CN116464303B - 一种装配式构件自动吊装就位装置及精准吊装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式构件自动吊装就位装置，包括行走机构，行走机构上安装有激光发射接收组件、吊装组件以及辅助就位机构，激光发射接收组件适于根据接收反射回来光的时间长短来判断预制构件上预留孔洞是否对齐；吊装组件适于上下前后左右调整并吊装预制构件；辅助就位机构适于保持预制构件竖直下放。能够快速且精准下放安装预制构件、杜绝人为校准、设备水平度/竖直度误差等不利因素影响预制构件安装工作。

Description

一种装配式构件自动吊装就位装置及精准吊装施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工用吊装设备的技术领域，具体为一种装配式构件自动吊装就位装置及精准吊装施工方法。

背景技术

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。

装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，是现代工业化生产方式的代表。

装配式建筑在自动吊装就位的时候，需要使用到塔吊和操作工人共同配合，在此期间存在多种不利因素。如工人离预制构件太近，一旦发生预制构件掉落事故则极有可能造成人员伤亡，工人离预制构件太远，极易造成预制构件和下构件预埋钢筋发生碰撞，使得预埋钢筋弯折，还需要进行矫正，否则会导致后期吊装工作无法对准下放预制构件。并且现阶段的自动吊装就位工作一般都靠人工定位校准，而人工定位校准则存在一系列的人为或者机具自身（水平度、竖直度等）的误差因素，而且这些误差因素需要更多的时间进行调整校核，一旦下放预制构件会导致后期很难矫正或修复。

发明内容

本发明解决的技术问题：现有预制构件吊装操作复杂、易出现安全事故的问题。采用了如下能够快速且精准下放安装预制构件、杜绝人为校准、设备水平度、竖直度误差等不利因素影响预制构件安装工作的技术方案：

一种装配式构件自动吊装就位装置，包括行走机构，行走机构上安装有激光发射接收组件、吊装组件以及辅助就位机构，激光发射接收组件适于根据接收反射回来光的时间长短来判断预制构件上预留孔洞是否对齐；吊装组件适于上下前后左右调整并吊装预制构件；辅助就位机构适于保持预制构件竖直下放。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述行走机构包括U型结构架和位于U型结构架底部的万向轮，U型结构架上安装有两组高度调整结构，U型结构架通过高度调节结构连接有各自的水平安装板，激光发射接收组件和辅助就位机构安装于水平安装板上。因为每个预制构件的预留插筋的位置，间距和数量都是不一样，故激光发射接收组件就不能固定，激光发射接收组件需沿水平安装板进行横向调整。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述辅助就位机构包括限位组件一和限位组件二，限位组件一对称布设有两组且均位于预制构件一侧的水平安装板上、限位组件二位于预制构件另一侧的水平安装板上，两个限位组件一和一个限位组件二在水平面投影为等腰三角形布设。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述限位组件一包括安装于水平安装板上的支座一，支座一上转动安装有下驱动臂、驱动气缸和下限位臂，驱动气缸的活塞端转动安装于下驱动臂的臂身上，下限位臂的自由端铰接有上限位臂且上限位臂的臂身和下驱动臂铰接，下驱动臂的臂身上铰接有上支撑臂，上限位臂的自由端铰接有限位件一，限位件一的背面安装有调整杆且调整杆的自由端和上支撑臂的自由端铰接布设，限位件一的正面布设有导向体。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述限位组件二包括安装于水平安装板上的支座二，支座二上安装有运动方向相反的两个气动活塞和安装于气动活塞上的齿条，齿条相对支座二滑动布设，支座二上安装有两个转动轴且转动轴上安装有与对应齿条啮合布设的齿轮，两个转动轴的两端均固定安装有下摆臂，下摆臂的自由端铰接有上摆臂，上摆臂的顶部铰接有同一个限位件二，限位件二相对预制构件的一侧布设有导向辊。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述吊装组件包括横向调节单元、纵向调节单元和吊装件，横向调节单元和纵向调节单元适于调整吊装件的横向和纵向位置，吊装件适于调整预制构件的高程。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述高度调整结构包括安装于水平安装板两侧的支撑组件，每组支撑组件均包括两个伸缩杆且呈八字形布设，支撑组件的两端分别于U型结构架和水平安装板铰接，伸缩杆上设置有锁止结构用于固定伸缩杆外伸长度。

