CN213596406U - 一种用于激光熔覆的运动控制平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光熔覆设备领域，提供一种用于激光熔覆的运动控制平台，包括：机架以及设置在机架上的垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构和载物机构；所述机架上设置垂直方向移动机构，所述垂直方向移动机构上设置横向移动机构，所述横向移动机构上设置纵向移动机构，所述纵向移动机构上设置载物机构；所述载物机构包括：载物平台下层平板和载物平台上层平板；所述载物平台下层平板、载物平台上层平板的四角分别通过调节螺柱和扁螺母进行连接，在载物平台下层平板和载物平台上层平板之间的调节螺柱上套有压力弹簧；所述载物平台上层平板设置均布的螺纹预置孔。本实用新型能够提高了熔覆层的质量与熔覆工作效率。

Description

一种用于激光熔覆的运动控制平台

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆设备领域，尤其涉及一种用于激光熔覆的运动控制平台。

背景技术

激光熔覆技术是国内外研究的热点现代加工技术之一。同轴送粉熔覆是熔覆粉末和激光束同时由同一个激光头喷出的一种加工方式。通常的同轴送粉激光熔覆过程采用工件固定不动，由运动控制系统带动激光头的相对移动来实现熔覆轨迹。

但在熔覆轨迹的运动中，由于粉末存在重力、熔覆头微小振动、熔覆头及粉末的运动惯性、等离子体聚集等因素，从而带来熔覆轨迹精度差、熔覆效果不均匀、熔覆质量欠佳等现象，同时由于熔覆头运动控制系统操作流程繁琐、编程时间长，进而出现熔覆效率低、生产成本增加等问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有技术通过熔覆头运动方式实现熔覆轨迹中精度差、熔覆头振动、熔覆头及粉末存在运动惯性的技术问题，提出一种用于激光熔覆的运动控制平台，由垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构联动带动工件做熔覆轨迹相对运动，进而代替熔覆头的移动来完成熔覆工作，并可根据需要通过调节载物平台上层平板的支撑柱高度微量调整熔覆工件的放置角度，大大提高了熔覆层的质量与熔覆工作效率。

本实用新型提供了一种用于激光熔覆的运动控制平台，包括：机架以及设置在机架上的垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构和载物机构；

所述机架上设置垂直方向移动机构，所述垂直方向移动机构上设置横向移动机构，所述横向移动机构上设置纵向移动机构，所述纵向移动机构上设置载物机构；

所述载物机构包括：载物平台下层平板(35)和载物平台上层平板(37)；所述载物平台下层平板(35)、载物平台上层平板(37)的四角分别通过调节螺柱(38)和扁螺母(39)进行连接，在载物平台下层平板(35)和载物平台上层平板(37)之间的调节螺柱(38)上套有压力弹簧(40)；

所述载物平台上层平板(37)设置均布的螺纹预置孔；所述载物平台上层平板(37)用于调节螺柱(38)贯穿的孔为U形孔结构。

优选的，所述机架包括：底座短支撑架(1)、底座长支撑架(2)和立支撑架(5)；

两个底座短支撑架(1)和两个底座长支撑架(2)固定连接，形成底部框架；

所述底部框架中设置底部连接架(3)，所述底部框架的四角分别设置立支撑架(5)；

所述立支撑架(5)与底座短支撑架(1)、底座长支撑架(2)通过辅助三角支架(15)进行辅助加固。

优选的，所述垂直方向移动机构包括：垂直电机(18)、升降平台(19)、在机架竖直方向内侧对角位置设置的一对垂直丝杠组(7)、以及在机架竖直方向内侧另一个对角位置设置的一对垂直导轨组(17)；

所述垂直丝杠组(7)的端部光轴设置垂直丝杠同步毂(8)，并通过垂直丝杠同步毂(8)和同步皮带与垂直电机(18)的输出轴传动连接；所述垂直电机(18)固定在机架底部；

