CN101767248B - 混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明是混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型装置，由电极靠模、电极焊臂、电极轮组件、凸轮、齿轮传动机构等组成，电极焊臂安装在主机转盘上，可绕主机转盘上的固定点摆动；电极轮组件安装在电极焊臂的转轴上；凸轮安装在主机转盘上，主机旋转时通过内齿轮传动机构带动凸轮旋转，凸轮作为电极轮运动轨迹的仿形元件；电极靠模(非工作部位覆盖绝缘材料)固定在主机机座上，电极靠模、电极轮、凸轮间无径向机械连接，电极轮的运动轨迹被限制在凸轮和电极靠模之间，电极轮可以很准确的和电极靠模所有点吻合，彻底解决了任意根纵筋分布的方桩钢筋笼焊接、成型难题。该装置具有结构新颖、简单、可靠、焊接质量稳定、焊点强度损失小的显著特点。

Description

混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型装置

技术领域

本发明涉及电阻焊焊接设备，尤其是涉及混凝土空心方桩钢筋笼的焊接成型设备，可实现任意根纵向钢筋和环向钢筋节点在方形截面形状上的长笼焊接。

背景技术

混凝土空心方桩和混凝土圆形方桩截面形状不同，分别适用于不同场合，但生产工艺、流程基本相同，圆形钢筋笼焊接成型设备由主机、电极靠模、焊臂、电极板，料盘、牵引机构等组成，工作时，把头部镦粗的纵筋和牵引机构连接，纵筋焊接部位贴紧在电极靠模上，从料盘经焊臂导入环筋，主机和料盘同向旋转，一边将环筋绕在纵筋焊接部位，一边由固定在焊臂上的电极板压紧在纵筋和环筋的节点上进行焊接，随着牵引小车的移动，焊接好的螺旋状钢筋笼不断被移出，最终形成产品，在该设备中，电极靠模是圆形的，电极压板随焊臂和主机转盘一起做圆周运动，运动轨迹完全相同，电极压板能与电极靠模保持等距.如直接用这种设备加工方桩钢筋笼则不能工作，其原因在于方形钢筋笼对角线与对边长距离为1：0.7，以450规格的方桩为例，在圆周半径位置上，角点与边点最大距离达60mm，调整时若以角点为基准，边上布置的纵筋不能焊牢；若以边为基准，在焊接角点时环筋会因压力过大而烧断，且随着混凝土方桩使用的日益广泛，12根纵筋分布、16根纵筋分布、乃至更多根纵筋分布的方桩产品会被使用，对方形截面上的所有点都必须做到焊接压力大小相等，现有圆桩生产设备根本不能满足方桩钢筋笼生产的技术要求，此外圆桩钢筋笼生产设备还存在着电极压板易磨损，生产中更换频繁，导致运行费用增高的痼疾。

发明内容

本发明的目的在于借鉴现有圆形钢筋笼焊接成型设备的焊接技术，克服其不能焊接方桩钢筋笼的缺陷，为方桩钢筋笼焊接成型提供一种技术先进，构思新颖，结构简单，能保证方桩钢筋笼在焊接过程中焊接轮和电极靠模所有对应点保持等距，从而确保焊接压力稳定，焊接质量可靠。

为了实现本发明的目的，提出一种混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型装置，包含机体、主机转盘、电极靠模和电极焊接装置，该电极靠模固定在主机的机座上，电极焊接装置安装在主机转盘上。

所述电极焊接装置包括凸轮机构和电极轮组件，所述凸轮机构由齿轮传动机构和凸轮(8)组成并固定在所述主机转盘(1)上，所述凸轮(8)除和所述主机转盘(1)同步旋转外，还通过所述齿轮传动机构由所述主机转盘(1)带动自转；

所述电极轮组件包括电极臂(14)、电极轮(17)和电极支架(16)，所述电极支架(16)一端与主机转盘铰接，另一端设置一个轴承(10)紧靠所述凸轮(8)的轮缘；所述电极臂(14)一端与所述电极支架(16)铰接，另一端安装所述电极轮(17)；

