CN115041713A - 一种加工头快换装置及增减材复合修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工头快换装置及增减材复合修复系统，加工头快换装置包括主架、第一夹取组件、第二夹取组件、夹取驱动组件和工作头；第一夹取组件包括呈相对的两个抓手件，抓手件与主架铰接；第二夹取组件包括呈相对的两个卡扣件，两个抓手件与两个卡扣件呈矩形排列设置，卡扣件与主架铰接；夹取驱动组件包括设置于主架底部的移动块、用于驱动移动块上下移动的夹取驱动单元，夹取驱动单元安装于主架，移动块同时与两个卡扣件、两个抓手件传动连接、以带动两个抓手件、两个卡扣件分别相互往内夹紧；两个抓手件和两个卡扣件分别与工作头四周侧面抵接。只通过一个夹取驱动单元来驱动移动块移动即可实现第一夹取组件、第二夹取组件的夹取动作。

Description

一种加工头快换装置及增减材复合修复系统

技术领域

本发明涉及激光熔覆增减材复合制造领域，特别涉及一种加工头快换装置及增减材复合修复系统。

背景技术

目前以激光熔覆为代表的高能束增材制造技术利用高能密度的激光束使基材表面的熔覆材料与熔覆层一起熔凝，在基材上形成致密的冶金结合熔覆合金层。熔覆层组织致密，热影响区域较小不易发生变形等缺陷，而且熔覆材料选择范围广，适应性强，对零部件进行增材修复之后，对于风力发电机内部零件，其表面质量通常无法达到使用要求，须进行减材加工处理等工序，以达到原零件使用要求。

在增减才修复中需要不同的加工头，而对于同一个加工机械臂，如何将不同加工头以及满足不同功能需要的模块复合起来，是本领域技术人员需要解决的一个重要课题，虽然市场上出现一些加工头快换装置，但是现有的加工头快换装置存在装夹不牢固、结构复杂的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种加工头快换装置及增减材复合修复系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

首先本发明提供一种加工头快换装置，其包括：主架、第一夹取组件、第二夹取组件、夹取驱动组件和工作头；第一夹取组件包括呈相对设置于主架底部的两个抓手件，所述抓手件与主架铰接；第二夹取组件包括呈相对设置于主架底部的两个卡扣件，两个抓手件与两个卡扣件呈矩形排列设置，所述卡扣件与主架铰接；夹取驱动组件包括设置于主架底部的移动块、用于驱动移动块上下移动的夹取驱动单元，所述夹取驱动单元安装于主架，所述移动块同时与两个卡扣件、两个抓手件传动连接、以带动所述两个抓手件、两个卡扣件分别相互往内夹紧；两个抓手件和两个卡扣件分别与工作头四周侧面抵接。

本发明提供加工头快换装置的有益效果是：在使用时，通过夹取驱动单元带动移动块上下往复移动，在移动块上下往复移动的过程中，可带动两个卡扣件、两个抓手件绕主架摆动，使得两个抓手件往内夹紧和两个卡扣件往内夹紧，这样两个抓手件和两个卡扣件可分别与工作头四周侧面抵接，实现对工作头的夹取，本加工头快换装置结构简单，只是通过一个夹取驱动单元来驱动移动块移动即可实现第一夹取组件、第二夹取组件的夹取动作。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移动块通过弹性件与抓手件连接。

本方案的移动块分别通过弹性件带动两个抓手件来实现相互夹紧，使得两个抓手件与工作头之间可实现弹性的夹紧，移动块移动的距离越长，两个抓手件对工作头夹紧的稳定性更好，也可满足不同尺寸大小的工作头。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述抓手件与主架之间设置有扭簧，所述扭簧始终给抓手件提供往外张的力矩。

本方案中的抓手件通过内置的扭簧实现复位，扭簧驱动抓手件往外张开，这样使得两个抓手件可快速地张开，而夹紧时，移动块带动两个抓手件相互夹紧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主架包括固定悬挂于底部的固定板，所述卡扣件包括呈上下弯折连接的第一卡板和第二卡板，所述卡扣件的弯折处与固定板边沿铰接，所述第一卡板弯折内侧与所述移动块顶部边沿抵触，所述第一卡板的长度大于第二卡板的长度。

