CN109024599B - 旋臂式样架 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋臂式样架。所述旋臂式样架以多个调平模组补偿海床高低差，并结合旋臂于载架上的旋转运动牵引一导桩模组辅助打桩作业进行。

Description

旋臂式样架

技术领域

本发明涉及一种旋臂式样架，尤指一种具有载架，且可通过至少一旋臂于载架上旋转运动并决定下桩位置的水下作业用打桩样架。

背景技术

对于许多水上或水下的重大工程，必须先稳固其海床工事的基底才能够续行后续的相关工程。近年来，随着离岸风力发电机等海上建筑工事日益频繁，水下的打桩作业日显重要。无论是架设海上平台或是架设任何位于海床上的工事，往往会需要通过打桩的方式来稳固其基底。

在打桩之前，为了适应不同的海床地形，通常会通过样架的方式来替打桩的位置定位，并调整桩件打入海床的角度等。对多桩基础的施作而言，习用的打桩方式及样架常会配合自升式平台船使用，即将平台船水平度直接作为样架的水平度，并以其两只脚作为样架导引，通过绞机来进行样架吊放等作业。该种作业方式为利用连通管原理侦测样架的水平。

由于此种技术必须依赖特定的载具类型作使用，因此不论是载具的取得或改装都是相当花费时间与成本的。

而另一种类型的样架采用可以水下调整的技术。也就是这些种类的样架在各个导桩套筒之间设有可以改变间距的机械结构，并且该种类样架具备调平机构可以补偿海床的高低差以维持样架的水平度与高度，所述调平机构通常包括有水平式的调整或是垂直位移式的调整动作。此外，为了方便让导桩套筒可以符合打桩时的需求，有些导桩套筒亦会制作为可开合的结构或在其内部设置有可开合调整的结构。

然传统的样架结构必然会为了打桩的数量准备相应数量的导桩套筒结构。该些多个导桩套筒结构的设置将会大幅的提高样架的成本以及重量。实为样架使用上不小的问题。

发明内容

为解决先前技术中所提及的问题，本发明提供了一种旋臂式样架及其运作方法。其中，所述旋臂式样架包括一载架，一转动模组，至少一调平模组，至少一旋臂以及一导桩模组。

其中，所述载架设有至少一轨面，所述转动模组设于所述载架的中心，所述至少一调平模组与所述载架连接，而所述旋臂与所述转动模组连接，且所述旋臂可移动地与所述至少一轨面接触，并且所述导桩模组与所述旋臂连接。

以上对本发明的简述，目的在于对本发明的数种面向和技术特征作一基本说明。发明简述并非对本发明的详细表述，因此其目的不在特别列举本发明的关键性或重要元件，也不是用来界定本发明的范围，仅为以简明的方式呈现本发明的数种概念而已。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例调平模组的结构示意图。

图3为本发明实施例导桩模组的结构示意图。

图4为本发明实施例固桩锁的结构运作示意图。

图5为本发明实施例固桩锁的另一结构运作示意图。

图6为本发明实施例旋臂的结构示意图。

图7为本发明实施例滑动模组的结构示意图。

图8为本发明实施例运作方法的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

10 旋臂式样架

100 载架

101 轨面

102 定位凸块

103 锁固承座

200 调平模组

201 第一致动元件

202 第一调整件

300 转动模组

301 第二致动元件

400 导桩模组

401 第一固桩件

402 第二固桩件

403 支撑结构

404 第三致动元件

405 固桩锁

500 旋臂

501 锁固件

502 滑动模组

5021 轮架

5022 轮子

5023 阻尼元件

5024 第四致动元件

5025 导引片

503 转角锁

504 第二调整件

P 桩件

a.-c. 步骤

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实施例所提及的第一至第四致动元件为以液压缸的方式实现。但实际上只要可以推动本实施重量的致动元件，应都被包括于本发明的范围之内，先在这里说清楚。

请参照图1，图1为本发明实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种旋臂式样架10，包括载架100、转动模组300、至少一调平模组200、旋臂500以及导桩模组400。其中，本实施例中的转动模组300可以采用液压马达。

其中，载架100为环状且设有至少一轨面101，转动模组300设于载架100的中心，至少一调平模组200与所述载架100连接，而旋臂500与转动模组300连接，且旋臂500可移动地与至少一轨面101接触，并且导桩模组400与旋臂连接500。

