本发明是有关碟网轴组件，及制造该种组件的方法及装置，且为对美国专利第四，三○一，九三○号所发表的碟网轴组件的重大改进，该专利的必要内容列作参考。 如上述专利所指出，旧碟网问题之一为，因任一轴上的碟数均甚多，即使制造容差稍有变化，亦会损害自网床一边至网床另一边的缝隙宽度，需要大量手工装配工作。此种手工装配经发现结果不能预测，费时且费钱。如需要甚窄的缝隙宽度时，问题更为严重。碟所界定的缝隙宽度在10mm时，问题十分严重。然而，工业上需要更窄的缝隙宽度，诸如8mm及5mm，使问题更加严重。上述专利为减轻此问题的一重要步骤，并包含熔接该等碟于较短的毂上，然后安装一系列毂于网床的旋转轴上。
虽然此种方法已相当令人满意，但在施于毂及碟内径的正方边缘间的角隙中的熔接物上获得足够强度方面，遭遇一些困难。填角熔接物阻碍稍密容差的网作用。如果熔接物不够大，碟有松脱毂的危险，因旋转的网碟会受到不正常的负荷应力，诸如在使用时遇到石块或其他硬外物。
本发明的主要目地在重大改善网碟组件与承载网碟的轴装置的熔接。
本发明的另一目的在提供熔接网碟于支持轴装置上的一种新及改良的方法。
本发明的另一目的在提供有效装配及熔接网碟于支持轴装置上的新及改良装置。
故此，本发明提供一种碟网轴组件，组件具有圆筒形周边的轴装置及成轴向分开关系装于轴装置周边上的一系列同心环形齿碟，该等碟具有轴向表面及中心轴接纳孔，孔由接合轴装置周边的环形斜边缘构成，斜边缘与轴装置周边构成各环形槽;及熔接固定斜边缘于轴装置周边上，且熔接本质上限定于槽中而不涉及碟表面。
本发明并提供制造碟网轴组件的方法，组件具有圆筒形周边的轴装置及成轴向分开关系装于轴装置周边的一系列同心环形齿碟;方法包括提供具有轴向表面及由环形斜边缘界定的中心轴接纳孔的各碟，依次安装各碟于轴装置上，接合斜边缘于轴装置周边周围及由轴装置周边及斜边缘界定各环形槽，及熔接碟的斜边缘于轴装置周边上，且实质上限定熔接于槽中而不涉及碟表面。
本发明并提供制造碟网轴组件的装置，组件具有圆筒形周边的轴装置及成轴向分开关系装于轴装置周边上的一系列同心环形齿碟;装置包含支持装置，用于支持轴装置于可连续接纳各碟的位置上，及使各碟的斜边缘接合轴装置周边周围并与周边形成各熔接槽，及成互相分开关系定置顺序各碟于轴装置周边上的定位装置，及在槽内熔接顺序各碟的斜边缘于轴装置周边的一熔接装置。
自下文参照附图的一些代表性构形的说明可明了本发明的其他目的，特点，及优点，唯可作各种变化及修改而不脱离所具体表现的创新构想的精神及范围;在图中：
图1为适于使用本发明构形的碟网轴组件的碟网装置的概要侧面图;
图2为大致沿图1的线Ⅱ-Ⅲ所取的装置的网床的顶部平面图;
图3为根据本发明的网碟的平面图;
图4为大致沿图3的线Ⅳ-Ⅳ所取的直径断面详图;
图5为大致沿图7的线Ⅴ-Ⅴ所取的本发明的垂直碟网轴的装配及熔接装置的概要及部分垂直断面图;
图6为大致沿图7的线Ⅵ-Ⅵ所取的放大部分断面详图;
图7为图5所示装置的顶部平面图;
图8为大致沿图5的线Ⅷ-Ⅷ所取的水平断面详图;
图9为本发明的水平碟网轴的装配及熔接装置的侧面图;
图10为大致沿图9若线Ⅹ-Ⅹ所取的横断面图;
图11为大致沿图9的线Ⅺ-Ⅺ所取的横断面图;
图12为图9的装置的顶部平面图;及
图13为图9的装置所用的气力控制系统的概要图。
参考图1及2，典型的碟网装置10包含一框架11，框架支持的一网床12，网床具有共同旋转而分开的一系列平行碟网轴组件13或13′。每一组件13包含一圆筒形周边轴14，及每一组件13′包含一轴14′，各轴宜为空心管构造。所有轴均为相似长度并各携带一纵列同心网碟15，如图2所清晰显示，各网碟与邻轴的各网碟相交插。除床12的一部分组件13及一部分组件13′外，整个床亦可全部为二种组件中的任一种。组件13具有由轴14直接携带的碟15，组件13′则具有由较轴14′为短的圆筒形毂14a携带的碟15，及多个毂14a成头尾相接而可共同旋转的方式装于各轴14′
