CN107876950A - 用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，包括底座和安装于底座上的支架，所述底座上设有能够沿其进行左右运动的X轴运动机构，所述X轴运动机构包括一X轴滑板用于固定齿板，所述支架上设有送粉器、能够沿支架进行前后运动的第一Y轴运动机构和第二Y轴运动机构，所述第一Y轴运动机构上设有能够沿其进行上下运动的第一Z轴运动机构，所述第一Z轴运动机构固定连接一扫描头，所述第二Y轴运动机构上设有能够沿其进行上下运动的第二Z轴运动机构，所述第二Z轴运动机构固定连接一等离子焊枪，所述等离子焊枪与送粉器相连接。本发明将3D打印技术与等离子堆焊技术相结合极大地提高了修复效率且修复的精度高。
Description
技术领域
本发明涉及双齿辊破碎机，具体涉及一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置及使用方法。
背景技术
双齿辊破碎机主要用于矿山机械，经过一段时间的矿石的细碎作业，齿板便会受到磨损，需要对其进行修复再使用。目前对齿板修复的方式大多为人工焊接，根据实际情况采用不同的材料和工艺。虽然能够将齿板修复并且满足要求，但工序较多，工作效率低，焊接不均匀，后续加工对刀具磨损量较大。焊接复杂的形状较为困难，质量也不高。对于焊接人员来说劳动强度高且工作环境恶劣。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，该修复装置能够准确定位齿板中需要修复的部位并通过等离子焊枪对修复部位进行修复，修复质量和修复的效率相对于人工焊接都得到了极大的提高。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，包括底座和安装于底座上的支架，所述底座上设有能够沿其进行左右运动的X轴运动机构，所述X轴运动机构包括一X轴滑板用于固定齿板，所述支架上设有送粉器、能够沿支架进行前后运动的第一Y轴运动机构和第二Y轴运动机构，所述第一Y轴运动机构上设有能够沿其进行上下运动的第一Z轴运动机构，所述第一Z轴运动机构固定连接一扫描头，所述第二Y轴运动机构上设有能够沿其进行上下运动的第二Z轴运动机构，所述第二Z轴运动机构固定连接一等离子焊枪，所述等离子焊枪与送粉器相连接。
优选地，所述底座上设有两条平行的X轴导轨，所述X轴滑板底部设有与所述X轴导轨相对应的导槽，所述X轴运动机构还包括X轴丝杠，所述X轴丝杠穿设于X轴滑板底部，所述X轴丝杠通过X轴伺服机驱动。
优选地，所述支架包括两个竖直杆和一水平杆，两个竖直杆下端固定连接底座，上端固定连接与底座平行的水平杆，所述水平杆的上侧固定连接送粉器、其左侧滑动连接第一Y轴运动机构、其右侧滑动连接第二Y轴运动机构。
优选地，所述第一Y轴运动机构包括第一滑板和第一丝杠，所述水平杆左侧设有两条平行的第一导轨，所述第一滑板的一侧设有与所述第一导轨相对应的导槽，所述第一丝杠穿设于第一滑板的一侧，所述第一丝杠通过第一伺服机驱动，所述第一滑板的另一侧固定连接第一支撑板的一侧；所述第一Z轴运动机构包括第二滑板和第二丝杠，所述第一支撑板的另一侧设有两条平行的第二导轨，所述第二滑板的一侧设有与所述第二导轨相对应的导槽，所述第二丝杠穿设于第二滑板的一侧，所述第二丝杠通过第二伺服机驱动，所述第二滑板的另一侧固定连接扫描头。
优选地，所述第二Y轴运动机构包括第三滑板和第三丝杠，所述水平杆右侧设有两条平行的第三导轨，所述第三滑板的一侧设有与所述第三轨相对应的导槽，所述第三丝杠穿设于第三滑板的一侧，所述第三丝杠通过第三伺服机驱动，所述第三滑板的另一侧固定连接第二支撑板的一侧；所述第二Z轴运动机构包括第四滑板和第四丝杠，所述第二支撑板的另一侧设有两条平行的第四导轨，所述第四滑板的一侧设有与所述第四导轨相对应的导槽，所述第四丝杠穿设于第四滑板的一侧，所述第四丝杠通过第四伺服机驱动，所述第四滑板的另一侧固定连接等离子焊枪。
