CN114481123A - 一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，包括：旋转驱动装置、齿轮固定装置和保温装置，齿轮固定装置包括固定台、设置于固定台的台面上的齿轮固定机构，旋转驱动装置用于驱动固定台绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转；保温装置包括保温移动驱动机构、设置于固定台旋转的外周侧的保温箱，保温箱设置有保温槽，在保温槽内设置有加热组件，保温移动驱动机构用于驱动保温箱移动至令待修复齿轮套设于保温槽内。本技术实现对待修复齿轮齿牙任意位置的快速激光熔覆修复，在激光熔覆前后，可分别对齿轮进行一定程度的预热和保温，防止齿轮熔覆前后温差过大，而引起较大的残余应力，从而影响齿轮表面的修复质量。

Description

一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具
技术领域
本发明涉及激光熔覆工艺夹持装置技术领域，特别涉及了一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具。
背景技术
在海上风力发电产业中，齿轮箱系统的关键零部件，如齿轮等部件失效引发的故障导致机组停机的事故频发，是影响机组可靠性的主要原因之一。风电齿轮等零部件换新耗时大且成本高。齿轮通常发生的失效形式有：局部断齿、齿轮磨损、齿面点蚀、齿面胶合和疲劳裂纹等。国内采用的常规修复方法对齿轮进行修复后的表面质量远达不到预期，故采用激光熔覆的方法。激光熔覆通过将能量直接聚焦在基材并进行融化，融化后的金属沉积到基材进行冷却凝固，形成熔覆层，从而达到修复的目的。
目前用于激光熔覆修复齿轮的夹具定位精度差，缺乏柔性并只能在某一固定平面内作业，而齿轮齿牙的失效通常为不规则状且齿牙磨损分布位置的特异性，给激光熔覆修复工作带来了极大的挑战，此外，在齿轮熔覆修复的前后如果温差过大会引起较大的残余应力，降低齿轮表面的修复质量。
发明内容
本发明目的在于提供了一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，所述激光熔覆夹具设置有相互正交的X轴向、Y轴向和Z轴向，所述激光熔覆夹具包括：旋转驱动装置、齿轮固定装置和保温装置，齿轮固定装置包括固定台、设置于所述固定台的台面上的齿轮固定机构，所述齿轮固定机构用于将待修复齿轮紧固于固定台上，所述旋转驱动装置设置有与所述固定台传动连接、使得所述固定台绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转的旋转驱动端；保温装置包括保温移动驱动机构、设置于固定台旋转的外周侧的保温箱，所述保温箱设置有保温槽，在所述保温槽内设置有加热组件，所述保温移动驱动机构设置有于所述保温箱传动连接、使得所述保温箱移动至令所述待修复齿轮套设于保温槽内的移动驱动端。
本发明的有益效果是：在使用时，将待修复齿轮放置于固定台的台面上，并通过齿轮固定机构将待修复齿轮紧固于固定台的台面上，然后旋转驱动装置驱动固定台绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转，以带动待修复齿轮旋转至便于激光熔覆修复齿轮齿牙的待修复表面，实现对待修复齿轮齿牙任意位置的快速激光熔覆修复，激光熔覆修复齿轮后，旋转驱动装置带动固定台旋转至齿轮朝向所述保温槽的槽口，保温移动驱动机构驱动保温箱移动至令齿轮套设于保温槽内，这时的加热组件对保温槽内部区域进行加热保温，以及，在齿轮修复前，也可将齿轮套设于保温槽内进行预热，进而在激光熔覆前后，可分别对齿轮进行一定程度的预热和保温，防止齿轮熔覆前后温差过大，引起较大的残余应力，从而影响齿轮表面的修复质量。
作为上述技术方案的进一步改进，所述保温箱设置于固定台的下方，所述保温槽朝向上设置，所述保温移动驱动机构用于驱动保温箱沿所述Z轴向上下移动。
这样可使得整个激光熔覆夹具的体积更加紧凑，齿轮固定装置和保温装置呈上下设置，不占用车间的面积，且使得激光熔覆后在齿轮上遗留的废料往下掉出。
作为上述技术方案的进一步改进，所述激光熔覆夹具还包括支撑台架，所述固定台的两侧均连接有转动轴，所述固定台通过两个所述转动轴与支撑台架转动连接，所述转动轴与所述旋转轴线同轴设置。
