一种节段梁自动化吊具及其施工方法与流程

1.本发明涉及节段梁起重搬运设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种节段梁自动化吊具及其施工方法。


背景技术：

2.传统的节段梁吊装采用人工辅助安装固定吊杆吊具，由起重装备将吊具吊至节段梁上方，人工牵引调整吊杆与节段梁上表面吊孔之间的相对位置，完成精准对位后吊具下放，再由人工安装固定锚具，完成一次吊具对位和固定。传统的节段梁吊装一次需要多个工人辅助对位和安装固定锚具，这样吊装一次所需的时间较长，并且节段梁由预制场到施工现场往往需要多次吊装和堆放，在此背景下发明本技术的一种节段梁自动化吊具及其施工方法。
3.在实现本技术发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：1、传统节段梁吊装时，主要依靠人工辅助来完成精确对位，使吊具吊杆进入节段梁吊孔中，调节过程缓慢；2、传统节段梁吊具与节段梁连接为精轧螺纹钢筋，连接过程耗时多，并且需要人工多；3、节段梁转场次数多，耗费人工和工时累计量大，存在高空作业及安装过程风险。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种节段梁自动化吊具及其施工方法，解决了节段梁多次反复吊装效率低下的难题。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种节段梁自动化吊具，包括：
6.吊装梁，其顶部中心与起重设备的吊钩或连接器连接；
7.回转横梁，其平行位于所述吊装梁的下方，所述回转横梁与所述吊装梁通过适配器回转连接；
8.一对移动纵梁，其滑动设置于所述回转横梁纵向相对的两侧，所述移动纵梁上设置有一对导向槽，其沿着所述移动纵梁的中心线设置；
9.纵移滑块，其对应每一个移动纵梁的每一个导向槽均设置一个，一对纵移滑块设置于所述导向槽的上方且通过滑块连杆连接；
10.节段梁吊杆，其对应每一个纵移滑块均设置一根，所述节段梁吊杆竖向穿过所述纵移滑块且与纵移滑块转动连接，所述节段梁吊杆上端连接回转推杆，同一个移动纵梁对应的两个所述节段梁吊杆的回转推杆通过吊杆连杆铰接，所述节段梁吊杆恰好从所述导向槽穿过且下端固定连接孔位挂锁，其与节段梁吊装孔匹配。
11.优选的是，所述回转横梁两侧上表面均固定设置有滑板，所述移动纵梁滑动设置于滑板上。
12.优选的是，一对移动纵梁之间通过纵梁连杆连接，所述纵梁连杆设置有一对且分别对称设置于所述移动纵梁横向的两侧，所述回转横梁上固定有横移液压缸，其伸缩杆端
部固定连接至其中一个移动纵梁上。
13.优选的是，所述纵梁连杆与所述移动纵梁通过螺栓连接，所述纵梁连杆与所述移动纵梁的接触面之间还设置有多块基础垫片。
14.优选的是，所述滑块连杆包括一对底板和滑板，一对底板分别对应固定连接一对纵移滑块，一对底板上均设置有长条形孔，所述滑板紧贴于一对底板的上方且所述滑板与所述底板具有重叠，所述滑板的两侧对应设置有螺纹孔，其分别与一对底板上的长条形孔相对应并通过螺栓连接。
15.优选的是，所述移动纵梁上均设置有纵移液压缸，其伸缩杆固定连接至所述滑板底面，所述滑板顶面还铰接设置有吊杆挂锁液压缸，其伸缩杆铰接至所述吊杆连杆上，所述吊装梁和回转横梁之间通过设置回转液压缸实现回转动作。
16.优选的是，所述回转横梁上设置有电控箱、液压系统，所述液压系统用于控制所述横移液压缸、纵移液压缸和吊杆挂锁液压缸动作，所述回转横梁纵向两侧的底部均设置有固定杆，其沿横向延伸至所述回转横梁的外部，所述固定杆上设置有位移传感器和图像采集器，其分别获取对应的距离数据和图像数据并传输给电控箱，所述电控箱传输控制指令给液压系统。
