一种高精度多方向移动的构件位移装置及移动方法

1.本发明属于土木工程施工设备安装技术领域，具体涉及一种高精度多方向移动的构件位移装置及移动方法。


背景技术：

2.土木工程领域经常遇到需要调整加载设备位置实现精确加载技术问题。以桥梁节段预制短线法施工为例，为了减小节段匹配的误差，实现高精度的拼接，需要在节段匹配时精确调整梁节段在预制台上的空间姿态，传统的方法是根据放样的位置，由多个工人同时调整支架的高度，实现预制梁段空间姿态的稳定。该方法的弊端是人工调整精度有限，误差一般控制在2mm内，且人工操作时间长，同时需要几个工作作业，无法实现自动化控制。
3.以既有结构整体迁移工程为例，为实现结构的整体迁移，将结构与基础连接割断，并加入可水平移动千斤顶。现有千斤顶实现水平移动的原理是采用摩擦阻荷原理，但只能实现单一方向的移动。所以现有大部分整体迁移工程都是单一方向的迁移。有时候受空间环境限制，需要迁移结构实现多方向的迁移。
4.总上所述，需要一种能实现多方向移动的千斤顶组合装置，满足土木工程中的姿态调整、结构多方向迁移等的技术需求。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的目的是提出一种高精度多方向移动的构件位移装置及移动方法，能够实现构件一定程度空间范围的移动和水平度调整，操作简便并且保证足够高的精度。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种高精度多方向移动的构件位移装置，其特征在于：包括从下至上依次设置的下支撑板、升降机构、上支撑板和调平机构；
8.所述下支撑板用于支撑整个装置；
9.所述升降机构底部通过x向运动机构安装于下支撑板上；
10.所述上支撑板通过y向运动机构安装于升降机构的顶部伸缩端；
11.所述调平机构安装于上支撑板，用于支撑待移动构件，并调整待移动构件水平度；
12.通过x向运动机构和y向运动机构调整调平机构上的构件在xy平面内位移；通过升降机构调整调平机构上的构件在z方向上的高度位移。
13.进一步地，所述x向运动机构包括设于下支撑板上的x向滑槽、滑动配合安装于x向滑槽内的x向支撑板以及驱动x向支撑板运动的x向动力机构，所述升降机构底部固定在x向支撑板上。
14.进一步地，所述y向运动机构包括设于上支撑板底部的y向滑槽、滑动配合安装于y向滑槽内的y向支撑板以及驱动y向支撑板运动的y向动力机构，所述y向支撑板底部固定安装在升降机构顶部。
15.进一步地，所述x向滑槽和y向滑槽结构一样，均包括滑槽底座和设于滑槽底座内的滑动槽，所述x向支撑板底部和y向支撑板顶部设有与相应滑动槽配合安装的滑块；所述滑槽底座中部两侧均设有安装槽，
16.所述x向支撑板和y向支撑板中部设有向延伸到相应两侧安装槽内的凸起部，所述x向动力机构和y向动力机构为设于所述凸起部和相应侧的安装槽之间的平移千斤顶。
17.进一步地，位于上下支撑板之间的升降机构、x向运动机构和y向运动机构均有多个，多个升降机构在下支撑板和上支撑板之间为行列型阵列分布，每行升降机构安装于同一个x向支撑板上，每列升降机构安装于同一个y向支撑板上。
18.进一步地，所述调平机构包括调平底座、调平板和若干调平千斤顶，所述调平底座固定于上支撑板上，所述调平板四周通过若干均布的调平千斤顶安装于调平底座上，所述调平千斤顶竖直方向设置，并且调平千斤顶顶部通过球铰与调平板相连。
19.进一步地，所述调平底座中部设有球面凹槽，所述调平板底部设有与球面凹槽配合的球面凸起，在调平底座和调平板之间形成用于承力支撑的大球副。
20.本发明还保护一种高精度多方向移动的构件位移方法，采用上述任意一项所述的构件位移装置，其特征在于，包括以下步骤：
21.步骤1、构件位移装置安装，通过外力装置吊装或者顶起待移动构件，在待移动构件和其支撑座之间安装构件位移装置，并将构件位移装置的调平机构、升降机构、x向运动机构以及y向运动机构复位为初始状态；
22.步骤2、撤去外力装置，并在撤去过程中，通过升降机构升高调平机构对构件进行支撑，并调整调平机构，使得待移动构件保持水平状态；
