CN213203208U

CN213203208U - 一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备

Info

Publication number: CN213203208U
Application number: CN202022138237.XU
Authority: CN
Inventors: 葛源; 汪星; 郑春园; 戴凌杰
Original assignee: Rongchuang Metal Surface Technology Changzhou Co ltd
Current assignee: Rongchuang Metal Surface Technology Changzhou Co ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2030-09-25

Abstract

本实用新型提供了一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，包括底座、底板、旋转变位机、滚轮架、尾座、待修复机架工件、送粉器、光纤激光器、激光熔覆机、卡盘；底座包括旋转变位机、滚轮架和尾座；待修复机架工件通过第一法兰固定安装在旋转变位机上，送粉器固定安装在底座的一侧；光纤激光器固定安装在滚轮架上，激光熔覆机固定安装在待修复机架工件的一侧；卡盘固定安装在尾座上。该设备实现大型零部件的尺寸修复和功能修复，使零部件二次使用及多次重复利用，具有巨大经济价值和研究价值，也会减少废弃产品对环境的污染以及处理工业固体垃圾的费用，同时也能够降低对生产设备的资金投入，提高设备的利用率，从而降低污染，创造更多利润。

Description

一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备

技术领域

本实用新型属于激光熔覆再制造的技术领域，特别涉及一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备。

背景技术

矿山机械矿用自卸车其主要任务是岩煤等运输，由于载重量较大，道路状况复杂，在行过程中，电动轮主轴受交变力的影响，会发生微变形。而机架作为矿用自卸车电动轮支承结构，上面组装齿轮、轴承等各种关键零部件，则会受各种冲击，出现不同程度的磨损。对减速器进行拆解并分析发现电动轮部件的性能仍能满生产使用，因此，对磨损部位修复进行研究，完成损坏零件的再利用，有现实的经济价值，运用科学技术进行修复，使其使用性能不低于原零件水平，同时修复周期也较制造周期短，对提高生产效率具有重要意义。

实现大型零部件的尺寸修复和功能修复，使得零部件得以二次使用，甚至多次重复利用的修复工艺研究，具有巨大经济价值和研究价值，也会减少废弃产品对环境的污染以及处理工业固体垃圾的费用，同时也能够降低对生产设备的资金投入，提高设备的利用率，从而降低污染，创造更多利润。

机架需要修复部位为轴承安装为，外径与壁厚之比接近20，属于薄壁管类。常规的堆焊热输入大，非常容易引起薄壁失圆变成椭圆。另外常规堆焊容易咬边，易形成应力集中。常规堆焊的稀释率较高，大于30％，至少堆焊3层，才能将堆焊层材料的性能体现。堆焊层的组织，晶粒粗大，不耐磨损。堆焊层的厚度大，且高低不平，形状不规整，后续机加工难度增加。

这样热输入小、变形小、不咬边、稀释率低于8％，表面平整，形状规整，后续机加工余量均匀的激光熔覆再制造应运而生。

发明内容

为了解决上述矿山矿用自卸车电动轮支撑结构的机架因载重量较大，道路状况复杂，在行进过程中，受到交变力的冲击产生不同程度的磨损造，机架的结构复杂，尺寸较大，质量大，惯量大，不易放在常规机床上进行激光熔覆再制造的技术难题，本实用新型提供的一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，包括底座、底板、旋转变位机、滚轮架、尾座、待修复机架工件、送粉器、光纤激光器、激光熔覆机、卡盘；

所述底座固定安装在水平面上，包括底板、旋转变位机、滚轮架、尾座，所述底板下表面固定在水平面，上表面设置有两条平行的间隔T型槽；沿T型槽一端固定安装有旋转变位机，中间位置安装有滚轮架，另一端固定安装有尾座；

所述待修复机架工件通过第一法兰固定安装在旋转变位机上，朝向滚轮架一侧；

所述送粉器固定安装在底座的一侧，用于激光熔覆机提供熔覆粉料；

所述光纤激光器固定安装在滚轮架上，用于提供激光熔覆机激光；

所述激光熔覆机固定安装在底座上待修复机架工件的一侧；

所述卡盘固定安装在尾座上，朝向滚轮架一侧。

作为改进，还包括冷水机、稳压器、冷却单元，所述冷却单元一端单独地分别与激光熔覆机光纤激光器相连通，另一端与冷水机相连通，用于熔覆过程和光纤激光器提供持续冷却；所述冷水机和稳压器固定安装在底座的一侧；所述稳压器与光纤激光器电性连接。

