一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置制造方法
【專利摘要】一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，該裝置包括吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)、360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)、豎向升降系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、行走及固定支撐系統(tǒng)。豎向升降系統(tǒng)包括固定支架、豎向伸縮油缸、液壓泵及油箱。360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)包括水平固定機架、水平固定臂、360°翻轉水平伸縮臂、伸縮油缸、翻轉液壓馬達、定位蓋；吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)包括電磁吸盤、吸盤液壓伸縮臂、吸盤液壓伸縮油缸、定位組件；行走及固定支撐系統(tǒng)包括水平旋轉底座、行走系統(tǒng)、固定支撐系統(tǒng)；本實用新型采用傳統(tǒng)機械式控制與電氣控制，實現了對小跨徑鋼波紋管的快速拼裝，提升了拼裝效率，適用于新建小跨徑鋼波紋管橋涵和舊橋涵升級改造工程。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，屬于橋涵結構安裝領 域。 一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置
【背景技術】
[0002] 1896年美國率先進行鋼波紋管通道、鋼波紋管涵的可行性研究，1923年美國鐵路 工程協會在伊利諾斯州的中央鐵路應用鋼波紋管通道進行實體測試，1929年加拿大首座鋼 波紋管用于一煤礦中，1931年澳大利亞首次建成8米鋼波紋管汽車通道一座，1990年日本 高速公路設計規(guī)范制定了鋼波紋管設計技術規(guī)范，隨著越來越多的鋼波紋管在世界各地的 安裝使用，證明了此種結構在各種使用情況下的通用性，而且其壽命已超過了設計壽命。我 國金屬鋼波紋管涵是從2001年以后逐步開始在公路工程領域范圍內使用，通過近幾年的 市場開發(fā)，現已在河北、內蒙古、青海、寧夏、新疆、西藏等省市區(qū)的公路建設中得到廣泛應 用。
[0003] 我國直徑（跨徑）超過3米的涵洞（小橋）鋼波紋管成型均采用管片拼裝，每個 圓周方向約有4一 15塊板組成，板與板搭接處采用高強螺栓緊固。目前對于拼裝設計的鋼 波紋管涵在管片拼裝施工中主要采用汽車吊配合人工搭設簡易鋼管腳手架方式進行，鋼波 紋管涵洞每環(huán)拼接施工速度較慢，拼縫搭接操作不宜控制，人工、設備投入較大，管片拼裝 效率低，施工安全風險較大。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對現有拼裝技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供了一種鋼波紋管橋涵 管片拼裝裝置，該裝置通過液壓控制及控制系統(tǒng)的作用實現對小跨徑鋼波紋管的準確定位 和自由調整，實現管片的安全快速拼裝。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種鋼波紋管橋涵管片拼裝裝 置，該裝置該裝置包括水平旋轉底座、液壓泵及油箱、堅向伸縮油缸、水平固定機架、翻轉液 壓馬達、定位蓋、伸縮油缸、水平固定臂、360°翻轉水平伸縮臂、吸盤液壓伸縮油缸、吸盤液 壓伸縮臂、智能控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、固定支撐系統(tǒng)、電磁吸盤、定位組件、固定支架、水平支 撐平臺、Y形支撐；該裝置包括吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)、360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)、堅向升降 系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、行走及固定支撐系統(tǒng)。
[0006] 所述堅向升降系統(tǒng)包括固定支架、堅向伸縮油缸、液壓泵及油箱；固定支架與水平 旋轉底座固定焊接，固定支架為兩節(jié)結構的液壓伸縮臂，且由其內部的堅向伸縮油缸進行 控制；液壓泵及油箱固定在水平旋轉底座上，為液壓系統(tǒng)提供液壓動力。
[0007] 所述固定支架為Y字形結構，所述兩節(jié)液壓伸縮臂的節(jié)點位于水平支撐平臺處，Y 形支撐與水平固定機架固定連接；當需要調節(jié)水平固定機架的高度時，液壓泵及油箱為系 統(tǒng)泵入液壓油，堅向伸縮油缸推動Y形支撐向上運動，從而推動水平固定機架向上運動，實 現堅向升降系統(tǒng)堅直方向的位置調節(jié)。
