CN220698245U - 一种激光增材制造装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于增材制造技术领域，提供一种激光增材制造装备,包括底座，底座上固定连接有支撑框架，支撑框架顶端的两相对边部分别设置有两组导轨，两组导轨平行设置，两组导轨之间滑动连接有横梁，横梁与导轨之间设置有纵向驱动组件，横梁上滑动套设有移动滑台，移动滑台与横梁之间设置有横向驱动组件，移动滑台的底部竖向固定连接有支撑杆，支撑杆上设置有高度调节部，高度调节部的底部设置有摆臂部，摆臂部上设置有激光作业系统，底座的顶部设置有回转夹固部，激光作业系统与回转夹固部对应设置。本实用新型可以自由变动激光头的加工角度且易于使激光头与被加工工件之间产生相对转动。

Description

一种激光增材制造装备

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，尤其涉及一种激光增材制造装备。

背景技术

激光增材制造技术有望实现金属构件的结构功能一体化加工，是先进制造行业的研究热点。通过软件与数控系统将专用的金属材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

现有的龙门结构的激光增材设备，加工头多为固定的竖直向下的朝向，如公开号为CN111906310A的专利，公开了一种激光增材制造设备，通过横移机构、纵移机构以及升降机构控制激光增材机构进行位置变化，通过连接柄改变激光头的高度，增加Z向加工的灵活性。上述技术方案虽然可以快速的进行增材制造，但是激光头的朝向只能呈竖直向下的状态，使得在对一些成型的结构复杂的工件的表面进行增材制造时，激光头无法与工件表面形成良好的加工角度，同时，激光头无法与工件之间无法形成相对转动的运动状态，使得在加工圆形零部件时，设备的运动轨迹复杂，加工精度控制难度大。因此，亟需一种可以自由变动激光头的加工角度且易于使激光头与被加工工件之间产生相对转动的激光增材制造装备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光增材制造装备，以解决上述问题，达到可以自由变动激光头的加工角度且易于使激光头与被加工工件之间产生相对转动的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种激光增材制造装备，包括底座，所述底座上固定连接有支撑框架，所述支撑框架顶端的两相对边部分别设置有两组导轨，两组所述导轨平行设置，两组所述导轨之间滑动连接有横梁，所述横梁与所述导轨之间设置有纵向驱动组件，所述横梁上滑动套设有移动滑台，所述移动滑台与所述横梁之间设置有横向驱动组件，所述移动滑台的底部竖向固定连接有支撑杆，所述支撑杆上设置有高度调节部，所述高度调节部的底部设置有摆臂部，所述摆臂部上设置有激光作业系统，所述底座的顶部设置有回转夹固部，所述激光作业系统与所述回转夹固部对应设置。

优选的，所述高度调节部包括竖向开设在所述支撑杆侧壁上的凹槽，所述凹槽内滑动连接有活动杆，所述凹槽内竖向转动连接有第二丝杆，所述第二丝杆与所述活动杆传动连接，所述支撑杆内固定连接有第五电机，所述第五电机的输出轴与所述第二丝杆的一端同轴线固定连接，所述摆臂部设置在所述活动杆的底部。

优选的，所述摆臂部包括转动连接在所述活动杆底部的转动盘，所述转动盘与所述活动杆之间设置有转动驱动组件，所述转动盘的底部铰接有连接臂的一端，所述转动盘的底部固定连接有第七电机，所述第七电机的输出轴与所述连接臂的铰接轴同轴线固定连接，所述连接臂的另一端铰接有固定板，所述激光作业系统固定连接在所述固定板远离所述连接臂的侧壁上，所述连接臂上固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴与所述固定板的铰接轴同轴线固定连接。

优选的，所述转动驱动组件包括固定连接在所述活动杆上的第六电机，所述第六电机的输出轴与所述转动盘的转轴同轴线设置且与转动盘的顶部固定连接。

优选的，所述回转夹固部包括转动连接在所述底座上的夹固座，所述夹固座上滑动连接有两组卡爪，两组所述卡爪平行设置，所述夹固座内转动连接有双向丝杆，两组所述卡爪分别与所述双向丝杆垂直设置且分别传动连接在所述双向丝杆的两端，所述底座内竖向固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴与所述夹固座的转轴同轴线设置且与所述夹固座的底部固定连接。