其中，所述齿轮传动机构的传动比使所述主机转盘(1)转动一周，所述凸轮(8)自转4周，所述凸轮(8)作为所述电极靠模(18)的仿形元件，定位所述电极轮(17)的运动轨迹，使电极轮(17)紧靠电极靠模(18)并和电极靠模(18)外缘的所有点吻合。

所述齿轮传动机构包括固定齿轮(4)、中间齿轮(3)、小齿轮(6)和输出齿轮(5)，所述固定齿轮(4)固定在机体(2)顶端并与中间齿轮(3)啮合；所述中间齿轮(3)、小齿轮(6)固定在齿轮轴(7)上；所述输出齿轮(5)与小齿轮(6)啮合并与所述凸轮(8)固定在输出轴(9)上，所述齿轮轴(7)和输出轴(9)都固定在所述主机转盘(1)上。

所述轴承(10)通过调整臂(11)固定在电极支架(16)上。

所述调整臂(11)具有固定孔，利用锁紧螺丝(12)与所述电极支架(16)固定，所述固定孔为长椭圆形，可以上下调整所述调整臂(11)。

所述电极臂(14)安装所述电极轮(17)的一端和电极支架(16)安装轴承(10)的一端之间设置压缩弹簧(13)。

所述电极靠模(18)上覆盖绝缘材料，防止环筋与电极靠模擦碰，产生焊接电流分流现象。

本发明的显著特点是从方桩钢筋笼焊接、成型的实际情况出发，研发出的一种真正意义上对方形钢筋笼截面形状所有点焊接准确定位、跟踪的装置，且结构简单、调整方便、质量保证好，生产效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电极轮处于电极靠模顶角时的示意图；

图3为本发明的电极轮处于电极靠模直边中点时的示意图；

图4为本发明的电极轮处于电极靠模任意点时的示意图；

图5为本发明的凸轮尺寸和外形计算方法示意图。

图中：

1  主机转盘    11  调整臂

2  机体        12  锁紧螺丝

3  中间齿轮    13  压缩弹簧

4  固定齿轮    14  电极臂

5  输出齿轮    15  电极轮转轴

6  小齿轮      16  电极支架

7  齿轮轴      17  电极轮

8  凸轮        18  电极靠模

9  输出轴      19  电极臂转轴

10 轴承        20  转轴

具体实施方式

本发明的技术解决方案由以下三部分组成：

首先，由主机转盘、内齿轮传动机构、凸轮、安装有滚动轴承的可调节连杆、电极焊臂、电极轮组件、电极靠模组成的装置中，电极轮的运动轨迹与方形靠模截面形状完全一致，其构思为：电极靠模安装在主机机座上固定不动，电极臂安装在主机转盘的固定转轴上，除随着主机转盘做圆周运动外，电极臂还绕固定转轴上下摆动，电极臂的径向位置不固定，电极靠模和凸轮从不同的两个方向共同限定电极臂的径向位置，电极臂、电极靠模、凸轮间只存在机械接触，无任何机械连接。

凸轮安装在主机转盘上，凸轮由内齿轮传动机构驱动按自身轴线旋转，同时凸轮还随着主机转盘按主机中心旋转，通过齿轮传动机构传动比的设计和凸轮轮缘形状的设计，保证在主机转盘在旋转过程中，主机转盘每旋转一周，凸轮自转4周。而且凸轮轮缘在通过主机中心线的径向位置上始终和电极靠模保持等距离。

在电极焊臂上安装可调节连杆，连杆端部安装滚动轴承，调节连杆长度使凸轮、电极轮、电极靠模可靠接触，以适应不同规格的方桩钢筋笼。

电极轮组件由L形导电铜件、电极轮等组成，L形导电铜件安装在电极臂上，可绕电极臂某固定点转动，在电极轮组件和电极臂之间装置弹簧，彻底消除凸轮、电极轮、电极靠模间径向间隙，并可调整焊接压力。

第二，方形钢筋笼在焊接过程中，环筋易与电极靠模擦碰，产生严重的焊接电流分流现象，在焊接部位设置可更换的电极板并裸露，其余部位覆盖绝缘材料。

第三，采用电极轮，摒弃电极板、电极块结构，电极板、电极块有效工作长度只有50mm左右，采用电极轮，以直径150mm计，其周长为471mm，电极轮整个圆周外缘都是有效工作部位，工作寿命至少提高十倍以上。