[0008] 所述360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)包括水平固定機架、水平固定臂、360°翻轉水平 伸縮臂、伸縮油缸、翻轉液壓馬達、定位蓋；該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)為三節(jié)液壓伸縮 臂結構，水平固定機架為該三節(jié)液壓伸縮臂的一次水平固定結構，水平固定臂與360°翻轉 水平伸縮臂分別為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的另外兩節(jié)，可實現該系統(tǒng)的水平位置調 節(jié)、翻轉功能；伸縮油缸設在水平固定機架內部，可以調節(jié)360°翻轉水平伸縮臂的水平位 置；翻轉液壓馬達可驅動360°翻轉水平伸縮臂旋轉；水平固定機架的一端設有定位蓋，翻 轉液壓馬達通過定位蓋與水平固定機架內部的水平固定臂、360°翻轉水平伸縮臂連接；所 述水平固定臂為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的二次水平固定結構，以防止360°翻轉水 平伸縮臂工作過程時，因荷載不平衡發(fā)生斷裂、力學性能失效情況；當該360°翻轉水平伸 縮臂系統(tǒng)需要調節(jié)時，液壓泵及油箱為系統(tǒng)泵入液壓油，伸縮油缸推動360°翻轉水平伸縮 臂沿水平位置伸長，實現該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的水平位置調節(jié)功能；此外，翻轉液 壓馬達可驅動360°翻轉水平伸縮臂旋轉，實現該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的翻轉功能。
[0009] 所述吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)包括電磁吸盤、吸盤液壓伸縮臂、吸盤液壓伸縮油缸、定 位組件；該吸盤液壓伸縮臂為二節(jié)液壓伸縮臂；所述360°翻轉水平伸縮臂與吸盤液壓伸 縮臂通過定位組件安裝固定；吸盤液壓伸縮油缸置于吸盤液壓伸縮臂內；電磁吸盤與吸盤 液壓伸縮臂一端連接固定；當需要調節(jié)電磁吸盤沿吸盤液壓伸縮臂方向的位置時，液壓泵 及油箱為系統(tǒng)泵入液壓油，吸盤液壓伸縮油缸驅動吸盤液壓伸縮臂運動，從而實現電磁吸 盤沿吸盤液壓伸縮臂的移動；電磁吸盤通過電磁吸力作用與小跨徑鋼波紋管橋涵管片銜 接，實現對小跨徑鋼波紋管橋涵管片的拼接工作。
[0010] 所述行走及固定支撐系統(tǒng)包括水平旋轉底座、行走系統(tǒng)、固定支撐系統(tǒng)；所述水平 旋轉底座為整個調節(jié)控制系統(tǒng)的固定裝置；水平旋轉底座與行走系統(tǒng)連接固定，行走系統(tǒng) 與固定支撐系統(tǒng)連接固定；所述行走系統(tǒng)包括平臺架、車輪，用以實現該拼裝裝置的支撐及 移動；固定支撐系統(tǒng)包括四組平臺腳，通過該四組平臺腳為該裝置的工作狀態(tài)提供支撐，防 止該裝置在工作過程中發(fā)生傾覆、保障施工安全。
[0011] 與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果。
[0012] 1、本實用新型采用傳統(tǒng)機械式控制與電氣控制，實現了對小跨徑鋼波紋管的快速 拼裝，提升了拼裝效率，適用于新建小跨徑鋼波紋管橋涵和舊橋涵升級改造工程。
[0013] 2、本裝置可采用自動控制技術，實現對小跨徑鋼波紋管連續(xù)自動化拼接，克服了 傳統(tǒng)手動拼接操作不安全的缺陷，大大提升了其安全使用性能。
[0014] 3、本實用新型系統(tǒng)的元件均為現有技術或市場上能夠購買到的成品，無特殊結構 要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)結構圖。
[0016] 圖2為液壓系統(tǒng)控制原理圖。
[0017] 圖中：1、水平旋轉底座，2、液壓泵及油箱，3、堅向伸縮油缸，4、水平固定機架，5、翻 轉液壓馬達，6、定位蓋，7、伸縮油缸，8、水平固定臂，9、360°翻轉水平伸縮臂，10、吸盤液壓 伸縮油缸，11、吸盤液壓伸縮臂，12、智能控制系統(tǒng)，13、行走系統(tǒng)，14、固定支撐系統(tǒng)，15、電 磁吸盤，16、定位組件，17、固定支架，17. 1、水平支撐平臺，17. 2、Y形支撐，18、液壓電磁換向 閥；19、定壓閥；20、溢流閥。
【具體實施方式】
