一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置制造方法
【专利摘要】一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，该装置包括吸盘液压伸缩臂系统、360°翻转水平伸缩臂系统、竖向升降系统、智能控制系统、行走及固定支撑系统。竖向升降系统包括固定支架、竖向伸缩油缸、液压泵及油箱。360°翻转水平伸缩臂系统包括水平固定机架、水平固定臂、360°翻转水平伸缩臂、伸缩油缸、翻转液压马达、定位盖；吸盘液压伸缩臂系统包括电磁吸盘、吸盘液压伸缩臂、吸盘液压伸缩油缸、定位组件；行走及固定支撑系统包括水平旋转底座、行走系统、固定支撑系统；本实用新型采用传统机械式控制与电气控制，实现了对小跨径钢波纹管的快速拼装，提升了拼装效率，适用于新建小跨径钢波纹管桥涵和旧桥涵升级改造工程。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，属于桥涵结构安装领 域。 一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置
【背景技术】
[0002] 1896年美国率先进行钢波纹管通道、钢波纹管涵的可行性研究，1923年美国铁路 工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用钢波纹管通道进行实体测试，1929年加拿大首座钢 波纹管用于一煤矿中，1931年澳大利亚首次建成8米钢波纹管汽车通道一座，1990年日本 高速公路设计规范制定了钢波纹管设计技术规范，随着越来越多的钢波纹管在世界各地的 安装使用，证明了此种结构在各种使用情况下的通用性，而且其寿命已超过了设计寿命。我 国金属钢波纹管涵是从2001年以后逐步开始在公路工程领域范围内使用，通过近几年的 市场开发，现已在河北、内蒙古、青海、宁夏、新疆、西藏等省市区的公路建设中得到广泛应 用。
[0003] 我国直径（跨径）超过3米的涵洞（小桥）钢波纹管成型均采用管片拼装，每个 圆周方向约有4一 15块板组成，板与板搭接处采用高强螺栓紧固。目前对于拼装设计的钢 波纹管涵在管片拼装施工中主要采用汽车吊配合人工搭设简易钢管脚手架方式进行，钢波 纹管涵洞每环拼接施工速度较慢，拼缝搭接操作不宜控制，人工、设备投入较大，管片拼装 效率低，施工安全风险较大。
【发明内容】
[0004] 针对现有拼装技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种钢波纹管桥涵 管片拼装装置，该装置通过液压控制及控制系统的作用实现对小跨径钢波纹管的准确定位 和自由调整，实现管片的安全快速拼装。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种钢波纹管桥涵管片拼装装 置，该装置该装置包括水平旋转底座、液压泵及油箱、坚向伸缩油缸、水平固定机架、翻转液 压马达、定位盖、伸缩油缸、水平固定臂、360°翻转水平伸缩臂、吸盘液压伸缩油缸、吸盘液 压伸缩臂、智能控制系统、行走系统、固定支撑系统、电磁吸盘、定位组件、固定支架、水平支 撑平台、Y形支撑；该装置包括吸盘液压伸缩臂系统、360°翻转水平伸缩臂系统、坚向升降 系统、智能控制系统、行走及固定支撑系统。
[0006] 所述坚向升降系统包括固定支架、坚向伸缩油缸、液压泵及油箱；固定支架与水平 旋转底座固定焊接，固定支架为两节结构的液压伸缩臂，且由其内部的坚向伸缩油缸进行 控制；液压泵及油箱固定在水平旋转底座上，为液压系统提供液压动力。
[0007] 所述固定支架为Y字形结构，所述两节液压伸缩臂的节点位于水平支撑平台处，Y 形支撑与水平固定机架固定连接；当需要调节水平固定机架的高度时，液压泵及油箱为系 统泵入液压油，坚向伸缩油缸推动Y形支撑向上运动，从而推动水平固定机架向上运动，实 现坚向升降系统坚直方向的位置调节。