17.优选的是，对应每个节段梁吊杆均设置有弹簧压紧装置，其包括：
18.连接板，其横向滑动设置于移动纵梁的底面，所述连接板具有通孔，所述节段梁吊杆恰好穿过通孔；
19.定位塞，其设置为锥形且与节段梁吊装孔匹配，所述定位塞通过其中心孔滑动套设于所述节段梁吊杆上；
20.一对弹簧，其对称设置于所述节段梁吊杆的两侧，所述弹簧两端分别连接至所述连接板和定位塞上。
21.优选的是，所述孔位挂锁的顶面固定设置有柔性楔块。
22.本发明还提供了一种节段梁自动化吊具的施工方法，包括如下步骤：
23.步骤一：吊装前检查以节段梁吊装孔的中心为顶点的孔位矩形与以四根节段梁吊杆中心为顶点的吊杆矩形是否为全等矩形，若不是，则通过在纵梁连杆和移动纵梁接触面之间增减基础垫片调节节段梁吊杆的纵向间距，同时通过调节一对底板与滑板之间重叠的面积调整节段梁吊杆的横向间距；
24.步骤二：由起重设备将节段梁自动化吊具吊装至节段梁上方，位移传感器监测移动纵梁、滑块连杆及节段梁吊杆的位置信息，若各机构都在设定的行程中位，则各液压缸不动作，否则液压缸动作使各机构回到设定的行程中位，保证节段梁自动化吊具的重心落在吊杆矩形的几何中心；
25.步骤三：起重设备下放节段梁自动化吊具，此时由图像采集器采集吊杆矩形与孔位矩形之间在水平方向的相对位置，驱动回转横梁在水平方向回转，使吊杆矩形各边与孔位矩形各边在俯视方向上保持平行，消除角度偏差；
26.步骤四：继续下放节段梁自动化吊具，通过图像采集器采集的图片判断吊杆矩形与孔位矩形各边的水平距离，并控制对应的液压缸动作驱动移动纵梁和纵移滑块动作，实时消除吊杆矩形各边和孔位矩形各边的水平距离偏差，使两矩形在俯视方向上基本重合；
27.步骤五：继续下放节段梁自动化吊具，由位移传感器获取节段梁自动化吊具与节
段梁上表面的距离信息，当节段梁与节段梁自动化吊具的距离进入到设定范围后，若发现孔位挂锁与节段梁吊装孔没有正确对位，则提升节段梁自动化吊具，进行二次对位，直到节段梁吊杆下端的孔位挂锁能顺利进入节段梁吊装孔位；
28.步骤六：由位移传感器监测节段梁自动化吊具与节段梁的相对距离，到达指定距离范围后，停止下放节段梁自动化吊具，驱动吊杆挂锁液压缸动作，使节段梁吊杆相对于节段梁自动化吊具回转90
°
，完成挂锁，此时弹簧压紧装置将定位塞压紧在节段梁吊装孔位中，约束节段梁吊杆在孔位中水平方向的移动；
29.步骤七：挂锁完成后，驱动各液压缸动作，使各机构回到行程中位，保证节段梁吊具重心与节段梁重心在俯视方向上重合，完成自主对位和挂锁流程；
30.步骤八：起重机起吊，吊装节段梁到达指定位置后，驱动吊杆挂锁液压缸动作，使节段梁吊杆回转到初始位置，挂锁解除，之后提升节段梁自动化位吊具至下一个工作位置；
31.步骤九：重复以上步骤二到步骤八，完成节段梁多次重复吊装。
32.本发明至少包括以下有益效果：
33.1、本技术采用三自由度位姿调节机构和四连杆同步回转机构，在一定范围内以四个吊杆中心为顶点的吊杆矩形可以相对于节段梁进行回转、横向移动和纵向移动，再利用位移传感器和图像采集器辅助来消除位置偏差，完成节段梁吊杆与节段梁吊装孔之间的自动化精准对位和自动挂锁；
34.2、本技术采用挂锁式吊杆，自动回转上锁和复位解锁，挂锁受力面设计为可适应节段梁内腔斜面的柔性接触斜面，保证受力均匀；
35.3、本技术采用弹簧压紧装置压紧吊杆定位塞，自适应的将吊杆定位塞压紧到节段梁吊装孔中，保证吊杆相对于节段梁的相对稳定；
