CN107060351A - 一种用于空间钢结构的钢球定位装置 - Google Patents

一种用于空间钢结构的钢球定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于空间钢结构的钢球定位装置，包括一个支架，支架的顶端设有定位杆，定位杆顶端坐标可通过支架进行调整，定位杆周围设有呈等边三角分布的三个定位块，定位块与螺杆螺纹配合，螺杆与设于支架上的三角形架连接，定位块可沿螺杆的杆轴中心线运动，螺杆的顶端设有锥形齿轮A，与设于支架上的锥形齿轮B啮合。通过本发明提供一种能提高钢球安装精度和安装效率的钢球定位装置。

Description

一种用于空间钢结构的钢球定位装置
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是一种用于空间钢结构的钢球定位装置。
背景技术
空间网格钢结构近年来在大跨度公共建筑中得到了广泛应用，如机场航站楼、体育馆等。空间网格钢结构由圆钢管和空心钢球组成，圆钢管在钢球处交汇。空间网格钢结构具有杆件和节点数量多、同一节点交汇杆件数量多的特点。为解决多杆交汇连接的问题，在杆件交汇处设置了空心钢球。在空间网格钢结构施工过程中，钢球的安装定位非常关键，工作量大且繁琐。钢球的空间定位应由其球心(X、Y、Z)三维坐标确定，但球心在球体内部，无法直接观测。目前施工现场的钢球定位常采用下述方法来实现：在待安装球体的下方放置一块钢板，通过调整下部支撑或设垫块来调整钢板的标高(钢板标高与球心标高之间的距离应满足与球相连构件焊接的需要)。具体操作时，先将球心垂直投影到该钢板上，再以该点为圆心，在其周围确定三个点，各点到圆心的距离等于球体半径，相邻各点之间的距离大致相等。安装球体时，先通过支架或吊架将球体置于设计标高处，然后以钢板上的球心投影点为中心点平移球体，用线坠反复检验球体最大边缘的投影，直到该投影完全落在三个预设点上。该测量方法的缺点：一、安装精度较低。尤其是在有风天安装时，线坠摆动较大，很难定位；二、安装效率低。测量过程中需要由三点确定圆心位置，耗时耗力。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种可提高安装精度与效率的用于空间钢结构的钢球定位装置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种用于空间钢结构的钢球定位装置，包括一个支架，支架的顶端设有定位杆，定位杆顶端坐标可通过支架进行调整，定位杆周围设有呈等边三角分布的三个定位块，定位块与螺杆螺纹配合，螺杆与设于支架上的三角形架连接，定位块可沿螺杆的杆轴中心线运动，螺杆的顶端设有锥形齿轮A，与设于支架上的锥形齿轮B啮合。
作为优选，上述支架包括小立管、中间套管、外侧套管，小立管的外壁螺纹与中间套管的内壁螺纹配合，锥形齿轮B固定于中间套管上方，中间套管外设有与三角形架连接的外侧套管，外侧套管与中间套管之间以及中间套管与小立管之间设有限制其作相对运动的限位装置。
作为优选，上述限位装置包括一个设于中间套管上的卡槽A和一个设于小立管上的卡槽B，卡槽A外侧设有与其配合的制动环A和制动螺旋A，制动环A上部端面与外侧套管下部端面通过齿牙咬合，卡槽B外侧设有与其配合的制动环B和制动螺旋B，制动环B上部端面与中间套管下部端面通过齿牙咬合。
作为优选，所述小立管底部设有小立管底盘并与基座板连接，基座板下方设有一个通过扣件与脚手架固定的基座托架，基座板和基座托架之间设有呈等边三角分布的脚螺旋，脚螺旋与基座板之间通过球关节连接。
作为优选，所述小立管底盘上设有一个圆水准器。
作为优选，所述基座板上设有一个圆形开孔，基座板下方设有一个滑槽块，滑槽块长度大于基座板圆形开孔直径，连接螺旋穿过滑槽块、基座板圆形开孔与小立管底部内侧螺纹配合连接。
作为优选，所述锥形齿轮A、锥形齿轮B外侧设有护筒和盖板。
作为优选，所述螺杆下方设有与其对应的刻度尺，刻度尺与三角形架相连接。
