TWI640673B - 旋臂式樣架 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種旋臂式樣架。該旋臂式樣架以多個調平模組補償海床高低差，並結合旋臂於載架上的旋轉運動牽引一導樁模組輔助打樁作業進行。

Description

旋臂式樣架

一種旋臂式樣架，尤指一種具有載架，且可透過至少一旋臂於載架上旋轉運動並決定下樁位置的水下作業用打樁樣架。

對於許多水上或水下的重大工程，必須先穩固其海床工事的基底才能夠續行後續的相關工程。近年來，隨著離岸風力發電機等海上建築工事日益頻繁，水下的打樁作業日顯重要。無論是架設海上平台或是架設任何位於海床上的工事，往往會需要透過打樁的方式來穩固其基底。

在打樁之前，為了適應不同的海床地形，通常會透過樣架的方式來替打樁的位置定位，並調整樁件打入海床之角度等。對多樁基礎的施作而言，習用的打樁方式及樣架常會配合自昇式平台船使用，即將平台船水平度直接作為樣架的水平度，並以其兩隻腳作為樣架導引，透過絞機來進行樣架吊放等作業。該種作業方式係利用連通管原理偵測樣架之水平。

由於此種技術必須依賴特定的載具類型作使用，因此不論是載具的取得或改裝都是相當花費時間與成本的。

而另一種類型的樣架採用可以水下調整之技術。也就是該些種類的樣架在各個導樁套筒之間設有可以改變間距的機械結構。，並且該 種類樣架具備調平機構可以補償海床的高低差以維持樣架的水平度與高度，該調平機構通常包含有水平式的調整或是垂直位移式的調整動作。此外，為了方便讓導樁套筒可以符合打樁時的需求，有些導樁套筒亦會製作為可開合之結構或在其內部設置有可開合調整之結構。

然傳統的樣架結構必然會為了打樁的數量準備相應數量的導樁套筒結構。該些多個導樁套筒結構的設置將會大幅的提高樣架的成本以及重量。實為樣架使用上不小的問題。

為解決先前技術中所提及的問題，本發明提供了一種旋臂式樣架及其運作方法。其中，該旋臂式樣架包含一載架、一轉動模組、至少一調平模組、至少一旋臂以及一導樁模組。

其中，該載架設有至少一軌面，該轉動模組設於該載架之中心，該至少一調平模組與該載架連接，而該旋臂與該轉動模組連接，且該旋臂可移動地與該至少一軌面接觸，並且該導樁模組與該旋臂連接。

以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。

10‧‧‧旋臂式樣架

100‧‧‧載架

101‧‧‧軌面

102‧‧‧定位凸塊

103‧‧‧鎖固承座

200‧‧‧調平模組

201‧‧‧第一致動元件

202‧‧‧第一調整件

300‧‧‧轉動模組

301‧‧‧第二致動元件

400‧‧‧導樁模組

401‧‧‧第一固樁件

402‧‧‧第二固樁件

403‧‧‧支撐結構

404‧‧‧第三致動元件

405‧‧‧固樁鎖

500‧‧‧旋臂

501‧‧‧鎖固件

502‧‧‧滑動模組

5021‧‧‧輪架

5022‧‧‧輪子

5023‧‧‧阻尼元件

5024‧‧‧第四致動元件

5025‧‧‧導引片

503‧‧‧轉角鎖

504‧‧‧第二調整件

P‧‧‧樁件

a.~c.‧‧‧步驟

圖1係本發明實施例之結構示意圖。

圖2係本發明實施例調平模組之結構示意圖。

圖3係本發明實施例導樁模組之結構示意圖。

圖4係本發明實施例固樁鎖之結構運作示意圖。

圖5係本發明實施例固樁鎖之另一結構運作示意圖。

圖6係本發明實施例旋臂之結構示意圖。

圖7係本發明實施例滑動模組之結構示意圖。

圖8係本發明實施例運作方法之流程圖。

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：本實施例所提及之第一至第四致動元件係以液壓缸的方式實現之。然實際上僅要可以推動本實施重量之致動元件，應皆被包含於本發明的範圍之內，合先敘明。

請參照圖1，圖1係本發明實施例之結構示意圖。如圖1所示，本實施例提供了一種旋臂式樣架10，包含載架100、轉動模組300、至少一調平模組200、旋臂500以及導樁模組400。其中，本實施例中之轉動模組300可以採用液壓馬達。

其中，載架100為環狀且設有至少一軌面101，轉動模組300設於載架100之中心，至少一調平模組200與該載架100連接，而旋臂500與轉動模組300連接，且旋臂500可移動地與至少一軌面101接觸，並且導樁模組400與旋臂連接500。

