CN110002332A - 运桩船上的快速捆桩装置及基于其的捆桩方法 - Google Patents

运桩船上的快速捆桩装置及基于其的捆桩方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种操作方便可靠的运桩船上的快速捆桩装置，包括若干沿桩体长度方向设置在船体上的直线导轨，相邻直线导轨间设有连接导轨，直线导轨上设有驱动小车，驱动小车上设有立座，立座上设有竖直布置的Z轴线性模组，Z轴线性模组上设有水平安装座，水平安装座上设有Y轴线性模组，Y轴线性模组的活动座上设有校正滑台，校正滑台上设有激光传感器，校正滑台上设有校正推板，校正滑台上设有气动夹爪，气动夹爪上设有对心块，吊绳下端设有吊钩，吊钩包括与吊绳连接的本体，本体下部设有勾取吊耳的钩体，本体上在位于钩体的两侧分别设有垂直于钩体平面的定位杆，定位杆的端部设有定位盘，对心块上设有与定位盘相配合的定位槽。

Description

运桩船上的快速捆桩装置及基于其的捆桩方法
技术领域
本发明涉及一种运桩船上的快速捆桩装置及基于其的捆桩方法。
背景技术
桩基作为海洋设施的必要支柱，对海上资源开发具有重要意义，一种能够迅速、简便且安全捆桩的设备对桩基的建设有着显著的作用。
在吊运基桩时，需要将起吊装置上的卸扣与基桩上的吊耳连接起来，又称“捆桩”。目前的方法是通过人工拖曳卸扣至基桩吊耳处，并拧紧卸扣的固定螺母，费时费力、捆桩难度极大，且在恶劣的海况时工作人员的安全难以到保证。
一种捆桩机器人(ZL106284354B)使用伸缩钩杆装置和绞车的配合工作，将打桩船桩架上起重卡环抓取定位，用气动夹爪将卡环与钢管桩上的吊耳配合连接。但该装置结构过于复杂、操作难度大、捆桩时间长，同时该类装置需要在钢管上进行作业，安全因素难以保证，因此具有一定的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种操作方便可靠的运桩船上的快速捆桩装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种运桩船上的快速捆桩装置，包括若干沿桩体长度方向设置在船体上的直线导轨，相邻直线导轨间设有连接导轨，直线导轨上设有驱动小车，船体上在桩体下方设有至少一对托承桩体的桩座，驱动小车上设有立座，立座上设有竖直布置的Z轴线性模组， Z轴线性模组上设有水平安装座，水平安装座上设有沿垂直于滑轨方向运动的Y 轴线性模组，Y轴线性模组的活动座上设有校正滑台，校正滑台上设有用于检测桩体上吊钩的激光传感器，校正滑台上设有用于推抵吊钩以使其跟随校正滑台的运动穿入吊耳的校正推板，校正滑台上设有气动夹爪，气动夹爪上设有对心块，吊绳下端设有吊钩，吊钩包括与吊绳连接的本体，本体下部设有勾取吊耳的钩体，本体上在位于钩体的两侧分别设有垂直于钩体平面的定位杆，定位杆的端部设有定位盘，对心块上设有与定位盘相配合的定位槽，导轨上在捆桩位置设有通孔，船体上在该位置设有驱动小车相配合的行程开关，所述船体上设有由行程开关触发且弹出时穿出通孔以定位驱动小车的电磁销。
作为一种优选的方案，所述立座下部设有安装基座，所述驱动小车包括安装基座下方两个活动卡设在导轨上的车体单元，车体单元包括安装板，安装板下表面上设有至少一对分别与导轨两侧面相配合的驱动轮，安装板上表面设有固定板，固定板通过平面轴承设有连接板，两个连接板分别与安装基座两侧相连接，其中一个安装板上设有与齿条相配合的齿轮，驱动小车上设有驱动齿轮转动的驱动电机。
作为一种优选的方案，所述固定板的四角设有与连接板四角相配合的扭簧。
作为一种优选的方案，所述船体上在最外侧的直线导轨的自由端设有挡板。
本装置的有益效果是：本装置采用了气动夹爪夹取吊钩，捆桩机构直接搬运吊钩及吊绳至吊耳位置处，能够实现半自动化，避免因恶劣的海况和缆绳重力造成对操作人员的伤害，同时这种半自动化大大减轻了工作人员的负荷，降低劳动强度；采用激光监测并反馈吊钩、吊耳位置信息，小车、线性模组、气动夹爪等装置收到位置信息后进行实时定位，确保整个捆桩过程快速简便精确；此外该装置在焊接在甲板上的导轨上运行，工作状态稳定，捆桩结束后，吊钩定位机构回到原始位置，避免由于下次放桩等行为造成对吊钩定位机构的伤害，极大提高了捆桩的安全性。
