CN114807929A - 一种工件熔覆装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工件熔覆装置及系统，涉及激光熔覆技术领域，用于减少对工件的无效熔覆，提升熔覆质量，节约资源投入。工件熔覆装置，包括第一轨道、支撑组件、熔覆组件、夹持组件和校准组件。其中，第一轨道沿第一方向延伸，第一轨道沿第一方向设置有熔覆工位和收纳工位。支撑组件沿第一方向滑动设置于第一轨道，支撑组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。熔覆组件随动地设置于支撑组件，用于在熔覆工位熔覆工件。夹持组件设置于熔覆工位，用于夹持工件。夹持组件用于驱动工件绕夹持组件的轴线旋转以及调整工件的轴线相对熔覆组件的轴线的角度α。校准组件设置于熔覆工位，用于检测工件的圆跳动并校准工件的轴线与夹持组件的旋转轴线的同轴度。

Description

一种工件熔覆装置及系统

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种工件熔覆装置及系统。

背景技术

玻璃模具冲头在工作过程中长期与高温玻璃水接触，同时与口模之间存在摩擦，因此需要提高玻璃模具冲头耐高温、耐磨、抗氧化和抗热疲劳等性能，以延长玻璃模具冲头的使用寿命。

目前，所使用的工艺手段一般是火焰喷涂，以在玻璃模具冲头表面形成涂层。玻璃模具冲头长期在高温玻璃水中工作，易导致涂层剥落，不仅缩短了玻璃模具冲头的使用寿命，而且掉落的涂层污染玻璃水。另外，火焰喷涂过程中粉末利用率较低，造成资源浪费的同时，提高了生产成本。

鉴于此，往往采用激光熔覆的方法，在玻璃模具冲头表面形成熔覆层。熔覆层与母材之间为冶金结合，采用激光熔覆制备玻璃模具冲头的表面增强层，能够大大提高玻璃模具冲头的使用寿命。同时激光熔覆粉末利用率高，可大大节约粉末用量。但是，在玻璃模具冲头发生翘曲变形及其轴线与驱动玻璃模具冲头旋转的旋转轴线的同轴度较低的情况下，易造成对玻璃模具冲头的无效熔覆及降低熔覆质量，浪费材料和工时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工件熔覆装置及系统，用于减少对工件的无效熔覆，提升熔覆质量，节约资源投入。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种工件熔覆装置，包括第一轨道、支撑组件、熔覆组件、夹持组件和校准组件。其中，第一轨道沿第一方向延伸，第一轨道沿第一方向设置有熔覆工位和收纳工位。支撑组件沿第一方向滑动设置于第一轨道，支撑组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。熔覆组件随动地设置于支撑组件，用于在熔覆工位熔覆工件。夹持组件设置于熔覆工位，用于夹持工件。夹持组件用于驱动工件绕夹持组件的轴线旋转以及调整工件的轴线相对熔覆组件的轴线的角度α。校准组件用于检测工件的圆跳动并校准工件的轴线与夹持组件的旋转轴线的同轴度。

采用上述技术方案时，第一轨道沿第一方向延伸，第一轨道沿第一方向设置有熔覆工位和收纳工位。支撑组件沿第一方向滑动设置于第一轨道，支撑组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。夹持组件设置于熔覆工位，用于夹持工件，熔覆组件用于在熔覆工位熔覆工件，实现了本发明提供的工件熔覆装置对于工件的熔覆功能。熔覆组件随动地设置于支撑组件，在支撑组件的带动下，熔覆组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。在熔覆工件前和熔覆工件后，在支撑组件的带动下，熔覆组件向远离熔覆工位的方向移动，以免熔覆组件对在夹持组件上放置工件和熔覆后从夹持组件上取出工件造成干扰。校准组件用于检测工件的圆跳动，熔覆前，通过判断待熔覆工件圆跳动公差的方法，来判断待熔覆工件是否翘曲变形，以此来筛选合格的待熔覆工件，预先剔除翘曲变形的待熔覆工件，避免对残次品工件的无效熔覆，提高熔覆质量的同时节约资源投入和时间成本。不仅如此，校准组件还用于校准工件的轴线与夹持组件的旋转轴线的同轴度，避免工件由夹持组件夹持时，出现工件相对于夹持组件倾斜的现象，使得熔覆质量降低。