在本实施例中，载架100的样态为以一大一小的环形架所构成。其中两个环形架上具有的轨面101会与旋臂500中的滑动模组502内的轮子5022接触(可先参照图7)。由于本实施例实际上会于水下施作的缘故，因此让轨面101能使轮子5022能于其上顺利运行属于本实施例相当重要的一环。在其他可能的实施样态中，载架100更可以是其他封闭的几何环形，如四边形、三角形或其他几何多边形等。仅要将轮子5022设计为可以在封闭的几何环形中转向并运行者，应皆包括在本发明的范围之内。

本实施例中，轨面101上可以设有复数个凹痕(可详参图7)。每一凹痕可以提供海流流经的通路并增加摩擦力，让轮子5022不容易偏出轨面101的轨道。此外，由于旋臂500为以旋转的方式运动。所述运动方式对于轮子5022来说实际上执行的动作为不停的在转弯。因此，为减少离心力对轮子5022所带来的负担及风险。本实施例的轨面101设计为往载架100中心(即整个载架封闭几何图形的重心点)方向微倾的角度，以利轮子5022运动。

接着请同时参照图1及图2，图2为本发明实施例调平模组的结构示意图。本实施例中，调平模组200与载架100间更设有第一调整件202，且每个调平模组200中设有至少一第一致动元件201。更具体而言，本实施例于载架100各90度的部位各设有一个调平模组200。每个调平模组200呈现长方体的架构。所述架构中包括底座以及摇架，其中摇架的四个角落设有第一致动元件201。

通过四个第一致动元件201的运动，本实施例可以调整调平模组200的高度或倾斜角度。而第一调整件202则可以调整载架100与调平模组200之间的间距。因此综观本实施例，可得知四个调平模组200可以协同调整载架100的整体高度或倾斜程度，来达到适应不同海床地形的目的。而第一调整件202可以调整调平模组200距离载架100中心的距离，以符合更多的水下作业需求。

因此，为了能让旋臂500可以在带动导桩模组400到正确的调平模组200上，本实施例中载架100依据四个调平模组200的位置及组数相应设有相同位置及组数的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103。关于本实施例的定位凸块102及锁固承座103可先参照图6以及图7的示意。

本实施例中，由于仅使用单个旋臂500以及单个导桩模组400的缘故，因此在部份打桩作业结束后，桩件P不会完全没入海床或调平模组200的实施例中，必然需要提供让导桩模组400得以脱离桩件P机构。而在其他可能的实施样态中，旋臂500的数量可以设置为至少一旋臂500即可。意即当两个旋臂500时，其两者旋臂500间的夹角为180°的机构设计；而为三个旋臂500时，其之间的夹角设置为120°，并与转动模组300连接。也就是说，如有需要，本发明旋臂500的数量可以在维持转动与速度的平衡下依照需求增设，本发明并不加以限制。

请同时参照图3及图4，图3为本发明实施例导桩模组的结构示意图；图4为本发明实施例固桩锁的结构运作示意图。如图3及图4所示，本实施例中，导桩模组400实质上为构筑成套筒机构的元件，可以引导桩件P进入其中之后穿过调平模组200，并打桩进入海床之中。

所述导桩模组400包括第一固桩件401及第二固桩件402。其中第二固桩件402通过固桩锁405与第一固桩件401紧扣。此外，第一固桩件401及第二固桩件402各通过第三致动元件404与旋臂500连接。

可对照图1以及图3中导桩模组400实施上的差异。在图3中，为了能够让打开后的导桩模组400，其随着旋臂500的回转动作不会触及桩件P，本实施例依据需求将第一固桩件401及第二固桩件402的开合角度范围为0～120°。第一固桩件401及第二固桩件402的开合角度为通过第三致动元件404的拉放决定。此外，由于导桩模组400实质上为构筑成套筒机构的缘故，本实施例中的第一固桩件401及第二固桩件402上设有至少二支撑结构403。

本实施例的支撑结构403可以是肋片或鳍片状具有导引功能外观的机构，并有效围绕导桩模组400，联合形成一个具有导角的套筒结构。如此一来，当桩件P要放入导桩模组400中时，支撑结构403得设置可以提供更好的定位能力以及固定能力，加速打桩作业的进行，亦提高打桩时的精准程度。由于本实施例的第一固桩件401及第二固桩件402设置为可开合的机构，因此打桩作业时难免会让第一固桩件401及第二固桩件402承受部份的应力。