在上述方案的基础上做出如下改进，所述高度调整结构还包括水平状态保持件，水平状态保持件包括周向分布的三组调整件，调整件的顶部通过万向铰链和水平安装板连接、底部通过万向铰链连接有相对U型结构架上下运动的调节块，U型结构架上安装有适于调整调节块高程的驱动电机。

一种装配式构件自动吊装就位装置的精准吊装施工方法，精准吊装施工步骤如下：

首先，将吊装就位装置经行走机构移动至目标位置，其上的吊装组件经吊装件钩吊有待安装的预制构件，锁止其上的万向轮，微调高度调节结构中驱动电机调整对应调节块高程，再经水平状态保持件调节水平安装板位置和高度，水平安装板位置调整目的为经水平状态保持件调整激光发射接收组件发射出的水平线垂直于结构物上预埋钢筋的轴线上；

其次，所有的驱动电机同时工作将水平安装板竖直上行至设定高度，该设定高度大于等于预留钢筋裸漏高度和预留孔洞与预制构件底面的间距之和，且其上的激光发射接收组件发射出的水平线不会相对预埋钢筋轴线发生偏移；

再次，经横向调节单元、纵向调节单元配合吊装件将预制构件调整至激光发射接收组件发射出的水平线垂直进入对应的预留孔洞，调整两组限位组件一上的驱动气缸和限位组件二上的两个气动活塞的运动距离，经两个限位件一和一个限位件二组成一个在水平面投影为等腰三角形的稳定结构，配合吊装件和导向体、导向辊将预制构件竖直下放精准安装于预定位置；

最后，驱动气缸和两个气动活塞反向运动将导向体和导向辊脱离预制构件表面，驱动电机也带动调节块复位至初始状态。

与现有技术相比，本方案具备以下有益效果：通过水平安装板的水平布设重新定义一个水平基准板消除激光发射接收组件的水平度和竖直度误差带来校准预制孔洞时产生的不利影响，进而将激光发射接收组件发射出的垂直线在调整高度后能够沿预埋钢筋的轴线方向上行到设计高度，通过激光发射接收组件发射出的垂直线能够与被吊装至预定高度后的预制构件上的预留孔洞校准，通过调整两个限位组件一和一个限位组件二将预制构件竖向夹持且预制构件会在自身重力作用下配合导向体和导向辊完成竖直下放，整体操作更为简单且精准不需要额外复杂的校准/矫正等步骤，安全性也较高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的限位组件二整体结构的侧视图；

图3为图2中气动活塞带动转动轴转动的结构示意图；

图4为本发明的限位组件一整体结构的俯视图；

图5为本发明的吊装组件的整体结构横向剖面图；

图6为本发明的吊装组件的整体结构纵向剖面图；

图7为本发明的行走组件和水平安装板的连接关系图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，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。

实施例1，一种装配式构件自动吊装就位装置，其特征在于，包括行走机构10，行走机构10上安装有激光发射接收组件20、吊装组件30以及辅助就位机构50，激光发射接收组件20适于根据接收反射回来光的时间长短来判断预制构件上预留孔洞是否对齐；吊装组件30适于上下前后左右调整并吊装预制构件；辅助就位机构50适于保持预制构件竖直下放。

