專利名稱：下水道疏通智能清淤車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及城市下水道疏通、清淤等作業。
背景技術：
目前，國內大中小城鎮下水管道的情況非常復雜，大中型城市的主下水管道尺寸較大，不易產生嚴重的堵塞，但各支管道尺寸較小，尤其是小的街道和小區，下水管道中污水的流速較慢，常會因建筑垃圾、油污等生活垃圾造成結垢堵塞；而大中城市的老城區以及小城鎮，其下水管道尺寸較小，且多為水泥管道，甚至還有磚徹的下水管道存在，極易產生堵塞，有時還會有樹木的根系植入造成堵塞。一般情況，當管道堵塞時通過沖洗、絞拉等方法使淤積物集中到落底式豎井中，然后通過人工掏扒或使用專用機械抽吸、抓取進行清理。下水道疏通清理工作，工作環境差，工作效率低，影響城市的生活環境。抓掘類清淤機械，能夠適應各種淤積物，工作效率得到了很大提高，但工作中每次抓取和釋放工作中，工作臂的運動、定位靠人工操作，抓掘裝置下井工作需增加一名操作工在井口觀察、指 車，影響其效率的進一步提聞。國內城市下水管道嚴重堵塞時的疏通清理，一直是市政部門面對的頑疾之一。現階段我國下水道疏通清理機械應用處于剛剛起步階段，現階段國內中小城鎮的大部分疏通清理工作，主要仍依靠人工疏通清理，疏通清理工作相當麻煩，一般情況需要先排出管道中余氣，再抽吸去污液，很多情況需要人工下井作業，費時費工，又臟又累，更嚴重的問題是操作不當還會危及下井操作人員的生命安全(傷亡事故時有發生)。工作地域大小情況、窨井垂直深度不同大小情況等，使窨井清淤工作的環境特殊。本項實用新型面對窨井清淤的復雜工作環境情況，利用執行工步遙控的優勢，以彌補空間運動不便引起的工作率低下等問題。 發明內容實用新型的目的在于:提供一種集對窨井的自動精確定位、沖穿、沖洗、污物抓取、裝車、自卸等功能于一體的下水道疏通智能清淤車，實現對窨井的精確定位及自動清淤功能，效果好，操作安全，效率高。本實用新型的技術解決方案是:本實用新型下水道疏通智能清淤車采用運動控制器作為主控單元，32外線測距儀加旋轉平臺作為窨井位置的智能定位單元，電液比例閥加伺服油缸作為末端精確執行單元，對窨井污物的清除實現全自動控制。在下水道堵塞不嚴重時使用沖穿頭或管道浮式沖洗頭，在堵塞嚴重時使用旋轉式管道清洗器，可切削、摔打、破碎各類污物，將下水管道疏通清洗。所述下水道疏通智能清淤車包括:車輛底盤、腳撐、控制箱、絞盤總成、轉盤總成、側防護、液壓總成、清水箱、擋泥板、智能控制總成、翻斗油缸、工具箱、沖穿總成、后防護、淤泥箱翻斗、立柱、變幅油缸、橫臂總成、水箱人孔、抓斗總成等。其中，智能控制總成對絞盤、轉盤、油缸、閥體的控制，實現橫臂的伸、縮、轉動，抓斗的升、降、開合，沖穿裝置的放置、工作，實現下水道疏通全過程的自動化，其組成包括:坐標定位平臺、觸摸屏、運動控制器、電控液壓閥組、第二限位開關、第一限位開關、步進電機驅動器、伺服電機驅動器、激光傳感器、電磁換向閥、比例電磁閥、位移傳感器、編碼器、第一位移傳感器、第二位移傳感器、紅外接近開關等。本實用新型的坐標定位平臺安裝在立柱的側壁上，用于采集窨井的位置信號，坐標定位平臺的信號輸出端與運動控制器的位置信號輸入端相連，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥塊組控制轉盤、橫臂及抓斗的動作。本實用新型的坐標定位平臺為X-Y-Z三維坐標平臺，包括激光傳感器、伺服電機、步進電機、伺服電機驅動器、步進電機驅動器、第一限位開關和第二限位開關，工作時在窨井處放置有反射光的標志桿，激光傳感器發射激光，同時，接收來自標志桿發射的光信號，激光傳感器的信號輸出端與運動控制器的光信號輸入端相連，運動控制器的電機控制信號輸出端分別通過伺服電機驅動器和步進電機驅動器控制伺服電機和步進電機的運轉，所述的伺服電機和運動控制器之間串接第一限位開關，步進電機和運動控制器之間串接第二限位開關。本實用新型中，第一位移傳感器和第二位移傳感器分別安裝在變幅油缸和橫臂上，作為變幅油缸和橫臂的到位檢測器，用于檢測變幅油缸和橫臂的位置信號，第一位移傳感器和第二位移傳感器的檢測信號輸出端與運動控制器的對應位移信號輸入端相連，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥模塊組的對應比例電磁閥控制橫臂和變幅油缸的動作。