CN114852863B 双向伸缩卡位式u型节段梁自动化吊具及其施工方法（中交第二航务工程局有限公司）

(12)发明专利地址430048湖北省武汉市东西湖区金银湖路11号专利权人中交武汉港湾工程设计研究院有限公司冷志坚杨福华宁祺肖林有限公司11369B66C13/16(2006.01)双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具及其施工方法梁自动化吊具及其施工方法，包括回转起重吊接双向变幅机构，用于所吊U型节段梁在水平方构设置为对U型节段梁的横向定位，所述适配平21.一种双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，包括回转起重吊箱、双向回转起重吊箱其下端连接双向变幅机构，用于所吊U型节段梁在水平方向的大角度回转；所述双向变幅机构的下端铰接横向伸缩卡位机构，所述双向变幅机构设置为控制其下部结构的水平倾角，所述横向伸缩卡位机构设置为对U型节段梁的横向定位，所述适配平衡梁固定于横向伸缩卡位机构上，用于承重所述U型节段梁，所述纵向伸缩卡位机构设置为对U型节段梁的纵向定位；所述感知系统包括横向位置雷达探头、纵向位置雷达探头、竖向位具相对待吊U型节段梁的位置信息和自动化吊具运行状态；所述电液控制系统包括液压机构的运行进行反馈调节控制。2.如权利要求1所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，所述回转所述滑轮组布置在起重吊箱内部，用于接入起重钢丝绳；所述电机减速机组驱动回转齿轮组，所述回转齿轮组带动所述回转起重吊耳在水平方向的大角度回转。3.如权利要求2所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，所述双向横向变幅基座上方与回转起重吊耳铰接，横向变幅基座下方与横向变幅扁担梁铰接；横向变幅油缸两端分别与横向变幅基座、横向变幅扁担梁铰接，用于调整横向坡角；纵向变幅油缸两端分别与横向变幅扁担梁、横向伸缩外套筒铰接，用于调整纵向坡角。4.如权利要求3所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，横向伸缩所述横向伸缩外套筒上方与横向变幅扁担梁铰接，所述横向伸缩外套筒两端的内壁与两组横向伸缩内套筒通过横向伸缩耐磨板接触配合；横向卡位基座布置在横向伸缩内套筒端部内侧，横向卡位基座上方固定横向卡位立柱；横向伸缩油缸两端分别与横向伸缩外套5.如权利要求4所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，两条适配平衡梁对称设置于两端的横向伸缩内套筒上，所述适配平衡梁包括：平衡梁铰接基座、平衡一条平衡梁上方对称固定两组适配性斜面，平衡梁下方固定平衡梁铰接基座，其中一条平衡梁的平衡梁铰接基座的中间孔通过平衡梁第一销轴与对应横向伸缩内套筒的基座铰接，另一条平衡梁的平衡梁铰接基座的两端孔通过两个平衡梁第二销轴与对应横向伸缩内套筒的基座铰接。6.如权利要求5所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，所述纵向伸缩卡位机构有四组，所述纵向伸缩卡位机构包括：纵向伸缩卡位机构底板、纵向伸缩直线轴承、纵向伸缩L型卡爪和纵向伸缩电动推杆；纵向伸缩卡位机构底板对称安装在横向伸缩外套筒下方；纵向伸缩直线轴承固定安装3在纵向伸缩卡位机构底板下方，纵向伸缩L型卡爪穿入纵向伸缩直线轴承中心孔中；纵向伸缩电动推杆两端分别与纵向伸缩卡位机构底板和纵向伸缩L型卡爪铰接，用于驱动纵向伸缩卡位机构的动作。7.如权利要求6所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，所述横向位置雷达探头对称安装在横向伸缩内套筒端部；纵向位置雷达探头安装在纵向伸缩L型卡爪底端；竖向位置距离传感器对称安装在横向伸缩外套筒下表面；双轴倾角传感器安装在横向伸缩外套筒上表面一侧；360°全景摄像头安装在起重吊箱下表面；横向伸缩油缸和纵向伸缩电推杆均配备位移传感器，横向伸缩油缸进出油口配备压力传感器。8.