一種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，包括移動(dòng)平臺(tái)，所述移動(dòng)平臺(tái)上裝配有激光器、送粉器、加工平臺(tái)、發(fā)電機(jī)、配電柜和PLC控制系統(tǒng)，所述激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)還包括自行機(jī)械臂，所述自行機(jī)械臂包括多自由度機(jī)械臂和履帶式移動(dòng)車，所述多自由度機(jī)械臂安裝在所述履帶式移動(dòng)車上；所述多自由度機(jī)械臂末端安裝有激光熔覆頭，所述激光器通過(guò)光纖向所述激光熔覆頭輸入激光，所述送粉器通過(guò)送粉管連接激光熔覆頭，發(fā)電機(jī)通過(guò)配電柜為所有設(shè)備提供電源，PLC控制系統(tǒng)控制各個(gè)設(shè)備工作。本實(shí)用新型激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械臂可使用履帶獨(dú)立移動(dòng)，能更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境，具有移動(dòng)方便和加工方式靈活的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，適用于高附加值、精密或大型零部件的表面熔覆及修復(fù)工作。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆技術(shù)是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電器特性等的工藝方法。
[0003]激光熔覆技術(shù)具有諸多優(yōu)良特性，其加工的冷卻速度快，屬于快速凝固過(guò)程，容易得到細(xì)晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無(wú)法得到的新相;其涂層稀釋率低，與基體呈牢固的冶金結(jié)合或界面擴(kuò)散結(jié)合，通過(guò)對(duì)激光工藝參數(shù)的調(diào)整，可以獲得低稀釋率的良好涂層，并且涂層成分和稀釋度可控;其熱輸入和畸變較小，尤其是采用高功率密度快速熔覆時(shí)，變形可降低到零件的裝配公差內(nèi)；其涂層粉末選擇幾乎沒(méi)有任何限制，特別適于在低熔點(diǎn)金屬表面熔敷高熔點(diǎn)合金;其熔覆層的厚度范圍大，并能進(jìn)行選區(qū)熔敷，激光束可瞄準(zhǔn)難以接近的區(qū)域進(jìn)行熔敷加工，具有卓越的性能價(jià)格比，工藝過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0004]上述優(yōu)點(diǎn)使激光熔覆成為當(dāng)前一種理想的零件修復(fù)加工方法。但加工對(duì)象與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可能對(duì)激光熔覆的使用造成障礙，如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸、飛機(jī)汽輪機(jī)葉片等大型設(shè)備和零部件，因其巨大的體積與重量，移動(dòng)不便且運(yùn)輸成本很高；另外，還有裝卸麻煩或難以裝卸零件的修復(fù)、不宜運(yùn)輸?shù)木芰慵男迯?fù)或只允許在現(xiàn)場(chǎng)加工的保密零件的修復(fù)等應(yīng)用場(chǎng)合，理想的修復(fù)方法需要把激光熔覆設(shè)備運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，為了方便移動(dòng)并能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種工作環(huán)境，對(duì)激光熔覆設(shè)備的靈活性和便利性提出了更高的要求。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利文獻(xiàn)申請(qǐng)?zhí)?00520090374.3的公開(kāi)了一種移動(dòng)式激光加工系統(tǒng)，將激光發(fā)生器和激光加工機(jī)保持在同意臺(tái)架上各自的安裝座里，臺(tái)架的支柱備有上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使激光發(fā)生器和激光加工機(jī)保持在同一水平上。該發(fā)明提供了一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便的熔覆式激光加工機(jī)，但并未涉及運(yùn)動(dòng)、控制部分以及系統(tǒng)的其它部分。中國(guó)專利文獻(xiàn)申請(qǐng)?zhí)?00810000660.4公開(kāi)了一種移動(dòng)式激光修復(fù)設(shè)備，該設(shè)備使用多自由度機(jī)械臂帶動(dòng)激光器，設(shè)備各組件均布置于作為移動(dòng)承載體的汽車上，雖然便于運(yùn)輸，但加工時(shí)設(shè)備組件的使用仍不夠方便靈活。中國(guó)專利文獻(xiàn)申請(qǐng)?zhí)?01310016660.4所公開(kāi)的移動(dòng)式激光熔覆及修復(fù)系統(tǒng)，將設(shè)備組件整體設(shè)置于移動(dòng)平臺(tái)上，且在組件中增加了變位機(jī)作為加工平臺(tái)，使修復(fù)操作更加方便靈活，但設(shè)備構(gòu)成仍有改進(jìn)的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運(yùn)輸與修復(fù)操作更加方便靈活的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，特別適合在環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)零件進(jìn)行表面熔覆和修復(fù)工作。