TWI821161B - 用於組裝複數個預製組件以形成結構之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

揭露一種用於組裝複數個預製組件以形成結構之系統，其包含：用於從一源頭運送至少一預製組件至一指定場所的一第一提升裝置；用於接合在該指定場所之該至少一預製組件的一第二提升裝置；其中，該第二提升裝置包含一接合構件以接合該至少一預製組件之一部份用以裝在該指定場所，且其中，該接合構件能夠使該已被接合之預製組件以至少兩個運動度移動。在一些具體實施例中，該接合構件包含複數個鎖。

Description

用於組裝複數個預製組件以形成結構之系統及方法
本發明係有關於一種建構系統及方法。該系統及方法合適用於(但不限於)組裝例如板塊或支柱的複數個預製組件以形成或建構一或多個結構、建築物或其類似者且將在此背景下予以描述。
以下本發明的背景描述僅旨在有助於了解本發明。應瞭解，本文內容不是以任何管轄措辭確認或承認提及的任何材料在本發明的專利優先權申請日已被公開、知道或成為熟諳此藝者之普通一般知識的一部份。
習知預製建構流程通常包括：製造複數個預製組件的步驟與運送、安裝及/或組裝在指定場所之這些預製組件以形成各種結構的步驟。預製組件在指定場所的安裝通常包括：組裝一或多個預製組件以形成結構，例如有或無屋頂的單一樓層或多樓層建築物。預製組件可具有各種尺寸、形狀及大小。製成的預製組件越大，則要組裝的組件越少。不過，這也意謂預製組件會更重。
通常根據用以提升各個預製組件之提升設 備或裝置的容許裝載量來製作預製組件的大小及尺寸。照慣例，起重機部署在指定場所以夠得著高大的結構且組裝一或多個預製組件於其他預製組件的上面或旁邊。有不同類型的起重機用來處理預製組件，例如但不限於：塔式起重機、履帶起重機、移動式起重機等等。不論類型為何，起重機通常包含主驅動單元與用於提升負荷的吊裝系統。該吊裝系統包含吊桿(boom)。例如履帶起重機或移動式起重機的起重機之吊桿以一角度傾斜。起重機提升笨重預製組件的能力隨著吊裝運轉到吊桿的尾端而折損或減少。同樣地，被起重機吊裝的預製組件通常被設計成有較小的尺寸因而較輕，藉此可吊裝預製組件供現場組裝。這導致要吊裝的預製組件更多，使得安裝時間表變長而導致不必要的延遲。
在部署用於建構流程的起重機時，任務的排序通常是從起重機的最遠夠到範圍開始做且朝向起重機結束。如果以其他方式完成任務排序，則起重機的吊桿可能被結構的已建構部份阻塞。此外，由於提升場所的空間限制，起重機吊桿的傾斜度可能不足以到達更遠的區域。儘管利用移動式起重機允許接近塔式起重機無法接近的區域，然而移動式起重機仍有其限制。例如，移動式起重機的部署需要外伸架(outrigger)與平衡錘，這使得在移動式起重機四周必需有最小空隙。
此外，在部署任何起重機之前，會準備提升順序與提升計畫。該提升計畫表明所需起重機的噸數，要 使用之提升機具的類型、提升方法、提升程序及提升細節。在已制定或開發提升計畫後，可以只部署該等起重機或開始提升。
各種起重機有不同的功能且有相關優點。塔式起重機適合用於從地面層提升材料到較高層。一旦被部署，塔式起重機留在原位直到建築物幾乎完成時，因而被視為靜止不動的提升裝置。塔式起重機高度隨著建築物高度而增加的要求與平衡錘的要求可基於提升負荷來組配。
移動式起重機適合提升在同一層或取決於可及範圍之較高層上的材料。相較於塔式起重機，儘管相對移動性較高，然而每次部署都需要外伸架及平衡錘使得部署可能需要更多時間及空間。
另一方面，履帶起重機類似移動式起重機，但是更容易被部署為用它自己的重量來支持吊裝且不需要用於吊裝的外伸架。
在使用起重機時，起重機操作員通常部署在離提升場所有一距離處，這可能遠離他的視線。該提升場所可能為組裝區且起重機操作員可能取決於由貼近或在提升場所之發訊員(signaler)使用例如對講機之訊號裝置接力的指令。由於發訊員與起重機操作員之間需要通訊以精確地安裝預製組件於它可能預形成於另一預製組件上的指配開槽中，這會減慢整個建構流程。在場所為高聳建築物或在高緯度的操作中，風速可能變成延遲因子，因為預製組件的重量排除使風擺動慢下來的任何人力。它也產生一 定安全風險，因為必須部署人力以穩定及定位預製組件，且起重機操作員可能要在看不見下工作而吊裝必須依賴能提供指令作為起重機操作員之「眼睛」的現場部署發訊員的指令。
此外，起重機的吊桿長度與預製組件的重量形成逆相關。例如，在吊桿長度大於75米(m)時，可吊裝的最大負荷不會超過1噸。對於約72m的吊桿長度，負荷可增加到約3.2噸；在65m時，負荷可增加到約3.8噸；在30m時，負荷可增加到約9.6噸；在15m時，負荷可增加到約12噸；以及在15m以下，負荷可增加到約20噸。此逆相關為影響工作在建構期間之順序的限制，需要更多協調及規畫，接著這需要更多人力及時間。鑑於上述，亟須減少安裝時間、人力需求、預先規畫從而改善建構流程的效率。
也亟須減少人力和改善建構場所的效率及安全。因此，本發明的目標是至少部份地滿足上述需要或減輕缺點。
定義：在本專利說明中，除非上下文另有所指，應瞭解「包含(comprise)」一詞或例如「包含(comprises)」或者「包含(comprising)」的變體意謂包含一指定整數或一組整數但不排除任何其他的整數或一組整數。
