CN104191129B - 一种风机叶片焊接定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机叶片焊接定位装置，包括：机架；齿轮；导引部件；齿条，与所述导引装配孔一一对应而穿过相应导引装配孔后与所述齿轮啮合，且齿条一端为定位端，通过齿轮调整定位端伸出的长度；锁紧装置，用于齿轮与齿条所构成齿轮齿条机构的锁紧；以及定位板，与所述齿条一一对应而设置在齿条的定位端，并与齿条间成设定角度。依据本发明定位准确，效率高。

Description

一种风机叶片焊接定位装置

技术领域

本发明涉及一种用于风机叶片焊接定位的装置，主要应用于离心风机或者具有类似叶片分布的风机中。

背景技术

风机，如离心风机的核心部件是叶轮，通过叶轮把机械能转换成风能。参见说明书附图1和附图2，叶轮是离心风机的关键部件，主要由轮盘1(也叫后盘，一般为圆环结构)、叶片2(一般为直叶片)、轮盖3(也叫前盘，有曲线形也有圆环结构的板件)等组成，通常采用焊接方式将叶片2、轮盘1及轮盖3固接在一起，并保证轮盘1、叶片2、轮盖3的相对位置精度。

为满足规定的位置精度，焊接时需要先用模板在轮盘1上划线，再按线找正以确定叶片2的预定位置，将叶片2点焊在所述预定位置，然后还要用直角尺校正叶片2与轮盘1的垂直度。点焊轮盖3时需反复测量风机外环内孔位置，以保证轮盘1与轮盖3的同轴度。这种方法难以保证轮盘1与轮盖3的同轴度，从而产生质量的不平衡质量，或者质量不平衡大，给后续动平衡工序增加难度，并会造成风机具有比较大的噪声和振动；偏心严重时还需要车削加工，增加不必要的成本。这种方式操作复杂、效率低，对操作者要求也较高。

另外，即便是同一系列叶轮也有多种规格，不同规格叶轮通常是将基础型叶轮按一定成比例放大或缩小，因此各叶片1之间相对夹角一致，只是不同规格的叶轮的叶片2与轮盘1回转中心距离不同。当前欠缺叶片2焊接定位的专用设备，使得叶片定位效率偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够进行叶片快速且精确定位的风机叶片焊接定做装置，提高叶片焊接的整体效率。

本发明采用以下技术方案：

一种风机叶片焊接定位装置，包括：

机架，具有定位于圆孔的结构，并基于该圆孔的轴线设有中心轴；

齿轮，以所述中心轴为齿轮轴而构成中心齿轮；

导引部件，装配于所述机架并环套所述齿轮，并在该导引部件的周边开有与风机叶片一一对应的导引装配孔；

齿条，与所述导引装配孔一一对应而穿过相应导引装配孔后与所述齿轮啮合，且齿条一端为定位端，通过齿轮调整定位端伸出的长度；

锁紧装置，用于齿轮与齿条所构成齿轮齿条机构的锁紧；以及

定位板，与所述齿条一一对应而设置在齿条的定位端，并与齿条间成设定角度。

从上述结构可以看出，依据本发明，采用齿轮与多个齿条的配合结构，可以同步的调整该多个齿条的伸出长度，从而依据不同的长度可以匹配一个系列的多种叶轮的叶片定位。具体到叶片定位，配置在齿条定位端的定位板在齿条伸长到一定长度后，锁紧齿轮齿条机构，形成固定的位置，利用定位板的型面就可以完成叶片的定位，然后就可以进行焊接。匹配不同系列的叶轮，采用不同角度的定位板即可。利用该焊接定位装置，可以通过齿轮的调整而一次性进行同一叶轮上所有叶片的定位，效率大大提高，且定位的整体准确性高，再加上定位板的辅助，可以保证单一叶片的垂直度。

上述风机叶片焊接定位装置，所述齿条分成多组，组间在齿轮轴向依序布置，组内齿条在齿轮周向均布，可有效避免齿条间的干涉，满足一个系列中更多型号叶轮的叶片定位。

优选地，当齿条总数为偶数时，每组齿条为两个，两齿条间的干涉仅涉及定位板的影响，从而对齿条长度有更少的限制。

较佳地，所述导引装配孔的两端通透，中间与导引部件用于环套齿轮的空腔部分连通，齿条的可调整范围相对较大。

优选地，所述锁紧装置为配置在导引装配孔侧壁上的顶丝，结构简单，成本低，且能够有效消除齿条与齿轮的间隙的影响。

优选地，所述机架包括本体和与本体可拆连接并与中心轴同轴线的定位套，用于机架在叶轮中心孔中的定位，可以根据不同规格的叶轮，通过定位套的更换进行中心定位的适配。

优选地，所述导引部件构成一壳体，在相对于机架的一侧与机架连接从而形成容纳齿轮的容腔，而在另一侧的导引部件底部开有用于引出中心轴的过孔，整体的外形紧凑，利于设计制造。

