一种用于预制楼梯的吊装装置及其吊装方法

技术领域

本申请涉及预制构件吊装技术领域，具体涉及一种用于预制楼梯的吊装装置及其吊装方法。

背景技术

预制楼梯是指在工厂预先制造完成，然后运输到现场安装的楼梯结构。它们通常由混凝土、钢材或木材制成，具有标准化尺寸和设计，能够快速安装并满足建筑代码的要求。

预制楼梯具有快速安装、质量易控、节约材料、可定制性的优点。为满足吊装需求，预制楼梯顶部和底部分别会预留吊装孔以供吊装设备进行起吊。对于预制楼梯的吊装，现有的吊装设备通常将吊钩设置为杆件，将杆件与预制楼梯的吊装孔螺纹连接，但是预制楼梯用于安装于两层楼之间，预制楼梯安装完成后需要工作人员对吊装孔内的杆件进行拆卸，拆卸过程中具有一定的安全风险。

发明内容

本申请提供一种用于预制楼梯的吊装装置及其吊装方法，通过可受控动作的吊爪对预制楼梯进行钩接以实现预制楼梯的吊装，预制楼梯吊装完成后，能够通过控制吊爪动作以解除其对预制楼梯的钩接，免于人工拆卸，降低工作人员的安全风险。

本申请通过下述技术方案实现：

第一方面，本申请提供一种用于预制楼梯的吊装装置，包括：

牵引机构；

承载柱，所述承载柱轴向一端与所述牵引机构的牵引绳连接以在工作状态下通过所述牵引绳的带动进行升降；

驱动机构，所述驱动机构设置于所述承载柱上；

导向顶板，至少三个所述导向顶板与所述承载柱活动连接且沿承载柱周向均布，每个所述导向顶板与所述驱动机构传动配合以沿所述承载柱的径向与吊装孔的内壁滚动接触；

吊爪，所述吊爪与所述承载柱活动连接并与所述驱动机构传动配合以沿所述承载柱的径向扩展，其中，所述吊爪扩展后，所述承载柱升降时，所述吊爪能够钩接于预制楼梯。

在第一方面的一些可选实施例中，所述驱动机构包括：

驱动源；

驱动螺杆，所述驱动螺杆与所述驱动源传动连接；

第一活动螺母，所述第一活动螺母与所述驱动螺杆传动配合，所述第一活动螺母上转动连接有多个导向顶杆，每个所述导向顶杆与所述导向顶板转动连接；

第二活动螺母，所述第二活动螺母与所述驱动螺杆传动配合，所述第二活动螺母通过扩展连杆与所述吊爪连接；

其中，所述承载柱上设置有驱动腔，所述驱动螺杆同轴插设于所述驱动腔并与所述承载柱转动连接，所述第一活动螺母位于所述驱动腔内，所述驱动腔的腔壁上开设有供所述导向顶杆穿过的顶杆活动孔。

在第一方面的一些可选实施例中，所述第一活动螺母上套接有第一单向轴承，所述第一单向轴承配置有用于锁定可转动方向的第一锁定组件；

所述第二活动螺母上套接有第二单向轴承，所述第二单向轴承配置有用于锁定可转动方向的第二锁定组件。

在第一方面的一些可选实施例中，所述导向顶杆与所述导向顶板之间配置有扭簧以使导向顶板的板面与所述导向顶杆的长度方向能够保持垂直。

在第一方面的一些可选实施例中，所述导向顶板被配置为与所述吊装孔内壁适配的弧形板，其中，所述弧形板上通过沟槽锁球工艺设置有若干用以滚动接触所述吊装孔内壁的钢球。

在第一方面的一些可选实施例中，所述吊爪包括至少三个沿所述承载柱周向均布的吊杆，所述吊杆一端与所述承载柱转动连接，所述吊杆中部与所述扩展连杆一端转动连接，所述扩展连杆另一端与所述第二活动螺母转动连接。

