预制立柱吊装定位装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及公路桥梁工程领域，特别涉及一种预制立柱吊装定位装置。


背景技术：

[0002]
目前，在路桥建设中，大量采用预制混凝土立柱拼装的施工形式。在预制混凝土立柱的安装过程中，需要对预制立柱进行精确定位，而对于预制立柱精准定位的关键指标是垂直度。通常，是利用大型起吊设备将预制立柱吊起，安装在承台顶面的预定位置。由于预制混凝土立柱质量较大，在吊放过程中下端摆动难以控制，故其下端无法与承台的钢筋快速准确定位，因此需要反复调整预制立柱的垂直度。
[0003]
在立柱垂直度调节的这一过程中，在预制立柱落位后，实际轴线与理论轴线存在一定的偏移，由于承台预留插筋的限制，偏移量较大。目前主要通过工人手动将预制立柱进行推动，来最终消除偏移误差，施工质量和效率不高。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的预制立柱吊装定位效率低的缺陷，提供一种预制立柱吊装定位装置。
[0005]
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]
一种预制立柱吊装定位装置，其特点在于，其包括执行器单元和控制单元，所述执行器单元用于连接于预制立柱，所述执行器单元电连接于所述控制单元，所述控制单元控制所述执行器单元沿靠近或远离所述预制立柱的方向移动。
[0007]
在本方案中，控制单元对输入信号进行识别，并反馈信号至执行器单元以控制执行器单元按要求动作，进而实现对预制立柱进行定位。执行器单元根据控制单元的指令将各种形式的能量转化成机械能，以推动预制立柱移动，进而对预制立柱进行定位。采用这种机电一体化的预制立柱吊装定位装置，可实现对预制立柱进行自动化的定位，具有安装定位效率高、定位精度高、动态定位稳定性好、而且便于转场作业等的优点。
[0008]
较佳地，所述执行器单元包括伺服阀、动力系统和推动杆，所述伺服阀与所述控制单元和所述动力系统均电连接，所述推动杆与所述动力系统连接，所述动力系统为所述推动杆提供动力，所述推动杆用于调节所述预制立柱的位置。
[0009]
在本方案中，控制单元将控制指令传输给伺服阀，伺服阀控制动力系统的输出流量大小及方向，动力系统将能量传输至推动杆上，以对预制立柱的位置进行调节，消除预制立柱的位移偏差，对预制立柱进行定位。采用这种结构形式，预制立柱吊装定位装置适用于不同规格的预制立柱，而且适用于不同的应用场合。
[0010]
较佳地，所述动力系统为液压器，所述推动杆为液压活塞杆。
[0011]
在本方案中，液压传动可输出大的推力，可以实现低速大吨位运动，而且能实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。采用上述结构形式，具有响应快、惯性小、系统刚性大和伺服精度高等优点。
[0012]
较佳地，所述液压活塞杆的油缸内设置有位移传感器，所述位移传感器与所述控制系统和所述液压活塞杆均电连接。
[0013]
在本方案中，在液压活塞杆的油缸内设置位移传感器，可实时监测液压活塞杆的伸出位移，并将该位移反馈至控制单元，控制单元对基准位移值和实际位移反馈值的偏差进行运算，然后将结果输出给伺服阀，伺服阀控制油缸的进出油量，控制油缸进出油量使油缸到达基准位移，消除偏差。
[0014]
较佳地，所述推动杆上朝向所述预制立柱的一端设置有连接件，所述连接件与所述预制立柱球形铰接。
[0015]
在本方案中，采用上述结构形式，可消除预制立柱与推动杆机械连接所产生的误差，而且还可以补偿某一方向的偏移，并且保护油缸在立柱上升及下降过程中，因刚性连接所带来的应力破坏。
[0016]
较佳地，所述执行器单元还包括二次定位单元，所述二次定位单元连接于所述推动杆。
[0017]
