本发明属于防腐修复设备技术领域，具体涉及一种用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备。
背景技术：
目前已有许多码头钢管桩到了防腐修复期，且随着时间的推移，会有越来越多的码头钢管桩和海上风电水下基础进入维护修复期，而目前全世界范围内的钢管桩防腐修复均为全人工操作，施工条件极为恶劣，因此会受到很多因素的限制。目前尚没有任何防腐修复类自动化成套设备应用于水下钢管桩防腐修复的实际工程之中。
特别是随着越来越多的水下钢管桩基础进入维修保养阶段，市场前景非常广阔，由于人工施工的效率和质量都非常差，不能保证钢管桩的二次修复效果。而且随着我国人口红利的消失，从事潜水施工的人员越来越少，潜水员施工的成本越来越高；另外，国家大力推行的《中国制造2025》及新技术的发展，如智能化、新工艺、新材料的发展，开发自动化钢管桩(m)防腐修复设备的需求也会越来越强烈。目前大多采用的防腐修复手段主要有：一种是表面清理干净重新喷涂防腐涂料，另外一种是采用包覆材料把水和空气与钢管桩隔离的物理防腐手段。本发明提出一种采用自动化手段把防腐材料在水下实现自动包裹，完成钢管桩防腐修复施工作业的用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备。
技术实现要素：
针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备，本发明采用辅助吊装设备可方便快捷地实现抱桩/脱桩，利用自动化设备内部众多执行机构可实现防腐材料的自动包裹，可在水下进行且不需要干式环境。
为解决上述技术问题，本发明具有如下构成：
一种用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备，包括设备主体、工作平台、圆周轨道、圆周包裹小车以及上下行走机构，所述设备主体包括第一瓣分体结构和两个第二瓣分体结构，其中，所述第二瓣分体结构转动连接在所述第一瓣分体结构的两侧，两个所述第二瓣分体结构相对所述第一瓣分体结构打开与关闭完成抱桩动作；所述工作平台活动连接在所述第一瓣分体结构的内部，在所述上下行走机构的驱动作用下，所述工作平台相对所述设备主体上下运动；所述圆周轨道固定安装在所述工作平台上，圆周包裹小车活动安装在所述圆周轨道上并沿所述圆周轨道做圆周运动。
所述上下行走机构包括主动链轮、从动链轮、链条以及与所述主动链轮驱动连接的驱动电机，所述主动链轮和从动链轮按照上下设置并安装在所述第一瓣分体结构的内部，所述链条围绕所述主动链轮和从动链轮设置，其中，所述链条的第一开口端固定连接在所述工作平台的上表面，第二开口端则对应固定连接在所述工作平台的下表面。
所述上下行走机构还包括导轨，所述导轨纵向设置在所述第一瓣分体结构的内部，与所述导轨匹配设置的凹槽设置在所述工作平台上。
所述主动链轮、从动链轮以及链条的设置数量为至少三个，其中，每个所述主动链轮单独配置一驱动电机，其中，所述驱动电机在控制单元的控制作用下同步工作。
所述圆周包裹小车包括小车主体、包裹架、动力轮以及导向轮，其中，所述小车主体上配置有电源装置，所述包裹架安装在所述小车主体上，在所述包裹架内还设置有包裹材料，所述动力轮安装在所述小车主体上，并与设置在圆周轨道上的小孔啮合设置，所述导向轮安装在所述小车主体的底部，并与圆周轨道的侧边结构滑动连接。
所述圆周轨道包括第一子轨道和两个第二子轨道，其中，所述第一子轨道固定安装在所述工作平台上，所述第二子轨道通过合页或铰链转动连接在所述第一子轨道的两端部，且所述第二子轨道在合页或铰链的作用下可相对所述第一子轨道向上翻转折叠。
还包括与控制单元连接的抱桩机构，所述抱桩机构包括两个液压油缸和至少三个顶升油缸，其中，所述液压油缸设置在所述第一瓣分体结构和第二瓣分体结构之间，所述液压油缸的缸体端固定安装在所述第一瓣分体结构上，其活塞端安装在所述第二瓣分体结构上，在液压油缸的驱动作用下，所述第二瓣分体结构相对所述第一瓣分体结构打开或关闭；所述顶升油缸的缸体端固定安装在所述第一瓣分体结构和两个第二瓣分体结构上，且其活塞端朝向设备主体的中心设置。
