一种双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机

摘要

一种双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机，包括滑台导轨、第一旋转支座、第二旋转支座、第一钻削去重装置和第二钻削去重装置；所述第一钻削去重装置上设置有第一钻削机构和第一端面顶紧机构，所述第二钻削去重装置上设置有第二钻削机构和第二端面顶紧机构，工作中，第一钻削机构和第二端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶两端，或者第二钻削机构和第一端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶两端。本发明有以下有益效果：1)降低贯流风叶最小剩余不平衡量；2)提高动平衡处理效率；3)易于实现自动化的。

说明书

技术领域

本发明涉及贯流风叶动平衡处理技术领域，特别涉及一种双工位多孔钻 削贯流风叶自动动平衡机。

背景技术

根据相关统计，我国2015年的空调产量总和为1.5亿台，为世界第一空 调生产和出口大国。贯流风叶具有风量大、送风平稳、噪声小等优点，为室 内空调送风系统的重要组成部分，其由端盖、轴盖、若干中节构成。贯流风 叶一般为ABS、AS或者改性塑料注塑而成，主要生产工序包括：配料、注 塑、焊接(一般为超声波焊接)和动平衡处理，其中贯流风叶的不平衡量主 要来源包括：1)注塑过程产生的不平衡量：由于塑料的不均匀收缩性和模具 的误差等；2)焊接过程产生的不平衡量：由于对位误差、超声波偏压焊接、 焊接溢出等。在实际生产过程中，9节贯流风叶单面最大的不平衡量可达 25.6g·mm。

目前市场上的贯流风叶动平衡处理主要工序包括：采用不平衡量采集系 统测量贯流风叶的不平衡量，根据控制系统计算出的端面等效不平衡量，人 工在端面相应的相位上装夹金属平衡片，然后用胶水粘贴固定，再重新进行 不平衡量采集测试，若还存在超过要求的不平衡量，需要再次校对；一般人 工进行贯流风叶动平衡处理需要进行2-3次不平衡量采集和粘贴平衡片才能 完成，且人工动平衡处理贯流风叶最小剩余不平衡量在4-6g·mm左右。粘贴 平衡片动平衡处理技术还存在胶水失效导致平衡片脱落的问题，一旦平衡量 在旋转过程中脱落，则贯流风叶动平衡失败，将导致贯流风叶送风不平衡、 噪声以及叶片损坏等严重问题。

中国专利文献号CN202676372U于2013年1月16日公开了一种用于检 测贯流风叶不平衡量位置的动平衡机，具体公开了包括机架、显示器、控制 器、用于轴向夹持贯流风叶的两组夹具和用于带动贯流风叶转动的分度盘， 两组夹具和显示器均设在机架上，两组夹具相互平行且其位置相向对应，分 度盘与其中的一组夹具相连；控制器分别连接显示器、分度盘和两组夹具； 其特征在于还包括设在机架上的光标指示装置，光标指示装置包括支架和发 射面光源光线的指示灯，发射面光源光线的指示灯通过支架安装在机架上， 并且射面光源光线的指示灯处于两组夹具的上方，发射面光源光线的指示灯 的出光口朝下，发射面光源光线的指示灯通过连接线连接控制器。该结构精 度较差，而且效率低。

因此，有必要做进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、效率高、精度高、自动化、 成本低、性能可靠的双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机，以克服现有技 术中的不足之处。

按此目的设计的一种双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机，包括滑台 导轨和滑动设置于滑台导轨上的钻削去重装置；其特征在于：还包括第一旋 转支座和第二旋转支座，贯流风叶通过两端的旋转中心杆转动设置于第一旋 转支座和第二旋转支座上；所述钻削去重装置设置两套，分别为置于贯流风 叶两端，且相互对称的第一钻削去重装置和第二钻削去重装置；所述第一钻 削去重装置上设置有第一钻削机构和第一端面顶紧机构，所述第二钻削去重 装置上设置有第二钻削机构和第二端面顶紧机构，第一钻削机构与第二钻削 机构相互对称，第一端面顶紧机构与第二端面顶紧机构相互对称；所述第一 钻削去重装置上设置有用于传动贯流风叶转动的旋转电机；工作中，第一钻 削机构和第二端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶两端，或者第二钻削机构 和第一端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶两端。

还包括用于夹紧贯流风叶的钻削抱紧夹具和用于作用贯流风叶一端升降 的临时支撑座，所述临时支撑座靠近第二钻削去重装置设置，其通过自带的 升降气缸作用贯流风叶一端上下升降，钻削抱紧夹具通过自带的抱紧气缸夹 紧贯流风叶表面。

