焊接球球心定位装置的制作方法

本实用新型属于建筑构件的运输或装配技术领域，具体涉及一种焊接球球心定位装置。

背景技术：

网壳结构即钢桁架结构，通常包括焊接球节点及焊接在焊接球节点之间的杆件，作为强度支撑支撑后续安装在网壳结构上的屋面等建筑构件。

制造过程中，网壳结构的结构定位均是以焊接球节点球心为定位点，焊接球节点的准确定位是网壳结构安装的关键，影响到安装精度、挠度及节点处的杆件质量。制作时，常规施工球心定位都是在地面先打点做好标记，通过手拉葫芦对焊接球进行初步就位，然后用直尺等工具依靠肉眼对焊接球的球心进行估计，再在标记点搭设刚性支撑胎架，支撑焊接球，以肉眼来判断搭设精度，精度较差，并且刚性支撑胎架不方便调节支撑高度，不便于球心位置的定位调节，影响施工周期。现有技术中也有解决相关问题的，如CN102147242A，提供了一种精确快速地定位焊接球球心的三维位置的方法，但仍未能解决如何调整焊接球球心高度位置并有效支撑的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种焊接球球心定位装置，避免焊接球节点球心高度调整不便影响施工质量和效率的问题，取得结构紧凑，调整过程稳定安全，支撑牢固，有效保证施工过程安全性的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

焊接球球心定位装置，包括底座，所述底座上置有竖向做功的千斤顶，所述底座上通过至少两组调整垫块支撑有升降套筒，所述调整垫块由若干竖向重叠的调整垫片构成，所述升降套筒的下表面设有凹入的底部腔室，所述千斤顶位于所述底部腔室内以在做功时托顶于底部腔室的上壁；所述底座上固定连接有向上延伸入所述底部腔室内的导引限位机构，所述导引限位机构的外形与所述底部腔室对应以与底部腔室内接从而在升降套筒竖向运动时起到竖向导引和周向限位的作用；

所述升降套筒上通过竖向微调螺杆连接有球托以用于支托焊接球；所述竖向微调螺杆两端的外螺纹旋向相反，所述升降套筒的上表面设有凹入的内螺纹孔并通过所述内螺纹孔连接竖向微调螺杆的下端，所述球托螺纹连接于竖向微调螺杆的上端，所述球托上竖向设有卡尺以便于测量标记。

本实用新型通过两级调整来实现的焊接球节点球心高度的精确调整，千斤顶配合调整垫块完成粗调，调整垫块还用于保证后续的稳定支撑，竖向微调螺杆用于焊接球节点球心高度的微调。千斤顶位于底座上，高度粗调时，千斤顶对升降套筒做功，使升降套筒升高，升降套筒从由调整垫块支撑转变为由千斤顶支撑，按高度粗调是需要升高或降低，对应的增加或减少调整垫片的数量，每组调整垫块包含的调整垫片的数量应同时增加或减少以保持等高，然后千斤顶泄压，回到由调整垫块支撑升降套筒的稳定状态，完成高度粗调；由于需要稳定支撑，调整垫片具有一定的厚度，进而限制了高度粗调的精度，所以还需要通过转动竖向微调螺杆来进行微调，竖向微调螺杆的两端通过不同旋向的外螺纹分别连接升降套筒和球托，转动时就实现了升降套筒和球托相互靠拢或远离的动作从而达到微调效果。竖向的卡尺连接在球托上，便于测量以及标记后用来复核焊接球球心位置坐标尺寸。粗调时，千斤顶位于升降套筒内，并且底座上固定连接有用于在升降套筒竖向运动时起到竖向导引和周向限位作用的导引限位机构，升降套筒在整个竖向运动过程中都不会脱出导引限位机构，有效增加调节过程中的稳定性、保证施工过程的安全，导引限位机构同时也能对千斤顶进行限位，结构紧凑，并进一步增加其做功时的稳定性；竖向微调螺杆与球托螺纹连接，使球托可拆卸，可根据所支托焊接球直径的不同，将球托上端制成对应的不同弧度，以保证支托时的包覆性，支托不同直径的焊接球时只需要更换对应弧度的球托即可，减少整个定位装置的工装制备量，降低工装成本，减少备用工装储备。

