CN206308420U - 一种激光强化涂覆装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光强化涂覆装备，包括静平台、动平台、第一支链、第二支链，所述动平台设置在经平台的下方，所述第一支链和第二支链的固定端连接静平台，第一支链和第二支链的输出端连接动平台，所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条。本实用新型采用四个伺服电机作为动力源，驱动动平台上的激光头实现空间多自由度运动，以PLC为控制核心，采用闭环控制系统确保激光头的空间运动精度和稳定性，能够对具有空间复杂曲面特征的工件进行表面激光强化涂覆。本实用新型采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点。

Description

一种激光强化涂覆装备

技术领域

本实用新型涉及激光强化装置技术领域，更具体的说，尤其涉及一种激光强化涂覆装备。

背景技术

激光涂覆作为激光表面处理的一种重要技术，以低成本的材料为基材，制成表面高性能的材料，能够最大程度的利用稀有金属材料，降低制造成本。随着激光涂覆技术的广泛，其激光涂覆装备也不断被研发。

申请号为201180033905.3中国实用新型专利公开了一种用于涂覆固体涂层的方法和装置，利用固定的辐射源发射一光束对样品进行涂覆，且单个驱动装置驱动工件在X/Y轴方向移动。申请号为201410421936.1中国实用新型专利公开了一种环形激光带冲击强化孔壁的方法和装置，利用激光器输出的激光束强化孔类工件的孔壁，且激光器是固定不动，工作台带动工件沿孔的轴向移动。申请号为201510138715.8中国实用新型专利公开了微球全向运动涂覆装置，利用两个电机带动工件沿某一水平方向的移动和绕轴心旋转，从而对微球进行均匀涂覆强化。但是，上述三个实用新型都是采用移动工件的方式，且工件的自由度只有2个，同时，激光强化涂覆的工件都是针对简单外形的工件，例如孔类工件的孔壁强化或者球类工件的表面强化。难以实现对一些具有复杂曲面特征的工件进行强化涂覆。

针对上述不足，需要设计和开发一种激光强化涂覆装备，以补足上述各个缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足而提供的一种激光强化涂覆装备，可以对一些具有复杂曲面特征的工件进行激光强化涂覆。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种激光强化涂覆装备，包括静平台、动平台、第一支链、第二支链，所述动平台设置在经平台的下方，所述第一支链和第二支链的固定端连接静平台，第一支链和第二支链的输出端连接动平台，所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条。

所述第一支链包括第一电机、第一联轴器、第一丝杠、第一支撑轴承、第一丝杠螺母、第一固定支架、第一移动支架和第一连杆；所述第一电机通过螺栓固定连接在静平台上，第一电机的输出端通过第一联轴器连接第一丝杠；所述第一固定支架的顶部通过螺栓固定连接在静平台上；所述第一丝杠的一端连接第一联轴器，第一丝杠的另一端连接第一支撑轴承，所述第一支撑轴承内嵌在第一固定支架的下端槽内；所述第一移动支架上端通过螺栓与第一丝杠螺母固定连接，第一移动支架的下端固定有连接架；所述连接架通过第一连杆连接在第一移动支架上，连接架的下端通过移动端连接件连接第一连杆的上端；所述移动端连接件包括移动端上接件、移动端中间件和移动端下接件；所述移动端上接件的一端与连接架的下端固定连接，移动端上接件的另一端与移动端中间件铰接；所述移动端下接件的一端与移动端中间件铰接，移动端下接件的另一端和第一连杆的上端通过紧固螺钉固定连接，所述移动端上接件和移动端下接件与移动端中间件之间的铰接轴方向相互垂直；所述第一连杆的的下端通过平台连接件连接动平台；所述平台连接件包括平台上接件、平台中间件和平台下接件；所述平台上接件的一端通过紧固螺钉连接第一连杆的下端，平台上接件的另一端与平台中间件铰接；所述平台下接件的一端与移动端中间件铰接，平台下接件的另一端通过紧固螺钉和固定在动平台上的轴连接，所述平台上接件和平台下接件与平台中间件之间的铰接轴方向相互垂直。

