一种高速公路路锥自动收放装置

申请号 CN201710640365.4 申请日 2017-07-31 公开(公告)号 CN107299604A 公开(公告)日 2017-10-27
申请人 南京理工大学; 发明人 曲鸿滨; 童一飞; 周开俊; 葛志浩; 林杰;
摘要 本 发明 公开了一种高速公路路锥自动收放装置,包括拨锥机构、带式 输送机 、卡板机构和收放箱机构。拨锥机构和带式输送机安装在工程车车厢上,拨锥机构进行路锥的横向输送,在卡板机构和带式输送机之间拨动路锥。带式输送机用于存放路锥并进行路锥的纵向输送。收放箱的上部为承载路锥的卡板机构,收放箱安装在工程车车体的右侧,收放箱内设有一个内抓取式机械爪,机械爪位于转动机构前端,可以在 水 平与竖直方向转动,转动机构安装在收放箱内的竖直 导轨 上,在路锥提升机构和行程放大机构的作用下可以实现路锥的提升与下降。收放箱的出入口前安装有一个高度略低于路锥的 门 形结构。回收路锥时该结构用于碰倒路锥,而放布时用于将躺倒的路锥扶起。
权利要求

1.一种高速公路路锥自动收放装置,其特征在于:包括拨锥机构(1)、带式输送机(2)、卡板机构(3)和收放箱机构(4);
所述拨锥机构(1)安装在带式输送机靠近车头一端;所述滚珠丝杠(10)由电机(5)驱动,电机(5)固定在电机座(14)上,电机座(14)固定在底座(13)一端,电机轴和丝杠一端通过凸缘联轴器(6)相连,底座上设有沿拨锥机构(4)方向的导轨,导轨滑(8)与导轨上表面相配合并与丝杠工作台(9)相固定,工作台头部沿导轨方向安装长拨杆(11)和短拨杆(7),由电机(12)驱动所述带式输送机(2)安装在工程车车厢上;包括驱动滚筒(17)和从动滚筒(15),驱动滚筒(17)和从动滚筒(15)之间安装托辊(16);
所述卡板机构(3)中部开尺寸大于路锥底部最大直径的矩形口,上卡板(20)和下卡板(19)在电磁的驱动下可以在平行于卡板机构(3)底面的平面内沿工程车行驶方向伸出与收缩,实现卡板机构(3)矩形口通道的开与闭;
所述收放箱机构(4)安装在工程车右侧壁,底部与地面平行,扶正机构(21)安装在收放箱框架的出入口处,由收放箱框架(22)底部沿出,头部设有横梁,与收放箱框架(22)入口平面平行,横梁下弧形导轨开口向工程车尾部,最下端开口部分与路面平行,每条弧形导轨由一段直框架支撑以提高强度;提升机构底座(29)固定在收放箱框架(22)上底面与收放箱框架(22)底面共面,背面与收放箱背面共面,液压缸(28)安装在提升机构底座(29)上壁下表面,伸缩方向向下,液压缸(28)的液压杆头部通过行程放大机构带动转动机构壳体(26)上下运动,转动机构壳体(26)与提升机构导轨(27)组成移动副,沿提升导轨移动,行程放大机构(30)连接壳体(26)背部与液压缸(28)的液压杆头部对行程进行放大,液压缸(25)一端安装在转动机构壳体(26)底部,另一端固定在转动机构连杆(24)中部,与其组成转动副,转动机构连杆(24)一端固定在转动机构壳体(26)顶部,可在液压缸(25)的驱动下转动,转动机构连杆(24)另一端安装内抓取式机械爪(23),与连杆(24)相垂直,并与转动机构连杆(24)相固定。
2.根据权利要求1所述的高速公路路锥收放装置,其特征在于:所述拨锥机构(1)中的导轨为滚珠直线导轨,起到分散载荷受力和导向的作用。
3.根据权利要求1所述的高速公路路锥收放装置,其特征在于:所述拨锥机构(1)中的轴承圆锥滚子轴承,可以平衡丝杠轴向力。
4.根据权利要求1所述的高速公路路锥收放装置,其特征在于:所述收放箱(4)的扶正机构(38)尾部开口以起到导向作用,增大了路锥相对位置的浮动性,使得不用调整行车方向即可将偏移距离不大的路锥收入收放箱中。
5.根据权利要求1所述的高速公路路锥收放装置,其特征在于:带式输送机(2)的机架(25)上设有调平脚环,用于保持带式输送机的平。