下面结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。

图1为本发明的结构示意图；如图所示，本焊接成型装置含有主机转盘1、电极靠模17、电极轮15、齿轮传动副和由齿轮传动副驱动的凸轮，齿轮传动副由固定齿轮4、中间齿轮3、小齿轮6、输出齿轮5组成，固定齿轮4安装在机体2上，中间齿轮3、小齿轮6安装在齿轮轴7上，输出齿轮5安装在输出轴9上。

其中固定齿轮4与中间齿轮3啮合，小齿轮6与输出齿轮5啮合；电极轮方形运动轨迹的形成机构由凸轮8、轴承10、调整连杆11、电极支架16、电极轮15、电极靠模17组成，凸轮8安装在输出轴9上，轴承10安装在调整连杆11上，轴承10与凸轮外缘接触，调整连杆11与电极支架16由锁紧螺丝12连接固定，电极支架16安装在主机转盘上，电极轮17通过电极轮转轴15固定在电极臂14上，电极轮轮缘与电极靠模紧密接触。

图2为本发明的电极轮处于电极靠模顶角时的示意图；在图2中，电极轮17位于电极靠模顶角处，此时轴承10与凸轮8接触点到输出轴9的轴心的距离最短，电极轮17与电极靠模18接触点到电极靠模18中心点的距离最长。

图3为本发明的电极轮处于电极靠模直边中点时的示意图，如图所示，主机转盘1旋转45度后，电极轮17位于电极靠模直边中心处，此时轴承10与凸轮8接触点到输出轴9的轴心的距离最长，电极轮17与电极靠模18接触点到电极靠模18中心点的距离最短。

图4为本发明的电极轮处于电极靠模任意点时的示意图；主机转盘1旋转除45度整数倍的某一角度时，电极轮17位于电极靠模直边的非中点处，此时轴承10与凸轮8接触点到输出轴9的轴心的距离和电极轮17与电极靠模18接触点到电极靠模18中心点的距离都处于最长距离到最短距离之间的某一处。

通过传动机构齿轮速比和凸轮尺寸和外形的设计，确保齿轮传动机构和凸轮的有效工作。

传动机构齿轮速比设计：

在本装置中，电极靠模18是正方形状，在平面上为4等分分布，所以主机转盘1每旋转一圈凸轮8应当相对主机转盘1旋转4圈。在本实施例中，设定固定齿轮4的齿数是304，中间齿轮3的齿数是38、小齿轮6的齿数是19、输出齿轮5的齿数是38。固定齿轮4与中间齿轮3啮合，主机旋转一周带动中间齿轮3旋转8转；中间齿轮3、小齿轮6安装在齿轮轴7上，小齿轮6与输出齿轮5啮合，速比2∶1，因此总速比为1∶4。

图5是凸轮尺寸和外形计算方法示意图。如图所示，主机转盘1旋转90度，凸轮8相对主机转盘1旋转一圈。凸轮8固定轴9的轴心与电极靠模18的轴心之间的距离L，为定值；

在任意时刻，凸轮8的外缘和电极靠模18外缘在两轴心连线上的距离为L1，因为电极靠模18的形状是不可变更的，要保持L1为定值，，根据以下公式设计凸轮尺寸：

L1＝L-(d+D)

其中，d为凸轮8的轴心到其外缘在两轴心连线上的距离，D为电极靠模18的轴心到其外缘在两轴心连线上的距离，d+D保持不变。

如图，凸轮8在电极靠模18垂直方向时，凸轮8的轴心到其外缘在两轴心连线的交点的距离dmin，将此点定为凸轮8的基圆半径；

电极靠模18的轴心到其外缘与两轴心连线的交点的距离Dmax(电极靠模18的外接圆)；

如图虚线位置，凸轮8围绕电极靠模18旋转任意一角度时，电极靠模18的轴心到其外缘在两轴心连线的距离变化X₂；凸轮8的轴心到其外缘在两轴心连线的距离变化X₁；则上式可表述为：

L1＝L-(dmin+X₁+Dmax-X₂)

