a102、升降板103、伸缩直线模组滑台、升降直线模组滑台。两个导轨a102分别固定在底板100两端，导轨a102上均开设有长条状通孔；伸缩载物板101位于底板100上方，两端均设有凸起，凸起分别卡接在两个长条状通孔中，保证伸缩载物板101能够在长条状通孔中滑动。
23.如图1、3所示，伸缩直线模组滑台包括对称固定在底板100上表面的一组步进电机a104和一组导轨b105，导轨b105内的丝杆端部安装有带轮，该丝杆上安装有滑台a106，滑台a106固定在伸缩载物板101下表面；步进电机a104能够通过带传动带动带轮转动，带轮带动丝杆转动，使得滑台a106能够沿着导轨b105滑动，即滑台a106能够带着伸缩载物板101做水平方向的运动。
24.如图1、2、3所示，升降直线模组滑台包括一组导轨c108，导轨c108均通过角钢固定在伸缩载物板101一侧，导轨c108侧边固定安装有步进电机b107，导轨c108内的丝杆端部安装有带轮，该丝杆上安装有滑台b109，两个滑台b109之间固定安装有升降板103；步进电机b107能够通过带传动带动带轮转动，带轮带动丝杆转动，使得滑台b109能够沿着导轨c108滑动，即滑台b109能够带着升降板103做竖直方向的运动。
25.所述伸缩载物板101用于运载重物，在爬楼过程中，伸缩载物板101表面始终保持
水平，伸缩载物板101表面可采用抛丸、喷砂等工艺增大摩擦，也可采用铺设防滑板的方式增大摩擦，保证运输过程中重物能够稳定在伸缩载物板101上，不会发生倾倒。
26.如图1、4、5所示，底板100下方安装有两组升降车机构2，分别为前升降车机构和后升降车机构。升降车机构2包括升降平台200、升降车底座201、定向轮202、固定耳板203、升降车连杆204、伺服电机a205、丝杆螺母a206、活动耳板207、销轴208。
27.如图5所示，升降车底座201下表面安装有定向轮202；升降平台200与升降车底座201之间安装有升降车连杆204，其中，升降平台200与升降车连杆204之间通过固定耳板203连接，升降车底座201一端与升降车连杆204之间通过固定耳板203连接，另一端与升降车连杆204之间通过活动耳板207连接。升降车底座201另一端对称设置有一组滑槽，活动耳板207安装在滑槽中，活动耳板207能够在滑槽中水平移动；两个滑槽相对的一侧均开设有供销轴208穿过的长条孔。升降车底座201上安装有伺服电机a205，伺服电机a205输出轴通过联轴器连接有丝杆，该丝杆上安装有丝杆螺母a206，丝杆螺母a206两侧均通过销轴208与活动耳板207连接。
28.伺服电机a205能够带动与之连接的丝杆转动，使得丝杆螺母a206沿水平方向运动，丝杆螺母a206能够通过销轴208带动活动耳板207在滑槽中水平移动，进而带动升降车连杆204沿竖直方向运动，实现升降平台200的上升和下降动作。
29.如图1、6所示，底板100下表面的后升降车机构中的定向轮202之间安装有传动轴300，传动轴300上安装有传动轮；动力驱动机构3包括传动轴300、传动轮以及安装在底板100下表面的伺服电机b301，伺服电机b301通过带传动与传动轮连接。伺服电机b301能够通过传动轮带动传动轴300转动，进而使得后升降车机构中的两个定向轮202转动，带动整个装置行走。本发明采用带传动的方式驱动定向轮202行走，传动更加平稳，能够实现缓冲吸振，有良好的挠性和弹性，能够防止过载打滑，而且结构简单，成本低，使用维护方便。
30.如图1、7、8所示，间距调整机构4包括间距调整连杆400、升降车定位销轴a401、伺服电机b402、丝杆螺母b403。后升降车机构的升降平台200上均安装有升降车定位销轴a401，与后升降车机构位置对应的底板100上开设有长条孔，升降车定位销轴a401另一端均安装在该长条孔中，升降车定位销轴a401能够在该长条孔中移动。两个升降车定位销轴a401之间连接有间距调整连杆400；伺服电机b402安装在底板100下表面，伺服电机b402输出轴通过联轴器连接有丝杆，该丝杆上安装有丝杆螺母b403，丝杆螺母b403与间距调整连杆400焊接固定。伺服电机b402能够带动与之连接的丝杆转动，使得丝杆螺母b403沿水平方向运动，进而带动间距调整连杆400和升降车定位销轴a401沿水平方向前后移动，实现对前升降车机构和后升降车机构之间间距的调整。
31.如图1、9、10所示，转向机构5包括转向电机500、锥齿轮a501、锥齿轮b502、升降车定位销轴b503、转向连杆504、转向横拉板505、直齿轮506、齿轮传动轴507、直齿条508。转向电机500安装在底板100下表面，转向电机500输出轴上安装有锥齿轮a501；底板100下表面还竖直安装有齿轮传动轴507，齿轮传动轴507下部安装有与锥齿轮a501相匹配的锥齿轮b502，在转向电机500的带动下，锥齿轮a501与锥齿轮b502啮合传动。