优选地，所述送粉器包括存料盒和供料管，所述存料盒固定于所述支架上，所送供料管一端与存料盒连接，另一端与等离子焊枪连接，所述供料管上连接一供料泵。
本发明还提供一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置的使用方法，步骤如下：
步骤一：计算机软件系统根据待修复的齿板形状进行标准齿板的建模；
步骤二：利用扫描头对磨损齿板的表面进行全方位的测量：扫描头利用第一Y轴运动机构和第一Z轴运动机构分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构实现X轴方向的运动，因此扫描头实现了相对于齿板的三轴运动，从而对齿板进行全方位的扫描测量；
步骤三：计算机软件系统将扫描头的扫描数据处理为拟合曲线，并与标准齿板的标准曲线对比求差，从而得到齿板缺损量并生成加工指令；
步骤四：等离子焊枪根据加工指令，调节合适的电流、离子气流量、冷却时间和冷却温度，同时控制送粉器送粉，对齿板进行一层一层的堆焊，直至完成修复：等离子焊枪利用第二Y轴运动机构和第二Z轴运动机构分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构实现X轴方向的运动，因此等离子焊枪实现了相对于齿板的三轴运动。
本发明的有益效果是：
1)本发明将3D打印技术与等离子对焊技术相结合，实现了对磨损齿板的检测和修复的一体化，利用一台设备即可完成对各种规格的齿板的修复操作，极大地提高了修复效率且修复的精度高；
2)扫描头利用丝杆驱动实现其相对于齿板进行Y轴方向、Z轴方向的运动，再结合齿板利用丝杆驱动实现X轴方向的运动，从而精确地得到齿板的缺损量，进而对齿板进行准确地修复，相对于人工堆焊减去或减轻了对磨损齿板的预处理和后期处理工序；
3)再结合等离子堆焊技术来实现金属粉末的3D打印，使得修复工序不受磨损部位结构的限制，同时等离子粉末堆焊可使用多种合金混合粉末作为原料，从而得到不同性能的修复效果，而且堆焊部分与原齿板材料结合强度也更高；
4)等离子焊枪通过丝杆驱动实现其相对于齿板进行Y轴方向、Z轴方向的运动，再结合齿板利用丝杆驱动实现X轴方向的运动，从而精确地对齿板的缺损部位实现一层一层的堆焊，保证了修复的精度。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的左视图；
图4为本发明的右视图；
图中：10-底座，11-X轴运动机构，12-X轴导轨，13-X轴滑板，14-X轴丝杠，20-支架，21-第一Y轴运动机构，22-第一Z轴运动机构，23-第二Y轴运动机构，24-第二Z轴运动机构，30-扫描头，40-等离子焊枪，50-送粉器，60-齿板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-4所示，一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，包括底座10和安装于底座上的支架20，所述底座10上设有能够沿其进行左右运动的X轴运动机构11，所述X轴运动机构11包括一X轴滑板13用于固定齿板，所述支架20上设有送粉器50、能够沿支架进行前后运动的第一Y轴运动机构21和第二Y轴运动机构23，所述第一Y轴运动机构21上设有能够沿其进行上下运动的第一Z轴运动机构22，所述第一Z轴运动机构22固定连接一扫描头30，所述第二Y轴运动机构23上设有能够沿其进行上下运动的第二Z轴运动机构24，所述第二Z轴运动机构24固定连接一等离子焊枪40，所述等离子焊枪40与送粉器50相连接。