金属压铸机及其水冷同轴电极的制作方法

本实用新型涉及金属成型设备，具体涉及水冷同轴电极机构。

背景技术：

在目前的真空感应炉的水冷同轴电极应用中，机构固定感应熔炼或可旋转浇注的实现方式较多，并多为手动控制或半自动控制。然而，目前的水冷同轴电极存在密封效果差、绝缘效果差、实现运动功能单一、安全性较差等缺点。这使得其在金属压铸机，尤其是真空环境下的非晶金属压铸机的应用中受到一定限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种即可旋转又可摆动，且机构运行可靠的水冷同轴电极。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种水冷同轴电极，其中所述水冷同轴电极包括：

电极组件，所述电极组件包括内电极和外电极，其中，所述内电极与所述外电极同轴地置于所述外电极内部并与所述外电极绝缘地间隔开；

感应线圈，所述感应线圈的两端分别连接于所述外电极的输出端和所述内电极的输出端；

旋转机构，所述旋转机构与所述电极组件关联并用于驱动所述电极组件一起围绕第一轴线旋转；以及

摆动机构，所述摆动机构与所述电极组件关联并用于驱动所述电极组件和所述旋转机构一起围绕第二轴线旋转，其中所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

一实施例中，所述摆动机构包括摆动支架和第一驱动装置，所述驱动装置安装于第一安装座，所述摆动支架与第二安装座固定连接，其中所述第二安装座能够相对于所述第一安装座运动。

一实施例中，所述水冷同轴电极进一步包括膨胀节，其中所述膨胀节的一端用作所述第二安装座，以及所述膨胀节的另一端固定于所述第一安装座上。

一实施例中，所述旋转机构包括第二驱动装置和旋转套筒，其中所述第二驱动装置与所述旋转套筒关联以驱动所述旋转套筒旋转，所述旋转套筒通过旋转轴承安装于所述第二安装座上，以及所述外电极安装于所述旋转套筒内并且所述外电极与所述旋转套筒绝缘地间隔开。

一实施例中，所述第一驱动装置包括驱动电机和减速机构，所述驱动电机的输出轴与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴与所述第二安装座连接；和/或，所述第二驱动装置包括驱动电机、减速机、小带轮、大带轮以及皮带，其中所述驱动电机的输出轴与所述减速机的输入轴连接，所述减速机的输出轴与所述小带轮连接，所述小带轮经由所述皮带与所述大带轮连接，以及所述大带轮固定安装于所述旋转套筒上。

一实施例中，所述摆动支架的两端分别通过摆动主动轴和摆动从动轴分别与所述第一驱动装置和所述第一安装座连接。

一实施例中，所述摆动从动轴上设有编码器。

一实施例中，所述外电极的输入端连接有第一电极夹子，所述内电极的输入端连接有第二电极夹子，其中，所述第一电极夹子和所述第二电极夹子分别通过电缆与第一母板组件和第二母板组件电连接，所述第一母板组件和所述第二母板组件通过支杆安装于所述摆动支架上。

一实施例中，所述外电极上设有第一外电极水嘴和第二外电极水嘴，所述内电极上设有第一内电极水嘴和第二内电极水嘴，其中冷却源从第一外电极水嘴进入，从第二外电极水嘴流出进入所述感应线圈的入口，并从所述感应线圈的出口进入所述第一内电极水嘴，然后从所述第二内电极水嘴出来；或者，冷却源从第一内电极水嘴进入，然后从第二内电极水嘴流出进入所述感应线圈的入口，并从所述感应线圈的出口进入所述第一外电极水嘴，然后从所述第二外电极水嘴流出。

一实施例中，所述外电极与所述旋转套筒之间设有绝缘件，所述外电极的第一端与所述内电极的第一端通过绝缘螺钉固定连接，且所述外电极的第一端与所述内电极的第一端之间设有绝缘件。

一实施例中，所述旋转机构设有旋转定位开关和旋转机械限位，以及所述摆动机构设有摆动限位开关和摆动机械限位。

根据本实用新型的又一方面，还提供了一种金属压铸机，所述金属压铸机包括真空熔炼炉并包括上述的水冷同轴电极，其中所述第一安装座固定安装于所述真空熔炼炉上或作为所述真空熔炼炉的一部分，所述感应线圈位于所述真空熔炼炉内并能够在所述真空熔炼炉内分别围绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转。