所述第二支链包括第二电机、第二联轴器、第二丝杠、第二支撑轴承、第二丝杠螺母、第二固定支架、第二移动支架、旋转电机、第三联轴器和第二连杆；所述第二电机通过螺栓固定连接在静平台上，第二电机的输出端通过第二联轴器连接第二丝杠；所述第二固定支架的顶部通过螺栓固定连接在静平台上；所述第二丝杠的一端连接第二联轴器，第二丝杠的另一端连接第二支撑轴承；所述第二支撑轴承内嵌在第二固定支架的底部槽内；所述第二移动支架与第二丝杠螺母通过螺栓固定连接，所述旋转电机支架通过螺栓固定连接在第二移动支架上；所述旋转电机固定在旋转电机支架的内侧，且旋转电机的输出端通过第三联轴器连接第二连杆；所述第二连杆的一端连接第三联轴器，第二连杆的另一端通过平台连接件连接动平台。

所述动平台的底部中央通过螺栓固定连接有激光头安装架，激光头安装在激光头安装架内，待加工工件设置在激光头的正下方。

进一步的，所述激光头安装架包括第一激光固定架和第二激光固定架；所述第一激光固定架和第二激光固定架通过螺栓固定连接，第一激光固定架和第二激光固定架均通过螺栓固定在动平台的底部；第一激光固定架和第二激光固定架相互靠近的面之间的与激光头相配合的半圆环形凸台，第一激光固定架和第二激光固定架上的半圆环形凸台组成的圆环形凸台内嵌入激光头。

本实用新型的控制系统，包括PLC控制器、四个伺服驱动器、三个伺服电机和四个编码器；四个伺服驱动器分别为第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器；三个伺服电机分别为第一电机、第二电机和旋转电机；四个编码器分别为第一编码器、第二编码器、第三编码器和第四编码器；PLC控制器的输出端分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器的输入端并联连接；所述第一伺服驱动器的输出端与第一电机的输入端连接；所述第一编码器的一端与第一电机连接，第一编码器的另一端与第一伺服驱动器连接；所述第二伺服驱动器的输出端与另一个第一电机的输入端连接；所述第二编码器的一端与第一电机连接，第二编码器的另一端与第二伺服驱动器连接；所述第三伺服驱动器的输出端与第二电机的输入端连接；所述第三编码器的一端与第二电机连接，第三编码器的另一端与第三伺服驱动器连接。所述第四伺服驱动器的输出端与旋转电机的输入端连接；所述第四编码器的一端与旋转电机连接，第四编码器的另一端与第四伺服驱动器连接。

所述PLC控制器能够根据输入工件的三维坐标值，通过算法运算得出相应的第一电机、第二电机和旋转电机的转角，之后根据电机转角运算出相应的脉冲数和脉冲频率；所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器接收PLC控制器发出的脉冲信号，分别控制第一电机、第二电机和旋转电机运行；所述编码器采集电机的转角和转速信息，并把采集的信息输送给伺服驱动器，伺服驱动器通过对比初始信息和反馈信息，从而调整相应电机的转速和转角，确保电机达到设定的转速和转角。

本实用新型的工作过程如下：两条第一支链的第一电机和第二支链的第二电机不动，旋转电机运动，动平台上的激光头以第二支链为轴心作旋转运动；旋转电机不动，两条第一支链的第一电机和第二支链的第二电机同步运动，实现动平台上的激光头直线移动以及空间两自由度的旋转。通过第一电机、第二电机和旋转电机的运动，从而实现激光头在空间的移动和旋转。

进一步的，所述第二电机与旋转电机的输出轴同轴心，且第一电机和第二电机为同种电机。

进一步的，所述两个第一支链和一个第二支链连接静平台和动平台，且两个第一支链和一个第二支链的上下两端与静平台和动平台的连接点均呈等边三角形分布。

进一步的，所述第一固定支架的内部两侧设置有两个第一导轨，且套装在第一导轨上的第一滑块通过螺栓固定连接在第一丝杠螺母的两侧。

进一步的，所述第二固定支架的内部两侧设置有两个第二导轨，且套装在第二导轨上的第二滑块通过螺栓固定连接在第二丝杠螺母的两侧。

进一步的，两个第一电机的输出端分别设置有第一编码器和第二编码器，第二电机的输出端设置有第三编码器，旋转电机的输出端设置有第四编码器。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用四个伺服电机作为动力源，驱动动平台上的激光头实现空间多自由度运动，以PLC为控制核心，采用闭环控制系统确保激光头的空间运动精度和稳定性，能够对具有空间复杂曲面特征的工件进行表面激光强化涂覆。本实用新型采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点。