此外，在本專利說明中，除非上下文另有所指，應瞭解「包括(include)」一詞或例如「包括(includes)」 或者「包括(including)」的變體係意謂包含一指定整數或一組整數但不排除任何其他的整數或一組整數。
在說明中，用語‘預製組件’及其複數形式包括預製支柱、梁、板塊、牆體等等。該等預製組件可包含中空核心或非中空核心。該預製組件可包括但不限於混凝土。
此外，用語「預組裝組件」係指將複數個預製組件組裝成為較大的組件。
此外，用語‘提升裝置’包括合適用於提升預製組件一段距離且將預製組件定位或安裝在所欲位置或指定場所例如於另一預製組件上面或於另一預製組件旁邊的裝置。該提升裝置可包括有人或無人載具及/或設備。
此外，用語‘負荷’及其複數形式包括預製材料及合成材料兩者。用語‘負荷’也可包括經預先設計或製造成有供提升裝置接合用之互補附接件的一或多個組件。
此外，用語‘樓層’及其複數形式包括有蓋區域與無蓋區域兩者。因此，不論有蓋或無蓋，屋頂可構成一樓層。
本發明特別適用於組裝及/或安裝在一或多個建構場所之預製組件以形成結構。本發明揭露提升裝置的新穎部署，例如部署在指定位置的堆高機(forklift)及/或前伸式堆疊機(reach stacker)，特別是，在參考層上方的部份建構樓層，以接合及安裝預製組件。此一配置有利地達成節省建構時間以及減少在指定位置由建構工人人力 安裝和協調的需要，從而減少人力及工場意外。
根據本發明之一方面，有一種用於組裝複數個預製組件以形成結構之系統，其包含：用於將至少一預製組件從一源頭運送至一指定場所的一第一提升裝置；用於接合在該指定場所之該至少一預製組件的一第二提升裝置；其中，該第二提升裝置包含用以接合該至少一預製組件之一部份之一接合構件用以裝在該指定場所，且其中，該接合構件能夠使該已被接合之預製組件以至少兩個運動度(degree of motion)移動。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置為一提升機(lifter)。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置為一起重機。
在一些具體實施例中，該起重機為一履帶起重機、一塔式起重機或一移動式起重機。
在一些具體實施例中，該第二提升裝置為一升降運送車(lift truck)。在一些具體實施例中，該升降運送車可為一前伸式堆疊機或堆高機。
在一些具體實施例中，該第二提升裝置之該接合構件為一機械附接件。
在一些具體實施例中，該第二提升裝置之該機械附接件包含經配置成在提升該預製組件之前可接合該預製組件之一部份的一可調整頭部機架(adjustable head mount)。
在一些具體實施例中，該第二提升裝置之該機械附接件包含一頭部機架與一液壓系統以有助於在該至少兩個運動度的運動。
在一些具體實施例中，該等兩個運動度包括線性運動與旋轉運動。
在一些具體實施例中，該第二裝置進一步備有一影像擷取裝置與一對準輔助構件。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置及該第二提升裝置為前伸式堆疊機。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置為一塔式起重機且該第二提升裝置包含複數個前伸式堆疊機。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置部署在一參考層。在該參考層為源頭的一些具體實施例中，該結構包含多個樓層且該指定場所為在該參考層上方的一樓層。
在一些具體實施例中，該第一提升裝置操作以使該第二提升裝置位於在該參考層上方的該樓層。
在一些具體實施例中，該系統進一步包含一出入引道(access ramp)，其用以使該第二提升裝置在該等多個樓層之間移動。
在一些具體實施例中，該等預製組件包含至少一或多個預製支柱及/或一或多個預製板塊。
在一些具體實施例中，在該參考層上方的每個樓層包含由一臨時護欄(temporary barrier)包圍的至少 一部份。
在一些具體實施例中，在該參考層上方的每個樓層至少包含被一永久性護欄包圍的一部份。
在一些具體實施例中，該永久性護欄為一護牆(parapet wall)。
在一些具體實施例中，該護牆在完成該多樓層架構之前完成。
根據本發明之另一方面，有一種用於組裝複數個預製組件以形成結構之方法，其包含下列步驟：i.用一第一提升裝置將該等複數個預製組件中之至少一者從一源頭運送至一指定場所；與ii.用一第二提升裝置接合在該指定場所之該至少一預製組件；與iii.將該預製組件裝在該指定場所；其中，該第二提升裝置包含用以接合該至少一預製組件之一部份的一接合構件，且其中，該接合構件能夠使該已被接合之預製組件以至少兩個運動度移動。
在一些具體實施例中，可附接至該第二提升裝置的該接合構件包含：複數個鎖，該等複數個鎖中之每一者可操作以與該預製組件之一部份配對。該等複數個鎖中之至少一者可為一扭鎖(twist lock)。在一些具體實施例中，該扭鎖包含一鎖籠(lock cage)。