[0008] 所述360°翻转水平伸缩臂系统包括水平固定机架、水平固定臂、360°翻转水平 伸缩臂、伸缩油缸、翻转液压马达、定位盖；该360°翻转水平伸缩臂系统为三节液压伸缩 臂结构，水平固定机架为该三节液压伸缩臂的一次水平固定结构，水平固定臂与360°翻转 水平伸缩臂分别为该360°翻转水平伸缩臂系统的另外两节，可实现该系统的水平位置调 节、翻转功能；伸缩油缸设在水平固定机架内部，可以调节360°翻转水平伸缩臂的水平位 置；翻转液压马达可驱动360°翻转水平伸缩臂旋转；水平固定机架的一端设有定位盖，翻 转液压马达通过定位盖与水平固定机架内部的水平固定臂、360°翻转水平伸缩臂连接；所 述水平固定臂为该360°翻转水平伸缩臂系统的二次水平固定结构，以防止360°翻转水 平伸缩臂工作过程时，因荷载不平衡发生断裂、力学性能失效情况；当该360°翻转水平伸 缩臂系统需要调节时，液压泵及油箱为系统泵入液压油，伸缩油缸推动360°翻转水平伸缩 臂沿水平位置伸长，实现该360°翻转水平伸缩臂系统的水平位置调节功能；此外，翻转液 压马达可驱动360°翻转水平伸缩臂旋转，实现该360°翻转水平伸缩臂系统的翻转功能。
[0009] 所述吸盘液压伸缩臂系统包括电磁吸盘、吸盘液压伸缩臂、吸盘液压伸缩油缸、定 位组件；该吸盘液压伸缩臂为二节液压伸缩臂；所述360°翻转水平伸缩臂与吸盘液压伸 缩臂通过定位组件安装固定；吸盘液压伸缩油缸置于吸盘液压伸缩臂内；电磁吸盘与吸盘 液压伸缩臂一端连接固定；当需要调节电磁吸盘沿吸盘液压伸缩臂方向的位置时，液压泵 及油箱为系统泵入液压油，吸盘液压伸缩油缸驱动吸盘液压伸缩臂运动，从而实现电磁吸 盘沿吸盘液压伸缩臂的移动；电磁吸盘通过电磁吸力作用与小跨径钢波纹管桥涵管片衔 接，实现对小跨径钢波纹管桥涵管片的拼接工作。
[0010] 所述行走及固定支撑系统包括水平旋转底座、行走系统、固定支撑系统；所述水平 旋转底座为整个调节控制系统的固定装置；水平旋转底座与行走系统连接固定，行走系统 与固定支撑系统连接固定；所述行走系统包括平台架、车轮，用以实现该拼装装置的支撑及 移动；固定支撑系统包括四组平台脚，通过该四组平台脚为该装置的工作状态提供支撑，防 止该装置在工作过程中发生倾覆、保障施工安全。
[0011] 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果。
[0012] 1、本实用新型采用传统机械式控制与电气控制，实现了对小跨径钢波纹管的快速 拼装，提升了拼装效率，适用于新建小跨径钢波纹管桥涵和旧桥涵升级改造工程。
[0013] 2、本装置可采用自动控制技术，实现对小跨径钢波纹管连续自动化拼接，克服了 传统手动拼接操作不安全的缺陷，大大提升了其安全使用性能。
[0014] 3、本实用新型系统的元件均为现有技术或市场上能够购买到的成品，无特殊结构 要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的系统结构图。
[0016] 图2为液压系统控制原理图。
[0017] 图中：1、水平旋转底座，2、液压泵及油箱，3、坚向伸缩油缸，4、水平固定机架，5、翻 转液压马达，6、定位盖，7、伸缩油缸，8、水平固定臂，9、360°翻转水平伸缩臂，10、吸盘液压 伸缩油缸，11、吸盘液压伸缩臂，12、智能控制系统，13、行走系统，14、固定支撑系统，15、电 磁吸盘，16、定位组件，17、固定支架，17. 1、水平支撑平台，17. 2、Y形支撑，18、液压电磁换向 阀；19、定压阀；20、溢流阀。
【具体实施方式】