[0018] 如圖1所示，一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，該裝置包括水平旋轉底座 1、液壓泵及油箱2、堅向伸縮油缸3、水平固定機架4、翻轉液壓馬達5、定位蓋6、伸縮油缸 7、水平固定臂8、360°翻轉水平伸縮臂9、吸盤液壓伸縮油缸10、吸盤液壓伸縮臂11、智能 控制系統(tǒng)12、行走系統(tǒng)13、固定支撐系統(tǒng)14、電磁吸盤15、定位組件16、固定支架17、水平 支撐平臺17. 1、Y形支撐17. 2 ;該裝置包括吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)、360°翻轉水平伸縮臂系 統(tǒng)、堅向升降系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、行走及固定支撐系統(tǒng)。
[0019] 所述堅向升降系統(tǒng)包括固定支架17、堅向伸縮油缸3、液壓泵及油箱2 ;固定支架 17與水平旋轉底座1固定焊接，固定支架17為兩節(jié)結構的液壓伸縮臂，且由其內部的堅向 伸縮油缸3進行控制；液壓泵及油箱2固定在水平旋轉底座1上，為液壓系統(tǒng)提供液壓動 力；
[0020] 所述固定支架17為Υ字形結構，所述兩節(jié)液壓伸縮臂的節(jié)點位于水平支撐平臺 17. 1處，Υ形支撐17. 2與水平固定機架4固定連接；當需要調節(jié)水平固定機架4的高度時， 液壓泵及油箱2為系統(tǒng)泵入液壓油，堅向伸縮油缸3推動Υ形支撐17. 2向上運動，從而推 動水平固定機架4向上運動，實現堅向升降系統(tǒng)堅直方向的位置調節(jié)。
[0021] 所述360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)包括水平固定機架4、水平固定臂8、360°翻轉水 平伸縮臂9、伸縮油缸7、翻轉液壓馬達5、定位蓋6 ;該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)為三節(jié)液 壓伸縮臂結構，水平固定機架4為該三節(jié)液壓伸縮臂的一次水平固定結構，水平固定臂8與 360°翻轉水平伸縮臂9分別為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的另外兩節(jié)，可實現該系統(tǒng)的 水平位置調節(jié)、翻轉功能；伸縮油缸7設在水平固定機架4內部，可以調節(jié)360°翻轉水平 伸縮臂9的水平位置；翻轉液壓馬達5可驅動360°翻轉水平伸縮臂9旋轉；水平固定機架 4的一端設有定位蓋6,翻轉液壓馬達5通過定位蓋6與水平固定機架4內部的水平固定 臂8、360°翻轉水平伸縮臂9連接；所述水平固定臂8為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的二 次水平固定結構，以防止360°翻轉水平伸縮臂9工作過程時，因荷載不平衡發(fā)生斷裂、力 學性能失效情況；當該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)需要調節(jié)時，液壓泵及油箱2為系統(tǒng)泵入 液壓油，伸縮油缸7推動360°翻轉水平伸縮臂9沿水平位置伸長，實現該360°翻轉水平 伸縮臂系統(tǒng)的水平位置調節(jié)功能；此外，翻轉液壓馬達5可驅動360°翻轉水平伸縮臂9旋 轉，實現該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的翻轉功能。
[0022] 所述吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)包括電磁吸盤15、吸盤液壓伸縮臂11、吸盤液壓伸縮油 缸10、定位組件16 ;該吸盤液壓伸縮臂11為二節(jié)液壓伸縮臂；所述360°翻轉水平伸縮臂9 與吸盤液壓伸縮臂11通過定位組件16安裝固定；吸盤液壓伸縮油缸10置于吸盤液壓伸縮 臂11內；電磁吸盤15與吸盤液壓伸縮臂11 一端連接固定；當需要調節(jié)電磁吸盤15沿吸盤 液壓伸縮臂11方向的位置時，液壓泵及油箱2為系統(tǒng)泵入液壓油，吸盤液壓伸縮油缸10驅 動吸盤液壓伸縮臂11運動，從而實現電磁吸盤15沿吸盤液壓伸縮臂11的移動；電磁吸盤 15通過電磁吸力作用與小跨徑鋼波紋管橋涵管片銜接，實現對小跨徑鋼波紋管橋涵管片的 拼接工作。
[0023] 所述行走及固定支撐系統(tǒng)包括水平旋轉底座1、行走系統(tǒng)13、固定支撐系統(tǒng)14 ;所 述水平旋轉底座1為整個調節(jié)控制系統(tǒng)的固定裝置；水平旋轉底座1與行走系統(tǒng)13連接固 定，行走系統(tǒng)13與固定支撐系統(tǒng)14連接固定；所述行走系統(tǒng)13包括平臺架、車輪，用以實 現該拼裝裝置的支撐及移動；固定支撐系統(tǒng)14包括四組平臺腳，通過該四組平臺腳為該裝 置的工作狀態(tài)提供支撐，防止該裝置在工作過程中發(fā)生傾覆、保障施工安全。
[0024] 所述控制系統(tǒng)12包括水平旋轉控制模塊、堅向升降控制模塊、水平伸縮控制模 塊、360°堅向翻轉控制模塊、吸盤臂伸縮控制模塊；該控制系統(tǒng)可以為PLC控制，以實現對 本裝置電路、液壓閥的控制。
[0025] 所述電磁吸盤15通過控制系統(tǒng)12實現對管片的固定，以保證安全.