本实用新型的电极组件即可旋转又可摆动，且机构运行可靠。

附图说明

图1是根据本实用新型的一实施例的水冷同轴电极的剖视图。

图2是图1的水冷同轴电极的一部分的结构示意图。

图3是设有图1的水冷同轴电极的金属压铸机的真空熔炼炉的结构示意图，其中为清楚起见，真空熔炼炉局部切除。

图4是设有图1的水冷同轴电极的金属压铸机的真空熔炼炉的结构示意图，其中为清楚起见，真空熔炼炉局部切除且移除了保护罩。

附图标记列表：

1、感应线圈；2、内电极；3、外电极；4、前端绝缘件；5、绝缘套；6、中端绝缘件；7、旋转套筒；8、摆动支架；9、真空熔炼炉；10、膨胀节；11、摆动主动轴；12、第一驱动装置；121、减速器；13、摆动从动轴；14、轴承；15、编码器；16、轴承；17、轴承；18、旋转定位开关；19、第二驱动装置；20、母板组件；21、母板组件；22、电极夹子组件；23、电极夹子组件；24、支杆；25、保护罩；26、线缆；27、线缆；28、螺钉绝缘帽；29、螺钉绝缘套；30、水嘴；31、水嘴；32、旋转定位环；33、密封螺母；34、密封圈；35、旋转限位开关；36、摆动限位开关；37、后端绝缘件；38、大带轮；39、小带轮；皮带40；1001、第一轴线；1002、第二轴线。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

如图1-4所示，水冷同轴电极包括外电极3和内电极2，其中内电极2和外电极3为筒状件。内电极2与外电极3同轴地置于外电极内部并与外电极3绝缘地间隔开。外电极3的输入端和内电极2的输入端分别与电源连接，外电极3的输出端和内电极2的输出端分别与感应线圈1的两端连接。外电极3和内电极2通过连接件连接而形成电极组件。电极组件可经由旋转机构围绕第一轴线1001旋转。电极组件和旋转机构还可经由摆动机构一起围绕第二轴线1002旋转，其中第一轴线1001与第二轴线1002垂直。

下面以水冷同轴电极在金属压铸机的真空熔炼炉9中的应用为例来说明详细描述本实用新型的水冷同轴电极。如图所示，膨胀节10的一端密封固定在真空熔炼炉9上。摆动支架8与膨胀节10的另一端密封连接，由膨胀节来消化摆动机构摆动时的变形量，且保证设备真空度。摆动支架8与真空熔炼炉9通过摆动主动轴11、摆动从动轴13实现相对运动。摆动主动轴11与第一驱动装置12连接，实现摆动的动力驱动。第一驱动装置12包括驱动电机并设有减速器121，可调整摆动速度。摆动从动轴13通过轴承14使用运动更顺畅。摆动从动轴端与摆动支架8有键槽连接，通过连在摆动从动轴13上的编码器15来实现精确控制机构的摆动工位。

摆动支架8与旋转套筒7间由轴承16、轴承17来实现各自的相对运动。摆动支架与旋转套筒7之间由密封圈34来实现真空熔炼炉密封。本实施例中，第一驱动装置和摆动支架等构成摆动机构。第一驱动装置包含驱动电机和减速器。应理解的是，摆动机构可以由其他合适的机构来实现，只要其能够驱动电极组件和旋转机构一起围绕一轴线以合适的速度旋转即可。还应理解的是，膨胀节可以由其他柔性管道来替代。

