一种超高层单元幕墙室内机械自动化安装方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，特别是一种幕墙安装方法。

背景技术：

目前，国内超高层建筑越来越多，幕墙是超高层建筑外衣的不二选择，尤其是单元幕墙更能彰显超高层建筑的品质、能有效缩短幕墙现场施工周期，但伴随着建筑高度的不断攀升，其外围护幕墙结构的施工难度也越大，传统的室外安装单元幕墙的施工安全性风险较大，同时受主体结构施工措施影响，使得超高层单元式幕墙安装风险大、效率低、制约条件多。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超高层单元幕墙室内机械自动化安装方法，要解决现有超高层单元幕墙从室外安装施工难度大、危险性高、效率低、工人劳动强度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超高层单元幕墙室内机械自动化安装方法，利用机械臂进行幕墙安装，具体步骤如下：

步骤一、根据幕墙施工图进行精确测量放线，将幕墙水平分格线、玻璃完成面线、单元板块起底料定位线及单元板块顶部连接件定位线放样标记到主体结构上，确保幕墙安装过程中所需的各种定位线、控制线均能在室内找到对应关系：安装前需根据幕墙施工图进行精确测量放线，并将幕墙分格线、完成面线、单元板块起步型材、转接件定位线、机械臂就位线用明显标记放样到主体结构上。

步骤二、根据机械臂的臂展尺寸和机械臂前端的电动吸盘架左右调节位移调节能力测量出机械臂安装时的就位控制线，并放样标记到主体结构上，确保机械臂方便就位且能顺利安装对应板块。

步骤三、根据测量放线结果在单元板块上方的主体结构上安装转接件：转接件是在主体结构上，确保幕墙单元板块与主体结构可靠连接，先安装转接件后安装单元板块，单元板块通过转接件连接固定在主体结构上，一般单元板块的转接件均在单元板块的上方。

步骤四、根据施工图安装每层单元板块的起步型材，所述起步型材是下一层单元板块的起底料，属于单元板块的结构。

步骤五、将单元板块运输至安装部位结构外侧或将单元板块转运至室内对应安装部位：安装前需通过轨道吊装系统将单元板块运输至安装部位结构外侧或通过施工电梯将单元板块转运至室内对应安装部位。

步骤六、根据测量放线时标示出的就位控制线，将机械臂在室内就位：安装前需将机械臂移动至对应安装位置，并根据测量放线时标示的机械臂就位线停放。

步骤七、操作线控手柄实现机械臂前端的电动真空吸盘对单元板块的抓举：通过前端的电动真空翻转吸盘架吸附单元板块上的玻璃面板来实现机械臂对单元板块的抓举，从而完成单元板块的就位与安装。

步骤八、在单元板块与机械臂之间增设机械连接：安装时需设置一道单元板块与机械臂之间的机械连接，防止机械臂真空系统出现故障时导致单元板块高空坠落造成意外伤害事故。

步骤九、操作控制手柄完成单元板块的就位：单元板块就位是指机械臂伸出室外、将单元板块对应挂接在与主体结构外侧连接的转接件位置处，此时单元板块为初步固定，后续须进行螺栓的紧固方为最终固定。

步骤十、单元板块就位后，通过线控手柄关闭机械臂前端电动真空吸盘的真空系统，电动吸盘与玻璃之间无吸附力后机械臂大臂缩回。

步骤十一、对单元板块进行微调定位：使用机械臂安装就位后，通过转接件位置的调节组件等措施进行微调定位。

步骤十二、将单元板块与其上方的转接件通过螺栓连接紧固。

步骤十三、取掉单元板块与机械臂之间的机械连接，完成单元板块安装。

步骤十四、重复步骤三至步骤十三，按照从下至上、从中间向两侧的顺序完成全部单元板块的安装。

所述步骤九中的机械连接是指单元板块与机械臂之间连接有钢丝绳，所述钢丝绳一端通过吊环与机械臂连接，另一端连接在单元板块吊装孔上。

所述机械臂的臂展即前轮距吸盘最大距离为1.3米，机械臂前端的电动吸盘架左右调节位移为50mm。

所述步骤三中的转接件与主体结构的预埋件焊接固定，转接件包括一对矩形板、矩形板上面开有长圆孔，长圆孔内穿接有挂轴。

所述连接板成对设置、通过螺栓对应连接在单元板块的立柱型材上，其前端部对应设有挂接转接件的挂耳，所述步骤九中，单元板块通过连接板与转接件挂接完成就位，此时连接板的挂耳插入转接件的矩形板之间、并对应挂接在挂轴上。