[0026] 所述吸盤液壓伸縮臂11可適應4_8m直徑的波紋管。
[0027] 如圖2所示，為液壓系統(tǒng)的控制原理圖。所述液壓系統(tǒng)包括液壓電磁換向閥18、 定壓閥19、溢流閥20 ;控制系統(tǒng)12對液壓系統(tǒng)的液壓電磁換向閥18、定壓閥19、溢流閥20 進行控制，從而實現對液壓系統(tǒng)的控制，實現對管涵的安裝、控制。
【權利要求】
1. 一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，其特征在于：該裝置包括水平旋轉底座 (1)、液壓泵及油箱（2)、堅向伸縮油缸（3)、水平固定機架（4)、翻轉液壓馬達（5)、定位蓋 (6)、伸縮油缸（7)、水平固定臂（8)、360°翻轉水平伸縮臂（9)、吸盤液壓伸縮油缸（10)、 吸盤液壓伸縮臂（11)、智能控制系統(tǒng)（12)、行走系統(tǒng)（13)、固定支撐系統(tǒng)（14)、電磁吸盤 (15)、定位組件（16)、固定支架（17)、水平支撐平臺（17. 1)、Y形支撐（17. 2);該裝置包括吸 盤液壓伸縮臂系統(tǒng)、360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)、堅向升降系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、行走及固定 支撐系統(tǒng)； 所述堅向升降系統(tǒng)包括固定支架（17)、堅向伸縮油缸（3)、液壓泵及油箱（2);固定支 架（17)與水平旋轉底座（1)固定焊接，固定支架（17)為兩節(jié)結構的液壓伸縮臂，且由其內 部的堅向伸縮油缸（3)進行控制；液壓泵及油箱（2)固定在水平旋轉底座（1)上，為液壓系 統(tǒng)提供液壓動力； 所述固定支架（17)為Υ字形結構，所述兩節(jié)液壓伸縮臂的節(jié)點位于水平支撐平臺 (17. 1)處，Υ形支撐（17. 2)與水平固定機架（4)固定連接；當需要調節(jié)水平固定機架（4)的 高度時，液壓泵及油箱（2)為系統(tǒng)泵入液壓油，堅向伸縮油缸（3)推動Υ形支撐（17. 2)向上 運動，從而推動水平固定機架（4)向上運動，實現堅向升降系統(tǒng)堅直方向的位置調節(jié)； 所述360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)包括水平固定機架（4)、水平固定臂（8)、360°翻轉水 平伸縮臂（9)、伸縮油缸（7)、翻轉液壓馬達（5)、定位蓋（6);該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng) 為三節(jié)液壓伸縮臂結構，水平固定機架（4)為該三節(jié)液壓伸縮臂的一次水平固定結構，水平 固定臂（8)與360°翻轉水平伸縮臂（9)分別為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的另外兩節(jié)， 可實現該系統(tǒng)的水平位置調節(jié)、翻轉功能；伸縮油缸（7)設在水平固定機架4內部，可以調 節(jié)360°翻轉水平伸縮臂（9)的水平位置；翻轉液壓馬達（5)可驅動360°翻轉水平伸縮臂 (9)旋轉；水平固定機架（4)的一端設有定位蓋（6)，翻轉液壓馬達（5)通過定位蓋（6)與 水平固定機架（4)內部的水平固定臂（8)、360°翻轉水平伸縮臂（9)連接；所述水平固定 臂（8)為該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的二次水平固定結構，以防止360°翻轉水平伸縮 