CN112410511A - 一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，夹紧头由夹紧头电机驱动夹紧或松开，夹紧头固定在转动板上，转动板两端分别可转动连接转动支撑，转动板一端的可转动连接轴轴心连接转动电机，转动电机的缸体固定在转动支撑上，转动支撑固定在横向支撑板，横向支撑板在横向驱动装置的驱动下在纵向支撑板上沿着横向运动，横向驱动装置设置在横向支撑板上，纵向支撑板在纵向驱动装置的驱动下在竖向支撑板上沿着纵向运动，竖向支撑板在竖向驱动装置的驱动下在竖向导向支撑上沿着竖向运动；激光头固定设置，朝向夹紧头；控制器连接触摸屏。本发明投入产出高、适应多种工件、多种自由度。

Description

一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置
技术领域
本发明涉及激光淬火装置技术领域，特别是一种投入产出高、适应多种工件、多种自由度的多自由度工件位置可调节的激光淬火装置。
背景技术
激光淬火是以高能密度的激光束照射工件表面，使其快速加热至相变温度以上熔点以下形成奥氏体，随后热量迅速向基体内部传递实现快速冷却，获得极细小马氏体和其他组织高硬化层的热处理技术。基于固态相变重结晶强化机理作用，激光淬火层硬度、耐磨性、塑性韧性均优于传统淬火层，另外，激光淬火在零件淬火区域的形状、大小和部位以及硬化层深度上具有良好的可控性。因此，对于结构复杂、硬度塑性要求高的花键热处理，激光淬火相比常规淬火具有独特优势。
专利申请号201810785035.9,专利名称一种非圆截面工件激光淬火处理系统和激光淬火工艺，公开了一种涉及凸轮轴零件加工制造领域的非圆截面工件激光淬火处理系统和激光淬火工艺。本发明的非圆截面工件激光淬火处理系统，包括激光系统、冷却系统、工作台和工件夹持机构，所述激光系统包括激光头、直线驱动机构和激光电源。本发明的激光淬火工艺，包括以下几个步骤：A、将凸轮零件安装在工件夹持机构上并顶紧；B、启动激光系统；C、使凸轮零件的等直径区，前期加速区，加速平稳区，后期加速区依次进入激光照射区域。
专利申请号2020101474，2，专利名称一种表面高耐磨内花键激光淬火的装置及方法，包括六轴机械手、激光淬火头、快速拆装接头、立卧转换转台，所述六轴机械手通过所述快速拆装接头与所述激光淬火头相连接，所述立卧转换转台上安装有待加工内花键零件，所述激光淬火头用于对所述立卧转换转台上的待加工内花键零件进行激光淬火加工。
现有技术中，激光头和工件通过调节其中一个的方式，实现位置调整的要求。如调节激光头采用机械臂，该方法成本高，不易实现特定运动轨迹，例如带动激光头直线运动。如调节工件，只能实现特定工件的单一位置调节，同时在调节过程中，由于工件运动形式单一，工件加工面和激光头的位置能以实现统一，不利于加工效果。需要一种投入产出高、适应多种工件、多种自由度的多自由度工件位置可调节的激光淬火装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种投入产出高、适应多种工件、多种自由度的多自由度工件位置可调节的激光淬火装置。
一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，包括：
夹紧头，所述夹紧头由夹紧头电机驱动夹紧或松开，所述夹紧头固定在转动板上，所述转动板两端分别可转动连接转动支撑，所述转动板一端的可转动连接轴轴心连接转动电机，所述转动电机的缸体固定在转动支撑上，所述转动支撑固定在横向支撑板，所述横向支撑板在横向驱动装置的驱动下在纵向支撑板上沿着横向运动，所述横向驱动装置设置在横向支撑板上，所述纵向支撑板在纵向驱动装置的驱动下在竖向支撑板上沿着纵向运动，所述竖向支撑板在竖向驱动装置的驱动下在竖向导向支撑上沿着竖向运动；
激光头，所述激光头固定设置，朝向夹紧头；
控制器，所述控制器分别连接夹紧头电机、转动电机、横向驱动装置、纵向驱动装置和竖向驱动装置，所述控制器连接触摸屏。
所述转动电机的工作杆上设置应变片，所述应变片连接控制器。
所述转动板另一端的可转动连接轴轴心连接编码器，所述编码器连接控制器。
所述激光头的上方为激光头接头，下方为保护罩，所述保护罩为L形。
所述转动板、转动支撑、横向支撑板、纵向支撑板、竖向支撑板和竖向导向支撑为框架结构。