36.4、本技术采用智能化监控系统，实时监测节段梁自动化吊具的工作状态，控制各机构动作安全有序、准确无误的执行，减少吊装施工时的工人数量，保障施工安全。
37.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
38.图1为本发明吊具的整体结构示意图；
39.图2为本发明吊具的主视图；
40.图3为本发明吊具的俯视图；
41.图4为本发明吊具的仰视图；
42.图5为本发明节段梁吊杆的结构示意图。
43.附图标记说明：
44.1、吊装梁，2、适配器，3、回转横梁，4、纵梁连杆，5、移动纵梁，6、纵移滑块，7、节段梁吊杆，8、柔性楔块，9、定位塞，10、位移传感器，11、图像采集器，12、弹簧，13、横移液压缸，14、回转液压缸，15、电控箱，16、液压系统，17、纵移液压缸，18、吊杆挂锁液压缸，19、吊杆连杆，20、滑块连杆，21、吊杆矩形，22、回转推杆，23、孔位挂锁，24、长条形孔，25、导向槽。
具体实施方式
45.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
46.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本技术的纵向指的是图3中的左右方向，横向指的是图3中的上下方向。
47.如图1至5所示，本发明提供一种节段梁自动化吊具，包括：
48.吊装梁1，其顶部中心与起重设备的吊钩或连接器连接；
49.回转横梁3，其平行位于所述吊装梁1的下方，所述回转横梁3与所述吊装梁1通过适配器2回转连接；
50.一对移动纵梁5，其滑动设置于所述回转横梁3纵向相对的两侧，所述移动纵梁5上设置有一对导向槽25，其沿着所述移动纵梁5的中心线设置；
51.纵移滑块6，其对应每一个移动纵梁5的每一个导向槽25均设置一个，一对纵移滑块6设置于所述导向槽25的上方且通过滑块连杆20连接；
52.节段梁吊杆7，其对应每一个纵移滑块6均设置一根，所述节段梁吊杆7竖向穿过所述纵移滑块6且与纵移滑块6转动连接，所述节段梁吊杆7上端连接回转推杆22，同一个移动纵梁5对应的两个所述节段梁吊杆7的回转推杆22通过吊杆连杆19铰接，所述节段梁吊杆7恰好从所述导向槽25穿过且下端固定连接孔位挂锁23，其与节段梁吊装孔匹配。
53.在上述技术方案中，三自由度位姿调节机构和四连杆同步回转机构实现对四个节段梁吊杆7的控制，回转横梁3的回转、移动纵梁5的纵移、纵移滑块6的横移组成三自由度位姿调节机构，三自由度调节机构可以使以四个节段梁吊杆7中心为顶点的吊杆矩形21在水平方向上回转、横移和纵移，滑块连杆20、一对回转推杆22和吊杆连杆19组成四连杆同步回转机构，四连杆同步机构可以使这四个节段梁吊杆7相对于吊具同步回转90
°
完成挂锁，在提升节段梁时节段梁吊杆7下端的孔位挂锁23与节段梁吊装孔内腔接触，形成受力面，节段梁吊装孔为矩形，孔位挂锁23恰好伸入至节段梁吊装孔内，然后再旋转90
°
完成挂锁。
54.适配器2可以为现有的回转机构，具体结构在此不再赘述，通过驱动适配器2动作，实现回转横梁3相对于吊装梁1的回转。移动纵梁5设置为可相对于回转横梁3沿着纵向移动，从而带动节段梁吊杆7实现纵向调节。驱动滑块连杆20沿着移动纵梁5的横向移动，纵移滑块6横向移动，从而带动节段梁吊杆7实现横向调节。节段梁吊杆7与纵移滑块6配合连接，两个纵移滑块6由滑块连杆20连接后布置在移动纵梁5的中心线上，实现同步纵移；节段梁吊杆7顶端安装回转推杆22，两个回转推杆22之间由吊杆连杆19连接，形成四连杆同步回转机构，可以使两个节段梁吊杆7实现同步回转，实现自主挂锁动作。