本實用新型中，磁電機線圈安裝在立柱頂端的齒輪轉子上，當抓斗下放至底部時，齒輪轉子停止 轉動，磁電機線圈不再切割磁感線，磁電機線圈的感應信號輸出至運動控制器的對應電信號輸入端。紅外接近開關安裝在抓斗的頂部與橫臂的連接端上，當抓斗上升至頂部是，紅外接近開關的感應信號輸出至運動控制器的對應電信號輸入端，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥塊組的對應電磁換向閥控制抓斗的動作。本實用新型中的編碼器安裝在轉盤下方的旋轉軸上，編碼器用于采集轉盤的旋轉到位信號，編碼器的感應信號輸出至運動控制器的對應電信號輸入端，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥塊組的對應比例電磁閥控制轉盤的動作。本實用新型在橫臂末端安裝磁電機線圈及齒輪轉子，在轉盤下方的旋轉軸上安裝編碼器；電機驅動器、運動控制器、觸摸屏安裝在控制箱；控制箱和電控液壓閥組分別安裝在轉盤右側；運動控制器分別連接坐標平臺，電控液壓閥組、編碼器、位移傳感器、磁電機線圈及紅外接近開關，再通過串聯通訊電纜連接觸摸屏組成系統控制的人機交互畫面。本實用新型具有以下優點:1、本實用新型下水道疏通智能清淤車，將窨井清淤操作手工操作改為全自動控制操作。，極大地提高了作業質量和生產效率高，節約了大量的人力、物力和時間，降低了窨井清淤中的勞動強度。2、本實用新型下水道疏通智能清淤車所用沖穿頭除一般沖穿頭、沖洗頭外，使用了旋轉式管道清洗器，可切割、破碎各類頑固的污物，這一技術在國內首次使用。3、本實用新型下水道疏通智能清淤車結構簡單、作業質量高、生產效率高、經濟實用，是窨井清淤的高效、安全設備，適宜于大面積推廣使用。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的工作流程圖。圖3為本實用新型的電控系統結構圖。圖4為本實用新型定位完成后的清淤規劃圖。圖中:1、車輛底盤，2、腳撐，3、控制箱，4、絞盤總成，5、轉盤總成，6、側防護，7、液壓總成，8、清水箱，9、擋泥板，10、智能控制總成，11、翻斗油缸，12、工具箱，13、沖穿總成，14、后防護，15、淤泥箱翻斗，16、立柱，17、變幅油缸，18、橫臂總成，19、水箱人孔，20、抓斗總成，21、坐標定位平臺，22、觸摸屏，23、運動控制器，24、電控液壓閥組，25、第二限位開關，26、第一限位開關，27、步進電機驅動器，28、伺服電機驅動器，29、激光傳感器，30、電磁換向閥，31、比例電磁閥，32、位移傳感器，33、編碼器，34、第一位移傳感器，35、第二位移傳感器，36、紅外接近開關。
具體實施方式
如圖1-4所示，本實用新型下水道疏通智能清淤車整機通過螺絲連接的方式，首先把兩個位移傳感器分別安裝在橫臂和變幅油缸上，在橫臂末端安裝磁電機線圈及齒輪轉子，在轉盤下方的旋轉軸上安裝編碼器，三維坐標定位平臺安裝在立柱右側面上。電機驅動器、運動控制器、觸摸屏等安裝在控制箱。控制箱和電控液壓閥塊組分別安裝在轉盤右側。運動控制器分別連接X-Y-Z三維坐標平臺，電控液壓閥塊組、編碼器、位移傳感器、磁電機線圈及紅外接近開關，再通過串聯通訊電纜連接觸摸屏組成系統控制的人機交互畫面。
運動控制器控制著整個系統的自動運行，運動控制器通過X-Y-Z三維坐標定位平臺采集窨井坐標位置的原始數據，通過算法確定橫臂需要旋轉的角度及伸出的距離。運動控制器通過控制電控液壓閥塊組實現對液壓缸、擺線馬達及軸向阻塞馬達的控制，通過編碼器及位移傳感器反饋的信號，實現清淤車自動清淤。X-Y-Z三維坐標定位平臺，掃描窨井處按放標志桿根據上下兩點所掃描的數據，通過算法確定橫臂需要旋轉的角度及伸出的距離。本實用新型下水道疏通智能清淤車工作時首先提升抓斗至紅外接近開關報警，變幅油缸伸出橫臂拾起，合上抓斗，旋轉轉盤，使橫臂旋轉到窨井中心的角度，變幅油缸收縮至橫臂水平，抓斗向下放1.1米。判斷橫臂伸出的距離是否超過1.1米，如果沒有超過，橫臂伸出到窨井上方。如果超過橫臂伸出1.1米，橫臂伸出1.1米，抓斗向下放1.1米，橫臂伸出到窨井上方。。