所述升降平台(19)通过垂直丝杠连接座(20)与垂直丝杠组(7)配合，所述升降平台(19)通过垂直导轨连接座(34)与垂直导轨组(17)配合。

优选的，所述垂直丝杠组(7)通过垂直丝杠垫块(6)安装在机架上，所述垂直导轨组(17)通过垂直导轨垫块(16)安装在机架上。

优选的，所述垂直电机(18)通过垂直电机垫块(4)固定在机架底部；

所述垂直电机垫块(4)上设置垂直电机三角支架(13)，所述垂直电机三角支架(13)侧面与垂直电机座(12)相连，所述垂直电机座(12)与垂直电机(18)连接。

优选的，所述横向移动机构包括：横向电机(22)、横向导轨组(23)、横向导轨垫块(24)、横向丝杠组(33)、横向丝杠垫块(29)和中间平台(25)；

所述横向电机(22)、横向导轨组(23)和横向丝杠组(33)分别设置在垂直方向移动机构上，所述横向电机(22)输出轴与横向丝杠组(33)端部光轴连接；

所述横向导轨垫块(24)的内孔与横向导轨组(23)的导轨壁滑动配合，所述横向丝杠垫块(29)的内螺纹孔与横向丝杠组(33)丝杠外螺纹啮合，横向导轨垫块(24)和横向丝杠垫块(29)与中间平台(25)连接。

优选的，所述纵向移动机构包括：纵向电机(32)、纵向导轨组(26)、纵向导轨垫块(28)、纵向丝杠组(27)、纵向丝杠垫块(36)；

所述纵向电机(32)、纵向导轨组(26)和纵向丝杠组(27)分别设置在横向移动机构上，所述纵向电机(32)的输出轴与纵向丝杠组(27)端部光轴连接；

所述纵向导轨垫块(28)的内孔与纵向导轨组(26)的导轨壁滑动配合，所述纵向丝杠垫块(36)的内螺纹孔与纵向丝杠组(27)丝杠外螺纹啮合，所述纵向导轨垫块(28)和纵向丝杠垫块(36)与载物平台下层平板(35)连接。

本实用新型提供的一种用于激光熔覆的运动控制平台，工件配置在载物机构，通过垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构联动，实现承载工件三轴熔覆轨迹运行以及微量调整工件放置角度，最终由载物平台的上层平板承载工件实现三轴联动熔覆轨迹快速运行，并可根据需要通过调节上层载物平台的支撑柱高度微量调整熔覆工件的放置角度，代替了原有熔覆头运动实现熔覆轨迹的方式，重点解决了目前通过熔覆头运动方式实现熔覆轨迹中精度差、熔覆头振动、熔覆头及粉末存在运动惯性等不利因素，大大提高了熔覆层的质量与熔覆工作效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于激光熔覆的运动控制平台的结构示意图；

图2是本实用新型提供的垂直方向移动机构部分的结构示意图；

图3是本实用新型提供的横向移动机构部分的结构示意图；

图4是本实用新型提供的纵向移动机构部分和载物机构部分的结构示意图；

图5是本实用新型提供的载物机构部分的结构示意图。

附图标记：1、底座短支撑架；2、底座长支撑架；3、底部连接架；4、垂直电机垫块；5、立支撑架；6、垂直丝杠垫块；7、垂直丝杠组；8、垂直丝杠同步毂；9、近端同步皮带；10、垂直电机同步毂；11、远端同步皮带；12、垂直电机座；13、垂直电机三角支架；14、立支撑连接架；15、辅助三角支架；16、垂直导轨垫块；17、垂直导轨组；18、垂直电机；19、垂直升降平台；20、垂直丝杠连接座；21、横向电机座；22、横向电机；23、横向导轨组；24、横向导轨垫块；25、中间平台；26、纵向导轨组；27、纵向丝杠组；28、纵向导轨垫块；29、横向丝杠垫块；30、纵向电机联轴器；31、纵向电机座；32、纵向电机；33、横向丝杠组；34、垂直导轨连接座；35、载物平台下层平板；36、纵向丝杠垫块；37、载物平台上层平板；38、调节螺柱；39、扁螺母；40、压力弹簧；41、横向电机联轴器。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1是本实用新型提供的用于激光熔覆的运动控制平台的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的用于激光熔覆的运动控制平台，包括：机架以及设置在机架上的垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构和载物机构；