轴14及14′在各自的二相反端部装有适当短轴17，短轴以轴颈方式装于框架11上，此等短轴17之一代表性示于图2中。一种有利形状的各短轴17被同心式装于各端部碟18，端碟可熔接于轴14及14′的末端。所有轴14及14′由适当驱动装置19以同一方向（图1所示为顺时针方向）一致驱动。
诸如欲筛滤的例如木纸浆的材料由槽20输送至网床12的馈入端，如方向箭头所示。可接受大小的木纸浆纤维微粒随浆水溶下通过由各碟15间所形成的网缝，并落进漏斗21中。不能通过网缝的过大木质微粒及其他材料被送至网床12的排出端，并藉馈出槽22自排出端排出，如方向箭头所示。碟15的筛滤功能由于碟15的外周边的均匀大致锯齿形状而被增强，碟15设有各齿23（图3）及中间的各凹口24。齿23宜较碟的交插长度短。由于各碟15依同一方向旋转，故可有效达成筛出过大物质，并输送过大物质，并输送过大物质至网床12的排出端。
为发挥最大效率，各碟必须尽可能无弯翘不平，且在各碟网轴组件13及13′上的互相隔间距离应尽量精确，以使交插的各碟间所形成的网缝的精确度在精确控制的一容差要求内。
每一碟15设有一中心轴装置接纳孔25，且依据本发明，此孔由一环形斜边缘27界定，如图4及6所清晰显示，此斜边缘自碟的一轴向表面成截锥形延伸至碟的相反的轴向表面。在一种较好的构造中，各碟的斜内边缘27形成于100°突出圆锥28（图4）上，因此，在沿斜边圆周上的任一点量度时，斜边缘27均与碟表面成50°角而延伸。此种情形使碟能熔接于支持轴装置上而不会引起碟弯翘不平，且熔接材料29（图6）本质上被限制于斜边缘27及诸如轴14的轴装置的周边或毂14a的周边间所形成的凹角环形槽内，斜边缘的最小直径成自由滑动配合接进周边。可以看到，此种装置可顺利控制熔接材料29，以免溢在斜边缘27的较大直径处流至碟15的表面上。而且藉使斜边缘27延伸及碟的整个厚度，碟及轴14的较大有效熔接面积被熔接接合，较此种碟网轴组件所用的普通碟与轴装置的正方形边缘接合构形的填角熔接所达成的熔接面积为大。
碟15与轴14或轴装置毂14a可使用夹具装置30（图5、7及8）精确且有效组合此种装置包含一足架31，足架支持引导一平台33垂直移动的一垂直导路32，平台的中心固定式装设一垂直柱或毂34，柱34承载一可旋转心轴35，心轴可同旋转地承载着轴14之一或毂14a之一。与心轴35接合的轴14或毂14a适于依次装配所需系列的碟15，自轴14或毂14a的下端开始及逐步行至其上端。由控制平台33的一垂直移动而垂直渐进调整心轴35。为此一目的，由滑行于导路的各垂直轨道38之中抗摩擦滚子或轴承37于导路32中垂直引导平台33。平台33的垂直移动，是由同足架31的头部41所携带的固定螺帽40接合之滚珠螺杆39实现的。螺杆39的上端由止推轴承42连接于平台33的底面。为渐进地转动螺杆39而升降平台33，邻接推动轴承42下方键固或锁定于螺杆39上的小齿轮43与步进马达47的轴45上所装的驱动齿轮44相啮合，马达47由例如托架48支持于平台33的底面。如此，平台33适于自最大高度的开始位置逐步下降而就适当间隔距离接受顺序的各碟15。
心轴35可由垂直分开的各轴承组件49可旋转式安装于毂34上。心轴35的下端固定式承载环形台环50，台环部分沿径向外伸出心轴的周边，以支持装于心轴上的轴装置14，14a的下端。环形构件50亦沿径向心轴的下端内方延伸，并在其底面支持一环形齿轮51，环形齿轮与自驱动装置向上通过平台33的轴53上的驱动小齿轮52啮合，驱动装置包含由平台33的底面携载的流体驱动的液压马达54。为保持轴装置14，14a与心轴共同旋转，设有包含接合轴装置14，14a的上方边缘并夹紧轴装置于台环50所提供的支承肩上的一推压头板55的装置。固定螺柱57穿过头板55的中心通孔58，并旋进由柱毂34的上端部分所携载的梁59中。由一中间抗摩擦止推轴承61使螺柱头朝头板55推压并夹紧头板55于轴装置14，14A的接合端上，从而夹紧轴装置的下端于肩台50上。如此装设后，轴装置14，14a具有顺序装配及熔接于其上的碟15。