附图说明

图1是本实用新型一种激光强化涂覆装备的整体结构图。

图2是本实用新型一种激光强化涂覆装备的俯视图。

图3是本实用新型第一支链的结构示意图。

图4是本实用新型第二支链的结构示意图。

图5是本实用新型动平台的连接结构示意图。

图6是本实用新型控制系统的结构框图。

图7是本实用新型控制系统的流程图。

图中，1-待加工工件、2-激光头、3-平台下接件、4-平台中间件、5-平台上接件、6-第一连杆、7-移动端下接件、8-移动端中间件、9-移动端上接件、10-第一移动支架、11-第一支撑轴承、12-第一丝杠螺母、13-第一固定支架、14-第一联轴器、15-第一电机、16-静平台、17-第二电机、18-第二导轨、19-第二固定支架、20-第二丝杠螺母、21-第二移动支架、22-旋转电机、23-旋转电机支架、24-第三联轴器、25-第二连杆、26-动平台、27-第一激光固定架、28-第二激光固定架、29-第二联轴器、30-第二丝杠、31-第二滑块、32-第二支撑轴承、33-第一丝杠、34-第一滑块、35-连接架、36-第一导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1～7所示，一种一种激光强化涂覆装备，包括静平台16、动平台26、第一支链、第二支链，所述动平台26设置在静平台16的下方，所述第一支链和第二支链的固定端连接静平台16，第一支链和第二支链的输出端连接动平台26，所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条。

所述第一支链包括第一电机15、第一联轴器14、第一丝杠33、第一支撑轴承11、第一丝杠螺母12、第一固定支架13、第一移动支架10和第一连杆6；所述第一电机15通过螺栓固定连接在静平台16上，第一电机15的输出端通过第一联轴器14连接第一丝杠33；所述第一固定支架13的顶部通过螺栓固定连接在静平台16上；所述第一丝杠33的一端连接第一联轴器14，第一丝杠33的另一端连接第一支撑轴承11，所述第一支撑轴承11内嵌在第一固定支架13的下端槽内；所述第一移动支架10上端通过螺栓与第一丝杠螺母12固定连接，第一移动支架10的下端固定有连接架35；所述连接架35通过第一连杆6连接在第一移动支架10上，连接架35的下端通过移动端连接件连接第一连杆6的上端；所述移动端连接件包括移动端上接件9、移动端中间件8和移动端下接件7；所述移动端上接件9的一端与连接架35的下端固定连接，移动端上接件9的另一端与移动端中间件8铰接；所述移动端下接件7的一端与移动端中间件8铰接，移动端下接件7的另一端和第一连杆6的上端通过紧固螺钉固定连接，所述移动端上接件9和移动端下接件7与移动端中间件8之间的铰接轴方向相互垂直；所述第一连杆6的的下端通过平台连接件连接动平台26；所述平台连接件包括平台上接件5、平台中间件4和平台下接件3；所述平台上接件5的一端通过紧固螺钉连接第一连杆6的下端，平台上接件5的另一端与平台中间件4铰接；所述平台下接件3的一端与移动端中间件8铰接，平台下接件3的另一端通过紧固螺钉和固定在动平台上的轴连接，所述平台上接件5和平台下接件3与平台中间件之间的铰接轴方向相互垂直。

所述第二支链包括第二电机17、第二联轴器29、第二丝杠30、第二支撑轴承32、第二丝杠螺母20、第二固定支架19、第二移动支架21、旋转电机22、第三联轴器24和第二连杆25；所述第二电机17通过螺栓固定连接在静平台16上，第二电机17的输出端通过第二联轴器29连接第二丝杠30；所述第二固定支架19的顶部通过螺栓固定连接在静平台16上；所述第二丝杠30的一端连接第二联轴器29，第二丝杠30的另一端连接第二支撑轴承32；所述第二支撑轴承32内嵌在第二固定支架19的底部槽内；所述第二移动支架21与第二丝杠螺母20通过螺栓固定连接，所述旋转电机支架23通过螺栓固定连接在第二移动支架21上；所述旋转电机22固定在旋转电机支架23的内侧，且旋转电机22的输出端通过第三联轴器24连接第二连杆25；所述第二连杆25的一端连接第三联轴器24，第二连杆25的另一端通过平台连接件连接动平台26。

