CN102107362B - 蜂窝带加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蜂窝带加工装置，采用焊接成型的方法加工金属带，包括依次连接的滚压部分和焊接部分；所述滚压部分包括导向传送装置和滚压装置，所述导向传送装置与滚压装置同时工作，导向金属带持续进入滚压装置，滚压装置滚压金属带，使其成为波形齿带；所述焊接部分包括焊接装置和两条对称的导轨，导轨将两条波形齿带导入焊接装置，导轨对应焊接装置的工作面处布置有供带装置，供带装置使两条波形齿带之间的齿顶部分相互压紧接触，焊接装置点焊两条波形齿带压紧接触的接触面；所述蜂窝带加工装置还包括控制上述运动的控制器。本发明可以实现蜂窝带的国产化，全自动的机械化生产加工，PLC数字控制，加工效率高，利于批量化的生产加工，易于大规模使用和推广。

Description

蜂窝带加工装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种汽轮机、燃汽轮机的蜂窝带的加工装置。

背景技术

在传统密封技术中，以气体为介质的密封，例如汽轮机，燃汽轮机等，大多数采用迷宫梳齿式结构。这种技术要求间隙越小越好，但考虑到密封环内汽流产生流体激振，造成转子的震动加大，同时还存在加工误差、安装误差等原因，只有加大间隙值。但是这样又加大了漏汽量，蒸汽通过轴封、油挡进入轴承箱，导致透平油乳化，而间隙增大造成空气内漏，影响了低压缸及凝汽器的真空度，直接威胁机组的安全运行。

蜂窝汽封主要由蜂窝带、汽封体经特殊加工工艺组成一体。蜂窝汽封带由0.05～0.1mm不锈钢板经特殊工艺形成的六边形小蜂窝，其中六边形蜂窝孔的对边距离为0.8～6mm，蜂窝深度为1.6～6mm，采用此种密封技术能够有效地减小流体激震，保证机组的安全运行，还能大大地减少轴封漏汽，增加经济效益。具有以下优越性：

蜂窝汽封安全可靠，由于蜂窝带是由0.05～0.1mm不锈钢组成，所以当转子与蜂窝带发生磨损时，只会造成蜂窝带的磨损，从而很好的保护转子；

避免了低频震动，原来梳齿密封时存在汽流激振，直接影响机组安全运行，而蜂窝汽封阻断了汽流的周向流动，从根本上消除了汽流激振；

有效的除湿，低压缸的级间汽封，换成蜂窝汽封后，由于蜂窝带的特有网状结构，可以把甩到蜂窝汽封上的水珠吸附住，从而降低蒸汽湿度，保护叶片。

但是，现在国内自主生产的汽轮机中所采用的蜂窝带，没有自主生产的，都是外购其他发达国家的。我国的汽机行业企业也在不断创新寻找该蜂窝带的加工方法，主要有电火花加工和点焊加工两种。但是，电火花加工方法的精度较低；点焊方法一般为手工或半自动加工，效率十分低下，只能用于实验室研究、试制，不适合大批量的生产和使用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种全自动、机械化的蜂窝带加工装置，效率大大提高。

本发明所采用的技术方案是：

一种蜂窝带加工装置，采用焊接成型的方法加工金属带，包括依次连接的滚压部分和焊接部分；所述滚压部分包括导向传送装置和滚压装置，所述导向传送装置与滚压装置同时工作，导向金属带持续进入滚压装置，滚压装置滚压金属带，使其成为波形齿带；所述焊接部分包括焊接装置和两条对称的导轨，导轨将两条波形齿带导入焊接装置，导轨对应焊接装置的工作面处布置有供带装置，供带装置使两条波形齿带之间的齿顶部分相互压紧接触，焊接装置点焊两条波形齿带压紧接触的接触面；所述蜂窝带加工装置还包括控制上述运动的控制器。

所述供带装置是两组对称布置的同步齿轮，两组齿轮分别对应两条波形齿带，同步齿轮的齿与波形齿带啮合，两组齿轮之间逆向旋转，旋转时，齿顶对应齿顶、齿槽对应齿槽。

所述同步齿轮包括两个主动齿轮和两个从动齿轮，供带装置还包括、主动轴、送带轮、导向环和供带步进电机，供带步进电机的输出轴连接主动轴，两个主动齿轮对称布置在主动轴上，两个从动齿轮对应主动齿轮布置在两个送带轮上，两个送带轮对称安装、之间具有安装间隙，两条波形齿带在送带轮和主动轴之间移动并相互接触。