第二方面，本发明还提供一种工件熔覆系统，包括控制器和第一方面所描述的工件熔覆装置，控制器与工件熔覆装置通信连接，用于控制工件熔覆装置工作。

第二方面提供的工件熔覆系统的有益效果与第一方面所描述的工件熔覆装置的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的工件熔覆装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的支撑组件、熔覆组件、抓取组件的位置关系示意图；

图3为本发明实施例提供的夹持组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定位杆的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的储料盘上放置工件时的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的熔覆后的工件的结构示意图。

附图标记：

1—第一轨道，21—第一支撑架，22—第二支撑架，23—第三支撑架，

3—熔覆组件，4—夹持组件，521—第一驱动机构，522—校准杆，

523—压力传感器，61—连接板，62—抓取爪，63—第二驱动机构，

7—储料盘，8—容纳箱，9—清扫组件，91—输气管，101—毛刷盘，

201—承载平台，202—防尘罩，30—下料滑道，40—接粉盘。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

激光熔覆(Laser Cladding)亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术。它通过在工件表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使熔覆材料与工件表面薄层一起熔凝的方法，在工件表面形成冶金结合的添料熔覆层。激光熔覆的熔覆层稀释度低，但结合力强，与工件呈冶金结合，可显著改善工件的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时，可节约大量的材料成本。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、熔覆层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，已成为国内外激光表面改性研究的热点。

激光熔敷技术具有很大的技术经济效益，世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视，被广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。

玻璃模具冲头在工作过程中长期与高温玻璃水接触，同时与口模之间存在摩擦，因此需要提高玻璃模具冲头耐高温、耐磨、抗氧化和抗热疲劳等性能，以延长玻璃模具冲头的使用寿命。

目前，所使用的工艺手段一般是火焰喷涂，以在玻璃模具冲头表面形成涂层。玻璃模具冲头长期在高温玻璃水中工作，易导致涂层剥落，不仅缩短了玻璃模具冲头的使用寿命，而且掉落的涂层污染玻璃水。另外，火焰喷涂过程中粉末利用率较低，造成资源浪费的同时，提高了生产成本。

鉴于此，往往采用激光熔覆的方法，在玻璃模具冲头表面形成熔覆层。熔覆的过程中，玻璃模具冲头由夹持组件夹持。在玻璃模具冲头存在翘曲变形现象及其轴线与夹持组件的轴线的同轴度较低的情况下，易造成对玻璃模具冲头的无效熔覆及降低熔覆质量，浪费材料和工时。

为了解决上述技术问题，如图1所示，本发明实施例提供一种工件熔覆装置，包括第一轨道1、支撑组件、熔覆组件3、夹持组件4和校准组件。其中，第一轨道1沿第一方向延伸，第一轨道1沿第一方向设置有熔覆工位和收纳工位。支撑组件沿第一方向滑动设置于第一轨道1，支撑组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。熔覆组件3随动地设置于支撑组件，用于在熔覆工位熔覆工件。夹持组件4设置于熔覆工位，用于夹持工件。夹持组件4用于驱动工件绕夹持组件的轴线旋转以及调整工件的轴线相对熔覆组件3的轴线的角度α。校准组件用于检测工件的圆跳动并校准工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度。

采用上述技术方案的情况下，第一轨道1沿第一方向延伸，第一轨道1沿第一方向设置有熔覆工位和收纳工位。支撑组件沿第一方向滑动设置于第一轨道1，支撑组件在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。夹持组件4设置于熔覆工位，用于夹持工件，熔覆组件3用于在熔覆工位熔覆工件，实现了本发明实施例提供的工件熔覆装置对于工件的熔覆功能。熔覆组件3随动地设置于支撑组件，在支撑组件的带动下，熔覆组件3在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。在熔覆工件前和熔覆工件后，在支撑组件的带动下，熔覆组件3向远离熔覆工位的方向移动，以免熔覆组件3对在夹持组件4上放置工件和熔覆后从夹持组件4上取出工件造成干扰。校准组件用于检测待熔覆工件的圆跳动，通过判断待熔覆工件圆跳动公差的方法，来判断待熔覆工件是否翘曲变形，以此来筛选出合格的待熔覆工件，预先剔除翘曲变形的待熔覆工件，检测出残次品工件，避免对残次品工件的无效熔覆，提高熔覆质量的同时节约资源投入和时间成本。不仅如此，校准组件还用于校准工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度，避免工件由夹持组件4夹持时，出现工件相对于夹持组件4倾斜的现象，使得熔覆质量降低。需要说明的是，本发明实施例所描述的圆跳动公差指的是待熔覆工件的径向圆跳动公差。

