CN205043167U - 一种金属快速成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属快速成型设备，属于金属成型技术领域。所述金属快速成型设备包括：可编程控制器；工业机器人与可编程控制器连接；激光头与工业机器人固定连接，激光头与可编程控制器连接；摇篮工作台与可编程控制器连接，金属放置在摇篮工作台上。本实用新型金属快速成型设备价格低廉，后期保养方便，节约资金。

Description

一种金属快速成型设备

技术领域

本实用新型涉及金属成型技术领域，特别涉及一种金属快速成型设备。

背景技术

近几年来激光快速制造技术处在飞速发展中，主要有立体光造型(SLA)技术、选择性激光烧结(SLS)技术、激光薄片叠层制造(LOM)技术、激光熔覆成形(LCF)技术等。除了选择性激光烧结和激光熔覆成形技术外，其余都只能制造出非金属原型(如聚合物、蜡、纸或包敷粉末)，他们虽然具有良好的形状精度，但是不具备机械强度和力学性能，需经过二次铸造才能得到最终的金属原型。而快速制造技术的发展趋势是金属零件的直接快速制造，国外各主要发达国家均大力发展能够直接制造出全密度高强度功能性金属零件的新型快速制造技术。

现有技术中，激光熔覆快速成型设备主要有三轴数控和五轴数控两种。三轴数控主要用来制造简单的零件，而对于有悬臂结构的复杂零件则需要五轴数控来完成，但是这种设备价格很昂贵，而且后续维修保养较为麻烦，一些小型企业及学校研究所望而却步。因此，迫切需要一种价格便宜简单易用的金属快速成型设备来满足复杂零件制造的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种金属快速成型设备，解决了或部分解决了现有技术中激光熔覆快速成型技术中的对于有悬臂结构的复杂零件快速成型的设备价格昂贵，后续维修保养较为麻烦的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种金属快速成型设备包括可编程控制器；工业机器人，与所述可编程控制器连接；激光头，固定于所述工业机器人上，并与所述可编程控制器连接；摇篮工作台，与所述可编程控制器连接，所述金属放置在所述摇篮工作台上；其中，所述可编程控制器向所述工业机器人及摇篮工作台发送控制信号，所述工业机器人及摇篮工作台接收所述控制信号并执行动作，所述可编程控制器向所述激光头发送熔覆信号，所述激光头进行工作，所述激光头对所述金属进行熔覆快速成型。

进一步地，所述工业机器人包括六轴工业机器人。

进一步地，所述六轴工业机器人包括基座、墩、大臂、小臂、手腕及转动关节；所述转动关节包括伺服电机、减速机及旋转轴；所述基座与所述墩连接处构成第一转动关节，所述第一转动关节的旋转轴呈竖直方向；所述墩与所述大臂连接处构成了第二转动关节，所述第二转动关节的旋转轴呈水平方向；所述大臂与所述小臂连接处构成了第三转动关节，所述第三转动关节的旋转轴呈水平方向；所述小臂与所述手腕连接处构成第四转动关节，所述第四转动关节的旋转轴呈水平方向，且与所述第二转动关节及所述第三转动关节的旋转轴呈90度；所述手腕前端装设有第五转动关节，所述第五转动关节的旋转轴与所述第二转动关节及所述第三转动关节的旋转轴平行；所述手腕前端的端部装设有第六转动关节，所述第六转动关节的旋转轴与所述第四转动关节的旋转轴同轴，所述第六转动关节与所述激光头固定连接。

进一步地，所述手腕前端的第五转动关节为俯仰关节，由电机驱动同步带轮，带动所述第五转动关节的减速机转动；手腕前端的第六转动关节为旋转关节，由电机驱动同步带轮，再通过锥齿轮换向，将动力传递至所述第六转动关节的减速机的输入端，所述第六转动关节的减速机的输出端直接连接负载。

进一步地，所述第一转动关节至第五转动关节均由电机驱动同步带轮，带动所述第一转动关节至第五转动关节的减速机转动。

进一步地，所述摇篮工作台包括二轴摇篮工作台。

本实用新型提供的金属快速成型设备的可编程控制器向工业机器人及摇篮工作台发送控制信号，工业机器人及摇篮工作台接收控制信号并执行动作，可编程控制器向激光头发送熔覆信号，激光头进行工作，激光头对金属进行熔覆快速成型，工业机器人及摇篮工作台价格低廉，后期保养方便，节约资金。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的金属快速成型设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施里提供的工业机器人的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例提供了一种金属快速成型设备包括：可编程控制器、工业机器人1、激光头2及摇篮工作台3。