所述机架上设置垂直方向移动机构，所述垂直方向移动机构上设置横向移动机构，所述横向移动机构上设置纵向移动机构，所述纵向移动机构上设置载物机构。

所述机架包括：底座短支撑架1、底座长支撑架2和立支撑架5；两个底座短支撑架1和两个底座长支撑架2通过螺钉固定连接，形成底部框架；所述底部框架中设置底部连接架3，底部连接架3两端分别与两个底座长支撑架2侧面通过螺钉连接，所述底部框架的四角分别设置立支撑架5；所述立支撑架5与底座短支撑架1、底座长支撑架2通过辅助三角支架15采用螺钉进行辅助加固。立支撑架5正面、背面通过立支撑连接架14采用螺钉进行加固。本实施例的机架主要采用型钢，作为整体支撑结构。

图2是本实用新型提供的垂直方向移动机构部分的结构示意图；如图2所示，所述垂直方向移动机构包括：垂直电机18、升降平台19、在机架竖直方向内侧对角位置设置的一对垂直丝杠组7、以及在机架竖直方向内侧另一个对角位置设置的一对垂直导轨组17；所述垂直丝杠组7的端部光轴设置垂直丝杠同步毂8，并通过垂直丝杠同步毂8和同步皮带与垂直电机18的输出轴传动连接；所述垂直电机18固定在机架底部；所述垂直电机18通过垂直电机垫块4固定在机架底部，具体固定在底部连接架3上；所述垂直电机垫块4上设置垂直电机三角支架13，所述垂直电机三角支架13侧面与垂直电机座12相连，所述垂直电机座12与垂直电机18连接。具体的，垂直丝杠同步毂8中心孔与垂直丝杠组7端部光轴配合并通过螺钉锁紧，垂直电机18的输出轴设置垂直电机同步毂10，垂直电机同步毂10与近端同步皮带9和远端同步皮带11连接，通过驱动近端同步皮带9和远端同步皮带11控制垂直丝杠组7同步运动，保证熔覆平台的垂直运动精度。

所述升降平台19通过垂直丝杠连接座20与垂直丝杠组7配合，所述升降平台19通过垂直导轨连接座34与垂直导轨组17配合。所述垂直丝杠组7通过垂直丝杠垫块6安装在机架上，所述垂直导轨组17通过垂直导轨垫块16安装在机架上，具体安装在机架的立支撑架5上。具体的，垂直丝杠连接座20和垂直导轨连接座34四个连接座共面支撑垂直升降平台19做上下运动，垂直升降平台19通过螺钉与垂直丝杠连接座20和垂直导轨连接座34连接，垂直丝杠连接座20的内螺纹孔与垂直丝杠组7丝杠外螺纹啮合，垂直导轨连接座34的内孔与垂直导轨组17的导轨壁滑动配合。

本实施例的平台采用垂直丝杠组、垂直导轨组垂直升降结构，四个连接座共面支撑垂直升降平台承载上部结构和工件实现熔覆轨迹快速运行。垂直方向移动机构采用单步进电机驱动双同步皮带控制双丝杠同步运动保证熔覆平台的垂直精度。

图3是本实用新型提供的横向移动机构部分的结构示意图。如图3所示，所述横向移动机构包括：横向电机22、横向导轨组23、横向导轨垫块24、横向丝杠组33、横向丝杠垫块29和中间平台25；

所述横向电机22、横向导轨组23和横向丝杠组33分别设置在垂直方向移动机构上，所述横向电机22输出轴与横向丝杠组33端部光轴连接；具体的，横向电机22通过横向电机座21安装在垂直方向移动机构的垂直升降平台19上，横向电机22输出轴通过横向电机联轴器41与横向丝杠组33端部光轴连接，传递横向扭矩。

横向丝杠组33通过螺钉与垂直升降平台19连接，横向导轨组23通过螺钉与垂直升降平台19连接，所述横向导轨垫块24的内孔与横向导轨组23的导轨壁滑动配合，所述横向丝杠垫块29的内螺纹孔与横向丝杠组33丝杠外螺纹啮合，横向导轨垫块24和横向丝杠垫块29与中间平台25连接，三个连接座共面支撑中间平台25做横向运动。