说明书全文

一种高速公路路锥自动收放装置

技术领域

[0001] 本发明涉及交通机械设备领域,特别是一种用于高速公路路锥自动收放的装置。

背景技术

[0002] 公路在进行维护时,为了保证道路畅通和行车安全要对施工路段进行封闭管制,并通过放置交通路锥对来车进行调流。目前我国在绝大多数情况仍采用人工的方式对交通路锥进行摆放和回收。然而这种人工收放的方式在车流量大、车速快的高速公路上实现的效果并不理想。人工摆放的交通路锥不但摆放效率低、整齐度差,而且摆放人员的安全没有保障,很容易造成交通事故。所以就需要一种路锥自动收放装置来代替人工方法以克服这些缺点,保证路锥收放的效率和安全性。
[0003] 已经有一些机构和个人对路锥自动受访者装置进行了研究,但都存在一定的问题。2013年,杨立新,王川,李玉善在《Road cone gripping manipulator with asymmetric opening angles》文中,提出了用液压缸驱动的机械手抓取路锥的方案,机械手为夹取式,加紧路锥的头部进行操作,该机械手用于路锥自动放布回收车上,设有固定座,整个机构结构简单、动作灵活、占空间小,但抓取时该机构需与路锥相对应,故定位较为复杂,操作成功率没有保障。2014年,李健在《路锥收放装置》文中,提出了在车体一册用于收取路锥,另一侧用于放布路锥的装置,但此方案存储路锥是将路锥横躺存放,较为不便,效率较低。所以本专利根据上述研究存在的问题进行了进一步的研究。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷,提供一种用于高速公路路锥自动收放的装置。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种高速公路路锥自动收放装置,主要包括收放箱机构、卡板机构、带式输送机和拨锥机构。收放箱安装在工程车车体的右侧,收放箱内设有一个内抓取式机械爪,机械爪位于转动机构前端,可以在平与竖直方向转动,转动机构安装在收放箱内的竖直导轨上,在路锥提升机构和行程放大机构的作用下可以实现路锥的提升与下降。收放箱的出入口前安装有一个高度略低于路锥的形结构。回收路锥时该结构用于碰倒路锥,而放布时用于将躺倒的路锥扶起。收放箱的上部为承载路锥的卡板机构,用于暂时存放回收来的路锥和放置待摆放的路锥。带式输送机和拨锥机构安装在工程车车厢上,其中带式输送机用于存放路锥并进行路锥的纵向输送。拨锥机构进行路锥的横向输送,在卡板机构和带式输送机之间拨动路锥。
[0006] 所述收放箱箱机构主要完成路锥的摆放和回收。收放箱的功能主要由四部分共同协作实现,分别是路锥扶正机构、内抓取式机械爪机构、转动机构和提升机构。