还包括计算机软件系统，用于控制修复装置的整体运行，本发明主要包括底座10、支架20、扫描头30、等离子焊枪40和送粉器50，所述底座上设有能够沿底座进行左右滑动(X轴运动)的X轴滑板13，待修复的齿板60固定于X轴滑板上，所述支架20上设有能够相对于底座进行前后滑动(Y轴运动)、上下滑动(Z轴运动)的扫描头30和等离子焊枪40，计算机软件系统、扫描头和等离子焊枪构成3D打印系统，扫描头30利用三个坐标方向的运动来实现对待修复齿板的磨损表面进行全方位的扫描，软件系统利用扫描数据与标准齿板相比较，得到齿板缺损量并生成加工指令，送粉器和等离子焊枪根据加工指令对齿板进行一层一层堆焊直至完成修复工作。本发明将3D打印技术与等离子堆焊技术相结合，实现了对磨损齿板60的检测和修复的一体化，利用一台设备即可完成对各种规格的齿板的修复操作，极大地提高了修复效率且修复的精度高。
如图1所示，所述底座10上设有两条平行的X轴导轨12，所述X轴滑板13底部设有与所述X轴导轨12相对应的导槽，所述X轴运动机构11还包括X轴丝杠14，所述X轴丝杠14穿设于X轴滑板13底部，所述X轴丝杠通过X轴伺服机驱动。所述X轴导轨12通过螺钉固定于底座上，X轴导轨沿底座的左右方向延伸，所述X轴丝杠位于两条X轴导轨之间，所述X轴滑板13在X轴丝杠的驱动下沿X轴导轨进行左右运动；X轴丝杠14可采用滚珠丝杠，滚珠丝杠的工作原理为：滚珠丝杠主要包括丝杆和螺母，滚珠丝杠作为主动体，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。本实施例中的X轴滑板13底部攻丝，与丝杠连接，通过丝杠带动其进行直线运动，当然X轴运动机构也可以采用其他运动模组，例如直线模组等，同样第一Y轴运动机构、第一Z轴运动机构、第二Y轴运动机构和第二Z轴运动机构都可以采用滚珠丝杠或直线模组。所述支架20包括两个竖直杆和一水平杆，两个竖直杆下端固定连接底座10，上端固定连接与底座平行的水平杆，所述水平杆的上侧固定连接送粉器50、其左侧滑动连接第一Y轴运动机构21、其右侧滑动连接第二Y轴运动机构23。所述支架20的竖直杆通过螺钉固定于底座左右方向的中部，底座上的X轴导轨位于两个竖直杆之间，水平杆的左右两侧分别设有第一Y轴运动机构21和第二Y轴运动机构23，亦即分别连接扫描头30和等离子焊枪40。
如图3和图4所示，所述第一Y轴运动机构21包括第一滑板和第一丝杠，所述水平杆左侧设有两条平行的第一导轨，所述第一滑板的一侧设有与所述第一导轨相对应的导槽，所述第一丝杠穿设于第一滑板的一侧，所述第一丝杠通过第一伺服机驱动，所述第一滑板的另一侧固定连接第一支撑板的一侧；所述第一Z轴运动机构22包括第二滑板和第二丝杠，所述第一支撑板的另一侧设有两条平行的第二导轨，所述第二滑板的一侧设有与所述第二导轨相对应的导槽，所述第二丝杠穿设于第二滑板的一侧，所述第二丝杠通过第二伺服机驱动，所述第二滑板的另一侧固定连接扫描头30。所述第二Y轴运动机构23包括第三滑板和第三丝杠，所述水平杆右侧设有两条平行的第三导轨，所述第三滑板的一侧设有与所述第三轨相对应的导槽，所述第三丝杠穿设于第三滑板的一侧，所述第三丝杠通过第三伺服机驱动，所述第三滑板的另一侧固定连接第二支撑板的一侧；所述第二Z轴运动机构24包括第四滑板和第四丝杠，所述第二支撑板的另一侧设有两条平行的第四导轨，所述第四滑板的一侧设有与所述第四导轨相对应的导槽，所述第四丝杠穿设于第四滑板的一侧，所述第四丝杠通过第四伺服机驱动，所述第四滑板的另一侧固定连接等离子焊枪40。第一支撑板和第二支撑板具有一定的高度，以满足第二滑板和第四滑板沿其进行上下滑动。