申请/专利权人：财团法人船舶暨海洋产业研发中心

申请日：2018-06-12

公开（公告）日：2020-10-13

公开（公告）号：CN109024600B

主分类号：E02D13/04(20060101)

分类号：E02D13/04(20060101)

优先权：["20170612 TW 106119520"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.13#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2018.12.18#公开

摘要：本发明公开了一种旋臂式样架的运作方法。所述旋臂式样架以多个调平模块补偿海床高低差，并结合旋臂于载架上的旋转运动牵引一导桩模块辅助打桩作业进行。

主权项：1.一种旋臂式样架的运作方法，其特征在于，包括：a.提供一旋臂式样架；b.至少一旋臂通过一转动模块带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将一导桩模块带至一调平模块的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座；以及c.所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至一桩件打桩完成；其中，步骤b中，所述调平模块更通过至少一第一致动组件调节自身的高度或倾斜角度，借以调整所述载架整体的高度或倾斜角度；每个所述至少一旋臂通过其上的一滑动模块于所述至少一轨面运动，且其中，所述滑动模块包括：一轮架，与每个所述至少一旋臂连接；至少一轮子，设于所述轮架上且个别与所述至少一轨面接触；以及至少一导引片，设于所述轮架上且相应每组所述至少一定位凸块的数量及位置设置。

