一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台的制作方法

本实用新型涉及一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台。

背景技术：

激光制造技术作为一种先进制造技术，在工业领域具有广泛的应用。激光制造主要包括激光熔覆、激光焊接、激光切割和激光增材制造等。目前激光制造主要以机器人手臂搭载激光头进行激光制造，通过机器人手臂来操作激光器在器件或零部件进行加工。

随着激光制造技术的日益成熟，已越来越多的应用于工业生产中。该技术的使用条件和环境变得越来越复杂，人们对激光制造技术提出了更多的要求以期望解决更多工业上的问题。近几年，磁场辅助激光制造(激光焊接、激光熔覆)中得到广泛的研究和应用。

现有的激光制造技术也暴露出以下几个方面的问题：1、传统的机器人手臂搭载激光器进行激光制造，使其加工范围和领域受到了限制。由于机器人手臂的原因，传统激光制造平台无法进行现场加工，只能将被加工的零部件拆卸后进行加工。2、针对某些特大型设备如龙门吊等，想对其竖直平面上的某个区域进行激光修复或者激光再制造，传统的激光制造平台已经无法满足。同时，在激光制造过程中添加磁场进行辅助的装置和方法较少，现有的设备和装置很少能够灵活地在激光制造过程中添加磁场进行辅助。

专利号为CN201677136U的中国专利公开了一种垂直移动工作的激光制造头装置，该装置可以使激光头上下移动，因此该装置能够加工垂直平面上的零部件。但是，该装置无法移动，只能讲被加工的零部件拆卸后才能进行加工。

专利号为CN205635772U的中国专利公开了一种激光熔覆移动平台，该装置能通过履带式移动车进行移动进，安装在机械手臂上的激光熔覆头能够进行修复工作。虽然该装置移动方便的特点，但是，该装置只能进行机械手臂工作范围内的修复实验，无法对某些大型设备上难以接触到的部位进行激光制造，具有一定的局限性。

技术实现要素：

为克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台，包括框状的车架，所述车架水平架设在若干对滚轮对上，所述车架内设有激光头，且所述激光头的输出端垂直向下并直接指向用于承载所述车架的工作面；

每对滚轮对包括相对设置的第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮分别可转动地设置在第一固定轴上和第二固定轴上，第一固定轴和第二固定轴相互平行，且第一固定轴和第二固定轴均固定在车架的底面上；

定义位于所述车架的顶面所在的平面内并与第一固定轴的轴向相平行的方向为x轴方向，位于所述车架的顶面所在的平面内与并与第一固定轴的轴向相垂直的方向为y轴方向；且同时垂直于x轴和y轴的方向为z轴方向；并定义沿z轴方向为上下方向，沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向；

若干对所述滚轮对沿着x轴方向间隔设置，各滚轮对的第一滚轮均沿着x轴方向相互对齐，各滚轮对的第二滚轮也均沿着x轴方向相互对齐；

所述第一滚轮是由若干块相同的第一磁铁组合成的第一圆柱环，所述第一圆柱环的中心孔可转动地套设在第一转轴上，且所述第一磁铁的S极均沿第一圆柱环的径向指向第一圆柱环中心孔的圆心，所述第一磁铁的N极均沿第一圆柱环的径向指向第一圆柱环外；

所述第二滚轮是由若干块相同的第二磁铁组合成的第二圆柱环，所述第二圆柱环的中心孔可转动地套设在第二转轴上，且所述第二磁铁的N极均沿第二圆柱环的径向指向第二圆柱环中心孔的圆心，所述第二磁铁的S极均沿第二圆柱环的径向指向第二圆柱环外；

激光头位于第一磁铁和第二磁铁之间；

所述激光头沿y轴方向的左右两侧对称设有一组x轴移动装置，所述x轴移动装置包括沿x轴方向架设的x轴丝杠，且x轴丝杠的下方设有与所述x轴丝杠相平行的x轴光杆；所述x轴丝杠的一端可转动设置在车架上，另一端与x轴电机的输出轴固定相连，且所述x轴电机固定在车架上；所述x轴丝杠上啮合有x轴滑块；所述x轴光杆贯穿所述x轴滑块，且x轴光杆的两端分别固定在车架上，以驱动x轴滑块沿所述x轴光杆滑动；