由于驱动小车包括安装基座下方两个活动卡设在导轨上的车体单元，车体单元包括安装板，安装板下表面上设有至少一对分别与导轨两侧面相配合的驱动轮，安装板上表面设有固定板，固定板通过平面轴承设有连接板，两个连接板分别与安装基座两侧相连接，其中一个安装板上设有与齿条相配合的齿轮，驱动小车上设有驱动齿轮转动的驱动电机，可以更好地在呈圆弧形的连接导轨上运动，保证运动的可靠性。
由于固定板的四角设有与连接板四角相配合的扭簧，使得小车从连接导轨运动至直线导轨上时固定板、安装板能快速复位。
由于船体上在最外侧的直线导轨的自由端设有挡板，避免驱动小车滑出导轨。
本发明另一个所要解决的技术问题是：提供一种基于上述快速捆桩装置的捆桩方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种基于上述任一项快速捆桩装置的捆桩方法，其步骤为：
步骤一：驱动小车移动到指定位置；打桩船绞车连接的吊绳及在吊绳上连接的吊钩在到达规定位置及对应于导轨上原点的位置后，确定驱动小车位于原点位置；如不在原点位置，则驱动电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动到原点位置，小车接触到原点位置的行程开关，电机接受到停止信号后停止转动，导轨该位置处的电磁销弹出，辅助小车进行制动；
步骤二：检测夹抓；在小车停止后，Y轴线性模组带动激光传感器在Z轴线性模组的驱动下进行Z方向移动，直至激光检测到吊钩，Y轴线性模组根据激光检测到的高度反馈进行Z方向微调，Y轴线性模组向桩体方向移动，当吊钩处于气动夹爪夹爪范围内时停止运动，气动夹爪从最大范围处向中间进行夹抓，直至吊钩的两处圆盘被气动夹爪夹取；
步骤三：对心；在两个气动夹爪的对心块的作用下，两侧定位盘会嵌入对心块上的定位槽中，使得吊钩的定位盘与对心块完全贴合；
步骤四：校正；小车停止后，校正滑台驱动校正推板推动吊钩，直至推板与吊钩的楔形面完全重合，使吊钩处于标准设定的入耳姿势；
步骤五：搬运；在完全夹取之后，电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动设定距离，使得驱动小车运动到第一个捆桩位置并接触到该处的行程开关，驱动电机接收到行程开关发出的停止信号停止转动，导轨该处的电磁销弹出，辅助小车进行制动；
步骤六：检测、推进、落锁；Y轴线性模组带动激光传感器在Z轴线性模组的驱动下进行Z方向移动，直至激光传感器检测到桩体吊耳的形位轮廓后，调整吊钩使其处于规定的入耳范围，Y轴线性模组向桩体吊耳方向移动，当吊钩完全进入吊耳时停止运动，此时撤掉吊耳校正滑台对吊钩的推力，由于吊钩的重力作用会自动回正，气动夹爪带动对心块回到最大范围。接着，吊钩定位机构回到原始位置进入下一个工作循环；
步骤七：重复步骤一至六，吊钩定位机构分别沿导轨运动不同距离以对各个桩体的吊耳进行捆桩操作，直至所有桩体捆桩结束；
步骤八：所有桩体捆桩结束后，驱动电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动回到原点位置。
附图说明
图1是整体结构示意图
图2是吊钩定位机构结构示意图
图3是驱动小车结构示意图
图4是夹抓部分结构示意图
图1至图4中：1.船体，2.吊钩定位机构，201.气动夹爪，202.校正推板， 203.对心块，204.安装基座，205.Y轴线性模组，206.激光传感器，207.水平安装座，208.Z轴线性模组,209.立座,210.校正滑台，3.驱动小车，301.驱动轮，302.驱动电机，303.安装板，304.固定板，305.平面轴承，306.扭簧，307. 连接板，308.齿轮，4.导轨，5.桩座，6.桩体，7.吊绳，8.吊钩，801.定位杆， 802.定位盘，9.挡板，10.齿条，11.电磁销。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1-4所示，一种运桩船上的快速捆桩装置，包括若干沿桩体6长度方向设置在船体1上的直线导轨4，船体1上相邻直线导轨间设有连接导轨。船体1 上在最外侧的直线导轨4的自由端设有挡板9。导轨4上设有驱动小车3，船体 1上在桩体6下方设有至少一对托承桩体6的桩座5。