所述动平台26的底部中央通过螺栓固定连接有激光头安装架，激光头2安装在激光头安装架内，待加工工件1设置在激光头2的正下方。

所述激光头安装架包括第一激光固定架27和第二激光固定架28；所述第一激光固定架27和第二激光固定架28通过螺栓固定连接，第一激光固定架27和第二激光固定架28均通过螺栓固定在动平台26的底部；第一激光固定架27和第二激光固定架28相互靠近的面之间的与激光头2相配合的半圆环形凸台，第一激光固定架27和第二激光固定架28上的半圆环形凸台组成的圆环形凸台内嵌入激光头2。

所述第二电机17与旋转电机22的输出轴同轴心，且第一电机15和第二电机17为同种电机。

所述两个第一支链和一个第二支链连接静平台16和动平台26，且两个第一支链和一个第二支链的上下两端与静平台16和动平台26的连接点均呈等边三角形分布。

所述第一固定支架13的内部两侧设置有两个第一导轨36，且套装在第一导轨36上的第一滑块34通过螺栓固定连接在第一丝杠螺母12的两侧。

所述第二固定支架19的内部两侧设置有两个第二导轨18，且套装在第二导轨18上的第二滑块31通过螺栓固定连接在第二丝杠螺母20的两侧。

两个第一电机15的输出端分别设置有第一编码器和第二编码器，第二电机17的输出端设置有第三编码器，旋转电机的输出端设置有第四编码器。

本实用新型的控制系统，包括PLC控制器、四个伺服驱动器、三个伺服电机和四个编码器；四个伺服驱动器分别为第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器；三个伺服电机分别为第一电机、第二电机和旋转电机；四个编码器分别为第一编码器、第二编码器、第三编码器和第四编码器；PLC控制器的输出端分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器的输入端并联连接；所述第一伺服驱动器的输出端与第一电机的输入端连接；所述第一编码器的一端与第一电机连接，第一编码器的另一端与第一伺服驱动器连接；所述第二伺服驱动器的输出端与另一个第一电机的输入端连接；所述第二编码器的一端与第一电机连接，第二编码器的另一端与第二伺服驱动器连接；所述第三伺服驱动器的输出端与第二电机的输入端连接；所述第三编码器的一端与第二电机连接，第三编码器的另一端与第三伺服驱动器连接。所述第四伺服驱动器的输出端与旋转电机的输入端连接；所述第四编码器的一端与旋转电机连接，第四编码器的另一端与第四伺服驱动器连接。

所述PLC控制器能够根据输入工件的三维坐标值，通过算法运算得出相应的第一电机、第二电机和旋转电机的转角，之后根据电机转角运算出相应的脉冲数和脉冲频率；所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器接收PLC控制器发出的脉冲信号，分别控制第一电机、第二电机和旋转电机运行；所述编码器采集电机的转角和转速信息，并把采集的信息输送给伺服驱动器，伺服驱动器通过对比初始信息和反馈信息，从而调整相应电机的转速和转角，确保电机达到设定的转速和转角。

本实用新型的工作过程如下：两条第一支链的第一电机15和第二支链的第二电机17不动，旋转电机22运动，动平台26上的激光头2以第二支链为轴心作旋转运动；旋转电机22不动，两条第一支链的第一电机15和第二支链的第二电机17同步运动，实现动平台26上的激光头2直线移动以及空间两自由度的旋转。通过第一电机15、第二电机17和旋转电机22的运动，从而实现激光头2在空间的移动和旋转。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种一种激光强化涂覆装备，其特征在于：包括静平台(16)、动平台(26)、第一支链、第二支链，所述动平台(26)设置在静平台(16)的下方，所述第一支链和第二支链的固定端连接静平台(16)，第一支链和第二支链的输出端连接动平台(26)，所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条；