所述工业机器人1与所述可编程控制器连接。

所述激光头2固定于所述工业机器人1上，并与所述可编程控制器连接。

是摇篮工作台3与所述可编程控制器连接，所述金属放置在所述摇篮工作台3上。

其中，所述可编程控制器向所述工业机器人1及摇篮工作台3发送控制信号，所述工业机器人1及摇篮工作台3接收所述控制信号并执行动作，所述可编程控制器向所述激光头2发送熔覆信号，所述激光头2进行工作，所述激光头2对所述金属进行熔覆快速成型。

参见图2，详细介绍工业机器人1的结构。

所述工业机器人1包括：六轴工业机器人。所述六轴工业机器人包括：基座4、墩5、大臂6、小臂7、手腕8及转动关节。所述转动关节包括伺服电机、减速机及旋转轴。所述基座4与所述墩5连接处构成第一转动关节9，所述第一转动关节9的旋转轴呈竖直方向。

所述墩5与所述大臂6连接处构成了第二转动关节10，所述第二转动关节10的旋转轴呈水平方向。

所述大臂6与所述小臂7连接处构成了第三转动关节11，所述第三转动关节11的旋转轴呈水平方向。

所述小臂7与所述手腕8连接处构成第四转动关节12，所述第四转动关节12的旋转轴呈水平方向，且与所述第二转动关节10及所述第三转动关节11的旋转轴呈90度。

所述手腕8前端装设有第五转动关节13，所述第五转动关节13的旋转轴与所述第二转动关节10及所述第三转动关节11的旋转轴平行。所述手腕8前端的第五转动关节13为俯仰关节，由电机驱动同步带轮，带动所述第五转动关节13的减速机转动。

所述手腕8前端的端部装设有第六转动关节14，所述第六转动关节14的旋转轴与所述第四转动关节12的旋转轴同轴。手腕8前端的第六转动关节14为旋转关节，由电机驱动同步带轮，再通过锥齿轮换向，将动力传递至所述第六转动关节14的减速机的输入端，所述第六转动关节14的减速机的输出端直接连接负载。所述第六转动关节14与所述激光头2固定连接。具体地，在本实施方式中，所述第六转动关节14通过螺栓与所述激光头2固定连接，在其它实施方式中，所述第六转动关节14可通过其它方式如轴销等与所述激光头2固定连接。

所述第一转动关节9至第五转动关节13均由电机驱动同步带轮，带动所述第一转动关节9至第五转动13关节的减速机转动。

详细介绍摇篮工作台3的结构。

所述摇篮工作台3包括二轴摇篮工作台。所述可编程控制器将动作信号发送给所述摇篮工作台3，摇篮工作台3动作，带动固定设置在摇篮工作台3上的金属动作。

为了更清楚介绍本实用新型实施例，下面从本实用新型实施例的使用方法上予以介绍。

根据具体情况将工业机器人1和摇篮工作台3进行配对。测量工业机器人1基点到摇篮工作台3基点的笛卡尔坐标系位移，并将此数据发送给可编程控制器。测量摇篮工作台3基点到摇篮工作台3第一轴心的笛卡尔坐标系位移，并将此数据发送给可编程控制器。测量摇篮工作台3第一轴心到摇篮工作台3第二轴心的笛卡尔坐标系位移，并将此数据发送给可编程控制器。测量摇篮工作台3第二轴心到摇篮工作台3原点的笛卡尔坐标系位移，并将此数据发送给可编程控制器。

