CN114803379B - 一种防洪堤坝加固系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及码垛运输设备技术领域，提出了一种防洪堤坝加固系统及方法，包括均具有履带行走机构的打包装置、运输装置和码垛装置，码垛装置还包括转动设置在履带行走机构上的安装件，第一输送机构铰接设置在安装件上，铰接轴和安装件在履带行走机构上的转动轴相互垂直，第一输送机构的上料端靠近运输装置，第二输送机构滑动设置在第一输送机构上，码放机构设置在第二输送机构的下料端，且随第二输送机构移动，调整机构设置在履带行走机构上，驱动端铰接在码放机构和/或第二输送机构上，调整机构的驱动端具有三个方向的自由度。通过上述技术方案，解决了相关技术中防洪堤坝码垛操作目前主要依赖人工，不能快速可靠的进行砂袋码放的问题。

Description

一种防洪堤坝加固系统及方法

技术领域

本发明涉及码垛运输设备技术领域，具体的，涉及一种防洪堤坝加固系统及方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地形、地质条件复杂，为防患堤坝决口，在汛期之前对有隐患的堤坝加固作为防患于未然的必要手段，而砂袋作为在堤坝防洪、水患减灾的必要战略物质被广泛、大量使用。

以往的抗洪救援任务重，从砂袋装填、运输到码放均离不开救援人员的艰苦奋战，但依靠官兵手提肩扛的方式，不仅体力消耗大、效率低，而且人员处于险境，工作条件极为艰苦，极易对人员造成不可恢复的损伤，甚至危险。此外，由于全部是人工操作，砂袋的装填质量，砂袋从后方运送到防洪一线的效率，以及砂袋码放质量和牢固程度，都会影响最终防洪效果。

进一步，为了避免人工操作，一些防洪步骤中引入了机械配合码垛，但是依旧会出现一些问题：

1:为了辅助砂带运输，使用常规的输送设备，还需人工搬运至施工场地，在恶劣环境时，人员尚且无法顺利抵达，更无法将输送设备搬运过去，更无法妥善处理在输送过程中出现失误的情况；

2:由于砂袋的码放需要沿着河岸线进行码放，也就是需要砂袋调转方向，码放到合适的角度和位置，目前传统的码放设备不能达到此要求，所以，即使砂袋能够顺利输送到防洪一线，更没有一种高效、可靠的设备能够码放砂袋，保证堤坝加固的可靠性。

发明内容

本发明提出一种防洪堤坝加固系统及方法，解决了相关技术中防洪堤坝码垛操作目前主要依赖人工，不能快速可靠的进行砂袋码放的问题。

本发明的技术方案如下：

一种防洪堤坝加固系统，包括顺序布置的打包装置、运输装置以及码垛装置，所述打包装置、运输装置和所述码垛装置均包括履带行走机构，所述码垛装置还包括

安装件，转动设置在所述履带行走机构上，

第一输送机构，铰接设置在所述安装件上，铰接轴和所述安装件在所述履带行走机构上的转动轴相互垂直，所述第一输送机构的上料端靠近所述运输装置，

第二输送机构，沿着所述第一输送机构的输送方向滑动设置在所述第一输送机构上，且随所述第一输送机构同步转动，

码放机构，设置在所述第二输送机构的下料端，且随所述第二输送机构移动，

调整机构，设置在所述履带行走机构上，驱动端铰接在所述码放机构和/或所述第二输送机构上，所述调整机构的驱动端具有三个方向的自由度。

作为进一步的技术方案，所述码放机构包括

支架，设置在所述第二输送机构的下料端，

下料件，设置在所述支架上，具有相对所述支架转动的自由度，

转动件，一端转动设置在所述支架上，另一端设置在所述下料件上，驱动件驱动所述转动件和所述下料件相对所述支架转动。

作为进一步的技术方案，所述下料件包括

挡件，移动设置在所述支架上，所述挡件移动后形成或者取消形成托件，所述托件位于所述第二输送机构下料端，所述托件用于承托砂袋。

作为进一步的技术方案，所述挡件具有两个，两个所述挡件通过转轴相对转动设置在所述支架上，还包括

齿轮，具有两个，相互啮合，且分别设置在两个所述转轴上，驱动电机驱动任意一个所述齿轮转动。

作为进一步的技术方案，所述第一输送机构和所述第二输送机构均具有电机和输送带，所述电机驱动所述输送带转动，所述第一输送机构的下方还设置有导向件，所述第二输送机构的两侧具有滑槽，所述导向件滑动设置在所述滑槽内。

