CN115625515A - 一种大尺度肋骨圈套装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种大尺度肋骨圈套装装置及方法。该方法利用本发明所述装置环形阵列设置在工作区域内，通过装置运动完成大尺度肋骨圈的夹持和移动，实现对大尺度肋骨圈传统人工装配工艺模式的流程再造，提升装配质量和效率。解决大尺度肋骨圈安装效率低、安装精度差的技术问题。装配装置能够沿径向轨道移动，因此能够适应不同半径规格的大尺度肋骨圈的套装工作；周向设置的抓手机构可和顶推装置配合，能够多点夹持大尺度肋骨圈套装并适度调整，与吊车控制肋骨圈下降结合人工工具单点调整的传统装配模式相比，提升装配质量和效率，适宜作为大尺度肋骨圈套装装置及套装方法应用。

Description

一种大尺度肋骨圈套装装置及方法

技术领域

本发明涉及钢结构领域，特别涉及钢结构装配用辅助装置及利用该装置进行大尺度肋骨圈与筒型结构的套装方法。

背景技术

肋骨圈，一种圆圈型结构，截面为T型材，通常肋骨圈的尺度较大，直径约在7-15米左右，大尺度肋骨圈需要套装在筒型结构部件上。由于肋骨圈尺度较大且公差要求较高，所以在装配过程中存在着较大的技术难度。

目前的大尺度肋骨圈套装仍然采用传统的人工装配模式：以吊车作为主要外部动力源，人工配合手动调整肋骨圈水平姿态。肋骨圈在向下套装在筒型结构的过程中，通过吊车来控制肋骨圈的下降速度，在肋骨圈下降过程及姿态调整时，工人主要使用螺纹机械千斤顶、铁锤、无码工装等小型人力工具，进行局部单点调整，调整手段单一，且无法保证精度；且在该过程中，若使用两台吊车的话，两点下落速度无法保证统一，更容易造成误差，通常只使用一台吊车进行吊装，因此吊装下降过程为单点控制及工人单点调整，时常造成肋骨圈在套装过程中产生倾斜、扭曲而卡在筒型结构上，甚至需要将肋骨圈吊出后重新套装，费时费力，效率低下，且装配精度低。

基于此，针对大尺度肋骨圈传统人工装配中存在的问题，迫切需要一套辅助装置及工艺方法，以增强装配调整能力，提升肋骨圈的装配精度和效率。

发明内容

为了提高大尺度肋骨圈装配精度，提高装配效率，本发明提出了一种大尺度肋骨圈套装装置及方法。该方法利用本发明所述装置环形阵列设置在工作区域内，通过装置运动完成大尺度肋骨圈的夹持和移动，实现对大尺度肋骨圈传统人工装配工艺模式的流程再造，提升装配质量和效率。解决大尺度肋骨圈安装效率低、安装精度差的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种大尺度肋骨圈套装装置，主要包括行走机构、框架和抓手机构，还可以包括顶推装置。

所述行走机构包括空间行走机构、纵向行走机构和水平行走机构，所述空间行走机构包括固定在工作区域的径向轨道，在其上通过径向轨道锁紧机构滑动锁紧框架立柱，使框架立柱能够沿径向轨道移动，实现其在作业区域内移动，且用于带动框架和抓手机构进行相对运动；

所述纵向行走机构包括丝杠和垂向滑轨作为主要行动方向引导机构，丝杠通过丝杠支撑组件固定安装在框架立柱的一侧，为使纵向行走更加稳固顺畅，与丝杠垂直两侧分别设有垂向滑轨，垂向滑轨上通过滑块装配有滑块安装板；纵向行走机构带动抓手机构纵向移动；

所述水平行走机构包括伸缩滑道，伸缩滑道固定安装在滑块安装板上，所述伸缩滑道垂直于垂向滑轨，伸缩滑道搭载装配有抓手机构，供抓手机构水平移动；

所述框架包括框架立柱，构成装置整体框架且为装置的稳固性及部件设置提供支撑。

所述丝杠支撑组件分为上下两部分，其中靠上的丝杠支撑组件上方通过安装座装配一减速器及电机，滑块安装板通过螺母组件搭载在丝杠上，所述减速器及电机通过电信号驱动螺母组件带动滑块安装板沿丝杠纵向运动；

抓手机构主要由下爪组件、翻转上爪、翻转轴和传感器构成，翻转上爪与下爪组件通过翻转轴驱动开合，翻转轴固定安装在滑块安装板上；为准确识别并抓握大尺度肋骨圈，所述传感器设置在下爪组件和翻转上爪的相对面上，该相对面作为抓手机构的工作平面，夹持、感应大尺度肋骨圈。

