一种用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的制作方法

本发明涉及桥梁索股入鞍施工领域。更具体地说，本发明涉及一种用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备。

背景技术：

在桥梁主塔座安装缆索的过程中，需要将多组索股置于不同的鞍槽中。传统的做法是通过人工锤击索股入鞍，首先通过塔顶起重设备将索股吊起，置于指定的鞍槽里，然后人工通过锤击与槽同宽的木条将索股压入鞍槽至指定位置。然而对于较深的鞍槽，人工作业质量难以保证，而且效率较低。

为解决上述问题，采用机械控制的方法，控制压杆将索股压装到位，该方法通常需要在索鞍上方搭建框架，以安装相应的机械结构，整体设备占地面积较大且安装复杂，无法较好的适用于塔顶空间较小的施工工程。因此，需要一种在实现机械控制入鞍施工的基础上，占用空间小且易于安装的自动化设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，以索鞍上部结构作为平台支撑搭建导轨，并以其为基础在索鞍上方架设自动化入鞍设备，节省了施工空间，提高了施工效率，并可广泛运用于多种不同的施工环境。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，包括：

两条导轨，其分别安装在索鞍左右两侧的顶部并沿其外侧轮廓线设置；

移动门架，其设置在所述两条导轨的上方并与其滚动连接，所述移动门架包括：四个支腿，其两两对称设置在所述两条导轨上，任一支腿通过伺服驱动装置驱动沿所述导轨移动；两个横杆，任一横杆架设在两个所述支腿的顶部且与所述导轨垂直；

连接杆，其沿所述移动门架的长度方向设置，所述连接杆的两端分别通过横向移动装置驱动沿所述两个横杆滑动；

多个调向气缸，其间隔固定在所述连接杆上；

多个伸缩气缸，其与所述多个调向气缸一一对应，任一伸缩气缸与所述连接杆铰接，且所述伸缩气缸的输出端朝向所述索鞍，非输出端与所述调向气缸的输出轴铰接，所述输出端的底部设有压力传感器；

多个位置传感器，其包括分别安装在所述多个伸缩气缸的输出端的侧壁的第一位置传感器和分别安装在所述横向移动装置上的第二位置传感器；

控制终端，其分别与所述伺服驱动装置、所述横向移动装置、所述多个调向气缸、所述多个伸缩气缸、所述压力传感器和所述多个位置传感器电气连接。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，还包括：导引小车，其设置在索鞍内部且与一端的所述伸缩气缸的输出端可拆卸连接，所述导引小车的顶部为坡面，沿所述坡面的长度方向分别设有多组整形滚轮，任一一组整形滚轮沿所述坡面的宽度方向设置，且间距等于索股的直径；所述导引小车的下部设有第三位置传感器和摄像头，其均与所述控制终端电气连接。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述伺服驱动装置包括：皮带轮驱动机构，其从动轮设于所述支腿的下部外侧，所述从动轮的轮轴与所述支腿转动连接；齿轮，其设于所述支腿的内侧，所述齿轮与所述从动轮同轴设置，并与其轮轴固定连接，所述齿轮与设于导轨的上部外侧的齿条啮合；走行轮，其设于所述支腿的内侧所述齿轮的上方并与所述齿条的顶面接触，所述走行轮的轮轴与所述支腿转动连接。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述移动门架还包括两个支撑杆，其分别设于所述连接杆的两侧，任一支撑杆的两端分别与所述两个横杆的一端固定连接。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述横杆为用铰接链连接在一起的两段横杆。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述横向移动装置为两个电动推杆或气缸，其输出端分别与所述连接杆的端部固定连接，非输出端与所述横杆固定连接，所述两个电动推杆或气缸同步移动。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述连接杆顶部沿长度方向等距设有多个贯穿孔，所述多个伸缩气缸的非输出端与所述多个贯穿孔一一对应并转动连接在所述贯穿孔内。

优选的是，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述伸缩气缸的输出端装有压头，其为矩形面朝上的半圆柱形块体，所述压头的宽度等于单个鞍槽的宽度。

