本發(fā)明涉及一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器及其使用方法，屬于建筑施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在逆作法施工中，豎向受力結(jié)構(gòu)常采用一柱一樁形式，永久格構(gòu)柱常采用鋼管混凝土柱。其中鋼管外徑根據(jù)上部施工荷載的要求有多種尺寸，一般外徑介于450mm～850mm不等，鋼管長度根據(jù)基坑開挖深度也各有不同，長度可達到25m甚至更長。

對于承受豎向荷載的細長結(jié)構(gòu)的鋼管，對垂直度要求較高。通常在鋼管首端固定激光發(fā)射器，在鋼管尾端設(shè)置一個與鋼管尺寸匹配的有機玻璃光靶，有機玻璃光靶用于標(biāo)識鋼管形心位置，以鋼管首端形心處發(fā)射出的激光線指向尾端嵌套的有機玻璃光靶形心(有機玻璃光靶形心位置即鋼管形心位置)，然后通過鋼管首端的傾角儀測量鋼管的傾斜度，并據(jù)此調(diào)整鋼管的垂直度。

目前，有機玻璃光靶具有如下不足：(1)有機玻璃光靶只能適用于特定管徑的鋼管，通配性差；(2)有機玻璃光靶受鋼管加工及管口處切割精度的影響，其定位形心的精度不高，甚至由于加工尺寸誤差無法嵌套入管口導(dǎo)致無法測量鋼管形心。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中有機玻璃光靶存在的通配性差、受鋼管管口切割精度影響大、測量精度低的問題，本發(fā)明提供了一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器，包括外施力圈、內(nèi)施力圈、圓心標(biāo)識光靶、3個支撐臂、和3個施力連桿，其中，所述內(nèi)施力圈鑲嵌于所述外施力圈內(nèi)，所述圓心標(biāo)識光靶固定在所述內(nèi)施力圈上，所述支撐臂等角度鉸接在所述外施力圈上，所述施力連桿一端與所述內(nèi)施力圈鉸接，另一端與所述支撐臂鉸接。本發(fā)明提供的形心位置標(biāo)識器可以適用于不同管徑的圓管，具有較好的通用性。本發(fā)明還提供了一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器的使用方法，工序簡單、操作方便，能夠快速精準(zhǔn)確定圓管形心位置，并實現(xiàn)形心位置標(biāo)識器的重復(fù)利用。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器，包括：

外施力圈，為圓環(huán)結(jié)構(gòu)；

內(nèi)施力圈，鑲嵌于所述外施力圈內(nèi)，與所述外施力圈同軸心，所述內(nèi)施力圈可繞所述軸心相對于所述外施力圈轉(zhuǎn)動；

圓心標(biāo)識光靶，固定在所述內(nèi)施力圈上，所述圓心標(biāo)識光靶上標(biāo)識有圓心，所述內(nèi)施力圈的軸心穿過所述圓心；

3個支撐臂，所述支撐臂一端等角度鉸接于所述外施力圈上，另一端為自由端，可繞鉸接點在位于所述外施力圈所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；以及

3個施力連桿，所述施力連桿的一端等角度鉸接在所述內(nèi)施力圈上，另一端與所述支撐臂鉸接。

優(yōu)選為，所述外施力圈和所述內(nèi)施力圈之間設(shè)置有彈簧，所述彈簧的一端固定于所述外施力圈上，另一端固定于所述內(nèi)施力圈上。

優(yōu)選為，所述外施力圈和所述內(nèi)施力圈之間設(shè)置有緊固機構(gòu)。

優(yōu)選為，所述支撐臂的自由端上設(shè)置有支撐膠輪。

優(yōu)選為，所述內(nèi)施力圈和外施力圈之間設(shè)置有滾動機構(gòu)。

優(yōu)選為，所述外施力圈和所述內(nèi)施力圈之間設(shè)置有限制相對轉(zhuǎn)動角度的限位機構(gòu)。

優(yōu)選為，所述限位機構(gòu)包括設(shè)置于外施力圈上的限位柱和設(shè)置于所述內(nèi)施力圈上的限位槽，所述限位柱位于所述限位槽內(nèi)。

優(yōu)選為，所述圓心標(biāo)識光靶上設(shè)置有十字光標(biāo)。

優(yōu)選為，所述外施力圈為鏤空結(jié)構(gòu)，在所述支撐臂對應(yīng)的位置形成相應(yīng)缺口。

相應(yīng)地，本發(fā)明還公開了一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器的使用方法，包括如下步驟：

s1.所述形心位置標(biāo)識器的支撐臂在緊固機構(gòu)作用下處于閉合狀態(tài)，將所述形心位置標(biāo)識器放置于圓管的一端內(nèi)側(cè)；

s2.松開所述緊固機構(gòu)，在彈簧作用下，所述形心位置標(biāo)識器的內(nèi)施力圈與外施力圈相對轉(zhuǎn)動，施力連桿撐開所述支撐臂，所述支撐臂自由端的支撐膠輪支撐于所述圓管的內(nèi)壁上，圓心標(biāo)識光靶的圓心為所述圓管的形心；

s3.施工完畢后，在所述內(nèi)施力圈與外施力圈上施加反力，使所述內(nèi)施力圈轉(zhuǎn)動并帶動所述施力連桿移動，從而帶動所述支撐臂的自由端閉合，從所述圓管一端取下所述形心位置標(biāo)識器。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