所述导轨是若干个传动轮和导向轮组成的金属带导向辊，每个传动轮和导向轮上的一侧连接有同步带轮，所有同步带轮设置在一条闭合的同步带上，传动轮上设置有导轨步进电机及其驱动器。

所述滚压装置包括滚压交流伺服电机及其驱动器、滚轮轴、从动轴和滚压模具，交流伺服电机键连接滚轮轴，滚压模具有两部分，分别布置在滚轮轴和从动轴上、对称布置，滚压模具的接触面为波形齿状。

所述滚压部分的导向传送装置是若干个供带轮和导向轮。

所述导轨的一侧设置有推力组件，所述推力组件包括依次连接的推力交流伺服电机及其驱动器、线性模组和推力板，推力板布置在金属带侧面。

所述控制器是PLC系统，包括PLC、用户输入端、步进电机驱动器、交流伺服驱动器和开关电源。

所述导轨上方设置有压紧装置，包括依次连接的可调螺钉、压紧滑块、压紧轴和压紧轮组成，压紧轮对应导轨表面。

所述同步带上设置有张紧轮。

本发明所产生的有益效果是：

本发明提供的蜂窝带加工装置可以实现蜂窝带的国产化，并且该装置采用全自动的机械化生产加工，采用PLC数字控制，加工效率高，安全可靠，利于批量化的生产加工，易于大规模使用和推广。

附图说明

图1是蜂窝带加工装置的主视示意图；

图2是蜂窝带加工装置的侧视示意图；

图3是蜂窝带加工装置的压紧装置的主视示意图；

图4是蜂窝带加工装置的压紧装置的侧视示意图；

图5是蜂窝带加工装置的供带装置的主视示意图；

图6是蜂窝带加工装置的供带装置的侧视示意图；

图7是蜂窝带加工装置的供带装置的剖视示意图；

图8是蜂窝带加工装置的导向轮组件的结构示意图；

图9是蜂窝带加工装置的传动轮组件的结构示意图；

图10是蜂窝带加工装置的张紧轮组件的结构示意图；

图11是蜂窝带加工装置的滚压装置的结构示意图；

图12是蜂窝带加工装置的控制方框示意图。

图中标号表示：1-压紧装置，2-焊接部分，3-导向架，4-滚压部分，5-直线导轨，6-激光点焊机，7-Z轴线性模组，8-X轴线性模组，9-Y轴线性模组，10-支架，11-传动轮组件，12-张紧轮组件，13-垫块，14-安装板，15-导向轮组件，16-推力组件，17-基础板，18-调节螺钉，19-压紧滑块，20-压紧轴，21-压紧轮，22-底板，23-导向环，24-压盖，25-轴承，26-主动齿轮，27-送带轮，28-锁紧螺母，29-联轴器，30-过渡法兰盘，31-步进电机，32-主动轴，33-从动齿轮，34-缝隙，35-同步带轮轴，36-同步带轮，37-支撑轮，38-抱箍，40-支撑轮座子，41-张紧轮机架，42-张紧轮轴，43-张紧轮，44-交流伺服电机，45-滚轮轴，46-滚压模具，47-导向轮，48-导向轴，49-供带轮，50-供带轮轴。

具体实施方式

如图1～图2所示，本发明是一种蜂窝带加工装置，采用焊接成型的方法加工金属带，包括滚压部分4、焊接部分2和控制器，滚压部分4和焊接部分2依次连接：滚压部分4包括导向传送装置和滚压装置，导向传送装置与滚压装置同时工作，导向金属带持续进入滚压装置，滚压装置滚压金属带，使其成为波形齿带。焊接部分2包括焊接装置和两条对称的导轨，导轨将两条波形齿带导入焊接装置，导轨对应焊接装置的工作面处布置有供带装置。供带装置使两条波形齿带之间的齿顶部分相互压紧接触，焊接装置点焊两条波形齿带压紧接触的接触面；所述控制器控制上述运动。

