专利名称：桁架连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属架应用领域，例如舞台灯架、展览展示用展架，以及建筑结构等领域，特别是涉及一种桁架连接装置，可实现桁架的折叠、伸缩等功能。
背景技术：
现有的直形桁架和弧形桁架如图1、图2所示。目前，铝合金桁架一般采用四根大 的主管和很多小的支管焊接而成，重量轻，强度高；主管两端焊有带锥度的套筒，其上有锥 度销孔，用专用的锥销和钢销，来保证桁架与桁架或桁架和方接头之间快捷的高强度连接。由于主管100和支管200是固定连接的，因此无法折叠，并且在做表面处理时，物 流及表面处理等多方面的成本较高，不如本发明所述的折叠式桁架，折叠式桁架分拆后体 积较小，利于生产方面节约能源等，并且图1、图2显示的桁架在进行表面处理后再进行拼 接组装，则较为困难，即使能够实现大型桁架的组装，其实现技术较为复杂，消耗材料较多。特别是弧形桁架，其包装体积更大，限制弧形桁架的广泛使用。但如果采用本发明 所述的折叠式弧形桁架，则体积大大缩小，在生产、物流等多个环节降低成本。虽然三角形桁架可以折叠，但也会存在以上问题，并且三角桁架不如方形桁架使 用广泛，三角形桁架的拼接方式也较为复杂，生产不易，实用难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种桁架连接装置，可实现桁架的折叠、伸缩等功能。为了达到上述的目的，本发明是一种桁架连接装置，包括主管，还包括铰链连杆， 主管之间通过铰链连杆进行连接，所述铰链连杆包括第一铰链部件、第二铰链部件、钢销以 及圆管，圆管的两端分别与第二铰链部件连接，第二铰链部件和第一铰链部件以钢销为轴 进行配合连接。本发明中，第一铰链部件的一端设有凹槽及第二铰链部件的一端设有凸槽，或者 第一铰链部件的一端设有凸槽及第二铰链部件的一端设有凹槽。本发明中，还包括旋转底座，第一铰链部件的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔， 圆孔通过钢销套接于旋转底座。本发明中，还包括旋转底座，旋转底座外表面设有凹边，第一铰链部件的另一端设 有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转底座的凹边。本发明中，还包括伸缩杆，伸缩杆的一端套接于圆管，并通过钢销扣于圆管上的圆 孔，伸缩杆的另一端设有第二铰链部件，圆管的另一端与第二铰链部件连接。本发明中，还包括伸缩杆和旋转底座，第一铰链部件的另一端设有圆柄，圆柄上设 有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转底座，伸缩杆的一端套接于圆管，并通过钢销扣接于圆管 上的圆孔，伸缩杆的另一端设有第二铰链部件，圆管的另一端与第二铰链部件连接。本发明中，还包括伸缩杆和旋转底座，旋转底座外表面设有凹边，第一铰链部件的 另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转底座的凹边，伸缩杆的一端套接于圆管，并通过钢销扣于圆管上的圆孔，伸缩杆的另一端设有第二铰链部件，圆管的另一 端与第二铰链部件连接。本发明中，所述铰链连杆为直铰链连杆，或斜铰链连杆，或对角线方向的铰链连 杆。本发明中，在沿主管轴线方向即纵向折叠时，其直铰链连杆与可伸长斜铰链连杆 相间排列，斜杆的倾斜方向与折叠方向一致；在沿主管轴线垂直的方向即横向折叠时，其斜 旋转铰链连杆的倾斜方向按正反向、反方向交错排列，对角线方向的可伸长铰链连杆，其排 列方向一致。本发明中，多根桁架相互拼接时，其正折叠方向与反折叠方向相互交错拼接。本发明中，两个折叠面的相应主管相互平行。本实用新型具有的有益效果本发明的优点是折叠方式简单快捷，受力合理，折叠 后体积减少很多，节约使用者的运输仓储等多方面费用，虽然也有其他的方法达到折叠的 效果，但是本发明的折叠原理，能达到更大的体积缩小比例，使用更简捷；并达到跟原固定 式桁架非常相似的外观，也比较美观，这样，可以提高本产品的使用接受程度。而且，折叠桁架的锥销连接结构和方接头，跟固定式桁架是一样的，这样，就可以 使折叠桁架跟固定式桁架共同组合使用，保证固定式桁架和折叠式桁架以及方接头的通用 性，节约使用者的投资，达到比较好的经济效益。同时，因本发明具有很大的体积折叠收缩比，因此，可以在不增加太大体积的情况 下，做大一号规格的桁架，这样可以增加桁架的承载能力，提高整体桁架结构的安全性。本发明在越大型的桁架或其他结构件方面，折叠后的体积收缩比例越大，越能体 现出更大的效益。本发明所述折叠结构，不仅可以在舞台灯架，展览展示行业可以得到广泛的应用 并能取得较好的经济效益，而且在其他方面，如建筑结构中，因体积较大不易运输，采用本 发明所述折叠原理，达到大幅减小体积的效果，从而可以加大产品结构，减少现场工作量， 提高多方面的效益。