在一些具體實施例中，該預製組件之該部份包含一預備隆起部(pre-prepared protrusion)，其被尺寸 化成可被一鎖配置接合。該預備隆起部可為一預鑄隆起部。
本發明的另一方面揭露一或多個附接件或接合裝置供該等提升裝置/提升機用來接合預製組件。可預備有隆起部或開孔的預製組件以與該附接件之一或多個鎖定部(lock portion)配對。一旦裝上預製組件，可將該等隆起部鋸掉或移除。用於接合預備預製組件的此一附接件進一步增強效率且減少安裝時間。
該接合裝置可包含：可操作以與該提升裝置耦接的一耦接機構；該耦接機構包含可操作以使該接合裝置相對於該提升裝置旋轉的一旋轉臂(rotator arm)；包含能與在一預備負荷上之對應部份配對之複數個鎖的一負荷接合機構；以及能改變該等複數個鎖之間之距離的一長度調整機構；其中，該等複數個鎖包含用以接合在該預備負荷上之該等對應部份的至少一扭鎖機構。
在一些具體實施例中，該長度調整機構包含一中空軸桿與兩個液壓臂；該等兩個液壓臂各有附接至彼之一端的至少一鎖，該等液壓臂可操作以對於該中空軸桿可滑動地移動以改變該等複數個鎖之間的距離。
在一些具體實施例中，該等複數個鎖包含：一隆起部或一鎖籠。
本發明的另一方面包含：一種用提升裝置接合預製組件用以裝在指定場所的方法，其包含下列步驟：i.用該提升裝置之至少一部份橫向接合該預製組件之一部份，該預製組件包含至少一隆起部或開孔；ii.鎖定該已被 接合之預製組件；iii.將該預製組件裝在該指定場所；以及iv.移除該至少一隆起部或開孔。
在一些具體實施例中，該鎖定步驟包括在接合該預製組件之該部份的步驟後之一扭轉步驟。
10:系統
12:提升裝置
14:履帶起重機
15:前伸式堆疊機
16:堆高機
20:系統
22:樓板區
24:選定樓層
25:支柱
27:梁
32:近端
34:遠端
602:底架
604:水平基部
606:直立板
608、610:開槽
612:斜支撐
620:附接頭
622:基部圓板
624:長桿
640:安全機構
642:安全栓板
644:安全栓
660:附接裝置
662:底架
663:輔助框
664:水平梁
665:直立梁
666:直立板
668、670:開槽
676:斜梁
678:連接梁
680:附接件
681:主框架
682:貨叉
682a:貨叉的末端/尖端
684:板
686:液壓機構
687,689:液壓臂
688:基部蓋板
700:附接件
702:耦接機構
704:負荷接合機構
706:長度調整機構
712:可旋轉部份
714:扭鎖
715:可調整梁
716:中空軸桿
724:隆起部
726:液壓臂
734:鎖籠
此時參考附圖只以舉例說明的方式描述本發明，其中，：圖1根據本發明之一具體實施例圖示形式為堆疊機及堆高機之提升裝置在指定場所的部署；圖2的配置圖根據本發明另一具體實施例圖示包含部署於場所之一塔式起重機及複數個前伸式堆疊機的系統；圖3為圖2之區域A的放大圖；圖4的透視圖圖示部署在多樓層建築物中之一樓板區(floor area)的複數個前伸式堆疊機；圖5圖示用於在指定場所組裝複數個預製組件的方法；圖6a至圖6g圖示與一或多個第二提升裝置一起使用的各種附接件；與圖7a至圖7h圖示與一或多個第二提升裝置一起使用之附接件的另一具體實施例。
本發明的其他配置有可能，因此，附圖不應被視為可取代前面本發明說明的一般性。
根據本發明之一方面，有一種用於在指定場 所組裝複數個預製組件的系統10。該指定場所可為在建構或組裝之前運送及存放複數個預製組件的建構場所。該等預製組件可存放或儲存在指定場所的規定儲存位置。
系統10包含複數個提升裝置12，其合適用以提升該等複數個預製組件中之至少一者用以裝在指定場所或區域。複數個提升裝置12至少包含第一提升裝置用於從規定儲存位置提升或運送預製組件至指定場所(階段1，‘粗略’運送流程)；以及至少一第二提升裝置，其用於組裝或安裝在指定場所之預製組件，例如但不限於，於其他預製組件上或旁邊(階段2，‘精細’調整及安裝流程)。此一配置比先前技術有利在於預製組件的運送、安裝及組裝被分成至少兩個階段以減少整體人力需求且改善安全。
在各種具體實施例中，該第一提升裝置可包括‘提升機’，例如貨物提升機(cargo lift)，臨時為用於運送預製建構材料/設備的臨時提升機。該第一提升裝置也可包括數個起重機與數個升降運送車。
參考圖1，該第二提升裝置包含一或多個前伸式堆疊機15與堆高機16。在圖示於圖1的具體實施例中，將會完成建構流程的是多樓層結構。可見，前伸式堆疊機15及堆高機16部署用於階段二精細調整及安裝的各種位置。該等預製組件包括用於形成樓板區及屋蓋(roof cover)的支柱25與梁27。在如圖1所示的具體實施例中，部署前伸式堆疊機15及堆高機16以用於階段一運送與階段二安裝及調整兩者。
為了有助於階段二的安裝，例如前伸式堆疊機15及/或堆高機16的升降運送車可進一步備有附接構件用於在有不同的方向或方位接合預製組件的一部份。例如，可橫向、縱向或從上面或下面接合該等預製組件。這些升降運送車有低桅桿(low mast)或多桅桿，而不是吊桿，且可直接位在組件將會被開槽或組裝的各樓層上。由於在近處，駕駛員可輕易調動組件到用於安裝的一或多個開槽。該等升降運送車也可裝備成可橫向移位以有助於必要的任何精細定位。