本实施例中：蜂窝带加工装置的支架10用80×80mm铝合金型材搭接而成，具有一块基础板17，基础板17竖直布置，上面连接有推力组件16，推力组件16的活动端是一个竖直平面，推力组件16的竖直平面上固定连接有垫块13、安装板14和导向架3。导向架3上设置有导轨、传动轮组件11和导向轮组件15，传动轮组件11和导向轮组件15将焊接部分2的两条导轨固定连接在推力组件16的竖直平面上。两条导轨具有若干个同步带轮36和同步带组成的椭圆形的金属带导向辊，并且平行布置，两条导轨具有导轨步进电机31及其驱动器。传动轮组件11和导向轮组件15一一对应、上下布置，即：传动轮组件11布置在椭圆形的金属导向辊的上半部分，导向轮组件15布置在椭圆形的金属导向辊的下半部分。导轨步进电机31驱动传动轮组件11的主轴转动，带动金属导向辊传动，导轨步进电机31没有驱动装置，只起传动作用。导向架3上还设置有同步带的张紧轮组件12，调节2条同步带的张紧和松弛，使得同步带轮36的同步滚动能够运行顺畅。导向架3安装在基础板17上，用以限制蜂窝带的相对位置。

焊接装置是激光点焊机6，悬臂安装在支架10上，其相对位置可以自由调节，激光点焊机6的工作端对应安装板14的导轨表面。支架10上设置有激光点焊机6的运动模组，包括：Z轴线性模组7、X轴线性模组8和Y轴线性模组9，三个线性模组的活动端与激光点焊机6相连，构成激光点焊机6的三维运动模组，使之控制激光点焊机6能在立体空间内改变运动轨迹和工作位置、在一定程度内自由移动。

推力组件16一端连接基础板17、另一端连接安装板14，包括依次连接的推力交流伺服电机及其驱动器、线性模组和推力板，推力板布置在导轨的侧面，固定连接安装板14。安装板14与线性模组相连，其位置受线性模组的控制。由于蜂窝带的导轨安装在安装板14上，交流伺服电机使用交流伺服系统的扭矩模式，经过线性模组，把扭矩转换为推力，使得安装板14给蜂窝带一个侧面的推力，使蜂窝带的定位更加精确、一致。

如图3～图4所示，在蜂窝带点焊过程中，层与层之间保持一定压力，才能将蜂窝带焊好，因此，在蜂窝带的导轨上方设置有压紧装置1。压紧装置1安装在蜂窝带加工装置上的基础板17上，给蜂窝带提供竖直的压力。压紧装置1包括依次连接的可调螺钉18、压紧滑块19、压紧轴20和压紧轮21组成。压紧滑块19上安装压紧轴20，在压紧轴20上安装压紧轮21。使用调节螺钉18用来调节压紧轮21的位置，给正在加工的蜂窝带予以压力，使得蜂窝带在加工过程中不至于跑偏。

如图5～图7所示，是本蜂窝带加工装置的供带装置。供带装置是两组对称布置的同步齿轮，为对应的两个主动齿轮26和两个从动齿轮33。主动齿轮26和从动齿轮33依次通过轴承25和压盖24安装在安装板14上，分别对应蜂窝带加工装置的两条导轨，同步齿轮的齿的规格大小相同。两组齿轮之间逆向旋转，旋转时，主动齿轮26的齿顶对应从动齿轮33的齿顶、主动齿轮26的齿槽对应从动齿轮33齿槽。

供带装置还包括送带轮27、导向环23和供带步进电机31。供带步进电机31的输出轴依次通过过渡法兰盘30、联轴器29和主动轴32连接两个主动齿轮26，联轴器29和主动轴32之间通过锁紧螺母28连接，主动齿轮26固定安装在主动轴32上。两个从动齿轮33固定安装在两个送带轮27上，对应两个主动齿轮26布置。两个送带轮27对称安装，在送带轮27的顶部安装导向环23，使得导轨上的波形齿带沿导向环23，移动至送带轮27上。由于同步齿轮的作用下，相邻的两条波形齿带之间的齿顶对应齿顶、齿槽对应齿槽，紧密贴合。与此同时，采用激光点焊机6对波形齿带紧密接触的部位进行点焊，使两者接合。由于两个送带轮27之间具有安装间隙，是一个缝隙34，激光点焊机6的工作端对应该缝隙34安装，缝隙34的宽度在3mm左右，激光点焊机6工作时，激光穿过缝隙34点焊蜂窝带。