图1是现有技术的直形桁架结构图；图2是现有技术的弧形桁架结构图；图3是本发明所述第一固定铰链连杆A的结构图；图4是图3所述第一固定铰链连杆A的分解图；图5是本发明所述旋转铰链连杆B的结构图；图6是图5所述旋转铰链连杆B的分解图；图7是本发明所述带限位旋转的铰链连杆C的结构图；图8是图7所述带限位旋转的铰链连杆C的分解图；图9是本发明所述伸缩固定铰链连杆D的结构图；图10是图9所述伸缩固定铰链连杆D的分解图；图11是本发明所述伸缩旋转铰链连杆E的结构图；图12是图11所述伸缩旋转铰链连杆E的分解图13是本发明所述伸缩带限位旋转的铰链连杆F的结构图；图14是图13所述伸缩带限位旋转的铰链连杆F的分解图；图15是本发明所述第二固定铰链连杆G的结构图；图16是图15所述第二固定铰链连杆G的分解图；图17是本发明所述方形桁架纵向折叠(单排支管)的结构图；图18是图17所述方形桁架纵向折叠的折叠图；图19是图17所述方形桁架纵向折叠的对角连杆示意图之一；图20为所述方形桁架纵向折叠对角线连杆示意图之二 ；图21为所述长方形桁架纵向折叠对角线连杆示意图；图22是本发明所述方形桁架纵向折叠(双排支管)的结构图；图23为所述方形桁架纵向折叠可拆卸虎扣连杆平面示意图；图24是本发明所述方形桁架横向折叠(Y方向折叠)的结构图；图25是所述方形桁架横向折叠(Y方向折叠)的另一连杆排列方式平面示意图；图26是本发明所述弧形桁架纵向折叠(X方向折叠)一实施例的结构图；图27是本发明所述弧形桁架纵向折叠(X方向折叠)的平面图；图28是所述弧形桁架纵向折叠的折叠图；图29是本发明所述弧形桁架纵向折叠(X方向折叠)另一实施例的结构图；图30是图29所述弧形桁架纵向折叠的折叠图；图31是本发明所述纵向折叠(X方向折叠)方形桁架拼接方式的平面图；图32是本发明所述纵向折叠(X方向折叠)弧形桁架拼接方式的平面图；图33是本发明所述弧形桁架横向折叠的结构图；图34是本发明所述弧形桁架横向折叠的平面示意图；图35是本发明所述异形桁架横向折叠的平面示意图；图36-38是两管锥销式桁架的纵向折叠过程示意图；图39是本发明所述套管式桁架拼接示意图；图40是本发明所述套管式桁架一个实施例的结构图；图41是本发明所述铰链式桁架拼接示意图；图42是本发明所述铰链式桁架一个实施例的结构图；图43-45是四管封盖式桁架纵向折叠过程示意图；图46-48是四管封盖式桁架横向折叠过程示意图；图49-54是使用二种单锥销形式连接的封盖式桁架纵向折叠过程示意图；图55-57是使用双锥销形式连接的封盖式桁架纵向折叠过程示意图；图58至图61是本发明所述桁架功能结构示意图。图号对照说明现有技术100主管200支管本发明A第一固定铰链连杆B旋转铰链连杆C限位旋转铰链连杆D伸缩固定铰链连杆
E伸缩旋转铰链连杆 F伸缩限位旋转铰链连杆G第二固定铰链连杆1第一铰链部件 2第二铰链部件3 钢销 4第一圆管5第三铰链部件 6第一旋转底座7第二旋转底座 8第四铰链部件9伸缩杆 10第二圆管11第五铰链部件 12第六铰链部件21第一支管 22第二支管
31第一主管 32第二主管33第三主管 34第四主管 40第三支管 50虎扣60魔术贴 61画面62 板材 63导轨