优选的，所述纵向驱动组件包括两组第一丝杆，两组所述第一丝杆分别转动连接在两组所述导轨内，所述第一丝杆与所述导轨平行设置，所述横梁的两端分别与两组所述第一丝杆传动连接，所述导轨的一端固定连接有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述第一丝杆的一端同轴线固定连接。

优选的，所述横向驱动组件包括转动连接在所述移动滑台内壁顶部的承重轮，所述承重轮与所述横梁的顶部抵接，所述移动滑台的内壁底部转动连接有齿轮，所述横梁的底部沿所述横梁的延伸方向固定连接有齿条，所述齿轮与所述齿条相啮合，所述移动滑台内固定连接有第四电机，所述第四电机的输出轴与所述齿轮的转轴同轴线固定连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：导轨的主要作用是为横梁提供滑动的支撑结构并限制滑动的方向；移动滑台的主要作用是通过支撑杆、高度调节部和摆臂部，带动激光作业系统相对横梁进行横向移动；高度调节部的主要作用是通过摆臂部带动激光作业系统进行高度调节；摆臂部的主要作用是带动激光作业系统在竖直平面内进行角度调整，同时可以带动激光作业系统做回转运动，增加激光作业系统的工作灵活性；回转夹固部的主要作用是对需要进行增材加工的零部件进行固定，并可以带动零部件进行回转，进一步提高加工动作的灵活性。整体上，本实用新型可以自由变动激光头的加工角度且易于使激光头与被加工工件之间产生相对转动，从而有效提高了加工时的动作灵活性，可以满足多种结构的零部件表面增材作业需求，且加工精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型制造装备的主视剖视图；

图2为图1中的A局部放大图；

图3为本实用新型制造装备的俯视剖视图；

图4为本实用新型横向驱动组件的剖视图；

图5为本实用新型连接臂与转动盘的铰接示意图；

图6为本实用新型固定板与连接臂的铰接示意图；

其中，1、底座；2、支撑框架；3、导轨；4、横梁；5、移动滑台；6、第一丝杆；7、激光作业系统；8、固定板；9、连接臂；10、夹固座；11、卡爪；12、双向丝杆；13、第一电机；14、第二电机；15、第三电机；16、承重轮；17、齿轮；18、第四电机；19、支撑杆；20、第五电机；21、活动杆；22、第二丝杆；23、第六电机；24、转动盘；25、第七电机；26、齿条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-6所示，本实用新型提供了一种激光增材制造装备，包括底座1，底座1上固定连接有支撑框架2，支撑框架2顶端的两相对边部分别设置有两组导轨3，两组导轨3平行设置，两组导轨3之间滑动连接有横梁4，横梁4与导轨3之间设置有纵向驱动组件，横梁4上滑动套设有移动滑台5，移动滑台5与横梁4之间设置有横向驱动组件，移动滑台5的底部竖向固定连接有支撑杆19，支撑杆19上设置有高度调节部，高度调节部的底部设置有摆臂部，摆臂部上设置有激光作业系统7，底座1的顶部设置有回转夹固部，激光作业系统7与回转夹固部对应设置。

激光作业系统7的主要作用是对零部件进行激光增材作业；导轨3的主要作用是为横梁4提供滑动的支撑结构并限制滑动的方向；纵向驱动组件的主要作用是带动横梁4在两组导轨3之间进行纵向的位置移动；移动滑台5的主要作用是通过支撑杆19、高度调节部和摆臂部，带动激光作业系统7相对横梁4进行横向移动；横向驱动组件的主要作用是驱动移动滑台5在横梁4上进行横向移动；高度调节部的主要作用是通过摆臂部带动激光作业系统7进行高度调节；摆臂部的主要作用是带动激光作业系统7在竖直平面内进行角度调整，同时可以带动激光作业系统7做回转运动，增加激光作业系统7的工作灵活性；回转夹固部的主要作用是对需要进行增材加工的零部件进行固定，并可以带动零部件进行回转，进一步提高加工动作的灵活性。整体上，本实用新型可以自由变动激光头的加工角度且易于使激光头与被加工工件之间产生相对转动，从而有效提高了加工时的动作灵活性，可以满足多种结构的零部件表面增材作业需求，且加工精度高。

进一步优化方案，高度调节部包括竖向开设在支撑杆19侧壁上的凹槽，凹槽内滑动连接有活动杆21，凹槽内竖向转动连接有第二丝杆22，第二丝杆22与活动杆21传动连接，支撑杆19内固定连接有第五电机20，第五电机20的输出轴与第二丝杆22的一端同轴线固定连接，摆臂部设置在活动杆21的底部。