进一步完善上述技术方案，所述升降套筒的下表面周围设有凸缘，所述调整垫块位于所述凸缘和底座之间，竖向贯穿所述凸缘和每组卸载垫块都对应设有至少一个限位插销以保持调整垫片的竖向重叠状态。

这样，调整垫块设于升降套筒的外侧方便高度粗调时增减调整垫片，操作方便；限位插销可避免竖向重叠的调整垫片在承压时意外垮塌，有效保持调整垫片的竖向重叠状态，进一步增加调节过程稳定性。

进一步地，所述底座的上表面周围设有底座凸缘，所述限位插销还同时贯穿所述底座凸缘。

这样，避免竖向重叠的调整垫片在承压时意外垮塌、有效保持调整垫片的竖向重叠状态的效果更好；并且在千斤顶顶升起升降套筒需要增减一层调整垫片（通常是每组调整垫块的最上面一块调整垫片）时，优选将限位插销向下拔出一部分，如果是需要抽出一层调整垫片，则拔出至限位插销上端退出最上面一块调整垫片后即停止向下拔出，随即将对应的最上面一块调整垫片抽出即可；如果是需要增加一层调整垫片，则拔出至限位插销上端略高于最上面一块调整垫片后即停止向下拔出，随即在最上面一块调整垫片上再重叠放上一块调整垫片即可；避免增减调整垫片时还需要移动该组的其它调整垫片或意外碰触造成其它调整垫片垮塌的问题，操作方便、安全；对应的调整垫片增减后，再将限位插销插回，穿过凸缘，因为凸缘是位于上方的，便于观察且只需穿过凸缘，所以限位插销插回穿过凸缘的过程也更方便。实施时，限位插销可以是弹性销，也可以优选栓接的方式，即限位插销为一长螺栓，其头部在下方，螺杆部向上穿过底座凸缘、对应的调整垫块和凸缘后连接一螺母，因为千斤顶有做功行程需求，并且长螺栓在粗调过程中需要拔出，所以螺杆连接螺母并不需要紧固，而只是为了防止掉落并保持贯穿插接状态。

进一步地，所述底部腔室的侧壁开设有倒置的U形开口以便于调节千斤顶。

这样，可以通过U形开口进行千斤顶的顶升、泄压调节操作，否则就需要通过调整垫块支撑在底座和升降套筒之间所形成的空间来调节千斤顶，所以U形开口的设置就可有效降低调整垫块的必须高度，使调整垫块的高度仅取决于高度粗调需要的位移量，进而就减少了必须使用的调整垫片的数量，使更结构紧凑，承压时装置稳定性更高。

进一步地，所述底部腔室为圆柱形空腔，所述千斤顶位于所述底部腔室的轴线上，所述导引限位机构由以所述底部腔室的轴线为中心等分均布的至少三根竖向钢筋构成，所述U形开口对应开设于任相邻两竖向钢筋之间。

这样，各竖向钢筋就可以在升降套筒竖向运动时起到竖向导引和周向限位的作用，通过合理匹配底部腔室直径、竖向钢筋直径以及千斤顶的尺寸，可使竖向钢筋也围设在千斤顶外侧，同时也就对千斤顶进行限位，整个结构紧凑，运动稳定性高。

优选地，所述底部腔室为圆柱形空腔，所述千斤顶位于所述底部腔室的轴线上，所述导引限位机构由以所述底部腔室的轴线为中心等分均布的两劣弧板构成，所述劣弧板包括一弧形侧面以及一竖向侧面，所述弧形侧面与底部腔室的弧形内壁对应，两劣弧板的竖向侧面之间的距离与千斤顶的直径对应以对千斤顶起也起到限位作用，所述U形开口与两劣弧板的竖向侧面平行且水平贯穿所述升降套筒以形成两个U形开口。

这样，同样取得对升降套筒的导引限位作用和对千斤顶的限位作用。同时，两个U形开口可防止装配千斤顶和升降套筒时的错装，避免千斤顶的调节操作位未朝向只开设了的单个的U形开口方向而需要重新装配的问题，提高装配效率。需要说明的是：千斤顶外形通常为圆柱形，其调节操作位通常凸出于其圆柱形外侧面，而两劣弧板的竖向侧面之间的距离与千斤顶的直径对应，装配时千斤顶的调节操作位就只能有沿劣弧板竖向侧面的左右侧两个朝向的可能，这也就是需要两个U形开口来防止错装并能够防止错装的原因。