[0007] 所述路锥扶正机构由21.3×2.3管和5mm厚钢板焊接而成,安装于收放箱的出入口处。摆放时,从收放箱放下的路锥是平躺在地面上的,且锥尖朝向收放箱出口,随着工程车前进,路锥在扶正机构的一段竖直方向上的圆导轨的作用下扶正,完成摆放过程。回收时,随着工程车的行驶,收放箱慢慢靠近路面上摆放的路锥,路锥被略低于路锥高度的水平横梁推倒,路锥内部面向水平的机械爪,等待机械爪插入抓取。由于回收时收放箱出入口要与路锥对齐,为增大路锥相对位置的浮动性,增大扶正机构的尾部开口以起到导向作用,使得不用调整行车方向即可将偏移距离不大的路锥收入收放箱中。
[0008] 所述内抓取式机械爪使用小行程液压缸驱动,当机械爪进入路锥内部时,机械爪在液压缸的推作用下张开,从内部张紧路锥,即可带动路锥转动和提升。当把路锥放置到卡板机构上后,液压缸回收,机械爪松开路锥并退出。摆放过程与回收过程相反。
[0009] 所述转动机构主要带动机械爪和路锥完成在水平和竖直方向90°的转动,通过平键与机械爪相连接,同时在液压缸的推力作用下实现转动过程。回收时把水平状态的路锥转动到竖直方向上等待提升;摆放时将竖直状态的路锥平放在路面上。
[0010] 所述提升机构用于把竖直状态的路锥提升到卡板上暂时存放,或将卡板上的路锥取下。提升机构同样由液压驱动,通过液压杆的伸长与回收实现下降与提升。设置一个4倍的行程放大机构对液压缸的行程进行放大。提升机构固定在收放箱框架上。
[0011] 所述卡板机构是带式输送机和收放箱机构之间重要的连接机构,起到路锥的暂时存放和过渡的作用。卡板机构包括上下两对卡板,每对卡板由电磁的吸合和释放控制。卡板厚20mm宽400mm。上下卡板之间的距离必须大于路锥底座的厚度,并且成摞的路锥底座之间的距离要能插入一个卡板。
[0012] 所述带式输送机在整个路锥收放装置中的作用有两个:存储成摞的路锥和纵向传送路锥。带式输送机的主要组成部分包括:驱动装置、滚筒、输送带、托辊、支架、调平脚环和张紧装置。带式输送机作业时,驱动器带动驱动滚筒转动,驱动滚筒与输送带之间的摩擦力带动输送带向前运动,输送带上承载着路锥,从而完成路锥的纵向传送。
[0013] 所述拨锥机构的主要功能是在摆放时将路锥从带式输送机上拨动到收放箱上部的卡板机构上,回收时将卡板上暂时存放的路锥拨回到带式输送机上存放。主要组成部分有底座、滚珠丝杠、导轨、拨杆、电机工作台、固定架等。
[0014] 本发明与现有技术相比,其显著优点为:结构简单可靠,液压驱动稳定,回收、摆放、储存全部实现自动化,具有良好的应用前景。附图说明
[0015] 当结合附图考虑时,通过参照下面的详细描述,能够能完整地理解本发明,并且能得知其中的优点。因此此处用附图提供对本发明的进一步理解。如图其中:
[0016] 图1是本发明高速公路路锥自动收放装置的拨锥机构结构示意图。
[0017] 图2是本发明高速公路路锥自动收放装置的带式输送机结构示意图。
[0018] 图3是本发明高速公路路锥自动收放装置的卡板机构结构示意图。
[0019] 图4是本发明高速公路路锥自动收放装置的收放箱机构结构示意图。
[0020] 图5是本发明高速公路路锥自动收放装置的收放箱机构内部结构示意图。图6是本发明高速公路路锥自动收放装置的整体结构示意图。