本方案中的卡扣件通过往内弯折的第一卡板与所述移动块顶部边沿抵触，在移动块往上移动时，移动块通过第一卡板带动第二卡板绕铰链转动，使得两个第二卡板相互对工作头实现夹紧，第一卡板的长度大于第二卡板的长度，也就是说第一卡板的一端大于第二卡板一端的重量，当移动块往下移动时，第一卡板就自动地往下摆动，带动第二卡板往外张开。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述固定板上设置有第一磁块，所述工作头顶部设置有与第一磁块磁性相反的第二磁块。

本方案中的固定板通过第一磁块与工作头顶部上的第二磁块实现吸附的效果，可实现工作头的定位，在夹持时，工作头预先吸附在固定板上，之后夹取驱动单元才动作。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作头其中两对侧面均设置有上下倾斜的扣槽，所述第二卡板与所述扣槽扣合。

本方案中的第二卡板可与扣槽扣合，在移动块往上移动时，第二卡板逐渐往扣槽内扣，直到完全卡紧时，移动块也随之无法往上继续向上运动，第二卡板给扣槽向上的分力可以让工作头紧贴固定板，实现上下方向的夹紧固定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述抓手件的下端设置有往内弯折的扣板，所述工作头其中两对侧面均设置有与扣板扣合的横槽。

本方案的抓手件通过扣板来与横槽扣合，实现抓手件的夹紧定位。

作为上述技术方案的进一步改进，在两个抓手件上设置有第一磁条，所述工作头其中两对侧面设置有与第一磁条磁性相同的第二磁条。当两个抓手件从工作头上方往下套入时，通过每一侧的第一磁条与第二磁条的相互排斥作用让工作头能够顺利进入两个抓手件之间，实现快速准确的夹取。

本发明还提供一种增减材复合修复系统，其包括上述的加工头快换装置，还包括可旋置物架、机械臂，所述主架安装于机械臂的执行末端上，所述可旋置物架设置有多个同于放置工作头的放置槽位。

本方案通过可旋置物架来放置工作头，在可旋置物架设置有多个放置槽位，不同的工作头一一放置于多个放置槽位上，可旋置物架通过旋转可以让目标工作头到达机械臂旁侧设定的位置，方便同一位置抓取，而机械臂通过主架带动第一夹取组件、第二夹取组件、夹取驱动组件一起移动，实现对工作头的抓取、运动。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括设置于机械臂旁侧的激光送粉区、修复区，所述夹取驱动单元为气缸，所述机械臂安装有给气缸供气的气泵。

激光送粉区内配置有机械臂控制器、送粉器、激光控制器，确保增减材过程中的送粉和激光能源供给，修复区待加工的工件放置的区域，机械臂带动加工头快换装置在激光送粉区、修复区之间运动，实现激光熔覆复合增减材各加工工序，其中本方案的夹取驱动单元采用气缸，并且通过气泵来对气缸供气，气缸的动作更加迅速，提高工作头夹取的效率。

本增减材复合修复系统的有益效果是：可以实现在零件修复过程中，根据不同场景的需要快速更换不同的工作头，并将作业头区单独分开来，避免机械臂末端执行器多作业头相互干涉，降低设备冗杂度，减少工作区域的占用空间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明所提供的增减材复合修复系统，其一实施例的结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大图；

图3是本发明所提供的加工头快换装置，其一实施例的结构示意图；

图4是本发明所提供的可旋置物架，其一实施例的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、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，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，本发明的增减材复合修复系统作出如下实施例：

本实施例的增减材复合修复系统包括激光送粉区900、修复区910、设置于激光送粉区900与修复区910之间的加工头快换区，加工头快换区包括有加工头快换装置、可旋置物架700、机械臂800、机台，所述可旋置物架700、机械臂800安装于机台上。

其中激光送粉区900内配置有机械臂控制器、送粉器、激光控制器，确保增减材过程中的送粉和激光能源供给，修复区910待加工的工件放置的区域，本实施例的修复区910以修复风力发电机大型齿轮为例，提供固定齿轮的架子。