进一步地，一手轮通过所述过孔与所述中心轴连接，方便手动调整齿条的伸出长度。

附图说明

图1为一种叶轮结构原理图。

图2为一种叶片在轮盘上的分布结构图。

图3为一种叶轮叶片焊接定位装置使用状态结构外形立体结构示意图(轮盖未示出)。

图4为一种叶轮叶片焊接定位装置使用状态侧面结构示意图。

图5为图4的F-F剖视图。

图6为一种叶轮叶片焊接定位装置使用状态局剖结构示意图。

图中：1.轮盘，2.叶片，3.轮盖，4.定位板，5.螺栓，6.齿条，7.手轮，8.轮轴，9.轮壳，10.导引装配孔，11.齿轮。

具体实施方式

参照说明书附图1和2，承接背景技术部分的内容可知，叶轮上的叶片2在轮盘1上具有规律的分布，而在一个系列的叶轮中，其区别也主要在于规格的大小。

在叶轮的生产中，通常是一个系列的叶轮的量产，更多的是某一型号叶轮的批量生产，因此，叶轮叶片焊接定位装置可单独就某一型号而特定设计，也可以针对一个系列进行设计。

在这样的考量中，定位准确性是第一方面的要求，然后是减少后续的处理，如叶片2与轮盘1的垂直度矫正，再一个方面必然涉及效率的问题。

参见说明书附图3至6，图中一种风机叶片焊接定位装置，用于具有10个叶片2的叶轮的叶片的焊接定位，其基本结构包括：

机架，构成焊接定位装置中相对不动的部分，用于该焊接定位装置在目标叶轮上的定位，具体是在轮盘1上的定位，机架必然要与轮盘1具有严格的对中，或者说具有相对严格的同轴度。

应当理解，轮盘1具有一个中心孔，匹配风机的毂孔，那么机架应当具有定位于圆孔的结构，此类结构在机械中比较普遍，在《定位与夹具》、《机械加工工艺》等教科书有专门章节做出阐述，如采用柱形件，或者机架部分结构构成圆柱形结构，采用轴孔配合的方式进行同轴定位，有鉴于教科书对此有详细描述，对此不再赘述。

机架是相对固定的部分，体现在如图3所示的轮壳9部分，轮壳9可以包含连接在一起构成固定架构的整体，也可以表现为主体为底座的结构形式，其中，底座部分构成与轮盘1配合的结构部分。

参见说明书附图3-6所示的结构中存在依附于机架的可动部分，依附的结构在于中心轴，如图中所示的轮轴8，轮轴8可以构成固定轴，也可以构成转轴，整体构成支撑轴，依附该支撑轴安装其他可动部件。

配置一齿轮11，以所述中心轴为齿轮轴而构成中心齿轮，如果中心轴是固定轴，则齿轮与中心轴之间采用轴承连接，从而齿轮11能够绕中心轴转动，如果中心轴是转轴，则齿轮11固定安装在中心轴上，可通过中心轴对齿轮11进行驱动，而前者只能通过驱动齿轮11进行驱动。

本实施例中采用齿轮齿条机构作为基础机构，相对于普通的齿轮齿条机构的配合形式，此处的齿轮11可以配置成多种形式，一种形式是配置成多联齿轮，比如5个结构完全相同的齿轮装配在一根中心轴上，另一种形式是单一的齿轮11，齿宽相对较大的情形，如齿轮11的齿宽是齿条6的多倍，并加上装配间隙。或者说这里的齿轮采用较大齿宽的齿轮，整体的加工难度相对较大，但整体结构相对紧凑。

无论采用那种结构的齿轮形式，这里统称为齿轮11，它可以是一个齿轮，也可以十多个齿轮形成的总成。

由于叶轮上的叶片2的分布是有规律的，采用在轮盘1盘面上的均置结构，那么可以通过齿轮11同时与多个齿条相匹配的结构，实现对多个齿条6的同步驱动，由于与同一个齿轮11啮合的齿条6的模数相同，那么在齿条的方向上，所有齿条均被同步驱动，产生在该方向上的位移，从而通过调整齿轮11来同步的一次性定位多个叶片。