所述传感器为测力传感器，当下爪组件与大尺度肋骨圈接触时，接收并测量所承受的压力，传输给系统供判断该区域压力情况，从而判断筒型结构是否存在变形。

下爪组件上的框架立柱面向筒型结构侧还可搭载有顶推装置，顶推装置至少包括顶推螺杆和顶推面，每顶推装置分别由电信号驱动电机带动顶推螺杆运动，推动顶推面对筒型结构进行局部顶推调整。

使用时，环形阵列布置若干大尺度肋骨圈套装装置，使其抓手机构相对。

作为动力可控制来源，本发明所述装置均通过电信号连接主控器驱动运动、行进。

一种利用大尺度肋骨圈套装装置完成肋骨圈套装的方法，包括如下步骤：

步骤1，肋骨圈来料存放，识别肋骨圈规格尺寸。

步骤2，根据肋骨圈半径尺寸，驱动框架立柱沿径向轨道移动至工作位置。

步骤3，在肋骨圈安装吊索具。

步骤4，吊装肋骨圈至筒型结构上方。

步骤5，驱动抓手机构，使翻转上爪绕翻转轴向上旋转，实现翻转上爪和下爪组件相对开口。

步骤6，驱动纵向行走机构，带动滑块安装板沿垂向滑轨向上移动，直至下爪组件的上工作面接近肋骨圈。

步骤7，驱动水平行走机构，带动下爪组件沿伸缩滑道向圆心方向移动，直至下爪组件的上工作面在径向上到达肋骨圈腹板位置。

步骤8，继续驱动纵向行走机构，使滑块安装板沿垂向滑轨再次向上移动，直至下爪组件的上工作面接触支撑肋骨圈腹板的下表面。

步骤9，驱动抓手机构，使翻转上爪绕翻转轴向下旋转，使翻转上爪和下爪组件相对合口，形成对大尺度肋骨圈的夹持抓握。

步骤10，传感器核算测量数据，判断大尺度肋骨圈套装装置对肋骨圈是否实现有效支撑。

步骤11，操作行车勾头下降一定高度。

步骤12，抓手机构夹持大尺度肋骨圈，驱动控制装置带动其进行水平微调，使大尺度肋骨圈与筒型结构对位。

步骤13，驱动纵向行走机构，使滑块安装板沿垂向滑轨向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈套入筒型结构上端口。

步骤14，拆除肋骨圈的吊索具。

步骤15，驱动纵向行走机构带动滑块安装板沿垂向滑轨再次向下移动，此时，抓手结构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，驱动纵向行走机构缓慢向下套装。

步骤16，传感器实时核算测量数据，如果某一位置的传感器测量出的力值大小出现异常变大，则证明筒型结构的此位置存在变形影响套装。

步骤17，当传感器检测到异常信号时，驱动该位置的顶推装置伸出对筒型结构的此位置的大尺度肋骨圈进行局部顶推调整。

步骤18，驱动纵向行走机构的滑块安装板沿垂向滑轨再次向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，继续向下套装，直至肋骨圈到达需要位置。

积极效果，本发明利用大尺度肋骨圈套装装置完成肋骨圈套装，在工作区域内可预先环形阵列布设本发明所述装置，由于本发明所述装置通过径向轨道带动装置整体进行移动，因此能够通过调整径向轨道与框架立柱的相对位置来适应不同尺寸的肋骨圈，无需反复安装调试，使用方便；

工作时，本发明所述装置搭载有传感器能够实时检测接收所承受的肋骨圈压力，通过接收压力的压力值判断是否存在套装阻力点，与传统人工装配方法相比，能够更快速、准确的判断出筒型结构是否存在变形，能够提升装配质量和装配效率；

利用本发明所述装置，由于环形阵列布置所述装置，构成多点夹持肋骨圈同步向下运动套装，实现对肋骨圈的周向均匀抓握，与现有通过吊车套装的方式相比，能够稳固有效的保持肋骨圈的水平姿态，避免因受力不均或吊车控制不当使肋骨圈斜卡在筒型结构上，无需重复调整校验，从而提升装配效率；

由于本发明设置有抓手机构，还可配合有顶推装置，与现有的人工装配过程中通过铁锤、机械千斤顶等调整手段相比，综合调整能力更强，调整水平度更高，而且机械结构驱动比人力驱动把握性更可靠，从而提升装配质量。