(1)在內(nèi)施力圈與外施力圈相對轉(zhuǎn)動過程中，3個支撐臂可以同步運動，3個支撐臂自由端組成的圓形的半徑r隨之改變，可以使形心位置標(biāo)識器適應(yīng)不同內(nèi)徑的圓管，具有較好的通用性；

(2)形心位置標(biāo)識器通過支撐臂的自由端與圓管內(nèi)壁形成3個接觸點，通過3點定位確定圓管形心，對圓管端部加工精度要求較低，由此確定的形心位置精度更高；

(3)在內(nèi)施力圈和外施力圈之間設(shè)置彈簧，可以使支撐臂的自由端自動彈出并固定在圓管內(nèi)壁上，且通過對圓管內(nèi)壁施加適當(dāng)作用力，使二者更加牢固。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器的撐開狀態(tài)示意圖。

圖中標(biāo)號如下：

形心位置標(biāo)識器100；外施力圈110；通孔一111；卡栓112；內(nèi)施力圈120；圓心標(biāo)識光靶130；支撐臂140；通孔二141；支撐膠輪142；施力連桿150。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器及其使用方法作進一步詳細說明。結(jié)合下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

請參閱圖1和圖2，本實施例中的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器100，包括外施力圈110、內(nèi)施力圈120、圓心標(biāo)識光靶130、3個支撐臂140、和3個施力連桿150。

其中，外施力圈110為圓環(huán)結(jié)構(gòu)；內(nèi)施力圈120鑲嵌于外施力圈110內(nèi)，與外施力圈110同軸心，內(nèi)施力圈120可繞該軸心相對于外施力圈110轉(zhuǎn)動。

其中，圓心標(biāo)識光靶130，固定在內(nèi)施力圈120上，圓心標(biāo)識光靶130上標(biāo)識有圓心，內(nèi)施力圈120的軸心穿過圓心。

其中，3個支撐臂140一端等角度鉸接于外施力圈110上，另一端為自由端，可繞鉸接點在位于外施力圈110所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。3個支撐臂140的的鉸接點，位于以外施力圈110的軸心為圓心的圓周上。

其中，3個施力連桿150的一端等角度鉸接在內(nèi)施力圈120上，另一端與支撐臂140鉸接。3個施力連桿150與內(nèi)施力圈120的鉸接點，位于以內(nèi)施力圈120的軸心為圓心的圓周上；3個施力連桿150與支撐臂140的鉸接點，位于以外施力圈110的軸心為圓心的圓周上。

本實施例提供的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器100，采用“同心圓環(huán)驅(qū)動”模式，即內(nèi)施力圈120與外施力圈110之間相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)鉸接點a(支撐臂140與外施力圈110的鉸接點)與鉸接點b(施力連桿150與內(nèi)施力圈120之間的鉸接點)靠近時，施力連桿150驅(qū)動3個支撐臂140的自由端同步展開；當(dāng)鉸接點a遠離鉸接點b時，施力連桿150驅(qū)動3個支撐臂140的自由端同步向圓心閉合。

同時，本實施例對圓心定位采用“三點定位法”，也就是通過以圓周上三點作為基準(zhǔn)，可唯一確定一個圓心。形心位置標(biāo)識器100的圓心標(biāo)識光靶130標(biāo)識的圓心o，3個支撐臂140的自由端位于以圓心o為圓心、以r為半徑的圓周上，在支撐臂140展開和閉合的過程中，半徑r的逐漸變化，使形心位置標(biāo)識器100適應(yīng)于不同管徑的圓管。當(dāng)3個支撐臂140的自由端支撐于圓管內(nèi)壁上時，圓心標(biāo)識光靶130標(biāo)識的圓心o為圓管橫斷面圓心，即所謂圓管形心。

本實施中的形心位置標(biāo)識器100具有如下優(yōu)點：(1)3個支撐臂140可以同步運動，調(diào)節(jié)3個支撐臂140自由端組成的圓形的半徑r，可以使形心位置標(biāo)識器100適應(yīng)不同內(nèi)徑的圓管，具有較好的通用性；(2)形心位置標(biāo)識器100通過支撐臂140的自由端與圓管內(nèi)壁形成3個接觸點，通過3點定位確定圓管形心，對圓管端部加工精度要求較低，由此確定的形心位置精度更高。