为获得确定的运动形式，齿条需要被导向，应当理解，齿条在机械中必然具备导向结构，且为如《机械设计手册》所记载，在此对具体的齿条6的导向结构仅作例示性说明。

具体地，配置导引部件，装配于所述机架并环套所述齿轮11，如图5所示，并在该导引部件的周边开有与风机叶片一一对应的导引装配孔10，用以对齿条6进行导向。

齿条6一侧为齿阔，相对的一侧往往是平面结构，因此导向结构相对比较容易设计。

进而，关于齿条6，与所述导引装配孔10一一对应而穿过相应导引装配孔10后与所述齿轮11啮合，且齿条6一端为定位端，也就是图中与定位板4连接的一端，通过齿轮调整定位端伸出的长度，这样，定位板4的位置就能够被调整了，多个齿条6同步驱动，满足多个定位板4的同步驱动。

进而，关于定位板4，与所述齿条6一一对应而设置在齿条6的定位端，并与齿条6间成设定角度。

由于齿条被直线驱动，因而，所谓设定的角度与叶片2的角度相适配即可，如图2所示的叶片2的角度，根据在叶片2对应的齿条6的方向，匹配出相应的定位板4的角度即可。

那么依据定位板4就可以进行叶片2的准确定位，进行焊接时，先利用点焊进行叶片2的初步焊接，由于依附于定位板4，从而可以保证位置的精确性，以及对叶片垂直度的要求。

为了防止齿条6到位后的位置变动，配置锁紧装置，用于齿轮11与齿条6所构成齿轮齿条机构的锁紧。

对于传动链来说，在传动链的任何一个可动部件节点上都可以进行锁紧装置的设置，一旦有一个节点被约束，则整个传动链就被约束，如齿轮齿条机构，可以通过约束齿轮11来实现锁紧，也可以通过约束齿条6来实现锁紧。如果还存在其他的节点，也可以通过约束该节点进行整个传动系统的约束。

如前所述，例如叶片2为10个，那么配置的齿条6就会有11个，关于齿轮齿条机构的基本原理，齿轮11与齿条6之间类似于在分度圆上相切，当齿条6相对较长时，且数量觉多时，齿条6之间在运动路径上会存在干涉，显然，当在一个平面上配置所有齿条6时，齿条6的运动距离会受到很大的限制。

有鉴于此，参见说明书附图3-6，讲齿轮11设计成具有较大齿宽的非标齿轮，或者设计成一组具有标准齿宽的齿轮构成的总成，从而具有标准齿宽的齿条6就可以分层布置在齿轮11的周边。

具体是，所述齿条6分成多组，组间在齿轮11轴向依序布置，组内齿条6在齿轮11周向均布。依据该结构就可以消除或者减少齿条6之间的干涉，从而使齿条6具有较大的工作长度。以满足一个系列中的更多型号的叶轮的叶片2的焊接定位。

优选地，当齿条6总数为偶数时，每组齿条6为两个，如图中所示的10根齿条，两两一组，组内的齿条6几乎平行，相互之间不会有干涉。

进一步地，为了满足较长齿条6的使用，所述导引装配孔10的两端通透，从而，齿条6就能够在导引装配孔10的两端延伸，而减少对其工作距离的限制，附加地，导引装配孔10的中间与导引部件用于环套齿轮的空腔部分连通，暴露出来的部分用于齿轮11与齿条6的啮合。

所有的导引装配孔10被整合到一个轮壳9上，可以采用铸造方式制作，为了满足精度上的需要，可以采用如蜡模的精密铸造结构，然后对所形成的导引装配孔10进行修正，以获得合适的配合精度。

轮壳9也构成机架的一部分，整个机架采用组合结构，便于检修。

在一些实施例中，所述锁紧装置为配置在导引装配孔10侧壁上的顶丝，这样，针对每一跟齿条6都可以被锁紧，相对而言，如果单纯对齿轮11进行锁紧，由于啮合所产生的如齿间间隙等所产生的定位误差，单独对齿条6进行锁紧，定位精度更高。

为满足一个系列中不同叶轮叶片的焊接定位，所述机架包括本体和与本体可拆连接并与中心轴同轴线的定位套，用于机架在叶轮中心孔中的定位，通过更换不同规格的定位套实现对同一系列不同型号叶轮的适应。