23.步骤3、分别启动x向运动机构、y向运动机构，对构件进行水平面内x方向和y方向位移调整，启动升降机构对构件进行高度方向调整，从而实现对构件进行三维空间内位移调整，达到设计位置要求后，对构件进行加固支撑，并且启动升降机构收缩后，回收构件位移装置，完成构件的多方向移动。
24.与现有技术相比，本发明有益效果如下：
25.(1)本发明所设计的种高精度多方向移动的构件位移装置，能在三维空间范围内调整构件位移和水平度，大大提高了构件安装精度和安装对接速度；具有显著的优势和社会经济效益；
26.(2)本发明构件位移装置工作原理清晰明了，组装拼接较为容易，可操作性强；
27.(3)本发明构件位移装置采用了本发明独有设计的x向运动机构和y向运动机构，既能降低平移阻力，又能防止构件因自重或者外力作用自动偏移，提高了平移精度；
28.(4)本发明构件位移装置的x向运动机构和y向运动机构均采用多个平移千斤顶进行，降低了对单个千斤顶载荷的要求，并且采用阵列的方式与升降千斤顶进行组合，避免了三种动作方向千斤顶之间的干扰。
附图说明
29.图1为本发明实施例中高精度多方向移动的构件位移装置整体结构示意图。
30.图2为本发明实施例中构件位移装置去掉调平机构和上支撑板后示意图。
31.图3为本发明实施例中单独x向运动机构和y向运动机构示意图。
32.图4为本发明实施例中单独x向运动机构和y向运动机构分解示意图。
33.图5为本发明实施例中调平机构示意图。
34.图6为本发明实施例中利用构件位移装置进行构件高精度多方向移动示意图。
35.附图标记：1-下支撑板，2-升降机构，3-上支撑板，4-调平机构，401-调平底座，402
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调平板，403-调平千斤顶，404-球面凹槽，405-球面凸起，5-x向运动机构，501-x向支撑板，502-x向滑槽，503-x向动力机构，6-y向运动机构，601-y向支撑板，602-y向滑槽，603-y向动力机构，7-滑槽底座，8-滑动槽，9-滑块，10-凸起部，11-平移千斤顶，12-移动构件，13-支撑座，14-构件位移装置。
具体实施方式
36.为了更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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的技术方案和简化描述，而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。
38.如图1至图5所示，本发明提供一种高精度多方向移动的构件位移装置，包括从下至上依次设置的下支撑板1、升降机构2、上支撑板3和调平机构4；
39.所述下支撑板1用于支撑整个装置；
40.所述升降机构2底部通过x向运动机构5安装于下支撑板1上；
41.所述上支撑板3通过y向运动机构6安装于升降机构2的顶部伸缩端；
42.所述调平机构4安装于上支撑板3，用于支撑待移动构件，并调整待移动构件水平度；
43.通过x向运动机构5和y向运动机构6调整调平机构4上的构件在xy平面内位移；通过升降机构2调整调平机构4上的构件在z方向上的高度位移，即可完成调平机构4相对于下支撑板1在三维空间内移动，实现对其支撑的构件在三维空间范围内移动。
44.作为一种改进实施例，如图1和图2所示，所述x向运动机构5包括设于下支撑板1上的x向滑槽502、滑动配合安装于x向滑槽502内的x向支撑板501以及驱动x向支撑板501运动的x向动力机构503，所述升降机构2底部固定在x向支撑板501上。
45.作为一种改进实施例，所述y向运动机构6包括设于上支撑板3底部的y向滑槽602、滑动配合安装于y向滑槽602内的y向支撑板601以及驱动y向支撑板601运动的y向动力机构603，所述y向支撑板601底部固定安装在升降机构2顶部。
46.作为一种改进实施例，如图2至图4所示，所述x向滑槽502和y向滑槽602结构一样，均包括滑槽底座7和设于滑槽底座7内的滑动槽8，滑槽底座7固定在下支撑板1顶部或者上支撑板3底部，所述x向支撑板501底部和y向支撑板601顶部设有与相应滑动槽8配合安装的滑块9；所述滑槽底座7中部两侧均设有安装槽，