所述连接板与转接件之间竖向设有调节组件，步骤十一中，通过调节组件和转接件上的长圆孔对单元板块的安装位置进行微调。

所述调节组件包括焊接在连接板侧面的螺母和穿接在螺母中调节螺杆，所述调节螺杆的下端抵触在挂轴上。

所述步骤十二中，连接板与转接件之间通过限位卡板固定。

所述限位卡板竖向垂直设置在连接板的外侧面、限位卡板的正面与转接件的端部对应焊接固定。

所述机械臂包含驱动系统、机械系统、液压系统、真空系统和控制系统。

所述驱动系统包括车架和履带，实现机械臂的灵活移动及行走，尤其是上下楼梯时，履带设计方便了机械臂行走，保证了施工效率。

所述机械系统包括连接在车架上的伸缩臂、铰接在伸缩臂前端的上下翻转臂和铰接在上下翻转臂前端的左右翻转臂，通过车架连接伸缩臂，再在伸缩臂的前端连接电动吸盘架实现安装过程中前后距离的调节。

所述液压系统包括5组液压千斤顶，一组千斤顶竖向连接在伸缩臂与车架之间、控制伸缩臂的俯仰，一组千斤顶连接在伸缩臂上、控制伸缩臂的伸缩，一组千斤顶连接在伸缩臂和上下翻转臂之间控制上下翻转臂的上下翻转、一组千斤顶连接在上下翻转臂和左右翻转臂之间、控制左右翻转臂左右翻转、一组千斤顶连接在左右翻转臂与电动吸盘架之间、配合耦合连杆轴控制电动吸盘架左右位移调节，在左右翻转臂与电动吸盘架连接处设置有耦合连杆轴，在耦合连杆处设置千斤顶，通过千斤顶及耦合连杆共同实现电动吸盘架左右各50mm的位移调节，从而实现机械臂在幕墙单元板块安装中的左右调节功能。

所述真空系统包含一个电动吸盘架和4～8个均匀间隔连接在电动吸盘架上的真空吸盘。

所述控制系统包括控制手柄和控制线组成，控制手柄为感应控制，操作力量大小决定机械臂动作响应的速度，通过控制手柄操作，实现单元板块机械自动化安装，工人只需站在室内楼板上操作控制手柄即可完成单元板块的调节就位以及后期安装。

所述机械臂还包括侧向平衡杆，在车架左右各设置至少一个侧向平衡杆。

所述侧向平衡杆对称连接在车架的左右两侧，侧向平衡杆包括水平杆和连接在水平杆外端部的辅助轮，辅助轮可以辅助接触两侧结构，保持车身稳定。

所述侧向平衡杆水平铰接在车架的侧面、并通过弹簧组件卡合锁紧。

所述侧向平衡杆的内端部通过销轴与车架上的连接耳板铰接。

所述弹簧组件包括压缩弹簧、卡锁和脚踏式开关。

所述压缩弹簧设置在侧向平衡杆的内端部与车架之间；所述卡锁在侧向平衡杆闭合连接在车架两侧时卡合在侧向平衡杆和车架之间；所述脚踏式开关与卡锁连接、控制卡锁开启：踩下脚踏式开关后、卡锁对应开启，平衡杆在压缩弹簧的作用下水平打开，闭合侧向平衡杆的时候，人工水平向内将侧向平衡杆推到卡锁位置进行卡合，收放自如合理，确保使用便捷性。

所述侧向平衡杆的内端部的侧面沿其长度设置有斜撑件，在侧向平衡杆打开连接在车架两侧时，斜撑件的端部抵触在车架侧面、且两者之间连接有缓冲垫，保证在侧向平衡杆打开过程更为平稳，保证构件使用寿命。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明克服了传统超高层单元幕墙施工复杂、效率低的缺点，解决了提高施工安全和施工效率的技术问题。