一种利用如权利要求1~7任一所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具的施工1)由起重设备将所述U型节段梁自动化吊具调至待吊U型节段梁上方位置；2)位移传感器监测所述自动化吊具横向伸缩油缸行程是否处于最小处，纵向伸缩电动3)下放过程中，由横向位置雷达探头监测吊具端部是否接近U型节段梁两侧上顶板，若否，则继续下放吊具，由纵向位置雷达探头监测纵向伸缩L型卡爪低端是否接近U型节段梁底板边缘，若否，则继续下放吊具，由竖向位置距离传感器监测吊具底部与U型节段梁底板4)纵向伸缩电动推杆缩回指定距离，纵向伸缩卡位机构卡紧U型节段梁下底板，横向伸缩油缸顶出，驱动横向伸缩卡位机构卡紧U型节段梁两侧上顶板，压力传感器监测横向伸缩油缸工作腔压力，避免产生过大的夹紧力；5)起重设备提升吊具，将U型节段梁吊装至指定位置上方，根据堆放或安装角度需要，回转起重吊箱调整U型节段梁水平回转角度；6)缓慢下放吊具，直至起重钢丝绳上的拉力降低到空载拉力后，纵向伸缩电动推杆顶出一定距离，纵向伸缩卡位机构松开U型节段梁底板，横向伸缩油缸缩回至行程最小处，横向伸缩卡位机构松开U型节段梁两侧顶板；7)由360°全景摄像头监测自动化吊具相对U型节段梁的位置，若满足提升要求，则起重设备缓慢提升所述自动化吊具至指定高度，完成一次吊装作业，准备进行下一次吊装作业；重复步骤1)-7),进行下一次吊装作业。4双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具及其施工方法技术领域[0001]本发明涉及节段梁起重搬运设备领域。更具体地说，本发明涉及双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具及其施工方法。背景技术[0002]U型梁是城市交通中一种新型产品，具有优良的结构力学特性，结构本身具有阻隔轮轨噪声的功能，并且可以缩短施工周期和降低工程造价，采用U型节段梁进行节段拼装工艺在混凝土节段梁预制拼装施工中应用前景广阔。[0003]现有技术中，U型节段梁在进行转运时一般采用带有精轧螺纹钢吊杆的吊具进行吊装，安装吊具时需要人工辅助对位，使精轧螺纹钢吊杆穿入U型节段梁底板或者两侧顶板上预留的吊装孔中。再由人工到底板下方或者两侧顶板下方安装端头锚固件并进行预紧，待起重设备将所吊U型节段梁吊装至指定位置后，又需要人工到底板下方或者两侧顶板下方拆除端头锚固件。起重设备将吊具提升至下一个工作位置，完成一次吊装作业。[0004]传统的U型节段梁从预制梁场到施工现场再到指定节段的安装位置，需要经过多次中转和堆放，也就意味着U型节段梁从预制到使用的过程中需要经历反复多次的吊装，单次吊装的过程中存在着吊装作业过程繁琐、所需施工人员数量多、吊装周期长和安全隐患等问题，在反复多次吊装后就意味着全过程作业工期长、人工成本过高、安全风险较高等问发明内容[0005]本发明的目的是提供一种双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具及其施工方法，解决了U型节段梁全过程吊装作业中劳动密集、效率低下、安全风险高的难题。[0006]本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，其特征在于，包括回转起重吊箱、双向变幅机构、横向伸缩卡位机构、适配平衡[0007]回转起重吊箱其下端连接双向变幅机构，用于所吊U型节段梁在水平方向的大角度回转；所述双向变幅机构的下端铰接横向伸缩卡位机构，所述双向变幅机构设置为控制其下部结构的水平倾角，所述横向伸缩卡位机构设置为对U型节段梁的横向定位，所述适配平衡梁固定于横向伸缩卡位机构上，用于承重所述U型节段梁，所述纵向伸缩卡位机构设置为对对U型节段梁的纵向定位。[0009]所述滑轮组布置在起重吊箱内部，用于接入起重钢丝绳；[0010]所述电机减速机组驱动回转齿轮组，所述回转齿轮组带动所述回转起重吊耳在水平方向的大角度回转。[0011]优选的是，所述双向变幅机构包括：横向变幅基座、横向变幅扁担梁、横向变幅油5[0012]横向变幅基座上方与回转起重吊耳铰接，横向变幅基座下方与横向变幅扁担梁铰接；横向变幅油缸两端分别与横向变幅基座、横向变幅扁担梁铰接，用于调整横向坡角；纵向变幅油缸两端分别与横向变幅扁担梁、横向伸缩外套筒铰接，用于调整纵向坡角。[0013]优选的是，横向伸缩卡位机构包括：横向伸缩外套筒、横向伸缩内套筒、横向伸缩[0014]所述横向伸缩外套筒上方与横向变幅扁担梁铰接，所述横向伸缩外套筒两端的内壁与两组横向伸缩内套筒通过横向伸缩耐磨板接触配合；横向卡位基座布置在横向伸缩内套筒端部内侧，横向卡位基座上方固定横向卡位立柱；横向伸缩油缸两端分别与横向伸缩[0015]优选的是，两条适配平衡梁对称设置于两端的横向伸缩内套筒上，所述适配平衡[0016]一条平衡梁上方对称固定两组适配性斜面，平衡梁下方固定平衡梁铰接基座，其中一条平衡梁的平衡梁铰接基座的中间孔通过平衡梁第一销轴与对应横向伸缩内套筒的基座铰接，另一条平衡梁的平衡梁铰接基座的两端孔通过两个平衡梁第二销轴与对应横向伸缩内套筒的基座铰接。