驱动小车3上设有吊钩定位机构2，吊钩定位机构2包括设置在驱动小车3 上的安装基座204，安装基座204上设有立座209，立座209上设有竖直布置的 Z轴线性模组208，Z轴线性模组208上设有水平安装座207，水平安装座207 上设有沿垂直于滑轨方向运动的Y轴线性模组205，Y轴线性模组205的活动座上设有校正滑台210，校正滑台上设有用于检测桩体6上吊钩8的激光传感器 206，校正滑台210上设有用于推抵吊钩8以使其跟随校正滑台的运动穿入吊耳的校正推板，校正滑台上设有气动夹爪201，气动夹爪201上设有对心块203，吊绳7下端设有吊钩8，吊钩8包括与吊绳7连接的本体，本体下部设有勾取吊耳的钩体，本体上在位于钩体的两侧分别设有垂直于钩体平面的定位杆801，定位杆801的端部设有定位盘802，对心块203上设有与定位盘802相配合的定位槽，导轨4上在捆桩位置设有通孔，船体1上在该位置设有驱动小车3相配合的行程开关，所述船体1上设有由行程开关触发且弹出时穿出通孔以定位驱动小车3的电磁销11，
驱动小车3包括安装基座204下方两个活动卡设在导轨4上的车体单元，车体单元包括安装板303，安装板303下表面上设有至少一对分别与导轨4两侧面相配合的驱动轮301，安装板303上表面设有固定板304，固定板304通过平面轴承305设有连接板307，固定板304的四角设有与连接板307四角相配合的扭簧306。两个连接板307分别与安装基座204两侧相连接，其中一个安装板 303上设有与齿条10相配合的齿轮308，驱动小车3上设有驱动齿轮308转动的驱动电机302。
本装置与钢管桩运输船、打桩船配合使用，辅助钢管桩的捆绑吊运，在本装置工作之前，需要将装有钢管桩的运输船和打桩船开到指定地点，然后将吊钩放到运输船的钢管桩上，在上述基础上，快速捆桩装置的捆桩方法，其步骤为：
步骤一：小车移动到指定位置。打桩船绞车连接的吊绳7及在吊绳7上连接的吊钩8在到达规定位置(图1的标注的坐标原点正上方)后，驱动电机302 驱动的齿轮308与齿条10相啮合从而带动吊钩定位机构2在导轨4上运动到原点位置，小车3接触到原点位置的行程开关，电机302接受到停止信号后停止转动，导轨处的电磁销11会弹出辅助小车进行制动。
步骤二：检测夹抓。在小车停止后，Y轴线性模组205带动激光传感器206 在Z轴线性模组208的驱动下进行Z方向移动，直至激光206检测到吊钩8，Y 轴线性模组205根据激光检测到的高度反馈进行Z方向微调，Y轴线性模组205 向桩体6方向移动，当吊钩8处于气动夹爪201夹爪范围内时停止运动，气动夹爪201从最大范围处(考虑因风浪作用造成的吊钩摇摆选取的最大值)向中间进行夹抓，直至吊钩8的两处圆盘被气动夹爪201夹取。
步骤三：对心。下放的吊绳7因为风浪的作用会带着吊钩8来回摇摆晃荡，导致在气动夹爪201夹取时不能使吊钩8基准面与Y基准面平行，而使吊钩8 的定位盘与气动夹爪不能完全贴合，但在两个气动夹爪201的对心块203的作用下，两侧定位盘会嵌入对心块203上的定位槽中，使得吊钩8的定位盘与对心块完全贴合。
步骤四：校正。小车3停止后，吊耳校正滑台210驱动吊耳校正推板202推动吊钩8，直至推板202与吊钩8的楔形面完全重合，使吊钩8处于标准设定的入耳姿势。
步骤五：搬运。由于打桩船绞车连接的吊绳7及在吊绳7上连接的吊钩8 的规定位置设置为原点位置，距离对应的吊耳有一定距离需要将吊钩8及吊绳7 搬运至指定位置，在完全夹取之后，电机302驱动的齿轮308与齿条10相啮合从而带动吊钩定位机构2在导轨4上运动设定距离，使得驱动小车3运动到第一个捆桩位置并接触到该处的行程开关，驱动电机302接受到停止信号停止转动，导轨处的电磁销11会弹出，辅助小车进行制动。
步骤六：检测、推进、落锁。Y轴线性模组205带动激光传感器206在Z轴线性模组208的驱动下进行Z方向移动，直至激光传感器206检测到桩体6吊耳的形位轮廓后，调整吊钩8使其处于规定的入耳范围，Y轴线性模组205向桩体6吊耳方向移动，当吊钩8完全进入吊耳时停止运动，此时撤掉吊耳校正滑台210对吊钩8的推力，由于吊钩8的重力作用会自动回正，气动夹爪201带动对心块203回到最大范围。其他吊钩定位机构回到原始位置进入下一个工作循环。
步骤七：重复步骤一至六，吊钩定位机构2分别沿导轨4运动不同距离以对各个桩体的吊耳进行捆桩操作，直至所有桩体捆桩结束；