在第一方面的一些可选实施例中，所述承载柱上设置有间隔排布的第一耳板和第二耳板，所述吊杆一端位于所述第一耳板和第二耳板之间并通过第一转动轴分别与所述第一耳板和第二耳板转动连接，所述承载柱上还设置有承载腔以在所述吊杆转动时供所述吊杆端部活动并通过腔壁对吊杆端部形成转动限位，其中，所述第一转动轴与第一耳板、第二耳板之间分别配置有第一缓冲层。

在第一方面的一些可选实施例中，所述承载柱一端连接有承载盘，所述承载盘上设置有与所述吊杆位置对应的限位柱，当所述吊爪展开时，每个吊杆分别能够与所述限位柱抵接，其中，所述扩展连杆通过第二转动轴与所述吊杆转动连接，所述第二转动轴与所述吊杆之间配置有第二缓冲层。

在第一方面的一些可选实施例中，所述承载柱通过顶紧机构与所述牵引绳连接；其中，所述顶紧机构包括：

连接外壳，所述连接外壳与所述承载柱固定连接；

顶紧驱动组件，所述顶紧驱动组件位于所述连接外壳内；

顶柱，至少三个顶柱活动穿设在所述连接外壳上并呈多边形排布，每个顶柱与所述顶紧驱动组件传动连接以在所述顶紧驱动组件的带动下穿行于所述连接外壳，所述顶柱用于当所述承载柱位于所述吊装孔内时与预制楼梯抵触。

第二方面，本申请提供一种用于预制楼梯的吊装方法，基于第一方面所述的用于预制楼梯的吊装装置实现，包括以下内容：

使承载柱穿过预制楼梯的吊装孔；

通过牵引机构提升承载柱直至导向顶板位于吊装孔内且吊爪位于吊装孔外；

通过驱动机构带动导向顶板以及吊爪动作以使导向顶板与吊装孔的内壁滚动接触且使吊爪扩展；

通过牵引机构提升承载柱直至吊爪钩接于预制楼梯；

移运预制楼梯至安装位置；

通过牵引机构下放承载柱以使吊爪脱离预制楼梯；

通过驱动机构带动吊爪动作以使吊爪收拢；

通过牵引机构提升承载柱直至承载柱脱离吊装孔。

本申请与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本申请通过驱动机构能够实现吊爪的自动扩展或收拢，并通过导向顶板的设置能够保证吊爪相对于吊装孔的对中性，预制楼梯吊装完成后，可以通过驱动机构带动吊爪动作以接触吊爪对预制楼梯的钩接，再通过牵引机构带动使得吊装装置整体脱离预制楼梯以完成吊装装置的自动拆卸，大大降低工作人员的安全风险。

2、本申请将承载柱穿设在吊装孔后，可以通过驱动机构的带动使得吊爪自动扩展，配合牵引机构可以实现吊爪与预制楼梯的自动配合，安装过程更加简便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的用于预制楼梯的吊装装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于预制楼梯的吊装装置使用状态下的结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大结构示意图；

图4为图2中B处的局部放大结构示意图；

图5为图2中C处的局部放大结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第一锁定组件与第一单向轴承配合时的部分剖面结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-承载柱，2-驱动螺杆，3-导向顶板，4-吊杆，5-导向顶杆，6-第一活动螺母，7-第二活动螺母，8-驱动腔，9-顶杆活动孔，10-扩展连杆，11-承载腔，12-承载盘，13-连接外壳，14-顶柱，15-限位柱，16-第二转动轴，17-第二缓冲层，18-第一转动轴，19-第一缓冲层，20-第一单向轴承，21-吸附环，22-带铁芯线圈。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请作进一步的详细说明，本申请的示意性实施方式及其说明仅用于解释本申请，并不作为对本申请的限定。

第一方面，本申请实施例提供一种用于预制楼梯的吊装装置，如图1~图5所示，该用于预制楼梯的吊装装置包括牵引机构、承载柱1、驱动机构、导向顶板3和吊爪。

牵引机构作为吊装过程中主要的动力来源，其可以被配置为起重机。

承载柱1可以被配置为圆柱形以便于配合预制楼梯上的吊装孔，承载柱1轴向一端与牵引机构的牵引绳连接以在工作状态下通过牵引绳的带动进行升降，其中，可以在承载柱1轴向一端设置多个吊装点，多个吊装点关于承载柱1的轴线呈圆周排布，多个吊装点分别与牵引绳连接。

