叶轮定位和焊接旋转台工装及叶轮焊接方法与流程

1.本发明涉及风机叶轮制造技术领域，特别涉及一种叶轮定位和焊接旋转台工装及叶轮焊接方法。


背景技术：

2.风机叶轮主要由中盘、叶片、前盘组成，而叶片与中盘前盘之间则是通过焊接固定，在现有的制作过程中，全程通过人工来定位叶轮叶片位置，工人在叶轮中盘上放置叶片时全靠个人经验很难保证叶片的位置精度，这种人工的定位方式效率低也不准确，且人工操作极易出现一些失误，导致叶轮结构的不平衡，从而影响风机叶轮的工作效能，表现为风机能耗不达设计预期，运行过程中振动及噪音大，产品整体寿命降低。而且工人师傅焊接叶轮时要站在叶轮前盘上也可能出现安全事故。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种叶轮定位及焊接旋转台工装，以解决上述问题。
4.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
5.叶轮定位及焊接旋转台工装，包括：
6.底座；
7.转动设置在所述底座上的旋转支撑平台，所述旋转支撑平台的中心设置有与中盘中心对应配合的定位芯轴；
8.设置在所述底座上的至少一插孔分度机构，所述插孔分度机构与分布在旋转支撑平台底部的定位孔对应配合，用以等分定位叶轮；
9.活动设置在所述底座一侧的焊接机构；
10.活动设置在所述底座一侧的叶片夹紧机构；
11.与所述插孔分度机构连接的控制装置。
12.在本发明的一个优选实施例中，所述焊接机构包括滑动架以及设置在所述滑动架上的焊枪，所述焊枪通过位置调节架设置在所述滑动架上。
13.在本发明的一个优选实施例中，所述位置调节架包括设置在滑动架上的升降调节机构、与所述升降调节机构连接的升降架、设置在所述升降架上的水平位置调节杆，所述升降调节机构与所述控制装置连接，所述焊枪设置在所述水平位置调节杆上。
14.在本发明的一个优选实施例中，所述升降调节机构包括涡轮丝杠升降机。
15.在本发明的一个优选实施例中，所述叶片夹紧机构可升降地设置在所述滑动架上。
16.在本发明的一个优选实施例中，所述叶片夹紧机构包括叶片夹紧板，所述叶片夹紧板上设置有叶片夹紧槽，所述叶片夹紧槽的侧部设置有锁紧螺栓。
17.在本发明的一个优选实施例中，所述底座上设置有驱动旋转支撑平台转动的转动
驱动装置，所述转动驱动装置与所述控制装置连接。
18.在本发明的一个优选实施例中，所述底座包括下部底座面板和通过若干支撑立柱固定在所述下部底座面板上的上部底座面板，所述上部底座面板上设置有与所述旋转支撑平台配合的回旋支承。
19.在本发明的一个优选实施例中，所述转动驱动装置包括固定在所述上部底座面板中心下部的调速电机，所述调速电机的轴端通过电磁离合器与所述旋转支撑平台连接，所述上部底座面板上设置有与所述电磁离合器对应的电刷。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述旋转支撑平台为圆形平台，所述旋转支撑平台上分布有若干个用以等分定位叶轮的定位孔，所述插孔分度机构包括设置在所述上部底座面板上的气缸，所述气缸的伸出端与所述定位孔配合，当所述气缸的伸出端插入所述定位孔时，所述旋转支撑平台不能转动，保证旋转支撑平台在焊接时的稳定性。
21.在本发明的一个优选实施例中，所述旋转支撑平台的中部外周周向间隔设置有若干个第一定位孔，所述旋转支撑平台的外缘周向间隔设置有若干个第二定位孔，所述插孔分度机构包括至少一设置在所述上部底座面板上的第一气缸和至少一设置在所述上部底座面板上的第二气缸，所述第一气缸的伸出端与所述第一定位孔配合，所述第二气缸的伸出端与所述第二定位孔配合。
22.在本发明的一个优选实施例中，所述旋转支撑平台的上表面嵌装有与所述控制装置连接的位置传感器。