行走机构10包括U型结构架11和位于U型结构架11底部的万向轮，U型结构架11上安装有两组高度调整结构，U型结构架11通过高度调节结构连接有各自的水平安装板12，激光发射接收组件20和辅助就位机构50安装于水平安装板12上。利用高度调节结构将水平安装板12稳定支撑。激光发射接收组件20发射出的垂直线对预埋钢筋进行识别确定位置后，在经过高度调整结构将水平安装板12竖向调高，由激光发射接收组件20发射出的垂直线对准预制构件上预留孔洞后，此时的预制构件至少处于预制钢筋的上方（避免预制构件和预埋钢筋发生碰撞），随后进行下放预制构件，此时只需要保证预制构件竖直下放即可。

高度调整结构包括安装于水平安装板12两侧的支撑组件13，每组支撑组件13均包括两个伸缩杆且呈八字形布设，支撑组件13的两端分别于U型结构架11和水平安装板12铰接，伸缩杆上设置有锁止结构用于固定伸缩杆外伸长度。支撑组件13可以实用电动油缸代替，通过电动油缸活塞杆的外伸长度将水平安装板12稳定支撑。支撑组件13在水平安装板12竖向调高高程后进行稳定支撑，确保水平安装板12具备较强的支撑效果。

高度调整结构还包括水平状态保持件，水平状态保持件包括周向分布的三组调整件14，调整件14的顶部通过万向铰链（或球铰链或万向节）和水平安装板12连接、底部通过万向铰链（或球铰链或万向节）连接有相对U型结构架11上下运动的调节块，U型结构架11上安装有适于调整调节块高程的驱动电机15。由于采用三个调整件14能够将水平安装板12进行水平支撑处理，即重新定义一个水平基准，同时可以消除行走机构10没有处于水平状态的因素影响，同时还消除激光发射接收组件20自身水平度、竖直度误差导致预制构件下放安装的不利影响。

吊装组件30包括横向调节单元、纵向调节单元和吊装件，横向调节单元和纵向调节单元适于调整吊装件的横向和纵向位置，吊装件适于调整预制构件的高程。横向调节单元、纵向调节单元均采用滚珠丝杠和滑台的传统直线位置调整结构，如图所示，吊装件采用带有电动卷筒和吊钩的组合形式，电动卷筒和吊钩采用钢丝绳连接。通过横向调节单元、纵向调节单元的滚珠丝杠调节对应的滑台便于调整其吊装件的位置，到达预定位置后通过电动卷筒外放钢丝绳将吊钩和预制构件下放。

辅助就位机构50包括限位组件一51和限位组件二52，限位组件一51对称布设有两组且均位于预制构件一侧的水平安装板12上、限位组件二52位于预制构件另一侧的水平安装板12上，两个限位组件一51和一个限位组件二52在水平面投影为等腰三角形布设。通过限位组件一51和限位组件二52将预制构件水平稳定夹持，便于其下放过程中完成竖直稳定下放。

限位组件一51包括安装于水平安装板12上的支座一511，支座一511上转动安装有下驱动臂512、驱动气缸513和下限位臂514，驱动气缸513的活塞端转动安装于下驱动臂512的臂身上，下限位臂514的自由端铰接有上限位臂515且上限位臂515的臂身和下驱动臂512铰接，下驱动臂512的臂身上铰接有上支撑臂516，上限位臂515的自由端铰接有限位件一517，限位件一517的背面安装有调整杆518且调整杆518的自由端和上支撑臂516的自由端铰接布设，限位件一517的正面布设有导向体519。通过驱动气缸513带动下驱动臂512发生转动，进而带动下限位臂514、上限位臂515、上支撑臂516发生转动，同时由于限位件一517的背面安装有调整杆518，上支撑臂516的会带动调整杆518始终保持平行于激光发射接收组件20发射出的垂直线，使得限位件一517能够将预制构件的一侧保持竖直状态。