步骤八：所有桩体6捆桩结束后，驱动电机302驱动的齿轮308与齿条10 相啮合从而带动吊钩定位机构2在导轨4上运动回到原始位置，避免由于下次放桩等行为造成对吊钩定位机构的伤害。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种运桩船上的快速捆桩装置，其特征在于：包括若干沿桩体长度方向设置在船体上的直线导轨，相邻直线导轨间设有连接导轨，直线导轨上设有驱动小车，船体上在桩体下方设有至少一对托承桩体的桩座，驱动小车上设有立座，立座上设有竖直布置的Z轴线性模组，Z轴线性模组上设有水平安装座，水平安装座上设有沿垂直于滑轨方向运动的Y轴线性模组，Y轴线性模组的活动座上设有校正滑台，校正滑台上设有用于检测桩体上吊钩的激光传感器，校正滑台上设有用于推抵吊钩以使其跟随校正滑台的运动穿入吊耳的校正推板，校正滑台上设有气动夹爪，气动夹爪上设有对心块，吊绳下端设有吊钩，吊钩包括与吊绳连接的本体，本体下部设有勾取吊耳的钩体，本体上在位于钩体的两侧分别设有垂直于钩体平面的定位杆，定位杆的端部设有定位盘，对心块上设有与定位盘相配合的定位槽，导轨上在捆桩位置设有通孔，船体上在该位置设有驱动小车相配合的行程开关，所述船体上设有由行程开关触发且弹出时穿出通孔以定位驱动小车的电磁销。
2.如权利要求1所述的一种运桩船上的快速捆桩装置，其特征在于：所述立座下部设有安装基座，所述驱动小车包括安装基座下方两个活动卡设在导轨上的车体单元，车体单元包括安装板，安装板下表面上设有至少一对分别与导轨两侧面相配合的驱动轮，安装板上表面设有固定板，固定板通过平面轴承设有连接板，两个连接板分别与安装基座两侧相连接，其中一个安装板上设有与齿条相配合的齿轮，驱动小车上设有驱动齿轮转动的驱动电机。
3.如权利要求2所述的一种运桩船上的快速捆桩装置，其特征在于：所述固定板的四角设有与连接板四角相配合的扭簧。
4.如权利要求3所述的一种运桩船上的快速捆桩装置，其特征在于：所述船体上在最外侧的直线导轨的自由端设有挡板。
5.一种基于权利要求1-4中任一项快速捆桩装置的捆桩方法，其步骤为：
步骤一：驱动小车移动到指定位置；打桩船绞车连接的吊绳及在吊绳上连接的吊钩在到达规定位置及对应于导轨上原点的位置后，确定驱动小车位于原点位置；如不在原点位置，则驱动电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动到原点位置，小车接触到原点位置的行程开关，电机接受到停止信号后停止转动，导轨该位置处的电磁销弹出，辅助小车进行制动；
步骤二：检测夹抓；在小车停止后，Y轴线性模组带动激光传感器在Z轴线性模组的驱动下进行Z方向移动，直至激光检测到吊钩，Y轴线性模组根据激光检测到的高度反馈进行Z方向微调，Y轴线性模组向桩体方向移动，当吊钩处于气动夹爪夹爪范围内时停止运动，气动夹爪从最大范围处向中间进行夹抓，直至吊钩的两处圆盘被气动夹爪夹取；
步骤三：对心；在两个气动夹爪的对心块的作用下，两侧定位盘会嵌入对心块上的定位槽中，使得吊钩的定位盘与对心块完全贴合；
步骤四：校正；小车停止后，校正滑台驱动校正推板推动吊钩，直至推板与吊钩的楔形面完全重合，使吊钩处于标准设定的入耳姿势；
步骤五：搬运；在完全夹取之后，电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动设定距离，使得驱动小车运动到第一个捆桩位置并接触到该处的行程开关，驱动电机接收到行程开关发出的停止信号停止转动，导轨该处的电磁销弹出，辅助小车进行制动；
步骤六：检测、推进、落锁；Y轴线性模组带动激光传感器在Z轴线性模组的驱动下进行Z方向移动，直至激光传感器检测到桩体吊耳的形位轮廓后，调整吊钩使其处于规定的入耳范围，Y轴线性模组向桩体吊耳方向移动，当吊钩完全进入吊耳时停止运动，此时撤掉吊耳校正滑台对吊钩的推力，由于吊钩的重力作用会自动回正，气动夹爪带动对心块回到最大范围。接着，吊钩定位机构回到原始位置进入下一个工作循环；
步骤七：重复步骤一至六，吊钩定位机构分别沿导轨运动不同距离以对各个桩体的吊耳进行捆桩操作，直至所有桩体捆桩结束；
步骤八：所有桩体捆桩结束后，驱动电机驱动的齿轮与齿条相啮合从而带动吊钩定位机构在导轨上运动回到原点位置。
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