本发明至少包括以下有益效果：

1、通过多种机械装置配合实现自动压装索股入鞍，且在系统中设置压力传感器、位置传感器、摄像头与控制终端，实时监测和控制索股的入鞍过程，减少了人工作业量，解决了鞍槽较深时人工操作难，效率低、索股安装质量差的问题。

2、压杆底部的压头为半圆柱形块体，其宽度与鞍槽宽一致，且导引小车上部设有整形滚轮，在引导索股安装的过程中，整形滚轮与待压装的索股相对滚动，索股在被整形后通过压杆压装到位，压头与索股接触的同时向前移动，也可起到整理索股形状的作用，能有效防止索股鼓丝、散丝等问题。

3、沿索鞍上部外轮廓设置导轨，并将索鞍作为平台架设施工设备，充分利用了索鞍上部的原有施工空间，大大减小了设备需额外占用的桥塔顶部的施工面积，可适用于多种施工环境，同时也减少了设备制作成本，缩短了施工周期。

4、通过调向气缸控制伸缩气缸压装索股时的方向，控制伸缩气缸的压头在压装时与鞍槽表面垂直，提高了索股压装质量，同时也可适用于不同曲率的鞍座的索股入鞍施工。

5、各结构的功能高度集成，通过将位置传感器、压力传感器、摄像头等多点采集的实时信息反馈给控制终端，从而实现索股入鞍施工的智能化、一体化控制。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明一个实施例的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的系统结构示意图；

图2为上述实施例中所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的结构示意图；

图3为上述实施例中所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的正视图；

图4为上述实施例中所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的侧视图；

图5为上述实施例中所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的俯视图；

图6为上述实施例中所述移动门架的结构示意图；

图7为上述实施例中所述导引小车的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，本发明提供一种用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，包括：

两条导轨1，其分别安装在索鞍7左右两侧的顶部并沿其外侧轮廓线设置；

移动门架2，其设置在所述两条导轨1的上方并与其滚动连接，所述移动门架2包括：四个支腿21，其两两对称设置在所述两条导轨1上，任一支腿21通过伺服驱动装置9驱动沿所述导轨1移动；两个横杆22，任一横杆22架设在两个所述支腿21的顶部且与所述导轨1垂直；

连接杆3，其沿所述移动门架2的长度方向设置，所述连接杆3的两端分别通过横向移动装置10驱动沿所述两个横杆22滑动；

多个调向气缸4，其间隔固定在所述连接杆3上；

多个伸缩气缸5，其与所述多个调向气缸4一一对应，任一伸缩气缸5与所述连接杆3铰接，且所述伸缩气缸5的输出端朝向所述索鞍7，非输出端与所述调向气缸4的输出轴铰接，所述输出端的底部设有压力传感器；

多个位置传感器，其包括分别安装在所述多个伸缩气缸5的输出端的侧壁的第一位置传感器和分别安装在所述横向移动装置10上的第二位置传感器；

控制终端，其分别与所述伺服驱动装置9、所述横向移动装置10、所述多个调向气缸4、所述多个伸缩气缸5、所述压力传感器和所述多个位置传感器电气连接。

上述技术方案中，所述索鞍7的一端设有索鞍延伸架，其沿索鞍7的形状向外延伸设置，所述导轨1为h形型钢，沿其上部外侧设有齿条，导轨1的两端均延索鞍7的轮廓线向外延伸一截并覆盖所述索鞍延伸架。连接杆3沿横杆22的内侧轨道滑动，伸缩气缸5为由气缸控制的可伸缩推杆，其上部铰接在连接杆3上，由连接杆提供重力支撑；调向气缸的输出轴与伸缩气缸5的非输出端铰接以控制伸缩气缸的输出端的朝向。施工前，第二位置传感器将横向移动装置10的输出的的位置信息通过电信号传送到控制终端，经解析后控制终端通过电信号控制横向移动装置10带动连接杆3移动到待安装的索股正上方的位置；施工过程中，第一位置传感器将伸缩气缸5的输出端在竖直方向和水平方向的实时位置信息通过电信号传送到控制终端，根据位置信息计算伸缩气缸5的压头51在索鞍上的相对位置，控制伸缩气缸5使压头51将索股8压紧在鞍槽底部，控制调向气缸4使压头5始终对索股施加垂直方向的力，每个伸缩气缸5的输出端均设有压力传感器，在压装索股时，压力传感器将压力信号实时反馈给控制终端，控制终端控制伸缩气缸输出端的压力使压装力保持在规定的范围内。