驱动机构设置于承载柱1上。

导向顶板3的数量至少为三个，导向顶板3与承载柱1活动连接且沿承载柱1周向均布，每个导向顶板3与驱动机构传动配合以沿承载柱1的径向与吊装孔的内壁滚动接触，即导向顶板3在驱动机构的带动下可以沿承载柱1的径向靠近或远离吊装孔的内壁，当所有的导向顶板3与吊装孔的内壁滚动接触后，承载柱1在其自身径向上被限位，并且，此时承载柱1的轴线与吊装孔的轴线重合。

吊爪与承载柱1活动连接并与驱动机构传动配合以沿承载柱1的径向扩展，其中，吊爪扩展后，承载柱1升降时，吊爪能够钩接于预制楼梯。

使用时，使承载柱1穿设在吊装孔中，当导向顶板3位于吊装孔中且吊爪位于吊装孔外时，控制驱动机构动作，导向顶板3在驱动机构的带动下朝吊装孔的内壁方向运动，吊爪在驱动机构的带动下进行扩展，当导向顶板3与吊装孔的内壁滚动接触时，通过牵引机构带动承载柱1动作直到吊爪与预制楼梯钩接；待预制楼梯吊装至安装位置后，控制牵引机构动作，由于承载柱1的重力作用以及导向顶板3与吊装孔内壁为滚动接触，承载柱1能够自由下落，即吊爪能够自行脱离预制楼梯，控制驱动机构动作，导向顶板3在驱动机构的带动下朝远离吊装孔内壁方向运动，同时吊爪进行收拢，待吊爪收拢至预期状态后，控制牵引机构动作以将承载柱1拉出吊装孔以实现吊装装置与预制楼梯的自动分离。

本申请实施例中，通过导向顶板3的设置，在吊爪扩展后，通过导向顶板3的导向作用，吊爪整体的运动方向可以沿吊装孔的轴线方向运动，从而吊爪能够稳定的与预制楼梯钩接；并且导向顶板3与吊装孔的内壁为滚动接触，因而解除牵引机构的牵引力后，承载柱1能够在自身重力作用下自由下落，从而实现吊爪与预制楼梯的分离，进而实现自动拆卸流程。

在第一方面的一些可选实施例中，驱动机构可以包括驱动源、驱动螺杆2、第一活动螺母6和第二活动螺母7。

驱动源具体可以被配置为旋转电机，驱动源的输出轴与驱动螺杆2同轴连接，从而驱动螺杆2在驱动源的带动下实现自转运动。

驱动螺杆2可以转动设置于承载柱1上。具体的，承载柱1上可以自其中一个端面沿自身轴向开设圆形的驱动腔8，驱动螺杆2同轴插设于驱动腔8中并与驱动腔8的腔底转动连接，驱动螺杆2与该腔底之间可以配置滚动轴承以保证驱动螺杆2的转动流畅性，承载柱1上的该端面可以连接顶盖，其中，顶盖与驱动螺杆2轴孔配合，顶盖与驱动螺杆2之间也可以配置滚动轴承以保证螺杆的转动流畅性，而顶盖本身可以对驱动螺杆2起到定位作用。

第一活动螺母6与驱动螺杆2传动配合，第一活动螺母6上转动连接有多个导向顶杆5，每个导向顶杆5与导向顶板3转动连接，其中，第一活动螺母6可以位于驱动腔8内，在驱动腔8的腔壁上开设数量与导向顶杆5数量相等的顶杆活动孔9，导向顶杆5一端与第一活动螺母6转动连接，另一端穿过顶杆活动孔9位于驱动腔8外部并与导向顶板3转动连接。