在本實施例中，載架100的樣態係以一大一小的環形架所構成。其中兩個環形架上具有的軌面101會與旋臂500中之滑動模組502內的 輪子5022接觸(可先參照圖7)。由於本實施例實際上會於水下施作的緣故，因此讓軌面101能使輪子5022能於其上順利運行屬於本實施例相當重要的一環。在其他可能的實施樣態中，載架100更可以是其他封閉的幾何環形，如四邊形、三角形或其他幾何多邊形等。僅要將輪子5022設計為可以在封閉的幾何環形中轉向並運行者，應皆包含在本發明的範圍之內。

本實施例中，軌面101上可以設有複數個凹痕(可詳參圖7)。每一凹痕可以提供海流流經的通路並增加摩擦力，讓輪子5022不容易偏出軌面101之之軌道。此外，由於旋臂500係以旋轉的方式運動。該運動方式對於輪子5022來說實際上執行的動作係不停的在轉彎。因此，為減少離心力對輪子5022所帶來的負擔及風險。本實施例之軌面101設計為往載架100中心(即整個載架封閉幾何圖形之重心點)方向微傾的角度，以利輪子5022運動。

接著請同時參照圖1及圖2，圖2係本發明實施例調平模組之結構示意圖。本實施例中，調平模組200與載架100間更設有第一調整件202，且每個調平模組200中設有至少一第一致動元件201。更具體而言，本實施例於載架100各90度的部位各設有一個調平模組200。每個調平模組200呈現長方體的架構。該架構中包含底座以及搖架，其中搖架的四個角落設有第一致動元件201。

透過四個第一致動元件201的運動，本實施例可以調整調平模組200的高度或傾斜角度。而第一調整件202則可以調整載架100與調平模組200之間的間距。因此綜觀本實施例，可得知四個調平模組200可以協同調整載架100的整體高度或傾斜程度，來達到適應不同海床地形的目的。 而第一調整件202可以調整調平模組200距離載架100中心的距離，以符合更多的水下作業需求。

因此，為了能讓旋臂500可以在帶動導樁模組400到正確的調平模組200上，本實施例中載架100依據四個調平模組200的位置及組數相應設有相同位置及組數的至少一定位凸塊102及至少一鎖固承座103。關於本實施例之定位凸塊102及鎖固承座103可先參照圖6以及圖7的示意。

本實施例中，由於僅使用單個旋臂500以及單個導樁模組400的緣故，因此在部份打樁作業結束後，樁件P不會完全沒入海床或調平模組200的實施例中，必然需要提供讓導樁模組400得以脫離樁件P機構。 而在其他可能的實施樣態中，旋臂500的數量可以設置為至少一旋臂500即可。意即當兩個旋臂500時，其兩者旋臂500間的夾角為180°的機構設計；而為三個旋臂500時，其之間的夾角設置為120°，並與轉動模組300連接之。也就是說，如有需要，本發明旋臂500之數量可以在維持轉動與速度的平衡下依照需求增設，本發明並不加以限制。

請同時參照圖3及圖4，圖3係本發明實施例導樁模組之結構示意圖；圖4係本發明實施例固樁鎖之結構運作示意圖。如圖3及圖4所示，本實施例中，導樁模組400實質上係構築成套筒機構的元件，可以引導樁件P進入其中之後穿過調平模組200，並打樁進入海床之中。

所述導樁模組400包含第一固樁件401及第二固樁件402。其中第二固樁件402透過固樁鎖405與第一固樁件401緊扣。此外，第一固樁件401及第二固樁件402各透過第三致動元件404與旋臂500連接。

可對照圖1以及圖3中導樁模組400實施上的差異。在圖3 中，為了能夠讓打開後的導樁模組400，其隨著旋臂500之迴轉動作不會觸及樁件P，本實施例依據需求將第一固樁件401及第二固樁件402的開合角度設計介於0~120°之間。第一固樁件401及第二固樁件402的開合角度係透過第三致動元件404的拉放決定。此外，由於導樁模組400實質上係構築成套筒機構的緣故，本實施例中之第一固樁件401及第二固樁件402上設有至少二支撐結構403。

本實施例之支撐結構403可以是肋片或鰭片狀具有導引功能外觀的機構，並有效圍繞導樁模組400，聯合形成一個具有導角的套筒結構。如此一來，當樁件P要放入導樁模組400中時，支撐結構403得設置可以提供更好的定位能力以及固定能力，加速打樁作業的進行，亦提高打樁時的精準程度。由於本實施例之第一固樁件401及第二固樁件402設置為可開合的機構，因此打樁作業時難免會讓第一固樁件401及第二固樁件402承受部份的應力。