如图8所示，是本蜂窝带加工装置的导向轮组件15。导向轮组件15安装在安装板14上，由依次连接的支撑轮37、同步带轮轴35、轴承25、锁紧螺母28和同步带轮36、抱箍38组成。安装板14上具有导向轮组件15的安装孔，通过轴承25与同步带轮轴35连接安装，抱箍38将同步带轮36固定在同步带轮轴35上，同时通过同步带轮轴35上的轴承25处的锁紧螺母28，锁定同步带轮36和支撑轮37的位置。支撑轮37安装在同步带轮轴35的另一端，支撑并导向金属导向辊的运行。

如图9所示，是本蜂窝带加工装置的传动轮组件11。传动轮组件11安装在安装板14上，由依次连接的步进电机31、过渡法兰盘30、联轴器29、同步带轮轴35、支撑轮37、同步带轮36和抱箍38组成。安装板14上具有传动轮组件11的支撑轮座子40，支撑轮座子40是一个结构部件，具有水平向的通孔，穿越安装板14的左、右两端。支撑轮座子40支撑固定安装所有的传动轮组件11，在同步带轮轴35的一端安装同步带轮36，在同步带轮36中部的支撑轮座子40安装支撑轮37，另一端安装联轴器29，通过联轴器29将同步带轮轴35与步进电机31的主轴相连。使得步进电机31带动同步带轮轴35旋转，带动支撑轮37和同步带轮36旋转。支撑轮37表面支撑安装蜂窝带，因此，支撑轮37旋转带动蜂窝带的水平移动。同步带轮36旋转使得同步带进行传送，从而带动所有传动轮组件11和导向轮组件15中的同步带轮36旋转，使得所有支撑轮37的运动保持一致、同步。

如图10所示，是蜂窝带加工装置的张紧轮组件12，张紧轮组件12安装在安装板14上，由依次连接的张紧轮机架41、张紧轮轴42、张紧轮43和调节螺钉18组成。张紧轮轴42安装在张紧轮机架41上的腰槽中，在张紧轮轴42的一端安装张紧轮43，调节螺钉18安装在张紧轮机架41的螺孔中。同步带设置在张紧轮43上，通过调节螺钉18调节张紧轮机架41的位置，从而调节张紧轮轴42的位置，使同步带绷紧或松弛。

如图11所示，蜂窝带加工装置的滚压部分4包括导向传送装置和滚压装置。滚压装置包括依次连接的滚压交流伺服电机44及其驱动器、滚轮轴45、导向轴48、供带轮轴50和滚压模具46。供带轮轴50上安装有供带轮49，导向轴48上安装有导向轮47，对蜂窝带坯料起导向作用。滚压模具46有两部分，分别布置在滚轮轴45和导向轴48上、对称布置，滚压模具46的接触面为波形齿状。交流伺服电机44键连接滚轮轴45，使同步运转的滚轮轴45、导向轴48和供带轮轴50同步旋转，供带轮轴50上的供带轮49将待加工的金属带供给导向轮47，导向轮47和滚轮轴45上的滚压模具46对金属带进行滚压，使其成为波形齿带。