在本方案中，二次定位单元是对预制立柱吊装定位装置相对于预制立柱的初始位置进行定位。采用这种结构形式，使得在对预制立柱吊装定位装置进行初步定位以后，通过二次定位单元对推动杆相对于预制立柱的形位进行定位，也就是说，在预制立柱吊装定位装置对预制立柱进行动态定位之前，使得吊装定位装置相对于预制立柱的位置达到要求，即吊装定位装置的初始定位要求。
[0018]
较佳地，所述二次定位单元包括调节机构和固定机构，所述固定机构连接于所述调节机构，所述推动杆与所述固定机构连接，所述调节机构可调节所述固定机构水平方向和高度方向的位置。
[0019]
在本方案中，推动杆与固定机构连接以实现固定机构对推动杆在高度方向上的限制，以使推动杆只能沿着靠近或远离预制立柱的方向移动，进而提高预制立柱吊装定位装置对预制立柱定位的准确性。固定结构与调节机构连接，以实现通过调节机构来调节固定机构的位置，进而间接的调节推动杆的位置。
[0020]
较佳地，所述调节机构包括用于调节高度的螺栓和用于调节水平位移的导轨，所述螺栓连接于所述导轨，所述固定机构滑设于所述导轨内。
[0021]
在本方案中，通过上下调节螺栓可调节导轨的高度，进而实现对固定机构高度的调节。而固定机构滑设于导轨内，以实现固定机构在水平方向上的移动，进而实现推动杆在水平方向上的位置的调节。
[0022]
较佳地，所述二次定位单元还包括水平检测机构，所述水平检测机构连接于所述导轨。
[0023]
在本方案中，设置水平检测机构，使得二次定位单元在对推动杆进行定位调节时能量化，进而提高推动杆定位调节的效率及定位精度。
[0024]
较佳地，所述预制立柱吊装定位装置还包括检测单元，所述检测单元电连接于所述控制单元，所述检测单元用于检测所述执行器单元的位置。
[0025]
在本方案中，通过检测单元来检测推动杆位置零点与基准线之间的距离，并将距离值送入控制单元，控制器会对该值结合位移传感器的初始位移零点值进行处理，得出系统的基准参考值。采用上述结构形式，使得预制立柱吊装定位装置，形成一闭环控制系统，
进而使得预制立柱吊装定位装置的定位精度更高。
[0026]
较佳地，所述检测单元为激光测距传感器。
[0027]
在本方案中，采用激光测距传感器，测量精度高，进而使得定位装置的定位精度高。
[0028]
较佳地，所述预制立柱吊装定位装置还包括安装支架，所述执行器单元连接于所述安装支架，所述安装支架用于支撑所述执行器单元。
[0029]
在本方案中，采用上述结构形式，一方面有利于支撑执行器单元，另一方面有利于吊装定位装置的定位。
[0030]
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
[0031]
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的预制立柱吊装定位装置，通过控制单元对输入信号进行识别，并反馈信号至执行器单元以控制执行器单元按要求动作，进而实现对预制立柱进行定位。执行器单元根据控制单元的指令将各种形式的能量转化成机械能，以推动预制立柱移动，进而对预制立柱进行定位。采用这种机电一体化的预制立柱吊装定位装置，可实现对预制立柱进行自动化的定位，具有安装定位效率高、定位精度高、而且便于转场作业。
附图说明
[0032]
图1为本实用新型较佳实施例的预制立柱吊装定位装置的结构示意图。
[0033]
图2为本实用新型较佳实施例的预制立柱吊装定位装置的另一结构示意图。
[0034]
图3为本实用新型较佳实施例的预制立柱吊装定位装置的局部放大结构示意图。
[0035]
图4为本实用新型较佳实施例的预制立柱吊装定位方法的流程示意图。
[0036]
图5为本实用新型较佳实施例的预制立柱与预制立柱吊装定位装置连接后的结构示意图。
[0037]
图6为本实用新型较佳实施例的预制立柱与预制立柱吊装定位装置中的液压活塞杆连接的局部放大结构示意图。
[0038]
附图标记说明：