該附接構件在安裝期間用來使預製組件穩定及維持在定位。此類附接構件的形式可為有凸耳(lug)、金屬接合凸緣或其類似者以接合預製組件之一部份的可調整托架。該可調整托架也可做成可旋轉以利安裝。該等預製組件中之一些可設計有用於組裝的互補配件，例如預先配置的螺栓(stud)，同時預製支柱的基部可製作成有用於裝上螺栓的互補孔。然後，用前伸式堆疊機15及/或堆高機16吊裝支柱以通過提升、旋轉及接合步驟來套入螺栓。取決於第二提升裝置的類型，例如前伸式堆疊機或堆高機，為了安裝預製組件，該附接構件可適合各種附接件供各自使用於提升、轉動及微小的調整。應瞭解，用於接合及安裝的這些運動包括兩個或更多運動自由度(運動度)：上下運動；左右運動；前後運動；回轉；傾斜；與樞轉。
在一些具體實施例中，例如堆高機的一些升降運送車的現有接合構件(貨叉)夠用於階段二安裝且對於 其他附接機構不需微調。
在一些具體實施例中，該附接構件可包括合適用堆高機的附接裝置，如圖6所示。參考圖6a至圖6c，其包含底架(base frame)602、附接頭620及安全機構640。
底架602可具有由水平基部604與從水平基部604之一端伸出之直立板606形成的L形結構。直立板606包含開槽608，其形狀及尺寸經製作成可收容附接頭620，致使在附接頭620收容於開槽608內，附接頭620可在開槽608旋轉。水平基部604包含複數個開槽610，各開槽610與另一開槽610隔開適當的距離以便可滑動地收容堆高機的貨叉。
附接頭620包含基部圓板622與從基部圓板622突出的複數個長桿624。該等複數個長桿624適合接合一預製組件。
操作時，一旦水平基部604被堆高機接合，堆高機移到指定位置以經由附接頭620來接合預製組件。一旦接合，達成高度調整可通過控制堆高機的貨叉，藉由控制附接頭620的轉動來有助於旋轉及安裝。
為了維持L形底架602的結構完整性，斜支撐(diagonal truss)612可附接至水平基部604的一部份與直立板606上的的一部份。
安全機構640包含合力使附接頭620固定於直立板606的安全栓板(safety pin plate)642與複數個安全栓644。
圖6d至圖6f圖示附接裝置660的另一具體實施例。相對於如圖6a至圖6c所示的具體實施例，附接裝置660適用於接合、定位及安裝在較高高度的預製組件且包含底架662與輔助框(secondary frame)663。
底架662包含複數個水平梁664、直立梁665及斜梁676。該等複數個水平梁664經配置成可形成直立梁665自其伸出的基部結構。在一配置中，各直立梁665從各水平梁664的一端伸出。斜梁676從水平梁664的另一端連接到直立梁665的一端，而形成三角形結構。連接梁678可連接在一水平梁664與另一水平梁664之間；在一直立梁665與另一直立梁665之間；以及在一直立梁665與斜梁676之間，以增加整個底架662的結構完整性。
從底架662伸出的是輔助框663。輔助框663從直立梁665的一端水平地伸出且用作將會與其附接之直立板666的支撐結構。
直立板666類似直立板606且包含開槽668，其形狀及尺寸經製作成可收容附接頭620，致使在附接頭620收容於開槽668內時，附接頭620可在開槽668內旋轉。水平梁664包含複數個開槽670，各開槽670與另一開槽670隔開適當的距離以便可滑動地收容例如堆高機之提升裝置的貨叉。
上述具體實施例特別適於接合例如牆板的預製組件且使其旋轉供安裝。
附接件的另一具體實施例圖示於圖6g。附接 件680包含第一支撐物，其形式為貨叉682用於在例如水平方位的第一方位接合及支撐預製組件的重量，以及經配置成可擱在預製組件上的板684，致使，操作時，預製組件被夾在板684、貨叉682之間。貨叉可包含錐形或傾斜的末端/尖端682a以有助於貨叉682與預製組件或負荷的滑動接合。
液壓機構686可位在貨叉682、板684之間以使板684朝向貨叉682，藉此提供夾緊力以固定預製組件且最小化預製組件在貨叉682、板684之間的移動。附接件680進一步包含形式為基部蓋板(base flap)688的第二支撐物，致使在預製組件轉到例如垂直方位的第二方位時，預製組件的一邊可擱在基部蓋板688上以最小化或防止預製組件從附接件680滑出。在安裝的一點處，基部蓋板688可縮回或樞轉作為待安裝之預製組件的釋放步驟之一部份。可設置例如液壓臂687、689的其他液壓機構藉由使基部蓋板688滑向或滑離主框架681且各自致動基部蓋板688可伸長附接件680的長度。
圖7a圖示附接件700的另一具體實施例，其與例如堆高機或堆疊機的提升裝置一起使用。附接件700可為開腳器(spreader)。附接件700包含用於與提升裝置耦接的耦接機構702；用於接合負荷的負荷接合機構704；與長度調整機構706，其改變附接件700之一尺寸(例如，長度)以便迎合有變化尺寸的負荷。
耦接機構702包含旋轉臂，其具有可與提升 裝置之一部份接合的可旋轉部份712。在一些具體實施例中，可旋轉部份712最好包含用於附接至提升裝置的回轉機構。長度調整機構706包含經配置成至少可容納兩個液壓臂726之一部份於其中，的中空軸桿716，這兩個液壓臂726可操作以相對於中空軸桿716可滑動地移動。位在這兩個液壓臂726之末端的是兩個負荷接合機構704。藉由改變這兩個液壓臂726的距離，此一配置允許附接件700迎合有不同尺寸及長度的負荷(例如，預製組件)。