本发明的单元板块安装通过机械臂操作实施，五组液压油缸控制机械臂的进出位伸缩和高低位伸缩结合真空吸盘架的左右180°翻转、真空吸盘架的上下180°翻转以及真空吸盘架的左右各50mm水平位移调节，满足了单元板块三维安装调节的需求，实现单元板块的灵活安装，在单元板块插接安装好之后，通过机械臂左右进行微调，使单元板块灵活插接到设计位置处；机械臂通过车架底部的履带，实现机械臂的灵活移动及行走，方便机械臂通过楼梯上下运输；根据机械臂的几何尺寸及其与单元板块的分格关系测量出机械臂安装时的就位控制线，用明显标记放样到主体结构上，提高安装时机械臂的就位效率；通过精确的测量放线确保了整个幕墙的安装精度；通过机械臂实现板块室内自动化安装提高了超高层单元幕墙施工的安全性；使用时，机械臂侧的侧向平衡杆打开，起稳定车身的作用；整个施工过程简便容易操作，施工便捷、安全性高、工人劳动强度大大降低。

本发明可广泛应用于超高层单元幕墙安装系统。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视结构示意图。

图3是本发明的工作状态示意图。

图4是本发明的单元板块的安装状态示意图。

图5是本发明的单元板块与主体结构的连接结构示意图。

图6是本发明的侧向平衡杆与车架的连接结构示意图。

附图标记： 1－控制手柄、2－履带、3－伸缩臂、4－控制箱、5－上下翻转臂、6－电动吸盘架、7－机械臂前端吊环、8－板块吊装孔、9－钢丝绳、10－单元板块、11-左右翻转臂、12、侧向平衡杆、13-机械臂、14-就位控制线、15-主体结构、16-转接件、17-连接板、18-预埋件、19-调节组件、20-限位卡板、21-连接耳板、22-压缩弹簧、23-销轴、24-卡锁、25-脚踏式开关、26-辅助轮。

具体实施方式

实施例参见图1至图5所示，这种超高层单元幕墙室内机械自动化安装方法，利用机械臂13进行幕墙安装，具体步骤如下：

步骤一、根据幕墙施工图进行精确测量放线，将幕墙水平分格线、玻璃完成面线、单元板块起底料定位线及单元板块顶部连接件定位线放样标记到主体结构上，确保幕墙安装过程中所需的各种定位线、控制线均能在室内找到对应关系。

步骤二、根据机械臂13的臂展尺寸和机械臂前端的电动吸盘架6左右调节位移调节能力测量出机械臂安装时的就位控制线14，并放样标记到主体结构上，确保机械臂方便就位且能顺利安装对应板块。

步骤三、根据测量放线结果在单元板块上方的主体结构上安装转接件：转接件是在主体结构上，确保幕墙单元板块与主体结构可靠连接，先安装转接件后安装单元板块，单元板块通过转接件连接固定在主体结构上，一般单元板块的转接件均在单元板块的上方。

步骤四、根据施工图安装每层单元板块的起步型材，所述起步型材是下一层单元板块的起底料，属于单元板块的结构。

步骤五、将单元板块运输至安装部位结构外侧或将单元板块转运至室内对应安装部位。

步骤六、根据测量放线时标示出的就位控制线，将机械臂在室内就位。

步骤七、操作线控手柄实现机械臂前端的电动真空吸盘对单元板块的抓举。

步骤八、在单元板块与机械臂之间增设机械连接。

步骤九、操作线控手柄完成单元板块的就位：单元板块就位是指单元板块对应挂接在与主体结构连接的转接件位置处，此时单元板块为初步固定，后续须进行螺栓的紧固方为最终固定。

