舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置的制作方法

本实用新型涉及激光熔覆设备技术领域，具体地说，涉及一种舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置。

背景技术：

近几年来，能源问题越来越成为世界关注的重点和焦点，以充分利用资源、减少对环境污染为目标的绿色再制造技术得到大力推广应用。作为综合工业之冠的船舶工业，鉴于其对众多产业的关联和构成的复杂性，其绿色制造的发展进程明显迟缓于其他行业，军用舰船更是如此，绿色再制造技术在舰船设计建造、使用保障过程中推行刻不容缓，特别是在舰船服役期间的维修中更应全面关注，着力施行。

激光熔覆技术是一种新型的表面涂层技术，该技术是将合金材料、粉末预置于再制造零部件表面，或者采用自动送料装置(送粉器或者送丝机)将待熔覆材料输送到再制造零部件表面，经高能量激光束熔化，使之和基体表面熔合，形成低稀释度的、与基体呈冶金结合的熔覆层。此种方法可在零部件表面获得具有优良的耐腐蚀、耐磨损和抗冲击性能，结合力强及适合后续机械加工性能的无裂纹高性能涂层。零部件使用寿命显著延长，而且不存在环境污染问题，并能提高或改善基体材料表面的特性，具有耐磨、耐蚀、耐热、畸变小、热熔区小、涂覆范围大、自动化效率高等特点，是—种集成光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的高新技术。精密加工是将经激光熔覆后的零部件表面进行精密机械加工，使其恢复其原尺寸精度的要求。

由于我国海外军事基地数量很少，且舰船损坏部件和部件损坏方式存在不确定的特点，因此对舰船的随舰保障和离岸保障将有更高的要求，特别是舰船航行过程中的应急维修；另，鉴于舰船上的空间宝贵以及减少海洋环境污染方面的需求，因此，研究如何将激光熔覆绿色再制造技术应用于舰船的随舰保障、离岸保障和应急维修，研制并列装小型、轻便的激光熔覆与精密加工于一体的高性能综合装备，成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置，通过该快换装置，可在一个机器人载体上根据需要更换安装不同的作业头，实现激光熔覆与精密加工不同工作方式的集成；减少占用空间，实现绿色再制造，满足舰船的随舰保障、离岸保障和应急维修需要。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置，所述快换装置包括：

安装底板，所述安装底板用于固定安装在机器人的机械手端部；

作业头夹持部件，所述作业头夹持部件包括弧形底座和弧形压盖，所述弧形底座的背面与所述安装底板固定连接，所述弧形底座的前面与所述弧形压盖可拆式固定连接，所述弧形底座与所述弧形压盖扣合出用于容纳作业头的环形空腔。

快换装置与机器人安装时，将安装底板固定安装在机器人的机械手端部，弧形底座与安装底板固定安装，激光头夹持并固定于弧形底座与弧形压盖扣合出的环形空腔内，启动机器人，即可对舰船零部件表面进行激光熔覆；激光熔覆完成后，将整个作业头夹持部件拆下，将激光头更换为电主轴后，重新将作业头夹持部件安装到安装底板上；或者仅拆卸弧形压盖，将激光头更换为电主轴后再上紧弧形压盖；即可对经激光熔覆后的零部件表面进行精密机械加工，使其恢复其原尺寸精度的要求。

以下为对本实用新型的舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置的多项进一步优化设计：

其中，所述安装底板和所述弧形底座上设置有定位结构，所述定位结构包括设置于所述安装底板的前面上的底板十字型键槽，和对应设置于所述弧形底座的背面上的底座十字型键槽，所述底板十字型键槽与所述底座十字型键槽之间连接有平键。由于设置有定位结构，可以提高作业头夹持部件中的弧形底座与安装底板的定位精度，装夹方便。

其中，进一步地，所述底板十字型键槽、所述底座十字型键槽皆包括相交叉的横向槽和纵向槽，所述横向槽的宽度与所述纵向槽的宽度不相等。横向槽的宽度与纵向槽的宽度不相等，可以保证装夹方向的准确性，避免误装夹，提高装夹效率。

其中，所述环形空腔的内壁面上设有三处凸起部，三处所述凸起部使所述环形空腔的内壁面与所述作业头之间呈三条线接触。作业头与夹持部件三线定位接触，使得夹持部件对作业头的夹持更稳定、牢固、可靠。

其中，进一步地，所述弧形底座的内壁面上设有两处所述凸起部，所述弧形压盖的内壁面上设有一处所述凸起部。

其中，所述弧形底座的两外侧分别设有通槽，所述通槽位于所述弧形底座的背面与所述弧形底座的前面之间。弧形底座的两外侧分别设有通槽，既可以减重，又方便弧形底座与安装底板、弧形压盖的安装。

其中，所述安装底板上设有定位孔。便于安装底板与机器人的机械手端部准确定位、安装。

其中，进一步地，所述定位孔位于所述底板十字型键槽内。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置，通过该快换装置，在一个机器人载体上根据需要可更换安装激光头或电主轴不同的作业头，实现了激光熔覆与精密加工不同工作方式的有效集成；机器人设备集成度高，轻便、小型，占用空间少，实现了对舰船零部件的激光熔覆与精密加工，满足了舰船的随舰保障、离岸保障和应急维修需要，提高了海军舰船保障能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例的舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置结构示意图；

