CN108857281A - 大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，包括步骤：测量钢结构基础上定位基准；铣削机械柱安装面；加工定位键；定位键调整基准线确定；利用激光跟踪仪调整定位键；定位键固定；安装机械柱。利用激光跟踪仪测量分析钢结构基础焊接后变形尺寸，确定定位基准的调整方案，使用经纬仪放出大线，激光跟踪仪以此大线作为粗基准调整大空间多自由度定位准，然后再用激光跟踪仪拟合出更精确的基准线，完成定位基准的调整；采用百分表监测，键槽间隙灌注高强度灌浆料，采用流体灌注然后凝固的方法可以充分填充间隙，灌浆料比混凝土性能更好，而且凝固过程无收缩膨胀；采用可移动T型键，使安装更容易。解决了大空间重新确定定位基准的难题，为大空间高精度定位提供一种高效便捷的解决方案。可用于大型设备无法工厂预拼装，解决了大空间安装大型设备无法定位的难题，提高了大型设备安装的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种大空间多自由度多组定位键高精度调整安装技术，尤其涉及一种大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法。
背景技术
在大型设备安装过程中，一般为工厂加工好零件，进行预拼装。常用的定位措施为定位键和定位销，都是经过机床精密加工的，直接安装即可。对于超大型设备，无法进行工厂完全加工成整体构件，现场安装且安装定位精度要求高，需要依据现场情况确定定位基准的工程较少见。
发明内容
本发明的目的是提供一种大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，包括步骤：
A、测量钢结构基础上定位基准；
B、铣削机械柱安装面；
C、加工定位键；
D、定位键调整基准线确定；
E、利用激光跟踪仪、电子经纬仪和百分表三种精密测量仪器配合测量调整定位键；
F、定位键固定；
G、安装机械柱。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，可用于大型设备无法工厂预拼装，只能现场安装且需要现场确定定位基准，精度要求高的定位安装，解决了大空间安装大型设备无法定位的难题，提高了大型设备安装的控制精度。
附图说明
图1为本发明实施例中激光跟踪仪测量键槽边位置及安装面平面度示意图；
图2为本发明实施例中龙门铣削机械柱安装面示意图；
图3为本发明实施例中定位键示意图；
图4为本发明实施例中确定定位基准分析图；
图5为本发明实施例中实际测量后定位基准确定图；
图6为本发明实施例中百分表监测并微调定位键；
图7为本发明实施例中定位键调整示意图；
图8为本发明实施例中灌浆料填充施工；
图9为本发明实施例中精准定位安装机械柱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其较佳的具体实施方式是：
包括步骤：
A、测量钢结构基础上定位基准；
B、铣削机械柱安装面；
C、加工定位键；
D、定位键调整基准线确定；
E、利用激光跟踪仪、电子经纬仪和百分表三种精密测量仪器配合测量调整定位键；
F、定位键固定；
G、安装机械柱。
所述步骤A中，钢结构基础为焊接拼装，作为定位基准的定位键键槽位置随钢构件焊接变形发生偏移，采用激光跟踪仪测量钢结构基础上定位键键槽的位置及机械柱安装面的平面度。
所述步骤B中，现场架设龙门铣床铣削机械柱安装面，使其平面度达到0.1mm/m，四个机械柱安装面标高高差不大于0.1mm。
所述步骤C中，根据步骤A中定位键键槽位置偏移测量结果，分析数据，根据分析结果设计加工定位键，所述定位键为T型键；
所述T型键下抬肩的宽度小于键槽宽度，所述T型键下抬肩在键槽内左右移动至设计位置，所述T型键下抬肩的底面与键槽底面不接触；
所述T型键的上台肩的一侧加工成用于定位的直边，另外一侧加工成斜边，当机械柱就位后斜边一侧用斜楔胀紧；
所述定位键上台肩的上下表面平面度不大于0.1mm，平行度小于0.05mm，上台肩直边的平面度和直线度均小于0.1mm，直边与上下表面垂直度不大于0.05mm/m，上台肩的宽度大于键槽的宽度，调整好位置后，定位键的上台肩两侧与键槽的上表面均有重合，且重合部位不小于5mm。
