一种条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置的制作方法

本发明涉及激光设备技术领域，特别是一种自动送料、加工过程中自动完成夹持位置调换、减少人工、提高生产效率的条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置。

背景技术：

激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术，通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层，这种技术在大中型贵重零件的修复和表面强化上有着明显优势。

用于给加工件内孔做激光熔覆的激光熔覆头均为l型激光熔覆头，l型激光熔覆头包括直镜组、反射镜片和聚焦镜组，准直镜组设置在靠近光纤接头处，反射镜片用于使激光改变90°的传播方向，聚焦镜组用于聚焦经过反射镜片后的激光，形成焦点，从而进行激光熔覆加工。

现有技术中的l型激光熔覆头，其准直镜组与反射镜片之间的距离太远，一般均在400mm以上，激光熔覆头整体比较细长容易变形，这就容易导致激光焦点位置产生变化，市场上现有的激光熔覆设备大多是在车床或其他机床的基础上改造的。这有可能会导致如下弊端的产生：1)激光熔覆效果差；2)焦点一旦聚焦在铜嘴上，铜嘴就会被烧坏，加工过程中需要频繁更换铜嘴，不仅耗材量大，而且影响加工效率；3)容易导致准直镜组与反射镜片之间的发散激光直接照射在激光熔覆头的侧壁上，加速了激光熔覆头的受热变形。

专利号202010465967.2，专利名称一种l型激光熔覆头和一种激光熔覆设备，涉及了一种l型激光熔覆头，其准直镜组与反射镜片之间的距离小于200mm；该激光熔覆头的长度大大缩短，抗变形能力强，焦点不易抖动，加工效果好，故障率低；还涉及了一种激光熔覆设备，包括l型激光熔覆头、激光器、送粉器、床身、c轴装置、移动立柱和电气控制柜；c轴装置固定设置在床身的一端，c轴为卡盘夹持旋转轴；移动立柱与床身构成一对沿z轴的移动副，z轴为水平轴，且与c轴的轴线相互平行；移动支架与移动立柱构成一对沿y轴的移动副，y轴为竖直轴；延长杆的一端固定在移动支架上，l型激光熔覆头固定在延长杆的悬出端部；可以兼顾内孔与外壁的激光熔覆加工，对同一加工件的内孔与外壁的熔覆加工，仅需一次装夹，效率高。

现有技术中，工件的夹持需要人工完成，同时夹持部位一次无法完成加工，需要将工件取出后再放入进行加工，需要一种自动送料、加工过程中自动完成夹持位置调换、减少人工、提高生产效率的条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动送料、加工过程中自动完成夹持位置调换、减少人工、提高生产效率的条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置。

一种条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置，包括：

齿轮齿条杆，所述齿轮齿条杆的一端固定，另一端伸向夹紧头，所述夹紧头的上方设置激光头，所述齿轮齿条杆的齿轮由齿轮驱动电机驱动，所述齿轮驱动电机和齿轮齿条杆套在移动块内，所述移动块的下方竖向设置转动电机，所述转动电机的下方竖向设置第一伸缩气缸，所述第一伸缩气缸的下方端部横向设置第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸的两端设置互为镜像的夹持头，所述夹持头相对的一侧设置夹持垫片；

传动带，所述传动带设置在齿轮齿条杆的下方，所述传动带上设置传动挡板，所述传动挡板为喇叭状，所述传动挡板小的开口朝向传动带的传动方向；

控制器，所述控制器分别连接齿轮驱动电机、第一伸缩气缸和第二伸缩气缸，所述控制器连接触摸屏。

所述夹紧头由夹紧头电机驱动夹紧或松开，所述夹紧头固定在转动板上，所述转动板两端分别可转动连接转动支撑，所述转动板一端的可转动连接轴轴心连接转动电机，所述转动电机的缸体固定在转动支撑上，所述转动支撑固定在横向支撑板，所述横向支撑板在横向驱动装置的驱动下在纵向支撑板上沿着横向运动，所述横向驱动装置设置在横向支撑板上，所述纵向支撑板在纵向驱动装置的驱动下在竖向支撑板上沿着纵向运动，所述竖向支撑板在竖向驱动装置的驱动下在竖向导向支撑上沿着竖向运动；