还包括包裹材料端部处理机构，其中，在所述设备主体的顶部设置有第一处理机构，所述第一处理机构用于将包裹材料的初始端固定在钢管桩m表面；在所述设备主体的底部设置有第二处理机构，所述第二处理机构用于将包裹材料的末端自动绑扎在钢管桩m上。
还包括一与控制单元连接的自动充电机构，所述自动充电机构设置所述设备主体的顶部，且其与所述设置在工作平台上的圆周包裹小车的初始位相对应，所述自动充电机构上设有一防水自动对接接头，所述防水自动对接接头对圆周包裹小车上对应的充电接头连接。
所述第一瓣分体结构的弧度大于所述第二瓣分体结构的弧度，且所述第一瓣分体结构和两个第二瓣分体结构的弧度总和为360°。
所述工作平台为半环形结构。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明在控制单元的控制作用下，能够精确控制上下行走和圆周行走的速度，有效地避免了圆周行走带来的管路跟随难题，可匹配出满足设计要求的螺旋包裹轨迹；
本发明中的工作平台能够按设计要求进行上下行走，并精确控制；本发明中的圆周轨道在包桩完成后能自动展开，组成完整的圆周轨道以使圆周包裹小车进行圆周运动；
本发明中圆周包裹小车在电池供电的情况下，作业时可按设计要求进行圆周行走，并自动包覆防腐材料；
本发明可实现对圆周包裹小车的自动充电功能，确保包裹作业时有充足电能供圆周包裹小车完成施工作业；
本发明中的第一处理机构和第二处理机构具备对包裹材料的端部固定功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：本发明用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备的结构示意图；
图2：本发明用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备打开时的结构示意图；
图3：本发明用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备的俯视图；
图4：本发明中设备主体的结构示意图；
图5：本发明中上下行走机构的结构示意图；
图6：本发明内部工作平台的结构示意图；
图7：本发明中包裹小车的主视图；
图8：本发明中包裹小车的俯视图；
图9：本发明中第一处理机构的结构示意图；
图10：本发明中第二处理机构的结构示意图；
图11：本发明中自动充电机构的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
如图1至图6所示，本实施例用于包覆水下钢管桩的防腐修复自动化设备，包括设备主体10、工作平台20、圆周轨道30、圆周包裹小车40以及上下行走机构50，所述设备主体10包括第一瓣分体结构11和两个第二瓣分体结构12，其中，所述第二瓣分体结构12转动连接在所述第一瓣分体结构11的两侧，两个所述第二瓣分体结构12相对所述第一瓣分体结构11打开与关闭完成抱桩动作；所述工作平台20活动连接在所述第一瓣分体结构11的内部，在所述上下行走机构50的驱动作用下，所述工作平台20相对所述设备主体10上下运动；所述圆周轨道30固定安装在所述工作平台20上，圆周包裹小车40活动安装在所述圆周轨道30上并沿所述圆周轨道30做圆周运动。本实施例工作平台20在上下行走机构50的驱动作用下可实现上下行走，设置在工作平台20上的圆周包裹小车40可沿圆周轨道30进行圆周行走，利用上下与圆周行走结合，可实现包裹材料60对钢管桩m的螺旋包覆，从而实现钢管桩m的防腐修复作业；本实施例具有安全牢靠、不需要干式环境、可水下施工作业、抱桩/脱桩方便、施工工艺简单、操作便捷等特点。