图2是图1中的安装底板结构示意图；

图3是图1中的弧形底座结构示意图(从背面看)；

图4是图1中的弧形底座结构示意图(从前面看)；

图5是图1中的弧形压盖结构示意图；

图6是图1中的平键结构示意图；

图7是图1中的弧形底座与弧形压盖扣合示意图；

图中：1-安装底板；11-底板十字型键槽；11x-横向槽一；11y-纵向槽一；12-安装孔一；13-安装孔二；14-安装孔三；15-定位孔；2-平键；21-安装孔四；3-弧形底座；31-底座十字型键槽；31x-横向槽二；31y-纵向槽二；32-通槽；33-安装孔五；34-安装孔六；4-弧形压盖；41-安装孔七；5-作业头；A-接触线一；B-接触线二；C-接触线三；D-环形空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步非限制性说明。

本文中，为便于描述，将构件靠近机器人的机械手端部的一面定义为“背面”，该构件中与“背面”相背的一面定义为“前面”。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型的舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头快换装置，所述快换装置包括安装底板1和安装于其上的作业头夹持部件。安装底板1上设有安装孔一12，通过螺栓穿设安装孔一12，实现安装底板1与机器人的机械手端部的固定安装。作业头夹持部件包括弧形底座3和弧形压盖4，弧形底座3与弧形压盖4扣合出用于容纳作业头的环形空腔D。其中，弧形底座3背面上设有安装孔五33，弧形底座3前面上设有安装孔六34，通过螺栓穿设安装孔五33与安装孔二13，实现弧形底座3与安装底板1的固定连接，通过螺栓穿设安装孔六34和弧形压盖4上的安装孔七41，实现弧形底座3与弧形压盖4的可拆式固定连接。

如图1、图2、图3和图6所示，其中，在安装底板1和弧形底座3上设置有定位结构，该定位结构包括设置于安装底板1的前面上的底板十字型键槽11，和对应设置于弧形底座3的背面上的底座十字型键槽31，底板十字型键槽11与底座十字型键槽31之间连接有平键2，平键2上设有安装孔四21，通过沉头螺钉穿设安装孔四21与安装孔三14，实现平键2与安装底板1的固定连接，平键2优选采用锥度平键。其中，底板十字型键槽11包括相交叉的横向槽一11x和纵向槽一11y，底座十字型键槽31包括相交叉的横向槽二31x和纵向槽二31y，横向槽一11x与横向槽二31x宽度相同，纵向槽一11y与纵向槽二31y宽度相同；进一步地，横向槽一11x的宽度与纵向槽一11y的宽度不相等，横向槽二31x的宽度与纵向槽二31y横向槽的宽度不相等。由于设置有定位结构，可以提高弧形底座3与安装底板1的定位精度，装夹方便。横向槽的宽度与纵向槽的宽度不相等，可以保证装夹方向的准确性，避免误装夹，提高装夹效率。

如图3和图7所示，其中，在弧形底座3的两外侧分别设有通槽32，通槽32位于弧形底座3的背面与其前面之间。弧形底座3的两外侧分别设有通槽32，既可以减轻构件重量，又方便了弧形底座3与安装底板1、弧形压盖4的安装。

如图2所示，其中，在安装底板1上设有定位孔15，进一步地，定位孔15位于底板十字型键槽11内，使结构紧凑整齐；定位孔15的设置，便于安装底板1与机器人的机械手端部准确定位、安装。

如图7所示，示意出了弧形底座3与弧形压盖4扣合出的环形空腔D中夹持有作业头5的情形。环形空腔D的内壁面大致呈圆形，其中，在环形空腔D的内壁面上设有三处凸起部，三处凸起部使得环形空腔D的内壁面与作业头5之间呈三条线接触；其中，弧形底座3的内壁面上设有两处凸起部，弧形底座3与作业头5之间呈两条线接触，即接触线一A和接触线二B；其中，弧形压盖4的内壁面上设有一处凸起部，弧形压盖4与作业头5之间呈一条线接触，即接触线三C。作业头5与夹持部件之间为三线定位接触，使得夹持部件对作业头的夹持更稳定、牢固、可靠。

本实用新型的快换装置与舰船用激光熔覆与精密加工一体化机器人作业头进行安装时，将安装底板1固定安装在机器人的机械手端部，弧形底座3与安装底板1固定安装，作业头5(即激光头)夹持并固定于弧形底座3与弧形压盖4扣合出的环形空腔D内，启动机器人，即可对舰船零部件表面进行激光熔覆；激光熔覆完成后，将整个作业头夹持部件拆下，将激光头更换为带有刀具的电主轴后，重新将作业头夹持部件安装到安装底板1上；或者仅拆卸弧形压盖4，将激光头更换为带有刀具的电主轴后再上紧弧形压盖4；通过电主轴带动刀具，即可对激光熔覆后的零部件表面进行精密机械加工，使其恢复其原尺寸精度的要求，在一个机器人载体上完成了对舰船零部件表面的激光熔覆与精密加工。