作为进一步的技术方案，所述码垛装置还包括

缓冲装置，设置在履带行走机构上，位于所述第一输送机构和所述运输装置之间，包括

缓冲架，设置在履带行走机构上，具有由高到低顺序设置的第一倾斜段、水平段和第二倾斜段，所述第一倾斜段较高一端靠近所述运输装置，所述第一倾斜段较低一端靠近所述水平段，所述第二倾斜段较高一端靠近所述水平段，所述第二倾斜段较低一端靠近所述第一输送机构，

挡料件，设置在所述水平段上，用于限位砂袋，

排料装置，设置在所述缓冲架上，用于驱动所述砂袋朝向所述第二倾斜段间歇移动。

作为进一步的技术方案，所述水平段下方具有容纳空间，所述排料装置位于所述容纳空间内，所述排料装置包括

平行四连杆机构，具有两个活动端和两个固定端，所述活动端和所述固定端之间依靠相互平行的两个摆杆连接，两个所述活动端之间设置有等距间隔布置的若干个拨件，所述活动端移动带动所述拨件抵接或脱离抵接所述砂袋。

作为进一步的技术方案，所述运输装置还包括

层叠式输送装置，通过调平机构设置在所述履带行走机构上，所述层叠式输送装置包括

输送架，具有若干个，且远离所述码垛装置的输送架搭接在靠近所述码垛装置的输送架上方，相互之间通过链轮和链条机构实现相对运动。

一种防洪堤坝智控加固方法，使用上述的一种防洪堤坝加固系统，且包括如下步骤，

A：所述码垛装置移动到防洪堤坝加固一线场地，所述运输装置移动到所述码垛装置一侧，展开层叠式输送装置，所述打包装置通过运输车运动到防洪堤坝加固后方场地，

B：所述打包装置固定好位置后，筛选物料并装袋封口，形成砂袋，

C：所述运输装置将所述砂袋运送至缓冲装置，砂袋在第一倾斜段滑下后，定位在所述挡料件处，所述拨件托举砂袋朝第二倾斜段移动，所述拨件将砂袋放置在第二倾斜段后，砂袋沿着第二倾斜段滑至第一输送机构，

D：砂袋通过第一输送机构和第二输送机构后，输送至码放机构进行码放，码放机构码放前，通过调整机构带动第一输送机构、第二输送机构和码放机构同步转动，通过调整机构还带动第二输送机构相对所述第一输送机构移动，调整码放位置，

F：确定码放位置后，码放砂袋，砂袋码放为砂袋垛，

G：随着砂袋垛长度不断向前延伸，所述码垛装置移动位置，所述运输装置中，靠近所述码垛装置的输送架移动，层叠式输送装置整体长度缩短。

作为进一步的技术方案，远程集中控制系统控制和监控所述打包装置、所述运输装置和所述码垛装置移动。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，为了解决相关技术中防洪堤坝码垛操作目前主要依赖人工，不能快速可靠的进行砂袋码放的问题，提出了一种防洪堤坝加固系统，此系统能够很好的解决常规的输送设备笨重，无法顺利运输至防洪一线的问题，并且随着砂袋不断的码放，设备位置无法适应性调整的问题，此系统通过在打包装置、运输装置和码垛装置上设置履带行走机构，能够自己进行行走，位置方便移动和调整。

