CN109972620B - 打桩船上自动切割基桩吊耳的装置及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速高效的海上打桩船上自动切割基桩吊耳装置，包括设置在桩架上的竖直的导轨，导轨上活动设有滑台，桩架或船体上设有驱动滑台上下运动的动力装置；所述滑台上设有绕竖直轴线转动的切割平台以及驱动切割平台转动的液压缸，切割平台上设有连接液压缸的液压泵站、及切割模块；滑台上设有限位块，限位块上设有与切割平台相配合的行程开关，切割模块包括第一滑动座以及驱动第一滑动座的第一驱动机构，第一滑动座上设有第二滑动座以及驱动第二滑动座的第二驱动机构，第二滑动座上设有激光传感器，第二滑动座上还设有自动火焰切割机，切割平台上设有对自动火焰切割机供气的丙烷气罐。本发明还公开了该装置的切割方法。

Description

打桩船上自动切割基桩吊耳的装置及其切割方法

技术领域

本发明涉及一种打桩船上自动切割基桩吊耳的装置及其切割方法。

背景技术

当今社会,随着海洋的开发，需要在海洋上建立越来越多进行作业的工作平台，在平台建成之前需要用打桩船进行打桩工作。打桩船是指用于水上打桩作业的船只，船体为钢箱型结构，在甲板的端部装有打桩架，可前俯后仰以适应施打斜桩的需要。在打桩之前需要把基桩上的吊耳切割下来，以减小打桩的阻力。

现有技术中也有切割基桩吊耳的方法。例如通过吊笼把人送到高空，到达指定的工作位置，对基桩吊耳进行切割；然而这种方法并不能达到让人满意的效果，因为使用吊笼这种方法相对来说比较危险，对工作人员的安全会有一定的威胁；再者，由于在切割时吊笼不稳定，切割吊耳的效果也一般。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速高效的海上打桩船上自动切割基桩吊耳装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种打桩船上自动切割基桩吊耳的装置，包括设置在桩架上的竖直的导轨，导轨上活动设有滑台，桩架或船体上设有驱动滑台上下运动的动力装置；桩架上在基桩的吊耳下方设有测距平台，测距平台上设有水平设置且垂直于吊耳平面的丝杠机构，丝杠机构的滑动块上设有与基桩外表面相配合的第一行程开关，第一行程开关接触吊耳下方基桩表面触发发送信号控制丝杠机构停止运动，滑动块上设有测量最近的吊耳距离的第一激光传感器；第一激光传感器和动力装置与中心控制装置电连接，所述滑台上设有绕竖直轴线转动的切割平台以及驱动切割平台转动的液压缸，切割平台上设有连接液压缸的液压泵站、及切割模块；滑台上设有限位块，限位块上设有与切割平台相配合的第二行程开关，切割平台向靠近基桩方向转动到位后会触发第二行程开关；切割模块包括沿基桩与桩架连线方向设置的第一滑动座以及驱动第一滑动座的第一驱动机构，第一滑动座上设有沿垂直于第一滑动座运动方向滑动的第二滑动座以及驱动第二滑动座的第二驱动机构，第二滑动座上设有第二激光传感器，第二滑动座上还设有割嘴上下运动的自动火焰切割机，切割平台上设有对自动火焰切割机供气的丙烷气罐，所述第一驱动机构为由第一电机驱动的第一丝杠机构；所述第二驱动机构为由第二电机驱动的第二丝杠机构；切割平台上设有给第一电机及第二电机供电的电池。

本装置的有益效果是：本机构采用了激光传感器以及三自由度调整机构，激光传感器得到的信号反馈给调整机构，从而提高定位精度，实现了自动切割基桩吊耳功能，且保证了每一个吊耳切口的质量；即提高了切割效率，又提高了产品的一致性，解放了劳动力，降低了企业的生产成本；另外本机构采用了液压装置，保证使用很小的力就可以使切割平台到达指定的工作位置，在工作时不会产生很大的力矩，避免切割平台产生变形而影响自动火焰切割机的割嘴定位。

由于所述动力装置包括设置在桩架上的导向滑轮，所述滑台上设有缆绳，缆绳绕过导向滑轮与设置在打桩船船体上的绞车相连接。

由于所述第一驱动机构为由第一电机驱动的第一丝杠机构；所述第二驱动机构为由第二电机驱动的第二丝杠机构，使得自动火焰切割机的割嘴运动更为准确，从而提高切割精度。

本发明另一个所要解决的技术问题是：提供一种上述装置切割吊耳的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：上述装置切割吊耳的方法，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系；以桩架绞点的中心线建立X′轴且靠近切割平台的方向为正向，以桩架的立柱建立向上的Z′轴，过X′轴与Z′轴的交点O′作Y′轴，且靠近桩体的方向为正向；