导向传送装置是若干个同步带轮36和同步带，将待加工的金属带供给导向轮47。

如图12所示，蜂窝带加工装置的控制器是PLC系统，包括PLC、用户输入端、步进电机驱动器、交流伺服驱动器和开关电源。

PLC输出四路脉冲信号，分别输入滚压交流伺服驱动器、推力交流伺服驱动器和供带装置步进电机驱动器和传动轮组件步进电机驱动器。

蜂窝带加工设备控制器包括台达DVP-40EH00T2控制器、人机界面、按钮、继电器、两台步进电机驱动器、两台交流伺服驱动器、开关电源。

PLC将滚压部分4、供带装置、传动轮组件11、导向轮组件15、激光点焊机6集中控制，通过按钮在人机界面集中设置、显示焊接参数。

本发明的蜂窝带加工装置操作方法如下：

(1)设置节距、点数、停留时间；

(2)当设置在手动方式时：

分别调节：

钮子开关SA2控制模组左、右移动；

钮子开关SA3控制送带轮27正转、反转；

钮子开关SA4控制滚压装置正转、反转；

钮子开关SA5控制升降装置上升、下降。

(3)当设置在自动方式时：

按下启动按钮SA6时，激光点焊机6焊第一点，接着移动一个节距，激光点焊机6焊第二个焊点，以此类推，焊其余焊点。当焊完所有焊点时，模组返回起始点。

按下停止按钮SA7时，暂停焊接。

装焊下一层时，送料电机旋转半个角度，以使待焊层与上一层错位半个节距。

当焊完所有焊层时，模组、送料电机、承载电机退回起始点。

(4)在人机界面设置参数，并显示以下参数：

设定层数    实际层数

设定焊点数  实际焊点数

节距

(5)送料齿轮的线速度与模组移动的速度必须相等。

(6)承载电机为交流伺服电机，而且工作在扭矩模式，保持一定的压力，使得送料齿轮与模组上的蜂窝带紧密接触，激光点焊的结合强度才能满足要求。

(7)步进方式

按下步进按钮，送带轮27、模组同时旋转(或移动)一个齿，接着激光点焊机6发出激光点焊，点焊之后，继续按步进按钮，进行点焊。点焊完一层后，用剪刀剪断蜂窝带，或用激光切割。按回位按钮，模组回到原点。

模组回到原点后，送带轮27旋转半个齿。

Claims (10)

1.一种蜂窝带加工装置，采用焊接成型的方法加工金属带，其特征在于：包括依次连接的滚压部分和焊接部分；所述滚压部分包括导向传送装置和滚压装置，所述导向传送装置与滚压装置同时工作，导向金属带持续进入滚压装置，滚压装置滚压金属带，使其成为波形齿带；所述焊接部分包括焊接装置和两条对称的导轨，导轨将两条波形齿带导入焊接装置，导轨对应焊接装置的工作面处布置有供带装置，供带装置使两条波形齿带之间的齿顶部分相互压紧接触，焊接装置点焊两条波形齿带压紧接触的接触面；所述蜂窝带加工装置还包括控制上述运动的控制器。

2.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述供带装置是两组对称布置的同步齿轮，两组齿轮分别对应两条波形齿带，同步齿轮的齿与波形齿带啮合，两组齿轮之间逆向旋转，旋转时，齿顶对应齿顶、齿槽对应齿槽。

3.根据权利要求2所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述同步齿轮包括两个主动齿轮和两个从动齿轮，供带装置还包括主动轴、送带轮、导向环和供带步进电机，供带步进电机的输出轴连接主动轴，两个主动齿轮对称布置在主动轴上，两个从动齿轮对应主动齿轮布置在两个送带轮上，两个送带轮对称安装、之间具有安装间隙，两条波形齿带在送带轮和主动轴之间移动并相互接触。

4.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述导轨是若干个传动轮和导向轮组成的金属带导向辊，每个传动轮和导向轮上的一侧连接有同步带轮，所有同步带轮设置在一条闭合的同步带上，传动轮上设置有导轨步进电机及其驱动器。

5.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述滚压装置包括滚压交流伺服电机及其驱动器、滚轮轴、从动轴和滚压模具，交流伺服电机键连接滚轮轴，滚压模具有两部分，分别布置在滚轮轴和从动轴上、对称布置，滚压模具的接触面为波形齿状。

6.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述滚压部分的导向传送装置是若干个供带轮和导向轮。

7.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述导轨的一侧设置有推力组件，所述推力组件包括依次连接的推力交流伺服电机及其驱动器、线性模组和推力板，推力板布置在金属带侧面。

8.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述控制器是PLC系统，包括PLC、用户输入端、步进电机驱动器、交流伺服驱动器和开关电源。

9.根据权利要求1所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述导轨上方设置有压紧装置，包括依次连接的可调螺钉、压紧滑块、压紧轴和压紧轮组成，压紧轮对应导轨表面。

10.根据权利要求4所述的蜂窝带加工装置，其特征在于：所述同步带上设置有张紧轮。

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