2、本发明中，为了提高砂袋的码放效率，以及保证码放的位置和角度能够进行任意可调的问题，设计了一种码垛装置。对于此技术问题，一直是难以解决的，因为虽然在相近领域中，常见的三维可调的机械手有很多，但是直接应用过来还存在着效率的问题，原因在于，码垛装置是直接承接输送装置输送过来的砂袋的，输送装置是源源不断将砂袋输送到码垛装置，码垛装置如果采用现有技术中的三维可调的机械手，机械手需要将砂袋从输送装置的落料位置移动到最终码放位置，且在过程中需要调整好砂袋的码放位置和码放角度，此过程机械手不断的在这两个位置之间往返，浪费了码放的时间，且机械手效率如果不高的话，就会造成输送装置的下料口堆积，来不及码放的砂袋可能造成输送装置落料不顺畅，造成故障，需要人员进行维修和监控，违背了设计初衷。

所以这一问题也亟待解决，对于这一问题设计了一种码垛装置，此装置包括了两个主要部分，一个是输送机构，另一个是码放机构，此方案的核心思路在于，通过输送机构调整砂袋位置，通过码放机构调整砂袋角度，调整过程和输送过程同步进行。具体是将输送机构直接衔接输送装置，输送机构可以调整角度和长度，且码放机构就设置在输送机构上，码放机构随输送机构同步调整位置，输送装置上的砂袋落到输送机构上后，通过输送机构一边运输，一边调整落砂袋的位置，砂袋从输送机构直接落到码放机构上，码放机构具有自转的自由度，码放机构调整砂袋的角度后，实现落料，这时砂袋的位置和角度都是所需角度，且此过程是伴随砂袋运输同步进行的，此结构能够高效准确的实现砂袋码放。

3、本发明中，为了缓解码放速度和运输装置的输送速度不匹配的问题，设置了缓冲装置。此问题的出现是由于输送装置输送砂袋的距离较长，且在室外环境，难以保证砂袋和砂袋之间是均匀输送的，也难以保证砂袋在中途方向是不变的，并且砂石打包装置的打包的速度和码放速度也不一定是一致的，所以设置缓冲装置，能够保证码放机构码放的砂袋是均匀来料的，且输送来的砂袋角度固定。缓冲装置采用平行四连杆的原理，实现砂袋的逐个排列。

4、本发明中，施工工艺系统化、无人化，将整个防洪堤坝加固工作效率大大提高，不仅降低了抢险救援人员的劳动强度，保障抢险救援人员人身安全，并且为防洪工作争取宝贵时间，为国家和人民财产安全提供可靠保障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明码垛装置结构示意图；

图3为本发明调整机构的驱动部分局部放大示意图；

图4为本发明码垛装置内部结构示意图；

图5为本发明图3的局部放大示意图；

图6为本发明缓冲装置结构示意图；

图7为本发明排料装置结构示意图；

图8为本发明运输装置结构示意图；

图中：1、打包装置，2、运输装置，3、码垛装置，4、履带行走机构，5、安装件，6、第一输送机构，7、第二输送机构，8、码放机构，9、调整机构，10、支架，11、下料件，12、转动件，13、挡件，14、齿轮，15、电机，16、输送带，17、导向件，18、缓冲装置，19、缓冲架，20、第一倾斜段，21、水平段，22、第二倾斜段，23、挡料件，24、排料装置，25、容纳空间，26、平行四连杆机构，27、活动端，28、固定端，29、摆杆，30、拨件，31、层叠式输送装置，32、输送架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1~图5以及图8所示，本实施例为了解决相关技术中防洪堤坝码垛操作目前主要依赖人工，不能快速可靠的进行砂袋码放的问题，提出了一种防洪堤坝加固系统，具体是采用如下结构实现的：