当需要提升激光作业系统7的高度时，可控制第五电机20转动，第五电机20转动带动第二丝杆22转动，第二丝杆22转动带动时通过螺纹传动带动活动杆21向上移动，活动杆21向上移动通过摆臂部带动激光作业系统7进行高度提升。当需要降低激光作业系统7的高度时，只需要控制第五电机20反转即可。

进一步优化方案，摆臂部包括转动连接在活动杆21底部的转动盘24，转动盘24与活动杆21之间设置有转动驱动组件，转动盘24的底部铰接有连接臂9的一端，转动盘24的底部固定连接有第七电机25，第七电机25的输出轴与连接臂9的铰接轴同轴线固定连接，连接臂9的另一端铰接有固定板8，激光作业系统7固定连接在固定板8远离连接臂9的侧壁上，连接臂9上固定连接有第二电机14，第二电机14的输出轴与固定板8的铰接轴同轴线固定连接。

当被加工的零部件表面存在台阶等结构，使得激光作业系统7竖直状态下不能与被加工点之间形成良好的加工角度时，可控制第七电机25转动，带动连接臂9相对水平方向进行角度调整，同时，可控制第二电机14转动，带动固定板8相对连接臂9进行角度调整，在连接臂9和固定板8的联合调整下，激光作业系统7可以任一改变角度，使其可以满足加工需要。

进一步优化方案，转动驱动组件包括固定连接在活动杆21上的第六电机23，第六电机23的输出轴与转动盘24的转轴同轴线设置且与转动盘24的顶部固定连接。

当被加工工件的表面呈弧形时，可以通过调节连接臂9和固定板8的角度，使激光作业系统7与工件的相对角度满足加工需求，同时，使转动盘24的轴线与被加工工件的弧形轴线重合。控制第六电机23转动，第六电机23转动带动转动盘24相对活动杆21进行转动，转动盘24转动，通过带动连接臂9和固定板8转动，使激光作业系统7绕转动盘24的转轴进行转动，从而实现激光作业系统7绕工件的表面进行增材制造，从而实现利用圆周运动降低增材制造装备路径规划的难度，提高加工精度。

进一步优化方案，回转夹固部包括转动连接在底座1上的夹固座10，夹固座10上滑动连接有两组卡爪11，两组卡爪11平行设置，夹固座10内转动连接有双向丝杆12，两组卡爪11分别与双向丝杆12垂直设置且分别传动连接在双向丝杆12的两端，底座1内竖向固定连接有第一电机13，第一电机13的输出轴与夹固座10的转轴同轴线设置且与夹固座10的底部固定连接。

当需要夹固被加工工件时，将被加工工件放置在夹固座10上，并置于两组卡爪11之间，手动转动双向丝杆12，由于双向丝杆12两端内的螺纹旋向相反，在双向丝杆12转动时，会带动两组卡爪11向被加工工件的方向进行相对运动。继续转动双向丝杆12，直到两组卡爪11与被加工工件的表面相接触并将被加工工件夹固牢固。当需要松开被加工工件时，只需反向转动双向丝杆12即可。

控制第一电机13转动，第一电机13转动可带动夹固座10进行转动，夹固座10转动可带动被加工工件相对激光作业系统7进行转动，使激光作业系统7可以不受支撑框架2的限制，在工件的任意位置均可以找到合适的加工角度，进一步增加了本实用新型增材制造装备的动作灵活性。

进一步优化方案，纵向驱动组件包括两组第一丝杆6，两组第一丝杆6分别转动连接在两组导轨3内，第一丝杆6与导轨3平行设置，横梁4的两端分别与两组第一丝杆6传动连接，导轨3的一端固定连接有第三电机15，第三电机15的输出轴与第一丝杆6的一端同轴线固定连接。

当需要使激光作业系统7相对底座1进行纵向运动时，可控制两组第三电机15进行同向转动，两组第三电机15转动带动两组第一丝杆6转动，第一丝杆6转动时通过螺纹传动，带动横梁4在导轨3内进行纵向移动，横梁移动时通过移动滑台5、支撑杆19、活动杆21、转动盘24、连接臂9和固定板8带动激光作业系统7进行纵向移动。

进一步优化方案，横向驱动组件包括转动连接在移动滑台5内壁顶部的承重轮16，承重轮16与横梁4的顶部抵接，移动滑台5的内壁底部转动连接有齿轮17，横梁4的底部沿横梁4的延伸方向固定连接有齿条26，齿轮17与齿条26相啮合，移动滑台5内固定连接有第四电机18，第四电机18的输出轴与齿轮17的转轴同轴线固定连接。

