TWI545077B - Three - axis parallel mechanism for bridge jacking application - Google Patents
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- TWI545077B TWI545077B TW102135917A TW102135917A TWI545077B TW I545077 B TWI545077 B TW I545077B TW 102135917 A TW102135917 A TW 102135917A TW 102135917 A TW102135917 A TW 102135917A TW I545077 B TWI545077 B TW I545077B
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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Description
本發明是有關於一種橋梁頂升應用三軸並聯機構,尤指一種除可作為橋梁頂升工程使用之外,更有利於施工前之測試調整及校正工作,使橋梁具有原地進行養護、加固、調整高程高度及提升通水斷面之優勢,尤其以數個至數十個三軸並聯機構配合控制橋梁同步頂升工法之需求,可使橋面保持原姿態同步上升,而可達到即時調整之功效,可避免橋梁因敲除重建所造成之污染、資源浪費,阻斷交通以及社會成本之增加者。
按,全世界天氣與地震異常,再加上台灣的土地開發過度與土地的水土保持不力,因此湍急的河川沖刷造成橋墩基樁裸露;山區土石流造成河道土石流淤積使橋梁淨空高度不足;地下水超抽造成橋墩地基不穩及下陷等問題,再加上鐵路公路橋梁本身也有養護、加固等維修問題,都顯示整體規劃橋梁頂升施工工法及規範迫不及待;尤其是汛雨期到來,豪雨及颱風對橋梁對河道的影響越來越敏感,封橋、封路、淹水對人民的生命財產造成很大的威脅。
然,傳統的橋梁同步頂升方法(如第6圖所示),係利用多數個同排向之液壓千斤頂7進行同步頂升,若是在橋墩8上同時固定六個100噸的液壓千斤頂7,即可頂升600噸之橋體;但這樣的做法,除了每一個千斤頂7下方之支撐架71,要定位準確之外,即使同一廠牌規格的千斤頂7,在頂升過程中,也會因摩擦或洩漏問題而無法同步,且各千斤頂7係以單點方式接觸橋面,因此,在頂升過程中常會造成頂升點與橋面之局部應力集中,而使得千斤頂7容易產生損壞或支撐力不足之情形。
再者,由於頂升工法受橋梁型式及頂升目的多樣性的影響,對施工變數影響很大,如何以省資源,且規範出最大的通用作法是施工前也要納入的考量。如此考量的橋梁頂升施工工法,不但主要的設備未來也可再度使用,制定的施工流程也有助於施工效率提升。
有鑑於此,本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討,並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗,積極尋求解決之道,經過長期努力之研究與發展,終於成功之開發出本發明「橋梁頂升應用三軸並聯機構」,不但可以以一模組取代二至三個千斤頂的整合作用,更可以執行垂直上下,左右與前後共三維移動的橋面對位調整。另外也可由一旋轉自由度提供橋面隨轉彎而造成的橋面外側較高的傾斜角度微調功能,藉以改善習用之種種問題。
本發明之主要目的係在於,可利用動平台與橋體進行面接觸,以防止應力集中,並以第一、第二、第三頂升單元及第一頂升單元上旋轉軸之配合,可進行上下,前後及左右三軸位移調整及一維橋面傾角調整,除可作為橋梁頂升工程使用之外,更有利於施工前之測試調整及校正工作,使橋梁具有原地進行養護、加固、調整高程高度及提升通水斷面之優勢,尤其以數個至數十個三軸並聯機構配合控制橋梁同步頂升工法之需求,可使橋面保持原姿態同步上升,而可達到即時調整之功效,可避免橋梁因敲除重建所造成之污染、資源浪費,阻斷交通以及社會成本之增加。
為達上述之目的,本發明係一種橋梁頂升應用三軸並聯機構,其包含有:一靜平台;一與靜平台對應之動平台;兩端分別活動設於靜平台與動平台一端之第一頂升單元;兩端分別活動設於靜平台與動平台一側之第二頂升單元;以及兩端分別活動設於靜平台與動平台另一側之第三頂升單元。
於本發明之一實施例中,該第一頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之旋轉軸連接座、一活動結合動平台與旋轉軸連接座之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器,該旋轉軸連接座係包含有一與千斤頂結合之連接座、一與連接座活動結合之套筒、及一連接該連接座與套筒之旋轉軸。
於本發明之一實施例中,該第二頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之壓力感測器連接頭、一活動結合動平台與壓力感測器連接頭之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器。