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0008]—種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，包括移動(dòng)平臺(tái)，所述移動(dòng)平臺(tái)上裝配有激光器、送粉器、加工平臺(tái)、供電系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，所述激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)還包括自行機(jī)械臂，所述自行機(jī)械臂包括多自由度機(jī)械臂和履帶式移動(dòng)車，所述多自由度機(jī)械臂安裝在所述履帶式移動(dòng)車上；多自由度機(jī)械臂末端安裝有激光熔覆頭，所述激光器通過(guò)光纖向所述激光熔覆頭輸入激光，所述送粉器通過(guò)送粉管連接激光熔覆頭。
[0009]優(yōu)選地，所述供電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和配電柜，可無(wú)需依賴外部電源為激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)供電。
[0010]優(yōu)選地，所述移動(dòng)平臺(tái)上還裝配有用于冷卻所述激光器的水冷機(jī)，以免溫度過(guò)高造成激光器損壞。
[0011]優(yōu)選地，所述加工平臺(tái)為變位機(jī)。
[0012]優(yōu)選地，所述多自由度機(jī)械臂為六軸控制機(jī)械臂。
[0013]優(yōu)選地，所述多自由度機(jī)械臂通過(guò)液壓橫梁底座安裝在所述履帶式移動(dòng)車上。
[0014]優(yōu)選地，所述履帶式移動(dòng)車后部安裝有液壓立柱。
[0015]優(yōu)選地，所述激光熔覆頭通過(guò)法蘭盤(pán)固定在所述多自由度機(jī)械臂上。
[0016]優(yōu)選地，所述PLC控制系統(tǒng)的操作界面安裝在所述履帶式移動(dòng)車上。
[0017]本實(shí)用新型激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)具有移動(dòng)方便和加工方式靈活的特點(diǎn)，可獨(dú)立移動(dòng)的機(jī)械臂使設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境具有了更強(qiáng)的適應(yīng)性，并可配合多種加工對(duì)象提供不同的加工方式。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)布局示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型自行機(jī)械臂結(jié)構(gòu)正視圖；
[0020]圖3為圖2自行機(jī)械臂結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021 ] I:移動(dòng)平臺(tái)；2:自行機(jī)械臂；21:六軸控制機(jī)械臂；221:激光熔覆頭;22:履帶式移動(dòng)車；222:液壓立柱；3:激光器;31:光纖;4:送粉器;41:送粉管；5:加工平臺(tái)；61:發(fā)電機(jī)；62:配電柜;7:水冷機(jī);71:水管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，以便更好地理解本實(shí)用新型。
[0023]本實(shí)施例移動(dòng)平臺(tái)I上布置的設(shè)備如圖1所示，包括激光器3、水冷機(jī)7、送粉器4、加工平臺(tái)5、發(fā)電機(jī)61、配電柜62和自行機(jī)械臂2。
[0024]自行機(jī)械臂2具體結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，多自由度機(jī)械臂安裝在履帶式移動(dòng)車22上;本實(shí)施的多自由度機(jī)械臂采用工業(yè)中常用的六軸控制機(jī)械臂21，六軸控制機(jī)械臂21通過(guò)液壓橫梁底座安裝在所述履帶式移動(dòng)車22上，使機(jī)械臂在操作過(guò)程中更穩(wěn)定;激光熔覆頭221通過(guò)法蘭盤(pán)固定在六軸控制機(jī)械臂21末端;通過(guò)PLC控制系統(tǒng)編程控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，從而完成激光熔覆工藝掃描路徑;PLC控制系統(tǒng)的操作界面安裝在履帶式移動(dòng)車22上，履帶式移動(dòng)車22上可以手動(dòng)操推動(dòng)行走，也可以通過(guò)PLC控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制其運(yùn)動(dòng)行走;履帶式移動(dòng)車22后部裝有液壓立柱222，液壓立柱222可以升降，用于捆扎連接其它設(shè)備的線纜和管道。自行機(jī)械臂2采用的履帶式移動(dòng)車22可以很好的應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工地勢(shì)不平、地面雜物多等不利狀況，比輪式車具有更強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。
[0025]激光器3通過(guò)光纖31向激光熔覆頭221輸入激光，激光器3和水冷機(jī)7通過(guò)水管71連接在一起，水冷機(jī)7保證激光器3內(nèi)部元器件及光纖頭的溫度恒定，以免溫度過(guò)高造成激光器損壞;通常在激光熔覆頭221下端固定，送粉器4通過(guò)送粉管41連通至激光熔覆頭221上的同軸送粉頭，送粉器通過(guò)送粉管持續(xù)輸送用于熔覆的粉末材料，同軸送粉頭的粉末流匯聚至激光熔覆頭221發(fā)出的激光的聚焦位置;本實(shí)施例中加工平臺(tái)5采用變位機(jī)，可在此加工平臺(tái)5上進(jìn)行中小件的激光熔覆實(shí)驗(yàn)或加工;發(fā)電機(jī)61和配電柜62相連，發(fā)電機(jī)61可在無(wú)外接電源的情況下為設(shè)備持續(xù)供電；配電柜62連接激光器3、自行機(jī)械臂2、送粉器4、水冷機(jī)7等用電設(shè)備，為這些設(shè)備提供電源;通過(guò)PLC控制系統(tǒng)將激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)各設(shè)備集成為一體，工作時(shí)由PLC控制系統(tǒng)向各設(shè)備發(fā)送控制指令。