23.一种叶轮焊接方法，包括如上任一技术方案所述的叶轮定位及焊接旋转台工装，该方法包括如下步骤：
24.1)将中盘吊装在所述旋转支撑平台上，使得中盘中心孔与所述定位芯轴对应限位；
25.2)当中盘安装到位后，所述控制装置驱动所述插孔分度机构的伸出端插入分布在旋转支撑平台底部的定位孔中，使得旋转支撑平台不能转动，对中盘上待焊接的叶片实现圆周分度定位；
26.3)通过所述叶片夹紧机构夹紧叶片的尾端，调整叶片夹紧机构的位置，使得叶片的底部卡脚插入中盘上表面对应的限位槽中；
27.4)调节焊枪的位置，使焊枪对准叶片要焊接的位置，人工手持焊枪对准叶片点焊，完成一片叶片的焊接；
28.5)当上一片叶片焊接完成后，所述控制装置驱动所述插孔分度机构的伸出端远离旋转支撑平台底部的定位孔，然后手动驱动旋转支撑平台旋转到下一片叶片对应位置，或者控制装置驱动转动驱动装置工作以带动旋转支撑平台旋转到下一片叶片对应位置，控制装置驱动所述插孔分度机构的伸出端插入分布在旋转支撑平台底部的定位孔中，使得旋转支撑平台不能转动，对中盘上待焊接的叶片实现分度定位；
29.6)接着按照步骤3)、步骤4)、步骤5)操作，完成第二片叶片的焊接；
30.7)接着按照步骤5)和步骤6)，如此类推，直至中盘上表面的所有叶片焊接完成；
31.8)利用吊装工具把前盘吊装在步骤7)所有叶片上，调整前盘至合适位置；
32.9)然后焊枪也调整到合适位置，人工手持焊枪对前盘和叶片进行焊接，当焊接完成一个区域后，所述控制装置驱动所述插孔分度机构的伸出端远离旋转支撑平台底部的定
位孔，然后手动驱动旋转支撑平台旋转到下一片叶片对应位置，或者控制装置驱动转动驱动装置工作以带动旋转支撑平台旋转到下一片叶片对应位置，控制装置驱动所述插孔分度机构的伸出端插入分布在旋转支撑平台底部的定位孔中，使得旋转支撑平台不能转动，对中盘上待焊接的叶片实现分度定位；
33.10)焊枪也调整到合适位置，人工手持焊枪对前盘和第二片叶片进行焊接，完成第二片叶片的焊接；
34.11)接着按照步骤9)和步骤10)，如此类推，直至中盘上表面的所有叶片与前盘焊接完成，然后控制装置驱动电磁离合器同时启动调速电机，使旋转支撑平台做匀速圆周转动，调整焊枪，自动焊接前盘外周的加强板和前盘顶端内圆周的口环，得到叶轮半成品工件；
35.12)利用吊装工具把步骤11)完成的叶轮半成品工件吊装起来，然后翻转180
°
，使得已经完成好叶片与前盘焊接工作的那一面朝下，将叶轮半成品工件的中盘吊装在所述旋转支撑平台上，使得中盘中心孔与所述定位芯轴对应限位；
36.13)接着按照步骤2)至步骤11)操作，完成叶轮半成品工件上表面的中盘、叶片、前盘之间的焊接，也完成前盘上的加强板和口环的焊接，得到叶轮成品工件。
37.在本发明的一个优选实施例中，步骤1)中，还可以利用与定位芯轴配合的压块使得中盘压紧在旋转支撑平台上。
38.在本发明的一个优选实施例中，所述步骤11)和步骤13)中，加强板的焊接利用圆周焊接，将加强板初步固定后，控制装置驱动电磁离合器吸合同时启动调速电机，使旋转支撑平台做匀速圆周转动，调整焊枪，使得焊枪对准加强板外周焊缝，开启焊枪，即可达到加强板圆周自动焊接的目的；同样采用上述操作方式即可达到口环圆周自动焊接的目的。
39.由于采用了如上的技术方案，本发明通过机械设备实现部分自动焊接，提高了焊接效率和焊接质量，提高了叶轮拼装分度精度与生产效率，做到同种叶轮焊接质量统一和外形美观，也降低了工人的劳动强度，保障工人安全。再者，本发明还能通过叶片夹持机构保证叶片与中盘的垂直度，通过调速电机来实现无极调速满足不同的圆周焊接速度，提高叶轮制作质量，也满足对不同外径的需求，通用性强。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1是本发明一种实施例的叶轮定位及焊接旋转台工装的结构示意图之一。