負荷接合機構704包含複數個鎖/閉鎖機構。例如，包含設置在液壓臂726之各角落的兩個扭鎖714，使得總共有4個扭鎖714。在各角落的兩個扭鎖714可被可調整梁715分離以調整這兩個扭鎖714之間的長度。各扭鎖714至少包含用於接合負荷之一部份的一隆起部724。在圖7b中，包含兩個隆起部724用於接合例如預製組件之負荷上的對應部份。將會被提升之預製組件上的對應部份可鑽出用於被兩個隆起部接合的對應孔/開孔。在如圖7c所示的替代具體實施例(s)中，隆起部724可換成鎖籠734，且預製組件上的對應部份可為用於與鎖籠接合的隆起部，致使一旦被接合，可將該等隆起部鋸掉或切掉。
應瞭解，用至少一隆起部724或鎖籠734接合預製組件的步驟至少包含兩個步驟。第一步驟包含插入步驟，在此隆起部724或鎖籠734會接合預製組件上的對應部份。這是經由相容及/或對齊預製組件上之對應部份(s)的形狀及尺寸的開槽致能。第二步驟包含扭轉步驟，在此使 隆起部724或鎖籠734(視情形而定)順時鐘或反時鐘方向旋轉，致使開槽與預製組件上之對應部份在插入步驟後的形狀及/或尺寸不對齊。旋轉或‘扭轉’且產生不對齊的此一步驟防止已被接合之部份在提升裝置正在移動時滑掉。開槽與隆起部組合的各種具體實施例圖示於圖7c至圖7g。特別是，預製組件上用於與隆起部724或鎖籠734接合的對應部份(s)可包含有不同形狀及尺寸的隆起部，如圖示。
圖7h圖示在安裝預製支柱期間使用在第二提升裝置上的附接件。
在一些具體實施例中，在提升及移動所有預鑄組件時，多個隆起部724的定位可固定成處於相同的組態。此一配置有利地提供通用附接件(one-attachment-fit-all)用於有不同尺寸的預鑄組件。在此情形下，一致性可帶來效率及增加的生產力，因為不需要調整多個隆起部724的定位。
圖2圖示系統20的另一具體實施例，在此預製組件已被部份組裝或建構成可形成多樓層結構，例如高聳建築物。在圖2的具體實施例中，形式為履帶起重機14的第一提升裝置部署在現場的參考層。在其他具體實施例中，部署用於階段1運送及階段2安裝及調整兩者的前伸式堆疊機15及堆高機16，在此提供進出不同樓層的斜坡(未圖示)。形式為一或多個前伸式堆疊機15的第二提升裝置12位於在選定樓層24的樓板區22。在圖2的具體實施例中，形式為前伸式堆疊機15的兩個第二提升裝置部署在多 樓層結構的頂端樓層且可操作以吊裝或提升一或複數個預製組件用於在各個樓層的建構及安裝。
樓層24的樓板區22在用至少一預製組件支撐的參考層上方，但是為了增加強度，常用兩個或多個預製支柱支撐。為了滿足安全及操作要求，各樓層中可部署例如前伸式堆疊機15之至少一第二提升裝置於上的樓板區應有足夠的承載強度以承受前伸式堆疊機15的重量。在計算樓板區/板塊的承載能力時，應仔細確保樓板板塊的承載適用於有負荷的前伸式堆疊機或堆高機，而不是剛好只有第二提升裝置的重量(換言之，預製組件必須在堆高機的處理能力內)。
在結構為多樓層高聳建築物的具體實施例中，在第二提升裝置(s)在上樓層上工作之前，可引進利用一或多個模板系統支撐下樓層的臨時結構。使用用於高度調整的複數個可堆疊桁架(truss frame)可形成此類模板系統的實施例，其中，至少一可堆疊桁架有縱梁、橫向小梁(transverse joist)接合凸緣/結構體經配置成可堆疊桁架可輕易被例如堆高機或前伸式堆疊機的第二提升裝置接合。在一些具體實施例中，各縱梁、橫向小梁可與另一縱梁、橫向小梁隔開以便允許堆高機的貨叉橫向接合。
取決於形成樓板區之板塊的結構設計，不同的結構及建築物可複製該系統。在結構負載較低的區域中，可使用較輕但是類似的提升裝置以及有用於安裝之互補大小組件的附接件。
在圖2的配置中，履帶起重機為用於流程之階段一的第一提升裝置，同時數個前伸式堆疊機15為用於流程之階段二的第二提升裝置。如較早的具體實施例所述，為了有助於階段二的安裝，前伸式堆疊機15備有用於附接至預製組件之一部份的附接構件，該附接構件在安裝期間用來使預製組件穩定及維持在定位。
圖3圖示不同類型之提升裝置的特別組合，其包括一或多個第一提升裝置(履帶起重機或塔式起重機)與一或多個第二提升裝置，在指定場所可合力用來實現效率和提高生產力。在圖3的具體實施例中，部署在場所之參考層的履帶起重機14用來運送、吊裝或提升預製支柱用以相對於履帶起重機裝在結構之近端32部份。起重機的吊桿夠不著結構的遠端34。在頂端樓層的樓板區部署前伸式堆疊機15用於提升及吊裝預製支柱用以裝在結構的遠端34，在此履帶起重機14夠不著，除非被重新定位，然而這要花額外的時間。
圖4為圖3之配置的放大圖。該配置包含兩個(或可能更多)前伸式堆疊機，其經配置成可吊裝或提升用於形成結構的預製支柱及預製空心板塊。提升裝置可部署於現場的最佳個數將取決於下列因子中之一或多個：a.避免過度擁擠；b.完成各專案所需的時間；及/或c.各樓層之各樓板區的承受負荷能力。
在一些具體實施例中，預製板塊被組裝成可 形成下一個上方樓層的樓板區，或被組裝成可形成結構的屋頂或屋蓋。