旋转机构包括第二驱动装置19和旋转套筒7。在旋转套筒7上固定大带轮38，通过皮带连接小带轮39。小带轮39由第二驱动装置19提供动力，实现机构旋转动作。第二驱动装置包含有驱动电机和减速机，可任调整转动速度。在旋转套筒7上安装有旋转定位环32，通过调整旋转定位开关35，可实现任意设备旋转角度。在旋转机构和摆动机构全程位置分别安装有旋转限位开关35和摆动限位开关36，从电信号起到安全保护作用；又在旋转机构和摆动机构全程位置分别安装有旋转机械限位块及摆动机械限位块，从机械上起做安全保护作用。本实施例中，旋转机构由第二驱动装置、旋转套筒和带轮等构成。应理解的是，旋转机构可以由其他合适的机构来实现，只要其能够驱动电极组件一起围绕一轴线以合适的速度旋转即可。

旋转套筒7通过中端绝缘件6、后端绝缘件37与外电极3密封固定连接。中端绝缘件6不仅实现真空密封，又可使外电极3与旋转套筒7间绝缘。后端绝缘件37实现外电极3与旋转套筒7间绝缘。外电极3通过前端绝缘件4、绝缘套5与内电极2密封连接，且实现相互绝缘。内电极2与外电极3前端分别设有螺纹扣，使之与感应线圈1密封连接，由感应线圈来实现感应熔炼。

内电极2与外电极3连接的螺钉绝缘、外电极与旋转套筒连接的螺钉绝缘均由螺钉绝缘帽28和螺钉绝缘套29来实现。螺钉绝缘套将固定螺钉与电极内、外焊件完全隔开，螺钉绝缘帽又将固定螺钉裸露在外的部分完全遮挡，此套绝缘装置将螺钉完全包裹，完美实现了绝缘功能，且长时间使用安全。

电极夹子组件22与电极夹子组件23分别固定在内电极2与外电极3上，无相对运动。母板组件20(即第一母板组件)与母板组件21(即第二母板组件)通过支杆24分别固定在摆动支架8上。电极夹子组件22与母板组件20间通过线缆26连接，电极夹子组件23和母板组件21间通过线缆27连接。由于线缆比较柔软，可完姜消化掉机构旋转动作时的相对位移。母板组件20与母板组件21再分别与电源通过线缆连接，此处线缆消化掉机械摆动时的位移。

在内电极2与外电极3尾端分别安装有水嘴30及水嘴31，在内电极2和外电极3的头端还分别设有水嘴41和42，由此可对机构进行水冷处理。一实施例中，冷却源，例如水或其他冷却流体，可从水嘴30进入，从水嘴42流出进入感应线圈的入口，并从感应线圈的出口进入水嘴41，然后从水嘴31出来。另一实施例中，冷却源从水嘴31进入，然后从水嘴41流出进入感应线圈的入口，并从感应线圈的出口进入水嘴42，然后从水嘴30流出。这里，水嘴30和42可分别称为第一外电极水嘴和第二外电极水嘴，水嘴31和41可分别称为第一内电极水嘴和第二内电极水嘴。较佳地，水嘴30和42设置在外电极的两端。较佳地，水嘴31和41设置在内电极的两端。

由于机械线缆较多，在摆动支架外侧上安装有保护罩25，保护罩25可以透明的，既安全又美观。

工作时，水冷同轴电极根据控制器(图未示)给出的控制指令，内电极和外电极通电，通过感应线圈对容纳于加热容器，例如坩埚43内的材料进行感应加热。同时，通入诸如水等冷却液对相关部件进行冷却。当加热容器内的材料加热到一定程度时，可以通过摆动机构和旋转机构将加热容器移动至指定位置，然后将已经加热好的材料倒入指定位置。

本实用新型的水冷同轴电极使得真空感应熔炼线圈既可实现旋转倾倒动作，又可实现摆动到不同工位的动作。由此，可实现繁琐的工艺步骤。采用母线连接结构可使得旋转时阻力减小。采用编码器、限位开关等元器件，可以实现全自动控制。另外，可连接件，例如固定螺钉完全绝缘处理，安全可靠。

本实用新型的水冷同轴电极尤其适于应用于金属压铸机，这种金属压铸机通常包括压射装置、真空熔炼装置以及模具装置。水冷同轴电极用于对待压铸的金属材料进行加热熔化。水冷同轴电极的感应线圈等位于真空熔炼装置的真空室内。本实用新型的水冷同轴电极也可应用于需要在真空环境下加热的其他设备中。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。