所述第二旋转支座滑动式设置于滑台导轨上，第二钻削去重装置上设置 有推动气缸，推动气缸的活动端连接第二旋转支座，并作用第二旋转支座于 滑台导轨上线性移动。

所述第一钻削机构包括第一钻削主轴和第一钻削气缸，第一钻削气缸作 用第一钻削主轴沿贯流风叶的轴线方向线性移动，所述所述第二钻削机构包 括第二钻削主轴和第二钻削气缸，第二钻削气缸作用第二钻削主轴沿贯流风 叶的轴线方向线性移动，第一钻削主轴与第二钻削主轴相互同轴配合。

所述第一端面顶紧机构包括第一顶针夹具、第一顶针推进气缸和第一顶 针升降气缸，第一顶针升降气缸的活动端连接第一顶针夹具和/或第一顶针推 进气缸，并作用第一顶针夹具和第一顶针推进气缸竖直或横向或倾斜移动， 第一顶针推进气缸作用第一顶针夹具沿贯流风叶的轴线方向线性移动，所述 第二端面顶紧机构包括第二顶针夹具、第二顶针推进气缸和第二顶针升降气 缸，第二顶针升降气缸的活动端连接第二顶针夹具和/或第二顶针推进气缸， 并作用第二顶针夹具和第二顶针推进气缸竖直或横向或倾斜移动，第二顶针 推进气缸作用第二顶针夹具沿贯流风叶的轴线方向线性移动，所述第一顶针 夹具顶紧贯流风叶端面时与第二钻削主轴相互同轴配合，所述第二顶针夹具 顶紧贯流风叶端面时与第一钻削主轴相互同轴配合。

所述第一钻削去重装置还包括第一水平调节支座，第一水平调节支座滑 动设置于滑台导轨上，第一钻削机构、第一端面顶紧机构、第一旋转支座和/ 或旋转电机分别固接第一水平调节支座，所述第二钻削去重装置还包括第二 水平调节支座，第二水平调节支座滑动设置于滑台导轨上，第二钻削机构、 第二端面顶紧机构和/或推动气缸分别固接第二水平调节支座，第一水平调节 支座和第二水平调节支座在同一线性轨迹上滑动。

所述第一钻削主轴和第二钻削主轴分别设置有端面铣刀，端面铣刀的直 径为10-15mm。

所述滑台导轨上的滑动行程为500-700mm，其表面设置有标尺；所述贯 流风叶的长度为300-900mm；所述第一水平调节支座和/或第二水平调节支座 上设置有紧固部件，用于锁紧或解锁第一水平调节支座或第二水平调节支座 于滑台导轨上。

所述第一钻削主轴和第二钻削主轴分别相互对称的水平设置，且两者不 同时作用贯流风叶；所述第一顶针升降气缸和第二顶针升降气缸分别相互对 称的竖直设置，且分别作用第一顶针夹具和第二顶针夹具竖直往复移动，所 述第一顶针夹具和第二顶针夹具分别相互对称的水平设置，且两者不同时作 用贯流风叶。

还包括机座和罩体，罩体设置于机座上，且彼此之间形成有腔室，所述 滑台导轨、第一钻削去重装置和第二钻削去重装置分别置于腔室内，罩体单 侧或双侧开口，开口处设置有用于启闭腔室的门体，所述机座内设置有电气 元件。

本发明的有以下有益效果：1)降低贯流风叶最小剩余不平衡量，采用 数控技术钻削去重的方式取代传统手动粘贴平衡片的方式实现贯流风叶动平 衡处理，数控钻削的精度远高于手动粘贴平衡片，最小剩余不平衡量可达到 1-2g·mm；2)提高动平衡处理效率，传统手动动平衡处理技术需要2-3次不 平衡量的采集和平衡片的粘贴，一般需要在2min内完成一个贯流风叶的动平 衡处理，而本次贯流风叶自动动平衡机能够在1min之内完成；3)本发明提 供的双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机还具有易于实现自动化的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例的装配示意图。