[0018] 如图1所示，一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，该装置包括水平旋转底座 1、液压泵及油箱2、坚向伸缩油缸3、水平固定机架4、翻转液压马达5、定位盖6、伸缩油缸 7、水平固定臂8、360°翻转水平伸缩臂9、吸盘液压伸缩油缸10、吸盘液压伸缩臂11、智能 控制系统12、行走系统13、固定支撑系统14、电磁吸盘15、定位组件16、固定支架17、水平 支撑平台17. 1、Y形支撑17. 2 ;该装置包括吸盘液压伸缩臂系统、360°翻转水平伸缩臂系 统、坚向升降系统、智能控制系统、行走及固定支撑系统。
[0019] 所述坚向升降系统包括固定支架17、坚向伸缩油缸3、液压泵及油箱2 ;固定支架 17与水平旋转底座1固定焊接，固定支架17为两节结构的液压伸缩臂，且由其内部的坚向 伸缩油缸3进行控制；液压泵及油箱2固定在水平旋转底座1上，为液压系统提供液压动 力；
[0020] 所述固定支架17为Υ字形结构，所述两节液压伸缩臂的节点位于水平支撑平台 17. 1处，Υ形支撑17. 2与水平固定机架4固定连接；当需要调节水平固定机架4的高度时， 液压泵及油箱2为系统泵入液压油，坚向伸缩油缸3推动Υ形支撑17. 2向上运动，从而推 动水平固定机架4向上运动，实现坚向升降系统坚直方向的位置调节。
[0021] 所述360°翻转水平伸缩臂系统包括水平固定机架4、水平固定臂8、360°翻转水 平伸缩臂9、伸缩油缸7、翻转液压马达5、定位盖6 ;该360°翻转水平伸缩臂系统为三节液 压伸缩臂结构，水平固定机架4为该三节液压伸缩臂的一次水平固定结构，水平固定臂8与 360°翻转水平伸缩臂9分别为该360°翻转水平伸缩臂系统的另外两节，可实现该系统的 水平位置调节、翻转功能；伸缩油缸7设在水平固定机架4内部，可以调节360°翻转水平 伸缩臂9的水平位置；翻转液压马达5可驱动360°翻转水平伸缩臂9旋转；水平固定机架 4的一端设有定位盖6,翻转液压马达5通过定位盖6与水平固定机架4内部的水平固定 臂8、360°翻转水平伸缩臂9连接；所述水平固定臂8为该360°翻转水平伸缩臂系统的二 次水平固定结构，以防止360°翻转水平伸缩臂9工作过程时，因荷载不平衡发生断裂、力 学性能失效情况；当该360°翻转水平伸缩臂系统需要调节时，液压泵及油箱2为系统泵入 液压油，伸缩油缸7推动360°翻转水平伸缩臂9沿水平位置伸长，实现该360°翻转水平 伸缩臂系统的水平位置调节功能；此外，翻转液压马达5可驱动360°翻转水平伸缩臂9旋 转，实现该360°翻转水平伸缩臂系统的翻转功能。
[0022] 所述吸盘液压伸缩臂系统包括电磁吸盘15、吸盘液压伸缩臂11、吸盘液压伸缩油 缸10、定位组件16 ;该吸盘液压伸缩臂11为二节液压伸缩臂；所述360°翻转水平伸缩臂9 与吸盘液压伸缩臂11通过定位组件16安装固定；吸盘液压伸缩油缸10置于吸盘液压伸缩 臂11内；电磁吸盘15与吸盘液压伸缩臂11 一端连接固定；当需要调节电磁吸盘15沿吸盘 液压伸缩臂11方向的位置时，液压泵及油箱2为系统泵入液压油，吸盘液压伸缩油缸10驱 动吸盘液压伸缩臂11运动，从而实现电磁吸盘15沿吸盘液压伸缩臂11的移动；电磁吸盘 15通过电磁吸力作用与小跨径钢波纹管桥涵管片衔接，实现对小跨径钢波纹管桥涵管片的 拼接工作。
[0023] 所述行走及固定支撑系统包括水平旋转底座1、行走系统13、固定支撑系统14 ;所 述水平旋转底座1为整个调节控制系统的固定装置；水平旋转底座1与行走系统13连接固 定，行走系统13与固定支撑系统14连接固定；所述行走系统13包括平台架、车轮，用以实 现该拼装装置的支撑及移动；固定支撑系统14包括四组平台脚，通过该四组平台脚为该装 置的工作状态提供支撑，防止该装置在工作过程中发生倾覆、保障施工安全。
[0024] 所述控制系统12包括水平旋转控制模块、坚向升降控制模块、水平伸缩控制模 块、360°坚向翻转控制模块、吸盘臂伸缩控制模块；该控制系统可以为PLC控制，以实现对 本装置电路、液压阀的控制。
[0025] 所述电磁吸盘15通过控制系统12实现对管片的固定，以保证安全.