32.如图9、10所示，前升降车机构中的升降平台200上均安装有转向横拉板505，与前升降车机构位置对应的底板100上开设有长条孔，升降车定位销轴b503一端安装在升降平台200上，另一端穿过转向横拉板505并安装在该长条孔中，升降车定位销轴b503能够在该
长条孔中移动。转向横拉板505之间安装有转向连杆504，齿轮传动轴507底部安装有直齿轮506，靠近直齿轮506的转向连杆504一侧固定有与直齿轮506相匹配的直齿条508。
33.在转向电机500的作用下，锥齿轮a501与锥齿轮b502啮合传动，锥齿轮b502转动时，能够带动位于齿轮传动轴507底部的直齿轮506转动，直齿轮506带动直齿条508水平移动，进而带动转向连杆504水平移动，转向连杆504带动转向横拉板505运动，与此同时，升降车定位销轴b503在长条孔中移动，形成双摇杆机构，从而使得前升降车机构能够实现转向的功能。
34.本发明主要用于解决重物上楼的技术问题，该装置在载物爬楼过程中，利用前升降车机构、后升降车机构和伸缩支腿机构1交替爬台阶。在爬楼前，由施工人员根据踢面高度和深度，预先在控制系统中设定升降车机构2升降的变化位置和伸缩载物101板及升降支腿机构1的变化位置，进而对各个电机进行精准控制，实现精准载物爬楼操作。
35.利用本发明所述分段式电动载物上楼装置进行重物运输的流程图如图11所示，具体过程如下：步骤1：重物进场，在开阔地带利用叉车配合卸货，将重物放置在伸缩载物板101上，然后控制分段式电动载物上楼装置整体运动至楼梯口处，准备运送重物上楼，此时分段式电动载物上楼装置的位置如图11所示。
36.步骤2：前升降车机构和后升降车机构中的伺服电机a205均正转，带动与之连接的丝杆正转，使得丝杆螺母a206通过销轴208带动活动耳板207在滑槽中水平移动，进而带动升降车连杆204沿竖直方向伸长，使得前升降车机构和后升降车机构同步抬升，此时分段式电动载物上楼装置的位置如图12所示。
37.步骤3：伸缩支腿机构中的步进电机a104正转，通过带传动带动相应的丝杆正转，该丝杆上的滑台a106沿着导轨b105向前滑动，从而带动伸缩载物板101 前伸至第一级台阶上方；接着，伸缩支腿机构1中的步进电机b107正转，通过带传动带动相应的丝杆正转，该丝杆上的滑台b109沿着导轨c108向下运动，从而带动升降板103向下运动至第一级台阶面；此时分段式电动载物上楼装置的位置如图13所示。
38.步骤4：前升降车机构中的伺服电机a205反转，间接带动升降车连杆204沿竖直方向收缩；动力驱动机构3中的伺服电机b301正转，带动传动轴300转动，使得后升降车机构中的定向轮202转动，实现行走，直至前升降车机构移动至第一级台阶面上方，伸缩载物板101收缩至初始位置处。
39.接着，前升降车机构中的伺服电机a205正转，使得前升降车机构展开，直至前升降车机构的定向轮202支撑在第一级台阶面上；此时分段式电动载物上楼装置的位置如图14所示。
40.步骤5：伸缩支腿机构1中的步进电机b107反转，从而带动升降板103向上运动至初始位置处；重复步骤2至3，使得前升降车机构和后升降车机构同步抬升，伸缩载物板101 前伸至第二级台阶上方，升降板103支撑在第二级台阶面上；此时分段式电动载物上楼装置的位置如图15所示。
41.步骤6：重复步骤4，使得分段式电动载物上楼装置整体向前行走，前升降车机构的定向轮202支撑在第二级台阶面上；此时分段式电动载物上楼装置的位置如图16所示。
42.步骤7：重复步骤5，使得伸缩载物板101 前伸至第三级台阶上方，升降板103支撑
在第三级台阶面上，此时分段式电动载物上楼装置的位置如图17所示。
43.步骤8：后升降车机构中的伺服电机a205反转，使得后升降车机构向上收缩，脱离地面；间距调整机构4中的伺服电机b402正转，带动与之连接的丝杆转动，使得丝杆螺母b403沿水平方向运动，进而带动间距调整连杆400和升降车定位销轴a401沿水平方向前后移动，使得后升降车机构向前升降车机构靠近，直至后升降车机构位于第一级台阶面上方；接着，后升降车机构中的伺服电机a205正转，使得后升降车机构展开，后升降车机构的定向轮202支撑在第一级台阶面上；此时分段式电动载物上楼装置的位置如图18所示。
44.步骤9：重复上述过程直至将重物运送至指定楼层。
45.上述过程中，当分段式电动载物上楼装置运动至楼梯转角处等需要转向的位置时，转向机构5中的转向电机500工作，间接带动升降平台200上的转向横拉板505运动，与此同时，升降车定位销轴b503在长条孔中移动，形成双摇杆机构，进而实现转向功能。
46.所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。