未避免第一固樁件401及第二固樁件402因為打樁的應力而損毀，如圖4所示，本實施例中第二固樁件402透過固樁鎖405與第一固樁件401緊扣。在圖4的實施樣態中，固樁鎖405係一U型或馬蹄型的機構。其中央設有一著力點並可轉動地與一個設於第一固樁件401或第二固樁件402上的液壓缸連接。透過液壓缸的作用，可以改變固樁鎖405的上鎖及開鎖。而當打樁作業進行時，液壓缸推動著力點，使固樁鎖405上鎖。因此第一固樁件401及第二固樁件402產生的打樁應力會由固樁鎖405協同承受。

請參照圖6，圖6係本發明實施例旋臂之結構示意圖。如圖6所示，先前提及本實施例中載架100依據四個調平模組200的位置及組數相 應設有相同位置及組數的至少一定位凸塊102及至少一鎖固承座103。在圖6中可以見到鎖固承座103的位置。而在圖6中，亦可以清晰見到旋臂500與轉動模組300透過至少一鎖固件501連接。

本實施例之鎖固件501設定為插銷式的鎖固方式。請一併參照圖1及圖7，圖7係本發明實施例滑動模組之結構示意圖。在圖7的實施例中，可得知旋臂500設有滑動模組502。滑動模組502包含T字形的輪架5021、至少一輪子5022以及至少一導引片5025。其中，每個輪子5022上設有至少一第四致動元件5024與至少一阻尼元件5023，所述至少一第四致動元件5024及至少一阻尼元件5023各與輪架5021連接。

因此，由圖7的示意可以得知，滑動模組502中的第四致動元件5024可以協同轉動模組300中的至少一第二致動元件301一併讓旋臂500、轉動模組300以及導樁模組400下降。實質上的運作機制係當欲進行打樁時，會先選定要進行作業的調平模組200。而轉動模組300會帶動旋臂500轉動到調平模組200的位置。

當旋臂500轉動完成後，旋臂500與轉動模組300連接的鎖固件501會以插銷的型式鎖定旋臂500。而為了吸收打樁時旋臂500所產生的應力，鎖固件501中的插銷並非完全鎖死，而是留有至少一吸震空間。本實施例中之吸震空間留有3公分的間距，實際上本發明不以此為限。

而後，滑動模組502中的第四致動元件5024協同轉動模組300中的至少一第二致動元件301一併讓旋臂500、轉動模組300以及導樁模組400下降。下降的同時，滑動模組502中的至少一導引片5025會透過其上的導角與載架100上的定位凸塊102接合(可參照圖7)。接合完成後代表 旋臂500已經靠攏在載架100之上。進一步為了防止打樁時產生讓旋臂500左右位移的應力。圖6中標示了鎖固承座103以及旋臂500相應該鎖固承座103設有至少一轉角鎖503的機構特徵。

本實施例中之轉角鎖503實際上係轉角缸，具有如靴子般的鉤狀機構。可在插入鎖固承座103後以自體旋轉的方式將鉤狀機構轉入鎖固承座103之中，勾住並夾持鎖固承座103，達成固定旋臂500之功效。

由於本實施例在水下運作，無法避免的會面臨到至少一軌面上飄落雜物的狀況產生。因此，移動模組502中的輪子5022上設有阻尼元件5023。本實施例中，阻尼元件5023可以採用彈簧避震器、液壓避震器、氣壓避震器或其組合，用以有效減少輪子5022因為輾過雜物而產生的振動。此外，本實施例之輪子5022設計在運行時可以具有10度左右的偏量，除了協助環狀運動的順暢度之外，更可以有效吸收因為輾到雜物而產生的偏移現象。

在其他可能的實施樣態中，前述的轉角鎖503、鎖固承座103、導引片5025以及定位凸塊102更可以採用磁鐵或電磁的手段來協助定位，本發明並不加以限制。

接著請參照圖8，圖8係本發明實施例運作方法之流程圖。如圖8所示，本實施例之旋臂式樣架的運作方法主要包含步驟a.~c.。係可以透過圖1~圖7中所載的旋臂式樣架10來實現。

首先執行步驟a.提供一旋臂式樣架，接著執行步驟b.至少一旋臂透過一轉動模組帶動旋轉，沿著一載架上的至少一軌面將該導樁模組帶至一調平模組之位置，該載架設有至少一定位凸塊及至少一鎖固承 座，最後執行步驟c.該至少一旋臂及該轉動模組下降，使該至少一旋臂固定於該載架後開始打樁，直至該樁件打樁完成。