另外，在一些实施例中，还可以采用如具有三抓卡盘结构的机架，其中三抓卡盘构成机架在轮盘1中心孔定位的结构部分。

所述导引部件构成一壳体，如图中所示的轮壳9，在相对于机架的一侧与机架连接从而形成容纳齿轮的容腔，而在另一侧的导引部件底部开有用于引出中心轴的过孔，这样中心轴就可以通过其他的部件进行驱动。

优选地，一手轮7通过所述过孔与所述中心轴连接，手动找准，更容易获得较高的定位精度。

参见说明书附图3-6，以10个平面叶片的系列叶轮为例，定位板4的形状能够满足叶片2贴合即可，如平面叶片，定位板4采用平板即可，如果是有曲面的叶片2，定位板4与部分叶片2的曲面部分贴合即可满足定位要求。

对于一个系列的耶伦来说，则相对轮盘1中心线角度一致，叶片2相对轮盘1中心距离不同。依据本实施例的定位装置主要用来确定叶片2相对轮盘1位置。

如图3所示，齿轮11在一个工作面内同时和2个齿条6啮合传动，更清楚得见于图5，齿条6的一端部固定一定位板4，并进行角度匹配，齿轮11转动使一个工作面内的两个齿条6反向等速运动，并且位移距离相同。

因为有10个叶片2，如果在一个工作面上齿轮11同时与10个齿条6啮合，没有足够的空间，齿条6之间会移动干涉，调节范围太小。本定位装置适当增大齿轮11的宽度，形成5个工作面，如图5所示，通过螺栓5的个数可以区分出五个工作面，10个齿条6在5个工作面上分布于齿轮11啮合，10个定位板4的高度不完全相同。即齿轮11转动时，10个齿条6带动10个定位板4同步移动。

针对不同规格的叶轮，使用前转动手轮7将定位板4调至正确位置，并拧紧螺栓5。使用时把轮盘1平放在焊接平台上，将本定位装置的定心套穿过轮盘1中心孔中(不同的轮盘1要更换定心套)，此时分别将各叶片2与定位板4靠紧，并控制叶片2与轮盘1外圆面之间距离，将叶片2点焊在轮盘1上，将整个定位装置沿顺时针方向稍微转动即可向上拿出。这时叶片2位置完全确定，再配合使用轮盖3的定心装置，可将轮盘1、叶片2、轮盖3焊接在一起。

对于不同规格的叶轮焊接，只需要调节手轮7确定定位板4位置。对于更大规格的叶轮焊接可以在齿条6端部连接接杆，或者更换长齿条6，以增大调节范围。

Claims (8)

1.一种风机叶片焊接定位装置，其特征在于，包括：

机架，具有定位于圆孔的结构，并基于该圆孔的轴线设有中心轴；

齿轮，以所述中心轴为齿轮轴而构成中心齿轮；

导引部件，装配于所述机架并环套所述齿轮，并在该导引部件的周边开有与风机叶片一一对应的导引装配孔；

齿条，与所述导引装配孔一一对应而穿过相应导引装配孔后与所述齿轮啮合，且齿条一端为定位端，通过齿轮调整定位端伸出的长度；

锁紧装置，用于齿轮与齿条所构成齿轮齿条机构的锁紧；以及

定位板，与所述齿条一一对应而设置在齿条的定位端，并与齿条间成设定角度。

2.根据权利要求1所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，所述齿条分成多组，组间在齿轮轴向依序布置，组内齿条在齿轮周向均布。

3.根据权利要求2所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，当齿条总数为偶数时，每组齿条为两个。

4.根据权利要求1至3任一所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，所述导引装配孔的两端通透，中间与导引部件用于环套齿轮的空腔部分连通。

5.根据权利要求1至3任一所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，所述锁紧装置为配置在导引装配孔侧壁上的顶丝。

6.根据权利要求1至3任一所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，所述机架包括本体和与本体可拆连接并与中心轴同轴线的定位套，用于机架在叶轮中心孔中的定位。

7.根据权利要求1至3任一所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，所述导引部件构成一壳体，在相对于机架的一侧与机架连接从而形成容纳齿轮的容腔，而在另一侧的导引部件底部开有用于引出中心轴的过孔。

8.根据权利要求7所述的风机叶片焊接定位装置，其特征在于，一手轮通过所述过孔与所述中心轴连接。