在部署用於完成階段1的一或多個第一提升裝置時，在一些具體實施例中，在現場部署塔式起重機，因為塔式起重機在多樓層結構或建築物中便於提供預製組件從樓層到樓層的運送。在建構或組裝預製組件時，塔式起重機操作以至少實現下列功能：a.提升/運送在多樓層結構中的樓層或層之間的材料；b.吊裝在吊桿長度半徑內的預製組件或其他材料；c.安裝在吊桿長度半徑內的預製組件或其他材料。
在建構場所為多樓層建築物或結構的一些具體實施例中，建構或安裝可從參考層開始。該參考層可為地面或多樓層建築物的底層。例如，多樓層建築物可包含地面(第一)樓層作為參考層以及相繼建造於第一樓層上方的樓層。
在一些具體實施例中，在參考層或地面樓層的預製組件會包括形式為支柱、梁及板塊的預製組件用於要建造於其上的其他樓層/層。
在一具體實施例中，策略地將起重機部署成可逐樓層地提升預製組件，以及前伸式堆疊機會在各樓層內移動及組裝組件。
在一些具體實施例中，在包含可攜載預製組件或其他負荷至各樓層的出入結構時，可能不需要起重機。此一出入結構的實施例為出入引道。
在其他具體實施例中(未圖示)，特別是，在空間為限制條件時，而不是例如塔式起重機、履帶起重機或移動式起重機之起重機的部署時，可利用修改工作順序的前伸式堆疊機及/或堆高機。
在一些具體實施例中，在結構為多樓層結構時，可建構臨時護欄，且包圍在參考層上方之一或多個上樓層(s)的一部份，以便在第二提升裝置部署在上樓層中時，形成安全護欄。
在一些具體實施例中，臨時安全護欄的形式可為欄杆(s)、鋼索及防撞護欄(s)及/或彼等之組合，以防例如堆高機或前伸式堆疊機的第二提升裝置超越多樓層結構的邊緣掉落。形成安全護欄(s)之材料的形式可為鋼、塑膠、彼等之組合或其他類型的材料。
在一些具體實施例中，通常在建構專案快要結束時建構的護牆可早點建構以形成永久性護欄，它強到足以抵擋移動中第二提升裝置從結構或建築物的一邊掉下來。在此類具體實施例中，要麼建構作為安全護欄的全護牆，要麼可豎立護牆的一部份作為緣石(curb)，以防堆高機越過掉落。因此，在第二提升裝置部署於多樓層結構上時，可修改建構順序以增強安全性。
在涉及多樓層結構的一些具體實施例中，為 了順應在樓層之間的第二提升裝置，各樓層之間的空間必須提供最小高度空隙給該類第二提升裝置(例如，堆高機)出入及安裝。在一些具體實施例中，發展的一或多個支柱或梁必須有充分的迴轉半徑，如果堆高機被選作第二提升裝置的話。
在本發明的另一方面中有一種建構或組裝一或多個預製組件的方法。該方法可包括以下步驟：用一提升裝置提升及運送複數個預製組件至一指定場所；以及在該指定場所處調整及安裝該等預製組件。調整及安裝該等預製組件的步驟可包括在安裝前提升及調整該等預製組件的子步驟。
在如圖5所示的各種具體實施例中，該指定場所可為建構場所，且該方法可包括以下步驟：在鄰近該建構場所的儲存場所處儲存複數個預製組件(步驟s502)。該等預製組件可從例如工廠的一源頭輸送到該儲存場所。下一個步驟可為：提供至少一提升裝置(步驟s504)。該至少一提升裝置可包括各種起重機與前伸式堆疊機及堆高機。
在一些具體實施例中，例如前伸式堆疊機的複數個提升裝置可部署成接力式組態或配置以從指定安全場所提升及運送預製組件到用於建構第一樓層的場所。此一配置減少建構及/或安裝時間。在此類具體實施例中，前伸式堆疊機用來達成運送(階段1)及安裝(階段2)兩者。
一旦提供該等提升裝置，可將預製組件運送 到指定場所(步驟s506)。然後，可進行預製組件的安裝及組裝。一旦完成預製組件在參考層或樓層的安裝，該等提升裝置可位在較高樓層的樓板區上。達成此事可經由使用使用一種提升裝置(例如，起重機)提升另一種提升裝置(例如，前伸式堆疊機或堆高機)到所欲位置(步驟s516)。替換地，可提供出入引道供例如堆高機及前伸式堆疊機的提升裝置在樓層(s)之間移動(步驟s508)。
在一些具體實施例中，可用移動式起重機從地面儲存位置一個一個地(或分批)提升預製組件到第二及相繼樓層，或者，如果有出入引道可用，可經由出入引道裝載及運送預製組件到指配上樓層供複數個前伸式堆疊機接合及拾取。由移動式起重機或前伸式堆疊機(s)提升的預製組件會堆疊在安全位置供其他前伸式堆疊機接合用以建構及安裝。
在涉及多樓層結構的各種具體實施例中，對於第二及以上的樓層，複數個前伸式堆疊機可經由例如出入引道(如步驟s508所述)的出入裝置/機構部署或位在已建構樓板區。該出入引道可在部署前伸式堆疊機(s)或移到場所之間建構。替換地，該等前伸式堆疊機可在或用例如移動式起重機或塔式起重機的其他提升裝置提升到一位置/層(步驟s516)。
在涉及多樓層建築物或結構的一些具體實施例中，該方法包括以下步驟：定位或部署至少一提升裝置於複數個樓層中之任一者的樓板區上。
在定位在所欲樓層用以安裝後，隨後將提升裝置部署成可拾取各預製組件(步驟s510)。用提升裝置定位預製組件的步驟(步驟s512)可包括安裝預製組件於其他預製組件的旁邊或上面。該定位或安裝步驟可包括涉及傾斜、旋轉及插入至少一預製組件的微調。達成此類微調可經由在提升裝置之提升構件上的機械附接件(附接構件)。
在一些具體實施例中，為了改善提升裝置與預製組件的接合，各預製組件可包含形式可為凸耳、鉤、突出桿及/或孔的附接件。該設備會需要有互補附接件以通過佈建構件(provisioned means)來接合預製組件。在預製組件及提升裝置上的這些附接件會增強提升裝置用以安裝及提升的提升、傾斜及定位效率及精確度。可從上面或側面進行該接合。