所述控制器分别连接夹紧头电机、转动电机、横向驱动装置、纵向驱动装置和竖向驱动装置。

所述转动电机的工作杆上设置应变片，所述应变片连接控制器。

所述转动板另一端的可转动连接轴轴心连接编码器，所述编码器连接控制器。

所述激光头的上方为激光头接头，下方为保护罩，所述保护罩为l形。

所述转动板、转动支撑、横向支撑板、纵向支撑板、竖向支撑板和竖向导向支撑为框架结构。

所述横向驱动装置为直线电机，所述横向支撑板在纵向支撑板的导向槽内直线运动。

所述纵向驱动装置为直线电机，所述纵向支撑板在竖向支撑板的导向槽内直线运动。

所述竖向驱动装置为直线电机，所述竖向支撑板两侧分别设置在竖向导向支撑的导向槽内。

所述竖向驱动装置的数量为两个以上，均匀分布在竖向支撑板的下方。

本发明齿轮齿条杆的一端固定，另一端伸向夹紧头，夹紧头的上方设置激光头，齿轮齿条杆的齿轮由齿轮驱动电机驱动，齿轮驱动电机和齿轮齿条杆套在移动块内，移动块的下方竖向设置第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的下方端部横向设置第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的两端设置互为镜像的夹持头，夹持头相对的一侧设置夹持垫片；传动带设置在齿轮齿条杆的下方，传动带上设置传动挡板，传动挡板为喇叭状，传动挡板小的开口朝向传动带的传动方向；控制器分别连接齿轮驱动电机、第一伸缩气缸和第二伸缩气缸，控制器连接触摸屏。本发明自动送料、加工过程中自动完成夹持位置调换、减少人工、提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明传动挡板的俯视图；

图3为本发明的控制关系图；

图4为本发明夹紧头的立体图；

图5为本发明激光头的立体图；

图中：1、夹紧头，2、夹紧头电机，3、转动板，4、转动电机，5、转动电机，6、横向支撑板，7、横向驱动装置，8、纵向支撑板，9、纵向驱动装置，10、竖向支撑板，11、竖向导向支撑，12、竖向，13、激光头，14、保护罩，15、激光头接头，16、应变片，17、编码器，18、控制器，19、触摸屏，20、齿轮齿条杆，21、齿轮驱动电机，22、移动块，23、第一伸缩气缸，24、第二伸缩气缸，25、夹持头，26、夹持垫片，27、传动带，28、传动挡板，29、转动电机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

一种条形工件自动夹持送料的激光熔覆装置，包括：齿轮齿条杆20，齿轮齿条杆20的一端固定，另一端伸向夹紧头1，夹紧头1的上方设置激光头13，齿轮齿条杆20的齿轮由齿轮驱动电机21驱动，齿轮驱动电机21和齿轮齿条杆20套在移动块22内，移动块22的下方竖向设置转动电机29，转动电机29的下方竖向设置第一伸缩气缸23，第一伸缩气缸23的下方端部横向设置第二伸缩气缸24，第二伸缩气缸24的两端设置互为镜像的夹持头25，夹持头25相对的一侧设置夹持垫片26；传动带27，传动带27设置在齿轮齿条杆20的下方，传动带27上设置传动挡板28，传动挡板28为喇叭状，传动挡板28小的开口朝向传动带27的传动方向；控制器18，控制器18分别连接齿轮驱动电机21、第一伸缩气缸23和第二伸缩气缸24，控制器18连接触摸屏19。

夹紧头1由夹紧头电机2驱动夹紧或松开，夹紧头1固定在转动板3上，转动板3两端分别可转动连接转动支撑4，转动板3一端的可转动连接轴轴心连接转动电机5，转动电机5的缸体固定在转动支撑4上，转动支撑4固定在横向支撑板6，横向支撑板6在横向驱动装置7的驱动下在纵向支撑板8上沿着横向运动，横向驱动装置7设置在横向支撑板6上，纵向支撑板8在纵向驱动装置9的驱动下在竖向支撑板10上沿着纵向运动，竖向支撑板10在竖向驱动装置12的驱动下在竖向导向支撑11上沿着竖向运动；控制器18，控制器18分别连接夹紧头电机2、转动电机5、横向驱动装置7、纵向驱动装置9和竖向驱动装置12。