本方案中的固定台通过两个所述转动轴可转动地安装于支撑台架上，这样可提高固定台的承载能力。
作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转驱动装置与其中一个所述转动轴传动连接。
本方案中的旋转驱动装置只驱动其中一个所述转动轴即可带动固定台旋转，结构简单。
作为上述技术方案的进一步改进，所述转动轴的两端分为与固定台连接的第一连接端、与支撑台架连接的第二连接端，所述第一连接端与固定台滑动连接，所述固定台相对所述转动轴沿垂直于所述X轴向且平行于所述固定台台面的方向滑动，在所述第一连接端与固定台之间设置有锁紧结构。
这样可根据不同形状大小的齿轮来调整，两个转动轴与固定台之间的相对位置，一般的齿轮的轴线与所述旋转轴线相互垂直相交，但是如果一些特殊的齿轮，需要齿轮的轴线与所述旋转轴线在三维空间上隔开设定的距离。
作为上述技术方案的进一步改进，所述加热组件包括均布于保温箱内的加热管。本方案通过加热管对保温箱内进行均匀的加热。
作为上述技术方案的进一步改进，所述齿轮固定机构包括环形间隔均布于固定台台面上的多个紧固组件，所述紧固组件包括设置于固定台台面上方的压板、与压板传动连接的紧固驱动构件，所述紧固驱动构件用于驱动压板沿垂直于固定台台面的方向移动。
本方案通过多个紧固组件对待修复齿轮进行固定，具体地：将待修复齿轮平放于固定台的台面上，紧固驱动构件驱动压板往下压，多个压板待修复齿轮紧固于固定台的台面上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述压板螺纹连接有螺钉，所述螺钉与沿垂直于固定台台面的方向平行设置，所述螺钉的末端穿过所述压板，所述螺钉的末端朝向所述固定台的台面。
对于一些形状比较怪异的齿轮，压板难以与齿轮的端面进行很好的抵触，本方案在压板上设置了螺钉，通过螺钉的末端来与齿轮抵触，拧紧螺钉实现紧固，并且也便于调节紧固的压力，这时的紧固驱动构件只需驱动压板移动至合适位置即可。
作为上述技术方案的进一步改进，所述螺钉的末端连接有防摩擦垫片。
本方案中的螺钉通过防摩擦垫片来与齿轮抵触，这样一来可提高紧固的牢固性，二来也对齿轮的表面起到保护的作用。
作为上述技术方案的进一步改进，所述紧固驱动构件包括垂直于固定台台面的直线导轨和丝杠、滑动安装于直线导轨的滑块，所述滑块与丝杠螺纹传动连接，所述压板与所述滑块固定连接。
本方案中的紧固驱动构件通过转动丝杠来实现滑块在直线导轨上的移动，以带动压板移动，丝杠与滑块的螺纹配合可实现自锁的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明所提供的激光熔覆夹具，其一实施例的结构示意图，其中三箭头分别表示X轴向、Y轴向和Z轴向；
图2是本发明所提供的激光熔覆夹具，其一实施例的正视图，其中三箭头分别表示X轴向、Z轴向；
图3是图2中A部分的局部放大图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，本发明的齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具作出如下实施例：
本实施例的激光熔覆夹具包括支撑台架300、设置于支撑台架300上的旋转驱动装置400、齿轮固定装置100和保温装置200。
其中齿轮固定装置100包括固定台110、设置于所述固定台110的台面上的齿轮固定机构，所述齿轮固定机构用于将待修复齿轮紧固于固定台110上。
而所述旋转驱动装置400设置有与所述固定台110传动连接，用于驱动所述固定台110绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转，具体地：所述固定台110的两侧均连接有转动轴111，所述固定台110通过两个所述转动轴111与支撑台架300转动连接，所述转动轴111与所述旋转轴线同轴设置，支撑台架300设置有两个支撑立柱，固定台110设置于两个支撑立柱之间，两个所述转动轴111与两个支撑立柱转动连接，本实施例的所述旋转驱动装置400与其中一个所述转动轴111传动连接，旋转驱动装置400只驱动其中一个所述转动轴111即可带动固定台110旋转，结构简单，本实施例的旋转驱动装置400采用翻转气缸。在一些实施例中，转动轴111与支撑立柱之间设置有转动锁紧结构，对于旋转调节后的固定台110进行锁定，避免误动，其中转动锁紧结构可采用螺栓进行固定或者销轴。