未避免第一固桩件401及第二固桩件402因为打桩的应力而损毁，如图4所示，本实施例中第二固桩件402通过固桩锁405与第一固桩件401紧扣。在图4的实施样态中，固桩锁405为一U型或马蹄型的机构。其中央设有一着力点并可转动地与一个设于第一固桩件401或第二固桩件402上的液压缸连接。通过液压缸的作用，可以改变固桩锁405的上锁及开锁。而当打桩作业进行时，液压缸推动着力点，使固桩锁405上锁。因此第一固桩件401及第二固桩件402产生的打桩应力会由固桩锁405协同承受。

请参照图6，图6为本发明实施例旋臂的结构示意图。如图6所示，先前提及本实施例中载架100依据四个调平模组200的位置及组数相应设有相同位置及组数的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103。在图6中可以见到锁固承座103的位置。而在图6中，亦可以清晰见到旋臂500与转动模组300通过至少一锁固件501连接。

本实施例的锁固件501设定为插销式的锁固方式。请一并参照图1及图7，图7为本发明实施例滑动模组的结构示意图。在图7的实施例中，可得知旋臂500设有滑动模组502。滑动模组502包括T字形的轮架5021、至少一轮子5022以及至少一导引片5025。其中，每个轮子5022上设有至少一第四致动元件5024与至少一阻尼元件5023，所述至少一第四致动元件5024及至少一阻尼元件5023各与轮架5021连接。

因此，由图7的示意可以得知，滑动模组502中的第四致动元件5024可以协同转动模组300中的至少一第二致动元件301一并让旋臂500、转动模组300以及导桩模组400下降。实质上的运作机制为当欲进行打桩时，会先选定要进行作业的调平模组200。而转动模组300会带动旋臂500转动到调平模组200的位置。

当旋臂500转动完成后，旋臂500与转动模组300连接的锁固件501会以插销的型式锁定旋臂500。而为了吸收打桩时旋臂500所产生的应力，锁固件501中的插销并非完全锁死，而是留有至少一吸震空间。本实施例中的吸震空间留有3公分的间距，实际上本发明不以此为限。

而后，滑动模组502中的第四致动元件5024协同转动模组300中的至少一第二致动元件301一并让旋臂500、转动模组300以及导桩模组400下降。下降的同时，滑动模组502中的至少一导引片5025会通过其上的导角与载架100上的定位凸块102接合(可参照图7)。接合完成后代表旋臂500已经靠拢在载架100之上。进一步为了防止打桩时产生让旋臂500左右位移的应力。图6中标示了锁固承座103以及旋臂500相应所述锁固承座103设有至少一转角锁503的机构特征。

本实施例中的转角锁503实际上为转角缸，具有如靴子般的钩状机构。可在插入锁固承座103后以自体旋转的方式将钩状机构转入锁固承座103之中，勾住并夹持锁固承座103，达成固定旋臂500的功效。

由于本实施例在水下运作，无法避免的会面临到至少一轨面上飘落杂物的状况产生。因此，移动模组502中的轮子5022上设有阻尼元件5023。本实施例中，阻尼元件5023可以采用弹簧避震器、液压避震器、气压避震器或其组合，用以有效减少轮子5022因为辗过杂物而产生的振动。此外，本实施例的轮子5022设计在运行时可以具有10度左右的偏量，除了协助环状运动的顺畅度之外，更可以有效吸收因为辗到杂物而产生的偏移现象。

在其他可能的实施样态中，前述的转角锁503、锁固承座103、导引片5025以及定位凸块102更可以采用磁铁或电磁的手段来协助定位，本发明并不加以限制。

接着请参照图8，图8为本发明实施例运作方法的流程图。如图8所示，本实施例的旋臂式样架的运作方法主要包括步骤a.～c.，为可以通过图1～图7中所载的旋臂式样架10来实现。

首先执行步骤a.提供一旋臂式样架，接着执行步骤b.至少一旋臂通过一转动模组带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将所述导桩模组带至一调平模组的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座，最后执行步骤c.所述至少一旋臂及所述转动模组下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至所述桩件打桩完成。

本实施例的运作方法在步骤a.提供一旋臂式样架中，为采用图1～图7中所载的旋臂式样架10作为实施依据。而步骤b.至少一旋臂通过一转动模组带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将所述导桩模组带至一调平模组的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座，是指转动模组300会依据调平模组200的位置通过旋臂500将导桩模组400带到调平模组200上，接着便会执行步骤c.所述至少一旋臂及所述转动模组下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至所述桩件打桩完成。