具体实施方式

[0021] 为了对本发明的技术特征、目的和实施方式有更清楚的理解,下面将结合说明书附图,对本发明作进一步说明。
[0022] 结合图1至图6,本发明公开了一种高速公路路锥自动收放装置,组成部分为拨锥机构(1)、带式输送机(2)、卡板机构(3)和收放箱机构(4)。收放箱(4)安装在工程车右侧壁,底部与地面平行,顶部安装卡板机构(3),四个侧壁与收放箱侧壁共面,带式输送机(2)安装在工程车车厢上,上表面与卡板机构(3)上表面平行,带式输送机靠近车头一端安装拨锥机构(1)。
[0023] 所述拨锥机构(1)安装在带式输送机靠近车头一端;所述滚珠丝杠(10)由电机(5)驱动,电机(5)固定在电机座(14)上,电机座(14)固定在底座(13)一端,电机轴和丝杠一端通过凸缘联轴器(6)相连,底座上设有沿拨锥机构(4)方向的导轨,导轨滑(8)与导轨上表面相配合并与丝杠工作台(9)相固定,工作台头部沿导轨方向安装长拨杆(11)和短拨杆(7),由电机(12)驱动;
[0024] 所述带式输送机(2)已在张秀维《交通路锥自动收放系统的设计与研究》中发表。
[0025] 所述卡板机构(3)中部开尺寸大于路锥底部最大直径的矩形口,上卡板(20)和下卡板(19)在电磁力的驱动下可以在平行于卡板机构(3)底面的平面内沿工程车行驶方向伸出与收缩,实现卡板机构(3)矩形口通道的开与闭。
[0026] 所述收放箱机构(4)安装在工程车右侧壁,底部与地面平行,扶正机构(21)安装在收放箱框架的出入口处,由收放箱框架(22)底部沿出,头部设有横梁,与收放箱框架(22)入口平面平行,横梁下弧形导轨开口向工程车尾部,最下端开口部分与路面平行,每条弧形导轨由一段直框架支撑以提高强度。提升机构底座(29)固定在收放箱框架(22)上底面与收放箱框架(22)底面共面,背面与收放箱背面共面,液压缸(28)安装在提升机构底座(29)上壁下表面,伸缩方向向下,液压缸(28)的液压杆头部通过行程放大机构带动转动机构壳体(26)上下运动,转动机构壳体(26)与提升机构导轨(27)组成移动副,沿提升导轨移动,行程放大机构(30)连接壳体(26)背部与液压缸(28)的液压杆头部对行程进行放大,液压缸(25)一端安装在转动机构壳体(26)底部,另一端固定在转动机构连杆(24)中部,与其组成转动副,转动机构连杆(24)一端固定在转动机构壳体(26)顶部,可在液压缸(25)的驱动下转动,转动机构连杆(24)另一端安装内抓取式机械爪(23),与连杆(24)相垂直,并与转动机构连杆(24)相固定。实施例1
[0027] 在回收路锥时,随着工程车沿路锥摆放路径向路锥后退,与路锥对齐,收放箱(4)慢慢靠近路面上摆放的路锥,当路锥进入门形结构(21)的范围后,路锥被略低于路锥高度的水平横梁推倒,路锥内部面向水平的机械爪(23),等待机械爪(23)插入抓取。随后处于水平状态的机械爪(23)伸入躺倒的路锥内部,内抓取式机械爪(23)在液压缸驱动力的作用下撑起,使得路锥固定在机械手上,然后机械手随转动机构(24)在液压缸(25)的推力作用下转动到竖直方向,升降机构的液压缸(28)收缩带动路锥沿导轨(27)向上运动,向卡板机构(3)输送,此时卡板机构(3)的上卡板(20)在电磁铁的吸合力作用下一直保持收缩状态,在路锥提升机构把回收来的路锥提升到路锥底座上表面距离下卡板(19)下表面10-20mm处时,控制下卡板(19)的电磁铁上电,下卡板(19)在吸力作用下回收,若下卡板(19)已存放路锥,则已回收路锥会下落到正回收路锥上,然后提升机构继续提升,直至路锥下表面高于下卡板(19)上表面10-20mm时,电磁铁断电,下卡板(19)伸出,全部路锥落到下卡板(19)上,完成一个路锥的回收。重复上述过程直到将一定数量的路锥堆叠起来之后,然后通过一个拨锥机构(1)将卡板机构(3)上暂时存放的一摞路锥拨送到车厢里的带式输送机(2)上储存,随着输送带的运动可以储存多组路锥,完成路锥完整的存放过程。实施例2
[0028] 路锥的摆放过程中,拨锥机构(1)先将路锥从车厢里的带式输送机(2)上拨动到卡板机构(3)上,初始状态上卡板(20)收缩,下卡板(19)伸出,路锥拨动到卡板上时上卡板(20)伸出,此时有一个路锥的底座被限制在两卡板之间,然后下卡板(19)收缩,此路锥会落到已经提升上来的机械爪(23)上,完成一个路锥的放出,而其余路锥会被上卡板(20)承接住。机械爪液压缸伸长,机械爪从内部张紧路锥,升降机构的液压缸(28)伸长,带动路锥下落后,下卡板(19)伸出,上卡板(20)收缩,其余路锥落到下卡板(20)上,同时转动机构(24)在液压缸(25)的回收力作用下转动到水平状态,随后机械爪(23)收缩,路锥脱离机械爪(23),此时路锥是平躺在地面上的,且锥尖朝向收放箱(4)出口,随着工程车前进,路锥在扶正机构(21)的一段竖直方向上的圆导轨的作用下扶正,完成一个路锥的摆放,重复上述过程,完成路锥完整的摆放过程。
[0029] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和突出优点。本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等效物界定。
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