电极机构及滚焊机的制作方法

1.本实用新型涉及焊接领域，特别是涉及一种电极机构及滚焊机。


背景技术：

2.滚焊机是用来成型水泥制品(如排水管、高层建筑用管桩及部分化工用产品) 钢筋骨架的重要机械，因其对圆形笼筋焊接可靠、效率高而广泛应用于水泥制品及建筑领域。滚焊机的电极机构是滚焊机必不可少的一部分，用于将分布在端板圆周方向的纵向钢棒和通过导筋机构导入的环向钢筋焊接在一起。
3.现有的滚焊机的电极机构多为圆盘电极机构，圆盘电极为一整块外形为圆形的导电电极，滚焊前每根两端已镦头的纵向钢棒从穿筋盘依次穿入并贴在圆盘电极的外表面进行焊接。但对于不同孔径的端板，现有的圆盘电极径向尺寸较大，在穿越端板以及头尾板中心孔时存在困难，使圆盘电极无法在圆形笼筋的内周进行焊接，因此现有的圆盘电极只能应用于在圆形笼筋的外周面进行滚焊的工艺，无法应用于其它管桩笼筋工艺。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有圆盘电极的直径较大，无法穿越滚焊机的端板、头板和尾板的中心孔从而不能在笼筋的内周进行焊接的问题，提供一种电极的外径可调节的电极机构。
5.根据本技术的一个方面，提供一种电极机构，包括：
6.主轴组件；
7.电极单元，可活动地连接于所述主轴组件，所述电极单元能够跟随所述主轴组件绕所述主轴组件的轴向同步转动；以及
8.第一驱动组件，连接于所述主轴组件远离所述电极单元的一端并传动连接于所述电极单元；
9.所述电极单元能够在所述第一驱动组件的驱动下绕垂直于所述主轴组件的轴向的方向转动，以改变所述电极单元在所述主轴组件的径向上的尺寸。
10.在其中一个实施例中，所述电极单元包括导向板及安装于所述导向板一端的电极，所述导向板与所述第一驱动组件传动连接，所述导向板在所述第一驱动组件的驱动下转动以使所述电极单元在展开状态和收缩状态下切换；
11.当所述电极单元处于所述展开状态时，所述电极位于所述主轴组件的径向方向上的一侧，所述电极单元在所述主轴组件的径向上的尺寸处于最大值；当所述电极单元处于所述收缩状态时，所述电极位于所述主轴组件的轴向方向上的一侧，所述电极单元在所述主轴组件的径向上的尺寸处于最小值。
12.在其中一个实施例中，所述电极机构还包括连杆组件，所述连杆组件传动连接所述第一驱动组件和所述导向板，所述连杆组件能够在所述第一驱动组件推动所述导向板绕垂直于所述主轴组件的轴向的方向转动。
13.在其中一个实施例中，所述电极单元还包括固定座，固接于所述导向板，所述固定座沿所述电极单元的长度方向间隔地固设有第一转轴和第二转轴，所述第一转轴可旋转地连接于所述连杆组件的一端，所述第二转轴可旋转地连接于所述主轴组件远离所述第一驱动组件的一端，所述第一转轴能够以所述第二转轴为转动轴旋转以使所述电极位于所述主轴组件的径向方向上的一侧或轴向方向上的一侧。
14.在其中一个实施例中，所述导向板安装于所述固定座的位置可沿所述导向板的长度方向改变，以使所述电极单元在所述主轴组件的径向方向上的尺寸可调。
15.在其中一个实施例中，所述电极单元还包括卡位元件，所述卡位元件限位于所述导向板和所述固定座之间的安装间隙；所述导向板靠近于所述卡位元件的一端沿长度方向具有多组间隔分布的键槽组，每组所述键槽组包括多条间隔分布的键槽，所述卡位元件靠近所述导向板的一端具有一组键组，一组所述键组具有多条间隔分布的键，一组所述键组中所述键的数量少于一组所述键槽组中的所述键槽的数量，所述卡位元件的一组所述键组可选择地卡合于所述导向板的任意一组所述键槽组，使每条所述键分别卡入于一条所述键槽。
16.在其中一个实施例中，所述固定座沿所述导向板的长度方向且远离所述电极的一端安装有弹性元件，以使所述电极在受到外力作用后能够弹性回缩。
17.在其中一个实施例中，所述主轴组件包括外轴和内轴，所述外轴具有与自身同轴的中心孔，所述内轴部分配接于所述外轴，且所述内轴的一端收容于所述外轴的中心孔；所述电极机构还包括第二驱动组件，所述外轴连接于所述第二驱动组件，所述内轴远离所述外轴的一端连接于所述第一驱动组件，所述内轴能够在所述第一驱动组件和/或所述第二驱动组件的作用下，沿所述外轴的轴向方向相对于所述外轴作直线往复运动和/或跟随所述外轴同步旋转。