於本發明之一實施例中,該第三頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之壓力感測器連接頭、一活動結合動平台與壓力感測器連接頭之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器。
於本發明之一實施例中,該第一、第二及第三頂升單元更可進一步與一控制機構連接。
於本發明之一實施例中,該控制機構係包含有一處理單元、一與處理單元連接之操作單元、一與處理單元連接之致動單元、一與處理單元連接之接收單元、及一與處理單元連接之輸出單元。
1‧‧‧靜平台
2‧‧‧動平台
3‧‧‧第一頂升單元
31‧‧‧千斤頂
32‧‧‧旋轉軸連接座
321‧‧‧連接座
322‧‧‧套筒
323‧‧‧旋轉軸
33、35‧‧‧樞軸
34‧‧‧連接頭
36‧‧‧位移感測器
4‧‧‧第二頂升單元
41‧‧‧千斤頂
42‧‧‧壓力感測器連接頭
43、45‧‧‧樞軸
44‧‧‧連接頭
46‧‧‧位移感測器
5‧‧‧第三頂升單元
51‧‧‧千斤頂
52‧‧‧壓力感測器連接頭
53、55‧‧‧樞軸
54‧‧‧連接頭
56‧‧‧位移感測器
6‧‧‧控制機構
61‧‧‧處理單元
62‧‧‧操作單元
63‧‧‧致動單元
64‧‧‧接收單元
65‧‧‧輸出單元
(習用部分)
7‧‧‧千斤頂
71‧‧‧支撐架
8‧‧‧橋墩
2‧‧‧動平台
3‧‧‧第一頂升單元
31‧‧‧千斤頂
32‧‧‧旋轉軸連接座
321‧‧‧連接座
322‧‧‧套筒
323‧‧‧旋轉軸
33、35‧‧‧樞軸
34‧‧‧連接頭
36‧‧‧位移感測器
4‧‧‧第二頂升單元
41‧‧‧千斤頂
42‧‧‧壓力感測器連接頭
43、45‧‧‧樞軸
44‧‧‧連接頭
46‧‧‧位移感測器
5‧‧‧第三頂升單元
51‧‧‧千斤頂
52‧‧‧壓力感測器連接頭
53、55‧‧‧樞軸
54‧‧‧連接頭
56‧‧‧位移感測器
6‧‧‧控制機構
61‧‧‧處理單元
62‧‧‧操作單元
63‧‧‧致動單元
64‧‧‧接收單元
65‧‧‧輸出單元
(習用部分)
7‧‧‧千斤頂
71‧‧‧支撐架
8‧‧‧橋墩
第1圖,係本發明之外觀示意圖。
第2圖,係本發明之分解示意圖。
第3圖,係本發明之座標系建立示意圖。
第4圖,係本發明之平移運動示意圖。
第5圖,係本發明之傾斜角度示意圖。
第6圖,係習用之支撐工法示意圖。
第2圖,係本發明之分解示意圖。
第3圖,係本發明之座標系建立示意圖。
第4圖,係本發明之平移運動示意圖。
第5圖,係本發明之傾斜角度示意圖。
第6圖,係習用之支撐工法示意圖。
請參閱『第1、2、3、4及第5圖』所示,係本發明之外觀示意圖、本發明之分解示意圖、本發明之座標系建立示意圖、本發明之平移運動示意圖及本發明之傾斜角度示意圖。如圖所示:本發明係一種橋梁頂升應用三軸並聯機構,其至少係由一靜平台1、一動平台2、一第一頂升單元3、一第二頂升單元4以及一第三頂升單元5所構成。
上述所提之靜平台1與動平台2係分別成上、下之對應狀態。
該第一頂升單元3其兩端係分別活動設於靜平台1與動平台2之一端,而該第一頂升單元3係包含有一千斤頂31、一設於千斤頂31頂端之旋轉軸連接座32、一活動結合動平台2與旋轉軸連接座32之樞軸33、一設於千斤頂31底部之連接頭34、一活動結合靜平台1與連接頭34之樞軸35、一連接該千斤頂31之位移感測器36,且該旋轉軸連接座32係包含有一與千斤頂31結合之連接座321、一與連接座321活動結合之套筒322、及一連接該連接座321與套筒322之旋轉軸323。
該第二頂升單元4其兩端係分別活動設於靜平台1與動平台2之一側,而該第二頂升單元4係包含有一千斤頂41、一設於千斤頂41頂端之壓力感測器連接頭42、一活動結合動平台2與壓力感測器連接頭42之樞軸43、一設於千斤頂41底部之連接頭44、一活動結合靜平台1與連接頭44之樞軸45、及一連接該千斤頂41之位移感測器46。
該第三頂升單元5其兩端係分別活動設於靜平台1與動平台2之另一側,而該第三頂升單元5係包含有一千斤頂51、一設於千斤頂51頂端之壓力感測器連接頭52、一活動結合動平台2與壓力感測器連接頭52之樞軸53、一設於千斤頂51底部之連接頭54、一活動結合靜平台1與連接頭54之樞軸55、及一連接該千斤頂51之位移感測器56。
當本發明於運用時,係可以控制機構6連接該第一、第二及第三頂升單元3、4、5,而該控制機構6係包含有一處理單元61、一與處理單元61連接之操作單元62、一與處理單元61連接之致動單元63、一與處理單元61連接之接收單元64、及一與處理單元61連接之輸出單元65,而使用時係以致動單元63與第一、第二及第三頂升單元3、4、5之千斤頂31、41、51與旋轉軸連接座32連接,且使位移感測器36、46、56及壓力感測器連接頭42、52與接收單元64連接。