为支持各连续碟15于轴装置14，14a的适当水平装配位置上，该有包含多个（此具体结构为三个）沿圆周成等间隔的可收缩支持指62，各指由各流体操作（例如液压）气缸致动器64的活塞杆63携带，气缸致动器安装于设在导路构件32的上方端部外侧的各托架65上。各指62沿径向内伸向心轴35的垂直轴线，并具有沿径向内伸出的指状碟支持突出部分67及沿径向内且向上伸出的斜形较短按紧突出部分68，突出部分68覆盖于突出部分67的沿径向外伸出部分并与之构成一沿径向内的碟边缘接合凹口或叉。
在导路32的顶端的沿直径相反二侧上装有各熔接头69，熔接头分别由流体操作（例如液压）气缸致动器71的活塞杆70携带，致动器装于引导构件32的上端外侧的各托架72上。
在操作时，心轴35支持轴装置14，14a先定位于最高位置在此位置，已装于轴装置14，14a上并靠在支持指62上的第一碟15被适当定位供进行熔接。经如此定位后，第一碟及其后各碟具有由内直径斜边缘及相邻的轴装置14，14a的周边所形成的面向上方的槽，故可使用熔接头69沉积熔接材料于槽中的斜边缘27上。重力确保缩向轴装置周边的斜边缘使熔化的熔接材料流向并熔接接触周边。
为确保精确定量需加熔接的碟15于与轴装置组合的位置，指62的分开的伸出部分67，68接合碟边缘的相邻齿23间的各凹口24。碟将被如此稳定及精确定位而开始熔接作业。然后碟的斜边缘27被定点熔接于轴装置14，14a上，如图7中的T所示，俾当心轴35旋转时，碟能确定地与轴装置一起旋转。经定点熔接后，支持指62退回足够距离而使碟齿23能通过指伸出部分68，同时仍可由指状伸出部分67可滑动式支持碟的底面，经定点熔接在一起的碟及轴装置组件然后被旋转，同时用熔接头29完成最后熔接斜边缘27于轴装置上的第一阶段，熔接组件的沿直径相反二侧的整个预定弧形段，例如二至三吋。各预定段经熔接后，如图7的方向箭头所示转动组件，以变换熔接区位置而在与第一次熔接段29相隔90°的沿直径相对的段29进行最后阶段的熔接。
在各碟15均已装配于轴装置并熔接于其上后，熔接头69及支持指退回而脱离已熔接的碟，及夹具平台33下降达足够距离而使轴装置14，14a降至适当位置，以接组其次各碟15于适当位置进行熔接，重覆逐步进行熔接循环，直至所有碟均已装配并熔接成最后组件为止。在装配及熔接程序的各阶段中，由步进马达驱动螺杆39而逐步垂直移动平台33及从而心轴35及所支持的轴装置14，14a。在各装配及熔接循环中，由液压马达54依适当顺序转动心轴。
宜由适当控制装置73自动循环操作装置30的所有组件，控制装置可为具有手动及自动能力的数位或其他控制台。控制器73与步进马达47及熔接头69之间设有电连接。为操作液压马达54及液压致动器64及71，液压泵74由电螺管操作的阀75连接至马达54，由电螺管操作之阀17连接至液压致动器64，及由电螺管操作的控制阀78连接至熔接头致动器71。阀75，77及78的各电螺管由控制器73控制，如熟知者，控制器可装有适当继电器，开关及定时器，供手动及（或）自动操作该系统。
可明了，使斜边缘27的最小直径尽量接近轴装置的周边及斜边缘27在熔接作业时均朝上，熔接材料被限制于斜边缘及相邻轴装置的周边区域间所形成的凹槽中，并可控制熔接材料不流于邻靠斜边缘的最大直径的向上平坦碟表面上。即使被限制于斜槽中，各焊缝29亦产生最大熔接强度，因斜面27增加碟边缘的宽度及与轴装置周边接触轴向熔接区在整个焊缝29之长度实质上延伸及整个碟厚度。藉熔接相隔180°的二限制区，然后转动组件而熔接与第一熔接区90°的二相同熔接区，碟的弯翘即使不完全消除亦被控制于最低程度。自动程式控制装配及熔接循环获得精确度及制造效率及速度。
参考图9-12，提供一种夹具装置80，以精确并有效装配及焊接碟15于支持成水平模式的轴14上。如图中所示，装置80包含安装成与适用的车床82成操作关系的碟定位及熔接夹具81。车床床头箱83携带卡盘84，卡盘可共转地夹住轴14的一端上的短轴17而达成控制轴14于车床中的旋转。在轴14的另一端，短轴17接合车床的尾架87的死顶尖85。