而本实施例的加工头快换装置包括主架100、第一夹取组件、第二夹取组件、夹取驱动组件和工作头600。

而机械臂800为多轴机器臂结构，主架100安装在机械臂800执行末端的电机上，是整个快换装置的基准。

可旋置物架700设置有环形间隔设置的多个放置槽位，放置槽位用于放置不同的工作头600，本实施例的工作头600包括有激光熔覆头、减材加工头、三维扫描仪，不同的工作头600其顶部结构均相同，以满足快换适用性。

其中第一夹取组件包括两个抓手件200，两个抓手件200呈左右相对对称设置于主架100底部，抓手件200上端呈往内弯折设置，抓手件200上端与主架100铰接，并且在抓手件200与主架100之间铰接处设置有扭簧，扭簧用于始终给抓手件200提供往外张开的力，抓手件200通过内置的扭簧实现复位，扭簧驱动抓手件200往外张开，这样使得两个抓手件200可快速地张开。

而第二夹取组件包括两个卡扣件300，两个卡扣件300呈前后相对对称设置于主架100底部，两个抓手件200设置于两个抓手件200之间，使得两个卡扣件300与两个抓手件200呈矩形排列，本实施例的主架100包括有固定板110，固定板110通过四根竖杆与主架100的底部固定连接，使得固定板110固定悬挂于主架100的底部，卡扣件300与固定板110铰接，固定板110用于与工作头600的顶面抵触，实现定位。

本实施例的夹取驱动组件包括移动块400和夹取驱动单元500，移动块400设置于主架100底面与固定板110之间，夹取驱动单元500用于驱动移动块400上下往复移动，移动块400与两个卡扣件300、两个抓手件200传动连接，在移动块400往上移动的过程中，可带动两个抓手件200、两个卡扣件300分别相互往内夹紧，其中两个抓手件200的下端和两个卡扣件300的下端分别与工作头600四侧面抵接，实现对工作头600的夹取，本加工头快换装置结构简单，只是通过一个夹取驱动单元500来驱动移动块400移动即可实现第一夹取组件、第二夹取组件的夹取动作。

进一步地，卡扣件300包括依次连接的第一卡板310和第二卡板320，第一卡板310和第二卡板320呈上下弯折设置，第一卡板310和第二卡板320之间的连接处为卡扣件300的弯折处，该弯折处与固定板110的边沿铰接，第一卡板310的弯折内侧面与移动块400的顶部边沿抵触但无约束，当移动块400往上移动时，移动块400通过第一卡板310带动第二卡板320绕铰链转动，使得两个第二卡板320相互对工作头600实现夹紧，其中第一卡板310的长度要大于第二卡板320的长度，也就是说第一卡板310的一端大于第二卡板320一端的重量，当移动块400往下移动时，第一卡板310就自动地往下摆动，带动第二卡板320往外张开。

在工作头600前后侧面上均设置有扣槽610，扣槽610呈上下倾斜设置的，的第二卡板320可与扣槽610扣合，在移动块400往上移动时，第二卡板320逐渐往扣槽610内扣，直到完全卡紧时，移动块400也随之无法往上继续向上运动，第二卡板320给扣槽610向上的分力可以让工作头600紧贴固定板110，实现上下方向的夹紧固定。

而抓手件200的下端设有往内弯折的扣板210，在工作头600左右侧面上均设有横槽620，抓手件200通过扣板210来与横槽620扣合，实现抓手件200的夹紧定位。

移动块400往上移动的过程中，抓手件200和卡扣件300的作用力不断增大，由于对称受力，工作头600可以相对于主架100完全限制自由度，从而实现工作头600的定位与夹紧。

此外，在移动块400与抓手件200之间连接有弹性件410，移动块400分别通过弹性件410带动两个抓手件200来实现相互夹紧，使得两个抓手件200与工作头600之间可实现弹性的夹紧，移动块400移动的距离越长，两个抓手件200对工作头600夹紧的稳定性更好，也可满足不同尺寸大小的工作头600，本实施例的弹性件410采用弹簧，其中每一侧设置有两条弹簧，在其他实施例中，可设置其他弹性件410，例如橡胶条等。

更进一步地，为了实现工作头600的更好定位，所述固定板110固定有第一磁块，所述工作头600顶部固定有第二磁块，第一磁块与第二磁块磁性相反设置，固定板110通过第一磁块与工作头600顶部上的第二磁块实现吸附的效果，可实现工作头600的定位，在夹持时，工作头600预先吸附在固定板110上，之后夹取驱动单元500才动作。