第二活动螺母7与驱动螺杆2传动配合，第二活动螺母7通过扩展连杆10与吊爪连接。

初始状态下，第一活动螺母6位于驱动螺杆2上的第一位置，此时，导向顶杆5的长度方向与驱动螺杆2的长度方向形成夹角，导向顶板3的内侧板面贴附在承载柱1的外壁面上；驱动驱动螺杆2转动，第一活动螺母6沿驱动螺杆2的轴向运动到驱动螺杆2上的第二位置，第一活动螺母6运动过程中，导向顶杆5的长度方向与驱动螺杆2长度方向的夹角逐渐变大，同时导向顶杆5经顶杆活动孔9向外伸出，导向顶板3朝吊装孔内壁方向移动，当第一活动螺母6运动到第二位置时，导向顶杆5的长度方向与驱动螺杆2的长度方向垂直，此时导向顶板3与吊装孔的内壁滚动接触。在第一活动螺母6自第一位置运动至第二位置的过程中，第二活动螺母7同时在驱动螺杆2上运动，第二活动螺母7通过扩展连杆10的传动带动吊爪进行扩展，当第一活动螺母6位于第二位置时，吊爪扩展至预期状态。

可理解的是，本申请实施例中的顶杆活动孔9为一斜孔以适应导向顶杆5的初始状态；且顶杆活动孔9的通径大于导向顶杆5的截面最大跨径以适应导向顶杆5的转动状态，具体来说，导向活动孔为一椭圆孔，导向活动孔的孔口中位于驱动腔8内的为内侧孔口，另一个为外侧孔口，在驱动螺杆2的轴向方向上，内侧孔口和外侧孔口的中心具有间距，内侧孔口的最高点高于外侧孔口的最低点，且该两点的间距大于等于导向顶杆5的直径。

在第一方面的一些可选实施例中，第一活动螺母6上套接有第一单向轴承20，第一单向轴承20配置有用于锁定可转动方向的第一锁定组件，即通过第一锁定组件的锁定作用能够使第一单向轴承20的内圈和外圈相对固定；第二活动螺母7上套接有第二单向轴承，第二单向轴承配置有用于锁定可转动方向的第二锁定组件，即通过第二锁定组件的锁定作用能够使第二单向轴承的内圈和外圈相对固定。

如上所述，由于第一活动螺母6位于驱动腔8内，因而实际实施时，第一锁定组件和第二锁定组件均可配置为电磁铁。具体的，以第一锁定组件为例进行说明，可参阅图6，第一锁定组件包括带铁芯线圈22和吸附环21，吸附环21同轴固定连接在第一单向轴承20的内圈上，带铁芯线圈22弹性滑动连接在第一单向轴承20的外圈上，向带铁芯线圈22通电后，铁芯能够吸附在吸附环21上，从而实现第一单向轴承20的锁定；第二锁定组件与第一锁定组件结构相同，不再赘述。

假定第一单向轴承20和第二单向轴承的可转动方向均为顺时针方向，进行吊装装置与预制楼梯的配合时，使驱动螺杆2逆时针转动，此时第一活动螺母6和第二活动螺母7能够在驱动螺杆2上活动，导向顶板3朝靠近吊装孔内壁的方向运动，吊爪逐渐展开；预制楼梯吊装完成后，通过第二锁定组件锁定第二单向轴承，使驱动螺杆2顺时针转动，第二活动螺母7能够在驱动螺杆2上运动，而第一活动螺母6由于第一单向轴承20的作用会随驱动螺杆2同步转动，也就是说此时导向顶板3的位置不变，从而当吊爪收拢后导向顶板3仍然能够与吊装孔的内壁接触，这样可以为承载柱1脱离吊装孔提供导向作用；承载柱1脱离吊装孔后，解除第二锁定组件对第二单向轴承的锁定，通过第一锁定组件锁定第一单向轴承20，是驱动螺杆2顺时针转动，第一活动螺母6能够在驱动螺杆2上运动，从而导向顶板3能够朝靠近承载柱1的方向运动，而第二活动螺母7由于第二单向轴承的作用会随驱动螺杆2同步转动，也就是说此时吊爪此时不再具有收拢趋势；待导向顶板3运动到位后，解除第一锁定组件对第一单向轴承20的锁定。

在第一方面的一些可选实施例中，导向顶杆5与导向顶板3之间配置有扭簧以使导向顶板3的板面与导向顶杆5的长度方向能够保持垂直。这样设置，导向顶板3运动的过程中不会相对于导向顶杆5随意摇摆，能够防止因摇摆幅度过大导致的导向顶板3端面与吊装孔内壁接触。