夹具81藉将夹具的底座结构88装于与车床的导轨90成滑动接合的拖板89上而被安装于车床。车床82前方的拖板89垂伸的拖板箱91可携带普通用以沿丝杠92移动夹具81的装置。快速移动宜由手轮93执行。夹具81的有控制增量式移动宜由诸如步进马达94执行，马达由例如减速定时驱动带95连接至丝杠92，及此次连接一般是提供5∶1的减速。马达94的运转由箱97所代表的一程序控制器控制，控制器设有其上具有一组列的数字操作控制纽98的控制板。
夹具81的框架99由底座88固定式携载，并跨置于碟网轴组件13上，当进行熔接各碟于轴14上时，夹具被适宜对每一碟15前移网碟的一间隔距离。框架99之前移面上携载夹具的各种操作机构装于其上之一安装板或板100穿过板100而与轴14同心的通孔101具有可通过装于轴上的碟15之一直径。
在碟熔接作业开始时，将具有松动接合于邻近其与尾架85连接之端部之各碟15的轴14装于车床中，及使夹具81置于其作业行程之开始端，如图9所示，亦即邻近床头箱83的组件的左端。然后将最接近的松动支持之碟15置于适宜被一组沿圆周间隔分开的相同槽定位滚子102接合之位置，各滚子环绕通孔101成约120°间隔并可操作式装于板100上。各滚子102用于固定顺序之一碟15于轴14的精确径向平面中，同时夹具81所携载的熔接头103熔接碟15于轴14上。
各定位滚子的配合安装及操作由在每一滚子可均相同的该机构达成，每一机构包含一摇臂104，相关的滚子由例如一短轴头105可自由旋转式装于摇臂之一端部。臂104之另一端部固定于轴107的一端，轴穿过由板100所携载的轴承107而被可自由旋转式装于板100。以框架99为准之板100之内侧，如图11所清晰显示，轴107具有固定连接于其上的臂108，臂可转动式连接于直接作用气缸致动器110之作塞杆109，致动器的底端可转动式连接固定于板100上的托架111。因此，操作致动器110时，相关之滚子102被适宜在碟定位位置（如图10中实线及图11中虚线所示）与退回脱离位置（如图10中虚线所示）之间移动。
为配合碟15之齿23，滚子102具有深度足以容纳齿，并可滑动式接合碟之面之环形槽102a，不使齿接合滚子的毂。为确保此种定位关系，各滚子致动机构设有触止装置112，以限制在定位槽102a中接纳碟之齿边缘于所需深度。在位置接近夹具底座88之二滚子102，触止装置112装于板100之内面上，及配置成在所属滚子102之定位冲程终止时，被致动器之伸出活塞杆109的外端接合。由于受空间限制，如图所示，上方滚子102的致动器110可在活塞杆109收缩时使相关的滚子102成定位关系，且在缩回滚子102时，该滚子之致动器110之活塞杆伸出。因此，上方滚子操作机构之触止装置112安装成自框架99的顶部垂下，在相关滚子处于定位方位时，触止装置被相关致动器110之活塞杆109上之触止肩113接合。各触止构件112可加以调整而达成与相关滚子的最佳触止作用。
各熔接头103安装成可摆动进入及离开与需加熔接之碟15相关之熔接位置。为此一目的，各熔接头103装于携载臂114上，携载臂114固定式装于垂直旋转轴115，轴115之下端装于载架结构89之顶部上之轴承装置117中。板100之通孔101之二侧各装有不阻挡通孔之一轴115。轴115之上端装于固定在板106上之托架118中，托架及轴之上方末端部119伸出至托架上方。曲柄臂120固定式装于端部119，曲柄臂可转动式连接穿过板101之通孔123之直接作用气力致动器122之活塞杆121之外方端部，致动器之另一端可转动式连接于固定式连接于框架99之顶部并自其上垂下之托架124。经由此种配置，各熔接头103可由其致动器122致动而于熔接模式（图9，10，及12之实线）及脱离模式（图12之虚线）之间摆动。为确保熔接头103在熔接模式时处于适当熔接方位起见，各轴115携载一触止臂125（图10），触止臂可与板100所携载之触止肩构件127接合，如图12所清晰显示。