所述步骤D中，所述定位键的长度为500mm，使用激光跟踪仪测量定位键边缘并结合所述步骤A中测量焊接变形时测量的数据后拟合成直线，确定定位键安装的定位基准；
根据两个定位键拟合的直线，将外侧安装孔圆心拟合成直线，根据测量拟合后的键槽连接直线间距及角度、安装孔圆心连接线间距及角度调整定位键最接近原设计图纸尺寸，在测量图纸中给出定位基准线位置；
确定好定位基准线后，采用电子经纬仪放线，电子经纬仪放线时，根据测量图纸中基准线距离安装孔圆心的间距确定，作为确定基准线的两个安装孔加工规则并分别位于两个定位键附近；
确定好长度方向定位基准以相同方法确定宽度方向定位基准，然后检验两定位基准是否正交。
所述步骤E中，将激光跟踪仪架设在四组键中心处，先根据电子经纬仪放的基准安装两组定位键，然后使用激光跟踪仪测量长度方向的一组键，分别拟合出两个键边缘及通过两个键拟合出的直线，分析其共线度、平行度参数，以电子经纬仪确定的基准为粗基准，根据分析结果，在键测量边架设两个百分表，进行微调，百分表精度为0.01mm，小于定位键安装精度要求的0.1mm，调整至精度允许范围内后，使用胶初步固定定位键，并以调整好的第一组键做为长度方向定位键安装的新基准，以相同方法调整宽度方向的第一组定位键，并作为宽度方向定位基准；
根据已安装的两组定位键作为定位基准，安装另外两组定位键。
所述步骤F中，定位键全部调整好后应立即固定，定位键只起到定位作用，不受剪力等作用力，固定使用流体凝固法，充分填充定位键与键槽间空隙，选用无收缩C60灌浆料作为固定材料；
在使用灌浆料填充时，架设百分表，监测在灌浆过程及凝固过程，确保定位键不产生位移。
所述步骤G中，以定位键直边作为定位基准，调整机械柱键槽与定位键直边间隙小于0.05mm，然后采用斜楔将定位键斜边与机械柱键槽胀紧，完成机械柱与钢结构基础的精密定位安装。
本发明的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，利用激光跟踪仪测量分析钢结构基础焊接后变形尺寸，分析与理论偏差，确定定位基准的调整方案，使用经纬仪放出大线，激光跟踪仪以此大线作为粗基准调整大空间多自由度定位准，然后再用激光跟踪仪拟合出更精确的基准线，完成定位基准的调整；采用百分表监测，键槽间隙灌注高强度灌浆料，采用流体灌注然后凝固的方法可以充分填充间隙，灌浆料比混凝土性能更好，而且凝固过程无收缩膨胀；采用可移动T型键，为使T型键可在键槽内移动，下台肩加工尺寸小于键槽，为了方便上部机械柱安装，上台肩一侧直边作为定位基准，另一侧加工成斜面，使安装更容易。解决了大空间重新确定定位基准的难题，为大空间高精度定位提供一种高效便捷的解决方案。
可用于大型设备无法工厂预拼装，只能现场安装且需要现场确定定位基准，精度要求高的定位安装，解决了大空间安装大型设备无法定位的难题，提高了大型设备安装的控制精度。
具体实施例：
1测量钢结构基础上定位基准
由于钢结构基础焊接拼装，定位基准(键槽)位置随钢构件焊接变形发生偏移，采用激光跟踪仪测量钢结构基础上键槽的位置及机械柱安装平面的平面度，如图1所示。
2铣削机械柱安装面
现场架设龙门铣床铣削机械柱安装面，使其平面度达到0.1mm/m。四个机械柱安装面标高高差不大于0.1mm，铣削加工如图2所示。
3加工定位键
根据定位键键槽位置偏移测量结果，分析数据，焊接变形为收缩变形，因此按照原来设计直接安装定位键会造成定位键间距变小，为此重新设计加工定位键。原设计定位键为T型键，在原有定位键基础上将T型键下抬肩加工小于键槽宽度，可是其在键槽内左右移动，移动后满足原来设计位置，下台肩底面与键槽底面不接触。上台肩一侧加工成直边用于定位，另外一边加工成斜边，方便机械柱就位，后期用斜楔胀紧。定位键上台肩上下表面平面度要求不大于0.1mm，平行度小于0.05mm，上台肩直边平面度、直线度均小于0.1mm，与上下表面垂直度不大于0.05mm/m。上台肩宽度大于键槽宽度，调整好位置后，定位键上台肩两侧与键槽上表面必须有重合，且不小于5mm。定位键如图3所示。