步骤二：切割位置的定位；测距平台开始动作，丝杠机构带着第一行程开关和第一激光传感器运动，当第一行程开关接触到基桩外表面时丝杠机构停止运动，此时第一激光传感器的坐标为P₀′(x₀,y₀,z₀)，这时第一激光传感器工作，测得第一激光传感器与基桩左侧吊耳下表面的竖直距离为L，然后把信号反馈给控制***；可得左侧吊耳的切割位置P′₁(T/2+Δx′,L3-D/2-Δy′,z₀+L+B+Δz′)，基桩右上侧吊耳的切割位置P′₂(T/2+Δx′，L3+D/2+Δy′,z₀+L+L1+Δz′)点，当切割基桩右下侧的吊耳的切割位置P′₃(T/2+Δx′,L3+D/2+Δy′,z₀+L-L2+Δz′)点，切割行程为B+2Δz′；L1为基桩左侧吊耳的下表面到基桩右上侧吊耳的上表面竖直距离，L2为基桩左侧吊耳的下表面到基桩右下侧吊耳的上表面竖直距离；L3为原点O′到基桩中点的距离，Δx′是割嘴点火时到吊耳右侧面距离，Δy′是割嘴点火时到吊耳耳根距离，Δz′是割嘴开始切割时到吊耳上表面距离，D是基桩的直径，B是基桩吊耳的高度，T是基桩吊耳的厚度；

步骤三：切割平台调整；切割平台位于初始位置，由于此时割嘴相对与原点O′的位置已知；绞车通过缆绳拉着滑台，滑台带着切割平台沿着导轨上下运动，切割平台以测距平台得到的信号为依据，运动到对应于第一个要切割的基桩吊耳切割位置的高度；切割平台在工作台液压缸的作用下进行旋转动作，液压缸动作带着切割平台旋转时碰到限位块，第二行程开关被压入限位块内，这时液压缸停止动作并且进行保压；

步骤四：切割；由缆绳拉着滑台及第一驱动机构和第二驱动机构一起调整割嘴的坐标，使割嘴准确到达切割位置；切割机自动点火进行切割工作，切割行程为B+2Δz′，行程走完后切割机停止工作，每切割完一个基桩吊耳后，由缆绳拉着滑台及第一驱动机构和第二驱动机构一起带动割嘴运动到下一个要切割的基桩吊耳的位置，然后对所要求的吊耳进行切割操作；

步骤五：切割平台返回原始位置；当基桩吊耳切割完毕后，液压缸反向旋转，然后绞车通过缆绳拉着滑台，滑台带着切割平台沿着导轨运动回到原始位置。

本方法的有益效果是：本方法可以自动完成基桩吊耳的切割，且精确度高，大大提高了吊耳的切割效率。

附图说明

附图1为本发明的整体正视图。

附图2为本发明的整体俯视图。

附图3为图2中A处局部放大示意图。

附图4为本发明工作台的起始位置立体结构图。

附图5为本发明工作台的起始位置俯视图。

附图6为本发明工作台的工作位置立体结构图。

附图7为本发明工作台的工作位置俯视图。

附图8为图4中B处局部放大示意图。

附图9为桩架坐标系示意图。

附图10为吊耳位置在坐标系里的示意图。

附图11为割嘴位置在坐标系里的示意图。

图1至图11中：1.船体，2.绞车，3.缆绳，4.桩架液压缸，5.桩架；6.抱桩器；7.基桩；8.切割平台；9.滑台；10.导轨，11.测距平台；111-第一激光传感器；112-第一行程开关；113-丝杠机构，12.桩架绞点。

81-液压泵站；82-丙烷气罐；83-电池；84-切割模块；841-第一电机；842-第二滑动座；843-第一滑动座；844-第二激光传感器；845-第二电机；846-自动火焰切割机；91-液压缸；92-限位块；93-第二行程开关。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

如图1-11所示，一种打桩船上自动切割基桩7吊耳的装置，包括设置在桩架5上的竖直的导轨10，导轨10上活动设有滑台9，船体上设有驱动滑台9上下运动的动力装置；动力装置包括设置在桩架5上的导向滑轮，所述滑台9上设有缆绳3，缆绳3绕过导向滑轮与设置在打桩船船体1上的绞车2相连接。桩架5上在基桩7的吊耳下方设有测距平台11，测距平台11上设有水平设置且垂直于吊耳平面的丝杠113，丝杠机构113的滑动块上设有与基桩7外表面相配合的第一行程开关112，第一行程开关112接触吊耳下方基桩7表面触发发送信号控制丝杠机构113停止运动，滑动块上设有测量最近的吊耳距离的第一激光传感器111；第一激光传感器111和动力装置与中心控制装置电连接。