所述第一滑板可以相对于支架进行前后运动即沿Y轴方向运动，第一滑板在支架水平杆左侧的第一导轨上滑动，所述第二滑板可以相对于支架进行上下运动即Z轴方向运动，第二滑板沿第一支撑板的第二导轨上滑动，因此扫描头可以在丝杠的驱动下进行Y轴和Z轴方向运动，而待修复的齿板可以在丝杠的驱动下进行X轴方向运动，从而实现了扫描头相对于齿板进行三轴运动，对齿板进行全方位的扫描；同理，等离子焊枪能够实现相对于齿板进行三轴运动，对齿板进行全方位的修复。所述送粉器50包括存料盒和供料管，所述存料盒固定于所述支架20上，所送供料管一端与存料盒连接，另一端与等离子焊枪40连接，所述供料管上连接一供料泵。所述存料盒中存放金属或合金粉末，通过供料泵泵入等离子焊枪用于齿板的修复。
本发明的操作过程：步骤如下：
步骤一：计算机软件系统根据待修复的齿板60形状进行标准齿板的建模；
步骤二：利用扫描头30对磨损齿板60的表面进行全方位的测量：扫描头利用第一Y轴运动机构21和第一Z轴运动机构22分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构实现X轴方向的运动，因此扫描头实现了相对于齿板的三轴运动，从而对齿板进行全方位的扫描测量；
步骤三：计算机软件系统将扫描头的扫描数据处理为拟合曲线，并与标准齿板的标准曲线对比求差，从而得到齿板缺损量并生成加工指令；
步骤四：等离子焊枪40根据加工指令，调节合适的电流、离子气流量、冷却时间和冷却温度，同时控制送粉器送粉，对齿板进行一层一层的堆焊，直至完成修复：等离子焊枪40利用第二Y轴运动机构23和第二Z轴运动机构24分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构实现X轴方向的运动，因此等离子焊枪实现了相对于齿板的三轴运动。
计算机软件系统中可以预存多种型号的齿板的标准曲线，也可以实时建模，齿板修复的主要依据为齿板修复区域的几何形状，可以利用扫描头30通过三轴运动所得到的扫描数据，再结合计算机软件进行修复曲线的拟合，与齿板的标准曲线相比较而得到齿板缺损量，软件根据缺损量生成加工指令(亦即对缺损量进行分层切片，生成的数控代码)，计算机控制系统分三路分别控制扫描头30、送粉器50和等离子焊枪40的操作，软件将生成的加工指令写入等离子焊枪40的控制系统中，同时调节电流、离子气流量、冷却参数等，进而控制等离子焊枪的运动，等离子焊枪在堆焊过程中，相对于齿板进行X轴和Y轴的直线运动从而完成每一层的堆焊，每一层堆焊结束后通过第二Z轴运动机构24将之往上调节一定的高度，此高度即为堆焊的精度，通过一层一层的堆焊，完成整个齿板的修复操作。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：包括底座(10)和安装于底座上的支架(20)，所述底座(10)上设有能够沿其进行左右运动的X轴运动机构(11)，所述X轴运动机构(11)包括一X轴滑板(13)用于固定齿板，所述支架(20)上设有送粉器(50)、能够沿支架进行前后运动的第一Y轴运动机构(21)和第二Y轴运动机构(23)，所述第一Y轴运动机构(21)上设有能够沿其进行上下运动的第一Z轴运动机构(22)，所述第一Z轴运动机构(22)固定连接一扫描头(30)，所述第二Y轴运动机构(23)上设有能够沿其进行上下运动的第二Z轴运动机构(24)，所述第二Z轴运动机构(24)固定连接一等离子焊枪(40)，所述等离子焊枪(40)与送粉器(50)相连接。
2.根据权利要求1所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：所述底座(10)上设有两条平行的X轴导轨(12)，所述X轴滑板(13)底部设有与所述X轴导轨(12)相对应的导槽，所述X轴运动机构(11)还包括X轴丝杠(14)，所述X轴丝杠(14)穿设于X轴滑板(13)底部，所述X轴丝杠通过X轴伺服机驱动。