具体实施例方式为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用较佳的实 施例及附图配合详细的说明，说明如下由于方形的四管桁架，在实际使用过程中，尤其是用作需要强度很高的横梁的时 候，桁架的四个面受力是不一致的，往往是其中的两个面受力很大，另两个面受力较小，而 且，在桁架在实际使用过程中，不会一根桁架单独使用，往往有很多桁架和连接用的方接头 相互拼接组合使用。因此，在受力较小的两个面上，增加本发明所述的活动铰链连杆部件， 使其具备收缩桁架体积的功能，同时，多个桁架和方接头共同使用，又不影响整体桁架结构 的受力强度。本发明所述桁架连接装置主要包括以下几种零部件第一固定铰链连杆A、旋转 铰链连杆B、限位旋转铰链连杆C、伸缩固定铰链连杆D、伸缩旋转铰链连杆E以及伸缩限位 旋转铰链连杆F、第二固定铰链连杆G等等。图3为本发明所述第一固定铰链连杆A的结构图，图4是图3所述固定铰链连杆A 的分解图。第一固定铰链连杆A包括第一铰链部件1、第二铰链部件2、钢销3以及第一圆管4。第一圆管4的两端分别与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第 一铰链部件1的凹槽配合连接，钢销3穿过第一铰链部件1的凹槽和第二铰链部件2的凸 槽作为第一铰链部件1和第二铰链部件2旋转连接的固定轴。图3所述的第一固定铰链连 杆可以在一个平面内摆动，有垂直型的，也有倾斜型的铰链结构。图5是本发明所述旋转铰链连杆B的结构图，图6是图5所述旋转铰链连杆B的 分解图，如图所示。旋转铰链连杆B包括第二铰链部件2、钢销3、第一圆管4、第三铰链部件 5、第一旋转底座6。第一圆管4两端分别与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第三 铰链部件5的凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第二铰链部件2的凸槽作为第三铰链部件5和第二铰链部件2旋转连接的固定轴；第三铰链部件5的另一端设有 圆柄，圆柄上设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套接于第一旋转底座6里，并通过钢销3穿 过第三铰链部件5的圆柄的圆孔卡接在第一旋转底座6的边缘。当铰链摆动时，还可以实 现360°旋转。图7是本发明所述限位旋转铰链连杆C的结构图，图8是图7所述限位旋转铰链 连杆C的分解图，如图所示。限位旋转铰链连杆C包括第二铰链部件2、钢销3、第一圆管4、 第三铰链部件5、第二旋转底座7。第一圆管4两端分别与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第三 铰链部件5的凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第二铰链部件2的凸槽作 为第三铰链部件5和第二铰链部件2旋转连接的固定轴；第三铰链部件5的另一端设有圆 柄，圆柄上设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套接于第二旋转底座7的里，并通过钢销3穿 过第三铰链部件5圆柄的圆孔扣接在第二旋转底座7底部的凹槽里面，凹槽的宽窄决定钢 销3可以旋转的角度，也就是说，是用第二旋转底座7底部的凹槽来限制铰链旋转的角度， 第二旋转底座7的底部与主管连接。当铰链摆动时，第三铰链部件5与第二旋转底座7发 生有限的旋转。图9是本发明所述伸缩固定铰链连杆D的结构图，图10是图9所述伸缩固定铰链 连杆D的分解图，如图所示。伸缩固定铰链连杆D包括第一铰链部件1、第二铰链部件2、钢 销3、伸缩杆9以及第二圆管10。第二圆管10的一端与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第一铰 链部件1的凹槽配合连接，钢销3穿过第一铰链部件1的凹槽和第二铰链部件2的凸槽作 为第一铰链部件1和第二铰链部件2旋转连接的固定轴。伸缩杆9的一端设有第四铰链部件8，第四铰链部件8的凸槽与第一铰链部件1的 凹槽配合连接，钢销3穿过第一铰链部件1的凹槽和第四铰链部件8的凸槽作为第一铰链 部件1和第四铰链部件8旋转连接的固定轴。第四铰链部件8的另一端设有圆柄，圆柄上 设有圆孔，伸缩杆9套在第二圆管10的里面可以产生伸缩滑动，这样可以在第二圆管10与 伸缩杆9的底部接触的时候，通过钢销3穿过第四铰链部件8圆柄的圆孔和第二圆管10的 圆孔进行固定连接。这样，当铰链摆动时，伸缩管9可以与第二圆管10产生滑动而伸缩。图11是本发明所述伸缩旋转铰链连杆E的结构图，图12是图11所述伸缩旋转铰 链连杆E的分解图，如图所示。