如此,即可利用,可利用動平台2與橋體(圖未示)進行面接觸,以防止應力集中,並以操作單元62配合處理單元61,讓致動單元63啟動各千斤頂31、41、51,並以旋轉軸連接座32、壓力感測器連接頭42、52、樞軸33、35、43、45、53、55、連接頭34、44、54之配合,藉以進行橋體直線三維移動三維移動與一維角度調整,且使接收單元64依據位移感測器36、46、56及旋轉軸連接座32、壓力感測器連接頭42、52接收各千斤頂31、41、51目前之移動位置及受力是否有壓力不均勻之狀況訊號(檢查本發明千斤頂是否有虛腿現象),並由處理單元61運算後以輸出單元65加以顯示,而供操作人員依據該數據進行調整及校正工作。
而該第一、第二及第三頂升單元3、4、5之千斤頂31、41、51於作動時可由第3圖觀之,其系分別以A1、A2、A3為原點建立座標系,其中,Xi(i=1、2、3)軸與相應的邊平行,Zi(i=1、2、3)軸垂直向上,Yi軸(i=l、2、3)之方向按照右手原則確定,選擇A1、X1、Y1、Z1座標系為固定座標系,其他兩個座標系為參考座標系。該第3圖中,θ1、θ2、θ3分別表示第一頂升單元3之A1、A3與Z1軸,第二頂升單元4之B1、B3與Z2軸以及第三頂升單元5之C1、C3與Z3軸正向間之夾角,從Xi軸負方向看,逆時針方向為正,li(i=1、2、3)表示第一、第二及第三頂升單元3、4、5之長度。
由於實現橋梁同步頂升工法時,受千斤頂執行效率與靜平台1定位不易的影響,由橋面靠三軸並聯機構動平台2的姿態來調整所需要的空間對位訊息,是要靠控制機構6來執行,由接收單元64所感測的位移及壓力狀況,經由61處理單元識別,再由致動單元63送出同步頂升的驅動指令。
本發明可執行動平台2的三維X1、X2、及X3方向平移橋梁調整,另外在旋轉軸連接座32也可有不同的橋面道路傾斜角度之設計,可以繞著軸調整橋面受路面轉彎彎度影響,所要執行的傾斜角度的需要,以達到橋梁頂升時具有橋梁所需的位移及傾斜角度之調整功能之調整功能。(如第4及第5圖)
進而使本發明可達到至少下列之優點:
1.施工方法簡單易於操作。
2.派修、測試容易。
3.可調整傾斜角度以及偏移距離。
4.可執行交通不中斷的橋梁同步頂升工法。
5.減少拖架使用量、易於定位平面。
6.能避免橋梁受損。
7.利用動平台頂升較多點頂升更安全有效。
8.模組化設計對施工前安裝,施工中程式控制、施工後的保養、維修工作均較為方便。
9.同步頂升的準確度及重現性均可透過事前之測試完成(三個千斤頂間的校正、調整)。
10.智能監控可以減少施工中危險,並能即時發現施工中問題。
11.整合營造包商、液壓系統、機電整合系統產業,聚集各產業的技術,進行常態性橋梁受損之頂升工程。
12.每次汛雨期,橋梁淹水/封橋均造成居民及用橋人極大的不便,因此能即時且有效的進行橋梁維修,可協助政府解決人民行的安全。
進而使本發明可達到至少下列之優點:
1.施工方法簡單易於操作。
2.派修、測試容易。
3.可調整傾斜角度以及偏移距離。
4.可執行交通不中斷的橋梁同步頂升工法。
5.減少拖架使用量、易於定位平面。
6.能避免橋梁受損。
7.利用動平台頂升較多點頂升更安全有效。
8.模組化設計對施工前安裝,施工中程式控制、施工後的保養、維修工作均較為方便。
9.同步頂升的準確度及重現性均可透過事前之測試完成(三個千斤頂間的校正、調整)。
10.智能監控可以減少施工中危險,並能即時發現施工中問題。
11.整合營造包商、液壓系統、機電整合系統產業,聚集各產業的技術,進行常態性橋梁受損之頂升工程。
12.每次汛雨期,橋梁淹水/封橋均造成居民及用橋人極大的不便,因此能即時且有效的進行橋梁維修,可協助政府解決人民行的安全。
綜上所述,本發明橋梁頂升應用三軸並聯機構可有效改善習用之種種缺點,可利用動平台與橋體進行面接觸,以防止應力集中,並以第一、二及第三頂升單元之配合進行垂直、左右及上下移動,除可作為橋梁頂升工程使用之外,更有利於施工前之測試調整及校正工作,使橋梁具有原地進行養護、加固、調整高程高度及提升通水斷面之優勢,尤其以數個至數十個三軸並聯機構配合控制橋梁同步頂升工法之需求,可使橋面保持原姿態同步上升,而可達到即時調整之功效,可避免橋梁因敲除重建所造成之污染、資源浪費,阻斷交通以及社會成本之增加;進而使本發明之產品能更有效、更實用、更符合消費者使用之所須,確已符合發明專利申請之要件,爰依法提出專利申請。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍;故,凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單之等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧靜平台
2‧‧‧動平台
3‧‧‧第一頂升單元
31‧‧‧千斤頂
32‧‧‧旋轉軸連接座
321‧‧‧連接座
322‧‧‧套筒
323‧‧‧旋轉軸
33、35‧‧‧樞軸
34‧‧‧連接頭
36‧‧‧位移感測器