所述滑台9上设有绕竖直轴线转动的切割平台8以及驱动切割平台8转动的液压缸91，切割平台8上设有连接液压缸91的液压泵站81、及切割模块84；滑台9上设有限位块92，限位块92上设有与切割平台8相配合的第二行程开关93，切割平台8向靠近基桩7方向转动到位后会触发第二行程开关93；

切割模块84包括沿基桩7与桩架5连线方向设置的第一滑动座843以及驱动第一滑动座843的第一驱动机构，第一驱动机构为由第一电机841驱动的第一丝杠机构。第一滑动座843上设有沿垂直于第一滑动座843运动方向滑动的第二滑动座842以及驱动第二滑动座842的第二驱动机构，第二驱动机构为由第二电机845驱动的第二丝杠机构。切割平台8上设有给第一电机841及第二电机845供电的电池83。第二滑动座842上设有第二激光传感器844，第二滑动座842上还设有割嘴上下运动的自动火焰切割机846，切割平台8上设有对自动火焰切割机846供气的丙烷气罐82。

上述装置切割吊耳的方法，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系；以桩架绞点12的中心线建立X′轴且靠近切割平台8的方向为正向，以桩架5的立柱建立向上的Z′轴，过X′轴与Z′轴的交点O′作Y′轴，且靠近桩体的方向为正向；

步骤二：切割位置的定位；测距平台11开始动作，丝杠机构113带着第一行程开关112和第一激光传感器111运动，当第一行程开关112接触到基桩7外表面时丝杠机构113停止运动，此时第一激光传感器111的坐标为P₀′(x₀,y0,z₀)，这时第一激光传感器111工作，测得第一激光传感器111与基桩7左侧吊耳下表面的竖直距离为L，然后把信号反馈给控制***；可得左侧吊耳的切割位置P′₁(T/2+Δx′，L3-D/2-Δy′,z₀+L+B+Δz′)，基桩7右上侧吊耳的切割位置P′₂(T/2+Δx′,L3+D/2+Δy′,z₀+L+L1+Δz′)点，当切割基桩7右下侧的吊耳的切割位置P′₃(T/2+Δx′,L3+D/2+Δy′,z₀+L-L2+Δz′)点，切割行程为B+2Δz′；

L1为基桩7左侧吊耳的下表面到基桩7右上侧吊耳的上表面竖直距离，L2为基桩7左侧吊耳的下表面到基桩7右下侧吊耳的上表面竖直距离；L3为原点O′到基桩7中点的距离，Δx′是割嘴点火时到吊耳右侧面距离,Δy′是割嘴点火时到吊耳耳根距离，Δz′是割嘴开始切割时到吊耳上表面距离，D是基桩7的直径，B是基桩7吊耳的高度，T是基桩7吊耳的厚度；

步骤三：切割平台8调整；切割平台8位于初始位置，由于此时割嘴相对与原点O′的位置已知；绞车2通过缆绳3拉着滑台9，滑台9带着切割平台8沿着导轨10上下运动，切割平台8以测距平台11得到的信号为依据，运动到对应于第一个要切割的基桩7吊耳切割位置的高度；切割平台8在工作台液压缸91的作用下进行旋转动作，液压缸91动作带着切割平台8旋转时碰到限位块92，第二行程开关93被压入限位块92内，这时液压缸91停止动作并且进行保压；

步骤四：切割；由缆绳3拉着滑台9及第一驱动机构和第二驱动机构一起调整割嘴的坐标，使割嘴准确到达切割位置；切割机自动点火进行切割工作，切割行程为B+2Δz′，行程走完后切割机停止工作，每切割完一个基桩7吊耳后，由缆绳3拉着滑台9及第一驱动机构和第二驱动机构一起带动割嘴运动到下一个要切割的基桩7吊耳的位置，然后对所要求的吊耳进行切割操作；