基于上，适宜作为大尺度肋骨圈套装装置及套装方法应用，还可适用于如压力容器等其他筒型结构应用。

附图说明

图1为本发明使用示意图；

图2为本发明装置示意图。

图中，1.径向轨道；2.径向轨道锁紧机构；3.框架立柱；4.垂向滑轨；5.滑块；6.滑块安装板；7.丝杠支撑组件；9.丝杠；10.螺母组件；11.安装座；12.减速器及电机；13.伸缩滑道；14.下爪组件；15.翻转上爪；16.翻转轴；17.传感器；18.顶推装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以内圆直径为10072mm、旋转截面为T型材的大尺度肋骨圈套装在外圆直径为10070mm、高度为2600mm的筒型结构为例，要求大尺度肋骨圈套装在筒型结构外侧、至少距离筒型结构底端面1000mm位置。

装配前准备：

对于待装配的筒型结构进行检测，包括筒型结构的圆度、垂直度、底端面水平度等；

对于待装配的大尺度肋骨圈进行检测，包括腹板波纹度，尺寸公差等；

若发现尺寸超差的筒型结构或大尺度肋骨圈，返回前道工序进行修理，若经检验满足施工要求，转运到装配工位待装配；

环形阵列布置12个本发明所述装置，使其抓手机构相对。

装配过程：

步骤1，识别肋骨圈规格尺寸，内圆直径为10072mm。

步骤2，根据肋骨圈半径尺寸5036mm，驱动框架立柱3沿径向轨道1移动至工作位置，即框架立柱3内立面距圆心5536mm位置。

步骤3，肋骨圈安装吊索具，吊装形式为在肋骨圈上选取多个吊装勾点（一般为4个），分别用索具与行车的一个勾头连接。

步骤4，吊装肋骨圈至筒型结构上方，使肋骨圈处于合理高度，即肋骨圈腹板距离筒型结构上端面的高度差为100mm-200mm之间。

步骤5，翻转上爪15绕翻转轴16向上旋转，实现翻转上爪15和下爪组件（14）相对开口。此步骤状态中，抓手机构应位于框架立柱3中低位置范围，从而避免翻转上爪15旋转过程中与大尺度肋骨圈发生碰撞干涉。

步骤6，滑块安装板6连带其关联结构，沿垂向滑轨4向上移动，直至下爪组件14的上工作面接近肋骨圈。所述滑块安装板6关联结构包括伸缩滑道13、下爪组件14、翻转上爪15、翻转轴16、传感器17。

步骤7，一圈装配单元的下爪组件14连带其关联结构，沿伸缩滑道13向圆心方向移动，直至下爪组件14的上工作面在径向上到达肋骨圈腹板位置。所述下爪组件14关联结构包括翻转上爪15、翻转轴14、传感器17。

步骤8，滑块安装板6连带其关联结构，沿垂向滑轨4再次向上移动，直至下爪组件14的上工作面接触支撑肋骨圈腹板的下表面。

步骤9，翻转上爪15绕翻转轴16向下旋转，至翻转上爪15的下工作面接触大尺度肋骨圈腹板上表面，实现翻转上爪15和下爪组件14相对合口。

步骤10，传感器17核算测量数据，判断大尺度肋骨圈套装装置是否构成对肋骨圈有效支撑。

步骤11，驱动行车勾头下降300mm高度。此步骤状态中，抓手机构仍然夹持大尺度肋骨圈在原高度位置。

步骤12，抓手机构夹持大尺度肋骨圈进行水平微调，实现大尺度肋骨圈与筒型结构对位。

步骤13，滑块安装板6连带其关联结构，沿垂向滑轨4向下移动，使抓手系统夹持大尺度肋骨圈套入筒型结构上端口。

步骤14，拆除肋骨圈的吊索具。

步骤15，滑块安装板6连带其关联结构，沿垂向滑轨4再次向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，缓慢向下套装。

步骤16，传感器17实时核算测量数据，如果某一位置的传感器17测量出的力值大小出现异常变大，则证明筒型结构的此位置存在变形影响套装。

步骤17，若传感器17检测数据异常，此位置的顶推装置18伸出对筒型结构的此位置进行局部顶推调整；若未检测到异常信号，则忽略此步骤。

步骤18，单元滑块安装板6连带其关联结构，沿垂向滑轨4再次向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，继续向下套装，直至肋骨圈到达需要位置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)

1.一种大尺度肋骨圈套装装置，主要包括行走机构、框架和抓手机构，其特征在于，

所述行走机构包括空间行走机构、纵向行走机构和水平行走机构，空间行走机构滑动锁紧框架，框架搭载纵向行走机构和水平行走机构，纵向行走机构通过丝杠（9）驱动水平行走机构纵向移动，水平行走机构联动抓手机构水平运动，协同配合对肋骨圈夹持套装。

2.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述框架包括框架立柱（3），构成装置整体框架且为装置的稳固性及部件设置提供支撑。

3.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述空间行走机构包括固定在工作区域的径向轨道（1），在其上通过径向轨道锁紧机构（2）滑动锁紧框架立柱（3），带动框架和抓手机构进行相对运动。