在装置80之操作循环开始时，夹具81已由例如移动机构手轮93移动至邻靠车头83之开始位置。此时，整组碟15已装配于轴14上，挤向轴14之车尾端。而且，分度滚子102及熔接头103位于各自之退回脱离位置。各分度滚子102对准轴114之床头箱端上之应熔接于轴14上之第一个碟15之位置。然后操纵（在本例中以手动操纵）应熔接之第一个碟15对准各分度滚子102，如图9所清晰显示，滚子之环形分度槽102a之开口部分被张开而引导碟边缘进入定位槽中。为移动分度滚子102及熔接头自缩回位置至分度位置，操动概略示于图13之气动系统128。此系统自一来源128经管130及随后之过滤及量计装置131获得例如每平方英寸80磅适当压力之压缩空气。当操作负准备碟定位时，依箭头133之方向踏下在正常状况下中立之双向作用阀132之足踏板，因此，致动器110被激动而驱动各滚子102至各自之相配合之定位位置。操作员然后松开足操动阀，阀即返回中立保持位置。如操作员因任何理由欲操动分度滚子102时，可依箭头134所示反向操动足踏阀132。
假设应熔接之碟15已由滚子102定位至操作员满意之程度，操作员即操纵控制板98上之一控制板98上之一控制元件而开始由控制器97所执行之一自动行动顺序，其中包括操作一电螺管阀135，该阀经一压力调节及降低装置137连接至压力管130，从而使熔接头103自图12中虚线所示之脱离位置摆动至实线所示之熔接位置。熔接头自动操作，在熔接位置上以点熔接方式就碟15之内周边槽27内之实质上沿直径相反之接点而将碟15定点熔接于之内周边槽27内之实质上沿直径相反之接点而将碟15定点熔接于轴14上。然后致动车床82，以稳定及较缓慢之旋转速度旋转轴14经定点熔接之碟15。当轴及碟旋转时，定位滚子102继续其定位功能，随所接合之碟15之旋转而自由旋转，且在定点熔接一短距离后，控制熔接头103中止熔接工作，然后操作熔接头熔接一较长旋转距离，再控制熔接头以中止熔接一短距离，最后操作熔接头熔接一较长距离。到达定点熔接区时，熔接头103中止熔接工作。如此，在一种较宜装置中，熔接模式继续不断完成循环而使碟15之内或毂周边之三个主弧熔接于轴14上，及在三个短距离中无熔接。当然，如需要时，此顺序对不同之轴及（或碟）装置可加以改变，或如需要时，甚至可为连续熔接。然而，经发现均匀分布于较长熔接段间之短无熔接间隔有利于防止弯翘。
在自动循环模式中，当熔接阶段完毕时，电螺管阀135自动操作而逆转熔接头致动器122，使熔接头103摆动至不工作之脱离位置，如图12之虚线所示。双路电螺管阀138被同时操动，而以旁通足踏阀132，以使分度轮或滚子致动器110逆转而收回分度滚子102。此举放开经熔接之碟15，及在自动操作模式中，导致步进马达94操作而旋转导引螺杆92使夹具81沿轴14前进一个碟间隔之增量。此时，次一碟15可被移至熔接位置，及自动进行滚子定位及熔接阶段。在全自动作业中，双路电螺管阀138可由一定时器控制，定时器提供用手移动次一碟15至熔接位置之适当时间，如由于任何理由而致时间不足，或操作员欲加速定位操作时，可操动足踏板操纵阀132。应明了者，当然，在控制板98上可有各种手动按纽或球把，用于例如开始作业，选择启闭控制，控制轴旋转，摇动熔接头，顺序控制，开始定位滚子之自动操作等。无论如何，连续进行顺序熔接各碟15于轴14上，直至全部碟均精确熔接于轴上。然后，将夹具31送回邻靠床头箱83之开始位置，移去经熔接之轴组件13，及将次一轴14及松动支持于其上之需熔接之全部碟15安装于车床82中，并重覆熔接作业。
除熔接碟15于单件轴如轴14上外，如果需熔接碟于较短模毂或轴段如轴段14a（图2）上时，同将如图2中之轴14′之一全长心轴装于车床82中，及将各轴段14a就首尾相接关系装于心轴上。然后依前述方式进行熔接各碟15于全长度轴上。因此，在各模轴段之全长度上将保持各熔接碟间之间隔，故当各模轴段装于碟网装置之一心轴上使用时，在碟网装置之网床中相邻之各碟网轴组件之碟网将适当交插。
应明了，可进行各种变化及修改而不脱离本发明之创新构想之精神及范围。