作为改进，还包括ABB机器人控制器；所述ABB机器人控制器与激光熔覆机无线通讯连接或者电性连接，用于与激光熔覆机进行接收及发送焊接工作信号。

作为改进，还包括PLC综合信号控制器，其与激光熔覆机、光纤激光器和送粉器无线通讯连接或者电性连接，用于发出或接收工作信号。

作为改进，所述激光熔覆机包括双导轨滑轨、激光熔覆头、第二法兰、光纤、ABB机械手臂、机械臂连接座；所述双导轨滑轨固定安装在水平面上，表面通过机械臂连接座固定安装有ABB机械手臂；所述激光熔覆头通过第二法兰固定安装在ABB机械手臂顶部，光纤通过光纤接口与激光熔覆头相连接。

作为改进，所述第一法兰包括法兰主体圆盘、上耳、右耳、左耳、通孔、吊装孔、圆钢管；所述法兰主体圆盘一端固定安装在旋转变位机上，另一端表面外侧边沿圆心成120°间隔地设置上耳、右耳、左耳；所述通孔设置有多组，分别独立地固定设置在上耳、右耳、左耳上；所述圆钢管设置在法兰主体圆盘中心处，与卡盘可拆卸连接；所述吊装孔设置多组，设置在法兰主体圆盘上。

作为改进，还包括空心管、第一法兰连接孔，所述第一法兰连接孔设置在待修复机架工件与旋转变位机连接的一端，通过多组空心管将第一法兰连接孔与通孔固定连接。

有益效果：本实用新型提供的矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，尤其是矿山用自卸车电动轮支撑结构机架，与现有常规技术相比，具有的优点如下：

(1)实现大型零部件的尺寸修复和功能修复，使得零部件得以二次使用，甚至多次重复利用的修复工艺研究，具有巨大经济价值和研究价值，也会减少废弃产品对环境的污染以及处理工业固体垃圾的费用，同时也能够降低对生产设备的资金投入，提高设备的利用率，从而降低污染，创造更多利润。

(2)该设备的工装结构简单、方便拆卸、便于推广。

(3)另外，该设备便于操作，智能化，集成化，通过简单培训即可操作。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图。

图2为本实用新型装置的立体图。

图3为本实用新型装置激光熔覆机的结构示意图。

图4为本实用新型第一法兰的主视图。

图5为本实用新型第一法兰的立体图。

图6为本实用新型第一法兰的剖视图。

图7为本实用新型第一法兰的半剖视图。

图8为本实用新型空心管的半剖视图。

图9为本实用新型待修复机架工件的侧视图。

图10为本实用新型待修复机架工件的立体图。

附图中：1、底座；1-1、底板；1-2、旋转变位机；1-3、第一法兰；1-3-1、法兰主体圆盘；1-3-2、上耳；1-3-3、通孔；1-3-4、吊装孔；1-3-5、左耳；1-3-6、圆钢管；1-3-7、右耳；1-4、空心管；1-5、卡盘；1-6、尾座；1-7、滚轮架；2、待修复机架工件；3、送粉器；4、ABB机器人控制器；5、PLC综合信号控制器；6、光纤激光器；7、冷水机；8、稳压器；9、激光熔覆机；9-1、双导轨滑轨；9-2、激光熔覆头；9-3、第二法兰；9-4、光纤；9-5、ABB机械手臂；9-6、机械臂连接座；2-1、薄壁铸件；2-2、第一法兰连接孔；2-3、激光熔覆再制造部位；2-4、内孔面；2-5、外圆可支撑面。

具体实施方式

下面对本实用新型的附图结合实施例作出进一步说明。

一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，包括底座1、底板1-1、旋转变位机1-2、滚轮架1-7、尾座1-6、待修复机架工件2、送粉器3、光纤激光器6、激光熔覆机9、卡盘1-5；待修复机架工件2可以为要修复的矿用自卸车电动轮机架，其中卡盘1-5优选为四爪单动卡盘。

所述底座1固定安装在水平面上，包括底板1-1、旋转变位机1-2、滚轮架1-7、尾座1-6，所述底板1-1下表面固定在水平面，上表面设置有两条平行的间隔T型槽；通过T型螺母与螺栓的连接方式，沿T型槽一端固定安装有旋转变位机1-2，中间位置安装有滚轮架1-7，另一端固定安装有尾座1-6；