[0017]优选的是，所述纵向伸缩卡位机构有四组，所述纵向伸缩卡位机构包括：纵向伸缩[0018]纵向伸缩卡位机构底板对称安装在横向伸缩外套筒下方；纵向伸缩直线轴承固定安装在纵向伸缩卡位机构底板下方，纵向伸缩L型卡爪穿入纵向伸缩直线轴承中心孔中；纵向伸缩电动推杆两端分别与纵向伸缩卡位机构底板和纵向伸缩L型卡爪铰接，用于驱动纵向伸缩卡位机构的动作。[0020]所述横向位置雷达探头对称安装在横向伸缩内套筒端部；纵向位置雷达探头安装在纵向伸缩L型卡爪底端；竖向位置距离传感器对称安装在横向伸缩外套筒下表面；双轴倾角传感器安装在横向伸缩外套筒上表面一侧；360°全景摄像头安装在起重吊箱下表面；[0021]横向伸缩油缸和纵向伸缩电推杆均配备位移传感器，横向伸缩油缸进出油口配备压力传感器。[0022]优选的是，优选的是，还包括电液控制系统，其包括：液压泵站、电液比例控制阀[0023]本发明还提供了一种利用所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具的施工方[0024]1)由起重设备将所述U型节段梁自动化吊具调至待吊U型节段梁上方位置；[0025]2)位移传感器监测所述自动化吊具横向伸缩油缸行程是否处于最小处，纵向伸缩[0026]3)下放过程中，由横向位置雷达探头监测吊具端部是否接近U型节段梁两侧上顶板，若否，则继续下放吊具，由纵向位置雷达探头监测纵向伸缩L型卡爪低端是否接近U型节段梁底板边缘，若否，则继续下放吊具，由竖向位置距离传感器监测吊具底部与U型节段梁6底板间的距离，当达到指定距离范围后，停止下放吊具；[0027]4)纵向伸缩电动推杆缩回指定距离，纵向伸缩卡位机构卡紧U型节段梁下底板，横向伸缩油缸顶出，驱动横向伸缩卡位机构卡紧U型节段梁两侧上顶板，压力传感器监测横向伸缩油缸工作腔压力，避免产生过大的夹紧力；[0028]5)起重设备提升吊具，将U型节段梁吊装至指定位置上方，根据堆放或安装角度需要，回转起重吊箱调整U型节段梁水平回转角度；[0029]6)缓慢下放吊具，直至起重钢丝绳上的拉力降低到空载拉力后，纵向伸缩电动推杆顶出一定距离，纵向伸缩卡位机构松开U型节段梁底板，横向伸缩油缸缩回至行程最小处，横向伸缩卡位机构松开U型节段梁两侧顶板；[0030]7)由360°全景摄像头监测自动化吊具相对U型节段梁的位置，若满足提升要求，则起重设备缓慢提升所述自动化吊具至指定高度，完成一次吊装作业，准备进行下一次吊装作业。[0031]重复步骤1)-7),进行下一次吊装作业。[0032]本发明至少包括以下有益效果：[0033]1、采用360°回转起重吊箱搭载双向变幅机构，可实现U型节段梁吊装作业过程中水平回转角度的大幅度调节，横向、纵向倾角的实时控制，有力保障了吊装过程中U型节段梁的姿态调节；[0034]2、采用三点支撑式平衡梁结构，平衡梁上设置适配性斜面，可与U型梁两侧顶板下表面适应性接触，实现吊装作业时吊具与U型节段梁的稳定接触，省去了预制吊孔和修补吊孔两个工序；[0035]3、采用双向伸缩卡位机构，横向伸缩套筒搭载卡位立柱，纵向卡位机构双边对称布置，实现吊具相对U型节段梁的横向和纵向定位，省去了吊装作业时辅助对位的施工人[0036]4、采用多点位、多类传感融合感知系统，实现吊具相对节段梁位置信息和自动化吊具运行状态的监测，可有效地保障吊装作业的实时性、高效性、安全性；[0037]5、双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具及其施工方法解决了U型节段梁全过程吊装作业中劳动密集、效率低下、安全风险高的难题。[0038]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[0039]图1是本发明双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的正视图；[0040]图2是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的侧视图；[0041]图3是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的俯视图；[0042]图4是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的仰视轴测图；[0043]图5是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的俯视轴测图；[0044]图6是