42.图2是本发明一种实施例的叶轮定位及焊接旋转台工装的结构示意图之二。
43.图3是本发明一种实施例的叶轮定位及焊接旋转台工装的底座除去外壳后的结构示意图之一。
44.图4是本发明一种实施例的叶轮定位及焊接旋转台工装的底座除去外壳后的结构示意图之二。
45.图5是本发明的局部放大图之一(除去底座外壳后)。
46.图6是图5从另外一个角度看的结构示意图。
47.图7是图6的部分结构爆炸图。
48.图8是图6的剖视图之一。
49.图9是图6去除旋转支撑平台和定位芯轴后的剖视图之二。
50.图10是本发明的局部放大图之二。
51.图11是图10从另外一个角度看的结构示意图。
52.图12是图10的正视图。
53.图13至图20是本发明一种叶轮焊接方法的工作状态过程图。
具体实施方式
54.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
55.参见图1至图12所示的叶轮定位及焊接旋转台工装1，包括底座100、旋转支撑平台200、插孔分度机构300、焊接机构400、叶片夹紧机构500和控制装置。
56.本实施例中的底座100包括下部底座面板110和通过若干支撑立柱120固定在下部底座面板110上的上部底座面板130，上部底座面板130上设置有回旋支承140。下部底座面板110和上部底座面板130之间设置有底座外壳150。
57.旋转支撑平台200转动设置在底座100上，旋转支撑平台200的中心设置有与中盘中心对应配合的定位芯轴210。本实施例中，旋转支撑平台200与回旋支承140的旋转外圈141通过螺栓连接，回旋支承140的固定内圈142与上部底座面板130通过螺栓连接，所以旋转支撑平台200能够旋转，而且旋转支撑平台200可绕中心做且只能旋转运动。旋转支撑平台200的上表面嵌装有与控制装置连接的位置传感器230，所以当中盘固定在旋转支撑平台200上时，位置传感器230可以将中盘接近旋转支撑平台200的信号发给控制装置，方便圆周分度操作。
58.插孔分度机构300设置在底座100上，插孔分度机构300与分布在旋转支撑平台200底部的定位孔对应配合，用以等分定位叶轮。优选的，旋转支撑平台200为圆形平台，旋转支撑平台200的外径小于叶轮前盘中部圆孔内径，方便在后期使用过程中给叶轮前盘中部圆孔让位，旋转支撑平台200上分布有若干个用以等分定位叶轮的定位孔。本实施例中，旋转支撑平台200的中部外周周向间隔设置有十个第一定位孔221，旋转支撑平台200的外缘周向间隔设置有若十二个第二定位孔222。第一定位孔221和第二定位孔222的数量决定叶片数量的定位等分。所以本实施例的十个第一定位孔221可以用于十片叶片数量的定位等分，十二个第二定位孔222可以用于十二片叶片数量的定位等分。插孔分度机构300包括设置在上部底座面板上的气缸，本实施例中，插孔分度机构300包括四个设置在上部底座面板130上的气缸，其中两个气缸关于定位芯轴210对称设置在上部底座面板130靠近边缘的两侧，该两个气缸为第二气缸302，第二气缸302的伸出端302a与第二定位孔222配合。另外两个气缸关于定位芯轴210对称设置在上部底座面板130靠近中部的两侧，该两个气缸为第一气缸301，第二气缸301的伸出端301a与第二定位孔221配合。四个第一气缸301、第二气缸302的中轴线处于同一里面上，与四个第一气缸301、第二气缸302对应配合的气动三件套303通过安装板304固定在下部底座面板110上，气缸的伸出端与定位孔配合，当气缸的伸出端插入