伸缩旋转铰链连杆E包括第二铰链部件2、钢销3、第三铰链 部件5、第一旋转底座6、第四铰链部件8、伸缩杆9以及第二圆管10。第二圆管10的一端与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第三铰 链部件5的凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第二铰链部件2的凸槽作 为第三铰链部件5和第二铰链部件2旋转连接的固定轴；第三铰链部件5的另一端设有圆 柄，圆柄上设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套接于第一旋转底座6里面，并通过钢销3穿 过第三铰链部件5圆柄的圆孔卡接在第一旋转底座6的底部。伸缩杆9的一端设有第四铰链部件8，第四铰链部件8的凸槽与第三铰链部件5的 凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第四铰链部件8的凸槽作为第三铰链 部件5和第四铰链部件8旋转连接的固定轴。第三铰链部件5的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套接于第一旋转底座6里面，并通过钢销3穿过第三铰链 部件5圆柄的圆孔卡接在第一旋转底座6的底部。第四铰链部件8的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，伸缩杆9套在第二圆管10 的里面可以产生伸缩滑动，这样可以在第二圆管10与伸缩杆9的底部接触的时候，通过钢 销3穿过第四铰链部件8圆柄的圆孔和第二圆管10的圆孔进行固定连接。这样，当铰链摆动时，伸缩管9可以与第二圆管10产生滑动而伸缩，同时，第三铰 链部件5也可以与第一旋转底座6发生旋转。图13是本发明所述伸缩限位旋转铰链连杆F的结构图，图14是图13所述伸缩限 位旋转铰链连杆F的分解图，如图所示。伸缩限位旋转铰链连杆F包括第二铰链部件2、钢 销3、第三铰链部件5、第二旋转底座7、第四铰链部件8、伸缩管9、第二圆管10。第二圆管10的一端与第二铰链部件2固定连接；第二铰链部件2的凸槽与第三铰 链部件5的凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第二铰链部件2的凸槽作 为第三铰链部件5和第二铰链部件2旋转连接的固定轴；第三铰链部件5的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套接 于第二旋转底座7里，并通过钢销3穿过第三铰链部件5圆柄的圆孔扣接在第二旋转底座 7底部的凹槽里面，凹槽的宽窄决定钢销3可以旋转的角度，也就是说，是用第二旋转底座7 底部的凹槽来限制铰链旋转的角度，第二旋转底座7的底部与主管连接。当第三铰链部件 5旋转时，第三铰链部件5与第二旋转底座7发生有限的旋转。伸缩杆9的一端设有第四铰链部件8，第四铰链部件8的凸槽与第三铰链部件5的 凹槽配合连接，钢销3穿过第三铰链部件5的凹槽和第四铰链部件8的凸槽作为第三铰链 部件5和第四铰链部件8旋转连接的固定轴。第三铰链部件5的另一端设有圆柄，圆柄上 设有圆孔，第三铰链部件5的圆柄套在第二旋转底座7里，并通过钢销3穿过第三铰链部件 5圆柄的圆孔扣接在第二旋转底座7底部的凹槽里面，凹槽的宽窄决定钢销3可以旋转的角 度，也就是说，是用第二旋转底座7底部的凹槽来限制铰链旋转的角度，第二旋转底座7的 底部与主管连接。当第三铰链部件5旋转时，第三铰链部件5与第二旋转底座7发生有限 的旋转。第四铰链部件8的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，伸缩杆9套在第二圆管10 的里面可以产生伸缩滑动，这样可以在第二圆管10与伸缩杆9的底部接触的时候，通过钢 销3穿过第四铰链部件8圆柄的圆孔和第二圆管10的圆孔进行固定连接。这样，当铰链摆动时，伸缩管9可以与第二圆管10产生滑动而伸缩，同时，第三铰 链部件5也可以与第二旋转底座7发生有限的旋转。此外，图15是本发明所述第二固定铰链连杆G的结构图，图16是图15所述第二 固定铰链连杆G的分解图，如图所示。