4定位键调整基准线确定
由于定位键长度比较短，只有500mm，使用激光跟踪仪测量定位键边缘后拟合成直线，如果延伸作为下一定位键定位基准会因为空间较大而放大测量误差，造成较大的角度偏移误差。为了避免因空间较大，延伸造成的角度偏移误差，结合之前测量焊接变形时测量的安装孔，键槽边等数据拟合直线确定定位键安装的定位基准。利用实际测量结果，分别根据两个定位键拟合直线，将外侧安装孔圆心拟合成直线，在拟合软件中测量拟合后的键槽连接直线间距及角度，安装孔圆心连接线间距及角度，计算分析如何调整定位键最接近原设计图纸尺寸，在测量图纸中给出定位基准线位置。如图4所示。
如图5所示，确定好定位基准后，采用电子经纬仪放线。电子经纬仪放线时，根据图纸中基准线距离安装孔圆心的间距确定，作为确定基准线的两个安装孔应加工规则，分别位于两个定位键附近。确定好长度方向定位基准以相同方法确定宽度方向定位基准。然后检验两定位基准是否正交。
5利用激光跟踪仪调整定位键
将激光跟踪仪架设在四组键中心处，先根据电子经纬仪放的基准安装两组定位键。然后使用激光跟踪仪测量长度方向的一组键，分别拟合出两个键边缘及通过两个键拟合出的直线，分析其共线度，平行度等参数。由于激光跟踪仪精度高于电子经纬仪，所以电子经纬仪确定的基准为粗基准。根据分析结果，在键测量边架设两个百分表，进行微调，百分表精度为0.01mm，小于定位键安装精度要求的0.1mm。调整至精度允许范围内后，使用胶初步固定定位键，并以调整好的第一组键做为长度方向定位键安装的新基准。以相同方法调整宽度方向的第一组定位键，并作为宽度方向定位基准。
如图6所示，根据已安装的两组定位键作为定位基准，安装另外两组定位键。以定位键A为例，讲述调整方法。定位基准B和基准C已经调好，调整定位键A与基准B平行，且间距为图纸设计尺寸，与基准C垂直。测量并控制定位键A与定位键D夹角，使其相互垂直。定位键A与基准B、C及定位键D的角度误差应小于0.0005°。剩余定位键按照定位键A的调整方法安装调整。
6定位键固定
如图7所示，定位键全部调整好后应立即固定，避免由于人为碰撞造成破坏。定位键只起到定位作用，不受剪力等作用力，且定位键与键槽间空隙为不规则空间，因此固定最好使用流体凝固法，这样可以充分填充定位键与键槽间空隙。固定用材料从流体凝固成固体过程中不能收缩或者膨胀，温度变化不能过大，以免影响定位键的安装精度。综合对比初步选取无收缩C60灌浆料及锡铋合金。锡铋合金抗压性能较灌浆料稍差，最终选用无收缩C60灌浆料作为固定材料。
如图8所示，在使用灌浆料填充时，架设百分表，监测在灌浆过程及凝固过程，确保定位键不产生位移。
7安装机械柱
吊装机械柱，以定位键直边作为定位基准，调整机械柱键槽与定位键直边间隙小于0.05mm，然后采用斜楔将定位键斜边与机械柱键槽胀紧，完成机械柱与钢结构基础的精密定位安装。如图9所示。
本实发明可用于大型设备无法工厂预拼装，只能现场安装且需要现场确定定位基准，精度要求高的定位安装，解决了大空间安装大型设备无法定位的难题，提高了大型设备安装的控制精度。
本发明的技术关键点：
1)激光跟踪仪与经纬仪配合放线测量。
利用激光跟踪仪测量分析钢结构基础焊接后变形尺寸，分析与理论偏差，确定定位基准的调整方案，使用经纬仪放出大线，激光跟踪仪以此大线作为粗基准调整大空间多自由度定位准，然后再用激光跟踪仪拟合出更精确的基准线，完成定位基准的调整。
2)采用百分表监测，键槽间隙灌注高强度灌浆料
由于钢结构基础焊接后变形，定位键调整到设计位置，键槽与定位键下台肩间隙为不规则空间，采用流体灌注然后凝固的方法可以充分填充间隙，灌浆料比混凝土性能更好，而且凝固过程无收缩膨胀。
3可移动T型键
为使T型键可在键槽内移动，下台肩加工尺寸小于键槽，为了方便上部机械柱安装，上台肩一侧直边作为定位基准，另一侧加工成斜面，使安装更容易。
从应用实例来看本发明解决了大空间重新确定定位基准的难题，为大空间高精度定位提供一种高效便捷的解决方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，包括步骤：
A、测量钢结构基础上定位基准；
B、铣削机械柱安装面；