4.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述纵向行走机构包括丝杠（9）和垂向滑轨（4），丝杠（9）通过丝杠支撑组件（7）固定安装在框架立柱（3）的一侧，与丝杠（9）垂直两侧分别设有垂向滑轨（4），垂向滑轨（4）上通过滑块（5）装配有滑块安装板（6），纵向行走机构带动抓手机构纵向移动。

5.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述水平行走机构包括伸缩滑道（13），伸缩滑道（13）固定安装在滑块安装板（6）上，伸缩滑道（13）垂直于垂向滑轨（4），伸缩滑道（13）搭载装配抓手机构，联动抓手机构水平移动。

6.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

抓手机构主要由下爪组件（14）、翻转上爪（15）、翻转轴（16）和传感器（17）构成，翻转上爪（15）与下爪组件（14）通过翻转轴（16）驱动开合，翻转轴（16）固定安装在滑块安装板（6）上；为准确识别并抓握大尺度肋骨圈，所述传感器（17）设置在下爪组件（14）和翻转上爪（15）的相对面上。

7.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述丝杠支撑组件（7）分为上下两部分，其中靠上的丝杠支撑组件（7）上方通过安装座（11）装配一减速器及电机（12），滑块安装板（6）通过螺母组件10搭载在丝杠（9）上，所述减速器及电机（12）通过电信号驱动螺母组件（10）带动滑块安装板（6）沿丝杠（9）纵向运动。

8.根据权利要求6所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

所述传感器（17）为测力传感器，当下爪组件（14）与大尺度肋骨圈接触时，接收并测量所承受的压力，传输给系统供判断该区域压力情况，从而判断筒型结构是否存在变形。

9.根据权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置，其特征在于，

下爪组件（14）上的框架立柱（3）面向筒型结构侧还可搭载有顶推装置（18），顶推装置（18）至少包括顶推螺杆和顶推面，每顶推装置（18）分别由电信号驱动电机带动顶推螺杆运动，推动顶推面对筒型结构进行局部顶推调整。

10.一种利用如权利要求1所述的一种大尺度肋骨圈套装装置的套装方法，包括如下步骤：

步骤1，肋骨圈来料存放，识别肋骨圈规格尺寸；

步骤2，根据肋骨圈半径尺寸，驱动框架立柱（3）沿径向轨道（1）移动至工作位置；

步骤3，在肋骨圈安装吊索具；

步骤4，吊装肋骨圈至筒型结构上方；

步骤5，驱动抓手机构，使翻转上爪（15）绕翻转轴（16）向上旋转，实现翻转上爪（15）和下爪组件（14）相对开口；

步骤6，驱动纵向行走机构，带动滑块安装板（6）沿垂向滑轨（4）向上移动，直至下爪组件（14）的上工作面接近肋骨圈；

步骤7，驱动水平行走机构，带动下爪组件（14）沿伸缩滑道（13）向圆心方向移动，直至下爪组件（14）的上工作面在径向上到达肋骨圈腹板位置；

步骤8，继续驱动纵向行走机构，使滑块安装板（6）沿垂向滑轨（4）再次向上移动，直至下爪组件（14）的上工作面接触支撑肋骨圈腹板的下表面；

步骤9，驱动抓手机构，使翻转上爪（15）绕翻转轴（16）向下旋转，使翻转上爪（15）和下爪组件（14）相对合口，形成对大尺度肋骨圈的夹持抓握；

步骤10，传感器（17）核算测量数据，判断大尺度肋骨圈套装装置对肋骨圈是否实现有效支撑；

步骤11，操作行车勾头下降一定高度；

步骤12，抓手机构夹持大尺度肋骨圈，驱动控制装置带动其进行水平微调，使大尺度肋骨圈与筒型结构对位；

步骤13，驱动纵向行走机构，使滑块安装板（6）沿垂向滑轨（4）向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈套入筒型结构上端口；

步骤14，拆除肋骨圈的吊索具；

步骤15，驱动纵向行走机构带动滑块安装板（6）沿垂向滑轨（4）再次向下移动，此时，抓手结构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，驱动纵向行走机构缓慢向下套装；

步骤16，传感器（17）实时核算测量数据，如果某一位置的传感器（17）测量出的力值大小出现异常变大，则证明筒型结构的此位置存在变形影响套装；

步骤17，当传感器（17）检测到异常信号时，驱动该位置的顶推装置（18）伸出对筒型结构的此位置的大尺度肋骨圈进行局部顶推调整；

步骤18，驱动纵向行走机构的滑块安装板（6）沿垂向滑轨（4）再次向下移动，使抓手机构夹持大尺度肋骨圈在筒型结构上，继续向下套装，直至肋骨圈到达需要位置。

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