将事先编辑好路径的加工程序导入到可编程控制器中并执行，可编程控制器首先向工业机器人1发送动作信号，基座4上端与墩5连接，构成第一转动关节9，其旋转轴呈竖直方向，基座4的上端固定有伺服电机和减速机，减速机的输出端与墩5的下部连接，从而实现第一转动关节9的动力传动，该处的减速机优选中空型减速机，以便于电机和气管接线的布置。墩5与大臂6构成了第二转动关节10，该关节的旋转轴呈水平方向，同时，墩5上固定有伺服电机和减速机，减速机的输出端与大臂6连接，当电机转动时，减速机带动大臂6相对墩5产生往复摆动。大臂6与小臂7构成了第三转动关节11，该关节的结构及传动方式与第二转动关节10相同。小臂7与手腕8构成第四转动关节12，该关节的旋转轴呈水平方向，且与第二转动关节10、第三转动关节11的旋转轴呈90度，该处的电机固定在小臂7上，减速机采用中空结构，电机与减速机偏置放置，在电机的驱动下，手腕8相对于小臂7自由转动，该处采用中空结构，是便于第五转动关节13、第六转动关节14气管和电线的走线。手腕8前端的第五转动关节13是俯仰关节，其旋转轴与第二转动关节10、第三转动关节11的旋转轴平行。由电机驱动同步带轮，带动减速机转动，最后实现手腕8前端相对于手腕固定件的转动(俯仰)。手腕8前端的第六转动关节14是旋转关节，其旋转轴与第四转动关节12的旋转轴同轴，由电机驱动同步带轮，再通过锥齿轮换向，将动力传递至第六转动关节14的减速机的输入端，第六转动关节14减速机的输出法兰直接接负载。对于具有悬臂结构的复杂零件，第六转动关节14先带动激光头2完成工件的一部分快速成型后，可编程控制器向摇篮工作台2发送动作信号，摇篮工作台2运动，带动加工工件变换姿势，第六转动关节14再带动激光头2继续先前姿势无法到达范围的快速成型。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种金属快速成型设备，其特征在于，包括：

可编程控制器；

工业机器人(1)，与所述可编程控制器连接；

激光头(2)，固定于所述工业机器人(1)上，并与所述可编程控制器连接；

摇篮工作台(3)，与所述可编程控制器连接，所述金属放置在所述摇篮工作台(3)上；

其中，所述可编程控制器向所述工业机器人(1)及摇篮工作台(3)发送控制信号，所述工业机器人(1)及摇篮工作台(3)接收所述控制信号并执行动作，所述可编程控制器向所述激光头(2)发送熔覆信号，所述激光头(2)进行工作，所述激光头(2)对所述金属进行熔覆快速成型。

2.根据权利要求1所述的成型设备，其特征在于：

所述工业机器人(1)包括六轴工业机器人。

3.根据权利要求2所述的成型设备，其特征在于，所述六轴工业机器人包括：

基座(4)、墩(5)、大臂(6)、小臂(7)、手腕(8)及转动关节；

所述转动关节包括伺服电机、减速机及旋转轴；

所述基座(4)与所述墩(5)连接处构成第一转动关节(9)，所述第一转动关节(9)的旋转轴呈竖直方向；

所述墩(5)与所述大臂(6)连接处构成了第二转动关节(10)，所述第二转动关节(10)的旋转轴呈水平方向；

所述大臂(6)与所述小臂(7)连接处构成了第三转动关节(11)，所述第三转动关节(11)的旋转轴呈水平方向；

所述小臂(7)与所述手腕(8)连接处构成第四转动关节(12)，所述第四转动关节(12)的旋转轴呈水平方向，且与所述第二转动关节(10)及所述第三转动关节(11)的旋转轴呈90度；

所述手腕(8)前端装设有第五转动关节(13)，所述第五转动关节(13)的旋转轴与所述第二转动关节(10)及所述第三转动关节(11)的旋转轴平行；

所述手腕(8)前端的端部装设有第六转动关节(14)，所述第六转动关节(14)的旋转轴与所述第四转动关节(12)的旋转轴同轴，所述第六转动关节(14)与所述激光头(2)固定连接。

4.根据权利要求3所述的成型设备，其特征在于：

所述手腕(8)前端的第五转动关节(13)为俯仰关节，由电机驱动同步带轮，带动所述第五转动关节(13)的减速机转动；

手腕(8)前端的第六转动关节(14)为旋转关节，由电机驱动同步带轮，再通过锥齿轮换向，将动力传递至所述第六转动关节(14)的减速机的输入端，所述第六转动关节(14)的减速机的输出端直接连接负载。

5.根据权利要求3所述的成型设备，其特征在于：

所述第一转动关节(9)至第五转动关节(13)均由电机驱动同步带轮，带动所述第一转动关节(9)至第五转动(13)关节的减速机转动。

6.根据权利要求1所述的成型设备，其特征在于：

所述摇篮工作台(3)包括二轴摇篮工作台。