横梁4和承重轮16的主要作用是对移动滑台5的移动起导向作用并减小移动阻力。当需要使激光作业系统7相对底座1进行横向运动时，控制第四电机18转动，第四电机18转动带动齿轮17转动，齿轮17转动时通过与齿条26的传动作用，带动移动滑台5相对横梁4进行横向移动，并通过支撑杆19、活动杆21、转动盘24、连接臂9和固定板8带动激光作业系统7进行横向移动。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光增材制造装备，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上固定连接有支撑框架(2)，所述支撑框架(2)顶端的两相对边部分别设置有两组导轨(3)，两组所述导轨(3)平行设置，两组所述导轨(3)之间滑动连接有横梁(4)，所述横梁(4)与所述导轨(3)之间设置有纵向驱动组件，所述横梁(4)上滑动套设有移动滑台(5)，所述移动滑台(5)与所述横梁(4)之间设置有横向驱动组件，所述移动滑台(5)的底部竖向固定连接有支撑杆(19)，所述支撑杆(19)上设置有高度调节部，所述高度调节部的底部设置有摆臂部，所述摆臂部上设置有激光作业系统(7)，所述底座(1)的顶部设置有回转夹固部，所述激光作业系统(7)与所述回转夹固部对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述高度调节部包括竖向开设在所述支撑杆(19)侧壁上的凹槽，所述凹槽内滑动连接有活动杆(21)，所述凹槽内竖向转动连接有第二丝杆(22)，所述第二丝杆(22)与所述活动杆(21)传动连接，所述支撑杆(19)内固定连接有第五电机(20)，所述第五电机(20)的输出轴与所述第二丝杆(22)的一端同轴线固定连接，所述摆臂部设置在所述活动杆(21)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述摆臂部包括转动连接在所述活动杆(21)底部的转动盘(24)，所述转动盘(24)与所述活动杆(21)之间设置有转动驱动组件，所述转动盘(24)的底部铰接有连接臂(9)的一端，所述转动盘(24)的底部固定连接有第七电机(25)，所述第七电机(25)的输出轴与所述连接臂(9)的铰接轴同轴线固定连接，所述连接臂(9)的另一端铰接有固定板(8)，所述激光作业系统(7)固定连接在所述固定板(8)远离所述连接臂(9)的侧壁上，所述连接臂(9)上固定连接有第二电机(14)，所述第二电机(14)的输出轴与所述固定板(8)的铰接轴同轴线固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述转动驱动组件包括固定连接在所述活动杆(21)上的第六电机(23)，所述第六电机(23)的输出轴与所述转动盘(24)的转轴同轴线设置且与转动盘(24)的顶部固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述回转夹固部包括转动连接在所述底座(1)上的夹固座(10)，所述夹固座(10)上滑动连接有两组卡爪(11)，两组所述卡爪(11)平行设置，所述夹固座(10)内转动连接有双向丝杆(12)，两组所述卡爪(11)分别与所述双向丝杆(12)垂直设置且分别传动连接在所述双向丝杆(12)的两端，所述底座(1)内竖向固定连接有第一电机(13)，所述第一电机(13)的输出轴与所述夹固座(10)的转轴同轴线设置且与所述夹固座(10)的底部固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述纵向驱动组件包括两组第一丝杆(6)，两组所述第一丝杆(6)分别转动连接在两组所述导轨(3)内，所述第一丝杆(6)与所述导轨(3)平行设置，所述横梁(4)的两端分别与两组所述第一丝杆(6)传动连接，所述导轨(3)的一端固定连接有第三电机(15)，所述第三电机(15)的输出轴与所述第一丝杆(6)的一端同轴线固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种激光增材制造装备，其特征在于：所述横向驱动组件包括转动连接在所述移动滑台(5)内壁顶部的承重轮(16)，所述承重轮(16)与所述横梁(4)的顶部抵接，所述移动滑台(5)的内壁底部转动连接有齿轮(17)，所述横梁(4)的底部沿所述横梁(4)的延伸方向固定连接有齿条(26)，所述齿轮(17)与所述齿条(26)相啮合，所述移动滑台(5)内固定连接有第四电机(18)，所述第四电机(18)的输出轴与所述齿轮(17)的转轴同轴线固定连接。