限位组件二52包括安装于水平安装板12上的支座二522，支座二522上安装有运动方向相反的两个气动活塞521和安装于气动活塞521上的齿条523，齿条523相对支座二522滑动布设，支座二522上通过轴承安装有两个转动轴524且转动轴524上安装有与对应齿条523啮合布设的齿轮525，齿轮525和转动轴524固定布设，两个转动轴524的两端均固定安装有下摆臂526，下摆臂526的自由端铰接有上摆臂527，上摆臂527的顶部铰接有同一个限位件二528，限位件二528相对预制构件的一侧布设有导向辊529。通过气动活塞521进行气动加压，两个气动活塞521相互远离，进而带动两个齿条523相互远离，由于齿条523和齿轮525啮合，使得齿轮525的旋向相反，进而将转动轴524发生转动，使得下摆臂526的顶部相互靠近，在经过上摆臂527将限位件二528加压至预制构件的另一侧面，配合两个限位件一517使得预制构件保持竖直状态，当吊装件下放预制构件时，由导向辊529和导向体519进行竖直下放。两个气动活塞521的相互远离只需要外接气源即可，在两个下摆臂526之间安装弹性伸缩杆且弹性伸缩杆的两端均为铰接结构，进而通过弹性伸缩杆来完成复位动作。

一种装配式构件自动吊装就位装置的精准吊装施工方法，精准吊装施工步骤如下：

首先，将吊装就位装置经行走机构10移动至目标位置，其上的吊装组件30经吊装件钩吊有待安装的预制构件，锁止其上的万向轮，微调高度调节结构中驱动电机15调整对应调节块高程，再经水平状态保持件调节水平安装板12位置和高度，水平安装板12位置调整目的为经水平状态保持件调整激光发射接收组件20发射出的水平线垂直于结构物上预埋钢筋的轴线上；在吊装前需要将激光发射接收组件20按照预埋钢筋分布规则进行调整相对水平安装板12的位置和数量；

其次，所有的驱动电机15同时工作将水平安装板12竖直上行至设定高度，该设定高度大于等于预留钢筋裸漏高度和预留孔洞与预制构件底面的间距之和，且其上的激光发射接收组件20发射出的水平线不会相对预埋钢筋轴线发生偏移；

再次，经横向调节单元、纵向调节单元配合吊装件将预制构件调整至激光发射接收组件20发射出的水平线垂直进入对应的预留孔洞，调整两组限位组件一51上的驱动气缸513和限位组件二52上的两个气动活塞521的运动距离，经两个限位件一517和一个限位件二528组成一个在水平面投影为等腰三角形的稳定结构，配合吊装件和导向体519、导向辊529将预制构件竖直下放精准安装于预定位置；

最后，驱动气缸513和两个气动活塞521反向运动将导向体519和导向辊529脱离预制构件表面，驱动电机15也带动调节块复位至初始状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种装配式构件自动吊装就位装置，其特征在于，包括行走机构（10），行走机构（10）上安装有激光发射接收组件（20）、吊装组件（30）以及辅助就位机构（50），激光发射接收组件（20）适于根据接收反射回来光的时间长短来判断预制构件上预留孔洞是否对齐；吊装组件（30）适于上下前后左右调整并吊装预制构件；辅助就位机构（50）适于保持预制构件竖直下放；

所述行走机构（10）包括U型结构架（11）和位于U型结构架（11）底部的万向轮，U型结构架（11）上安装有两组高度调整结构，U型结构架（11）通过高度调节结构连接有各自的水平安装板（12），激光发射接收组件（20）和辅助就位机构（50）安装于水平安装板（12）上；

所述高度调整结构包括安装于水平安装板（12）两侧的支撑组件（13），每组支撑组件（13）均包括两个伸缩杆且呈八字形布设，支撑组件（13）的两端分别于U型结构架（11）和水平安装板（12）铰接，伸缩杆上设置有锁止结构用于固定伸缩杆外伸长度；