所述激光头沿x轴方向的前后两侧对称设有一组y轴移动装置，所述y轴移动装置包括沿y轴方向架设的y轴丝杠，y轴丝杠的下方设有与所述y轴丝杠相平行的y轴光杆；所述y轴丝杠的一端可转动设置在左侧的x轴滑块上，另一端贯穿右侧的x轴滑块并与y轴电机的输出轴固定相连，所述y轴电机固定在右侧的x轴滑块上；所述y轴丝杠上啮合有y轴滑块，所述y轴光杆贯穿所述y轴滑块，且所述y轴光杆的两端分别固定在左右两侧的x轴滑块上，以驱动所述y轴滑块沿所述y轴光杆滑动；

所述激光头沿x轴方向的前后两侧对称设有一组z轴移动装置，所述z轴移动装置包括沿z轴方向延伸的z轴丝杠，所述z轴丝杠的上端垂直贯穿z轴滑块并与所述z轴相啮合，所述z轴丝杠的下端与z轴电机的输出轴固定相连，且所述z轴电机固定在位于同一侧的y轴滑块上；所述激光头的前后两侧夹设在两个z轴滑块之间，且所述z轴滑块与所述激光头的侧面固定相连。

进一步，包括两对滚轮对，两个第一滚轮和两个第二滚轮分别设置在车架的四角上。

进一步，第一磁铁和第二磁铁的磁场强度和结构形态均相同。

进一步，所述激光头位于所述车架的正中间。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、本实用新型将磁场集合到激光制造平台中，在简化结构的同时能够提供磁场辅助加工。

2、本实用新型能够通过磁极吸附方式可以进行爬壁作业，能够为大型器械进行激光制造作业。

3、本实用新型可搭载不同的激光设备来应对不同场合下的加工。

4、本实用新型可以灵活的移动，能够加工的范围和尺寸大，能够对比较大的被加工表面和缺陷进行加工修复。

附图说明

图1是本实用新型的轴测图一；

图2是本实用新型的轴测图二；

图3是本实用新型的侧视图；

图4是第一滚轮的结构示意图；

图5是第二滚轮的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台，包括框状的车架1，所述车架1水平架设在若干对滚轮对上，所述车架1上设有激光头2，所述激光头2位于框状车架1的框内，且所述激光头1的输出端21垂直向下并直接指向用于承载所述车架1的工作面，以对所述工作面进行加工。

每对滚轮对包括相对设置的第一滚轮4和第二滚轮5，第一滚轮4和第二滚轮5分别可转动地设置在第一固定轴上和第二固定轴上，第一固定轴和第二固定轴相互平行，且第一固定轴和第二固定轴均固定在车架1的底面上；第一固定轴和第二固定轴可通过吊脚固定在车架1底面，如附图3所示。

定义位于所述车架1的顶面所在的平面内并与第一固定轴的轴向相平行的方向为x轴方向，位于所述车架1的顶面所在的平面内与并与第一固定轴的轴向相垂直的方向为y轴方向；且同时垂直于x轴和y轴的方向为z轴方向(即垂直于车架1的顶面的方向为z轴方向)，如图1所示；并定义沿z轴方向为上下方向，沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向；

若干对所述滚轮对沿着x轴方向间隔设置，各滚轮对的第一滚轮4均沿着x轴方向相互对齐，各滚轮对的第二滚轮5也均沿着x轴方向相互对齐；

所述第一滚轮4是由若干块相同的第一磁铁41组合成的第一圆柱环，所述第一圆柱环的中心孔42可转动地套设在第一转轴上，且所述第一磁铁41的S极均沿第一圆柱环的径向指向第一圆柱环的中心孔42的圆心，所述第一磁铁41的N极均沿第一圆柱环的径向指向第一圆柱环外(即N极位于第一圆柱环的外表面，S极位于第一圆柱环的内表面)；