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的适配平7[0045]图7是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具实例的纵向伸缩卡位机构；[0046]图8是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具施工方法中步骤4的正视图；[0047]图9是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具施工方法中步骤4的侧视图；[0048]图10是本发明一个实施例的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具施工方法中步骤4的轴侧图；[0050]A—U型节段梁；1—回转起重吊箱；101—起重吊箱；102—滑轮组；10机组；104—回转起重吊耳；105—回转齿轮组；2—双向变幅机构；201—横向变幅基座；202—横向变幅扁担梁；203-横向变幅油缸；204—纵向变幅油缸；3—横向伸缩卡位机构；301—横向伸缩外套筒；302—横向伸缩内套筒；303—横向伸缩耐磨板；304—横向卡位基座；305—横向卡位立柱；306—横向伸缩油缸；4-适配平衡梁；401-平衡梁铰接基座；402—平衡梁；403—适配性承重斜面；404-平衡梁第一销轴；405-平衡梁第二销轴；5-纵向伸缩卡位机构；501—纵向伸缩卡位机构底板；502—纵向伸缩直线轴承；503—纵向伸缩L型卡爪；504—纵向伸缩电动推杆；601—横向位置雷达探头；602—纵向位置雷达探头；603—竖向位置距离传感器；604—双轴倾角传感器；605—360°全景摄像头；7-电液控制系具体实施方式[0051]下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。[0052]此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。[0053]以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：[0054]如图1～10所示，本发明提供一种双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具，包括回[0055]回转起重吊箱其下端连接双向变幅机构，用于所吊U型节段梁在水平方向的大角度回转；所述双向变幅机构的下端铰接横向伸缩卡位机构，所述双向变幅机构设置为控制其下部结构的水平倾角，所述横向伸缩卡位机构设置为对U型节段梁的横向定位，所述适配平衡梁固定于横向伸缩卡位机构上，用于承重所述U型节段梁，所述纵向伸缩卡位机构设置为对对U型节段梁的纵向定位。[0056]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述回转起重吊箱上接起重钢丝绳，下接双向变幅机构，在吊装作业时可实现所吊U型节段梁在水平方向的8大角度回转。所述回转起重吊箱包括：起重吊箱101、滑轮组102、重吊耳104、回转齿轮组105;[0057]所述滑轮组对称布置在起重吊箱101栅格内部，用于接入起重钢丝绳；[0058]所述电机减速机组驱动回转齿轮组，所述回转齿轮组带动所述回转起重吊耳在水平方向的大角度回转；具体为：回转齿轮组包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，电机减速机组驱动主动齿轮，与之啮合的从动齿轮带动与之连接的回转起重吊耳进行回转动作，优选的是，本实施例中起重吊箱两侧对称设置有两组电机减速机组，用于驱动回转动作，回转起重吊耳布置在起重吊箱中间，用于连接吊具下部结构；回转齿轮组布置在起重吊箱下方，用于电机减速机组与回转起重吊耳之间的动力传输，每个电机减速机组驱动一个主动齿[0059]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述双向变幅机构2可以实时控制吊具下部结构的水平倾角。所述双向变幅机构2包括：横向变幅基座201、横向变幅扁担梁202、横向变幅油缸203、纵向变幅油缸204;[0060]横向变幅基座201上方与回转起重吊耳104铰接，横向变幅基座下方与横向变幅扁担梁202铰接；横向变幅油缸203两端分别与横向变幅基座201、横向变幅扁担梁202铰接，用于调整横向坡角；纵向变幅油缸204两端分别与横向变幅扁担梁202、横向伸缩外套筒301铰[0061]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述横向伸缩卡位机构3用于实现吊具相对U型节段梁的横向定位。