图2为本发明一实施例的多孔钻削不平衡量计算理论图。

图3为本发明一实施例卸下外壳后的结构示意图。

图4为图2的俯视图。

图中：1为脚垫；2为机座；3为滑台导轨；4为门体；5为第一水平调 节支座；6为第一旋转支座；7为第一钻削主轴；8为第一顶针夹具；9为第 一顶针升降气缸；10为贯流风叶；11为钻削抱紧夹具；12为临时支撑座； 13为第二顶针夹具；14为第二顶针升降气缸；15为第二钻削主轴；16为第 二旋转支座；17为推动气缸；18为第二水平调节支座；19为旋转电机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图4，本双工位多孔钻削贯流风叶自动动平衡机，包括滑台导 轨3和滑动设置于滑台导轨3上的钻削去重装置；还包括第一旋转支座6和 第二旋转支座16，贯流风叶10通过两端的旋转中心杆转动设置于第一旋转 支座6和第二旋转支座16上；所述钻削去重装置设置两套，分别为置于贯流 风叶10两端，且相互对称的第一钻削去重装置和第二钻削去重装置；所述第 一钻削去重装置上设置有第一钻削机构和第一端面顶紧机构，所述第二钻削 去重装置上设置有第二钻削机构和第二端面顶紧机构，第一钻削机构与第二 钻削机构相互对称，第一端面顶紧机构与第二端面顶紧机构相互对称；所述 第一钻削去重装置上设置有用于传动贯流风叶10转动的旋转电机19；工作 中，第一钻削机构和第二端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶10两端，或者 第二钻削机构和第一端面顶紧机构分别同时作用贯流风叶10两端。

进一步说，还包括用于夹紧贯流风叶10的钻削抱紧夹具11和用于作用 贯流风叶10一端升降的临时支撑座12，所述钻削抱紧夹具11和临时支撑座 12分别靠近第二钻削去重装置设置，临时支撑座12通过自带的升降气缸作 用贯流风叶10一端上下升降，钻削抱紧夹具11通过自带的抱紧气缸夹紧贯 流风叶10表面。

所述第二旋转支座16滑动式设置于滑台导轨3上，第二钻削去重装置上 设置有推动气缸17，推动气缸17的活动端连接第二旋转支座16，并作用第 二旋转支座16于滑台导轨3上线性移动。

进一步说，所述第一钻削机构包括第一钻削主轴7和第一钻削气缸，第 一钻削气缸作用第一钻削主轴7沿贯流风叶10的轴线方向线性移动，所述所 述第二钻削机构包括第二钻削主轴15和第二钻削气缸，第二钻削气缸作用第 二钻削主轴15沿贯流风叶10的轴线方向线性移动，第一钻削主轴7与第二 钻削主轴15相互同轴配合。

进一步说，所述的第一旋转支座6与旋转电机19通过同步带相互联接， 贯流风叶10的右端与同步带旋转轴采用螺钉固定连接，旋转电机19通过同 步带带动贯流风叶10高速旋转和低速旋转，最高速度可达2000rpm。

进一步说，所述第一端面顶紧机构包括第一顶针夹具8、第一顶针推进 气缸和第一顶针升降气缸9，第一顶针升降气缸9的活动端连接第一顶针夹 具8和/或第一顶针推进气缸，并作用第一顶针夹具8和第一顶针推进气缸竖 直或横向或倾斜移动，第一顶针推进气缸作用第一顶针夹具8沿贯流风叶10 的轴线方向线性移动；所述第二端面顶紧机构包括第二顶针夹具13、第二顶 针推进气缸和第二顶针升降气缸14，第二顶针升降气缸14的活动端连接第 二顶针夹具13和/或第二顶针推进气缸，并作用第二顶针夹具13和第二顶针 推进气缸竖直或横向或倾斜移动，第二顶针推进气缸作用第二顶针夹具13 沿贯流风叶10的轴线方向线性移动；所述第一顶针夹具8顶紧贯流风叶10 端面时与第二钻削主轴15相互同轴配合，所述第二顶针夹具13顶紧贯流风 叶10端面时与第一钻削主轴7相互同轴配合，以抵消相互作用力，达到力的 平衡，确保贯流风叶10不产生移动。

进一步说，所述第一钻削去重装置还包括第一水平调节支座5，第一水 平调节支座5滑动设置于滑台导轨3上，第一钻削机构、第一端面顶紧机构、 第一旋转支座6和旋转电机19分别固接第一水平调节支座5；所述第二钻削 去重装置还包括第二水平调节支座18，第二水平调节支座18滑动设置于滑 台导轨3上，第二钻削机构、第二端面顶紧机构和推动气缸17分别固接第二 水平调节支座18，第一水平调节支座5和第二水平调节支座18在同一线性 轨迹上滑动。