图15、图16与图3、图4的区别在于，第一铰链部件 1为凹槽，第二铰链部件2为凸槽，而第五铰链部件11为凸槽，第六铰链部件12为凹槽，正 好相反，其他铰链连杆也可如此设置，本发明所述铰链连杆不限于这种凹槽或凸槽的设置 方式。但是，图15这种实施方式比图3这种实施方式更实用、铰链强度更高，尤其是像第3 铰链部件5这样带圆柄的铰链部件，采用凸槽的形式，承载能力更强，因此本发明的优选实 施例是图15。但是，以下的实施方式主要是以图3那种第一铰链部件1为凹槽、第二铰链部 件2为凸槽方式来举例说明的。为避免篇幅冗长，图15的这种实施方式(即第五铰链部件11为凸槽，第六铰链部件12为凹槽)就省略说明。另外，第一铰链部件1，第五铰链部件11 等是可以做成倾斜式的，使之与桁架固定单片中的焊接式斜杆外观更加相近。采用这种倾 斜式的固定铰链，桁架的折叠原理相同，但受力更加合理。桁架连接装置一般包括直形桁架和弧形桁架。对于直形桁架，本发明所述桁架 连接装置的应用效果比较好，但是对于弧形桁架，在某些应用场合，其受力面为折叠面，可 能会影响受力，但是可以通过加大折叠支管直径或增加折叠支管壁厚的办法来提高受力强 度。以下将针对具体的方形直形桁架和弧形桁架做详细说明。图17是本发明所述方形桁架纵向折叠的结构图，如图所示。图17包括四根主管 31、32、33、34(当然根据需要还可以采取若干个主管，超过四根或少于四根，本发明不限于 此)和若干个支管，支管是由上述第一固定铰链连杆A、伸缩固定铰链连杆D以及限位旋转 铰链连杆C共同组成的，当然还可以由其他支管部件组合，组合的方式不限于此。图17中， 为了使附图简洁明了且便于理解，伸缩固定铰链连杆D采用剖视图的方式来表示，而另外3 根伸缩固定铰链连杆没有采用剖视图的方式。本发明所述的其他附图也是采用这种与剖视 图结合的表示方式。如图17所示，当桁架沿折叠方向X折叠时，由第一主管31、第三主管33，第一支管 21 (直支管)，第二支管22 (斜支管)焊接组成的上侧单片向X方向运动，第三支管40为第 一固定铰链连杆A以其铰链结构的轴为轴心沿X方向摆动，由第一主管31和第二主管32 之间所有直连杆的运动方式都是如此，向X方向运动。与此同时，伸缩固定铰链连杆D在以 其轴为轴心摆动的同时，伸缩杆9和第二圆管10组成的可伸长套管结构随之伸长，第一主 管31和第二主管32之间的斜杆都是边摆动边伸长。另一侧的第三主管33和第四主管34 之间的所有直铰链连杆和斜铰链连杆的运动方式也是如此。在这个过程中，限位旋转铰链连杆C也在以其轴为轴心沿X方向摆动的同时发生 旋转，一直可以运动到第一主管31上的铰链部件和第二主管32相接触时为止。这样，整根桁架由第一主管31和第三主管33、第一支管21和第二支管22组成的 固定式焊接单片一直沿X方向运动，一直运动到第一主管31上的铰链部件和第二主管32 相接触，第三主管33上的铰链部件和第四主管34相接触为止，完成桁架的折叠过程。折叠 之后的效果图如图18所示。图19为所述方形桁架纵向折叠对角线方向的限位旋转铰链连杆示意图之一，图 20为所述方形桁架纵向折叠对角线方向的限位旋转铰链连杆示意图之二。图21为长方形 桁架纵向折叠对角线方向的限位旋转铰链连杆示意图其中之一，其折叠原理与图19的正 方形桁架相同。需要说明的是限位旋转铰链连杆C的轴心与第一固定铰链连杆A的轴心有图 19、图20所示的几何位置关系，才能保证限位旋转铰链连杆C的长度在折叠过程中保持长 度不变。当然，不符合上述几何位置关系的限位旋转铰链连杆C，在折叠过程中其长度会发 生变化，做成伸缩连杆结构会增加生产成本且影响整体桁架结构的稳定性。桁架对角线方 向的连杆采用限位式的旋转铰链连杆C的原因，是为了避免连杆C任意旋转到某些角度而 发生锁住的现象，从而影响折叠。图19所示桁架两端正对角线方向的限位旋转铰链连杆C，可以相互平行，也可以 相互交错，一般选择相互交错情形，图20、图21所示的情形也是如此。多根桁架在拼接时，相邻的两根对角线连杆也呈交错状态，增加整体桁架结构的稳定性，改善受力状态。如图17 所示的桁架中，处于第一主管31和第二主管32之间的所有第一固定铰链连杆A和所有伸 缩固定铰链连杆D，都处在同一平面上，且第一固定铰链连杆A、伸缩固定铰链连杆D需间隔 一定的距离，才能达到图18所示的折叠状态。