此系统通过顺序布置打包装置1、运输装置2以及码垛装置3实现，一般还可以通过远程集中控制系统控制打包装置1、运输装置2和码垛装置3移动，保障人员的安全。首先可远程控制码垛装置3利用其履带行走机构4行走到防洪堤坝加固一线场地，远程集中控制系统远程操控运输装置2利用其履带行走机构4移动到砂袋输送中间位置，并展开层叠式输送装置31使每个模块输送架32首尾衔接，砂石打包装置1可通过运输车运送到需加固堤坝后方合适场地，并且可以自行下运输车，砂石打包装置1到达工作场地后，自动筛选物料并装袋封口，此种结构被专利申请号为201720716659.6的专利所公开。运输装置2将砂石打包装置1输出的砂袋输送至码垛装置3中，运输装置2可以选择常见的任何运输结构2，码垛装置3将砂袋按照事先设置方式码放成垛，作为堤坝加固墙体，远程集中控制系统监控整个打包、输送、码垛过程，并及时对突发情况进行处理。

此系统能够很好的解决常规的输送设备笨重，无法顺利运输至防洪一线的问题，并且随着砂袋不断的码放，设备位置无法适应性调整的问题，此系统通过在打包装置1、运输装置2和码垛装置3上设置履带行走机构4，能够自己进行行走，位置方便移动和调整。

解决上述问题的基础上，还存在一个问题就是，码垛装置3码放砂袋的过程中要沿着河岸线进行码放，也就是需要砂袋调转方向，码放到合适的角度和位置，需要码垛装置3能够进行方向任意可调。一般在相近领域中，常见的三维可调的机械手有很多，直接应用过来还存在着效率的问题，原因在于，码垛装置3是直接承接输送装置输送过来的砂袋的，输送装置是源源不断将砂袋输送到码垛装置3，码垛装置3如果采用现有技术中的三维可调的机械手，机械手需要将砂袋从输送装置出来的落料位置移动到砂袋的最终码放位置，且在过程中需要调整好砂袋的码放角度，机械手不断的在这两个位置之间往返，浪费了码放的时间，且机械手效率如果不高的话，就会造成输送装置的下料口堆积来不及码放的砂袋，可能造成输送装置落料不顺畅，造成故障，还是需要人员进行维修和监控，违背了设计初衷。

为了进一步解决此问题，设计了一种码垛装置3，包括了两个主要部分，一个是输送机构，另一个是码放机构8，此方案的核心思路在于，通过输送机构调整砂袋位置，通过码放机构8调整砂袋角度，调整过程和输送过程同步进行。具体是将输送机构直接衔接输送装置，输送机构可以调整角度和长度，且码放机构8就设置在输送机构上，码放机构8随输送机构同步调整位置，输送装置上的砂袋落到输送机构上后，通过输送机构一边运输，一边调整落砂袋的位置，砂袋从输送机构直接落到码放机构8上，码放机构8具有自转的自由度，再次调整砂袋的角度后，实现落料，这时砂袋的位置和角度都是所需角度，且此过程是伴随砂袋运输同步进行的，此结构能够高效准确的实现砂袋码放。

码垛装置3中的输送机构具体包括：第一输送机构6和第二输送机构7，第一输送机构6滑动在第二输送机构7上，这样的结构能够进行沿着输送方向的长度调节，避免每次码砂袋后，都需要通过履带行走机构4来移动，这样能够通过第一输送机构6和第二输送机构7进行一定范围内位置的调节。

输送机构除了长度的调节，还能够进行角度调节，具体功能的实现是依赖两个相互垂直的转轴实现的，第一输送机构6的一端铰接在安装件5上，且安装件5也是转动设置在履带行走机构4上的，铰接轴和安装件5在履带行走机构4上的转动轴相互垂直，这样第一输送机构6相对于履带行走机构4具有两个相互垂直方向转动的自由度，此自由度可以适配调整机构9在另一端带动码放机构8或者第二输送机构7的移动，调整机构9整体上能够实现带动码放机构8在移动到行程范围内xyz轴组成的坐标系内的任意位置。