為了使形心位置標(biāo)識器100在放置于圓管中時，支撐臂140能自動展開，優(yōu)選的實施方式為，在外施力圈110和內(nèi)施力圈120之間設(shè)置有彈簧，彈簧的一端固定于外施力圈110上，另一端固定于內(nèi)施力圈120上。在彈簧的拉力下，支撐臂140的自由端呈展開趨勢。作為舉例，彈簧的一端固定在鉸接點a，另一端固定在鉸接點b，鉸接點a和鉸接點b在彈簧的拉力作用下相對轉(zhuǎn)動，使鉸接點b靠近鉸接點a，施力連桿150撐開支撐臂140，使支撐臂140的自由端支撐于圓管的內(nèi)壁上。

為了方便支撐臂140的自由端在施工完畢后保持閉合狀態(tài)，優(yōu)選為，形心位置標(biāo)識器100上設(shè)置有限制內(nèi)施力圈120和外施力圈110之間相對轉(zhuǎn)動的緊固機構(gòu)。在外力作用下，可以抵消彈簧作用力，使支撐臂140的自由端閉合，然后通過緊固機構(gòu)固定。作為舉例，緊固機構(gòu)包括設(shè)置在外施力圈110上的通孔一111和支撐臂140上的通孔二141，以及可固定于通孔一111和通孔二141中的卡栓112，在外力抵消彈簧彈力時，可使支撐臂140的自由端閉合，此時通孔一111和通孔二141處于重疊狀態(tài)，插入卡栓112可以在撤銷外力時，使支撐臂的自由端仍處于閉合狀態(tài)。

優(yōu)選的實施例為，支撐臂140的自由端上設(shè)置有支撐膠輪142，支撐膠輪142有利于支撐臂140的自由端支撐于圓管內(nèi)壁上，同時還能保證支撐臂140與圓管之間形成點接觸。

為了降低內(nèi)施力圈120與外施力圈110之間相對運動時產(chǎn)生較大的摩擦力，在內(nèi)施力圈120與外施力圈110之間設(shè)置有滾動機構(gòu)，該滾動機構(gòu)可以為設(shè)置于二者接觸面上的滾珠、滾軸、滾輪。比如，在內(nèi)施力圈120與外施力圈110對應(yīng)的側(cè)邊上設(shè)置若干滾輪，內(nèi)施力圈120通過滾輪與外施力圈110的內(nèi)壁點接觸，可以較少二者相對運動時的摩擦力。

優(yōu)選為，在外施力圈110和內(nèi)施力圈120之間設(shè)置有限位機構(gòu)，可限制二者之間相對轉(zhuǎn)動的角度，作為舉例，限位機構(gòu)可以是設(shè)置在外施力圈上的限位柱和設(shè)置于內(nèi)施力圈上的限位槽，在內(nèi)施力圈120與外施力圈110相對轉(zhuǎn)動時，限位柱在限位槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。應(yīng)根據(jù)支撐臂140完全展開和完全閉合時限位柱的位置確定限位槽兩端位置。

優(yōu)選為，圓心標(biāo)識光靶130為有機玻璃，上面設(shè)置有十字光標(biāo)，十字光標(biāo)的交點為內(nèi)施力圈120和外施力圈110的圓心，同時也是支撐臂140自由端所在圓周的圓心。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器100的使用方法，包括如下步驟：

s1.形心位置標(biāo)識器100的支撐臂140在緊固機構(gòu)作用下處于閉合狀態(tài)，將形心位置標(biāo)識器100放置于圓管的一端。

s2.松開緊固機構(gòu)，在彈簧作用下，形心位置標(biāo)識器100的內(nèi)施力圈120與外施力圈110相對轉(zhuǎn)動，施力連桿150撐開支撐臂140，支撐臂140自由端的支撐膠輪142支撐于圓管的內(nèi)壁上，圓心標(biāo)識光靶130的圓心為圓管的形心。

圓管首端設(shè)置激光發(fā)射器，發(fā)射的激光線照射在圓心標(biāo)識光靶130，然后通過圓管首端的傾角儀測量圓管的傾斜度并進行垂直度調(diào)整。

s3.施工完畢后，在內(nèi)施力圈120與外施力圈110上施加反力，使內(nèi)施力圈120轉(zhuǎn)動并帶動施力連桿150移動，從而帶動支撐臂140的自由端閉合，從圓管一端取下形心位置標(biāo)識器100。

本實施例提供的適用于不同圓管管徑的形心位置標(biāo)識器100的使用方法，工序簡單、操作方便，能夠快速精準(zhǔn)確定圓管形心位置，并實現(xiàn)形心位置標(biāo)識器100的重復(fù)利用。

上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。