55.在另一种技术方案中，所述回转横梁3两侧上表面均固定设置有滑板，所述移动纵梁5滑动设置于滑板上，滑板为耐磨材料制成，在移动纵梁5与回转横梁3接触滑动时耐磨。
56.在另一种技术方案中，一对移动纵梁5之间通过纵梁连杆4连接，所述纵梁连杆4设
置有一对且分别对称设置于所述移动纵梁5横向的两侧，所述回转横梁3上固定有横移液压缸13，其伸缩杆端部固定连接至其中一个移动纵梁5上。一对移动纵梁5之间加设纵梁连杆4，使一对移动纵梁5实现同步横移，同步移动是通过横移液压缸13驱动实现的。
57.在另一种技术方案中，所述纵梁连杆4与所述移动纵梁5通过螺栓连接，所述纵梁连杆4与所述移动纵梁5的接触面之间还设置有多块基础垫片。纵梁连杆4与移动纵梁5之间通过拆除螺栓后，根据需要调整的一对移动纵梁5之间的间距，增减基础垫片，然后再螺栓连接起来，实现根据实际施工情况微调一对移动纵梁5之间的间距，进而调整两个节段梁吊杆7的纵向间距。
58.在另一种技术方案中，所述滑块连杆20包括一对底板和滑板，一对底板分别对应固定连接一对纵移滑块6，一对底板上均设置有长条形孔24，所述滑板紧贴于一对底板的上方且所述滑板与所述底板具有重叠，所述滑板的两侧对应设置有螺纹孔，其分别与一对底板上的长条形孔24相对应并通过螺栓连接。通过拆除螺栓，移动一对底板与滑板的重叠面积，从而微调两个节段梁吊杆7的横向间距，调整完成再通过螺栓穿过长条形孔24和螺纹孔将底板和滑板固定连接起来。
59.在另一种技术方案中，所述移动纵梁5上均设置有纵移液压缸17，其伸缩杆固定连接至所述滑板底面，所述滑板顶面还铰接设置有吊杆挂锁液压缸18，其伸缩杆铰接至所述吊杆连杆19上，所述吊装梁1和回转横梁3之间通过设置回转液压缸14实现回转动作。纵移滑块6连接的两个节段梁吊杆7整体横移是通过纵移液压缸17的驱动实现的，横向的两个节段梁吊杆7同步回转90
°
是通过吊杆挂锁液压缸18驱动实现的，回转横梁3相对于吊装梁1的回转是通过回转油缸驱动实现的。
60.在另一种技术方案中，所述回转横梁3上设置有电控箱15、液压系统16，所述液压系统16用于控制所述横移液压缸13、纵移液压缸17和吊杆挂锁液压缸18动作，所述回转横梁3纵向两侧的底部均设置有固定杆，其沿横向延伸至所述回转横梁3的外部，所述固定杆上设置有位移传感器10和图像采集器11，其分别获取对应的距离数据和图像数据并传输给电控箱15，电控箱15对距离数据和图像数据进行收集处理后，获得对应的控制指令，再传输控制指令给液压系统16，通过液压系统16控制各液压缸动作，此处电控箱15对数据的采集及下达控制指令为成熟的现有技术，在此不再赘述。通过电控箱15、液压系统16、位移传感器10和图像采集器11的设置，辅助吊具吊装，收集行程信息作为反馈信号，避免了人工观测调整位置，实现了智能化，实时监测节段梁自动化吊具的工作状态，控制各机构动作安全有序、准确无误的执行，减少吊装施工时的工人数量，保障施工安全。位移传感器10和图像采集器11设置的具体位置及数量根据实际施工情况合理布设。
61.在另一种技术方案中，对应每个节段梁吊杆7均设置有弹簧压紧装置，其包括：
62.连接板，其横向滑动设置于移动纵梁5的底面，所述连接板具有通孔，所述节段梁吊杆7恰好穿过通孔；
63.定位塞9，其设置为锥形且与节段梁吊装孔匹配，所述定位塞9通过其中心孔滑动套设于所述节段梁吊杆7上；
64.一对弹簧12，其对称设置于所述节段梁吊杆7的两侧，所述弹簧12两端分别连接至所述连接板和定位塞9上。