4‧‧‧第二頂升單元
41‧‧‧千斤頂
42‧‧‧壓力感測器連接頭
43、45‧‧‧樞軸
44‧‧‧連接頭
46‧‧‧位移感測器
5‧‧‧第三頂升單元
51‧‧‧千斤頂
52‧‧‧壓力感測器連接頭
53、55‧‧‧樞軸
54‧‧‧連接頭
56‧‧‧位移感測器
Claims (6)
- 一種橋梁頂升應用三軸並聯機構,其包括有:一靜平台;一動平台,係與靜平台對應;一第一頂升單元,其兩端係分別活動設於靜平台與動平台之一端,而該第一頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之旋轉軸連接座、一活動結合動平台與旋轉軸連接座之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器;一第二頂升單元,其兩端係分別活動設於靜平台與動平台之一側;以及一第三頂升單元,其兩端係分別活動設於靜平台與動平台之另一側。
- 依申請專利範圍第1項所述之橋梁頂升應用三軸並聯機構,其中,該旋轉軸連接座係包含有一與千斤頂結合之連接座、一與連接座活動結合之套筒、及一連接該連接座與套筒之旋轉軸。
- 依申請專利範圍第1項所述之橋梁頂升應用三軸並聯機構,其中,該第二頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之壓力感測器連接頭、一活動結合動平台與壓力感測器連接頭之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器。
- 依申請專利範圍第1項所述之橋梁頂升應用三軸並聯機構,其中 ,該第三頂升單元係包含有一千斤頂、一設於千斤頂頂端之壓力感測器連接頭、一活動結合動平台與壓力感測器連接頭之樞軸、一設於千斤頂底部之連接頭、一活動結合靜平台與連接頭之樞軸、及一連接該千斤頂之位移感測器。
- 依申請專利範圍第1項所述之橋梁頂升應用三軸並聯機構,其中,該第一、第二第三頂升單元更可進一步與一控制機構連接。
- 依申請專利範圍第5項所述之橋梁頂升應用三軸並聯機構,其中,該控制機構係包含有一處理單元、一與處理單元連接之操作單元、一與處理單元連接之致動單元、一與處理單元連接之接收單元、及一與處理單元連接之輸出單元。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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TW102135917A TWI545077B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Three - axis parallel mechanism for bridge jacking application |
CN201410326833.7A CN104514201B (zh) | 2013-10-03 | 2014-07-10 | 桥梁顶升应用三轴并联机构 |
US14/332,621 US9309635B2 (en) | 2013-10-03 | 2014-07-16 | Bridge lifting used three-axial parallel mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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TW102135917A TWI545077B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Three - axis parallel mechanism for bridge jacking application |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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TW201514086A TW201514086A (zh) | 2015-04-16 |
TWI545077B true TWI545077B (zh) | 2016-08-11 |
Family
ID=52776236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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TW102135917A TWI545077B (zh) | 2013-10-03 | 2013-10-03 | Three - axis parallel mechanism for bridge jacking application |
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