一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置及方法与流程

本发明属于建筑钢筋加工领域，尤其涉及一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置及方法。

背景技术：

在隧道施工中，初支构件通常在钢构件加工厂中集中标准化生产，以钢构件的加工质量和生产供应，对前线隧道的施工安全质量和进度起着十分重要的保障作用。四肢格栅钢架在隧道初期支护中应用广泛，使用量大，格栅中的蝴蝶筋起着连接四根主筋的作用，对保证格栅的整体性和结构安全至关重要。蝴蝶筋部件的生产效率和加工质量对四肢格栅生产起着“木桶效应”的作用，因此催生出蝴蝶筋加工工艺的改进创新。目前，大多数的蝴蝶筋仅采用将两八字筋在连接段焊接固定的工艺。但蝴蝶筋的连接段是承受最大、最复杂应力的结构关键位置，仅采用简单的焊接还不能充分保障蝴蝶筋的结构强度，在某些复杂承载条件下可能会出现脱开或断裂的风险。根据实验和施工经验，蝴蝶筋在两八字筋连接段处缠绕几圈钢丝，可显著提高蝴蝶筋的连接强度，提高结构的安全性。目前已有多种八字筋的成形加工设备，可实现八字筋的机械化生成加工，但缺少将两个八字筋连接构成蝴蝶筋的专用设备，更没有可实现八字筋连接段钢丝缠绕连接的设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置及方法的技术方案，增强蝴蝶筋的连接强度和结构的安全性，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置，所述蝴蝶筋包括两个设有连接段的八字筋，两个八字筋在所述连接段连接构成蝴蝶筋，所述装置将钢丝缠绕在两个八字筋的所述连接段；所述装置包括驱动轴和支撑轴，所述驱动轴与所述支撑轴同轴；所述驱动轴和支撑轴分别安装有一个旋转卡盘，所述旋转卡盘设有两个卡槽，每个所述卡槽嵌入一个所述八字筋的端侧筋，两个所述八字筋的两端侧筋分别嵌入两个所述旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置；所述驱动轴通过所述旋转卡盘带动两八字筋转动，所述支撑轴上的所述旋转卡盘随所述两八字筋转动。

更进一步，安装在所述支撑轴上的所述旋转卡盘是沿轴向移动以固定所述八字筋的旋转卡盘。

更进一步，所述支撑轴安装在一个活动支座上，所述活动支座沿所述支撑轴的轴向往复移动。

更进一步，所述活动支座设有横向开槽，所述活动支座由一只拨杆通过所述横向开槽拨动，所述拨杆将所述活动支座拨动到远离所述驱动轴位置时锁定所述活动支座，所述拨杆拨动所述活动支座脱离锁定时，所述活动支座由压力弹簧推动向所述驱动轴方向移动。

更进一步，所述装置设有钢丝夹持器，所述钢丝夹持器设置在钢丝进入所述八字筋连接段的路径上，所述钢丝夹持器通过弹性力加持所述钢丝。

更进一步，所述钢丝夹持器设有活动压块、压簧和电磁铁，所述压簧推动所述活动压块加持所述钢丝，所述电磁铁驱动所述活动压块脱离所述钢丝。

更进一步，在所述两八字筋的连接段处设有缠绕成型挡块，所述缠绕成型挡块设有顶压所述钢丝、使钢丝缠绕在所述八字筋连接段的成型弧面，所述成型弧面的半径对应于缠绕在所述八字筋连接段的所述钢丝的缠绕外径。