在一种可能的实现方式中，参见图1所示，校准组件包括测距仪和校准单元，测距仪随动地设置于支撑组件，测距仪用于探测由夹持组件4夹持的工件距测距仪激光发射头的距离，并输出距离信号。校准单元设置于熔覆工位，根据距离信号对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度进行校准。

在本发明提供的实施例中，测距仪可以为激光位移传感器。实际情况下，工件包括夹持区域和待熔覆区域，夹持组件4夹持工件的夹持区域。可以在熔覆工位设置承载架，用于承载校准单元。测距仪可以通过电机或动力缸等可实现直线运动的驱动机构，可升降地设置于支撑组件，当然此处只是举例说明，不作具体限定。实际上，测距仪也可以设置于承载架。具体地，在需要使用测距仪时，由驱动机构驱动测距仪相对于支撑组件下降。在不需要使用测距仪时，由驱动机构驱动测距仪上升，以免测距仪干扰熔覆组件3的正常运行。熔覆前，当待熔覆工件在熔覆工位由夹持组件4夹持后，驱动机构驱动测距仪移动至测量位置，夹持组件4驱动工件旋转，同时测距仪探测工件距测距仪激光发射头的距离。

具体实施时，沿待熔覆工件轴向，在距待熔覆工件顶端5mm-25mm距离范围内的工件表面选取多个测量位置，在夹持组件4驱动工件旋转的情况下，测距仪分别探测位于每个测量位置，工件表面距测距仪的激光发射头的距离。需要注意的是，对于相同规格尺寸的待熔覆工件，测距仪所测位置一般相同。对于不同规格尺寸的待熔覆工件，测距仪所测位置可以相同，也可以不同，但所探测位置均位于沿工件轴向距待熔覆工件顶端5mm-25mm范围内。例如，沿工件轴向，可以分别选择距待熔覆工件顶端5mm、10mm、15mm、20mm、25mm的位置，作为测量位置，当然此处只是举例说明，不作具体限定。

测量时，首先，测距仪测量位置位于距工件顶端5mm处。夹持组件4带动工件绕夹持组件4的轴线旋转，测距仪持续测量测距仪的激光发射头至距工件顶端5mm位置处的工件表面的距离并存储，控制器通过数据采集卡不断采集此距离信号，以及此距离信号对应的夹持组件4的旋转角度值，并实时进行数据处理，直至夹持组件4绕自身轴线旋转一周。控制器保留所接收到的距离的最大值和最小值，以及对应于距离的最大值和最小值时，夹持组件4的旋转角度值，而将其余数据抛弃。控制器根据所接收到的距离的最大值和最小值，计算得出这一测量位置处工件的圆跳动公差。然后，驱动测距仪升降的驱动机构驱动测距仪向靠近工件底端的方向移动，每移动5mm，控制器控制测距仪和夹持组件4重复以上动作，直至在距工件顶端25mm的位置处完成测量并记录。之后，控制器根据所得到的对应于多个测量位置的多组圆跳动公差与预设值d0进行对比。若多组圆跳动公差d均超出预设值d0，再判断多测量位置中出现距离最大值及最小值时夹持组件4的旋转角度是否一致，当然，允许旋转角度差有一定的范围，例如可以为±5°。即判断多组圆跳动公差d是否均在夹持组件4旋转角度A时出现距离最小值或最大值，在相对的夹持组件4旋转角度180°+A时出现距离最大值或最小值，如是，则判断工件夹持出现问题，即夹持组件4的轴线与工件的轴线不同轴，工件相较于夹持组件4出现了倾斜，对工件进行校准，同时校准单元对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度进行校准，校准过程重复以上数据判断步骤，以保证工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度，提升熔覆层厚度的均匀性，提高熔覆质量。如否，则判定工件翘曲变形并发出警报。此种情况下，本发明实施例提供的工件熔覆装置发出报警信号，提醒工作人员对于夹持组件4夹持工件时是否出现明显倾斜现象以及工件是否出现严重的翘曲变形进行检查。

在一些示例中，参见图1所示，校准单元包括第一驱动机构521、校准杆522和压力传感器523，第一驱动机构521与测距仪通信连接，用于接收测距仪输出的距离信号。校准杆522与第一驱动机构521驱动连接，第一驱动机构521驱动校准杆522伸缩，用于对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度进行校准。压力传感器523设置于校准杆522，用于在校准杆522对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度进行校准时，探测校准杆522作用于工件的作用力。