所述转动板为类三角形。
所述横向驱动装置为直线电机，所述横向支撑板在纵向支撑板的导向槽内直线运动。
所述纵向驱动装置为直线电机，所述纵向支撑板在竖向支撑板的导向槽内直线运动。
所述竖向驱动装置为直线电机，所述竖向支撑板两侧分别设置在竖向导向支撑的导向槽内。
所述竖向驱动装置的数量为两个以上，均匀分布在竖向支撑板的下方。
本发明夹紧头由夹紧头电机驱动夹紧或松开，夹紧头固定在转动板上，转动板两端分别可转动连接转动支撑，转动板一端的可转动连接轴轴心连接转动电机，转动电机的缸体固定在转动支撑上，转动支撑固定在横向支撑板，横向支撑板在横向驱动装置的驱动下在纵向支撑板上沿着横向运动，横向驱动装置设置在横向支撑板上，纵向支撑板在纵向驱动装置的驱动下在竖向支撑板上沿着纵向运动，竖向支撑板在竖向驱动装置的驱动下在竖向导向支撑上沿着竖向运动；激光头固定设置，朝向夹紧头；控制器分别连接夹紧头电机、转动电机、横向驱动装置、纵向驱动装置和竖向驱动装置，控制器连接触摸屏。本发明投入产出高、适应多种工件、多种自由度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制关系图；
图3为本发明夹紧头的立体图；
图4为本发明激光头的立体图；
图中：1、夹紧头，2、夹紧头电机，3、转动板，4、转动电机，5、转动电机，6、横向支撑板，7、横向驱动装置，8、纵向支撑板，9、纵向驱动装置，10、竖向支撑板，11、竖向导向支撑，12、竖向，13、激光头，14、保护罩，15、激光头接头，16、应变片，17、编码器，18、控制器，19、触摸屏。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，包括：夹紧头1，夹紧头1由夹紧头电机2驱动夹紧或松开，夹紧头1固定在转动板3上，转动板3两端分别可转动连接转动支撑4，转动板3一端的可转动连接轴轴心连接转动电机5，转动电机5的缸体固定在转动支撑4上，转动支撑4固定在横向支撑板6，横向支撑板6在横向驱动装置7的驱动下在纵向支撑板8上沿着横向运动，横向驱动装置7设置在横向支撑板6上，纵向支撑板8在纵向驱动装置9的驱动下在竖向支撑板10上沿着纵向运动，竖向支撑板10在竖向驱动装置12的驱动下在竖向导向支撑11上沿着竖向运动；激光头13，激光头13固定设置，朝向夹紧头1；控制器18，控制器18分别连接夹紧头电机2、转动电机5、横向驱动装置7、纵向驱动装置9和竖向驱动装置12，控制器18连接触摸屏19。
转动电机5的工作杆上设置应变片16，应变片16连接控制器18。转动板3另一端的可转动连接轴轴心连接编码器17，编码器17连接控制器18。激光头13的上方为激光头接头15，下方为保护罩14，保护罩14为L形。转动板3、转动支撑4、横向支撑板6、纵向支撑板8、竖向支撑板10和竖向导向支撑11为框架结构。转动板3为类三角形。
横向驱动装置7为直线电机，横向支撑板6在纵向支撑板8的导向槽内直线运动。纵向驱动装置9为直线电机，纵向支撑板8在竖向支撑板10的导向槽内直线运动。竖向驱动装置12为直线电机，竖向支撑板10两侧分别设置在竖向导向支撑11的导向槽内。竖向驱动装置12的数量为两个以上，均匀分布在竖向支撑板10的下方。
触摸屏19上显示控制器18控制的夹紧头电机2、转动电机5、横向驱动装置7、纵向驱动装置9和竖向驱动装置12的状态信息。
触摸屏19通过控制器18控制夹紧头电机2的正反转，从而带动夹紧头1夹紧或者松开，夹紧头电机2工作杆上的应变片16将检测到电阻的应变信号送给控制器18，控制器18通过检测应变信号的大小，检测夹紧头1夹紧工件的情况，防止夹持过紧，损坏工件，当松开时，检测应变信号为零时，再转动一定的设定值，完成工件的松开。
转动电机5驱动转动板3在转动支撑4的约束下转动，转动板3另一端的编码器17跟随转动板3转动，编码器17将转动板3的转角信号发送给控制器18，控制器18将转角信号送给触摸屏19显示，触摸屏19上可设定转动板3的转动角度，并将预定转动角度信号送给控制器18，控制器18控制转动电机5转动，配合编码器17将转动板3转动到预定转动角度。
控制器18控制横向驱动装置7，横向驱动装置7驱动横向支撑板6在纵向支撑板8的导向槽内在横向直线运动。触摸屏19可设定横向支撑板6的位置和运动距离。