发明有益的效果是：可通过调整定位杆顶端(X、Y、Z向)坐标的方式进行钢球球心空间定位，钢球下不需垫钢板或垫块，不需把钢球球心投影到钢板上；可通过三个定位块和一个定位杆共四个控制点来保证钢球就位，不须用线坠对准钢球直径任意三点的投影。显著提高了钢球的安装精度和安装速度；操作简便，在刮风时也可使用；可直接固定在脚手架上，脚手板上无需再额外放置钢板和垫块作为支撑，减少施工成本；适用于任何直径的钢球。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图剖面图；
图3是本发明的结构爆炸图；
附图标记说明：扣件1、基座托架2、脚螺旋3、基座板4、球关节5、连接螺旋6、滑槽块7、小立管底盘8、小立管9、中间套管10、外侧套管11、制动环A12、制动环B13、圆水准器14、护筒15、盖板16、定位块17、刻度尺18、螺杆19、锥形齿轮A20、锥形齿轮B21、定位杆22、三角形架23、制动螺旋A24、制动螺旋B25、卡槽A26、卡槽B27。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：如图1-图3所示，由扣件1、基座托架2、脚螺旋3、基座板4、球关节5、连接螺旋6、滑槽块7组成基座部分。扣件1构造和施工现场的脚手架扣件完全相同，在与基座托架2连接处可360度转动。基座托架2和基座板4间有脚螺旋3，旋转脚螺旋3可调节基座托架2和基座板4的距离，使圆水准器14的气泡居中，从而保证基座板4水平。基座板4下部的螺杆上端有球关节5，可360度转动。连接螺旋6能沿滑槽块7平动，滑槽块7固定在基座板4底面并能绕滑槽块7一端转动。拧紧连接螺旋6能使小立管底盘8固定在基座板4上并紧密贴合。
小立管底盘8与小立管9相连在一起。小立管9外侧依次为中间套管10、外侧套管11。小立管9为实心钢管，中间套管10和外侧套管11为空心钢管，小立管9外壁有螺纹，中间套管10内壁有螺纹，二者螺纹咬合。外侧套管11内外壁均无螺纹。中间套管10、外侧套管11下部端面有齿牙，制动环B13、制动环A12上部端面有齿牙。
中间套管10外壁有卡槽A26，制动螺旋A24上的螺杆穿过制动环A12壁的孔伸入卡槽A26内。制动螺旋A24置于卡槽A26上部并拧紧时，制动环A12与中间套管10卡紧，制动环A12上部端面齿牙与外侧套管11下部端面齿牙咬合，导致外侧套管11与中间套管10之间无相对运动。
小立管9外壁有卡槽B27，制动螺旋B25上的螺杆穿过制动环B13壁的孔伸入卡槽B27内。制动螺旋B25置于卡槽B27上部并拧紧时，制动环B13与小立管9卡紧，制动环B13上部端面齿牙与中间套管10下部端面齿牙咬合，中间套管10与小立管9之间无相对运动。
中间套管10与锥形齿轮B21、定位杆22连接为一体，外侧套管11与三角形架23连接为一体，螺杆19一端与锥形齿轮A20连接为一体，另一端嵌入三角形架23。螺杆19穿过定位块17且与定位块17内部螺纹咬合，定位块17可沿刻度尺18平动。锥形齿轮A20与锥形齿轮B21啮合。
原理：三个定位块确定一个等边三角形，等边三角形的中心与定位杆的轴心重合，由定位杆顶端和三个定位块顶端共四点来确定一个钢球的空间位置。当钢球置于定位杆顶端时，由三个组成等边三角形的定位块来保证钢球球心与定位杆轴心重合。
使用方法(假定球心坐标为X、Y、Z，球半径为R)：
一、初步定位：把扣件1固定于脚手架的钢管上，把定位杆22顶端作为该装置的测设点，测设点的理论三维坐标为(X、Y、Z-R)。此时该装置的初步定位位置与最终理论测设位置偏差不应超过100mm。
二、拧紧连接螺旋6，使小立管底盘8和基座板4完全贴合。
三、旋转三个脚螺旋3，使圆水准器14水泡居中，目的是保证基座板4水平。
四、用现场测量仪器先找到测设点(X、Y、(Z–R))，然后拧松连接螺旋6，调整小立管底盘8的位置，使定位杆22顶端水平坐标为(X、Y)，再拧紧连接螺旋6。假定此时制动螺旋A24和制动螺旋B25均呈放松状态。
五、把制动环A12向上推，使制动环A12上端的齿牙与外侧套管11下端的齿牙咬合，然后把制动螺旋A24的螺杆拧入卡槽A26。此时制动螺旋A24为拧紧状态，制动螺旋B25为放松状态。
六、转动三角形架23(此时外侧套管11和中间套管10间有齿牙约束不可相对运动，小立管9与中间套管10间可相对运动)，三角形架23带动外侧套管11和中间套管10同步转动，因小立管9外壁与中间套管10内壁有螺纹咬合，所以三角形架23转动时中间套管10上升带动三角形架23上部零件包括定位杆22一起上升，等定位杆22顶部尖头的Z向坐标为(Z–R)时停止转动三角形架23。