具体实施时，第一驱动机构521可以为液压缸或气压缸，当然不限于此，以能实现驱动校准杆522伸缩，对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度以触碰的方式进行校准为准,第一驱动机构521的缸体紧固设置于承载架。压力传感器523可以采用石墨烯传感器或压敏电阻，设置于校准杆522的顶端，在校准杆522与工件表面触碰时，压力传感器523位于校准杆522与工件之间，用于探测校准杆522作用于工件的作用力，避免出现校准单元对工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线校正过枉的现象。

校准单元进行校准微调时，旋转夹持组件4，使得测距仪所测得的工件上距测距仪的激光发射头的距离最小值的位置处的外壁正对校准单元，之后，第一驱动机构521驱动校准杆522伸出，第一驱动机构521同步带动压力传感器523伸出，使得压力传感器523与工件接触。另外，需要注意的是，在压力传感器523与工件接触后，即压力传感器523探测到压力后，可以设置校准杆522的伸出距离为所测多个测量位置的圆跳动公差d的平均值的一半，即d/2。压力传感器523实时监控校准杆522作用于工件的作用力，当作用力超过受力安全阈值时，终止校准杆522的伸出操作，第一驱动机构521驱动校准杆522缩回，控制器控制进行下一轮测量的检查，重复进行对于工件圆跳动公差的测量。这种情况下，在使用测距仪对选取的工件上的多个测量位置进行测量后，如至少一组圆跳动公差超出预设值，且多组数据中出现距离最大及最小值时夹持组件4的旋转角度不一致，则判断工件发生形变，列为残次品。

需要说明的是，为了加强校准单元对于工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度的校准作用，避免出现校准过枉的现象，校准杆522的校准位置可以设置为靠近所夹持的工件上夹持区域的一侧。

第一驱动机构521驱动校准杆522伸出，以对待熔覆工件进行触碰的方式，实现对于待熔覆工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度进行校准，增强待熔覆工件的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度，提高熔覆质量。之后，第一驱动机构521驱动校准杆522缩回，以免校准杆522干扰熔覆工作的正常进行。

由此可知，经过校准单元的校准后，如果待熔覆工件发生了翘曲变形，可以将该待熔覆工件列为残次品，从夹持组件4上取下残次品工件。鉴于此，杜绝了对于残次品工件的无效熔覆加工，节约资源投入。当判断待熔覆工件为合格品后，驱动测距仪升降的驱动机构驱动测距仪继续下降，对待熔覆工件的待熔覆区域下端进行测量，确定待熔覆区域下端的位置。由此可计算得出夹持组件4的坐标位置，同时建立待熔覆工件的坐标系，并将熔覆前所测距离与坐标系相关参数存储在数控系统中。测量完成后，再将工件移动至熔覆组件3的喷嘴下方，进行熔覆操作。

不仅如此，在熔覆组件3对待熔覆工件进行熔覆后，将测距仪移动至与熔覆前相同的测量位置，夹持组件4驱动工件绕夹持组件4的轴线旋转，同时测距仪探测熔覆后的工件距测距仪的距离，输出距离信号，并与熔覆前所测距离数据进行对比，则可得到熔覆层的厚度，并由此判断熔覆质量。由于采用非接触式测量方法，整个测量过程高效准确，测量时间可控制在两分钟内完成。

本发明实施例提供的工件熔覆装置还包括抓取组件，随动地设置于支撑组件。抓取组件用于在收纳工位抓取待熔覆的工件，并释放于熔覆工位。抓取组件还用于在熔覆工位抓取熔覆后的工件，并释放于收纳工位。

采用上述技术方案的情况下，抓取组件在收纳工位抓取待熔覆的工件后，在支撑组件的带动下，由收纳工位移动至熔覆工位，并将待熔覆工件释放于熔覆工位，待熔覆工件由夹持组件4夹持，以进行熔覆工作。熔覆后的工件由抓取组件抓取，在支撑组件的带动下，由熔覆工位移动至收纳工位，并将熔覆后的工件释放于收纳工位。工件的抓取、释放和移动均由机械化完成，无需人工，不仅节约人力成本，而且极大的提高了工作效率。