进一步说，所述第一钻削主轴7和第二钻削主轴15分别设置有端面铣刀， 端面铣刀的直径为12mm。

进一步说，所述第一水平调节支座5和第二水平调节支座18在滑台导轨 3上水平滑动，水平滑动的主要目的是为了适用不同长度的贯流风叶10动平 衡处理；所述滑台导轨3上的滑动行程为600mm，其表面设置有标尺；所述 贯流风叶10的长度为300-900mm，即最短为300mm，最长为900mm；第一 钻削去重装置和第二钻削去重装置的水平滑动动作由人工完成，所述第一水 平调节支座5和第二水平调节支座18分别设置有紧固部件，用于锁紧或解锁 第一水平调节支座5或第二水平调节支座18于滑台导轨3上，本实施例的紧 固部件为螺钉，两水平调节支座的精确定位以滑台导轨3上的标尺完成，其 依靠螺钉挤压进行固定。

进一步说，所述第一钻削主轴7和第二钻削主轴15分别相互对称的水平 设置，且两者不同时作用贯流风叶10；所述第一顶针升降气缸9和第二顶针 升降气缸14分别相互对称的竖直设置，且分别作用第一顶针夹具8和第二顶 针夹具13竖直往复移动，所述第一顶针夹具8和第二顶针夹具13分别相互 对称的水平设置，且两者不同时作用贯流风叶10。

进一步说，还包括机座2和罩体，罩体设置于机座2上，且彼此之间形 成有腔室，所述滑台导轨3、第一钻削去重装置和第二钻削去重装置分别置 于腔室内，罩体单侧或双侧开口，开口处设置有用于启闭腔室的门体4，每 侧滑动设置门体4两扇，两扇门体4向中心滑动关闭腔室；所述机座2内设 置有电气元件，底部设置有若干用于支撑整机的脚垫1。

进一步说，两钻削主轴进行钻削过程中需要进行支撑、夹紧和多孔定位， 支撑动作主要由第一旋转支座6和第二旋转支座16完成；夹紧动作主要由第 一顶针夹具8和第二顶针夹具13、及钻削抱紧夹具11完成；多孔定位主要 由旋转电机19带动贯流风叶10旋转完成。

支撑动作：临时支撑座12升起，带动贯流风叶10左端上升；第二旋转 支座16在推动气缸17的推动下，到达固定位置；临时支撑座12下降，使贯 流风叶10左端的旋转中心杆落在第二旋转支座16上，实现支撑操作。

钻削夹紧动作：包括左钻削夹紧和右钻削夹紧，以左钻削夹紧为例，钻 削抱紧夹具11在抱紧气缸的作用下夹紧贯流风叶10，第二顶针升降气缸14 作用第二顶针夹具13和第二顶针推进气缸下降，第二顶针夹具13在第二顶 针推进气缸的带动下顶紧贯流风叶10左端面，限制其水平移动；待贯流风叶 10钻削完成之后，第二顶针升降气缸14和第二顶针夹具13均复位，避免与 第一钻削主轴7和第二钻削主轴15发生干涉。

进一步说，本设备的不平衡量采集工序主要包括：1)压力传感器测量转 子在硬支撑系统上两个端面离心惯性力，并得到该离心惯性力的X和Y分量 振动信号；2)振动信号通过信号处理电路的整流、滤波和放大处理后，将 0-10V的模拟量信号传递给PCL-812PG数据采集卡；3)单片机控制系统接收 传送过来的模拟量信号和补偿系统的补偿值，进行相应的计算，等效为两个 端面的不平衡量。若端面等效不平衡量超过单个孔位的钻削量，则需进行多 个孔位钻削。

钻削定位由控制系统控制旋转电机19带动贯流风叶10精确旋转；钻削 刀具采用直径12mm的端面铣刀；多孔钻削不平衡量钻削定位孔根据多孔动 平衡理论和钻削建模理论计算得到；在旋转的过程中，钻削抱紧夹具11和相 应的顶针夹具须复位。

多孔动平衡理论和钻削建模理论包括单孔钻削去重建模和多孔钻削去重 建模。

单孔钻削去重建模：采用单孔钻削方法，单次钻削可以消除最大不平衡 量：U＝1/4*ρπd²RH，(其中，ρ为贯流风叶密度，d为端面铣刀直径，R钻削 孔离旋转中心距离，H为贯流风叶端面最大厚度)。

多孔钻削去重建模：采用多孔钻削方法，多次钻削可以消除最大不平衡 量：U＝1/4*ρπd²RH+1/2*ρπd²RH*(cos(deg/(n-1)*1)+cos(deg/(n-1)*2)+…+ cos(deg/(n-1)*((n-1)/2)))，(其中，n为钻削孔位的个数，且为奇数；deg为左 右两端钻削孔的中心转角，i＝1..(n-1)/2)。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征 和本发明的优点。本领域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 同物界定。