码垛装置3中的码放机构8具体结构在于，下料件11转动设置在支架10上，转动后调整砂袋在原位置的码放角度，下料件11具有开口，且开口承接第二输送机构7的下料口，砂袋从第二输送机构7出料后，落到下料件11内的托件上，托件是由两个挡件13构成的，两个挡件13依靠齿轮14能够相向或者相背转动，挡件13相背转动后，砂袋自由落体到所需的码放位置。

本发明施工工艺系统化、无人化，将整个防洪堤坝加固工作效率大大提高，不仅降低了抢险救援人员的劳动强度，保障抢险救援人员人身安全，并且为防洪工作争取宝贵时间，为国家和人民财产安全提供可靠保障。

实施例2

如图6~图8所示，在实施例1的基础上，添加缓冲装置18，来缓解码放速度和运输装置2的输送速度不匹配的问题。输送装置输送砂袋的距离较长，且在室外环境，难以保证砂袋和砂袋之间是均匀输送的，也难以保证砂袋在中途方向是不变的，并且砂石打包装置1的打包的速度和码放速度也不一定是一致的，所以设置缓冲装置18，能够保证码放机构8码放的砂袋是均匀来料的，且输送来的砂袋角度固定。

缓冲装置18核心是采用平行四连杆的原理，实现砂袋的逐个排列。具体工作过程如下：

砂袋从运输装置2运输到第一倾斜段20后，滑落到第一倾斜段20和水平段21的拐角处堆料，从斜坡滑落后，砂袋的角度也就调整为平行于拐角的方向了，水平段21具有平行四连杆机构26，逐个将拐角处的砂袋间隔排列到水平段21，且能保证此间隔的前提下将砂袋朝着第二倾斜段22移动，砂袋逐个从第二倾斜段22落料，实现了砂袋均匀间隔的落到第一输送机构6上，且砂袋的角度是一致的。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防洪堤坝加固系统，包括顺序布置的打包装置（1）、运输装置（2）以及码垛装置（3），其特征在于，所述打包装置（1）、运输装置（2）和所述码垛装置（3）均包括履带行走机构（4），所述码垛装置（3）还包括

安装件（5），转动设置在所述履带行走机构（4）上，

第一输送机构（6），铰接设置在所述安装件（5）上，铰接轴和所述安装件（5）在所述履带行走机构（4）上的转动轴相互垂直，所述第一输送机构（6）的上料端靠近所述运输装置（2），

第二输送机构（7），沿着所述第一输送机构（6）的输送方向滑动设置在所述第一输送机构（6）上，且随所述第一输送机构（6）同步转动，

码放机构（8），设置在所述第二输送机构（7）的下料端，且随所述第二输送机构（7）移动，所述码放机构（8）设置在所述第二输送机构（7）上，且所述码放机构（8）随所述第二输送机构（7）同步调整位置，砂袋从所述第二输送机构（7）上直接落到所述码放机构（8）上，

调整机构（9），设置在所述履带行走机构（4）上，所述调整机构（9）铰接在所述码放机构（8）和/或所述第二输送机构（7）上，所述调整机构（9）的驱动端具有三个方向的自由度，所述调整机构（9）带动所述第一输送机构（6）、所述第二输送机构（7）和所述码放机构（8）同步转动，所述调整机构（9）还带动所述第二输送机构（7）相对所述第一输送机构（6）移动，调整码放位置。

2.根据权利要求1所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述码放机构（8）包括

支架（10），设置在所述第二输送机构（7）的下料端，

下料件（11），设置在所述支架（10）上，具有相对所述支架（10）转动的自由度，

转动件（12），一端转动设置在所述支架（10）上，另一端设置在所述下料件（11）上，驱动件驱动所述转动件（12）和所述下料件（11）相对所述支架（10）转动。

3.根据权利要求2所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述下料件（11）包括

挡件（13），移动设置在所述支架（10）上，所述挡件（13）移动后形成或者取消形成托件，所述托件位于所述第二输送机构（7）下料端，所述托件用于承托砂袋。

4.根据权利要求3所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述挡件（13）具有两个， 两个所述挡件（13）通过转轴相对转动设置在所述支架（10）上，还包括