以及，抓手件200固定有第一磁条，工作头600的侧面固定有第二磁条，第一磁条与第二磁条磁性相同，当两个抓手件200从工作头600上方往下套入时，通过每一侧的第一磁条与第二磁条的相互排斥作用让工作头600能够顺利进入两个抓手件200之间，实现快速准确的夹取。

本实施例中的夹取驱动单元500采用气缸，并且在机械臂800上安装有气泵810，气泵810通过气压阀与气缸连接，气泵810给气缸供气，气压阀可以控制气缸往复运动，气缸固定于主架100上，而气缸的伸缩杆与移动块400连接，气缸的动作更加迅速，提高工作头600夹取的效率。

在使用时，不同的工作头600一一放置于多个放置槽位上，可旋置物架700通过旋转可以让目标工作头600到达机械臂800旁侧设定的位置，方便同一位置抓取，机械臂800通过主架100带动第一夹取组件、第二夹取组件、夹取驱动组件一起移动，通过气缸来驱动移动块400往复移动，带动两个卡扣件300、两个抓手件200绕主架100摆动，实现往内夹紧和往外张开，对工作头600实现快速的夹取。

实现在零件修复过程中，根据不同场景的需要快速更换不同的工作头600，并将作业头区单独分开来，避免机械臂800末端执行器多作业头相互干涉，降低设备冗杂度，减少工作区域的占用空间。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种加工头快换装置，其特征在于：其包括：

主架(100)；

第一夹取组件，其包括呈相对的两个抓手件(200)，所述抓手件(200)与主架(100)铰接；

第二夹取组件，其包括呈相对的两个卡扣件(300)，两个抓手件(200)与两个卡扣件(300)呈矩形排列设置，所述卡扣件(300)与主架(100)铰接；

夹取驱动组件，其包括设置于主架(100)底部的移动块(400)、用于驱动移动块(400)上下移动的夹取驱动单元(500)，所述移动块(400)同时与两个卡扣件(300)、两个抓手件(200)传动连接、以带动所述两个抓手件(200)、两个卡扣件(300)分别相互往内夹紧；

工作头(600)，两个抓手件(200)和两个卡扣件(300)分别与工作头(600)四周侧面抵接。

2.根据权利要求1所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

所述移动块(400)通过弹性件(410)与抓手件(200)连接。

3.根据权利要求2所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

在所述抓手件(200)与主架(100)之间设置有扭簧，所述扭簧始终给抓手件(200)提供往外张的力矩。

4.根据权利要求1所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

所述主架(100)包括固定悬挂于底部的固定板(110)，所述卡扣件(300)包括呈上下弯折连接的第一卡板(310)和第二卡板(320)，所述卡扣件(300)的弯折处与固定板(110)边沿铰接，所述第一卡板(310)弯折内侧与所述移动块(400)顶部边沿抵触，所述第一卡板(310)的长度大于第二卡板(320)的长度。

5.根据权利要求4所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

所述固定板(110)设置有第一磁块，所述工作头(600)顶部设置有与第一磁块磁性相反的第二磁块。

6.根据权利要求4所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

所述工作头(600)其中两对侧面均设置有上下倾斜的扣槽(610)，所述第二卡板(320)与所述扣槽(610)扣合。

7.根据权利要求1所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

所述抓手件(200)的下端设置有往内弯折的扣板(210)，所述工作头(600)其中两对侧面均设置有与扣板(210)扣合的横槽(620)。

8.根据权利要求1所述的一种加工头快换装置，其特征在于：

两个抓手件(200)均设置有第一磁条，所述工作头(600)其中两对侧面设置有与第一磁条磁性相同的第二磁条。

9.一种增减材复合修复系统，其特征在于：其包括如权利要求1至8任意一项所述的加工头快换装置，还包括可旋置物架(700)、机械臂(800)，所述主架(100)安装于机械臂(800)的执行末端上，所述可旋置物架(700)设置有多个同于放置工作头(600)的放置槽位。

10.根据权利要求9所述的一种增减材复合修复系统，其特征在于：

还包括设置于机械臂(800)旁侧的激光送粉区(900)、修复区(910)，所述夹取驱动单元(500)为气缸，所述机械臂(800)安装有给气缸供气的气泵(810)。

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