定位孔时，旋转支撑平台不能转动，保证旋转支撑平台在焊接时的稳定性。即当第一气缸301的伸出端301a插入第一定位孔221时，或者当第二气缸302的伸出端302a插入第二定位孔222时，旋转支撑平台200不能转动，保证旋转支撑平台200在焊接时的稳定性。为了保护气缸的伸出端和方便导向，气缸的伸出端外周套设有定位导套306，气缸的伸出端最前端也可以设置为锥面结构305。插孔分度机构300连接的控制装置，控制装置可以为plc控制装置，为本领域的公知常识。
59.焊接机构400活动设置在底座100一侧，焊接机构400用以完成焊接动作，可以灵活调节其位置。本实施例中的焊接机构400包括滑动架410以及设置在滑动架上的焊枪420，焊枪420通过位置调节架430设置在滑动架410上，滑动架410的底部通过滚动车411与滑轨412滑动配置。滑动架410的底部也可以通过与控制装置连接电控小车滑动配置在滑轨上。位置调节架430包括设置在滑动架410上的升降调节机构431、与升降调节机构431连接的升降架432、设置在升降架432上的水平位置调节杆433，升降调节机构431与控制装置连接，焊枪420通过一调整抱箍434固定在水平位置调节杆433上，方便调节焊枪420位置。升降调节机构431优选为涡轮丝杠升降机。
60.叶片夹紧机构500活动设置在底座100一侧，叶片夹紧机构500用以夹紧叶片的一端，可以灵活调节其位置，叶片夹持机构500保证叶片与中盘的垂直度，提高叶轮制造质量。本实施例中的叶片夹紧机构500可升降地设置在滑动架410上，优选的，叶片夹紧机构500可以连接在升降调节机构431的导向柱435的底端，当确认好需要夹持的叶片高度时，利用调整导向柱435的高度后再锁紧导向柱435，即可改变叶片夹紧机构500的高度。叶片夹紧机构500包括叶片夹紧板510，叶片夹紧板510上设置有叶片夹紧槽511，叶片夹紧槽511的侧部设置有锁紧螺栓512，叶片的一端可以插入叶片夹紧槽511中，然后利用锁紧螺栓512固定，操作方便。
61.旋转支撑平台200的转动驱动方式可以为手动驱动，也可以为电动驱动。本实施例中上部底座面板130设置有驱动旋转支撑平台200转动的转动驱动装置600，转动驱动装置600与控制装置连接。转动驱动装置600优选为固定在上部底座面板130中心下部的调速电机610，调速电机610的轴端611即电机主轴通过电磁离合器620与旋转支撑平台200连接，上部底座面板130上设置有与电磁离合器620对应的电刷630。调速电机610的电机主轴与电磁离合器620的一端621相连，电磁离合器620的另一端622与旋转支撑平台200相连，可通过电刷630给电和断电来实现电磁离合器620的脱离和啮合，实现自动和手动调速双模式，当电磁离合器620在脱离状态时，旋转支撑平台200的转动驱动方式为手动驱动，实现手动调速模式；当电磁离合器620在啮合状态时，旋转支撑平台200的转动驱动方式为电动驱动，实现电动调速模式。
62.结合图1至图20所示，本发明的一种叶轮焊接方法，包括如上所述的叶轮定位及焊接旋转台工装1，该方法包括如下步骤：
63.1)将中盘10吊装在旋转支撑平台200上，使得中盘10中心孔11与定位芯轴210对应限位，为了进一步固定中盘10，还可以利用与定位芯轴210配合的压块211使得中盘10压紧在旋转支撑平台200上；
64.2)当中盘10安装到位后，控制装置驱动插孔分度机构300的伸出端插入分布在旋转支撑平台200底部的定位孔中，使得旋转支撑平台200不能转动，对中盘10上待焊接的叶
片实现圆周分度定位；
65.3)通过叶片夹紧机构500夹紧叶片20的尾端，调整叶片夹紧机构500的位置，使得叶片20的底部卡脚21插入中盘10上表面对应的限位槽12中；
66.4)调节焊枪420的位置，使焊枪420对准叶片20要焊接的位置，人工手持焊枪420对准叶片20点焊，完成一片叶片20的焊接(如图13所示)，焊枪420的位置可以利用滑动架410、滚动车411、滑轨412、升降调节机构431、升降架432、水平位置调节杆433、调整抱箍434等各部件配合调整；