47.所述x向支撑板501和y向支撑板601中部设有向延伸到相应两侧安装槽内的凸起部10，所述x向动力机构503和y向动力机构603为设于所述凸起部10和相应侧的安装槽之间的平移千斤顶11。
48.作为一种改进实施例，所述滑动槽8和滑块9之间设有用于减小摩擦力的润滑层或者滚动体(比如滚珠或者滚柱)，通过润滑层或者滚动体可以大大减少构件平移阻力，提高平移精度，从而降低难度。
49.作为一种改进实施例，如图3和图4所示，所述滑动槽8左右两侧每侧的凸起部10的前后两侧均设有一个平移千斤顶11，通过凸起部10的前后两侧的两个平移千斤顶11同步异向(一个收缩另一个伸长)伸缩动作驱动滑块9在滑动槽8内滑动，进行相应位置调整。通过两个平移千斤顶11同步异向运动配合润滑层或者滚动体，能大幅度提高在非移动状态下，x向运动机构5和y向运动机构6的稳定性，既满足了对构件平移相对低阻力的要求，又能防止构件在自重或者外力作用下自动偏移。
50.作为一种改进实施例，所述升降机构2为升降千斤顶。
51.作为一种改进实施例，如图1和图2所示，位于上下支撑板1之间的升降机构2、x向运动机构5和y向运动机构6均有多个，多个升降千斤顶在下支撑板1和上支撑板3之间为行列型阵列分布，每行升降机构2安装于同一个x向支撑板501上，每列升降机构2安装于同一个y向支撑板601上。
52.通过设置阵列型升降机构2将其巧妙的分布在x向支撑板501和y向支撑板601之间，使得x向运动和y向运动相互不干扰，又在这个方向上可以通过多个运动机构进行平移驱动，防止驱动力不足，也提高了平移精度。
53.作为一种改进实施例，如图1和图5所示，所述调平机构4包括调平底座401、调平板402和若干调平千斤顶403，所述调平底座401固定于上支撑板3上，所述调平板402四周通过若干均布的调平千斤顶403安装于调平底座401上，所述调平千斤顶403竖直方向设置，并且调平千斤顶403顶部通过球铰与调平板402相连。
54.本发明设置调平机构4主要是防止构件底部接触面与上支撑板3之间接触水平度不够，通过调平机构4调整后，能够保证构件整体水平度。
55.作为一种改进实施例，所述调平底座401中部设有球面凹槽404，所述调平板402底部设有与球面凹槽404配合的球面凸起405，在调平底座401和调平板402之间形成用于承力支撑的大球副，通过球面副能够大幅度分担调平千斤顶403所承受力量，延长调平千斤顶403的使用寿命。
56.如图6所示，本发明还提供一种高精度多方向移动的构件位移方法，采用所述的构件位移装置，包括以下步骤：
57.步骤1、构件位移装置安装，通过外力装置吊装或者顶起待移动构件12，在待移动构件12和其支撑座13之间安装构件位移装置14，并将构件位移装置14的调平机构4、升降机构2、x向运动机构5以及y向运动机构6复位为初始状态；
58.具体的，所述调平千斤顶403和升降千斤顶处于收缩位，x向运动机构5以及y向运动机构6的平移千斤顶11处于中间位，
59.步骤2、撤去外力装置，并在撤去过程中，通过升降机构升高调平机构2对构件进行支撑，并调整调平机构4，使得待移动构件保持水平状态；
60.步骤3、分别启动x向运动机构5、y向运动机构6，对构件进行水平面内x方向和y方向位移调整，启动升降机构2对构件进行高度方向调整，从而实现对构件进行三维空间内位移调整，达到设计位置要求后，对构件进行加固支撑，并且启动升降机构2收缩后，回收构件位移装置，完成构件的多方向移动。
61.以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照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，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都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当中。