桁架在如图17时，即打开状态，可工作状态时，伸缩固定铰链连杆D中的套管处于 最短的状态，可承受压力负载。在方形桁架中，其对角线方向的限位旋转铰链连杆C在折叠 过程中，长度保持不变，也可以增加对角线连杆的数量，从而保证桁架的整体刚性，提高承 载能力。再参考图17，上述图17是属于方形桁架纵向折叠(单排支管)的结构图，还有一 种方形桁架纵向折叠(双排支管)结构，如图22所示。图17所示的桁架，其第一固定铰链 连杆A、伸缩固定铰链连杆D的间距较大，承载能力不高，为克服这个缺点，可以做成如图22 所示的桁架，第一固定铰链连杆A与伸缩固定铰链连杆D分别处于相互平行但有一定间距 的可以交错排列的平面内，从而使第一固定铰链连杆A、伸缩固定铰链连杆D的排列比较紧
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Γ t [ O图17中斜杆可以排列成倾斜方向相互交错的排列方式，但反向斜杆采取可拆卸 的方法，在桁架需要折叠时，把反向斜杆中两端铰链的螺丝做成的轴，拆下来，从而使桁架 折叠下来，其原理与图17等相同。反向斜杆也可以采用带虎扣的连杆50，如图23所示快速方便的装卸固定桁架，方 便桁架的实际使用。虎扣50连杆，也比较方便装上及拆下，也能够达到一定的效果，但影响 一定的外观，也不如图17所示的桁架简单实用。因某些重型桁架较重，实际应用中，可以在桁架上安装脚轮的办法，提高桁架使用 的便捷性。图24是本发明所述方形桁架横向折叠的结构图，如图所示。在直形桁架沿Y方向 折叠时，第一固定铰链连杆A沿其轴摆动，旋转铰链连杆B沿轴作圆周摆动，同时旋转铰链 连杆B的铰链部件与铰链的旋转底座产生旋转，这时在桁架对角线方向的限位伸缩固定铰 链D沿其轴摆动，且其伸缩杆伸长，直到折叠状态。在图24所示横向折叠的方形桁架中，二 根斜杆之间的直杆是可以取消的，如图25所示，即直杆和斜杆有多种排列组合形式。需要 说明的是，图24中，第一固定铰链连杆A的轴与伸缩固定铰链连杆D的轴在同一平面内。为了使桁架达到较高的承载能力，一方面可以排列更多的直杆、斜杆，其排列较紧 密的方法有多种，一般采用较常见的，外观与固定式焊接单片中的直杆、斜杆相类似的排列 方法；也可以通过增加第一固定铰链连杆A、伸缩固定铰链连杆D管材的壁厚或加大管径等 方法，增加强度。另一方面可以增加在桁架长度方向上对角线连杆的数量，且用销，螺丝等 方式固定伸缩铰链连杆D的伸缩连杆，从而达到提高桁架刚性及承载能力的目的。长方形桁架的横向折叠原理与正方形桁架的折叠原理相同。方形桁架的横向折叠，折叠后的体积是原来的30 70% ；纵向折叠的桁架，折叠 后的体积是原来的20 50% ；横向折叠后的体积比纵向折叠后的体积略大一点，尤其是大 规格的桁架。纵向折叠后的体积比横向折叠后的体积小20% 50%不等，表现出纵向折叠 很大的优越性。横向折叠的桁架，与纵向折叠的桁架相比，收缩的体积比较小，但其优点是直杆、斜杠的排列方式不像纵向折叠的桁架那样，可以几乎不受折叠的几何条件等限制，对于承 载较大或其他特殊场合较有利。图17纵向折叠的桁架，其体积收缩比很大，较适合应用在 体积较敏感，且桁架强度不是特别高的场合。图26是本发明所述弧形桁架纵向折叠的一实施例的结构图(即对角线连杆处于 弧形桁架的中间对称面上)，如图所示。图26中的所有第一固定铰链连杆A的直杆轴，都 与X折叠方向垂直，从而使第一固定铰链连杆A都可以沿X方向一致摆动，图27所示的折 叠方向X，伸缩旋转铰链连杆E沿其轴摆动，同时，在折叠过程中，伸缩旋转铰链连杆E的套 管伸长，其铰链部件发生旋转。处于中间对称面内的限位旋转铰链连杆C，其轴的几何位置 关系如图19所示，在折叠过程中，发生旋转摆动(与图17中的限位旋转铰链连杆C原理相 同)，折叠之后的折叠图如图28所示。如图29所示，弧形桁架也可采用两端伸缩限位旋转铰链连杆F(即对角线连杆处 于弧形桁架的两端)的形式，其交错的位置方向如图29所示，折叠后的状态如图30所示。 在沿X方向折叠时，两端交错排列的伸缩限位旋转铰链连杆F都伸长，与如图所示相反的排 列方法，则需要螺丝，销等方式固定对角线连杆的长度。拼接方形桁架的平面图如图31所示。拼接弧形桁架时，在桁架拼接的相邻两端应 使对角线连杆相互交错，形成整体桁架的固定结构，受力封闭，达到较佳的承载能力，如图 32所示。