进一步地，所述球托的上端具有十字形弧形承托板，其弧形与需要支托的焊接球节点对应；所述卡尺的零刻度线与所述十字形弧形承托板的弧形最低点水平。

这样，使卡尺配合其它工具测量更方便，标记后读数更直观方便；根据所支托焊接球直径的不同，将球托上端制成对应的不同弧度，增大支托时的接触面积，以保证支托时的包覆性，增加调节过程稳定性，无压伤。

进一步地，所述升降套筒和球托之间，所述竖向微调螺杆的旋向相反的两外螺纹杆段上分别对应连接有螺母。

这样，便于微调之后对竖向微调螺杆和球托的进一步固定，保证施工过程的安全。

进一步地，十字形弧形承托板上支托有焊接球，焊接球上放置有水平顶板机构，所述水平顶板机构包括十字水平仪。

这样，便于精确找寻焊接球正上方位置。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过两级调整来实现的焊接球节点球心高度的精确调整，并保证后续的稳定支撑，有效提高了施工质量和效率。

2、本实用新型的千斤顶位于升降套筒内，并且底座上固定连接有用于在升降套筒竖向运动时起到竖向导引和周向限位作用的导引限位机构，导引限位机构同时也能对千斤顶进行限位，有效增加高度调节过程中的稳定性、保证施工过程的安全。

3、本实用新型的球托可拆卸，支托不同直径的焊接球时只需要更换对应弧度的球托即可，减少整个定位装置的工装制备量，降低工装成本，减少备用工装储备。

4、本实用新型的限位插销可避免竖向重叠的调整垫片在承压时意外垮塌，有效保持调整垫片的竖向重叠状态，使用方便、可靠，增加了施工过程的安全性。

5、本实用新型的U形开口便于千斤顶的调节操作，可减少必须使用的调整垫片的数量，使结构更紧凑，承压时装置稳定性更高；同时可以防止装配千斤顶和升降套筒时的错装。

附图说明

图1-本实用新型焊接球球心定位装置的结构示意图；

图2-本实用新型焊接球球心定位装置的爆炸图；

其中，底座1，竖向钢管11，上盖板12，底座凸缘121，千斤顶2，调整垫块3，调整垫片31，升降套筒4，大钢管41，底部腔室411，U形开口412，封板42，小钢管43，凸缘44，限位插销5，长螺栓51，螺母52，导引限位机构6，劣弧板61，加强筋板7，竖向微调螺杆8，紧固螺母81，球托9，钢板91，连接钢管92，十字形弧形承托板93，卡尺94，水平顶板机构100。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1、图2，具体实施例的焊接球球心定位装置，包括底座1，所述底座1包括竖向钢管11，竖向钢管11上端同轴焊接固定有圆形的上盖板12，本实施例的上盖板12优选为钢板法兰盘；上盖板12的直径大于竖向钢管11的直径以使上盖板12的外沿延伸出竖向钢管11的侧壁之外并形成为底座凸缘121；所述上盖板12上置有竖向做功的千斤顶2，千斤顶2优选起重高度小于一米的轻小型机械式千斤顶2；所述上盖板12上通过两组调整垫块3支撑有升降套筒4，所述调整垫块3由若干竖向重叠的调整垫片31构成，本实施例优选所述调整垫片31为弧形板，其外弧与上盖板12的外沿对应；所述升降套筒4与底座1同轴，其包括竖直的大钢管41，所述大钢管41的上端焊接固定有封口的封板42，所述封板42上焊接固定有同轴的小钢管43；所述大钢管41的下端周围设有凸缘44；优选所述凸缘44的外沿也与上盖板12的外沿对应，调整垫片31的内弧与大钢管41的内壁对应，以使调整垫块3支撑于所述凸缘44和上盖板12之间，为了保证支撑的稳定性，优选两组调整垫块3以所述升降套筒4的轴线为中心等分均布。