[0039]
执行器单元10
[0040]
液压器101
[0041]
液压增压管102
[0042]
液压活塞杆103
[0043]
油缸1031
[0044]
伺服阀1032
[0045]
二次定位单元104
[0046]
导轨1041
[0047]
固定机构1042
[0048]
升降平台1043
[0049]
升降螺栓1044
[0050]
水平检测机构1045
[0051]
连接件1046
[0052]
控制单元20
[0053]
检测单元30
[0054]
安装支架40
[0055]
支撑平台401
[0056]
支撑支架402
[0057]
预制立柱50
[0058]
连接点501
[0059]
基准线60
具体实施方式
[0060]
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0061]
如图1至图3所示，本实施例提供一种预制立柱吊装定位装置，其包括执行器单元10和控制单元20，执行器单元10用于连接于预制立柱，执行器单元10电连接于控制单元20，控制单元20控制执行器单元10沿靠近或远离预制立柱50的方向移动。
[0062]
其中，控制单元20对输入信号进行识别，并反馈信号至执行器单元10以控制执行器单元10按要求动作，进而实现对预制立柱进行定位。执行器单元10根据控制单元20的指令将各种形式的能量转化成机械能，以推动预制立柱50移动，进而对预制立柱50进行定位。采用这种机电一体化的预制立柱吊装定位装置，可实现对预制立柱50进行自动化的定位，具有安装定位效率高、定位精度高、动态定位稳定性好、而且便于转场作业等的优点。
[0063]
需要说明的是，对于执行器单元10的类型不做限制，可以选用电机、液压或者气动伺服机构，在本实施例中，采用液压伺服机构。这是因为液压执行元件具有输出功率大、速度快、动作平稳、响应特性好和过载能力强的优点，因此采用液压伺服机构具有定位精度高、效率高的用优点。
[0064]
参照图1和图2予以理解，执行器单元10包括伺服阀1032、动力系统和推动杆，伺服阀1032与控制单元20和动力系统均电连接，推动杆与动力系统连接，动力系统为推动杆提供动力，推动杆用于调节预制立柱50的位置。动力系统为液压器101，推动杆为液压活塞杆103。液压活塞杆103的油缸1031内设置有位移传感器，位移传感器与控制系统和液压活塞杆103均电连接。推动杆上朝向预制立柱50的一端设置有连接件1046，连接件1046与预制立柱50球形铰接。
[0065]
其中，控制单元20将控制指令传输给伺服阀1032，伺服阀1032控制动力系统的输出流量大小及方向，动力系统将能量传输至推动杆上，以对预制立柱50的位置进行调节，消除预制立柱50的位移偏差，对预制立柱50进行定位。采用这种结构形式，预制立柱吊装定位装置适用于不同规格的预制立柱50，而且适用于不同的应用场合。而液压传动可输出大的推力，可以实现低速大吨位运动，而且能实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。采用上述结构形式，具有响应快、惯性小、系统刚性大和伺服精度高等优点。在液压活塞杆103的油缸1031内设置位移传感器，可实时监测液压活塞杆103的伸出位移，并将该位移反馈至控制单元20，控制单元20对基准位移值和实际位移反馈值的偏差进行运算，然
后将结果输出给伺服阀1032，伺服阀1032控制油缸1031的进出油量，控制油缸1031进出油量使油缸1031到达基准位移，消除偏差。连接件1046与预制立柱50球形铰接，可消除预制立柱50与推动杆机械连接所产生的误差，而且还可以补偿某一方向的偏移，并且保护油缸1031在立柱上升及下降过程中，因刚性连接所带来的应力破坏。
[0066]