在弧形桁架中，只有处于弧形结构中心对称面上的对角线连杆，才能保持长度不 变，从而在具备较高刚性的情况下，简化弧形折叠桁架的结构。此外，还有一种就是弧形桁架横向折叠的结构，如图33所示，该实施方式的对角 线连杆有多种连接方向，有平行于折叠方向的，有平行于弧形主管圆弧法向平面的方向等， 对角线连杆在折叠时伸长，折叠方向如图34所示，第一固定铰链连杆A的铰链轴与Y方向 垂直，折叠原理与前述的折叠原理相同。此外，还有一种四管异型桁架的折叠，如图35所示的折叠方向X，原则上，只要能 够满足二个固定焊接单片中的相应主管相互平行的几何条件，且二个固定焊接单片尺寸一 致，其铰链沿如图所示的X折叠方向排列，就可以实现本发明所述原理下的折叠。本质上 讲，利用前文所述的这些铰链连杆，不管折叠桁架主管的形状及尺寸是否具备这些折叠条 件，都是可以用伸缩旋转铰链连杆来连接主管，达到相应的折叠目的。桁架从折叠状态打开 后，可以用钢销来固定这些伸缩旋转铰链连杆的滑动伸缩杆，使桁架的相关连杆得以固定， 从而可以在多根桁架拼接后形成可以承载的整体桁架结构。还有一种桁架的连杆结构，即直杆(即直铰链连杆)可缩短，斜杆(即斜铰链连 杆)定长的桁架结构，其折叠原理与直杆定长，斜杆可伸长的原理相同。其在实际生产及应 用中，可缩短的直杆存在一定的缺陷，且承载能力较弱。可缩短的直杆，可以在打开时的工 作状态中，用螺丝、销杆等方式固定其长度，但因直杆的数量较多，没有图17所示的折叠方 式简捷实用。在实际应用中，可以在铰链和伸缩连杆内安装弹簧，使桁架的打开和折叠过程更 加快捷、方便，提高桁架的易用性。方形(包括长方形)的直形桁架及弧形桁架都可以相互组合进行拼接，例如，图 31、图32是本发明所述的纵向折叠直形桁架和弧形桁拼接的示意图。对于横向折叠桁架的拼接，在桁架拼接的相邻处，其对角线连杆相互交错，使多根桁架拼接后形成固定式的结 构，达到一定的承载能力。综上所述，本发明的关键点是这类结构的折叠原理和本原理下的特定几何位置和 尺寸，和在折叠过程中，两根及两根以上直形或弧形桁架，按照伸缩斜杆倾斜方向交错的办 法，或对角线连杆相互交错的办法，以及本发明所述的其他办法，进行拼接，使每根可折叠 的活动式桁架，拼接后形成固定式的桁架整体结构，达到较好的整体结构承载能力的方法 (包括单根或多根，直形的或弧形的折叠式活动桁架，与方接头连接后，也会组成有一定承 载能力的固定式桁架整体结构)，以及外观非常相似的折叠桁架和固定式桁架及方接头有 很高的可以相互拼接的通用性。上面所述，为四管锥销式桁架的折叠原理，在两管锥销式桁架中的折叠形式如图 36、图37、图38所示，其折叠原理与前述相同。桁架按其连接方式分类，一般有锥销式、套管式、铰链式、封盖式，折叠原理与前述 的两管式、四管式锥销桁架相同。其中套管式桁架如图39、图40所示，铰链式桁架如图41、 图42所示。图39是本发明所述套管式桁架拼接示意图，图40是本发明所述套管式桁架一个 实施例的结构图，图41是本发明所述铰链式桁架拼接示意图，图42是本发明所述铰链式桁 架一个实施例的结构图。其折叠原理与前述相同。以下是本发明所述方形桁架的纵向、横向折叠过程图，这些过程图可以清楚看到 方形桁架是如何进行折叠的。图43-45为封盖式桁架纵向折叠过程示意图，图46-48是封 盖式桁架横向折叠过程示意图，图49-54为使用二种单锥销形式连接的封盖式桁架纵向折 叠过程示意图，图55-57为使用双锥销形式连接的封盖式桁架纵向折叠过程示意图。其折 叠原理与前述相似。封盖式纵向及横向折叠的桁架，封盖上的活动连杆相当于前述的第一 固定铰链连杆。单锥销及双锥销的封盖式桁架，其本质是把4根主管上的连接用锥销移至 桁架的截面中间，这样可以带来以下有利的作用其一，可以在主管上增加凹槽或凸出的边 条，使桁架具备一定的装饰功能，如插装饰板及卡装饰用的画面等(如图58至图61示意图 所示)，其二，在某些轻荷载的展览展示应用中，可以减少桁架拼接的工作量，使桁架的使用 更加快捷、高效。桁架按其功能方面分类，包括在主管的凹槽中插入装饰板的桁架和用魔术贴 (Velcro)反复粘贴拆卸装饰板的桁架，以及用硅胶条卡写真布的桁架，装轨道灯导轨的桁 架等等，如图58至图61示意图所示，这些连接桁架的锥销或螺丝与带槽或带边条的主管是 分开的，但其折叠的原理与前述相同。综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依 本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本 发明的权利要求范围内。