在一些具體實施例中，該機械附接件可包括一或多個影像擷取裝置，其定位在或位在策略位置以擷取預製組件要附接至另一預製組件的一部份(例如，接頭)的影像或視訊。擷取的影像或視訊可饋送或串流到例如前伸式堆疊機或堆高機之提升裝置的操作員以在安裝期間有助於或協助預製組件在另一預製組件旁邊或上面的精確插置。
在一些具體實施例中，該機械附接件的形式可為包含用於接合預製組件之一部份之複數個凸緣的托架，致使該等凸緣在使用時夾緊預製組件的外緣。可使該等複數個凸緣互相靠近或接近以迎合有不同尺寸的預製組 件。該托架可旋轉地裝在一基部上，該基部在使用時附接至提升裝置14、15或16。在使用時，調整該等複數個凸緣中之每一個之間的距離以接合預製組件，然後提升該預製組件到適當高度且必要時旋轉它以接合另一預製組件來完成安裝。如有必要，該影像擷取裝置在安裝期間用來微調調整及精度，從而最小化額外人力的需要。
在一些具體實施例中，在要安裝一預製組件於另一預製組件上時，可使用例如經由雷射光束的對準輔助構件。在有不對準時，可發出警告或指示燈且送給提升裝置操作員。
在某一具體實施例中，用來調整及安裝的提升裝置可為遙控操作員載具，例如無人載具。
在涉及前伸式堆疊機的一些具體實施例中，備有適當附接件的部署前伸式堆疊機可橫向或縱向接合預製組件(s)用以放在指配位置上，例如形成於預製組件上的指定開槽。在多樓層建築物的背景下，部署在第二或相繼較高樓層上的前伸式堆疊機會使得它的操作員，例如駕駛員，能看到指配指定開槽本身，從而在負責建構特定樓層或層之現場監工的監督下，駕駛員可輕易地定位預製組件於指定開槽上。這進一步可用如上述的影像擷取裝置或對準構件協助。相較於需要發訊員用對講機裝置與在參考或地面層之起重機操作員建立接觸的先前技術系統，上述配置是有利的，因為它不需要額外人員通訊或協調在該特定樓層的安裝流程。
對於從橫向位置接合預製組件的側面接合，前伸式堆疊機可備有側面移位機構(lateral side shift mechanism)允許駕駛員或操作員經由使接合預製組件左右移位以輕易配合指定開槽來進行微調調整。相較於需要兩個或多個人員之協調以及必須迎合使精確定位慢下來之風/重量擺動的移動式起重機吊裝，此一配置減少安裝或裝入預製組件所需要的總時間。
在一些具體實施例中，取決於樓板區，可指配例如前伸式堆疊機的兩個或多個第二提升裝置以在同一樓層上的不同位置工作。使用移動式起重機更難以達成此一配置，因為移動式起重機的可及範圍通常受限於它的吊桿半徑與放置角度而且建築物結構可能阻礙/限制它的運動。吊桿仰角及其可及範圍也會影響負荷的可搬重量(weight capacity)。此外，一旦移動式起重機被駐扎成可用於提升工作，它會被固定化。堆高機的前伸式堆疊機可提升必要的預製組件且同時移動。
在一些具體實施例中，一旦在指配樓層完成建構操作，該等前伸式堆疊機經由出入引道(受制於建築物組態)或用移動式起重機可部署到下一個樓層或位置。重覆該流程直到完成多樓層結構或建築物的建構。可建立用提升裝置輔助的預製建構系統以應付或至少實質改進現有配置的缺陷，包括通過減少計畫、協調及執行的工時。在涉及附接件的具體實施例中，有對應附接件(s)以提升預製組件的裝置與形狀及尺寸經製作可接合提升裝置之對應附接 件或接合構件的預製組件提供數個附加優點。
在涉及預製空心板塊(通常使用於屋頂)的一些具體實施例中，排除使用塔式或移動式起重機。在至少一具體實施例中，第一提升裝置及第二提升裝置兩者為以接力方式配置的前伸式堆疊機。已發現，部署前伸式堆疊機的人力比起重機減少50%以上，特別是，由於排除發訊員、裝配工(用於外伸架部署)、及提升監工。除了減少人力以外，每天安裝空心板塊可增加達45%。一般而言，本案申請人已發現，前伸式堆疊機的生產力至少為起重機的8倍。
在一些具體實施例中，不同類型的機械附接件或附接構件可使用於不同類型的預製組件。例如，機械附接件可用來提升預製支柱，以及另一機械附接件可用來提升預製空心板塊。應瞭解，例如前伸式堆疊機的提升裝置可部署於高聳建築物中，因為它的重量相對輕以及有高度的調動/移動能力。由於它有重量輕的性質，對於高聳建築物，可使用預製混凝土組件，而不是使用金屬材料。這對建築物及建構工業可提供更有經濟效益的替代方案。
在利用塔式起重機之部署且提升裝置無法部署於多個樓層之樓板區上的系統中，由於起重機吊桿的限制而需要工作的多層排序。為了操作起重機，需要計算以使預製組件位在它的可及範圍內。在例如前伸式堆疊機之提升裝置的輕重量及高度調動能力下，加上有側向或縱向接合性質的必要附接件，工作的排序會簡化成裝置可出 入各樓板的每個區域藉此允許逐層實行建構。此一配置能夠排除或至少減少用於吊裝的大量協調及複雜計算從而節省計畫時間。
應瞭解，前伸式堆疊機至少為第二提升裝置的較佳候選者，因為它在建構場所中的移動性而且也能夠準確地定位及安裝在指定場所的預製組件(在裝有附接構件時)。此外，相較於例如履帶起重機、移動式起重機及履帶起重機的其他類型提升裝置，該前伸式堆疊機的重量相對輕。輕重量及移動性允許前伸式堆疊機在建構期間出入多樓層結構的各層且減少改變設備或部署更多人用於在提升及安裝流程期間之協調的需要。