在本实施例中，执行器单元10采用液压伺服执行器，其动力系统为液压器101，其被控元件也就是推动杆选用液压活塞杆103，在液压活塞杆103的液压油缸1031内设置有磁致伸缩式位移传感器。其中，磁致伸缩式位移传感器与控制单元20和液压活塞杆103的油缸1031均电连接，实时检测液压活塞杆103的伸出位移，以便更准确地对预制立柱50进行定位。在本实施例中，伺服阀1032采用高频响比例伺服阀1032，这种伺服阀1032具有精度高、响应快的优点，进而使得预制立柱50定位精度高、效率快。
[0067]
参照图1和图3予以理解，执行器单元10还包括二次定位单元104，二次定位单元104连接于推动杆。二次定位单元104包括调节机构和固定机构1042，固定机构1042连接于调节机构，推动杆与固定机构1042连接，调节机构可调节固定机构水平方向和高度方向的位置。调节机构包括用于调节高度的升降螺栓1044和用于调节水平位移的导轨1041，升降螺栓1044连接于导轨1041，固定机构1042滑设于导轨1041内。二次定位单元104还包括水平检测机构1045，水平检测机构1045连接于导轨1041。
[0068]
其中，二次定位单元是对预制立柱吊装定位装置相对于预制立柱的初始位置进行定位。设置二次定位单元，使得在对预制立柱吊装定位装置进行初步定位以后，通过二次定位单元对推动杆相对于预制立柱的形位进行定位。也就是说，在预制立柱吊装定位装置对预制立柱进行动态定位之前，使得吊装定位装置相对于预制立柱的位置达到要求，即吊装定位装置的初始定位要求。推动杆与固定机构1042连接以实现固定机构1042对推动杆在高度方向上的限制，以使推动杆只能沿着靠近或远离预制立柱50的方向移动，进而提高预制立柱吊装定位装置对预制立柱50定位的准确性。固定结构与调节机构连接，以实现通过调节机构来调节固定机构1042的位置，进而间接的调节推动杆的位置。通过上下调节升降螺栓1044可调节导轨1041的高度，进而实现对固定机构1042高度的调节。而固定机构1042滑设于导轨1041内，以实现固定机构1042在水平方向上的移动，进而实现推动杆在水平方向上的位置的调节。设置水平检测机构1045，使得二次定位单元104在对推动杆进行定位调节时能量化，进而提高推动杆定位调节的效率及定位精度。
[0069]
参照图1予以理解，预制立柱吊装定位装置还包括检测单元30，检测单元30电连接于控制单元20，检测单元30用于检测执行器单元10的位置。检测单元30为激光测距传感器。其中，通过检测单元30来检测推动杆位置零点与基准线60之间的距离，并将距离值送入控制单元20，控制器会对该值结合位移移传感器的初始位移零点值进行处理，得出系统的基准参考值。采用上述结构形式，使得预制立柱吊装定位装置，形成一闭环控制系统，进而使得预制立柱吊装定位装置的定位精度更高。采用激光测距传感器，测量精度高，进而使得定位装置的定位精度高。
[0070]
参照图1和图2予以理解，预制立柱吊装定位装置还包括安装支架40，执行器单元10连接于安装支架40，安装支架40用于支撑执行器单元10。其中，采用上述结构形式，一方面有利于支撑执行器单元10，另一方面有利于吊装定位装置的定位。
[0071]
在本实施例中，安装支架40包含作为支撑平台401的钢板和作为支撑骨架的若干
槽钢。槽钢之间、槽钢和钢板之间可以采用焊接或者采用螺栓连接。控制单元20设置于控制柜内，液压器101和控制柜都与支撑骨架的底端相连接。液压活塞杆103的油缸1031通过液压增压管102与液压器101相连接，磁致伸缩位移传感器设置于液压活塞杆103的油缸1031内并与控制单元20电连接。在作为支撑平台401的钢板上还设置有一升降平台1043，升降平台1043通过升降螺栓1044与钢板连接，导轨1041与升降平台1043通过升降螺栓1044连接。固定机构1042为一楔形块，楔形块通过螺栓与升降平台1043固定，楔形块可将液压活塞杆103夹紧。在导轨1041上设置有水平仪，水平仪用于检测二次定位单元104的水平度，进而检测液压活塞杆103相对于预制立柱50的位置度。在本实施例中，连接件1046的一端用于与预制立柱50的连接点501连接，连接件1046的另一端与液压活塞杆103采用球形铰接的形式。