18.在其中一个实施例中，所述外轴的轴身开设有一行程槽，所述行程槽连通于所述中心孔，所述连杆组件的一端穿过所述行程槽并连接于所述内轴收容于所述中心孔的一端，所述行程槽的长度方向平行于所述外轴的轴向方向，所述连杆组件能够沿所述行程槽的长度方向跟随所述内轴作往复直线运动。
19.根据本技术的另一个方面，提供一种滚焊机，包括上述滚焊电极机构。
20.上述电极机构，通过将电极单元可活动地配接于主轴组件，并设置两个不同的驱动组件，分别控制电极单元相对于主轴单元的运动和控制主轴组件的旋转，使电极机构的电极单元不但能够处于收缩或展开状态以改变电极单元在主轴组件的径向上的尺寸，从而使电极单元在处于收缩状态时电极机构在主轴组件的径向上的尺寸远小于调节前的尺寸，方便电极机构穿过端板、头板和尾板的中心圆孔进入圆形笼筋的内部，还能够使电极单元在处于展开状态时旋转绕圆形笼筋的圆周方向进行滚焊操作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
22.图1为本实用新型的实施例提供的电极机构的立体示意图；
23.图2为本实用新型的实施例提供的电极机构的另一角度的立体示意图；
24.图3为本实用新型的实施例提供的电极机构中电极单元处于展开状态时的正视图；
25.图4为本实用新型的实施例提供的电极机构中电极单元处于展开状态时的左视图；
26.图5为本实用新型的实施例提供的电极机构中电极单元处于收缩状态时的正视图；
27.图6为本实用新型的实施例提供的电极机构中电极单元处于收缩状态时的左视图；
28.图7为图3的a-a方向剖视图；
29.图8为图3中b区域的放大示意图；
30.图9为图1中c区域的放大示意图；
31.图10为图1中d区域的放大示意图。
具体实施方式
32.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅
表示第一特征液平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征液平高度小于第二特征。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“液平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.结合图1和图2所示，本实用新型一实施例提供了一种焊接设备(图中未示)，该焊接设备包括电极机构10，电极机构10用于为笼筋滚焊时提供一个电极410的同时为绕着该电极410旋转的另一电极提供稳定支撑。
39.下面以焊接设备为滚焊机为例，对本技术的中的电极机构10的结构进行说明。本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本技术的技术范围。可以理解，在其它实施例中，焊接设备也可具体为安装有本技术电极机构10的其它设备，在此不作限定。
40.如图1和图2所示的电极机构10，包括固定支座100、主轴组件200、连杆组件300、电极单元400、第一驱动组件500、第二驱动组件600和电流传导组件700。主轴组件200安装于固定支座100上，主轴组件200的一端为电极机构 10的焊接端。电极单元400可活动地连接于主轴组件200的焊接端，用于为滚焊操作提供一个电极410。连杆组件300的一端可活动地连接于电极单元400，另一端可活动地连接于主轴组件200；第一驱动组件500和第二驱动组件600分别连接于主轴组件200。第一驱动组件500用于控制连杆组件300的运动，使连杆组件300能够驱动电极单元400相对于主轴组件200活动，第二驱动组件600 用于驱动主轴组件200沿自身轴线方向旋转。电流传导组件700安装于主轴组件200，并电连接于电极单元400，用于将外接电流传导至电极单元400。
41.在第二驱动组件600的驱动下，主轴组件200能够绕自身的轴向方向旋转，从而带动连杆组件300及电极单元400跟随主轴组件200自身进行旋转，使电极单元400能够以主轴组件200的轴向方向为旋转轴绕圆形笼筋进行滚焊操作。在第一驱动组件500的驱动下，连杆组件300能够推动电极单元400绕垂直于主轴组件200的轴向方向相对于主轴组件200旋转，使电极单元400处于收缩或展开状态以改变电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸。当电极单元 400处于展开状态时，电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸处于最大值，当电极单元400处于收缩状态时，电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸处于最小值。