步骤五：切割平台8返回原始位置；当基桩7吊耳切割完毕后，液压缸91反向旋转，然后绞车2通过缆绳3拉着滑台9，滑台9带着切割平台8沿着导轨10运动回到原始位置。

基桩7上吊耳的位置可能不是正对着火焰切割机846，但是吊耳摆动的范围是一定的，所以不需要纠偏装置，这样切割依然能得到高质量的切口。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种打桩船上自动切割基桩吊耳的装置，其特征在于：包括设置在桩架上的竖直的导轨，导轨上活动设有滑台，桩架或船体上设有驱动滑台上下运动的动力装置；桩架上在基桩的吊耳下方设有测距平台，测距平台上设有水平设置且垂直于吊耳平面的丝杠机构，丝杠机构的滑动块上设有与基桩外表面相配合的第一行程开关，第一行程开关接触吊耳下方基桩表面触发发送信号控制丝杠机构停止运动，滑动块上设有测量最近的吊耳距离的第一激光传感器；第一激光传感器和动力装置与中心控制装置电连接，所述滑台上设有绕竖直轴线转动的切割平台以及驱动切割平台转动的液压缸，切割平台上设有连接液压缸的液压泵站、及切割模块；滑台上设有限位块，限位块上设有与切割平台相配合的第二行程开关，切割平台向靠近基桩方向转动到位后会触发第二行程开关；切割模块包括沿基桩与桩架连线方向设置的第一滑动座以及驱动第一滑动座的第一驱动机构，第一滑动座上设有沿垂直于第一滑动座运动方向滑动的第二滑动座以及驱动第二滑动座的第二驱动机构，第二滑动座上设有第二激光传感器，第二滑动座上还设有割嘴上下运动的自动火焰切割机，切割平台上设有对自动火焰切割机供气的丙烷气罐，所述第一驱动机构为由第一电机驱动的第一丝杠机构；所述第二驱动机构为由第二电机驱动的第二丝杠机构；切割平台上设有给第一电机及第二电机供电的电池。

2.如权利要求1所述装置切割吊耳的方法，包括以下步骤：

步骤一：建立坐标系；以桩架绞点的中心线建立X′轴且靠近切割平台的方向为正向，以桩架的立柱建立向上的Z′轴，过X′轴与Z′轴的交点O′作Y′轴，且靠近桩体的方向为正向；

步骤二：切割位置的定位；测距平台开始动作，丝杠机构带着第一行程开关和第一激光传感器运动，当第一行程开关接触到基桩外表面时丝杠机构停止运动，此时第一激光传感器的坐标为P₀'(x₀,y0,z₀)，这时第一激光传感器工作，测得第一激光传感器与基桩左侧吊耳下表面的竖直距离为L，然后把信号反馈给控制***；可得左侧吊耳的切割位置P′₁(T/2+△x′,L3-D/2-△y′,z₀+L+B+△z′)，基桩右上侧吊耳的切割位置P′₂(T/2+△x′,L3+D/2+△y′,z₀+L+L1+△z′)点，当切割基桩右下侧的吊耳的切割位置P′₃(T/2+△x′,L3+D/2+△y′，z₀+L-L2+△z′)点，切割行程为B+2△z′；L1为基桩左侧吊耳的下表面到基桩右上侧吊耳的上表面竖直距离，L2为基桩左侧吊耳的下表面到基桩右下侧吊耳的上表面竖直距离；L3为原点O′到基桩中点的距离，△x′是割嘴点火时到吊耳右侧面距离，△y′是割嘴点火时到吊耳耳根距离，△z′是割嘴开始切割时到吊耳上表面距离，D是基桩的直径，B是基桩吊耳的高度，T是基桩吊耳的厚度；

步骤三：切割平台调整；切割平台位于初始位置，由于此时割嘴相对与原点O'的位置已知；绞车通过缆绳拉着滑台，滑台带着切割平台沿着导轨上下运动，切割平台以测距平台得到的信号为依据，运动到对应于第一个要切割的基桩吊耳切割位置的高度；切割平台在工作台液压缸的作用下进行旋转动作，液压缸动作带着切割平台旋转时碰到限位块，第二行程开关被压入限位块内，这时液压缸停止动作并且进行保压；

步骤四：切割；由缆绳拉着滑台及第一驱动机构和第二驱动机构一起调整割嘴的坐标，使割嘴准确到达切割位置；切割机自动点火进行切割工作，切割行程为B+2△z′，行程走完后切割机停止工作，每切割完一个基桩吊耳后，由缆绳拉着滑台及第一驱动机构和第二驱动机构一起带动割嘴运动到下一个要切割的基桩吊耳的位置，然后对所要求的吊耳进行切割操作；

步骤五：切割平台返回原始位置；当基桩吊耳切割完毕后，液压缸反向旋转，然后绞车通过缆绳拉着滑台，滑台带着切割平台沿着导轨运动回到原始位置。