在本实施例中，步骤b.执行时，调平模组200更通过至少一第一致动元件201调节自身的高度或倾斜角度。更进一步来说，调平模组200在确定好角度调整位置之后，可以有效的决定整个载架100在海床上是否水平。如为水平，则可将桩件P收纳进导桩模组400之中。此外，当转动模组300转动旋臂500时，旋臂500为通过其上的至少一轮子5022于至少一轨面101运动。

在步骤c.中，旋臂500、导桩模组400以及转动模组300的下降是通过前述锁固件501将旋臂500与转动模组300固定后，再依序通过旋臂500上设有的至少一导引片5025及至少一转角锁503与载架100上的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103固定而达成。至于整体机构的上下移动则是由第二致动元件301及第四致动元件5024达成。

此外，步骤c.打桩的途中，导桩模组400中的固桩锁405会锁合第一固桩件401及第二固桩件402，以达到稳固打桩作业的效果。

本实施例当执行完步骤a.～c.之后，更可以执行步骤d.～g.。首先执行步骤d.所述导桩模组解锁，并由所述导桩模组中之一第一固桩件及一第二固桩件打开后，使所述至少一旋臂及所述转动模组上升。由于桩件P已经打桩完成，为避免导桩模组400移动时受到桩件P的限制或干扰。因此导桩模组400中的第一固桩件401及第二固桩件402便会打开，锁固承座103中的转角锁503解锁。第二致动元件301及第四致动元件5024抬升旋臂500及转动模组300。

抬升完成后，接着执行步骤e.所述转动模组带动所述至少一旋臂转至次一所述调平模组的位置，并容纳次一所述桩件。实质上步骤e.的执行内容系前述步骤b.的内容。接着执行步骤f.所述至少一旋臂及所述转动模组下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至次一所述桩件打桩完成。而步骤f.中的执行内容系为步骤c.的内容。上述步骤e.及步骤f.的差异仅在调平模组200的位置不同。因此，最后执行步骤g.重复执行步骤d.～f.，直至所有所述调平模组皆完成打桩。也就是旋臂式样架10中的所有调平模组200皆完成打桩作业。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种旋臂式样架，其特征在于，包括：

一载架，所述载架设有至少一轨面；

一转动模组，设于所述载架的中心；

至少一调平模组，与所述载架连接；

至少一旋臂，与所述转动模组连接，所述至少一旋臂可移动地与所述至少一轨面接触；以及

一导桩模组，与每一所述至少一旋臂连接；

其中，所述载架依据所述至少一调平模组的位置及组数相应设有相同位置及组数的至少一定位凸块及至少一锁固承座；

其中，每一所述至少一旋臂更设有一滑动模组，其特征在于，包括：

一轮架，与每一所述至少一旋臂连接；

至少一轮子，设于所述轮架上且个别与所述至少一轨面接触；以及

至少一导引片，设于所述轮架上且相应每组所述至少一定位凸块的数量及位置设置。

2.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，每一所述至少一旋臂相应所述至少一锁固承座设有至少一转角锁。

3.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，每一所述至少一旋臂与所述转动模组通过至少一锁固件连接。

4.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，每个所述至少一轮子上设有至少一第四致动元件与至少一阻尼元件，所述至少一第四致动元件及所述至少一阻尼元件各与所述轮架连接。

5.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，所述导桩模组包括：

一第一固桩件；以及

一第二固桩件，所述第二固桩件通过一固桩锁与所述第一固桩件紧扣；

其中，所述第一固桩件及所述第二固桩件各通过一第三致动元件与所述旋臂连接，且所述第一固桩件及所述第二固桩件之间具有一开合角度。

6.如权利要求5所述的旋臂式样架，其特征在于，所述开合角度范围为0～120°。

7.如权利要求5所述的旋臂式样架，其特征在于，所述第一固桩件及所述第二固桩件上设有至少两支撑结构。

8.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，所述转动模组中更设有至少一第二致动元件，且所述转动模组为液压马达。

9.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，所述至少一调平模组与所述载架间更设有一第一调整件，且所述至少一调平模组中设有至少一第一致动元件。

10.如权利要求1所述的旋臂式样架，其特征在于，所述载架为至少一环形架构成，且所述载架的中心为所述环形架几何图形的重心点。

11.如权利要求4所述的旋臂式样架，其特征在于，所述阻尼元件为弹簧避震器、液压避震器、气压避震器或其组合。

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