[0026]除自行機(jī)械臂2外，上述所有設(shè)備均裝配在移動(dòng)平臺(tái)I上面，構(gòu)成可移動(dòng)的整體結(jié)構(gòu)；自行機(jī)械臂2可在連接限制的范圍內(nèi)根據(jù)加工需要自由移動(dòng)，運(yùn)輸時(shí)也可放置移動(dòng)平臺(tái)I上，通過(guò)車輛運(yùn)載移動(dòng)平臺(tái)I移動(dòng)，即可機(jī)動(dòng)靈活的將全部設(shè)備搬運(yùn)到需要熔覆或者修復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)，可大大節(jié)約時(shí)間和運(yùn)輸成本。
[0027]本實(shí)施例的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)特別適合用于各種設(shè)備與零件的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，使用時(shí)用汽車將移動(dòng)平臺(tái)I運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)修復(fù)地點(diǎn)，如果修復(fù)獨(dú)立的或可拆卸的小型零件，可以直接將小型零件裝夾在加工平臺(tái)5上，加工平臺(tái)5可以根據(jù)加工零件的需要進(jìn)行更改，可以使用變位機(jī)等不同的加工平臺(tái)；如果修復(fù)的是大型設(shè)備與零件或不宜拆卸的零件時(shí)，需要將自行機(jī)械臂2移動(dòng)到可以進(jìn)行激光修復(fù)的位置;調(diào)節(jié)六軸控制機(jī)械臂21使其調(diào)整好方位，將激光熔覆頭221對(duì)準(zhǔn)要修復(fù)的位置;啟動(dòng)發(fā)電機(jī)61和配電柜62，打開(kāi)水冷機(jī)7、激光器3等設(shè)備；調(diào)節(jié)激光器3程序，在激光器3沒(méi)有報(bào)警的前提下，調(diào)節(jié)激光功率、掃描速度、送粉量、保護(hù)氣流量等激光熔覆工藝參數(shù)，確定最佳工藝參數(shù)后，開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)激光熔覆加工。
[0028]應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非【具體實(shí)施方式】的窮舉，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，包括移動(dòng)平臺(tái)(I)，所述移動(dòng)平臺(tái)(I)上裝配有激光器(3)、送粉器(4)、加工平臺(tái)(5)、供電系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)還包括自行機(jī)械臂(2)，所述自行機(jī)械臂(2)包括多自由度機(jī)械臂和履帶式移動(dòng)車(22)，所述多自由度機(jī)械臂安裝在所述履帶式移動(dòng)車(22)上；多自由度機(jī)械臂末端安裝有激光熔覆頭(221)，所述激光器(3)通過(guò)光纖(31)向所述激光熔覆頭(221)輸入激光，所述送粉器(4)通過(guò)送粉管(41)連接激光熔覆頭(221)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述供電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)(61)和配電柜(62) ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述移動(dòng)平臺(tái)(I)上還裝配有用于冷卻所述激光器(3)的水冷機(jī)(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述加工平臺(tái)(5)為變位機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述多自由度機(jī)械臂為六軸控制機(jī)械臂(21)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述多自由度機(jī)械臂通過(guò)液壓橫梁底座安裝在所述履帶式移動(dòng)車(22)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述履帶式移動(dòng)車(22)后部安裝有液壓立柱(222)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述激光熔覆頭(221)通過(guò)法蘭盤(pán)固定在所述多自由度機(jī)械臂上。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的激光熔覆移動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述PLC控制系統(tǒng)的操作界面安裝在所述履帶式移動(dòng)車(22)上。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK205635772SQ201620272079
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】高雪松, 劉爽, 張濤, 肖猛, 李博
【申請(qǐng)人】南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院