[0026] 所述吸盘液压伸缩臂11可适应4_8m直径的波纹管。
[0027] 如图2所示，为液压系统的控制原理图。所述液压系统包括液压电磁换向阀18、 定压阀19、溢流阀20 ;控制系统12对液压系统的液压电磁换向阀18、定压阀19、溢流阀20 进行控制，从而实现对液压系统的控制，实现对管涵的安装、控制。
【权利要求】
1. 一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，其特征在于：该装置包括水平旋转底座 (1)、液压泵及油箱（2)、坚向伸缩油缸（3)、水平固定机架（4)、翻转液压马达（5)、定位盖 (6)、伸缩油缸（7)、水平固定臂（8)、360°翻转水平伸缩臂（9)、吸盘液压伸缩油缸（10)、 吸盘液压伸缩臂（11)、智能控制系统（12)、行走系统（13)、固定支撑系统（14)、电磁吸盘 (15)、定位组件（16)、固定支架（17)、水平支撑平台（17. 1)、Y形支撑（17. 2);该装置包括吸 盘液压伸缩臂系统、360°翻转水平伸缩臂系统、坚向升降系统、智能控制系统、行走及固定 支撑系统； 所述坚向升降系统包括固定支架（17)、坚向伸缩油缸（3)、液压泵及油箱（2);固定支 架（17)与水平旋转底座（1)固定焊接，固定支架（17)为两节结构的液压伸缩臂，且由其内 部的坚向伸缩油缸（3)进行控制；液压泵及油箱（2)固定在水平旋转底座（1)上，为液压系 统提供液压动力； 所述固定支架（17)为Υ字形结构，所述两节液压伸缩臂的节点位于水平支撑平台 (17. 1)处，Υ形支撑（17. 2)与水平固定机架（4)固定连接；当需要调节水平固定机架（4)的 高度时，液压泵及油箱（2)为系统泵入液压油，坚向伸缩油缸（3)推动Υ形支撑（17. 2)向上 运动，从而推动水平固定机架（4)向上运动，实现坚向升降系统坚直方向的位置调节； 所述360°翻转水平伸缩臂系统包括水平固定机架（4)、水平固定臂（8)、360°翻转水 平伸缩臂（9)、伸缩油缸（7)、翻转液压马达（5)、定位盖（6);该360°翻转水平伸缩臂系统 为三节液压伸缩臂结构，水平固定机架（4)为该三节液压伸缩臂的一次水平固定结构，水平 固定臂（8)与360°翻转水平伸缩臂（9)分别为该360°翻转水平伸缩臂系统的另外两节， 可实现该系统的水平位置调节、翻转功能；伸缩油缸（7)设在水平固定机架4内部，可以调 节360°翻转水平伸缩臂（9)的水平位置；翻转液压马达（5)可驱动360°翻转水平伸缩臂 (9)旋转；水平固定机架（4)的一端设有定位盖（6)，翻转液压马达（5)通过定位盖（6)与 水平固定机架（4)内部的水平固定臂（8)、360°翻转水平伸缩臂（9)连接；所述水平固定 臂（8)为该360°翻转水平伸缩臂系统的二次水平固定结构，以防止360°翻转水平伸缩 臂（9)工作过程时，因荷载不平衡发生断裂、力学性能失效情况；当该360°翻转水平伸缩 臂系统需要调节时，液压泵及油箱（2)为系统泵入液压油，伸缩油缸（7)推动360°翻转水 平伸缩臂（9)沿水平位置伸长，实现该360°翻转水平伸缩臂系统的水平位置调节功能；此 