所述第二滚轮5是由若干块相同的第二磁铁51组合成的第二圆柱环，所述第二圆柱环的中心孔52可转动地套设在第二转轴上，且所述第二磁铁52的N极均沿第二圆柱环的径向指向第二圆柱环的中心孔52的圆心，所述第二磁铁51的S极均沿第二圆柱环的径向指向第二圆柱环外(即S极位于第二圆柱环的外表面，N极位于第二圆柱环的内表面)；如此，在第一滚轮4和第二滚轮5沿着y轴方向滚动的过程中，第一滚轮4和第二滚轮5始终形成一个静态磁场。

第一磁铁41和第二磁铁42的磁场强度和结构形态均相同。当工作面倾斜或者垂直时，可以利用第一磁铁41和第二磁铁42的吸附作用进行爬壁作业。

激光头2位于滚轮对之间，且激光头2位于第一磁铁41和第二磁铁42之间；

所述激光头2沿y轴方向的左右两侧对称设有一组x轴移动装置，所述x轴移动装置包括沿x轴方向架设的x轴丝杠8，且x轴丝杠8的下方设有与所述x轴丝杠8相平行的x轴光杆9；所述x轴丝杠8的一端可转动设置在车架1上，另一端与x轴电机6的输出轴固定相连，且所述x轴电机6固定在车架1上；所述x轴丝杠8上啮合有x轴滑块7；所述x轴光杆9贯穿所述x轴滑块7，且x轴光杆9的两端分别固定在车架1上，以驱动x轴滑块7沿所述x轴光杆9滑动；x轴电机6的输出轴转动，x轴丝杠8随之转动，并驱动x轴滑块7沿所述x轴光杆9滑动。

所述激光头1沿x轴方向的前后两侧对称设有一组y轴移动装置，所述y轴移动装置包括沿y轴方向架设的y轴丝杠13，y轴丝杠13的下方设有与所述y轴丝杠13相平行的y轴光杆14；所述y轴丝杠13的一端可转动设置在左侧的x轴滑块7上，另一端贯穿右侧的x轴滑块7并与y轴电机10的输出轴固定相连，且所述y轴电机10固定在右侧的x轴滑块7上；所述y轴丝杠13上啮合有y轴滑块15，所述y轴光杆14贯穿所述y轴滑块15，且所述y轴光杆14的两端分别固定在左右两侧的x轴滑块7上，以驱动所述y轴滑块15沿所述y轴光杆14滑动；x轴电机10的输出轴转动，y轴丝杠13随之转动，并驱动y轴滑块15沿所述y轴丝杠13滑动；同时，y轴移动装置也可随着x轴滑块7的移动而移动。

所述激光头2沿x轴方向的前后两侧对称设有一组z轴移动装置，所述z轴移动装置包括沿z轴方向延伸的z轴丝杠11，所述z轴丝杠11的上端垂直贯穿z轴滑块17并与所述z轴相啮合，所述z轴丝杠11的下端与z轴电机12的输出轴固定相连，且所述z轴电机12固定在位于同一侧的y轴滑块15上；所述激光头2夹设在两个z轴滑块17之间，且所述z轴滑块17与所述激光头的侧面固定相连。z轴电机12的输出轴转动，z轴丝杠随之转动，并驱动z轴滑块17上下滑动，同步带动激光头2上下滑动；同时，z轴移动装置也可随着x轴滑块7和y轴滑块15的移动而移动。从而激光头获得x、y、z三个方向上的位置调节。

本实用新型包括两对滚轮对，两个第一滚轮4和两个第二滚轮5分别设置在车架1的四角上。

所述激光头2位于所述车架1的正中间。

磁控式的第一滚轮4和第二滚轮5能够完成爬壁和提供磁场的作用，x、y、z轴移动装置能够控制所搭载的激光头2进行激光制造工作。在爬壁作业过程中，被加工处够在磁场作用下进行激光制造。

z轴移动装置还可以安装激光制造装置或者电弧焊接装置。

z轴移动装置还可以安装旋转装置来提供绕轴旋转功能。

本实用新型可根据需求搭载不同类型的激光头2。

本实用新型可以根据具体需要选择不同磁场强度的第一滚轮4和第二滚轮5，且第一滚轮4和第二滚轮5的磁极(N极和S极)可以相互交换。

与传统的激光制造平台相比，本实用新型的适用范围大大增加，可满足不同使用场合，并且具有成本低、结构简单且携带方便等优点。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。