Основными причинами, обусловливающими сложность комплексной механизации и автоматизации монтажных работ, являются: большая масса и габариты монтируемых конструкций; их разнотипность и разновесность, неоднородность их ориентации относительно монтажных осей и отметок, большие габариты монтажных зон, ведение работ на открытых площадках, подверженных воздействию погодных условий; своеобразие строительного производства, заключающееся в необходимости перемещения монтажных средств по фронту работ (исключение составляет только конвейерная сборка конструкций, когда они перемещаются относительно рабочих сборочных постов, оборудованных специализированными монтажными средствами).

К основным операциям монтажного процесса, оказывающим наибольшее влияние на монтажный цикл, относятся: строповка сборных элементов; их подъем и перемещение; наведение, ориентация или выверка, временное закрепление; расстроповка. Перечисленные операции должны быть в первую очередь механизированы и автоматизированы путем применения современной монтажной оснастки.

Вся монтажная оснастка условно делится на четыре класса, каждый из которых находится на определенном качественно новом уровне по отношению к другому с точки зрения комплексной механизации и автоматизации.

Первый класс монтажной оснастки соответствует свободному методу монтажа. Признаком этого метода является отсутствие ограничений на перемещение монтируемого элемента в пространстве. Его перемещают монтажными грузоподъемными кранами, к рабочим органам которых он прикреплен посредством гибкой связи (троса). Элемент перемещается по неопределенной траектории, причем при раскачивании иногда возникают большие амплитуды колебаний. Выверку конструкций производят вручную, используя только измерительные инструменты: линейки, уровни, мерные ленты, геодезические приборы, отвесы; все это приводит к непроизводительным затратам труда и времени. При свободном методе монтажа не требуется монтажная оснастка для выверки конструкций. Оснастка применяется только для временного закрепления.

Второй класс монтажной оснастки отвечает ограниченно свободному методу монтажа. Признак этого класса оснастки и метода монтажа — ограничение свободы перемещения монтируемого элемента в пространстве на стадии выверки. Во время выверки связи на элемент накладываются посредством монтажной оснастки, и он перемещается под их воздействием. В качестве таких связей используются различные захваты, фиксаторы и пр.

Одни конструкции захватов позволяют выполнять регламентируемые перемещения элементов, т.е. от исходного до проектного положения по определенной траектории без повторяющихся движений; захватами данного типа можно выверять конструкцию способом принудительной фиксации. Работу таких захватов легко автоматизировать, поскольку конструкция выверяется в определенном направлении за одну операцию.

Другие конструкции захватов дают возможность производить нерегламентируемые перемещения, т.е. монтируемый элемент перемещается из исходного положения в проектное по неопределенной траектории путем многократного повторения движения по одному направлению до достижения элементом проектного положения, контролируемого геодезическими инструментами.

Захваты первого типа требуют предварительной выверки их самих. Захваты второго типа устанавливаются примерно вблизи проектного положения конструкции и точно не выверяются, но выверки требуют устанавливаемые ими элементы, т.е. используется способ свободной фиксации. Упомянутое свойство захватов первого типа сокращает технологические простои монтажных кранов и повышает производительность при выверке, хотя несколько увеличивает трудоемкость подготовительных работ.


При использовании захватов второго типа (нерегламентируемых) резко возрастают технологические простои монтажных кранов и снижается производительность труда при незначительном увеличении точности монтажных работ. Ко второму классу монтажной оснастки относятся кондукторы, шаблоны, связи, упоры и фиксаторы.

Третий класс монтажной оснастки для выверки и временного закрепления конструкций обеспечивает полупринудительный, или трафаретный, метод монтажа. Признак этого класса оснастки и метода монтажа — ограничение свободы перемещения монтируемого элемента на стадии наведения и выверки. Под наведением понимают время нахождения элемента вблизи его проектного положения в пределах расширенного поля допусков, обычно превышающего монтажный допуск на установку конструкции в 10, а иногда и в 100 раз. Ограничение свободы перемещения элемента оснасткой такого типа осуществляется на стадии наведения специальными ловителями, а окончательная выверка — специальными устройствами либо теми же ловителями.