42.在电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸处于最小值时，电极机构 10能够方便地穿过滚焊机的端板、头板及尾板的中心圆孔进入圆形笼筋的内部，使圆形笼筋同轴地套设于电极机构10的主轴组件200的外周；在电极单元400 在主轴组件200的径向上的尺寸处于最大值时，电极单元400能够在绕主轴组件200旋转的同时也绕圆形笼筋进行滚焊操作。
43.请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，固定支座100用于为电极机构 10提供支撑，固定支座100包括底板110、支板120和座套130，其中，支板 120的底部安装于底板110上，支板120的高度取决于笼筋安装于滚焊机的高度。座套130安装于支板120的顶板，座套130呈圆筒状结构，具有连通首尾两端的通孔。如此，主轴组件200穿过座套130的通孔以安
装于固定支座100，主轴组件200的沿长度方向的中间部分收容于座套130的通孔之中，主轴组件200 的两端外露于座套130。
44.第二驱动组件600包括三相变频电机，第二驱动组件600的顶部固设于固定支座100的下方，第二驱动组件600的底部固设于某一平面，可以是地面，也可以是滚焊机的某个平面。
45.在一些实施例中，固定支座100的底板110和支板120、以及第二驱动组件 600的壳体均选用绝缘材质，且固定支座100和第二驱动组件600安装在一起后也保持绝缘，以保证使用安全。
46.在一些实施例中，如图7所示，主轴组件200包括轴套210、外轴220、内轴230、套管240和导电盘250。轴套210收容于座套130的通孔中，且一端抵持于座套130。轴套210具有与自身同轴的通孔，轴套210的通孔的两端各安装有一个轴承。外轴220穿设于轴套210的通孔内并与轴套210中的轴承配接，外轴220伸出轴套210的一端安装有链轮260，链轮260通过链条连接于第二驱动组件600的输出轴，外轴220具有与自身同轴的中心孔。套管240通过过盈配合同轴安装于外轴220的中心孔中，套管240的一端外露于外轴220，套管 240具有与自身同轴的通孔。导电盘250套设于套管240外露于外轴220的一端，导电盘250用于连接电流传导组件700以传导电流，导电盘250的外径大于套管240的外径。内轴230的一端穿入套管240的通孔中并配接于外轴220，在第二驱动组件600的驱动下，主轴组件200的轴套210、外轴220、套管240、内轴230和导电盘250均可同步绕自身的轴向方向旋转。
47.在一些实施例中，主轴组件200的内轴230远离外轴220的一端连接于第一驱动组件500，第一驱动组件500优选为一个气缸。第一驱动组件500的输出轴，也即是活塞的一端连接于内轴230远离外轴220的一端，使气缸的活塞在做来回往复直线运动时，也能推动内轴230沿着外轴220中心孔的轴向方向作来回往复运动。具体地，内轴230远离外轴220的一端通过两个推力球轴承连接于第一驱动组件500的输出轴，其中一个推力球轴承连接于第一驱动组件500 的活塞杆，另一个推力球轴承连接于内轴230的一端，使得内轴230可以在沿着外轴220的轴向方向进行来回往复运动的同时，还可以跟随外轴220同步旋转。
48.外轴220远离第一驱动组件500的一端还安装有连杆组件300和电极单元 400。在一些实施例中，如图7所示，外轴220的轴身开设有一长度方向与外轴 220轴向方向平行的行程槽221，行程槽221连通于外轴220的中心孔，连杆组件300的一端可旋转地连接于内轴230远离第一驱动组件500的一端，连杆组件300的另一端可活动地连接于电极单元400。
49.请参阅图7和图8，具体地，在一些实施例中，连杆组件300包括导杆310、连杆中间轴320和偏心转柄330。导杆310的一端固接于偏心转柄330的一端，导杆310的另一端可旋转地连接连杆中间轴320的一端，连杆中间轴320的另一端穿过行程槽221进入外轴220的中心孔中连接于内轴230位于外轴220的中心孔中的一端，同时偏心转柄330的另一端优选地铰接于电极单元400。