为了避免竖向重叠的调整垫片31在承压时意外垮塌，增加稳定性，有效保持调整垫片31的竖向重叠状态并完全定位；竖向贯穿所述凸缘44、任一调整垫块3以及上盖板12均设有两个限位插销5，其在上盖板12上的贯穿位置位于上盖板12延伸出竖向钢管11侧壁之外的底座凸缘121上，这样方便限位插销5的后续使用过程中的插拔操作。本实施例优选所述限位插销5为一长螺栓51，其头部在下方，螺杆部向上穿过上盖板12、调整垫块3和凸缘44后连接一螺母52，因为升降套筒4有升降行程需求，并且长螺栓51在粗调过程中需要拔出，所以螺杆连接螺母52但不紧固，而只是为了防止掉落并保持贯穿插接状态。

所述大钢管41的内孔形成为升降套筒4的底部腔室411；所述千斤顶2位于所述底部腔室411内且位于所述底部腔室411的轴线上以在做功时托顶于封板42的下表面；所述上盖板12上焊接固定有向上延伸入所述底部腔室411内的导引限位机构6，所述导引限位机构6的外形与所述底部腔室411对应以与底部腔室411内接从而在升降套筒4竖向运动时起到竖向导引和周向限位的作用；所述大钢管41的侧壁下部位于两组调整垫块3之间的位置还开设有倒置的U形开口412以便于调节千斤顶2。

本实施例的导引限位机构6由以所述底部腔室411的轴线为中心等分均布的两劣弧板61构成，所述劣弧板61包括一弧形侧面以及一竖向侧面，即从圆柱体上通过以其轴线为中心对称且平行的两平面截下来的两个外侧的部分，所述弧形侧面与大钢管41的内壁对应，两劣弧板61的竖向侧面之间的距离与千斤顶2的直径对应以对千斤顶2起也起到限位作用，所述U形开口412与两劣弧板61的竖向侧面平行且水平贯穿所述大钢管41以形成两个U形开口412；优选地，为了方便调节操作千斤顶2，所述U形开口412的宽度可适当大于两劣弧板61的竖向侧面之间的距离。这样，导引限位机构6在升降套筒4竖向运动时起到竖向导引和周向限位的作用，同时也就对千斤顶2进行限位，提高调节过程稳定性，保证施工过程的安全。同时，两个U形开口412可防止装配千斤顶2和升降套筒4时的错装，避免千斤顶2的调节操作位未朝向只开设了的单个的U形开口412方向而需要重新装配的问题，提高装配效率。需要说明的是：千斤顶2外形通常为圆柱形，其调节操作位通常凸出于其圆柱形外侧面，而两劣弧板61的竖向侧面之间的距离与千斤顶2的直径对应，装配时千斤顶2的调节操作位就只能有沿劣弧板61竖向侧面的左右侧两个朝向的可能，这也就是需要两个U形开口412来防止错装并能够防止错装的原因。另外，由于U形开口412的开设，大钢管41的下端以及其周围的凸缘44自然也就是间断的，实施时，在保证支撑面积的前提下，为方便制作和节约材料，可采用调整垫片31焊接在大钢管41下端的对应位置作为凸缘44，当然，为了保证装置及支撑的强度，在凸缘44和大钢管41的外侧之间、底座凸缘121与竖向钢管11的外侧之间还均焊接固定有若干的加强筋板7。

小钢管43的内孔加工有内螺纹，升降套筒4通过小钢管43的内孔与竖向微调螺杆8的下端螺纹连接，竖向微调螺杆8的上端螺纹连接有球托9以用于支托焊接球；所述竖向微调螺杆8两端的外螺纹旋向相反，所述球托9上竖向设有卡尺94以便于测量标记。球托9为可拆卸连接，就可根据所支托焊接球直径的不同，将球托9上端制成对应的不同弧度，以保证支托时的包覆性，支托不同直径的焊接球时只需要更换对应弧度的球托9即可，减少整个定位装置的工装制备量，降低工装成本，减少备用工装储备。本实施例的球托9包括钢板91，钢板91的下表面焊接固定有连接钢管92，连接钢管92的内孔加工有内螺纹并与竖向微调螺杆8连接，钢板91的上表面焊接固定有十字形弧形承托板93，其弧形与需要支托的焊接球对应以增大支托时的接触面积，保证支托时的包覆性，增加调节过程稳定性并无压伤。所述卡尺94焊接固定在钢板91上，其零刻度线与所述十字形弧形承托板93的弧形最低点位于同一水平面，使卡尺94配合其它工具测量更方便，标记后读数更直观方便；小钢管43和连接钢管92之间，所述竖向微调螺杆8的旋向相反的两外螺纹杆段上分别对应连接有紧固螺母81，用于微调之后，将两紧固螺母81分别旋进至与小钢管43和连接钢管92相抵接，以进一步固定连接，保证施工过程的安全。为了竖向微调螺杆8的微调转动更方便，可在两紧固螺母81之间的竖向微调螺杆8的杆段中部焊接两旋转把手或加工出一外六方形作为作力点。