[0072]
如图4至图6所示，本实施例还提供一种预制立柱的吊装定位方法，这种预制立柱的吊装定位方法采用如上的预制立柱吊装定位装置，预制立柱的定位方法包括如下步骤：
[0073]
s1、设置待吊装定位的预制立柱50的经纬两个方向上的基准线60；其中，两个基准线60相对于预制立柱50的经纬两个方向上的轴线的距离为固定值；
[0074]
s2、根据基准线60的位置固定预制立柱吊装定位装置；
[0075]
s3、输入基准线60相对于预制立柱50的外部轮廓的理论距离值；
[0076]
s4、将预制立柱吊装定位装置与预制立柱相连接；
[0077]
s5、利用预制立柱吊装定位装置调节预制立柱的位置；
[0078]
s6、固定预制立柱50。
[0079]
采用上述吊装定位方法，可降低工人的劳动强度，减少劳动力，提高工作效率，降低成本。
[0080]
在本实施例例中，预制立柱50的经纬两个方向上的基准线60到其经纬两个方向上的轴线的距离为预制立柱50的外部尺寸的半径、定位装置自身长度和定位装置的活动范围之和。确定好基准线60后，将定位装置与地面采用地脚螺栓连接，其中，在预制立柱50的长度方向的基准线60上设置两个定位装置，在预制立柱50的宽度方向的基准线60上设置一个定位装置，定位装置的支撑支架402的底部前端与基准线60平齐。然后输入理想状态下的预制立柱50的外部轮廓到基准线60之间的理论距离，这时，定位装置会自动识别基准线60的位置，并计算需要将预制立柱50推移或者牵引的偏移量。将预制立柱50与定位装置连接，定位装置开始工作，根据计算的偏移量对预制立柱50进行推移或者牵引，待定位装置将预制立柱50的位置自动调整至实际轴线与理论轴线重合时，定位结束。
[0081]
在吊装定位过程中，当立柱被吊机提起时，液压活塞杆103立即退出位置闭环控制模式，处于浮动状态，液压活塞杆103可随着立柱升高而被动伸出，随着立柱落下而被动缩回，起落的整个过程中液压活塞杆103绕其台架上固定支点摆动，当液压活塞杆103缩回到一定程度时，液压活塞杆103立即进入位置闭环控制模式。立柱反复吊装起落，落点始终在同一位置，控制位置精度＜0.2mm，重复定位精度＜0.2mm。液压活塞杆103对预制立柱50的两个垂直面分别进行位置调节，使得预制立柱50的最终位置与承台的钢筋位置保持在允许的误差之内。
[0082]
参照图5和图6予以理解，采用上述的预制立柱吊装定位装置和吊装定位方法，能快速完成定位及拆装，快速定位包括支撑支架402的一次定位和液压活塞杆103的二次定位。采用液压动力源，输出力大，而且由于液压的柔性强，更有利于做位置定位的闭环控制。
液压活塞杆103采用低摩擦油缸、高频响伺服比例阀、高精度的数字量传感器，同时加入高精度的控制器单元，来进行运算和闭环控制。当位移误差通过位移传感器的信号输出给控制单元20后，控制单元20通过pid运算来完成偏差纠正，使得最终活塞杆的油缸的伸出量在设定的伸出量内，此时预制立柱50与承台钢筋的误差在允许偏差的范围之内，且动作可重复进行。通过激光测距传感器来检测油缸1031位置零点与基准线60之间的距离，并将距离值送入控制器，控制器会对该值结合磁致伸缩位移传感器的初始位移零点值进行处理，得出系统的基准参考值。采用液压闭环控制为核心，来实现动态定位。其适用范围广，当预制立柱50质量增大，或者形状发生变化，均可通过改变液压控制压力，以及一次定位的调整，来最终适应不同的应用场合。
[0083]
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

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