50.在一些实施例中，如图2、图8和图9所示，电极单元400包括电极410、电极座420、导向板430和固定座440。具体地在一优选实施方式中，电极410 用于接触笼筋且用于滚焊，电极410的一端呈圆弧状结构，电极410的另一端固接于导向板430的长度方向的一端。导向板430远离电极410的一侧固接于固定座440，固定座440沿电极单元400的长度方向间隔地固设有第一转轴480 和第二转轴(图未示)，第一转轴480优选地铰接于连杆组件300的偏心转
柄 330，第二转轴可旋转地连接于主轴组件200远离第一驱动组件500的一端，电极座420安装于主轴组件200靠近电极单元400的一端并与电极410接触，用于为电极410传输电流；第一转轴480能够以第二转轴为转动轴旋转。
51.如此，第一驱动组件500的输出端在沿主轴组件200的轴向方向做出推出动作时，可通过连杆组件300的导杆310的一端沿主轴组件200中外轴220的行程槽221移动，并带动偏心转柄330推动固定座440以使得固定座440绕转轴旋转90度。固定座440旋转90度时，则安装在固定座440上的导向板430、电极410均一同旋转90度。
52.通过以上动作，可以使电极单元400处于收缩状态，如图5和图6所示，此时从主轴组件200的轴向上观察，旋转后的电极单元400在主轴组件200的径向上尺寸大为降低，此时电极410位于主轴组件200的轴向方向上的一侧，电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸处于最小值，从而方便电极机构 10从滚焊机的端板、头板及尾板的中心孔伸入于圆形笼筋的内部以在内部进行滚焊操作或从圆形笼筋的内部伸出于外部。
53.在一些实施例中，如图3和图8所示，电极单元400还包括限位座450，限位座450连接于固定座440，能够跟随固定座440、导向板430以及电极410一起活动，用于使电极单元400能够旋转到准确的预设位置。
54.如此，在电极单元400在进行0度至90度的旋转以处于收缩状态或展开状态时，能够保证电极单元400具有精确的旋转角度。
55.在一些实施例中，如图9所示，在导向板430沿自身长度方向上还间隔地开设有多个腰孔431，固定座440能够可选择地通过固定件限位于其中一个腰孔 431中，从而能够改变导向板430沿自身长度方向与固定座440的安装位置，当固定座440限位于不同的腰孔431中时，电极单元400在主轴组件200的径向上具有不同的尺寸。
56.如此，电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸能够调整，使电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸与不同规格的圆形笼筋的直径相互对应，从而能够使滚焊机的电极机构10可对多种不同直径的圆形笼筋进行滚焊操作。
57.在一些实施例中，如图9所示，电极单元400还包括卡位元件460，卡位元件460通过固定件限位于导向板430和固定座440之间的安装间隙，导向板430 靠近于卡位元件460的一端沿长度方向具有多组间隔分布的键槽组，每组键槽组包括多条间隔分布的键槽432，卡位元件460靠近导向板430的一端具有一组键组，键组具有多条间隔分布的键461，且键组的数量少于卡位元件460中一组键槽组中的键槽432的数量，一组键组可选择地卡合于导向板430的任意一组键槽组，使每条键461分别卡入于一条键槽432。
58.如此，通过设置多个键槽组，以及设置一组键槽组中键槽432的数量大于一组键组中键461的数量，使得一组键组可选择地卡合于不同的键槽组中，并且一组键组中的键461也可以卡合于一组键槽组中的不同位置的键槽432，从而使导向板430限位于卡位元件460的位置可沿导向板430的长度方向进行微调，以使电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸能够小幅进行调整，同时配合固定件在腰孔431内的小幅行程调节来补充磨损后的电极410的直径，这样可以克服现有铜材电极磨损较快，需频繁换新的问题，可以极大增强电极410 的耐用性，延长使用寿命。