＝L-(dmin+Dmax+X₁-X₂)

即D的减少量X₂必须等于dmin的增加量X₁才能保证L1不变。

按照此公式，将电极靠模18两顶点与其轴心夹角(90度)细分成40等分，凸轮8的基圆也细分成40等分，分别画出等分线，算出每条等分线与电极靠模18外缘的交点到电极靠模18的轴心之间的距离D，(X₂＝Dmax-D)，，再分别以凸轮8的中心为圆心，(dmin+x2)为半径画出圆弧，用圆弧将各等分线的交点光滑连接起来就是凸轮8的外缘形状。

工作过程：外部电机驱动主机转盘1旋转，固定齿轮4固定在机体2上，主机转盘1带动中间齿轮3旋转，小齿轮6带动输出齿轮5旋转，通过输出轴9带动凸轮8旋转，凸轮8旋转过程中，外缘表面通过轴承10外圆表面接触，推动或限制调整连杆11的径向位置，电极支架16、电极轮17一起围绕转轴20摆动，由于输出轴9的轴心到电极靠模18的轴心距离为一固定值，轴承10的外圆面与电极轮17的外圆面的距离也为固定值，当主机转盘1旋转任意角度后，轴承10与凸轮8接触点到输出轴9的轴心的距离增加(减少)值正好等于电极轮17与电极靠模18接触点到电极靠模18中心点的距离减少(增加)值，从而保证电极轮17外缘始终与电极靠模18的外缘吻合，凸轮8相对主机转盘1每转动一圈，主机转盘1正好旋转90度，如此循环动作便可完成混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型。

Claims (6)

1.一种混凝土空心方桩钢筋笼焊接成型装置，包含机体、主机转盘、电极靠模和电极焊接装置，该电极靠模固定在主机的机座上，电极焊接装置安装在主机转盘上，其特征在于，

所述电极焊接装置包括凸轮机构和电极轮组件，所述凸轮机构由齿轮传动机构和凸轮(8)组成并固定在所述主机转盘(1)上，所述凸轮(8)除和所述主机转盘(1)同步旋转外，还通过所述齿轮传动机构由所述主机转盘(1)带动自转；

所述电极轮组件包括电极臂(14)、电极轮(17)和电极支架(16)，所述电极支架(16)一端与主机转盘铰接，另一端设置一个轴承(10)紧靠所述凸轮(8)的轮缘；所述电极臂(14)一端与所述电极支架(16)铰接，另一端安装所述电极轮(17)；

其中，所述齿轮传动机构的传动比使所述主机转盘(1)转动一周，所述凸轮(8)自转4周，所述凸轮(8)作为所述电极靠模(18)的仿形元件，定位所述电极轮(17)的运动轨迹，使电极轮(17)紧靠电极靠模(18)并和电极靠模(18)外缘的所有点吻合。

2.根据权利要求1所述的焊接成型装置，其特征在于，所述齿轮传动机构包括固定齿轮(4)、中间齿轮(3)、小齿轮(6)和输出齿轮(5)，所述固定齿轮(4)固定在机体(2)顶端并与中间齿轮(3)啮合；所述中间齿轮(3)、小齿轮(6)固定在齿轮轴(7)上；所述输出齿轮(5)与小齿轮(6)啮合并与所述凸轮(8)固定在输出轴(9)上，所述齿轮轴(7)和输出轴(9)都固定在所述主机转盘(1)上。

3.根据权利要求1所述的焊接成型装置，其特征在于，所述轴承(10)通过调整臂(11)固定在电极支架(16)上。

4.根据权利要求3所述的焊接成型装置，其特征在于，所述调整臂(11)具有固定孔，利用锁紧螺丝(12)与所述电极支架(16)固定，所述固定孔为长椭圆形，可以上下调整所述调整臂(11)。

5.根据权利要求1所述的焊接成型装置，其特征在于，所述电极臂(14)安装所述电极轮(17)的一端和电极支架(16)安装轴承(10)的一端之间设置压缩弹簧(13)。

6.根据权利要求1所述的焊接成型装置，其特征在于，所述电极靠模(18)上覆盖绝缘材料，防止环筋与电极靠模擦碰，产生焊接电流分流现象。

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