全文数据：旋臂式样架的运作方法技术领域[0001]本发明涉及一种旋臂式样架的运作方法，尤指一种具有载架，且可通过至少一旋臂于载架上旋转运动并决定下粧位置的水下作业用打桩样架。背景技术[0002]对于许多水上或水下的重大工程，必须先稳固其海床工事的基底才能够续行后续的相关工程。近年来，随着离岸风力发电机等海上建筑工事日益频繁，水下的打桩作业日显重要。无论是架设海上平台或是架设任何位于海床上的工事，往往会需要通过打桩的方式来稳固其基底。[0003]在打桩之前，为了适应不同的海床地形，通常会通过样架的方式来替打粧的位置定位，并调整桩件打入海床的角度等。对多桩基础的施作而言，习用的打粧方式及样架常会配合自升式平台船使用，即将平台船水平度直接作为样架的水平度，并以其两只脚作为样架导引，通过绞机来进行样架吊放等作业。所述种作业方式是利用连通管原理侦测样架的水平。[0004]由于此种技术必须依赖特定的载具类型作使用，因此不论是载具的取得或改装都是相当花费时间与成本的。[0005]而另一种类型的样架采用可以水下调整的技术。也就是所述些种类的样架在各个导粧套筒之间设有可以改变间距的机械结构。并且所述种类样架具备调平机构可以补偿海床的高低差以维持样架的水平度与高度，所述调平机构通常包括有水平式的调整或是垂直位移式的调整动作。此外，为了方便让导粧套筒可以符合打桩时的需求，有些导桩套筒亦会制作为可开合的结构或在其内部设置有可开合调整的结构。[0006]然而，传统的样架结构必然会为了打粧的数量准备相应数量的导粧套筒结构。所述些多个导桩套筒结构的设置将会大幅的提高样架的成本以及重量。实为样架使用上不小的问题。发明内容[0007]为解决先前技术中所提及的问题，本发明提供了一种旋臂式样架的运作方法。首先执行步骤a提供一旋臂式样架，接着执行步骤b至少一旋臂通过一转动模块带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将所述导桩模块带至一调平模块的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座，最后执行步骤c所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至所述粧件打桩完成。[0008]其中，步骤b中，所述调平模块更通过至少一第一致动组件调节自身的高度或倾斜角度，借以调整所述载架整体的高度或倾斜角度。以上对本发明的简述，目的在于对本发明的数种面向和技术特征作一基本说明。发明简述并非对本发明的详细表述，因此其目的不在特别列举本发明的关键性或重要组件，也不是用来界定本发明的范围，仅为以简明的方式呈现本发明的数种概念而己。附图说明[0009]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。[0010]图1为本发明实施例的结构示意图；[0011]图2为本发明实施例调平模块的结构示意图；[0012]图3为本发明实施例导粧模块的结构示意图；[0013]图4为本发明实施例固粧锁的结构运作示意图；[0014]图5为本发明实施例固粧锁的另一结构运作示意图；[0015]图6为本发明实施例旋臂的结构示意图；[0016]图7为本发明实施例滑动模块的结构示意图；[0017]图8为本发明实施例运作方法的流程图。[0018]标号名称[0019]10旋臂式样架[0020]100载架[0021]101轨面[0022]102定位凸块[0023]1〇3锁固承座[0024]200调平模组[0025]201第一致动元件[0026]202第一调整件[0027]300转动模组[0028]301第二致动元件[0029]400导桩模组[0030]401第一固桩件[0031]402第二固桩件[0032]403支撑结构[0033]404第三致动元件[0034]405固桩锁[0035]500旋臂[0036]501锁固件[0037]502滑动模组[0038]5021轮架[0039]5022轮子[0040]5023阻尼元件[0041]5〇24第四致动元件[0042]5025导引片[0043]503转角锁[0044]504第二调整件[0045]P桩件[0046]a-c步骤[0047]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式[0048]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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作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。[0049]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0050]为能了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，兹进一步以如图式所示的较佳实施例，详细说明如后：[0051]本实施例所提及的第一至第四致动组件是以液压缸的方式实现。然实际上仅要可以推动本实施重量的致动组件，应皆被包括于本发明的范围的内，合先叙明。