所述待修复机架工件2通过第一法兰1-3固定安装在旋转变位机1-2上，朝向滚轮架1-7一侧；

所述送粉器3固定安装在底座1的一侧，用于激光熔覆机9提供熔覆粉料；

所述光纤激光器6固定安装在滚轮架1-7上，用于提供激光熔覆机9激光；

所述激光熔覆机9固定安装在底座1上待修复机架工件2的一侧；

所述卡盘1-5固定安装在尾座1-6上，朝向滚轮架1-7一侧。

还包括冷水机7、稳压器8、冷却单元，所述冷却单元一端单独地分别与激光熔覆机9光纤激光器6相连通，另一端与冷水机7相连通，用于熔覆过程和光纤激光器6提供持续冷却；所述冷水机7和稳压器8固定安装在底座1的一侧；所述稳压器8与光纤激光器6电性连接。

还包括ABB机器人控制器4；所述ABB机器人控制器4与激光熔覆机9电性连接，用于与激光熔覆机9进行接收及发送熔覆工作信号，其中ABB机器人控制器4中ABB机器人的型号及品牌为ABB。

还包括PLC综合信号控制器5，其与激光熔覆机9、光纤激光器6和送粉器3电性连接，用于发出或接收工作信号。

所述激光熔覆机9包括双导轨滑轨9-1、激光熔覆头9-2、第二法兰9-3、光纤9-4、ABB机械手臂9-5、机械臂连接座9-6；所述双导轨滑轨9-1固定安装在水平面上，表面通过机械臂连接座9-6固定安装有ABB机械手臂9-5；所述激光熔覆头9-2通过第二法兰9-3固定安装在ABB机械手臂9-5顶部，光纤9-4通过光纤接口与激光熔覆头9-2相连接。

所述第一法兰1-3包括法兰主体圆盘1-3-1、上耳1-3-2、右耳1-3-7、左耳1-3-5、通孔1-3-3、吊装孔1-3-4、圆钢管1-3-6；所述法兰主体圆盘1-3-1一端固定安装在旋转变位机1-2上，另一端表面外侧边沿圆心成120°间隔地设置上耳1-3-2、右耳1-3-7、左耳1-3-5；所述通孔1-3-3设置有多组，分别独立地固定设置在上耳1-3-2、右耳1-3-7、左耳1-3-5上；所述圆钢管1-3-6设置在法兰主体圆盘1-3-1中心处，与卡盘1-5可拆卸连接；所述吊装孔1-3-4设置多组，设置在法兰主体圆盘1-3-1上。

还包括空心管1-4、第一法兰连接孔2-2，所述第一法兰连接孔2-2设置在待修复机架工件2与旋转变位机1-2连接的一端，通过多组空心管1-4将第一法兰连接孔2-2与通孔1-3-3固定连接。

在进行安装零件时，先将待修复机架工件2，例如矿用自卸车电动轮机架，与第一法兰1-3连接，具体通过将第一法兰连接孔2-2与通孔1-3-3中心对齐，中间用空心管1-4间隔连接，避免待修复机架工件2一端的薄壁铸件2-1与法兰主体圆盘1-3-1发生接触及受力产生形变，然后通过螺栓螺母连接。

再用卡盘1-5，优选四爪单动卡盘，与待修复机架工件2的内孔面2-4卡紧。然后以上述零件连接组装作为一个整体吊装到由底板1-1、旋转变位机1-2、尾座1-6、滚轮架1-7，为可升降滚轮架，固定组合安装的机构上，使待修复机架工件2的外圆可支撑面2-5先与可升降的滚轮架1-7的滚轮接触受力，调节滚轮至合适高度后使用旋转变位机1-2上的四爪单动卡盘夹紧圆钢管1-3-6，然后将尾座1-6的顶尖扎入四爪单动的卡盘1-5的中心孔内完成装夹定位工作。

使用百分表，调节旋转变位机1-2上的四爪单动卡盘，可升降的滚轮架1-7以及卡盘1-5，例如四爪单动卡盘，将待修复机架工件2的回转中心与旋转变位机1-2的回转中心重合，便于下一步的激光熔覆再制造。

具体加工过程：

依次开启稳压器8、冷水机7、光纤激光器6、送粉器3、ABB机器人控制器4、PLC综合信号控制器5。由旋转变位机1-2提供动力旋转待修复机架工件2，例如矿用自卸车电动轮机架，ABB机器人控制器4控制双导轨滑轨9-1与ABB机械手臂9-5，使得激光熔覆头9-2移动到待修复机架工件2的激光熔覆再制造部位2-3上方，ABB机器人控制器4发信号给PLC综合信号控制器5，PLC综合信号控制器5开启其内部的保护气阀门输送惰性保护气体，PLC综合信号控制器5与送粉器3通讯，送粉器3开始输送金属合金粉末，PLC综合信号控制器5与光纤激光器6通讯，待保护气体、送粉粉流稳定后开启激光，开始激光熔覆再制造。