齿轮（14），具有两个，相互啮合，且分别设置在两个所述转轴上，驱动电机驱动任意一个所述齿轮（14）转动。

5.根据权利要求1所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述第一输送机构（6）和所述第二输送机构（7）均具有电机（15）和输送带（16），所述电机（15）驱动所述输送带（16）转动，所述第一输送机构（6）的下方还设置有导向件（17），所述第二输送机构（7）的两侧具有滑槽，所述导向件（17）滑动设置在所述滑槽内。

6.根据权利要求1或4所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述码垛装置（3）还包括

缓冲装置（18），设置在履带行走机构（4）上，位于所述第一输送机构（6）和所述运输装置（2）之间，包括

缓冲架（19），设置在履带行走机构（4）上，具有由高到低顺序设置的第一倾斜段（20）、水平段（21）和第二倾斜段（22），所述第一倾斜段（20）较高一端靠近所述运输装置（2），所述第一倾斜段（20）较低一端靠近所述水平段（21），所述第二倾斜段（22）较高一端靠近所述水平段（21），所述第二倾斜段（22）较低一端靠近所述第一输送机构（6），

挡料件（23），设置在所述水平段（21）上，用于限位砂袋，

排料装置（24），设置在所述缓冲架（19）上，用于驱动所述砂袋朝向所述第二倾斜段（22）间歇移动。

7.根据权利要求6所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述水平段（21）下方具有容纳空间（25），所述排料装置（24）位于所述容纳空间（25）内，所述排料装置（24）包括

平行四连杆机构（26），具有两个活动端（27）和两个固定端（28），所述活动端（27）和所述固定端（28）之间依靠相互平行的两个摆杆（29）连接，两个所述活动端（27）之间设置有等距间隔布置的若干个拨件（30），所述活动端（27）移动带动所述拨件（30）抵接或脱离抵接所述砂袋。

8.根据权利要求7所述的一种防洪堤坝加固系统，其特征在于，所述运输装置（2）还包括

层叠式输送装置（31），通过调平机构设置在所述履带行走机构（4）上，所述层叠式输送装置（31）包括

输送架（32），具有若干个，且远离所述码垛装置（3）的输送架（32）搭接在靠近所述码垛装置（3）的输送架（32）上方，相互之间通过链轮和链条机构实现相对运动。

9.一种防洪堤坝加固方法，其特征在于，使用权利要求8所述的一种防洪堤坝加固系统，且包括如下步骤，

A：所述码垛装置（3）移动到防洪堤坝加固一线场地，所述运输装置（2）移动到所述码垛装置（3）一侧，展开层叠式输送装置（31），所述打包装置（1）通过运输车运动到防洪堤坝加固后方场地，

B：所述打包装置（1）固定好位置后，筛选物料并装袋封口，形成砂袋，

C：所述运输装置（2）将所述砂袋运送至缓冲装置（18），砂袋在第一倾斜段（20）滑下后，定位在所述挡料件（23）处，所述拨件（30）托举砂袋朝第二倾斜段（22）移动，所述拨件（30）将砂袋放置在第二倾斜段（22）后，砂袋沿着第二倾斜段（22）滑至第一输送机构（6），

D：砂袋通过第一输送机构（6）和第二输送机构（7）后，输送至码放机构（8）进行码放，码放机构（8）码放前，通过调整机构（9）带动第一输送机构（6）、第二输送机构（7）和码放机构（8）同步转动，通过调整机构（9）还带动第二输送机构（7）相对所述第一输送机构（6）移动，调整码放位置，

F：确定码放位置后，码放砂袋，砂袋码放为砂袋垛，

G：随着砂袋垛长度不断向前延伸，所述码垛装置（3）移动位置，所述运输装置（2）中靠近所述码垛装置（3）的输送架（32）移动，层叠式输送装置（31）整体长度缩短。

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