[0052]请参照图1，图1是本发明实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种旋臂式样架10,包括载架100、转动模块300、至少一调平模块200、旋臂500以及导桩模块400。其中，本实施例中的转动模块300可以采用液压马达。[0053]其中，载架1〇〇为环状且设有至少一轨面101，转动模块300设于载架100的中心，至少一调平模块200与所述载架100连接，而旋臂500与转动模块300连接，且旋臂500可移动地与至少一轨面101接触，并且导桩模块400与旋臂连接500。[0054]在本实施例中，载架100的样态是以一大一小的环形架所构成。其中两个环形架上具有的轨面101会与旋臂500中的滑动模块502内的轮子5022接触可先参照图7。由于本实施例实际上会于水下施作的缘故，因此让轨面101能使轮子5022能于其上顺利运行属于本实施例相当重要的一环。在其他可能的实施样态中，载架100更可以是其他封闭的几何环形，如四边形、三角形或其他几何多边形等。仅要将轮子5022设计为可以在封闭的几何环形中转向并运行者，应皆包括在本发明的范围之内。[0055]本实施例中，轨面101上可以设有复数个凹痕可详参图7。每一凹痕可以提供海流流经的通路并增加摩擦力，让轮子5022不容易偏出轨面101的轨道。此外，由于旋臂500是以旋转的方式运动。所述运动方式对于轮子5022来说实际上执行的动作是不停的在转弯。因此，为减少离心力对轮子5022所带来的负担及风险。本实施例的轨面101设计为往载架100中心即整个载架封闭几何图形的重心点方向微倾的角度，以利于轮子5022运动。[0056]接着请同时参照图1及图2,图2是本发明实施例调平模块的结构示意图。本实施例中，调平模块200与载架100间更设有第一调整件202,且每个调平模块200中设有至少一第一致动组件201。更具体而言，本实施例于载架100各90度的部位各设有一个调平模块200。每个调平模块200呈现长方体的架构。所述架构中包括底座以及摇架，其中摇架的四个角落设有第一致动组件201。[0057]通过四个第一致动组件201的运动，本实施例可以调整调平模块2〇〇的高度或倾斜角度。而第一调整件202则可以调整载架100与调平模块200之间的间距。因此综观本实施例，可得知四个调平模块200可以协同调整载架100的整体高度或倾斜程度，来达到适应不同海床地形的目的。而第一调整件202可以调整调平模块200距离载架1〇〇中心的距离，以符合更多的水下作业需求。[0058]因此，为了能让旋臂500可以在带动导桩模块400到正确的调平模块200上，本实施例中载架100依据四个调平模块200的位置及组数相应设有相同位置及组数的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103。关于本实施例的定位凸块102及锁固承座103可先参照图6以及图7的不意。[0059]本实施例中，由于仅使用单个旋臂500以及单个导桩模块400的缘故，因此在部份打粧作业结束后，桩件P不会完全没入海床或调平模块200的实施例中，必然需要提供让导桩模块400得以脱离桩件P机构。而在其他可能的实施样态中，旋臂500的数量可以设置为至少一旋臂500即可。意即当两个旋臂500时，其两者旋臂500间的夹角为180°的机构设计；而为三个旋臂500时，其之间的夹角设置为120°，并与转动模块300连接。也就是说，如有需要，本发明旋臂500的数量可以在维持转动与速度的平衡下依照需求增设，本发明并不加以限制。[0060]请同时参照图3及图4，图3是本发明实施例导桩模块的结构示意图；图4是本发明实施例固桩锁的结构运作示意图。如图3及图4所示，本实施例中，导桩模块400实质上是构筑成套筒机构的组件，可以引导桩件P进入其中之后穿过调平模块200,并打桩进入海床之中。[0061]所述导桩模块400包括第一固桩件401及第二固粧件402。其中第二固桩件402通过固桩锁405与第一固桩件401紧扣。此外，第一固粧件401及第二固桩件4〇2各通过第三致动组件404与旋臂500连接。[0062]可对照图1以及图3中导粧模块400实施上的差异。在图3中，为了能够让打开后的导桩模块400,其随着旋臂500的回转动作不会触及粧件P，本实施例依据需求将第一固桩件401及第二固粧件402的开合角度范围为0-120°。第一固粧件401及第二固桩件402的开合角度是通过第三致动组件404的拉放决定。此外，由于导粧模块400实质上是构筑成套筒机构的缘故，本实施例中的第一固桩件401及第二固粧件402上设有至少二支撑结构403。[0063]本实施例的支撑结构403可以是肋片或鳍片状具有导引功能外观的机构，并有效围绕导桩模块400，联合形成一个具有导角的套筒结构。如此一来，当桩件P要放入导桩模块400中时，支撑结构403得设置可以提供更好的定位能力以及固定能力，加速打桩作业的进行，亦提高打桩时的精准程度。由于本实施例的第一固桩件401及第二固桩件402设置为可开合的机构，因此打粧作业时难免会让第一固桩件401及第二固桩件402承受部份的应力。[0064]为避免第一固桩件401及第二固桩件402因为打桩的应力而损毁，如图4所示，本实施例中第二固桩件402通过固桩锁405与第一固桩件401紧扣。在图4的实施样态中，固桩锁405是一U型或马蹄型的机构。其中央设有一着力点并可转动地与一个设于第一固桩件401或第二固桩件402上的液压缸连接。