转动电机5的工作杆上设置应变片16，应变片16连接控制器18。转动板3另一端的可转动连接轴轴心连接编码器17，编码器17连接控制器18。激光头13的上方为激光头接头15，下方为保护罩14，保护罩14为l形。转动板3、转动支撑4、横向支撑板6、纵向支撑板8、竖向支撑板10和竖向导向支撑11为框架结构。转动板3为类三角形。

横向驱动装置7为直线电机，横向支撑板6在纵向支撑板8的导向槽内直线运动。纵向驱动装置9为直线电机，纵向支撑板8在竖向支撑板10的导向槽内直线运动。竖向驱动装置12为直线电机，竖向支撑板10两侧分别设置在竖向导向支撑11的导向槽内。竖向驱动装置12的数量为两个以上，均匀分布在竖向支撑板10的下方。

触摸屏19上显示控制器18控制的齿轮驱动电机21、第一伸缩气缸23和第二伸缩气缸24,的状态信息。触摸屏19显示第一伸缩气缸23和第二伸缩气缸24伸出还是缩回的状态，并可通过触摸屏19控制第一伸缩气缸23和第二伸缩气缸24伸缩位置转换。触摸屏19通过控制器18控制齿轮驱动电机21的齿轮正反转，从而带动移动块22在齿轮齿条杆20上直线往复运动。触摸屏19通过控制器18控制移动块22上的第一伸缩气缸23伸出，触摸屏19通过控制器18控制第二伸缩气缸24伸出，两个夹持头25相对张开，传动带27输送工件向夹持头25运动，当工件运动到夹持头25下方时，触摸屏19通过控制器18控制第二伸缩气缸24收缩，夹紧工件，第一伸缩气缸23收缩，配合齿轮驱动电机21带动移动块22，拿起工件，朝向夹紧头1，将工件放入夹紧头1中，然后激光头13对工件进行加工。当除了夹紧位置外工件加工完成，再由控制器18控制夹持头25配合转动电机29调转工件的轴向方向，再将工件放入夹紧头1中，然后激光头13对工件进行加工，完成后取出工件，再进行下一工件的操作。

触摸屏19上显示控制器18控制的夹紧头电机2、转动电机5、横向驱动装置7、纵向驱动装置9和竖向驱动装置12的状态信息。

触摸屏19通过控制器18控制夹紧头电机2的正反转，从而带动夹紧头1夹紧或者松开，夹紧头电机2工作杆上的应变片16将检测到电阻的应变信号送给控制器18，控制器18通过检测应变信号的大小，检测夹紧头1夹紧工件的情况，防止夹持过紧，损坏工件，当松开时，检测应变信号为零时，再转动一定的设定值，完成工件的松开。

转动电机5驱动转动板3在转动支撑4的约束下转动，转动板3另一端的编码器17跟随转动板3转动，编码器17将转动板3的转角信号发送给控制器18，控制器18将转角信号送给触摸屏19显示，触摸屏19上可设定转动板3的转动角度，并将预定转动角度信号送给控制器18，控制器18控制转动电机5转动，配合编码器17将转动板3转动到预定转动角度。

控制器18控制横向驱动装置7，横向驱动装置7驱动横向支撑板6在纵向支撑板8的导向槽内在横向直线运动。触摸屏19可设定横向支撑板6的位置和运动距离。

控制器18控制纵向驱动装置9，纵向驱动装置9驱动纵向支撑板8在竖向支撑板10在纵向直线运动。触摸屏19可设定纵向支撑板8的位置和运动距离。

控制器18控制竖向驱动装置12，竖向驱动装置12驱动竖向支撑板10两侧分别在竖向导向支撑11的导向槽内竖向运动。

夹紧头1为机床上的常用夹紧头，夹紧头1的侧面内设置夹紧头电机2的工作杆，夹紧头电机2的工作杆转动，可调节夹紧头1的夹紧和松开。

电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为"应变效应"。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变--电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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