而齿轮固定机构包括环形间隔均布于固定台110台面上的多个紧固组件120，所述紧固组件120包括设置于固定台110台面上方的压板121、与压板121传动连接的紧固驱动构件，所述紧固驱动构件用于驱动压板121沿垂直于固定台110台面的方向移动，通过多个紧固组件120对待修复齿轮进行固定，具体地：将待修复齿轮平放于固定台110的台面上，紧固驱动构件驱动压板121往下压，多个压板121待修复齿轮紧固于固定台110的台面上。
其中本实施例的所述压板121螺纹连接有螺钉122，所述螺钉122与沿垂直于固定台110台面的方向平行设置，所述螺钉122的末端穿过所述压板121，所述螺钉122的末端朝向所述固定台110的台面，对于一些形状比较怪异的齿轮，压板121难以与齿轮的端面进行很好的抵触，本方案在压板121上设置了螺钉122，通过螺钉122的末端来与齿轮抵触，拧紧螺钉实现紧固，并且也便于调节紧固的压力，这时的紧固驱动构件只需驱动压板121移动至合适位置即可，每个压板121上的螺钉122的数量可设置多个。
并且，所述螺钉122的末端连接有防摩擦垫片123，螺钉122通过防摩擦垫片123来与齿轮抵触，这样一来可提高紧固的牢固性，二来也对齿轮的表面起到保护的作用。
本实施例的所述紧固驱动构件包括垂直于固定台110台面的直线导轨124和丝杠125、滑动安装于直线导轨124的滑块126，所述滑块126与丝杠125螺纹传动连接，所述压板121与所述滑块126固定连接，紧固驱动构件通过转动丝杠125来实现滑块126在直线导轨124上的移动，以带动压板121移动，丝杠125与滑块126的螺纹配合可实现自锁的效果。在其他一些实施例中，可采用其他直线驱动结构，例如气缸、油缸、电动推杆等。
保温装置200包括保温移动驱动机构500、设置于固定台110旋转的外周侧的保温箱210，所述保温箱210设置有保温槽211，在所述保温槽211内设置有加热组件，本实施例的所述保温箱210设置于固定台110的下方，所述保温槽211朝向上设置，所述保温移动驱动机构500用于驱动保温箱210沿所述Z轴向上下移动，样可使得整个激光熔覆夹具的体积更加紧凑，齿轮固定装置100和保温装置200呈上下设置，不占用车间的面积，且使得激光熔覆后在齿轮上遗留的废料往下掉出。其中本实施例的保温移动驱动机构500采用竖直的升降气缸。
本实施例的加热组件包括均布于保温箱210内的加热管212，通过加热管212对保温箱210内进行均匀的加热，在其他一些实施例中可采用其他加热元件。
在使用时，将待修复齿轮放置于固定台110的台面上，并通过齿轮固定机构将待修复齿轮紧固于固定台110的台面上，然后旋转驱动装置400驱动固定台110绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转，以带动待修复齿轮旋转至便于激光熔覆修复齿轮齿牙的待修复表面，实现对待修复齿轮齿牙任意位置的快速激光熔覆修复，激光熔覆修复齿轮后，旋转驱动装置400带动固定台110旋转至齿轮朝向所述保温槽211的槽口，保温移动驱动机构500驱动保温箱210移动至令齿轮套设于保温槽211内，这时的加热组件对保温槽211内部区域进行加热保温，以及，在齿轮修复前，也可将齿轮套设于保温槽211内进行预热，进而在激光熔覆前后，可分别对齿轮进行一定程度的预热和保温，防止齿轮熔覆前后温差过大，引起较大的残余应力，从而影响齿轮表面的修复质量。
本实施例中的所述固定台110的台面可封盖所述保温槽211的槽口，这样预热保温的效果更好。其中固定台110和保温箱210可采用隔热保护材料制成。
并且，固定台110的台面设置有限位台阶，以便于齿轮的定位放置。
在其他一些实施例中，所述转动轴111的两端分为与固定台110连接的第一连接端、与支撑台架300连接的第二连接端，所述第一连接端与固定台110滑动连接，所述固定台110相对所述转动轴111沿垂直于所述X轴向且平行于所述固定台110台面的方向滑动，在所述第一连接端与固定台110之间设置有锁紧结构，这样可根据不同形状大小的齿轮来调整，两个转动轴111与固定台110之间的相对位置，一般地齿轮的轴线与所述旋转轴线相互垂直相交，但是如果一些特殊的齿轮，需要齿轮的轴线与所述旋转轴线在三维空间上隔开设定的距离。其中锁紧结构可采用锁紧螺栓或者销轴。在固定台110的两侧设置有滑槽，第一连接端与滑槽滑动配合。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：所述激光熔覆夹具设置有相互正交的X轴向、Y轴向和Z轴向，所述激光熔覆夹具包括：