通过液压缸的作用，可以改变固桩锁4〇5的上锁及开锁。而当打粧作业进行时，液压缸推动着力点，使固桩锁405上锁。因此第一固桩件401及第二固桩件402产生的打桩应力会由固粧锁405协同承受。[0065]请参照图6,图6是本发明实施例旋臂的结构示意图。如图6所示，先前提及本实施例中载架100依据四个调平模块200的位置及组数相应设有相同位置及组数的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103。在图6中可以见到锁固承座103的位置。而在图6中，亦可以清晰见到旋臂500与转动模块300通过至少一锁固件501连接。[0066]本实施例的锁固件501设定为插销式的锁固方式。请一并参照图1及图7,图7是本发明实施例滑动模块的结构示意图。在图7的实施例中，可得知旋臂500设有滑动模块502。滑动模块502包括T字形的轮架5021、至少一轮子5〇22以及至少一导引片5025。其中，每个轮子5022上设有至少一第四致动组件5024与至少一阻尼组件5〇23,所述至少一第四致动组件5024及至少一阻尼组件5023各与轮架5021连接。[0067]因此，由图7的示意可以得知，滑动模块5〇2中的第四致动组件5〇24可以协同转动模块300中的至少一第二致动组件301—并让旋臂5〇0、转动模块3〇0以及导桩模块400下降。实质上的运作机制是当要进行打桩时，会先选定要进行作业的调平模块200。而转动模块300会带动旋臂500转动到调平模块200的位置。[0068]当旋臂5〇0转动完成后，旋臂500与转动模块300连接的锁固件5〇1会以插销的型式锁定旋臂500。而为了吸收打桩时旋臂5〇〇所产生的应力，锁固件501中的插销并非完全死锁，而是留有至少一吸震空间。本实施例中的吸震空间留有3公分的间距，实际上本发明不以此为限。[0069]而后，滑动模块502中的第四致动组件5024协同转动模块300中的至少一第二致动组件301—并让旋臂500、转动模块300以及导桩模块400下降。下降的同时，滑动模块502中的至少一导引片5〇25会通过其上的导角与载架100上的定位凸块102接合可参照图7。接合完成后代表旋臂500已经靠拢在载架100之上。进一步为了防止打桩时产生让旋臂500左右位移的应力。图6中标示了锁固承座103以及旋臂500相应所述锁固承座103设有至少一转角锁503的机构特征。[0070]本实施例中的转角锁5〇3实际上是转角缸，具有如靴子般的钩状机构。可在插入锁固承座103后以自体旋转的方式将钩状机构转入锁固承座1〇3之中，勾住并夹持锁固承座103,达成固定旋臂500的功效。[0071]由于本实施例在水下运作，无法避免的会面临到至少一轨面上飘落杂物的状况产生。因此，移动模块502中的轮子5〇22上设有阻尼组件5〇23。本实施例中，阻尼组件5023可以采用弹簧避震器、液压避震器、气压避震器或其组合，用以有效减少轮子5〇22因为辗过杂物而产生的振动。此外，本实施例的轮子5〇22设计在运行时可以具有10度左右的偏量，除了协助环状运动的顺畅度之外，更可以有效吸收因为辗到杂物而产生的偏移现象。[0072]在其他可能的实施样态中，前述的转角锁5〇3、锁固承座103、导引片5025以及定位凸块102更可以采用磁铁或电磁的手段来协助定位，本发明并不加以限制。[0073]接着请参照图8，图8是本发明实施例运作方法的流程图。如图8所示，本实施例的旋臂式样架的运作方法主要包括步骤a_c，是可以通过图1-图7中所载的旋臂式样架1〇来实现。[0074]首先执行步骤a提供一旋臂式样架，接着执行步骤b至少一旋臂通过一转动模块带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将所述导粧模块带至一调平模块的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座，最后执行步骤c所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至所述桩件打粧完成。[0075]本实施例的运作方法在步骤a提供一旋臂式样架中，是采用图1-图7中所载的旋臂式样架10作为实施依据。而步骤b至少一旋臂通过一转动模块带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将所述导桩模块带至一调平模块的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座，是指转动模块300会依据调平模块200的位置通过旋臂500将导粧模块400带到调平模块2〇〇上，接着便会执行步骤c所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至所述桩件打桩完成。[0076]在本实施例中，步骤b执行时，调平模块200更通过至少一第一致动组件201调节自身的高度或倾斜角度。更进一步来说，调平模块200在确定好角度调整位置之后，可以有效的决定整个载架100在海床上是否水平。如为水平，则可将桩件P收纳进导粧模块400之中。此外，当转动模块3〇0转动旋臂500时，旋臂500是通过其上的至少一轮子5022于至少一轨面101运动。