更进一步，所述驱动轴的旋转方向是带动所述钢丝从八字筋上侧缠入的转向；所述成型弧面设置在所述钢丝进入侧的侧下方。

一种结点缠绕蝴蝶筋加工方法，所述方法采用权利要求1所述的结点缠绕蝴蝶筋加工装置，用钢丝缠绕两八字筋的连接段，使两八字筋固定连接构成蝴蝶筋；其特征在于，所述方法的步骤包括：

a.将两个所述八字筋的两端侧筋分别嵌入两个旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置；

b.焊接两个所述八字筋的连接段，并将所述钢丝的端头焊接在两个所述八字筋的连接段；

c.所述驱动轴通过所述旋转卡盘转动带动两八字筋转动，使所述钢丝成螺旋状缠绕在两个所述八字筋的连接段上；

d.采用焊条点焊钢丝，在缠绕所述八字筋连接段的钢丝的尾端切断钢丝；

e.将缠绕钢丝与两八字筋的连接段焊接。

更进一步，其特征在于：

在步骤b中，所述钢丝的端头顶在一个所述八字筋的连接段上，所述钢丝的外径搭接在另一个所述八字筋的连接段上，所述钢丝分别与两八字筋的连接段焊接；

在步骤c中，锤击缠绕在两八字筋连接段的钢丝，使所述钢丝紧密缠绕所述八字筋。

本发明的有益效果是：采用结点缠绕蝴蝶筋加工装置可方便的将两个八字筋组合在一个蝴蝶筋的位置上，并通过机械加工方式在两八字筋的连接段缠绕钢丝，通过焊接构成蝴蝶筋；操作方便，实用性强，可显著提高蝴蝶筋的生产效率和产品质量，对提高格栅钢架的施工效率和工程质量具有重要意义。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明装置结构图；

图2是本发明装置结构分解图；

图3是本发明活动支座局部放大图，活动支座移动到靠近驱动轴的近端；

图4是本发明活动支座局部放大图，活动支座移动到远离驱动轴的远端；

图5是本发明操作示意图，活动支座移动到远离驱动轴的远端，八字筋装入驱动轴的旋转卡盘的卡槽中；

图6是本发明是本发明操作示意图，八字筋装入驱动轴与支撑轴的旋转卡盘之间；

图7是本发明是本发明操作示意图，钢丝的端头焊接在两个所述八字筋的连接段；

图8是本发明是本发明操作示意图，旋转卡盘转动带动两八字筋转动，使钢丝缠入八字筋；

图9是本发明是本发明操作示意图，将缠绕钢丝与两八字筋焊接；

图10是蝴蝶筋的结构图。

具体实施方式

如图1至图4，一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置，所述蝴蝶筋10包括两个设有连接段11的八字筋12，两个八字筋在所述连接段连接构成蝴蝶筋，所述装置将钢丝20缠绕在两个八字筋的所述连接段；所述装置包括驱动轴31和支撑轴32，所述驱动轴与所述支撑轴同轴；所述驱动轴和支撑轴分别安装有一个旋转卡盘（40a，40b），所述旋转卡盘设有两个卡槽41，每个所述卡槽嵌入一个所述八字筋的端侧筋13，两个所述八字筋的两端侧筋分别嵌入两个所述旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置；所述驱动轴通过所述旋转卡盘40a带动两八字筋转动，所述支撑轴上的所述旋转卡盘40b随所述两八字筋转动。

安装在所述支撑轴上的所述旋转卡盘40b是沿轴向移动以固定所述八字筋的旋转卡盘。

所述支撑轴安装在一个活动支座上50，所述活动支座沿所述支撑轴的轴向往复移动。

所述活动支座设有横向开槽51，所述活动支座由一只拨杆52通过所述横向开槽拨动，所述拨杆将所述活动支座拨动到远离所述驱动轴位置时锁定所述活动支座，如图4所示；所述拨杆拨动所述活动支座脱离锁定时，如图3所示；所述活动支座由压力弹簧53推动向所述驱动轴方向移动。

所述装置设有钢丝夹持器60，所述钢丝夹持器设置在钢丝进入所述八字筋连接段的路径上，所述钢丝夹持器通过弹性力加持所述钢丝。

所述钢丝夹持器设有活动压块61、压簧62和电磁铁63，所述压簧推动所述活动压块加持所述钢丝，所述电磁铁驱动所述活动压块脱离所述钢丝。

在所述两八字筋的连接段处设有缠绕成型挡块70，所述缠绕成型挡块设有顶压所述钢丝、使钢丝缠绕在所述八字筋连接段的成型弧面71，所述成型弧面的半径r对应于缠绕在所述八字筋连接段的所述钢丝的缠绕外径r1，如图8所示。