本发明在索鞍上架设导轨，并在导轨上设置移动门架，移动门架将多个机械连接结构整合在一起，通过设置在各机械结构上的位置传感器获取实时位置信息，通过压力传感器获取实时压装力信号，由控制终端整合计算并输出相应指令，控制各机械结构工作以实现索股入鞍的自动化施工，该设备体积较小，容易搭建，极大的减少了人工作业量，在保证施工质量的条件下提高了施工效率。控制终端将设备各结构通过电气连接起来，接收系统中多点传输的实时施工情况信号，综合计算后判断对应的处理方式，并通过电信号控制各机械结构执行指令，从而，将多种不同的功能集成到同一终端，能够同时控制多点工作并实现智能化控制，进一步提高施工质量和施工效率。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，还包括：导引小车6，其设置在索鞍7内部且与一端的所述伸缩气缸5的输出端可拆卸连接，所述导引小车6的顶部为坡面，沿所述坡面的长度方向分别设有多组整形滚轮63，任一一组整形滚轮63沿所述坡面的宽度方向设置，且间距等于索股8的直径；所述导引小车6的下部设有第三位置传感器和摄像头，其均与所述控制终端电气连接。

上述技术方案中，所述导引小车6包括：车架61，设定移动门架2在索股入鞍施工中从右向左移动，此时车架61的顶部支架与最左端的伸缩气缸5的输出端销接；两个滚轮62，其铰接在所述车架61的底部且沿鞍槽的上表面滚动。导引小车6本身不含驱动装置，在入鞍施工中，由于其上部与伸缩气缸5连接，伸缩气缸5被移动门架2上的连接杆3带动在鞍槽中向左移动时，导引小车6同时被带动在鞍槽内向左移动。导引小车6向左移动时，其上部的整形滚轮63与待压装的索股相对滚动，从而对未压装的索股进行整形。第三位置传感器安装在导引小车6的左侧滚轮62的上方，摄像头安装在车架61的右端下部，其中第三位置传感器向控制终端传送导引小车在鞍槽内的相对位置，摄像头作为图像采集和处理设备，实时采集索股压装图像并将其转换为数字信号，传输到控制终端，通过控制终端自动识别并分析索股入鞍处底部的形貌尺寸，将其与标准设定值进行比较，从而判断鞍槽底部情况，确认是否出现跳丝、乱丝、以及底面不平整等问题，以保证索股入鞍质量。