[0077]在步骤c中，旋臂500、导桩模块400以及转动模块300的下降是通过前述锁固件501将旋臂500与转动模块300固定后，再依序通过旋臂500上设有的至少一导引片5025及至少一转角锁503与载架100上的至少一定位凸块102及至少一锁固承座103固定而达成。至于整体机构的上下移动则是由第二致动组件301及第四致动组件5024达成。[0078]此外，步骤c打桩的途中，导粧模块400中的固桩锁405会锁合第一固桩件401及第二固桩件402,以达到稳固打桩作业的效果。[0079]本实施例当执行完步骤a-c之后，更可以执行步骤d-g。首先执行步骤d所述导粧模块解锁，并由所述导粧模块中的一第一固桩件及一第二固桩件打开后，使所述至少一旋臂及所述转动模块上升。由于桩件P已经打粧完成，为避免导粧模块400移动时受到桩件P的限制或干扰。因此导粧模块400中的第一固桩件401及第二固粧件402便会打开，锁固承座103中的转角锁503解锁。第二致动组件301及第四致动组件5024抬升旋臂500及转动模块300。[0080]抬升完成后，接着执行步骤e所述转动模块带动所述至少一旋臂转至次一所述调平模块的位置，并容纳次一所述桩件。实质上步骤e的执行内容是前述步骤b的内容。接着执行步骤f所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打粧，直至次一所述桩件打粧完成。而步骤f中的执行内容是为步骤c的内容。上述步骤e及步骤f的差异仅在调平模块2〇〇的位置不同。因此，最后执行步骤g，重复执行步骤d_f，直至所有所述调平模块皆完成打桩。也就是旋臂式样架10中的所有调平模块200皆完成打桩作业。[0081]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种旋臂式样架的运作方法，其特征在于，包括：a.提供一旋臂式样架；b.至少一旋臂通过一转动模块带动旋转，沿着一载架上的至少一轨面将一导桩模块带至一调平模块的位置，所述载架设有至少一定位凸块及至少一锁固承座；以及c.所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至一桩件打桩完成；其中，步骤b中，所述调平模块更通过至少一第一致动组件调节自身的高度或倾斜角度，借以调整所述载架整体的高度或倾斜角度。2.如权利要求1所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤b中，所述调平模块更通过至少一第一调整件调节与所述载架间的间距。3.如权利要求1所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤b中，每个所述至少一旋臂通过其上的一滑动模块于所述至少一轨面运动。4.如权利要求3所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，所述滑动模块包括：一轮架，与每个所述至少一旋臂连接；至少一轮子，设于所述轮架上且个别与所述至少一轨面接触；以及至少一导引片，设于所述轮架上且相应每组所述至少一定位凸块的数量及位置设置；其中，每个所述至少一轮子上设有至少一第四致动组件与至少一阻尼组件，所述至少一第四致动组件及所述至少一阻尼组件各与所述轮架连接。5.如权利要求4所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤c中，所述至少一旋臂依序通过其上设有的所述至少一导引片及所述至少一转角锁与所述载架上的所述至少一定位凸块及所述至少一锁固承座固定。6.如权利要求4所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤c中，每个所述至少一旋臂中的所述至少一轮子上设有至少一第四致动组件，且所述转动模块中更设有第二致动组件，所述至少一第四致动组件协同所述至少一第二致动组件一并让所述至少一旋臂、所述转动模块以及所述导桩模块下降。7.如权利要求4所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，其中所述阻尼组件为弹簧避震器、液压避震器、气压避震器或其组合。8.如权利要求1所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤c中打桩完成之后，更执行以下步骤：d.所述导桩模块解锁，并由所述导桩模块中的所述第一固粧件及所述第二固桩件打开后，使所述至少一旋臂及所述转动模块上升；e.所述转动模块带动所述至少一旋臂转至次一所述调平模块的位置，并容纳次一所述粧件；f.所述至少一旋臂及所述转动模块下降，使所述至少一旋臂固定于所述载架后开始打桩，直至次一所述粧件打粧完成；以及g.重复执行步骤d-f，直至所有所述调平模块皆完成打桩。一9.如权利要求8所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤d中，所述第二固桩件更通过一固桩锁与所述第一固桩件紧扣。10.如权利要求8所述的旋臂式样架的运作方法，其特征在于，步骤4中，所述第一固粧件及所述第二固粧件各通过一第三致動元件与每个所述至少一旋臂连接，且所述第一固粧件及所述第二固粧件的开合角度是通过所述第三致动元件的拉放決定。

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