59.在一些实施例中，如图10所示，在电极单元400的固定座440远离电极410 的一端还安装有弹性元件470，优选为弹簧组件，能够提供小幅的弹性移动空间，可防止电极410在
旋转进行滚焊操作时与笼筋发生碰撞，可弹性回缩避开。
60.在一些实施例中，如图2所示，电流传导组件700包括外接导电排710、传导模块720和中间导电排730；外接导电排710、传导模块720和中间导电排730 均安装于固定支座100，并且外接导电排710优选地通过软铜带电连接于传导模块720，传导模块720通过主轴组件200电连接于中间导电排730，中间导电排 730也优选地通过软铜带电连接于电极座420，从而能够将外接电流传导至电极 410。
61.在一些实施例中，如图10所示，传导模块720包括导电板721、支撑柱722 及碳刷723。导电板721优选地呈板状结构，并固设于固定支座100，支撑柱722 优选为多个圆柱形的棒状结构，沿一定角度的圆弧方向间隔布置环绕于主轴组件200的内轴230，每个支撑柱722的一端固设于导电板721，另一端连接碳刷 723，因此碳刷723也对应为多个，对应地沿圆弧方向间隔地弹性接触于主轴组件200的导电盘250。碳刷723沿圆弧方向间隔分布的布置方式能够方便用户操作和观察。如此，通过以上布置，电极410所需的低压大电流由外接导电排710 接入后通过传导模块720导入旋转的导电盘250和套管240，进而传导至中间导电排730，再通过软铜带传导至电极座420，最终传导至电极410。
62.在一些实施例中，传导模块720还包括碳刷导向固定架724、多个压缩弹簧 725及压紧调节螺杆726。碳刷导向固定架724呈多边形的条状结构，同时环绕并固接于多个支撑柱722，用于使多个支撑柱722保持固定，防止多个支撑柱 722在外轴220转动与碳刷723发生摩擦时散开而影响电流传导。多个压缩弹簧安装于导电盘250和导电板721之间，压紧调节螺杆726用于压紧安装压缩弹簧725，压缩弹簧725能够借助弹簧的弹力将碳刷723紧密贴紧于导电盘250，从而使电流能够充分地导入旋转的导电盘250及套管240中。
63.上述电极机构，在进行滚焊操作时，需要使电极单元400处于展开状态，此时，第一驱动组件500的输出端朝反方向进行拉回动作，通过连杆组件300 的导杆310的一端沿主轴组件200中外轴220的行程槽221朝反方向返回，并带动偏心转柄330拉动固定座440以使得固定座440绕转轴反方向旋转90度回到初始位置。通过以上动作，可以使电极单元400又回到展开状态，如图3和图4所示，此时从主轴组件200的轴向上观察，电极410位于主轴组件200的径向方向上的一侧，电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸处于最大值。此时，在空间上电极单元400在主轴组件200的径向上的尺寸适合作为对应型号笼筋电阻焊上的压力支撑和作为负极的作用，第二驱动组件600开始运转，带动主轴组件200绕自身的轴向方向旋转，从而一起带动安装于主轴组件200 的导杆310、偏心转柄330、固定座440、导向板430以及电极410一同旋转，使电极410能够作为负极绕圆形笼筋旋转进行滚焊操作。在一些实施例中，主轴组件200旋转的角速度通过编码器与正极介质的旋转速度匹配，以使电极410 能够准确在圆形笼筋的预设位置进行焊接。
64.如此，电极单元400经过90度的旋转，可实现电极机构10中电极单元400 在主轴组件200的径向上的尺寸从大尺寸到小尺寸的转变，以满足电极机构10 从圆形笼筋的端板、头板及尾板的中心通孔中穿过，并利用电阻焊原理，作为负极的同时在圆形笼筋的内部提供大压力的支撑，以保证焊接产品质量。
65.需要说明的是，上述电极机构10的电极单元400虽然可以收缩，从而减小电极单元在主轴组件的径向上的尺寸使电极机构10能够穿过圆形笼筋的端板及头尾板的中心孔进入圆形笼筋的内部进行滚焊操作，也可以在圆形笼筋的外部进行滚焊操作，在此不作限定。
66.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
67.以上所述实施例仅表达了本实用新型的其中一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。