所述第一支链包括第一电机(15)、第一联轴器(14)、第一丝杠(33)、第一支撑轴承(11)、第一丝杠螺母(12)、第一固定支架(13)、第一移动支架(10)和第一连杆(6)；所述第一电机(15)通过螺栓固定连接在静平台(16)上，第一电机(15)的输出端通过第一联轴器(14)连接第一丝杠(33)；所述第一固定支架(13)的顶部通过螺栓固定连接在静平台(16)上；所述第一丝杠(33)的一端连接第一联轴器(14)，第一丝杠(33)的另一端连接第一支撑轴承(11)，所述第一支撑轴承(11)内嵌在第一固定支架(13)的下端槽内；所述第一移动支架(10)上端通过螺栓与第一丝杠螺母(12)固定连接，第一移动支架(10)的下端固定有连接架(35)；所述连接架(35)通过第一连杆(6)连接在第一移动支架(10)上，连接架(35)的下端通过移动端连接件连接第一连杆(6)的上端；所述移动端连接件包括移动端上接件(9)、移动端中间件(8)和移动端下接件(7)；所述移动端上接件(9)的一端与连接架(35)的下端固定连接，移动端上接件(9)的另一端与移动端中间件(8)铰接；所述移动端下接件(7)的一端与移动端中间件(8)铰接，移动端下接件(7)的另一端和第一连杆(6)的上端通过紧固螺钉固定连接，所述移动端上接件(9)和移动端下接件(7)与移动端中间件(8)之间的铰接轴方向相互垂直；所述第一连杆(6)的的下端通过平台连接件连接动平台(26)；所述平台连接件包括平台上接件(5)、平台中间件(4)和平台下接件(3)；所述平台上接件(5)的一端通过紧固螺钉连接第一连杆(6)的下端，平台上接件(5)的另一端与平台中间件(4)铰接；所述平台下接件(3)的一端与移动端中间件(8)铰接，平台下接件(3)的另一端通过紧固螺钉和固定在动平台(26)上的轴连接，所述平台上接件(5)和平台下接件(3)与平台中间件(4)之间的铰接轴方向相互垂直；

所述第二支链包括第二电机(17)、第二联轴器(29)、第二丝杠(30)、第二支撑轴承(32)、第二丝杠螺母(20)、第二固定支架(19)、第二移动支架(21)、旋转电机(22)、第三联轴器(24)和第二连杆(25)；所述第二电机(17)通过螺栓固定连接在静平台(16)上，第二电机(17)的输出端通过第二联轴器(29)连接第二丝杠(30)；所述第二固定支架(19)的顶部通过螺栓固定连接在静平台(16)上；所述第二丝杠(30)的一端连接第二联轴器(29)，第二丝杠(30)的另一端连接第二支撑轴承(32)；所述第二支撑轴承(32)内嵌在第二固定支架(19)的底部槽内；所述第二移动支架(21)与第二丝杠螺母(20)通过螺栓固定连接，所述旋转电机支架(23)通过螺栓固定连接在第二移动支架(21)上；所述旋转电机(22)固定在旋转电机支架(23)的内侧，且旋转电机(22)的输出端通过第三联轴器(24)连接第二连杆(25)；所述第二连杆(25)的一端连接第三联轴器(24)，第二连杆(25)的另一端通过平台连接件连接动平台(26)；

所述动平台(26)的底部中央通过螺栓固定连接有激光头安装架，激光头(2)安装在激光头安装架内，待加工工件(1)设置在激光头(2)的正下方。

2.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：所述激光头安装架包括第一激光固定架(27)和第二激光固定架(28)；所述第一激光固定架(27)和第二激光固定架(28)通过螺栓固定连接，第一激光固定架(27)和第二激光固定架(28)均通过螺栓固定在动平台(26)的底部；第一激光固定架(27)和第二激光固定架(28)相互靠近的面之间的与激光头(2)相配合的半圆环形凸台，第一激光固定架(27)和第二激光固定架(28)上的半圆环形凸台组成的圆环形凸台内嵌入激光头(2)。

3.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：所述第二电机(17)与旋转电机(22)的输出轴同轴心，且第一电机(15)和第二电机(17)为同种电机。

4.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：所述两个第一支链和一个第二支链连接静平台(16)和动平台(26)，且两个第一支链和一个第二支链的上下两端与静平台(16)和动平台(26)的连接点均呈等边三角形分布。

5.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：所述第一固定支架(13)的内部两侧设置有两个第一导轨(36)，且套装在第一导轨(36)上的第一滑块(34)通过螺栓固定连接在第一丝杠螺母(12)的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：所述第二固定支架(19)的内部两侧设置有两个第二导轨(18)，且套装在第二导轨(18)上的第二滑块(31)通过螺栓固定连接在第二丝杠螺母(20)的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种激光强化涂覆装备，其特征在于：两个第一电机(15)的输出端分别设置有第一编码器和第二编码器，第二电机(17)的输出端设置有第三编码器，第三电机的输出端设置有第四编码器。