作为一种可能的实现方式，参见图1和图2所示，抓取组件包括连接板61、抓取爪62和第二驱动机构63，连接板61可升降地设置于支撑组件。连接板61可以通过动力缸，可升降地设置于支撑组件。抓取爪62活动设置于连接板61，用于抓取和释放工件。第二驱动机构63设置于连接板61，第二驱动机构63与抓取爪62驱动连接，用于驱动抓取爪62抓取和释放工件。

具体实施时，本发明实施例提供的第二驱动机构63可以为动力缸或电机，当然，不限于此。当第二驱动机构63为动力缸时，动力缸的缸体紧固设置于连接板61，动力缸的动力端与抓取爪62连接，用于驱动抓取爪62移动。实际情况下，抓取爪62的数量为两个，两个抓取爪62可以均与连接板61活动连接，也可以一个抓取爪62活动连接于连接板61，另一个紧固连接于连接板61，此处不作具体限定，根据实际情况进行设置。当第二驱动机构63为电机时，第二驱动机构63与抓取爪62之间可以使用齿轮齿条传动方式，实现对于抓取爪62的移动操作，使抓取爪62完成夹取工件和释放工件的操作。连接板61可以通过动力缸可升降地设置于支撑组件，动力缸的缸体设置于支撑组件，动力缸的驱动端带动连接板61升降。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，支撑组件包括第一支撑架21、第二支撑架22和第三支撑架23，第一支撑架21沿第一方向滑动设置于第一轨道1。第一支撑架21具有第二轨道，第二轨道沿第二方向延伸。第二支撑架22沿第二方向滑动设置于第二轨道，第二支撑架22具有第三轨道，第三轨道沿第三方向延伸，第三方向与第一方向之间具有夹角β，0°<β<180°，第二方向同时与第一方向和第三方向垂直。第三支撑架23沿第三方向滑动设置于第三轨道，熔覆组件3、测距仪和抓取组件均设置于第三支撑架23。

采用上述技术方案时，第三方向与第一方向之间具有夹角β，0°＜β＜180°，第二方向同时与第一方向和第三方向垂直。当β＝90°时，应理解，此时，第一方向、第二方向和第三方向可以定义为坐标系中的X轴方向、Z轴方向和Y轴方向。第一支撑架21沿第一方向滑动设置于第一轨道1，在熔覆工位和收纳工位之间往复移动。第二支撑架22沿第二方向滑动设置于第二轨道，即第二支撑架22沿Z轴方向可升降地设置于第一支撑架21。第三支撑架23沿第三方向滑动设置于第三轨道，即第三支撑架23沿Y轴方向移动设置于第二支撑架22。熔覆组件3和抓取组件均设置于第三支撑架23，由此表明，熔覆组件3和抓取组件相对于第一轨道1能够从Z轴方向和Y轴方向相靠近或远离第一轨道1的方向移动，从而使得熔覆组件3和抓取组件相对于工件沿着三维坐标系靠近或远离，提高了本发明实施例提供的工件熔覆装置的灵活性，提高工作效率。

具体实施时，第一支撑架21、第二支撑架22和第三支撑架23的移动可以由直线模组来完成。现以第一支撑架21沿着第一轨道1滑动为例，进行详细的说明。第一轨道1为直线模组所具有的轨道，第一支撑架21紧固设置于直线模组所具有的滑块上，在伺服电机的驱动下，滑块同步带动第一支撑架21沿着直线模组所具有的轨道移动，从而使得第一支撑架21在收纳工位和熔覆工位之间往复移动。同理，直线模组能够实现第二支撑架22沿着第二轨道滑动和第三支撑架23沿着第三轨道的滑动。在本发明提供的实施例中，支撑组件在X轴方向、Z轴方向和Y轴方向的运动行程可以为2000mm×700mm×700mm。

具体实施时，熔覆组件3包括光纤连接模块、进粉管和喷嘴，光纤连接模块用于接收并传输激光，进粉管用于传输粉末，喷嘴与光纤连接模块和进粉管均连通，在工件表面集聚粉末，以在工件表面进行激光熔覆。光纤连接模块可通过光纤连接外部激光器，将激光导入熔覆组件3并从喷嘴处输出至工件表面，进行熔覆作业。喷嘴通过进粉管与外部送粉器连接，在熔覆时将熔覆材料送入熔池中。