横向伸缩卡位机构3包括：横向伸缩外套筒301、横向伸缩内套筒302、横向伸缩耐磨板303、横向卡位基座3向伸缩油缸306;[0062]所述横向伸缩外套筒301上方与横向变幅扁担梁202铰接，所述横向伸缩外套筒两端的内壁与两组横向伸缩内套筒302通过横向伸缩耐磨板303接触配合，两组横向伸缩内套筒302对称布置；横向卡位基座304布置在横向伸缩内套筒302端部内侧，横向卡位基座上方固定横向卡位立柱305;横向伸缩油缸306两端分别与横向伸缩外套筒301、横向伸缩内套筒302铰接，用于驱动横向伸缩卡位机构3的动作，即横向伸缩外套筒301和横向伸缩内套筒的相对运动。在本实施例里中，横向伸缩卡位机构3包括沿纵向平行设置的两组横向伸缩外套筒，每个横向伸缩外套同均可相对移动的设置有一个横向伸缩内套筒。[0063]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述适配平衡梁4与U型节段梁直接接触形成受力面。两条适配平衡梁对称设置于两端的横向伸缩内套筒上，所述适配平衡梁4包括：平衡梁铰接基座401、平衡梁402、适配性承重斜面403、平衡梁第一销轴404、平衡梁第二销轴405;[0064]一条平衡梁上方对称固定两组适配性斜面，两条平衡梁402上的四组适配性承重斜面403与U型节段梁两侧顶板下表面接触，形成四点接触；平衡梁402下方固定平衡梁铰接基座401,其中一条平衡梁的平衡梁铰接基座的中间孔通过平衡梁第一销轴404与对应横向伸缩内套筒的基座铰接，另一条平衡梁的平衡梁铰接基座的两端孔通过两个平衡梁第二销轴405与对应横向伸缩内套筒的基座铰接。[0065]平衡梁铰接基座401上设置有三个铰接孔，中间铰接孔安装平衡梁第一销轴404,两侧铰接孔安装平衡梁第二销轴405;一条适配平衡梁4与一组横向伸缩内套筒302通过一9根平衡梁第一销轴404铰接，另一条适配平衡梁4与另一组横向伸缩内套筒302通过两根平衡梁第二销轴405固定连接，两条适配平衡梁4在这三个支撑点(一个第一销轴、两个第二销轴)的作用下形成三点支撑，保障适配平衡梁4与U型节段梁接触的稳定性。[0066]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述纵向伸缩卡位机构5有四组，同步动作共同实现吊具相对U型节段梁的纵向定位，所述纵向伸缩卡位机构5包括：纵向伸缩卡位机构底板501、纵向伸缩直线轴承502、纵向伸缩L型卡爪503和纵向伸缩电动推杆504;[0067]纵向伸缩卡位机构底板501对称安装在横向伸缩外套筒301下方；纵向伸缩直线轴承502固定安装在纵向伸缩卡位机构底板501下方，纵向伸缩L型卡爪503穿入纵向伸缩直线轴承502中心孔中；纵向伸缩电动推杆504两端分别与纵向伸缩卡位机构底板501和纵向伸缩L型卡爪503铰接，用于驱动纵向伸缩卡位机构5的动作。[0068]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括感知系统，其包括：横向位置雷达探头601、纵向位置雷达探头602、竖向位置距离种类传感器全方位监测吊具相对待吊U型节段梁的位置信息和自动化吊具运行状态。[0069]所述横向位置雷达探头601对称安装在横向伸缩内套筒302端部；纵向位置雷达探头602安装在纵向伸缩L型卡爪503底端；竖向位置距离传感器603对称安装在横向伸缩外套筒301下表面；双轴倾角传感器604安装在横向伸缩外套筒301上表面一侧；360°全景摄像头605安装在起重吊箱101下表面；[0070]横向伸缩油缸306和纵向伸缩电推杆504均配备位移传感器，横向伸缩油缸306进出油口配备压力传感器。[0071]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括电液控制系统7,其包括：液压泵站701、电液比例控制阀组702、电控箱703、液压管路和通讯线路等。所述电液控制系统7用于为各执行器提供动力，并对各机构的运行进行反馈调节控制。液压泵站701布置在横向伸缩外套筒301上边面，电液比例控制阀组702布置在液压泵站701上表面；电控箱703布置在横向伸缩外套筒301上表面，用于处理各种反馈信号和下达指令信号。[0072]本发明还提供了一种利用所述的双向伸缩卡位式U型节段梁自动化吊具的施工方[0073]1)由起重设备将所述U型节段梁自动化吊具调至待吊U型节段梁上方位置；[0074]2)位移传感器监测所述自动化吊具横向伸缩油缸306行程是否处于最小处，纵向伸缩电动推杆504行程是