旋转驱动装置(400)；
齿轮固定装置(100)，其包括固定台(110)、设置于所述固定台(110)的台面上的齿轮固定机构，所述齿轮固定机构用于将待修复齿轮紧固于固定台(110)上，所述旋转驱动装置(400)设置有与所述固定台(110)传动连接、使得所述固定台(110)绕沿X轴向延伸的旋转轴线旋转的旋转驱动端；
保温装置(200)，其包括保温移动驱动机构(500)、设置于固定台(110)旋转的外周侧的保温箱(210)，所述保温箱(210)设置有保温槽(211)，在所述保温槽(211)内设置有加热组件，所述保温移动驱动机构(500)设置有于所述保温箱(210)传动连接、使得所述保温箱(210)移动至令所述待修复齿轮套设于保温槽(211)内的移动驱动端。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述保温箱(210)设置于固定台(110)的下方，所述保温槽(211)朝向上设置，所述保温移动驱动机构(500)用于驱动保温箱(210)沿所述Z轴向上下移动。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述激光熔覆夹具还包括支撑台架(300)，所述固定台(110)的两侧均连接有转动轴(111)，所述固定台(110)通过两个所述转动轴(111)与支撑台架(300)转动连接，所述转动轴(111)与所述的旋转轴线同轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述旋转驱动装置(400)与其中一个所述转动轴(111)传动连接。
5.根据权利要求3所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述转动轴(111)的两端分为与固定台(110)连接的第一连接端、与支撑台架(300)连接的第二连接端，所述第一连接端与固定台(110)滑动连接，所述固定台(110)相对所述转动轴(111)沿垂直于所述X轴向且平行于所述固定台(110)台面的方向滑动，在所述第一连接端与固定台(110)之间设置有锁紧结构。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述加热组件包括均布于保温箱(210)内的加热管(212)。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述齿轮固定机构包括环形间隔均布于固定台(110)台面上的多个紧固组件(120)，所述紧固组件(120)包括设置于固定台(110)台面上方的压板(121)、与压板(121)传动连接的紧固驱动构件，所述紧固驱动构件用于驱动压板(121)沿垂直于固定台(110)台面的方向移动。
8.根据权利要求7所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述压板(121)螺纹连接有螺钉(122)，所述螺钉(122)与沿垂直于固定台(110)台面的方向平行设置，所述螺钉(122)的末端穿过所述压板(121)，所述螺钉(122)的末端朝向所述固定台(110)的台面。
9.根据权利要求8所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述螺钉(122)的末端连接有防摩擦垫片(123)。
10.根据权利要求7所述的一种齿轮修复用多功能的激光熔覆夹具，其特征在于：
所述紧固驱动构件包括垂直于固定台(110)台面的直线导轨(124)和丝杠(125)、滑动安装于直线导轨(124)的滑块(126)，所述滑块(126)与丝杠(125)螺纹传动连接，所述压板(121)与所述滑块(126)固定连接。
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