图4是本实用新型提供的纵向移动机构部分和载物机构部分的结构示意图；如图4所示，所述纵向移动机构包括：纵向电机32、纵向导轨组26、纵向导轨垫块28、纵向丝杠组27、纵向丝杠垫块36；所述纵向电机32、纵向导轨组26和纵向丝杠组27分别设置在横向移动机构上，具体设置在横向移动机构的中间平台25上；所述纵向电机32的输出轴与纵向丝杠组27端部光轴连接。具体的，纵向电机32通过纵向电机座31安装在中间平台25上，纵向电机32输出轴通过纵向电机联轴器30与纵向丝杠组27端部光轴连接，传递纵向扭矩。纵向丝杠组27通过螺钉与中间平台25连接，纵向导轨组26通过螺钉与中间平台25连接，所述纵向导轨垫块28的内孔与纵向导轨组26的导轨壁滑动配合，所述纵向丝杠垫块36的内螺纹孔与纵向丝杠组27丝杠外螺纹啮合，所述纵向导轨垫块28和纵向丝杠垫块36与载物平台下层平板35连接，三个连接座共面支撑顶端载物平台做纵向运动。

图5是本实用新型提供的载物机构部分的结构示意图。如图5所示，载物机构采用双层平台结构，所述载物机构包括：载物平台下层平板35和载物平台上层平板37；所述载物平台下层平板35与纵向移动机构连接，具体与纵向导轨垫块28固定连接。所述载物平台下层平板35、载物平台上层平板37的四角分别通过调节螺柱38和扁螺母39进行连接，在载物平台下层平板35和载物平台上层平板37之间的调节螺柱38上套有压力弹簧40；所述载物平台上层平板37设置均布的螺纹预置孔，预置孔采用5x5均布，能够对工件快速定位、夹紧螺纹，实现工件的定位与夹紧；所述载物平台上层平板37用于调节螺柱38贯穿的孔为U形孔结构，用以防止上层平板37实现角度调整时干涉。

本实施例的双层平台结构间，采用压力弹簧40和调节螺柱38结构微量调整载物平台的角度，调节螺柱38穿过载物平台下层平板35和载物平台上层平板37的连接孔，并通过调节各处扁螺母39在调节螺柱38的高度进而改变载物平台上层平板37的角度，实现工件变角度放置及熔覆加工。压力弹簧40穿过调节螺柱38放置于双层平板之间，提供张力预紧。

本实用新型的工作原理：在机架上的垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构和载物机构，垂直方向移动机构的垂直电机18工作带动垂直丝杠组7和垂直导轨组17升降，四点共面支撑垂直升降平台19承载上部结构实现垂直方向的移动；横向移动机构的横向电机22工作，带动横向丝杠组33和横向导轨组23横向移动，实现中间平台25承载上部结构实现横向移动；纵向移动机构的纵向电机32工作带动纵向丝杠组27和纵向导轨组26纵向移动，实现载物机构纵向移动；工件配置在载物机构，通过垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构联动，实现工件实现X、Y、Z三轴熔覆轨迹运动，带动工件做熔覆轨迹相对运动，进而代替熔覆头的移动来完成熔覆工作。

本实用新型的操控过程：操作人员在载物平台上层平板37上选择预置螺纹孔进行工件的安装，可安装工件的定位装置与快速夹紧装置。然后根据需要进行载物平台上层平板37的角度调节，通过调整四处扁螺母39在调节螺柱38的高度实现熔覆平台的角度变化。在调整位置过程中，将扁螺母39在调节螺柱38上进行上下旋合，载物平台上层平板37四角会呈现不同高度，引起角度变化；载物平台上层平板37由于U形孔结构，在调节角度过程中位置会进行微量窜动；当调整的角度满足要求时，由于激光熔覆加工属于无接触力加工，载物平台上层平板37在压力弹簧40张力的作用下实在预紧，使角度定位牢固，随后可进行加工角度的测量。调节螺柱38的调整角度范围为0°～10°之间，也可用于载物平台上层平板37的平面度校准。当角度调节完毕后，利用电脑数控编程将熔覆轨迹的数控代码经由数控驱动系统传递给激光熔覆运动控制平台，由三个电机控制载物平台实现X、Y、Z三轴联动，节约了熔覆头运动控制系统的编程时间。在熔覆加工时，激光熔覆头固定不动，只负责发射激光束与喷射粉末，激光熔覆控制平台带动工件实现熔覆轨迹并产生相对运动，避免了熔覆头的振动及熔覆粉末运动惯性等不利因素对熔覆质量的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，包括：机架以及设置在机架上的垂直方向移动机构、横向移动机构、纵向移动机构和载物机构；