所述第一瓣分体结构11的弧度大于所述第二瓣分体结构12的弧度，且所述第一瓣分体结构11和两个第二瓣分体结构12的弧度总和为360°。较佳地，第一瓣分体结构11的弧度约225°，第二瓣分体结构12的弧度约67.5度，两小片第二瓣分体结构12打开与闭合完成抱桩动作。上述第一瓣分体结构11的弧度设计，可以保证设备的中心在第一瓣分体机构11内，增强设备稳定性；第二瓣分体结构12的弧度设计可以预留较大的空间供钢管桩m进出。上述弧度大小还可以根据实际需要，进行适当地增减处理。
进一步地，设备主体10的上部还设有浮力仓，可使整套设备浮于水面之上而不会下沉，工作时可减少抱桩机构70的受力。
设备主体10内部有一半环形工作平台20，工作平台20上集成有一圆周轨道30，圆周轨道30也分三段结构，所述圆周轨道30包括第一子轨道32和两个第二子轨道33，其中，所述第一子轨道32固定安装在所述工作平台20上，所述第二子轨道33通过合页或铰链转动连接在所述第一子轨道32的两端部，且所述第二子轨道33在合页或铰链的作用下可相对所述第一子轨道32向上翻转折叠。两个所述第二子轨道33向上翻转折叠后，可使钢管桩m进入圆周轨道30的环形圈内等待被包裹材料包裹。两个所述第二子轨道33在非抱桩时间通常向上折叠起来，待抱桩完成后再向下翻转形成一个圆周轨道30；圆周包裹小车40在圆周轨道30之上，可随工作平台20一起做上下运动，自行在圆周轨道30上做圆周运动，上下和圆周运动组合起来可实现螺旋运动，完成对钢管桩m进行防腐材料60的包裹功能。
如图5所示，所述上下行走机构50包括主动链轮51、从动链轮52、链条53以及与所述主动链轮51驱动连接的驱动电机，所述主动链轮51和从动链轮52按照上下设置并安装在所述第一瓣分体结构11的内部，所述链条53围绕所述主动链轮51和从动链轮52设置，其中，所述链条53的第一开口端531固定连接在所述工作平台20的上表面，第二开口端532则对应固定连接在所述工作平台20的下表面。
在本实施例中，所述主动链轮51、从动链轮52以及链条53的设置数量为至少三个，其中，每个所述主动链轮51单独配置一驱动电机，其中，所述驱动电机在控制单元的控制作用下同步工作。在驱动电机的驱动作用下，固定在链条50上的工作平台20可进行上下运动，进一步地，每条所述链条53上的第一开口端531和第二开口端532相互配合均衡固定在所述工作平台20上，以保证工作平台20上下运动的稳定性。
进一步地，为进一步增强工作平台20上下运动的稳定性，所述上下行走机构50还包括导轨，所述导轨纵向设置在所述第一瓣分体结构11的内部，与所述导轨匹配设置的凹槽设置在所述工作平台20上。
如图7和图8所示，所述圆周包裹小车40包括小车主体41、包裹架42、动力轮43以及导向轮44，其中，所述小车主体41上配置有电源装置，所述包裹架42安装在所述小车主体41上，在所述包裹架42内还设置有包裹材料60，所述动力轮43安装在所述小车主体41上，并与设置在圆周轨道30上的小孔31啮合设置，所述导向轮44安装在所述小车主体41的底部，并与圆周轨道30的侧边结构滑动连接。在本实施例中，所述导向轮44的设置数量优选为4个。
配置有电源装置的圆周包裹小车40驱动动力轮43转动，由于设置在圆周轨道30上的小孔31与所述动力轮43啮合，且所述导向轮44滑动连接在所述圆周轨道30的侧边结构上，因此，所述圆周包裹小车40沿所述圆周轨道30进行圆周运动。
本实施例还包括与控制单元连接的抱桩机构70，所述抱桩机构70包括两个液压油缸71和至少三个顶升油缸72，在本实施例中，所述顶升油缸72的设置数量为4个，其中，所述液压油缸71设置在所述第一瓣分体结构11和第二瓣分体结构12之间，所述液压油缸71的缸体端固定安装在所述第一瓣分体结构11上，其活塞端安装在所述第二瓣分体结构12上，在液压油缸71的驱动作用下，所述第二瓣分体结构12相对所述第一瓣分体结构11打开或关闭；所述顶升油缸72的缸体端固定安装在所述第一瓣分体结构11和两个第二瓣分体结构12上，且其活塞端朝向设备主体10的中心设置。