65.在上述技术方案中，在节段梁吊杆7下方安装吊杆定位塞9，由弹簧压紧装置压紧，
保证节段梁吊杆7在节段梁吊装孔的中间位置。弹簧压紧装置安装在节段梁吊杆7中部，与节段梁吊杆7配合连接，通过连接板的滑动设置与节段梁吊杆7同步纵移但不产生回转动作，弹簧压紧装置下端安装吊杆定位塞9，定位塞9采用锥柱形设计，定位塞9恰好与节段梁吊装孔匹配，进入节段梁吊装孔中，可以使节段梁吊杆7更精准的进入节段梁吊装孔位并约束其水平方向的移动。
66.在另一种技术方案中，所述孔位挂锁23的顶面固定设置有柔性楔块8。在孔位挂锁23与节段梁内腔的接触面间安装具有一定斜度的与内腔相适应的柔性楔块8，使孔位挂锁23与节段梁内腔形成面接触，保证接触面均匀受力。
67.本发明还公开了一种节段梁自动化吊具的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
68.步骤一：吊装前检查以节段梁吊装孔的中心为顶点的孔位矩形与以四根节段梁吊杆7中心为顶点的吊杆矩形21是否为全等矩形，若不是，则通过在纵梁连杆4和移动纵梁5接触面之间增减基础垫片调节节段梁吊杆7的纵向间距，同时通过调节一对底板与滑板之间重叠的面积调整节段梁吊杆7的横向间距；
69.步骤二：由起重设备将节段梁自动化吊具吊装至节段梁上方一定距离，位移传感器10监测移动纵梁5、滑块连杆20及节段梁吊杆7的位置信息，若各机构都在设定的行程中位即设定的初始位置，则各液压缸不动作，否则液压缸动作使各机构回到设定的行程中位，保证节段梁自动化吊具的重心落在吊杆矩形21的几何中心；
70.步骤三：起重设备下放节段梁自动化吊具，此时由图像采集器11采集吊杆矩形21与孔位矩形之间在水平方向的相对位置，驱动回转横梁3在水平方向回转，使吊杆矩形21各边与孔位矩形各边在俯视方向上保持平行，消除角度偏差；
71.步骤四：继续下放节段梁自动化吊具，通过图像采集器11采集的图片判断吊杆矩形21与孔位矩形各边的水平距离，并控制对应的液压缸动作驱动移动纵梁5和纵移滑块6动作，实时消除吊杆矩形21各边和孔位矩形各边的水平距离偏差，使两矩形在俯视方向上基本重合；
72.步骤五：继续下放节段梁自动化吊具，由位移传感器10获取节段梁自动化吊具与节段梁上表面的距离信息，当节段梁与节段梁自动化吊具的距离进入到设定范围后，若发现孔位挂锁23与节段梁吊装孔没有正确对位，则提升节段梁自动化吊具至一定高度，进行二次对位，直到节段梁吊杆7下端的孔位挂锁23能顺利进入节段梁吊装孔位；
73.步骤六：由位移传感器10监测节段梁自动化吊具与节段梁的相对距离，到达指定距离范围后，停止下放节段梁自动化吊具，驱动吊杆挂锁液压缸18动作，使节段梁吊杆7相对于节段梁自动化吊具回转90
°
，完成挂锁，此时弹簧压紧装置将定位塞9压紧在节段梁吊装孔位中，约束节段梁吊杆7在孔位中水平方向的移动；
74.步骤七：挂锁完成后，驱动各液压缸动作，使各机构回到行程中位，保证节段梁吊具重心与节段梁重心在俯视方向上重合，完成自主对位和挂锁流程；
75.步骤八：起重机起吊，吊装节段梁到达指定位置后，驱动吊杆挂锁液压缸18动作，使节段梁吊杆7回转到初始位置，挂锁解除，之后提升节段梁自动化位吊具至下一个工作位置；
76.步骤九：重复以上步骤二到步骤八，完成节段梁多次重复吊装。
77.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列
运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。