熔覆结束时，ABB机器人控制器4发信号给PLC综合信号控制器5，PLC综合信号控制器5与光纤激光器6通讯快速关闭激光，然后PLC综合信号控制器5依次关闭惰性保护气体、送粉器3，结束激光熔覆再制造。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：包括底座(1)、底板(1-1)、旋转变位机(1-2)、滚轮架(1-7)、尾座(1-6)、待修复机架工件(2)、送粉器(3)、光纤激光器(6)、激光熔覆机(9)、卡盘(1-5)；

所述底座(1)固定安装在水平面上，包括底板(1-1)、旋转变位机(1-2)、滚轮架(1-7)、尾座(1-6)，所述底板(1-1)下表面固定在水平面，上表面设置有两条平行的间隔T型槽；沿T型槽一端固定安装有旋转变位机(1-2)，中间位置安装有滚轮架(1-7)，另一端固定安装有尾座(1-6)；

所述待修复机架工件(2)通过第一法兰(1-3)固定安装在旋转变位机(1-2)上，朝向滚轮架(1-7)一侧；

所述送粉器(3)固定安装在底座(1)的一侧，用于激光熔覆机(9)提供熔覆粉料；

所述光纤激光器(6)固定安装在滚轮架(1-7)上，用于提供激光熔覆机(9)激光；

所述激光熔覆机(9)固定安装在底座(1)上待修复机架工件(2)的一侧；

所述卡盘(1-5)固定安装在尾座(1-6)上，朝向滚轮架(1-7)一侧。

2.根据权利要求1所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：还包括冷水机(7)、稳压器(8)、冷却单元，所述冷却单元一端单独地分别与激光熔覆机(9)光纤激光器(6)相连通，另一端与冷水机(7)相连通，用于熔覆过程和光纤激光器(6)提供持续冷却；所述冷水机(7)和稳压器(8)固定安装在底座(1)的一侧；所述稳压器(8)与光纤激光器(6)电性连接。

3.根据权利要求1所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：还包括ABB机器人控制器(4)；所述ABB机器人控制器(4)与激光熔覆机(9)电性连接，用于与激光熔覆机(9)进行接收及发送熔覆工作信号。

4.根据权利要求1所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：还包括PLC综合信号控制器(5)，其与激光熔覆机(9)、光纤激光器(6)和送粉器(3)电性连接，用于发出或接收工作信号。

5.根据权利要求1所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：所述激光熔覆机(9)包括双导轨滑轨(9-1)、激光熔覆头(9-2)、第二法兰(9-3)、光纤(9-4)、ABB机械手臂(9-5)、机械臂连接座(9-6)；所述双导轨滑轨(9-1)固定安装在水平面上，表面通过机械臂连接座(9-6)固定安装有ABB机械手臂(9-5)；所述激光熔覆头(9-2)通过第二法兰(9-3)固定安装在ABB机械手臂(9-5)顶部，光纤(9-4)通过光纤接口与激光熔覆头(9-2)相连接。

6.根据权利要求1所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：所述第一法兰(1-3)包括法兰主体圆盘(1-3-1)、上耳(1-3-2)、右耳(1-3-7)、左耳(1-3-5)、通孔(1-3-3)、吊装孔(1-3-4)、圆钢管(1-3-6)；所述法兰主体圆盘(1-3-1)一端固定安装在旋转变位机(1-2)上，另一端表面外侧边沿圆心成120°间隔地设置上耳(1-3-2)、右耳(1-3-7)、左耳(1-3-5)；所述通孔(1-3-3)设置有多组，分别独立地固定设置在上耳(1-3-2)、右耳(1-3-7)、左耳(1-3-5)上；所述圆钢管(1-3-6)设置在法兰主体圆盘(1-3-1)中心处，与卡盘(1-5)可拆卸连接；所述吊装孔(1-3-4)设置多组，设置在法兰主体圆盘(1-3-1)上。

7.根据权利要求6所述矿山用机架的激光熔覆再制造工装设备，其特征在于：还包括空心管(1-4)、第一法兰连接孔(2-2)，所述第一法兰连接孔(2-2)设置在待修复机架工件(2)与旋转变位机(1-2)连接的一端，通过多组空心管(1-4)将第一法兰连接孔(2-2)与通孔(1-3-3)固定连接。