在第一方面的一些可选实施例中，导向顶板3被配置为与吊装孔内壁适配的弧形板，其中，弧形板上通过沟槽锁球工艺设置有若干用以滚动接触吊装孔内壁的钢球。这样设置，导向顶板3与吊装孔的内壁接触更加稳定，有利于提升导向顶板3的导向作用。

在第一方面的一些可选实施例中，吊爪具体可以包括至少三个沿承载柱1周向均布的吊杆4，吊杆4一端与承载柱1转动连接，吊杆4中部与扩展连杆10一端转动连接，扩展连杆10另一端与第二活动螺母7转动连接。

在第一方面的一些可选实施例中，承载柱1上设置有间隔排布的第一耳板和第二耳板，吊杆4一端位于第一耳板和第二耳板之间并通过第一转动轴18分别与第一耳板和第二耳板转动连接，承载柱1上还设置有承载腔11以在吊杆4转动时供吊杆4端部活动并通过腔壁对吊杆4端部形成转动限位，也就是说吊爪张开到预期状态时，吊杆4的端部与承载腔11的腔壁相接触，其中，第一转动轴18与第一耳板、第二耳板之间分别配置有第一缓冲层19。这样，当吊杆4另一端与预制楼梯钩接并在吊装过程中承力时，扩展连杆10与吊杆4的连接点作为支点，由于第一转动轴18与第一耳板、第二耳板之间分别配置有第一缓冲层19，因此由承载腔11的腔壁对吊杆4施加反力来限制吊杆4的旋转，而第一转动轴18承力小得多，如此可以保证吊杆4与承载柱1的相对转动流畅。

在第一方面的一些可选实施例中，承载柱1一端连接有承载盘12，承载盘12上设置有与吊杆4位置对应的限位柱15，当吊爪展开时，每个吊杆4分别能够与限位柱15抵接，其中，扩展连杆10通过第二转动轴16与吊杆4转动连接，第二转动轴16与吊杆4之间配置有第二缓冲层17。这样设置，吊装过程中扩展连杆10基本不提供起吊力，一方面保证吊杆4与扩展连杆10转动流程，另一方面能够大大降低驱动螺杆2的轴向负载。

在第一方面的一些可选实施例中，承载柱1通过顶紧机构与牵引绳连接；其中，顶紧机构包括连接外壳13、顶紧驱动组件和顶柱14；连接外壳13与承载柱1固定连接；顶紧驱动组件位于连接外壳13内；至少三个顶柱14活动穿设在连接外壳13上并呈多边形排布，每个顶柱14与顶紧驱动组件传动连接以在顶紧驱动组件的带动下穿行于连接外壳13，顶柱14用于当承载柱1位于吊装孔内时与预制楼梯抵触。

其中，顶紧驱动组件可以被配置为丝杠滑块机构，每个顶柱14与丝杠滑块机构中的滑块连接。这样设置，当吊爪与预制楼梯钩接时，可以通过顶紧驱动组件带动顶柱14动作以使顶柱14顶紧在预制楼梯上，如此相当于预制楼梯被顶柱14和吊爪所夹持，从而能够避免吊装过程中因振动而导致的吊爪与预制楼梯发生碰撞的情形。

第二方面，本申请实施例提供一种用于预制楼梯的吊装方法，基于第一方面的用于预制楼梯的吊装装置实现，该用于预制楼梯的吊装方法包括以下内容：

使承载柱1穿过预制楼梯的吊装孔；

通过牵引机构提升承载柱1直至导向顶板3位于吊装孔内且吊爪位于吊装孔外；

通过驱动机构带动导向顶板3以及吊爪动作以使导向顶板3与吊装孔的内壁滚动接触且使吊爪扩展；

通过牵引机构提升承载柱1直至吊爪钩接于预制楼梯；

移运预制楼梯至安装位置；

通过牵引机构下放承载柱1以使吊爪脱离预制楼梯；

通过驱动机构带动吊爪动作以使吊爪收拢；

通过牵引机构提升承载柱1直至承载柱1脱离吊装孔。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。