熔覆组件3还包括准直聚焦光学模块、同轴调节模块和保护气路，其中，准直聚焦光学模块用于减小激光的发散角，使激光能量更集中，有利于激光的传输。同轴调节模块用于调节激光和喷嘴的同轴度，以免喷嘴温度过高，造成粉末在喷嘴处聚集，甚至灼伤喷嘴。保护气路可通过保护气路接头和气管连接外部保护气源，利用保护气体对激光熔覆区域实现保护效果。

作为一种可选方式，如图3所示，夹持组件4为设置有三爪卡盘的两轴变位机，用于夹持工件，并驱动工件绕夹持组件4的轴线旋转，以及调节工件的轴线延伸方向，使得工件的轴线相对熔覆组件3的轴线的角度α得到调整。熔覆组件3的轴线即喷嘴和激光同轴时的轴线。

实际情况下，三爪卡盘可以为气动全密封三爪卡盘，三爪卡盘夹持工件的夹持区域。两轴变位机及安装在其上的气动全密封三爪用于熔覆组件3熔覆工件时驱动工件绕自身轴线旋转的同时，改变工件的轴线延伸方向，完成工件的姿态变换，使得工件的轴线相对熔覆组件3的轴线的角度α得到调整。三爪卡盘具有自定心功能，底部安装有柔性气动推杆，同时推杆顶部安装有电磁吸盘，满足夹持牢固的同时，保证足够的定位精度，适用于不同规格的工件的夹持。三爪卡盘可以根据客户需求定制，抓取高度可以客户要求设计。三爪卡盘的卡爪行程10mm，且可以通过更换卡爪，扩大抓取范围，卡爪定位精准。三爪卡盘夹持工件时，在工件的下方还设置有如图4所示的定位杆，以支撑工件，增强工件在夹持组件上的稳固性。

本发明实施例提供的工件熔覆装置还包括储料盘7和容纳箱8，储料盘7设置于收纳工位，用于放置待熔覆的工件。容纳箱8设置于收纳工位，用于放置熔覆后的工件。如此，待熔覆的工件放置于储料盘7上，抓取组件从储料盘7上抓取待熔覆的工件，然后将待熔覆的工件释放于夹持组件4上。在工件完成熔覆后，抓取组件抓取熔覆后的工件，并将熔覆后的工件释放于位于收纳工位的容纳箱8内。

具体实施时，参见图1和图5所示，为了实现批量自动化生产，设置于收纳工位的储料盘7上开设有多个容纳孔，可同时放置多个不同规格的工件，以扩大本发明实施例提供的工件熔覆装置的适用范围，具体容纳工件的数量可按照客户需求定制。实际情况下，容纳孔的直径略大于工件下端夹持区域的直径，容纳孔中心位置留有带圆角2mm-3mm凸起，与待熔覆工件底部间隙配合，方便工件放置时定位。在工件径向没有定位，配合三爪卡盘自定心卡爪，保证抓取和熔覆工件时，工件径向定位的准确性。

另外，容纳箱8的上方还设置有倾斜放置的下料滑道30，下料滑道30与容纳箱8连通。抓取组件释放的熔覆后的工件沿着下料滑道30在自身重力作用下滑入容纳箱8内，容纳箱8的顶部具有弹性盖板，工件跌入后可自动恢复关闭状态，同时沙箱外部包裹隔热材料，确保一定的保温效果，避免工件冷却过快，造成工件的内应力过大。

熔覆过程中，粉末会污染卡爪表面，影响三爪卡盘抓取的精度及造成卡爪表面磨损。鉴于此，本发明实施例提供的工件熔覆装置还包括清扫组件9，清扫组件9设置于熔覆工位。清扫组件9包括输气管91，用于输送压缩空气，以吹气清理夹持组件4上的粉末。清扫组件9靠近卡爪位置形成气帘，在完成熔覆作业，工件被取走放入沙箱后，开启电磁阀，压缩空气通过气管形成气帘，卡爪在变位机带动下旋转若干周利用风冷冷却，并达到清洁粉末的目的。

为了避免由清扫组件9清理的粉末污染作业环境，本发明提供的实施例中，在熔覆工位靠近夹持组件4处，设置有接粉盘40，输气管91输送的气流朝向接粉盘40，以将粉末吹至接粉盘40，便于收集粉末，再次利用，进一步降低粉末使用量。在接粉盘40内设置有接粉盘抽屉，便于将收集的粉末取出。