本實施例之運作方法在步驟a.提供一旋臂式樣架中，係採用圖1~圖7中所載的旋臂式樣架10作為實施依據。而步驟b.至少一旋臂透過一轉動模組帶動旋轉，沿著一載架上的至少一軌面將該導樁模組帶至一調平模組之位置，該載架設有至少一定位凸塊及至少一鎖固承座，係指轉動模組300會依據調平模組200的位置透過旋臂500將導樁模組400帶到調平模組200上，接著便會執行步驟c.該至少一旋臂及該轉動模組下降，使該至少一旋臂固定於該載架後開始打樁，直至該樁件打樁完成。

在本實施例中，步驟b.執行時，調平模組200更透過至少一第一致動元件201調節自身的高度或傾斜角度。更進一步來說，調平模組200在確定好角度調整位置之後，可以有效的決定整個載架100在海床上是否水平。如為水平，則可將樁件P收納進導樁模組400之中。此外，當轉動模組300轉動旋臂500時，旋臂500係透過其上的至少一輪子5022於至少一軌面101運動。

在步驟c.中，旋臂500、導樁模組400以及轉動模組300的下降係透過前述鎖固件501將旋臂500與轉動模組300固定後，再依序透過旋臂500上設有的至少一導引片5025及至少一轉角鎖503與載架100上的至少一定位凸塊102及至少一鎖固承座103固定而達成。至於整體機構的上下移動則是由第二致動元件301及第四致動元件5024達成。

此外，步驟c.打樁的途中，導樁模組400中的固樁鎖405會鎖合第一固樁件401及第二固樁件402，以達到穩固打樁作業的效果。

本實施例當執行完步驟a.~c.之後，更可以執行步驟d.~g.。首先執行步驟d.該導樁模組解鎖，並由該導樁模組中之一第一固樁件及一第二固樁件打開後，使該至少一旋臂及該轉動模組上升。由於樁件P已經打樁完成，為避免導樁模組400移動時受到樁件P之限制或干擾。因此導樁模組400中之第一固樁件401及第二固樁件402便會打開，鎖固承座103中的轉角鎖503解鎖。第二致動元件301及第四致動元件5024抬升旋臂500及轉動模組300。

抬升完成後，接著執行步驟e.該轉動模組帶動該至少一旋臂轉至次一該調平模組之位置，並容納次一該樁件。實質上步驟e.的執行內容係前述步驟b.之內容。接著執行步驟f.該至少一旋臂及該轉動模組下降，使該至少一旋臂固定於該載架後開始打樁，直至次一該樁件打樁完成。而步驟f.中之執行內容係為步驟c.的內容。上述步驟e.及步驟f.的差異僅在調平模組200之位置不同。因此，最後執行步驟g.重複執行步驟d.~f.，直至所有該調平模組皆完成打樁。也就是旋臂式樣架10中的所有調平模組200皆完成打樁作業。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

Claims (11)

1. 一種旋臂式樣架，包含：一載架，該載架設有至少一軌面；一轉動模組，設於該載架之中心；至少一調平模組，與該載架連接；至少一旋臂，與該轉動模組連接，該至少一旋臂可移動地與該至少一軌面接觸；以及一導樁模組，與每一該至少一旋臂連接；其中該導樁模組包含一第一固樁件及一第二固樁件，該第二固樁件透過一固樁鎖與該第一固樁件緊扣；其中該第一固樁件及該第二固樁件各透過一第三致動元件與該旋臂連接，且該第一固樁件及該第二固樁件之間具有一開合角度。
2. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該載架依據該至少一調平模組的位置及組數相應設有相同位置及組數的至少一定位凸塊及至少一鎖固承座。
3. 如請求項2所述之旋臂式樣架，其中每一該至少一旋臂相應該至少一鎖固承座設有至少一轉角鎖。
4. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中每一該至少一旋臂與該轉動模組透過至少一鎖固件連接。
5. 如請求項2所述之旋臂式樣架，其中每一該至少一旋臂更設有一滑動模組，包含：一輪架，與每一該至少一旋臂連接；至少一輪子，設於該輪架上且個別與該至少一軌面接觸；以及至少一導引片，設於該輪架上且相應每組該至少一定位凸塊的數量及位置設置；其中，每個該至少一輪子上設有至少一第四致動元件與至少一阻尼元件，該至少一第四致動元件及該至少一阻尼元件各與該輪架連接。
6. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該開合角度介於0~120°。
7. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該第一固樁件及該第二固樁件上設有至少兩支撐結構。
8. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該轉動模組中更設有至少一第二致動元件，且該轉動模組為液壓馬達。
9. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該至少一調平模組與該載架間更設有一第一調整件，且該至少一調平模組中設有至少一第一致動元件。
10. 如請求項1所述之旋臂式樣架，其中該載架為至少一環形架構成，且該載架之中心係該環形架幾何圖形之重心點。
11. 如請求項5所述之旋臂式樣架，其中該阻尼元件為彈簧避震器、液壓避震器、氣壓避震器或其組合。