抱桩作业时，利用起吊装置把整个设备吊起，导引到适当位置进行抱桩，抱桩机构70采用液压油缸71伸缩控制设备主体10打开与闭合完成抱桩动作，抱桩完成后由顶伸油缸72把本实施例自动化设备固定在需要修改的钢管桩m上，开始施工作业。
如图9和图10所述，本实施例还包括包裹材料端部处理机构，其中，在所述设备主体10的顶部11a设置有第一处理机构80，所述第一处理机构80用于将包裹材料60的初始端固定在钢管桩m表面；在所述设备主体10的底部11b设置有第二处理机构90，所述第二处理机构90用于将包裹材料60的末端自动绑扎在钢管桩m上。
其中，所述第一处理机构80包括至少一个油缸，当需要对钢管桩m进行防腐包裹时，所述油缸的活塞端伸出并将防腐材料60的初始端按压在所述钢管桩m上以实现其端部固定。所述第二处理机构90包括一绑扎带槽91，当上述包裹完成后，所述第二处理机构90抓取防腐材料60的末端并沿所述绑扎带槽91旋转至少一周后绑扎，以实现对防腐材料60的末端的固定。
施工时，自动化设备对钢管桩m的防腐包裹从顶部往底部方向进行包裹，其中，起始位置位于设备的顶部11a，开始工作时，第一处理机构80把包裹材料60的初始端固定在钢管桩m表面，然后开始螺旋包覆，完成作业后，在底部11b处的第二处理机构90把包裹材料60自动绑扎在钢管桩m上，以防止由于水流等外力作用而散开。
如图11所示，本实施例还包括一与控制单元连接的自动充电机构100，所述自动充电机构100设置所述设备主体10的顶部，且其与所述设置在工作平台20上的圆周包裹小车40的初始位相对应，所述自动充电机构100上设有一防水自动对接接头101，所述防水自动对接接头101对圆周包裹小车40上对应的充电接头连接。
在包裹作业前或包裹作业完成后，圆周包裹小车40回到工作平台20的初始位置，而工作平台20回到设备顶部11a的初始位置，此位置的自动充电机构100中的防水自动对接接头，能够自动完成充电对接(包括有线充电和无线充电模式)，确保包裹作业时有充足电能供圆周包裹小车40完成施工作业。
本发明的工作原理如下所示：
在控制单元的控制作用下，液压油缸71的活塞端伸出，设备主体10先打开两个第二瓣分体结构12，利用吊装设备起吊到需要修复的钢管桩m的合适位置，液压油缸71的活塞端缩回，设备主体10的第二瓣分体结构12关闭并抱紧钢管桩m；然后开启顶部11a设置的顶升油缸72，本发明自动化设备固定在钢管桩m上；
在设备完成抱桩并固定后，第一处理机构80把包裹材料60的初始端固定在钢管桩m表面，随后，展开圆周轨道30上的两个第二子轨道33以形成完整的环形轨道；圆周包裹小车40、圆周轨道30和工作平台20整体在上下行走机构50的驱动下实现上下运动；圆周包裹小车40在圆周轨道30上做圆周行走，行走过程中设置在圆周包裹小车40上包裹材料60逐渐对钢管桩m包覆作业；在上述包裹过程中，通过控制单元控制上下行走与圆周行走的速度可实现包裹螺旋的螺距大小可调，从而满足防腐材料包裹的设计要求，实现钢管桩m的防腐修复施工作业；完成作业后，设置在底部11b处的第二处理机构90把包裹材料60自动绑扎在钢管桩m上，上述包裹完成后，工作平台20在上下行走机构50的驱动作用下向上运动并回到顶部11a的初始位置。
本发明采用辅助吊装设备可方便快捷地实现抱桩或脱桩，利用自动化设备内部设置的众多执行机构可实现防腐材料的自动包裹，且可在水下进行，不需要干式环境；本发明自动化设备内部的工作平台集成有圆周行走机构(圆周轨道)，工作平台在上下行走机构的驱动作用下可实现上下行走，设置在工作平台上的圆周包裹小车可沿圆周轨道进行圆周行走，利用上下与圆周行走结合，可实现包裹材料对钢管桩的螺旋包覆，从而实现钢管桩的防腐修复作业；本发明还配置有传感器以及自动化控制单元，所有动作均可根据参数设定，实现自动化施工作业。综上，本发明具有良好的市场应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。