以上為本發明系統及方法之具體實施例的描述。預料熟諳此藝者可設計出落在本發明範疇內的本發明替代具體實施例。特別是，第一及/或第二提升裝置可包括其他類型的升降運送車，它可包括有貨叉的人力提升設備。各種具體實施例形成不同系統，在此使用例如起重機的不同類型之第一提升裝置用於運送及粗略定位，以及例如前伸式堆疊機及/或堆高機的第二提升裝置用於精細調整及安裝。第一及第二提升裝置以合力及互補的方式工作以減少人力，增加生產力。使用可部署在高聳建築物之各樓層的提升裝置用於組裝預製組件，可有效減少塔式起重機的工作半徑(及吊桿長度)。這轉化為增加塔式起重機能吊裝較重負荷的能力。因此，可製作較大的各個預製組件，藉此減少用於建構結構之組件的總數量從而減少建築物建構工時。可進一步改善生產力，因為增強組件的定位以及需要較少人力。
在一些具體實施例中，第一及第二提升裝置 可為一個及同一個，亦即，同一個提升裝置在有或沒有附接構件下可用來運送預製組件至指定場所，且在後者情形下，隨後可附接接合構件用於安裝預製組件。
應瞭解，可組合各種具體實施例(s)的特徵以形成一或多個附加具體實施例。
10:系統
12:提升裝置
15:前伸式堆疊機
16:堆高機
25:支柱
27:梁

Claims (18)

  1. 一種用於組裝複數個預製組件以形成結構之系統，其包含：用於將至少一預製組件從一源頭運送至一指定場所的一第一提升裝置；用於接合、微調及安裝在該指定場所之該至少一預製組件的一第二提升裝置；其中該第二提升裝置適用於拾取在該指定場所之該至少一預製組件，其中該第二提升裝置包含用以接合該至少一預製組件之一部份之一接合構件以用於在該指定場所之安裝，其中該第二提升裝置為一升降運送車，該升降運送車可操作以側向地接合該至少一預製組件，其中該第二提升裝置之該接合構件包含複數個鎖，該等複數個鎖中之每一者可操作以與該至少一預製組件之一部份配對，且其中該至少一預製組件之該部份包含一預備隆起部，該預備隆起部被尺寸化成可被一鎖配置接合。
  2. 如請求項1之系統，其中，該接合構件能夠在至少兩個運動度上移動。
  3. 如請求項2之系統，其中，該接合構件為一機械附接件，其包含一頭部機架與一液壓系統，以有助於在該至少兩個運動度的移動，且其中該至少兩個運動度包括線性運動及旋轉運動。
  4. 如請求項1之系統，其中，當該升降運送車為一前伸式堆疊機，該前伸式堆疊機包含一可調整頭 部機架，該可調整頭部機架經配置成在提升該至少一預製組件之前接合該至少一預製組件之一部份。
  5. 如請求項1之系統，其中，該第一提升裝置部署在一參考層，且其中該參考層為該源頭，該結構包含多個樓層且該指定場所為在該參考層上方的一樓層。
  6. 如請求項5之系統，其中，該第一提升裝置為一起重機，該起重機操作來使該第二提升裝置位於在該參考層上方的該樓層。
  7. 如請求項5之系統，其進一步包含用以使該第二提升裝置在該等多個樓層之間移動之一出入引道。
  8. 如請求項1之系統，其中，該等預製組件包含至少一或多個預製支柱及/或一或多個預製板塊。
  9. 如請求項1之系統，其中，該第一提升裝置為一塔式起重機，且該第二提升裝置包含複數個前伸式堆疊機且其中該第二提升裝置進一步裝設有一影像擷取裝置。
  10. 如請求項5之系統，其中，在該參考層上方的每個樓層包含由一臨時護欄包圍的至少一個部份，及其中在該參考層上方的該每個樓層包含由一永久性護欄包圍的至少一個部份。
  11. 如請求項10之系統，其中，該永久性護欄為一護牆，且其中該護牆係在完成包括多樓層之該結構之前完成。
  12. 如請求項1之系統，其中該複數個鎖包含四個扭鎖，其中，兩個扭鎖之間的距離可調整，且其中至少一扭鎖包含一鎖籠。
  13. 如請求項1之系統，其中該預備隆起部為一預鑄隆起部。
  14. 如請求項1之系統，其中該接合構件包含四個鎖籠，該等四個鎖籠中之每一者可操作以與一預製組件之一相應部份配對。
  15. 如請求項14之系統，其中該預製組件之該相應部份包括一預鑄隆起部。
  16. 一種用於組裝複數個預製組件以形成結構之方法，其包含下列步驟：i.用一第一提升裝置將複數個預製組件中之至少一預製組件從一源頭運送至一指定場所；與ii.用一第二提升裝置接合俾用於微調及安裝在該指定場所之該至少一預製組件；與iii.用該第二提升裝置安裝在該指定場所之該至少一預製組件；其中該第二提升裝置包含用以接合該至少一預製組件之一部份的一接合構件，其中該第二提升裝置適用於拾取在該指定場所之該至少一預製組件，其中該第二提升裝置為一升降運送車，該升降運送車可操作以側向地接合該至少一預製組件，其中該第二提升裝置之該接合構件包含 複數個鎖，該等複數個鎖中之每一者可操作以與該至少一預製組件之一部份配對，且其中該至少一預製組件之該部份包含一預備隆起部，該預備隆起部被尺寸化成可被一鎖配置接合。
  17. 如請求項16之方法，其中該接合構件包括四個鎖籠，該等四個鎖籠中之每一者可操作以與該至少一預製組件之一相應部份配對，以容許該接合構件接合該至少一預製組件。
  18. 如請求項17之方法，其中該預製組件之該相應部份包括一預鑄隆起部。
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