步骤十、单元板块就位后，通过线控手柄关闭机械臂前端电动真空吸盘3的真空系统，电动吸盘与玻璃之间无吸附力后机械臂大臂缩回。

步骤十一、对单元板块进行微调定位：通过转接件位置的调节组件等措施进行微调。

步骤十二、将单元板块与其上方的转接件通过螺栓连接紧固。

步骤十三、取掉单元板块与机械臂之间的机械连接，完成单元板块安装。

步骤十四、重复步骤三至步骤十三，按照从下至上、从中间向两侧的顺序完成全部单元板块的安装。

参见图4所示，所述步骤九中的机械连接是指单元板块与机械臂之间连接有钢丝绳9，所述钢丝绳9一端通过吊环与机械臂连接，另一端连接在单元板块吊装孔上。

所述机械臂1的臂展即前轮距吸盘最大距离为1.3米，机械臂1前端的电动吸盘架左右调节位移为50mm。

参见图5所示，所述步骤三中的转接件16与主体结构15的预埋件18焊接固定，转接件16包括一对矩形板、矩形板上面对应水平开有穿过挂轴的长圆孔，并穿接有挂轴。

所述连接板17成对设置、通过螺栓对应连接在单元板块的立柱型材上，其前端部对应设有挂接转接件16的挂耳，所述步骤九中，单元板块通过连接板17与转接件16挂接完成就位，此时连接板17的挂耳插入转接件16的矩形板之间、并对应挂接在挂轴上。

所述连接板17与转接件16之间竖向设有调节组件，步骤十一中，通过调节组件和转接件16上的长圆孔对单元板块的安装位置进行微调；所述调节组件包括焊接在连接板17侧面的螺母和穿接在螺母中调节螺杆，所述调节螺杆的下端抵触在挂轴上。

所述步骤十二中，连接板17与转接件16之间通过限位卡板20固定；所述限位卡板竖向垂直设置在连接板17的外侧面、限位卡板的正面与转接件16的端部对应焊接固定。

参见图1、图2所示，所述机械臂13包含驱动系统、机械系统、液压系统、真空系统和控制系统。

所述驱动系统包括车架和履带。

所述机械系统包括连接在车架上的伸缩臂3、铰接在伸缩臂3前端的上下翻转臂5和铰接在上下翻转臂5前端的左右翻转臂11。

所述液压系统包括5组液压千斤顶，一组千斤顶竖向连接在伸缩臂3与车架之间、控制伸缩臂3的俯仰，一组千斤顶连接在伸缩臂3上、控制伸缩臂3的伸缩，一组千斤顶连接在伸缩臂3和上下翻转臂5之间控制上下翻转臂5的上下翻转、一组千斤顶连接在上下翻转臂5和左右翻转臂11之间、控制左右翻转臂11左右翻转、一组千斤顶连接在左右翻转臂11与电动吸盘架6之间、配合耦合连杆轴控制电动吸盘架6左右位移调节，在左右翻转臂与电动吸盘架连接处设置有耦合连杆轴，在耦合连杆处设置千斤顶，通过千斤顶及耦合连杆共同实现电动吸盘架左右各50mm的位移调节，从而实现机械臂在幕墙单元板块安装中的左右调节功能。

所述真空系统包含一个电动吸盘架6和4～8个均匀间隔连接在电动吸盘架上的真空吸盘。

所述控制系统包括控制手柄和控制线组成，控制手柄为感应控制，操作力量大小决定机械臂动作响应的速度。

参见图2所示，所述机械臂13还包括侧向平衡杆12，，在车架左右各设置至少一个侧向平衡杆。

参见图6所示，所述侧向平衡杆12对称连接在车架的左右两侧，侧向平衡杆12包括水平杆和连接在水平杆外端部的辅助轮。

所述侧向平衡杆12水平铰接在车架的侧面、并通过弹簧组件卡合锁紧。

所述侧向平衡杆12的内端部通过销轴23与车架上的连接耳板21铰接。

所述弹簧组件包括压缩弹簧22、卡锁24和脚踏式开关25；所述压缩弹簧设置在侧向平衡杆12的内端部与车架之间；所述卡锁在侧向平衡杆12闭合连接在车架两侧时卡合在侧向平衡杆12和车架之间；所述脚踏式开关25与卡锁连接、控制卡锁开启。

在机械臂工作时踩下脚踏式开关25、开启卡锁，侧向平衡杆通过压缩弹簧弹出、稳定车身，机械臂行走时将侧向平衡杆收回、并通过卡锁固定在车架侧面。

所述侧向平衡杆12的内端部的侧面沿其长度设置有斜撑件，在侧向平衡杆12打开连接在车架两侧时，斜撑件的端部抵触在车架侧面、且两者之间连接有缓冲垫。