控制器18控制纵向驱动装置9，纵向驱动装置9驱动纵向支撑板8在竖向支撑板10在纵向直线运动。触摸屏19可设定纵向支撑板8的位置和运动距离。
控制器18控制竖向驱动装置12，竖向驱动装置12驱动竖向支撑板10两侧分别在竖向导向支撑11的导向槽内竖向运动。
夹紧头1为机床上的常用夹紧头，夹紧头1的侧面内设置夹紧头电机2的工作杆，夹紧头电机2的工作杆转动，可调节夹紧头1的夹紧和松开。
电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为"应变效应"。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变--电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件
编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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同物界定。

Claims (10)

1.一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，包括：
夹紧头(1)，所述夹紧头(1)由夹紧头电机(2)驱动夹紧或松开，所述夹紧头(1)固定在转动板(3)上，所述转动板(3)两端分别可转动连接转动支撑(4)，所述转动板(3)一端的可转动连接轴轴心连接转动电机(5)，所述转动电机(5)的缸体固定在转动支撑(4)上，所述转动支撑(4)固定在横向支撑板(6)，所述横向支撑板(6)在横向驱动装置(7)的驱动下在纵向支撑板(8)上沿着横向运动，所述横向驱动装置(7)设置在横向支撑板(6)上，所述纵向支撑板(8)在纵向驱动装置(9)的驱动下在竖向支撑板(10)上沿着纵向运动，所述竖向支撑板(10)在竖向驱动装置(12)的驱动下在竖向导向支撑(11)上沿着竖向运动；
激光头(13)，所述激光头(13)固定设置，朝向夹紧头(1)；
控制器(18)，所述控制器(18)分别连接夹紧头电机(2)、转动电机(5)、横向驱动装置(7)、纵向驱动装置(9)和竖向驱动装置(12)，所述控制器(18)连接触摸屏(19)。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述转动电机(5)的工作杆上设置应变片(16)，所述应变片(16)连接控制器(18)。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述转动板(3)另一端的可转动连接轴轴心连接编码器(17)，所述编码器(17)连接控制器(18)。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述激光头(13)的上方为激光头接头(15)，下方为保护罩(14)，所述保护罩(14)为L形。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述转动板(3)、转动支撑(4)、横向支撑板(6)、纵向支撑板(8)、竖向支撑板(10)和竖向导向支撑(11)为框架结构。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述转动板(3)为类三角形。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述横向驱动装置(7)为直线电机，所述横向支撑板(6)在纵向支撑板(8)的导向槽内直线运动。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述纵向驱动装置(9)为直线电机，所述纵向支撑板(8)在竖向支撑板(10)的导向槽内直线运动。
9.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述竖向驱动装置(12)为直线电机，所述竖向支撑板(10)两侧分别设置在竖向导向支撑(11)的导向槽内。
10.根据权利要求1所述的一种多自由度工件位置可调节的激光淬火装置，其特征在于，所述竖向驱动装置(12)的数量为两个以上，均匀分布在竖向支撑板(10)的下方。
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