放下抓斗至井底，向上提升抓斗0.5S，打開抓斗，放下抓斗至井底，合上抓斗，提升抓斗至紅外接近開關報警，判斷橫臂收縮是否超過1.1米，如果沒有超過1.1米，橫臂完全回收，提升抓斗至紅外接近開關報警。如果超過1.1米，橫臂收縮1.1米，提升抓斗至紅外接近開關報警，橫臂完全回收，提升抓斗至紅外接近開關報警。變幅油缸伸出橫臂拾起，旋轉橫臂至車廂上方的初始位置，變幅油缸收縮，橫臂放平，打開抓斗，放出淤泥，完成一次清淤過程。循環執行觸摸屏，設定抓取次數。智能化清淤車的工作流程簡述如下，如附圖2所示首先整機初始化；[0031 ] 通過觸摸屏選擇工作模式；手動工作模式:通過觸摸屏上對應的按鈕控制相應的執行機構；自動工作模式:首先通過X-Y-Z三維坐標定位平臺采集的窨井坐標數據，設定清淤次數，執行清淤工作規劃。執行完一次清淤循環后，可以根據需要追加清淤次數。
該車整個起吊機械部分有:轉盤負責起吊裝置水平面上0-200的調節,絞盤負責與抓斗油缸連接，高壓油管和抓斗連接的鋼絲繩的收放。立柱承擔吊臂重量，橫臂有三節，裝有兩個伸縮油缸負責橫臂伸縮，橫臂兩端各有一個滾輪，負責抓斗高壓油管和鋼絲繩滾動，還有一只變幅油缸與立柱相連，負責改彎吊臂角度，抓斗裝置有抓斗和抓斗油缸，抓斗油缸負責抓斗開合。該車淤泥箱承載窨井清除的污物，淤泥箱下有雙作用自卸油缸。
權利要求1.下水道疏通智能清淤車，其特征在于:所述的下水道疏通智能清淤車包括:車輛底盤⑴、控制箱⑶、絞盤總成⑷、轉盤總成(5)、液壓總成(7)、智能控制總成(10)、翻斗油缸(11)、立柱(16)、變幅油缸(17)、橫臂總成(18)、抓斗總成(20)工作部分；智能控制總成(10)由坐標定位平臺(21)、觸摸屏(22)、運動控制器(23)、電控液壓閥塊(24)、第二限位開關(25)、第一限位開關(26)、步進電機驅動器(27)、伺服電機驅動器(28)、激光傳感器(29)、電磁換向閥(30)、比例電磁閥(31)、位移傳感器(32)、編碼器(33)、第一位移傳感器(34)、第二位移傳感器(35)、紅外接近開關(36)組成；坐標定位平臺安裝在立柱的側壁上，坐標定位平臺的信號輸出端與運動控制器的位置信號輸入端相連，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥塊；激光傳感器的信號輸出端與運動控制器的光信號輸入端相連，運動控制器的電機控制信號輸出端分別通過伺服電機驅動器和步進電機驅動器；伺服電機和運動控制器之間串接第一限位開關，步進電機和運動控制器之間串接第二限位開關；第一位移傳感器和第二位移傳感器分別安裝在變幅油缸和橫臂上；第一位移傳感器和第二位移傳感器的檢測信號輸出端與運動控制器的對應位移信號輸入端相連，運動控制器的控制信號輸出端通過電控液壓閥塊組的對應比例電磁閥；紅外接近開關安裝在抓斗的頂部與橫臂的連接端上；編碼器安裝在轉盤下方的旋轉軸上；兩個位移傳感器分別安裝在橫臂和變幅油缸上，在橫臂末端安裝磁電機線圈及齒輪轉子，在轉盤下方的旋轉軸上安裝編碼器；電機驅動器、運動控制器、觸摸屏安裝在控制箱；控制箱和電控液壓閥塊分別安裝在轉盤右側；運動控制器分別連接坐標平臺，電控液壓閥塊、編碼器、位移傳感器、磁電機線圈及紅外接近開關，再 通過串聯通訊電纜連接觸摸屏組成系統控制的人機交互畫面。
專利摘要本實用新型公開了下水道疏通智能清淤車，下水道疏通智能清淤車由車輛底盤(1)、腳撐(2)、控制箱(3)、絞盤總成(4)、轉盤總成(5)、側防護(6)、液壓總成(7)、清水箱(8)、擋泥板(9)、智能控制總成(10)、翻斗油缸(11)、工具箱(12)、沖穿總成(13)、后防護(14)、淤泥箱翻斗(15)、立柱(16)、變幅油缸(17)、橫臂總成(18)、水箱人孔(19)、抓斗總成(20)等組成。本實用新型以運動控制器為主控單元，32外線測距儀加旋轉平臺為窨井位置的智能定位單元，電液比例閥加伺服油缸作為末端精確執行單元。實現對窨井的自動精確定位及自動對窨井沖穿、清洗、污物抓取、裝車等功能，同時具有自卸功能。
文檔編號E03F7/10GK203129318SQ20122036292
公開日2013年8月14日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者丁洪兵, 呂建強, 陳聯艮, 夏永彬, 章小惠, 劉敬福, 呂宸, 唐義峰, 王連, 吳磊磊 申請人:淮安市蘇通市政機械有限公司