所述机架上设置垂直方向移动机构，所述垂直方向移动机构上设置横向移动机构，所述横向移动机构上设置纵向移动机构，所述纵向移动机构上设置载物机构；

所述载物机构包括：载物平台下层平板(35)和载物平台上层平板(37)；所述载物平台下层平板(35)、载物平台上层平板(37)的四角分别通过调节螺柱(38)和扁螺母(39)进行连接，在载物平台下层平板(35)和载物平台上层平板(37)之间的调节螺柱(38)上套有压力弹簧(40)；

所述载物平台上层平板(37)设置均布的螺纹预置孔；所述载物平台上层平板(37)用于调节螺柱(38)贯穿的孔为U形孔结构。

2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述机架包括：底座短支撑架(1)、底座长支撑架(2)和立支撑架(5)；

两个底座短支撑架(1)和两个底座长支撑架(2)固定连接，形成底部框架；

所述底部框架中设置底部连接架(3)，所述底部框架的四角分别设置立支撑架(5)；

所述立支撑架(5)与底座短支撑架(1)、底座长支撑架(2)通过辅助三角支架(15)进行辅助加固。

3.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述垂直方向移动机构包括：垂直电机(18)、升降平台(19)、在机架竖直方向内侧对角位置设置的一对垂直丝杠组(7)、以及在机架竖直方向内侧另一个对角位置设置的一对垂直导轨组(17)；

所述垂直丝杠组(7)的端部光轴设置垂直丝杠同步毂(8)，并通过垂直丝杠同步毂(8)和同步皮带与垂直电机(18)的输出轴传动连接；所述垂直电机(18)固定在机架底部；

所述升降平台(19)通过垂直丝杠连接座(20)与垂直丝杠组(7)配合，所述升降平台(19)通过垂直导轨连接座(34)与垂直导轨组(17)配合。

4.根据权利要求3所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述垂直丝杠组(7)通过垂直丝杠垫块(6)安装在机架上，所述垂直导轨组(17)通过垂直导轨垫块(16)安装在机架上。

5.根据权利要求3或4所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述垂直电机(18)通过垂直电机垫块(4)固定在机架底部；

所述垂直电机垫块(4)上设置垂直电机三角支架(13)，所述垂直电机三角支架(13)侧面与垂直电机座(12)相连，所述垂直电机座(12)与垂直电机(18)连接。

6.根据权利要求1或3所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述横向移动机构包括：横向电机(22)、横向导轨组(23)、横向导轨垫块(24)、横向丝杠组(33)、横向丝杠垫块(29)和中间平台(25)；

所述横向电机(22)、横向导轨组(23)和横向丝杠组(33)分别设置在垂直方向移动机构上，所述横向电机(22)输出轴与横向丝杠组(33)端部光轴连接；

所述横向导轨垫块(24)的内孔与横向导轨组(23)的导轨壁滑动配合，所述横向丝杠垫块(29)的内螺纹孔与横向丝杠组(33)丝杠外螺纹啮合，横向导轨垫块(24)和横向丝杠垫块(29)与中间平台(25)连接。

7.根据权利要求6所述的用于激光熔覆的运动控制平台，其特征在于，所述纵向移动机构包括：纵向电机(32)、纵向导轨组(26)、纵向导轨垫块(28)、纵向丝杠组(27)、纵向丝杠垫块(36)；

所述纵向电机(32)、纵向导轨组(26)和纵向丝杠组(27)分别设置在横向移动机构上，所述纵向电机(32)的输出轴与纵向丝杠组(27)端部光轴连接；

所述纵向导轨垫块(28)的内孔与纵向导轨组(26)的导轨壁滑动配合，所述纵向丝杠垫块(36)的内螺纹孔与纵向丝杠组(27)丝杠外螺纹啮合，所述纵向导轨垫块(28)和纵向丝杠垫块(36)与载物平台下层平板(35)连接。

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