3.根据权利要求1所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：所述支架(20)包括两个竖直杆和一水平杆，两个竖直杆下端固定连接底座(10)，上端固定连接与底座平行的水平杆，所述水平杆的上侧固定连接送粉器(50)、其左侧滑动连接第一Y轴运动机构(21)、其右侧滑动连接第二Y轴运动机构(23)。
4.根据权利要求3所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：所述第一Y轴运动机构(21)包括第一滑板和第一丝杠，所述水平杆左侧设有两条平行的第一导轨，所述第一滑板的一侧设有与所述第一导轨相对应的导槽，所述第一丝杠穿设于第一滑板的一侧，所述第一丝杠通过第一伺服机驱动，所述第一滑板的另一侧固定连接第一支撑板的一侧；所述第一Z轴运动机构(22)包括第二滑板和第二丝杠，所述第一支撑板的另一侧设有两条平行的第二导轨，所述第二滑板的一侧设有与所述第二导轨相对应的导槽，所述第二丝杠穿设于第二滑板的一侧，所述第二丝杠通过第二伺服机驱动，所述第二滑板的另一侧固定连接扫描头(30)。
5.根据权利要求3所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：所述第二Y轴运动机构(23)包括第三滑板和第三丝杠，所述水平杆右侧设有两条平行的第三导轨，所述第三滑板的一侧设有与所述第三轨相对应的导槽，所述第三丝杠穿设于第三滑板的一侧，所述第三丝杠通过第三伺服机驱动，所述第三滑板的另一侧固定连接第二支撑板的一侧；所述第二Z轴运动机构(24)包括第四滑板和第四丝杠，所述第二支撑板的另一侧设有两条平行的第四导轨，所述第四滑板的一侧设有与所述第四导轨相对应的导槽，所述第四丝杠穿设于第四滑板的一侧，所述第四丝杠通过第四伺服机驱动，所述第四滑板的另一侧固定连接等离子焊枪(40)。
6.根据权利要求1所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置，其特征在于：所述送粉器(50)包括存料盒和供料管，所述存料盒固定于所述支架(20)上，所送供料管一端与存料盒连接，另一端与等离子焊枪(40)连接，所述供料管上连接一供料泵。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的用于双齿辊破碎机磨损齿板的修复装置的使用方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：计算机软件系统根据待修复的齿板(60)形状进行标准齿板的建模；
步骤二：利用扫描头(30)对磨损齿板(60)的表面进行全方位的测量：扫描头利用第一Y轴运动机构(21)和第一Z轴运动机构(22)分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构(11)实现X轴方向的运动，因此扫描头实现了相对于齿板的三轴运动，从而对齿板进行全方位的扫描测量；
步骤三：计算机软件系统将扫描头的扫描数据处理为拟合曲线，并与标准齿板的标准曲线对比求差，从而得到齿板缺损量并生成加工指令；
步骤四：等离子焊枪(40)根据加工指令，调节合适的电流、离子气流量、冷却时间和冷却温度，同时控制送粉器送粉，对齿板进行一层一层的堆焊，直至完成修复：等离子焊枪(40)利用第二Y轴运动机构(23)和第二Z轴运动机构(24)分别实现Y轴和Z轴方向的运动，齿板利用X轴运动机构实现X轴方向的运动，因此等离子焊枪实现了相对于齿板的三轴运动。
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