通过设置导引小车，对待压装的索股进行提前整形，以防止压装过程中索股鼓丝、散丝，也对索股压装起到了导向的作用，使压装更加平稳高效，设置第三位置传感器和摄像头可实时监测索股压装进度和压装质量，方便控制终端进行全局控制与智能控制。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述伺服驱动装置包括：皮带轮驱动机构91，其从动轮设于所述支腿21的下部外侧，所述从动轮的轮轴与所述支腿21转动连接；齿轮92，其设于所述支腿21的内侧，所述齿轮92与所述从动轮同轴设置，并与其轮轴固定连接，所述齿轮92与设于导轨1的上部外侧的齿条啮合；走行轮93，其设于所述支腿21的内侧所述齿轮92的上方并与所述齿条的顶面接触，所述走行轮93的轮轴与所述支腿21转动连接。通过皮带轮驱动机构驱动齿轮92沿导轨1移动，为移动门架在导轨上的移动提供动力，上述结构可使移动门架沿导轨稳定移动，且易于控制移动门架的启停。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述移动门架2还包括两个支撑杆23，其分别设于所述连接杆3的两侧，任一支撑杆23的两端分别与所述两个横杆22的一端固定连接。从而，使所述移动门架2形成完整的框架结构，防止移动门架向侧边倾覆后无法稳定运行，同时，使整体装置的受力更加均匀，提高了施工系统稳定性。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述横杆22为用铰接链24连接在一起的两段横杆。在索股入鞍施工中，每施工完成一条鞍槽，需将新的索股吊起并放入鞍槽内，此时需将铰接链24打开以使索股从上方进入鞍槽内。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述横向移动装置10为两个电动推杆或气缸，其输出端分别与所述连接杆3的端部固定连接，非输出端与所述横杆22固定连接，所述两个电动推杆或气缸同步移动。上述技术方案中，通过电动推杆或气缸实现连接杆3在横杆内侧轨道上的横向移动，当压装完成一个鞍槽内的索股后，启动横向移动装置10，将连接杆3滑动至下一待施工的鞍槽上方，以实现同一索鞍中全部鞍槽和索股的自动化入鞍施工。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述连接杆3顶部沿长度方向等距设有多个贯穿孔，所述多个伸缩气缸5的非输出端与所述多个贯穿孔一一对应并转动连接在所述贯穿孔内。上述技术方案中，通过设置贯穿孔使伸缩气缸5的重力施加在连接杆3上，调向气缸4只需要起到调整伸缩气缸5的输出端的方向的作用，使压装施工更加稳定。

在另一技术方案中，所述的用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备，所述伸缩气缸5的输出端装有压头51，其为矩形面朝上的半圆柱形块体，所述压头51的宽度等于单个鞍槽的宽度，从而，当压头压装索股时，由于两者存在相对移动，压头与索股接触的半圆形截面可以起到整理索股形状的作用，能有效防止压装过程中索股鼓丝、散丝，提高索股入鞍施工质量。

在本实施例中，所述用于桥梁索股入鞍施工的轨道走行式机械自动化设备的施工方法如下：

1、准备：将待施工的索股堆放在桥塔顶端的索鞍两侧的托架上，在索鞍的上部安装两个弧形导轨1，并架设其他机械结构至设备组装完成，使用与单个鞍槽宽度相同的楔形块堵塞所有未施工的鞍槽。

2、索股入鞍：使用塔座起重设备将导引小车6吊装至设定的鞍槽起点位置，并去除该起始鞍槽内的楔形块。根据第三位置传感器的信号确定导引小车6位于起点位置后控制横向移动装置10将连接杆3横移，根据第二位置传感器的信号，确定连接杆3移至横杆22的端点后控制横杆22中部的铰接链24打开，使用塔座起重设备将单根索股8吊入索鞍并放置在导引小车6上方，关闭铰接链24。

3、导引小车销接：控制连接杆3横移至待压装索股正上方的位置，根据第一位置传感器的位置信息控制左端的伸缩气缸5的输出端向下移动至与导引小车6顶部的销孔对齐，人工销接。

4、索股压装：右侧未销接的多个压缩气缸5依次动作压向鞍槽内的索股将其压装到位，压缩气缸5被移动门架2带动从右向左压装，并根据第一传感器的位置信号分别控制多个伸缩气缸5，使其始终垂直于压装面。同时，根据压力传感器反馈的压力信号以及摄像头传输的索股压装后的图像，控制终端实时控制伸缩气缸的压装力，并判断压装质量是否合格。

5、切换施工鞍槽：单股索股压装完毕后，由人工在鞍槽内重新楔入楔形块，人工解除导引小车6与伸缩气缸5的输出端的销接，控制连接杆3横移至横杆22的端点后打开铰接链24，使用塔座起重设备将导引小车6吊装至下一待安装索股的鞍槽内起点位置，并吊装索股放置在导引小车6所在的鞍槽内，关闭铰接链24。重复上述步骤3、4中的施工内容。

6、循环施工：重复步骤5的施工内容至所有索股均压装入鞍，拆除设备并清理施工现场。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。