臂（9)工作過程時，因荷載不平衡發(fā)生斷裂、力學性能失效情況；當該360°翻轉水平伸縮 臂系統(tǒng)需要調節(jié)時，液壓泵及油箱（2)為系統(tǒng)泵入液壓油，伸縮油缸（7)推動360°翻轉水 平伸縮臂（9)沿水平位置伸長，實現該360°翻轉水平伸縮臂系統(tǒng)的水平位置調節(jié)功能；此 夕卜，翻轉液壓馬達（5)可驅動360°翻轉水平伸縮臂（9)旋轉，實現該360°翻轉水平伸縮臂 系統(tǒng)的翻轉功能； 所述吸盤液壓伸縮臂系統(tǒng)包括電磁吸盤（15)、吸盤液壓伸縮臂（11)、吸盤液壓伸縮油 缸（10)、定位組件（16);該吸盤液壓伸縮臂（11)為二節(jié)液壓伸縮臂；所述360°翻轉水平伸 縮臂（9)與吸盤液壓伸縮臂（11)通過定位組件（16)安裝固定；吸盤液壓伸縮油缸（10)置 于吸盤液壓伸縮臂（11)內；電磁吸盤（15)與吸盤液壓伸縮臂（11) 一端連接固定；當需要 調節(jié)電磁吸盤（15)沿吸盤液壓伸縮臂（11)方向的位置時，液壓泵及油箱（2)為系統(tǒng)泵入液 壓油，吸盤液壓伸縮油缸（10)驅動吸盤液壓伸縮臂（11)運動，從而實現電磁吸盤（15)沿吸 盤液壓伸縮臂（11)的移動；電磁吸盤（15)通過電磁吸力作用與小跨徑鋼波紋管橋涵管片 銜接，實現對小跨徑鋼波紋管橋涵管片的拼接工作； 所述行走及固定支撐系統(tǒng)包括水平旋轉底座（1)、行走系統(tǒng)（13)、固定支撐系統(tǒng)（14); 所述水平旋轉底座（1)為整個調節(jié)控制系統(tǒng)的固定裝置；水平旋轉底座（1)與行走系統(tǒng) (13)連接固定，行走系統(tǒng)（13)與固定支撐系統(tǒng)（14)連接固定；所述行走系統(tǒng)（13)包括平 臺架、車輪，用以實現該拼裝裝置的支撐及移動；固定支撐系統(tǒng)（14)包括四組平臺腳，通過 該四組平臺腳為該裝置的工作狀態(tài)提供支撐，防止該裝置在工作過程中發(fā)生傾覆、保障施 工安全。
2. 根據權利要求1所述的一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，其特征在于：所述 控制系統(tǒng)（12)包括水平旋轉控制模塊、堅向升降控制模塊、水平伸縮控制模塊、360°堅向 翻轉控制模塊、吸盤臂伸縮控制模塊；該控制系統(tǒng)可以為PLC控制或智能控制，用以實現對 本裝置電路、液壓閥的控制。
3. 根據權利要求1所述的一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，其特征在于：所述 電磁吸盤（15)通過控制系統(tǒng)（12)實現對管片的固定，以保證安全。
4. 根據權利要求1所述的一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，其特征在于：所述 吸盤液壓伸縮臂（11)可適應4-8m直徑的波紋管。
5. 根據權利要求1所述的一種小跨徑鋼波紋管橋涵管片拼裝裝置，其特征在于：所述 液壓系統(tǒng)包括液壓電磁換向閥（18)、定壓閥（19)、溢流閥（20);控制系統(tǒng)（12)對液壓系統(tǒng) 的液壓電磁換向閥（18)、定壓閥（19)、溢流閥（20)進行控制，從而實現對液壓系統(tǒng)的控制， 實現對管涵的安裝、控制。
【文檔編號】E01F5/00GK203890903SQ201420167618
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】周世生, 孫文龍, 薛二平, 李文華, 陳旭東, 葉春琳, 蘇東青, 馬瑞, 蔡瑋, 張鵬, 李凌宜, 郭冬春, 孫建波, 葉錦華, 樊宇 申請人:北京市政路橋股份有限公司