所述驱动轴的旋转方向是带动所述钢丝从八字筋上侧缠入的转向；所述成型弧面设置在所述钢丝进入侧的侧下方。

一种结点缠绕蝴蝶筋加工方法，所述方法采用上述结点缠绕蝴蝶筋加工装置，用钢丝缠绕两八字筋的连接段，使两八字筋固定连接构成蝴蝶筋；所述方法的步骤包括：

a.将两个所述八字筋的两端侧筋分别嵌入两个旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置，如图6所示；

b.焊接两个所述八字筋的连接段，并将所述钢丝的端头焊接在两个所述八字筋的连接段，如图7所示；

c.所述驱动轴通过所述旋转卡盘转动带动两八字筋转动，使所述钢丝成螺旋状缠绕在两个所述八字筋的连接段上，如图8所示；

d.采用焊条点焊钢丝，在缠绕所述八字筋连接段的钢丝的尾端切断钢丝，如图9所示；

e.将缠绕钢丝与两八字筋的连接段焊接22，如图9所示。

在步骤b中，所述钢丝的端头21顶在一个所述八字筋的连接段上，所述钢丝的外径搭接在另一个所述八字筋的连接段上，所述钢丝分别与两八字筋的连接段焊接；

在步骤c中，锤击缠绕在两八字筋连接段的钢丝，使所述钢丝紧密缠绕所述八字筋。

实施例一：

如图1至图4，一种结点缠绕蝴蝶筋加工装置。

蝴蝶筋10包括两个设有连接段11的八字筋12。八字筋是一个弯曲成“8”字形的钢筋，连接段设置在“8”字形的中间部位、并从“8”字的平面向外折出。采用两个相同的八字筋在连接段连接构成蝴蝶筋。两个八字筋的连接段被钢丝20缠绕。本实施例的装置用于将钢丝缠绕在两个八字筋的所述连接段。

结点缠绕蝴蝶筋加工装置包括底座01，在底座上设有电机02和变速箱03。变速箱伸出一支驱动轴31，驱动轴上安装有一个旋转卡盘40a，旋转卡盘设有两个卡槽41，卡槽的宽度k对应于八字筋的钢筋直径，卡槽的长度l对应于八字筋的端侧筋13的长度，使八字筋的端侧筋能够嵌入并稳固的保持在卡槽内。

相对于变速箱，在底座上还设有一个活动支座50。活动支座上设有支撑轴32，支撑轴与驱动轴同轴；支撑轴上也安装有一个旋转卡盘40b，安装在支撑轴上的旋转卡盘与安装在驱动轴上的旋转卡盘相同。活动支座在两个导轴54上沿支撑轴的轴向往复移动。每个导轴上套有一个压力弹簧53，推动活动支座向驱动轴方向移动。采用导轴实现活动支座的移动，结构简单，可靠性高。活动支座的底面设有横向开槽51，活动支座由一只拨杆52通过横向开槽拨动，拨杆在底座上旋转，拨杆的旋转端设有一个嵌入横向开槽的拨动柱55。拨杆将活动支座拨动到距离驱动轴远端的位置时，拨动柱与拨杆转动中心的连线转过与横向开槽垂直的位置，锁定活动支座，如图4、图5所示。拨杆拨动活动支座脱离锁定时，活动支座由压力弹簧53推动向所述驱动轴方向移动，如图3所示。在压力弹簧的推力作用下，两八字筋被固定在两旋转卡盘之间。旋转卡盘的每个卡槽嵌入一个八字筋的端侧筋13，两个八字筋的两端侧筋分别嵌入两个旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置。驱动轴通过旋转卡盘40a带动两八字筋转动，支撑轴上的旋转卡盘40b随两八字筋转动。