此外，激光熔覆过程中，需要定期对熔覆组件3所具有的喷嘴表面进行清洁，避免粘粉现象愈演愈烈，不仅影响粉末汇聚性，而且降低喷嘴的使用寿命。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供的工件熔覆装置还包括打磨组件，打磨组件设置于熔覆工位，用于打磨熔覆组件3所具有的喷嘴。打磨组件包括毛刷盘101，用于旋转打磨喷嘴。毛刷盘101为清洁软性毛刷盘101，通过程序控制，在熔覆一定数量的工件后，将激光头运动到毛刷盘101上方，在电机带动下旋转清洁毛刷盘101，对喷嘴端面进行清洁作业，关于喷嘴端面进行清洁的周期和清洁时长可通过经验预设。

第二方面，本发明实施例还提供一种工件熔覆系统，包括控制器和第一方面所描述的工件熔覆装置，控制器与工件熔覆装置通信连接，用于控制工件熔覆装置工作。

作为一种可能的实现方式，本发明实施例提供的工件熔覆系统还包括承载平台201、防尘罩202和冷却结构，承载平台201用于承载工件熔覆装置。防尘罩202罩设于承载平台201和工件熔覆装置，冷却结构设置于承载平台201，用于冷却熔覆组件3。承载平台201采用一体化安装底板为安装基础，提高本发明实施例提供的工件熔覆装置作业的稳定性。防尘罩202罩设于承载平台201和工件熔覆装置外，为工件熔覆装置提供封闭的作业环境，不仅使得工件在合适的工作环境中稳定可靠工作，而且以免给操作人员带来安全隐患。防尘罩202上开设有防护门、观察视窗等，方便工件安装拆卸以及作业现场的观察。同样的，在测距仪和用于驱动连接板61升降的动力缸外，罩设有防护罩，以保护测距仪和动力缸不被粉末污染，延长测距仪和动力缸的使用寿命。冷却结构可通过冷却水路接头和水管连接外部水冷机，利用循环水路实现对熔覆组件3的降温冷却。

为了便于理解，现以如图6所示的玻璃模具冲头为例，对本发明实施例提供的工件熔覆系统的工作过程以及熔覆方法进行详细的说明，当然此处只是举例说明，不作具体限定。

如图1和图5所示，操作人员将待熔覆的玻璃模具冲头放置于位于收纳工位的储料盘7上，设置于第三支撑架23上的抓取组件，在控制器的控制下，第三支撑架23带动抓取组件沿着第一轨道1、第二轨道和第三轨道向靠近玻璃模具冲头的方向移动。驱动连接板61升降的动力缸驱动连接板61下降，第二驱动机构63驱动抓取爪62抓取待熔覆的玻璃模具冲头。之后，第一支撑架21同步带动熔覆组件3和抓取组件向靠近熔覆工位的方向移动。到达熔覆工位后，抓取组件释放待熔覆的玻璃模具冲头，待熔覆的玻璃模具冲头由夹持组件4夹持。校准组件校准待熔覆的玻璃模具冲头的轴线与夹持组件4的旋转轴线的同轴度以及检测待熔覆的玻璃模冲头的圆跳动，以提高熔覆质量，避免对待熔覆的玻璃模具冲头残次品进行无效熔覆。测距仪探测待熔覆的玻璃模具冲头顶端下方5mm-25mm位置处至测距仪激光发射头的距离，存储并输出距离信号，反馈至控制系统，闭环控制校准单元对待熔覆的玻璃模具冲头进行同轴修正。经过校准单元的校准后，如果测距仪所测距离相差超出预设值，则判断该待熔覆的玻璃模具冲头的圆跳动公差大于预设范围，可以列为残次品，从夹持组件4上取下残次品玻璃模具冲头，因此，杜绝了对于残次品玻璃模具冲头的无效熔覆加工，节约资源投入。使用熔覆组件3对玻璃模具冲头进行熔覆时，夹持组件4驱动玻璃模具冲头旋转，同时调整玻璃模具冲头的轴线相对熔覆组件3的轴线的角度α。玻璃模具冲头的轴线与熔覆组件3的轴线的角度α、熔覆速率以及熔覆功率根据实际情况进行设置，此处不作具体限定。

熔覆后的玻璃模具冲头由抓取组件抓取，第一支撑架21同步带动熔覆组件3和抓取组件向靠近收纳工位的方向移动。到达收纳工位后，第二驱动机构63驱动抓取爪62移动，以释放熔覆后的玻璃模具冲头，使得玻璃模具冲头沿着下料滑道30滑落至容纳箱8内，自动完成玻璃模具冲头的抓取、熔覆、收纳工作以及过程中的相应工具清洁维护。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种工件熔覆装置，其特征在于，包括：