夕卜，翻转液压马达（5)可驱动360°翻转水平伸缩臂（9)旋转，实现该360°翻转水平伸缩臂 系统的翻转功能； 所述吸盘液压伸缩臂系统包括电磁吸盘（15)、吸盘液压伸缩臂（11)、吸盘液压伸缩油 缸（10)、定位组件（16);该吸盘液压伸缩臂（11)为二节液压伸缩臂；所述360°翻转水平伸 缩臂（9)与吸盘液压伸缩臂（11)通过定位组件（16)安装固定；吸盘液压伸缩油缸（10)置 于吸盘液压伸缩臂（11)内；电磁吸盘（15)与吸盘液压伸缩臂（11) 一端连接固定；当需要 调节电磁吸盘（15)沿吸盘液压伸缩臂（11)方向的位置时，液压泵及油箱（2)为系统泵入液 压油，吸盘液压伸缩油缸（10)驱动吸盘液压伸缩臂（11)运动，从而实现电磁吸盘（15)沿吸 盘液压伸缩臂（11)的移动；电磁吸盘（15)通过电磁吸力作用与小跨径钢波纹管桥涵管片 衔接，实现对小跨径钢波纹管桥涵管片的拼接工作； 所述行走及固定支撑系统包括水平旋转底座（1)、行走系统（13)、固定支撑系统（14); 所述水平旋转底座（1)为整个调节控制系统的固定装置；水平旋转底座（1)与行走系统 (13)连接固定，行走系统（13)与固定支撑系统（14)连接固定；所述行走系统（13)包括平 台架、车轮，用以实现该拼装装置的支撑及移动；固定支撑系统（14)包括四组平台脚，通过 该四组平台脚为该装置的工作状态提供支撑，防止该装置在工作过程中发生倾覆、保障施 工安全。
2. 根据权利要求1所述的一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，其特征在于：所述 控制系统（12)包括水平旋转控制模块、坚向升降控制模块、水平伸缩控制模块、360°坚向 翻转控制模块、吸盘臂伸缩控制模块；该控制系统可以为PLC控制或智能控制，用以实现对 本装置电路、液压阀的控制。
3. 根据权利要求1所述的一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，其特征在于：所述 电磁吸盘（15)通过控制系统（12)实现对管片的固定，以保证安全。
4. 根据权利要求1所述的一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，其特征在于：所述 吸盘液压伸缩臂（11)可适应4-8m直径的波纹管。
5. 根据权利要求1所述的一种小跨径钢波纹管桥涵管片拼装装置，其特征在于：所述 液压系统包括液压电磁换向阀（18)、定压阀（19)、溢流阀（20);控制系统（12)对液压系统 的液压电磁换向阀（18)、定压阀（19)、溢流阀（20)进行控制，从而实现对液压系统的控制， 实现对管涵的安装、控制。
【文档编号】E01F5/00GK203890903SQ201420167618
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】周世生, 孙文龙, 薛二平, 李文华, 陈旭东, 叶春琳, 苏东青, 马瑞, 蔡玮, 张鹏, 李凌宜, 郭冬春, 孙建波, 叶锦华, 樊宇 申请人:北京市政路桥股份有限公司