十字形弧形承托板93上支托有焊接球，焊接球上放置有水平顶板机构100，水平顶板机构100由圆管、同轴连接在圆管上端的圆形水平封板以及封板上的十字水平仪构成，圆管的下端覆于焊接球表面，在圆形水平封板的上表面圆心处标记有十字线，十字水平仪连接放置在圆形水平封板上表面并与所述十字线的位置对应。

实施时，竖向钢管11的下端也可以焊接固定一较大的钢板法兰盘，增加放置稳定性。实施时，作为一种更简单的变形结构形式，所述导引限位机构6可由以所述底部腔室411的轴线为中心等分均布的至少三根竖向光圆钢筋构成，所述U形开口412对应位于任相邻两竖向钢筋之间。以上实施时可进一步变化的形式均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

为便于进一步理解，将应用上述焊接球球心定位装置进行焊接球球心定位的步骤简介如下，包括：

1）在拼装平台上，由测量人员标定焊接球球心理论坐标点（x，y，z），根据标定的（x，y）坐标点，初步安装本装置，根据标定的（z）坐标点，通过本装置粗调焊接球球心高度；

2）在每个焊接球球心的上方放置水平顶板机构100，沿焊接球表面移动水平顶板机构100的位置，通过十字水平仪精确找到焊接球球心的正上方位置；

3）通过全站仪、经纬仪等测量仪器基于水平顶板机构100检测并计算出焊接球球心当前坐标位置（x’，y’，z’）；

4）将本装置整体从（x’，y’）移动至（x，y），利用本装置微调焊接球高度从（z’）至（z）；

5）重复步骤2）-4）直至焊接球球心的当前坐标位置与理论坐标点的误差值在要求范围内；

6）利用卡尺配合直角尺和水平顶板机构100，标记好焊接球球心高度位置；

7）将焊接球与球托点焊固定，在焊接球之间组装网壳结构的杆件，并焊接牢固；

8）破坏点焊点，拆除本装置，通过标记复核焊接球球心高度；

9）通过全站仪、经纬仪等测量仪器基于水平顶板机构100复测焊接球球心当前坐标位置，若误差值超出要求范围，重新使用本装置进行修正。

其中，所述粗调包括：千斤顶2顶升升降套筒4，将限位插销5向下拔出一部分，按粗调是需要升高或降低，对应的增加或减少一层调整垫片31；

如果是需要减少一层调整垫片31，则拔出至限位插销5上端退出最上面一块调整垫片31后即停止向下拔出，随即将对应的最上面一块调整垫片31抽出即可；

如果是需要增加一层调整垫片31，则拔出至限位插销5上端略高于或平齐于最上面一块调整垫片31后即停止向下拔出，随即在最上面一块调整垫片31上再重叠放上一块调整垫片31即可；

再将限位插销5向上插回，穿过凸缘44；千斤顶2泄压，升降套筒4下降并由调整垫块3支撑在底座1上。

所述微调包括：转动两紧固螺母81，使其分别脱开与小钢管43和连接钢管92的抵接，正向或反向转动竖向微调螺杆8使升降套筒4和球托9相互靠拢或远离以实现降低或升高的调节，再将两紧固螺母81分别旋进至与小钢管43和连接钢管92相抵接，以进一步固定连接状态。

由本装置的使用可知，所有的调整垫片31均为等高且构造相同，同一本装置上的每组调整垫块3含有的调整垫片31数量相同，即等高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。