七、把制动环B13向上推，使制动环B13上端与中间套管10下端的齿牙咬合，然后把制动螺旋B25的螺杆拧入卡槽B27，放松制动螺旋A24。此时制动螺旋B25为拧紧状态，制动螺旋A24为放松状态。
八、转动三角形架23(此时中间套管10与小立管9间有齿牙约束不能发生相对运动，外侧套管11可随三角形架23转动),由于中间套管10被固定不能运动，所以与之相连的锥形齿轮B21也不能运动，但锥形齿轮A20和螺杆19可以转动，从而带动定位块17沿螺杆19和刻度尺18移动。每种直径的钢球在刻度尺18上均有标记点。待定位块17移至钢球直径为R的刻度标记点时停止转动三角形架23，拧紧制动螺旋A24。
九、吊装钢球至定位杆22顶部和定位块17围成的区域时，钢球在重力作用下，自动就位。至此完成一个钢球的定位工作。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于空间钢结构的钢球定位装置，包括一个支架，其特征是：支架的顶端设有定位杆(22)，定位杆(22)顶端坐标可通过支架进行调整，定位杆(22)周围设有呈等边三角分布的三个定位块(17)，定位块(17)与螺杆(19)螺纹配合，螺杆(19)与设于支架上的三角形架(23)连接，定位块(17)可沿螺杆(19)的杆轴中心线运动，螺杆(19)的顶端设有锥形齿轮A(20)，与设于支架上的锥形齿轮B(21)啮合。
2.根据权利要求1所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：上述支架包括小立管(9)、中间套管(10)、外侧套管(11)，小立管(9)的外壁螺纹与中间套管(10)的内壁螺纹配合，锥形齿轮B(21)固定于中间套管(10)上方，中间套管(10)外设有与三角形架(23)连接的外侧套管(11)，外侧套管(11)与中间套管(10)之间以及中间套管(10)与小立管(9)之间设有限制其作相对运动的限位装置。
3.根据权利要求2所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：上述限位装置包括一个设于中间套管(10)上的卡槽A(26)和一个设于小立管(9)上的卡槽B(27)，卡槽A(26)外侧设有与其配合的制动环A(12)和制动螺旋A(24)，制动环A(12)上部端面与外侧套管(11)下部端面通过齿牙咬合，卡槽B(27)外侧设有与其配合的制动环B(13)和制动螺旋B(25)，制动环B(13)上部端面与中间套管(10)下部端面通过齿牙咬合。
4.根据权利要求2所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：所述小立管(9)底部设有小立管底盘(8)并与基座板(4)连接，基座板(4)下方设有一个通过扣件(1)与脚手架固定的基座托架(2)，基座板(4)和基座托架(2)之间设有呈等边三角分布的脚螺旋(3)，脚螺旋(3)与基座板(4)之间通过球关节(5)连接。
5.根据权利要求4所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：所述小立管底盘(8)上设有一个圆水准器(14)。
6.根据权利要求4所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：所述基座板(4)上设有一个圆形开孔，基座板(4)下方设有一个滑槽块(7)，滑槽块(7)长度大于基座板(4)圆形开孔直径，连接螺旋(6)穿过滑槽块(7)、基座板(4)圆形开孔与小立管(9)底部内侧螺纹配合连接。
7.根据权利要求1所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：所述锥形齿轮A(20)、锥形齿轮B(21)外侧设有护筒(15)和盖板(16)。
8.根据权利要求1所述的用于空间钢结构的钢球定位装置，其特征是：所述螺杆(19)下方设有与其对应的刻度尺(18)，刻度尺(18)与三角形架(23)相连接。
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