C、加工定位键；
D、定位键调整基准线确定；
E、利用激光跟踪仪、电子经纬仪和百分表三种精密测量仪器配合测量调整定位键；
F、定位键固定；
G、安装机械柱。
2.根据权利要求1所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤A中，钢结构基础为焊接拼装，作为定位基准的定位键键槽位置随钢构件焊接变形发生偏移，采用激光跟踪仪测量钢结构基础上定位键键槽的位置及机械柱安装面的平面度。
3.根据权利要求2所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤B中，现场架设龙门铣床铣削机械柱安装面，使其平面度达到0.1mm/m，四个机械柱安装面标高高差不大于0.1mm。
4.根据权利要求3所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤C中，根据步骤A中定位键键槽位置偏移测量结果，分析数据，根据分析结果设计加工定位键，所述定位键为T型键；
所述T型键下抬肩的宽度小于键槽宽度，所述T型键下抬肩在键槽内左右移动至设计位置，所述T型键下抬肩的底面与键槽底面不接触；
所述T型键的上台肩的一侧加工成用于定位的直边，另外一侧加工成斜边，当机械柱就位后斜边一侧用斜楔胀紧；
所述定位键上台肩的上下表面平面度不大于0.1mm，平行度小于0.05mm，上台肩直边的平面度和直线度均小于0.1mm，直边与上下表面垂直度不大于0.05mm/m，上台肩的宽度大于键槽的宽度，调整好位置后，定位键的上台肩两侧与键槽的上表面均有重合，且重合部位不小于5mm。
5.根据权利要求4所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤D中，所述定位键的长度为500mm，使用激光跟踪仪测量定位键边缘并结合所述步骤A中测量焊接变形时测量的数据后拟合成直线，确定定位键安装的定位基准；
根据两个定位键拟合的直线，将外侧安装孔圆心拟合成直线，根据测量拟合后的键槽连接直线间距及角度、安装孔圆心连接线间距及角度调整定位键最接近原设计图纸尺寸，在测量图纸中给出定位基准线位置；
确定好定位基准线后，采用电子经纬仪放线，电子经纬仪放线时，根据测量图纸中基准线距离安装孔圆心的间距确定，作为确定基准线的两个安装孔加工规则并分别位于两个定位键附近；
确定好长度方向定位基准以相同方法确定宽度方向定位基准，然后检验两定位基准是否正交。
6.根据权利要求5所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤E中，将激光跟踪仪架设在四组键中心处，先根据电子经纬仪放的基准安装两组定位键，然后使用激光跟踪仪测量长度方向的一组键，分别拟合出两个键边缘及通过两个键拟合出的直线，分析其共线度、平行度参数，以电子经纬仪确定的基准为粗基准，根据分析结果，在键测量边架设两个百分表，进行微调，百分表精度为0.01mm，小于定位键安装精度要求的0.1mm，调整至精度允许范围内后，使用胶初步固定定位键，并以调整好的第一组键做为长度方向定位键安装的新基准，以相同方法调整宽度方向的第一组定位键，并作为宽度方向定位基准；
根据已安装的两组定位键作为定位基准，安装另外两组定位键。
7.根据权利要求6所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤F中，定位键全部调整好后应立即固定，定位键只起到定位作用，不受剪力等作用力，固定使用流体凝固法，充分填充定位键与键槽间空隙，选用无收缩C60灌浆料作为固定材料；
在使用灌浆料填充时，架设百分表，监测在灌浆过程及凝固过程，确保定位键不产生位移。
8.根据权利要求7所述的大空间重型机械柱与建筑钢结构高精密定位安装方法，其特征在于，所述步骤G中，以定位键直边作为定位基准，调整机械柱键槽与定位键直边间隙小于0.05mm，然后采用斜楔将定位键斜边与机械柱键槽胀紧，完成机械柱与钢结构基础的精密定位安装。
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