所述高度调整结构还包括水平状态保持件，水平状态保持件包括周向分布的三组调整件（14），调整件（14）的顶部通过万向铰链和水平安装板（12）连接、底部通过万向铰链连接有相对U型结构架（11）上下运动的调节块，U型结构架（11）上安装有适于调整调节块高程的驱动电机（15）；

所述辅助就位机构（50）包括限位组件一（51）和限位组件二（52），限位组件一（51）对称布设有两组且均位于预制构件一侧的水平安装板（12）上、限位组件二（52）位于预制构件另一侧的水平安装板（12）上，两个限位组件一（51）和一个限位组件二（52）在水平面投影为等腰三角形布设；

所述限位组件一（51）包括安装于水平安装板（12）上的支座一（511），支座一（511）上转动安装有下驱动臂（512）、驱动气缸（513）和下限位臂（514），驱动气缸（513）的活塞端转动安装于下驱动臂（512）的臂身上，下限位臂（514）的自由端铰接有上限位臂（515）且上限位臂（515）的臂身和下驱动臂（512）铰接，下驱动臂（512）的臂身上铰接有上支撑臂（516），上限位臂（515）的自由端铰接有限位件一（517），限位件一（517）的背面安装有调整杆（518）且调整杆（518）的自由端和上支撑臂（516）的自由端铰接布设，限位件一（517）的正面布设有导向体（519）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式构件自动吊装就位装置，其特征在于，所述限位组件二（52）包括安装于水平安装板（12）上的支座二（522），支座二（522）上安装有运动方向相反的两个气动活塞（521）和安装于气动活塞（521）上的齿条（523），齿条（523）相对支座二（522）滑动布设，支座二（522）上安装有两个转动轴（524）且转动轴（524）上安装有与对应齿条（523）啮合布设的齿轮（525），两个转动轴（524）的两端均固定安装有下摆臂（526），下摆臂（526）的自由端铰接有上摆臂（527），上摆臂（527）的顶部铰接有同一个限位件二（528），限位件二（528）相对预制构件的一侧布设有导向辊（529）。

3.根据权利要求2所述的一种装配式构件自动吊装就位装置，其特征在于，所述吊装组件（30）包括横向调节单元、纵向调节单元和吊装件，横向调节单元和纵向调节单元适于调整吊装件的横向和纵向位置，吊装件适于调整预制构件的高程。

4.一种如权利要求3所述的装配式构件自动吊装就位装置的精准吊装施工方法，其特征在于，精准吊装施工步骤如下：

首先，将吊装就位装置经行走机构（10）移动至目标位置，其上的吊装组件（30）经吊装件钩吊有待安装的预制构件，锁止其上的万向轮，微调高度调节结构中驱动电机（15）调整对应调节块高程，再经水平状态保持件调节水平安装板（12）位置和高度，水平安装板（12）位置调整目的为经水平状态保持件调整激光发射接收组件（20）发射出的水平线垂直于结构物上预埋钢筋的轴线上；

其次，所有的驱动电机（15）同时工作将水平安装板（12）竖直上行至设定高度，该设定高度大于等于预留钢筋裸漏高度和预留孔洞与预制构件底面的间距之和，且其上的激光发射接收组件（20）发射出的水平线不会相对预埋钢筋轴线发生偏移；

再次，经横向调节单元、纵向调节单元配合吊装件将预制构件调整至激光发射接收组件（20）发射出的水平线垂直进入对应的预留孔洞，调整两组限位组件一（51）上的驱动气缸（513）和限位组件二（52）上的两个气动活塞（521）的运动距离，经两个限位件一（517）和一个限位件二（528）组成一个在水平面投影为等腰三角形的稳定结构，配合吊装件和导向体（519）、导向辊（529）将预制构件竖直下放精准安装于预定位置；

最后，驱动气缸（513）和两个气动活塞（521）反向运动将导向体（519）和导向辊（529）脱离预制构件表面，驱动电机（15）也带动调节块复位至初始状态。