67.5)当上一片叶片焊接完成后，控制装置驱动插孔分度机构300的伸出端远离旋转支撑平台200底部的定位孔，然后手动驱动旋转支撑平台200旋转到下一片叶片对应位置，或者控制装置驱动转动驱动装置600工作以带动旋转支撑平台200旋转到下一片叶片对应位置，控制装置驱动插孔分度机构300的伸出端插入分布在旋转支撑平台200底部的定位孔中，使得旋转支撑平台200不能转动，对中盘10上待焊接的叶片实现分度定位；
68.6)接着按照步骤3)、步骤4)、步骤5)操作，完成第二片叶片的焊接(如图14所示)；
69.7)接着按照步骤5)和步骤6)，如此类推，直至中盘10上表面的所有叶片20焊接完成(如图15所示)；
70.8)利用吊装工具把前盘30吊装在步骤7)所有叶片上，调整前盘30至合适位置；
71.9)然后焊枪420也调整到合适位置，人工手持焊枪对前盘30和叶片20进行焊接，当焊接完成一个区域后，控制装置驱动插孔分度机构300的伸出端远离旋转支撑平台200底部的定位孔，然后手动驱动旋转支撑平台200旋转到下一片叶片对应位置，或者控制装置驱动转动驱动装置600工作以带动旋转支撑平台200旋转到下一片叶片对应位置，控制装置驱动插孔分度机构300的伸出端插入分布在旋转支撑平台200底部的定位孔中，使得旋转支撑平台200不能转动，对中盘10上待焊接的叶片实现分度定位；
72.10)焊枪420也调整到合适位置，人工手持焊枪对前盘30和第二片叶片进行焊接，完成第二片叶片的焊接；
73.11)接着按照步骤9)和步骤10)，如此类推，直至中盘上表面的所有叶片与前盘焊接完成，控制装置驱动电磁离合器吸合同时启动调速电机，使旋转支撑平台做匀速圆周转动，调整焊枪，使得焊枪对准加强板外周焊缝，开启焊枪，即可达到加强板圆周自动焊接，然后焊接前盘外周的加强板31和前盘顶端内圆周的口环32，得到叶轮半成品工件(如图16所示)；
74.12)利用吊装工具把步骤11)完成的叶轮半成品工件吊装起来，然后翻转180
°
，使得已经完成好叶片与前盘焊接工作的那一面朝下，将叶轮半成品工件的中盘20吊装在旋转支撑平台20上，使得中盘20中心孔与所述定位芯轴对应限位，为了进一步固定中盘10，还可以利用与定位芯轴210配合的压块211使得中盘10压紧在旋转支撑平台200上；
75.13)接着按照步骤2)至步骤11)操作，完成叶轮半成品工件上表面的中盘10、叶片20、前盘30之间的焊接，也完成前盘上的加强板和口环的焊接，得到叶轮成品工件(如图17至图20所示)。
76.优选的，步骤11)和步骤13)中，加强板31的焊接利用圆周焊接，将加强板31初步固定后，控制装置驱动电磁离合器吸合同时启动调速电机，使旋转支撑平台做匀速圆周转动，调整焊枪420，使得焊枪对准加强板外周焊缝，开启焊枪420，即可达到加强板圆周自动焊接
的目的同样采用上述操作方式，即将口环32初步固定后，控制装置驱动电磁离合器吸合同时启动调速电机，使旋转支撑平台做匀速圆周转动，调整焊枪420，使得焊枪对准口环32外周焊缝，开启焊枪420，可达到口环32圆周自动焊接的目的，利用旋转支撑平台200转动来完成加强板31和口环32的圆周焊接，进一步提高了焊接效率。
77.利用本发明的方法，可以快速高效完成叶轮焊接。本发明通过机械设备实现部分自动焊接，提高了焊接效率和焊接质量，提高了叶轮拼装分度精度与生产效率，做到同种叶轮焊接质量统一和外形美观，也降低了工人的劳动强度，保障工人安全。再者，本发明还能通过叶片夹持机构保证叶片与中盘的垂直度，通过调速电机来实现无极调速满足不同的圆周焊接速度，提高了叶轮制造质量，也满足对不同外径的需求，通用性强。
78.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。