在底座上设有一个钢丝轮架80，提供缠绕蝴蝶筋的钢丝。从钢丝轮架引出的钢丝向八字筋的连接段伸出。

在钢丝进入八字筋连接段的路径上设有钢丝夹持器60，钢丝夹持器通过弹性力加持钢丝，提高钢丝向八字筋伸出的阻尼力，以帮助钢丝缠绕在八字筋的连接段。钢丝夹持器设有固定压块64、活动压块61、压簧62和电磁铁63，压簧推动活动压块压在钢丝上，固定压块和活动压块加持钢丝，增加钢丝与固定压块和活动压块之间的摩擦力，即提高了钢丝伸出的阻尼力。当需要去除阻尼力时，电磁铁驱动活动压块脱离钢丝。

在两八字筋的连接段处设有缠绕成型挡块70，缠绕成型挡块设有顶压钢丝、使钢丝缠绕在八字筋连接段的成型弧面71，成型弧面的半径r对应于缠绕在八字筋连接段的钢丝的缠绕外径r1，如图8所示。成型挡块将缠绕钢丝向八字筋的连接段挤压，使钢丝紧密缠绕八字筋连接段。本实施例中，缠绕钢丝从八字筋连接段的上侧缠入，驱动轴的旋转方向是带动钢丝从八字筋上侧缠入的转向，成型弧面设置在钢丝进入侧的侧下方。因此，成型弧面对钢丝的挤压力可部分抵消钢丝对八字筋的拉力，防止八字筋在被钢丝缠绕时过度变形。在必要时，为了使钢丝紧密缠绕八字筋连接段，需要锤击缠绕在两八字筋连接段的钢丝。此时，成型挡块可起到一块垫铁的作用，使锤击效果更好，并避免损坏八字筋，并保护设备。

本实施例中，被加工的八字筋包括20mm直径钢筋弯制的八字筋和22mm直径钢筋弯制的八字筋。安装在驱动轴和支撑轴上的旋转卡盘是可拆卸的旋转卡盘。根据八字筋的钢筋直径不同，可更换不同的旋转卡盘。

实施例二：

一种结点缠绕蝴蝶筋加工方法，所述方法采用实施例一的结点缠绕蝴蝶筋加工装置，用钢丝缠绕两八字筋的连接段，使两八字筋固定连接构成蝴蝶筋；本实施例的方法包括如下步骤：

a.如图5，向后转动拨杆52，使活动支座50向后移动至距离驱动轴远端的位置、并锁定活动支座，将两个八字筋的一个端侧筋13嵌入驱动轴的旋转卡盘40a的卡槽41内；如图6，向前转动拨杆，拨杆拨动活动支座脱离锁定，活动支座由压力弹簧53推动向所述驱动轴方向移动，支撑轴的旋转卡盘40b的两个卡槽分别嵌入一个八字筋的端侧筋13；此时，八字筋的两端侧筋分别嵌入两个旋转卡盘的卡槽，使两个八字筋处于构成蝴蝶筋的连接位置。

b.如图7，焊接两个八字筋的连接段（焊点如14），使两个八字筋初步构成一个蝴蝶筋；同时将钢丝的端头21焊接在两个八字筋的连接段；钢丝的端头顶在一个八字筋的连接段上，钢丝的外径搭接在另一个八字筋的连接段上，即避免钢丝的端头凸出在八字筋的外径之外，以防止之后在缠绕过程中影响缠绕成型挡块顶压钢丝。

c.如图8，驱动轴通过旋转卡盘转动带动两八字筋转动，使钢丝成螺旋状缠绕在两个所述八字筋的连接段上；在此过程中，钢丝夹持器对缠绕的钢丝产生拉力，缠绕成型挡块顶压钢丝，帮助钢丝形成缠绕；在需要时，还可锤击缠绕在两八字筋连接段的钢丝，使所述钢丝紧密缠绕所述八字筋。

d.如图9，钢丝缠绕超过三圈后，驱动轴停止转动；采用焊条点焊钢丝，使钢丝熔化，在缠绕八字筋连接段的钢丝的尾端切断钢丝。

e.将缠绕钢丝与两八字筋的连接段焊接（焊点如22）。

至此即完成了蝴蝶筋的成形加工，完成加工后的蝴蝶筋如图10所示。可操作活动支座，取出蝴蝶筋，进行下一次操作。