第一轨道，沿第一方向延伸，所述第一轨道沿所述第一方向设置有熔覆工位和收纳工位；

支撑组件，沿所述第一方向滑动设置于所述第一轨道，所述支撑组件在所述熔覆工位和所述收纳工位之间往复移动；

熔覆组件，随动地设置于所述支撑组件，用于在所述熔覆工位熔覆工件；

夹持组件，设置于所述熔覆工位，用于夹持所述工件；所述夹持组件用于驱动所述工件绕所述夹持组件的轴线旋转以及调整所述工件的轴线相对所述熔覆组件的轴线的角度α；

校准组件，用于检测所述工件的圆跳动并校准所述工件的轴线与所述夹持组件的旋转轴线的同轴度。

2.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述校准组件包括：

测距仪，随动地设置于所述支撑组件，所述测距仪用于探测由所述夹持组件夹持的所述工件距所述测距仪的距离，并输出距离信号；

校准单元，设置于所述熔覆工位，根据所述距离信号对所述工件的轴线与所述夹持组件的旋转轴线的同轴度进行校准。

3.根据权利要求2所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述校准单元包括：

第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述测距仪通信连接，用于接收所述测距仪输出的所述距离信号；

校准杆，与所述第一驱动机构驱动连接；所述第一驱动机构驱动所述校准杆伸缩，用于对所述工件的轴线与所述夹持组件的旋转轴线的同轴度进行校准；

压力传感器，设置于所述校准杆，用于在所述校准杆对所述工件的轴线与所述夹持组件的旋转轴线的同轴度进行校准时，探测所述校准杆作用于所述工件的作用力。

4.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，还包括抓取组件，随动地设置于所述支撑组件；所述抓取组件用于在所述收纳工位抓取待熔覆的所述工件，并释放于所述熔覆工位；所述抓取组件还用于在所述熔覆工位抓取熔覆后的所述工件，并释放于所述收纳工位。

5.根据权利要求4所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述抓取组件包括：

连接板，可升降地设置于所述支撑组件；

抓取爪，活动设置于所述连接板，用于抓取和释放所述工件；

第二驱动机构，设置于所述连接板；所述第二驱动机构与所述抓取爪驱动连接，用于驱动所述抓取爪抓取和释放所述工件。

6.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述支撑组件包括：

第一支撑架，沿所述第一方向滑动设置于所述第一轨道；所述第一支撑架具有第二轨道，所述第二轨道沿第二方向延伸；

第二支撑架，沿所述第二方向滑动设置于所述第二轨道；所述第二支撑架具有第三轨道，所述第三轨道沿第三方向延伸；所述第三方向与所述第一方向之间具有夹角β，0°＜β＜180°，所述第二方向同时与所述第一方向和所述第三方向垂直；

第三支撑架，沿所述第三方向滑动设置于所述第三轨道；所述熔覆组件设置于所述第三支撑架。

7.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述夹持组件为设置有三爪卡盘的两轴变位机，用于夹持所述工件，并驱动所述工件绕所述夹持组件的轴线旋转，以及调节所述工件的轴线延伸方向。

8.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，还包括：

储料盘，设置于所述收纳工位，用于放置待熔覆的所述工件；

容纳箱，设置于所述收纳工位，用于放置熔覆后的所述工件。

9.根据权利要求1所述的工件熔覆装置，其特征在于，还包括：

清扫组件，设置于所述熔覆工位，用于清理所述夹持组件上的粉末；

打磨组件，设置于所述熔覆工位，用于打磨所述熔覆组件所具有的喷嘴。

10.根据权利要求9所述的工件熔覆装置，其特征在于，所述清扫组件包括输气管，用于输送压缩空气，以对所述夹持组件进行吹气清理；和/或，所述打磨组件包括毛刷盘，用于旋转打磨所述喷嘴。

11.一种工件熔覆系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至10任一项所述的工件熔覆装置；

控制器，与所述工件熔覆装置通信连接，用于控制所述工件熔覆装置工作。

12.根据权利要求11所述的工件熔覆系统，其特征在于，还包括：

承载平台，用于承载所述工件熔覆装置；

防尘罩，罩设于所述承载平台和所述工件熔覆装置；

冷却结构，设置于所述承载平台，用于冷却所述熔覆组件。

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