权利要求
一种桁架连接装置，包括主管，其特征在于，还包括铰链连杆，主管之间通过铰链连杆进行连接，所述铰链连杆包括第一铰链部件、第二铰链部件、钢销以及圆管，圆管的两端分别与第二铰链部件连接，第二铰链部件和第一铰链部件以钢销为轴进行配合连接。
2.根据权利要求1所述的桁架连接装置，其特征在于，第一铰链部件的一端设有凹槽 及第二铰链部件的一端设有凸槽，或者第一铰链部件的一端设有凸槽及第二铰链部件的一 端设有凹槽。
3.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，还包括旋转底座，第一铰链部件 的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转底座。
4.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，还包括旋转底座，旋转底座外表 面设有凹边，第一铰链部件的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转 底座的凹边。
5.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，还包括伸缩杆，伸缩杆的一端套 接于圆管，并通过钢销扣于圆管上的圆孔，伸缩杆的另一端设有第二铰链部件，圆管的另一 端与第二铰链部件连接。
6.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，还包括伸缩杆和旋转底座，第一 铰链部件的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套接于旋转底座，伸缩杆的一 端套接于圆管，并通过钢销扣接于圆管上的圆孔，伸缩杆的另一端设有第二铰链部件，圆管 的另一端与第二铰链部件连接。
7.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，还包括伸缩杆和旋转底座，旋转 底座外表面设有凹边，第一铰链部件的另一端设有圆柄，圆柄上设有圆孔，圆孔通过钢销套 接于旋转底座的凹边，伸缩杆的一端套接于圆管，并通过钢销扣于圆管上的圆孔，伸缩杆的 另一端设有第二铰链部件，圆管的另一端与第二铰链部件连接。
8.根据权利要求2所述的桁架连接装置，其特征在于，所述铰链连杆为直铰链连杆，或 斜铰链连杆，或对角线方向的铰链连杆。
9.根据权利要求8所述的桁架连接装置，其特征在于，在沿主管轴线方向即纵向折叠 时，其直铰链连杆与可伸长斜铰链连杆相间排列，斜杆的倾斜方向与折叠方向一致；在沿主 管轴线垂直的方向即横向折叠时，其斜旋转铰链连杆的倾斜方向按正反向、反方向交错排 列，对角线方向的可伸长铰链连杆，其排列方向一致。
10.根据权利要求1-9任一项所述的桁架连接装置，其特征在于，多根桁架相互拼接 时，其正折叠方向与反折叠方向相互交错拼接。
11.根据权利要求10所述的桁架连接装置，其特征在于，两个折叠面的相应主管相互 平行。
全文摘要
本发明涉及一种桁架连接装置，包括主管和铰链连杆，主管之间通过铰链连杆进行连接，所述铰链连杆包括第一铰链部件、第二铰链部件、钢销以及圆管，圆管的两端分别与第二铰链部件连接，第二铰链部件和第一铰链部件以钢销为轴进行配合连接。本发明的优点是折叠方式简单快捷，受力合理，折叠后体积减少很多，节约使用者的运输仓储等多方面费用，虽然也有其他的方法达到折叠的效果，但是本发明的折叠原理，能达到更大的体积缩小比例，使用更简捷；并达到跟原固定式桁架非常相似的外观，也比较美观，这样可以提高本产品的使用接受程度。
文档编号F16M11/38GK101994897SQ20101054630
公开日2011年3月30日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者徐卫峰 申请人:上海德天数码展示设备有限公司