Монтажная оснастка третьего класса, как и второго, выверяется до введения в нее монтируемого элемента, причем она может быть только установлена и приблизительно ориентирована. В этом случае приведение элемента в проектное положение контролируется геодезическими приборами, т. е. конструкция оснастки зависит от способа фиксации. К третьему классу монтажной оснастки относятся трафаретные кондукторы и монтажные машины для выверки и временного закрепления. Монтируемые элементы в такие устройства подаются монтажными кранами; они гибко прикрепляются к их рабочим органам.

Четвертый класс монтажной оснастки позволяет автоматизировать монтажный процесс; в него входят устройства, соответствующие принудительному, или координатному, методу монтажа. Признак данного класса монтажной оснастки и метода монтажа — ограничение свободы перемещения монтируемого элемента в пространстве на всех стадиях монтажа, начиная от захвата конструкции до окончательной выверки.

При принудительном монтаже монтажная оснастка четвертого класса обеспечивает перемещение монтируемого элемента на всем протяжении монтажного цикла по заранее заданной траектории, соответствующей заданным программой ее координатам и координатам положения элемента в любой момент времени. Поэтому данный метод монтажа и называется координатным. При таком монтаже может производиться автоматическая фиксация элементов в определенной позиции, т. е. автоматическое приведение их из предмонтажного положения в проектное. Возможны различные принципиальные схемы монтажной оснастки четвертого класса: Рассмотрим некоторые из них.

Монтажный кран с жесткими рабочими органами работает по внешним координатам в автоматическом режиме по заранее заданной программе с механизмами для поиска, захвата и установки элементов. Недостатком такой схемы является высокая подвижность самого крана; увеличение жесткости крана приводит к чрезмерному увеличению его массы (примерно на 30%); кроме того, точность монтажа не удовлетворяет современным требованиям.

Монтажный кран с ощупывающими органами также работает в автоматическом режиме. Ощупывающие органы позволяют устанавливать монтируемый элемент в зависимости от того положения, которое занимают ранее установленные конструкции; они могут быть использованы как связи, повышающие жесткость монтажной машины и передающие часть ветровых и инерционных нагрузок на уже смонтированные и закрепленные конструкции. Недостатком такой схемы является накопление погрешностей монтажа за счет погрешностей установки предыдущих элементов.

Предпринимались попытки создания монтажной машины, выполненной по схеме автономного трафарета, охватывающего большую группу элементов жилого здания. Трафарет выверяют по внешним координатам и стрелой крана подают в него стеновые панели и перегородки, досылаемые гидротолкателями до упоров, определяющих проектное положение монтируемых элементов. Трафарет переставляют по высоте по колоннам. Недостатками такой схемы являются чрезмерно большая масса трафаретного кондуктора (около 60 т) и сложность его изготовления.

Возможна также схема, реализующая двухстадийную фиксацию, т.е. подачу элементов в расширенное поле допусков монтажа конструкций, в пределах технических возможностей усовершенствованных монтажных кранов с последующей выверкой конструкций путем самоустановки и самофиксации. Данный метод позволяет подавать конструкции с точностью 2-50 мм. Сложность такой схемы заключается в обеспечении точности изготовления монтируемых конструкций, создании отвечающих этому требованию схем и устройств самофиксации, в ограниченности области применения этого метода, обусловленной конструкцией зданий и сооружений. Все это повышает стоимость изготовления как монтажных средств, так и монтируемых элементов, а также требует изменения конструктивных схем зданий.

Принципы, заложенные в двухстадийную установку элементов, в схемы монтажных машин с ощупывающими органами и конструкцию трафаретного кондуктора, дают основание считать возможной схему, при которой монтируемые элементы подаются монтажным краном в расширенное поле допусков, образованное монтажной оснасткой, для выверки и временного закрепления небольшой группы элементов или одного из них. Выверка монтажной оснастки может осуществляться автоматически по координатам, а система захватов должна действовать принудительным способом фиксации. Такая схема позволяет обходиться легкой монтажной оснасткой и усовершенствованными монтажными кранами. На точность монтажа, выполненного по такой схеме, не влияет точность изготовления конструкций.