一种双激光强化涂覆装置的制作方法

本发明涉及激光强化涂覆技术领域，更具体的说，尤其涉及一种双激光强化涂覆装置。

背景技术：

激光涂覆作为激光表面处理的一种重要技术，以低成本的材料为基材，制成表面高性能的材料，能够最大程度的利用稀有金属材料，降低制造成本。随着激光涂覆技术的广泛，其激光涂覆装备也不断被研发。

申请号为201510138715.8中国发明专利公开了微球全向运动涂覆装置，利用两个电机带动工件沿某一水平方向的移动和绕轴心旋转，从而对微球进行均匀涂覆强化。申请号为201410421936.1中国发明专利公开了一种环形激光带冲击强化孔壁的方法和装置，利用激光器输出的激光束强化孔类工件的孔壁，且激光器是固定不动，工作台带动工件沿孔的轴向移动。申请号为201180033905.3中国发明专利公开了一种用于涂覆固体涂层的方法和装置，利用固定的辐射源发射一光束对样品进行涂覆，且单个驱动装置驱动工件在x/y轴方向移动。但是，上述三个发明都是采用单个激光束对工件进行强化，且激光源静止，工件移动的自由度只有2个。同时，激光强化涂覆的工件都是针对简单外形的工件。难以实现对一些具有复杂曲面特征的工件进行强化涂覆。

针对上述不足，设计和开发一种双激光强化涂覆装置以补足上述各个缺点显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种双激光强化涂覆装置，可以对一些具有复杂曲面特征的工件进行强化涂覆，且强化涂覆范围广，强化涂覆效率高。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种双激光强化涂覆装置，包括固定平台、激光平台、第一激光头、第一激光支架、第二激光头、第二激光支架、第一支链和第二支链，所述第一支链和第二支链的固定端连接在固定平台上，第一支链和第二支链的输出端连接激光平台；所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条；所述第一激光支架和第二激光支架均固定在激光平台上，第一激光支架和第二激光支架固定连接，第一激光支架和第二激光支架相互贴合的端面上构成分别用于安装第一激光头和第二激光头的垂直安装孔孔和倾斜安装孔，第一激光头安装在第一激光支架和第二激光支架构成的垂直安装孔内，第二激光头安装在第一激光支架和第二激光支架构成的倾斜安装孔内。

所述第一支链包括第一电机、第一联轴器、第一丝杠、第一支撑轴承、第一丝杠螺母、第一固定支架、第一移动支架和第一连杆；所述第一电机通过螺栓固定连接在固定平台上，第一电机的输出端通过第一联轴器连接第一丝杠；所述第一固定支架的顶部通过螺栓固定连接在固定平台上；所述第一丝杠的一端连接第一联轴器，第一丝杠的另一端连接第一支撑轴承，所述第一支撑轴承内嵌在第一固定支架的下端槽内；所述第一移动支架上端通过螺栓与第一丝杠螺母固定连接，第一移动支架的下端固定有连接架；所述连接架通过第一连杆连接在第一移动支架上，连接架的下端通过移动端连接件连接第一连杆的上端；所述移动端连接件包括移动端上接件、移动端中间件和移动端下接件；所述移动端上接件的一端与连接架的下端固定连接，移动端上接件的另一端与移动端中间件铰接；所述移动端下接件的一端与移动端中间件铰接，移动端下接件的另一端和第一连杆的上端通过紧固螺钉固定连接，所述移动端上接件和移动端下接件与移动端中间件之间的铰接轴方向相互垂直；所述第一连杆的的下端通过平台连接件连接激光平台；所述平台连接件包括平台上接件、平台中间件和平台下接件；所述平台上接件的一端通过紧固螺钉连接第一连杆的下端，平台上接件的另一端与平台中间件铰接；所述平台下接件的一端与移动端中间件铰接，平台下接件的另一端通过紧固螺钉和固定在激光平台上的轴连接，所述平台上接件和平台下接件与平台中间件之间的铰接轴方向相互垂直。

所述第二支链包括第二电机、第二联轴器、第二丝杠、第二支撑轴承、第二丝杠螺母、第二固定支架、第二移动支架、旋转电机、第三联轴器和第二连杆；所述第二电机通过螺栓固定连接在固定平台上，第二电机的输出端通过第二联轴器连接第二丝杠；所述第二固定支架的顶部通过螺栓固定连接在固定平台上；所述第二丝杠的一端连接第二联轴器，第二丝杠的另一端连接第二支撑轴承；所述第二支撑轴承内嵌在第二固定支架的底部槽内；所述第二移动支架与第二丝杠螺母通过螺栓固定连接，所述旋转电机支架通过螺栓固定连接在第二移动支架上；所述旋转电机固定在旋转电机支架的内侧，且旋转电机的输出端通过第三联轴器连接第二连杆；所述第二连杆的一端连接第三联轴器，第二连杆的另一端通过平台连接件连接激光平台。

进一步的，所述垂直安装孔垂直于固定平台，垂直安装孔和倾斜安装孔之间的平面夹角为15度或165度。

进一步的，所述激光平台的中部设有通孔，第一激光支架和第二激光支架均穿过所述激光平台中部的通孔，第一激光头和第二激光头均穿过激光平台上的通孔朝激光平台下方发射出激光。

进一步的，所述第二电机与旋转电机的输出轴同轴心，且第一电机和第二电机为同种电机。

进一步的，所述两个第一支链和一个第二支链连接固定平台和激光平台，且两个第一支链和一个第二支链的上下两端与固定平台和激光平台的连接点均呈等边三角形分布。

进一步的，所述第一固定支架的内部两侧设置有两个第一导轨，且套装在第一导轨上的第一滑块通过螺栓固定连接在第一丝杠螺母的两侧。

进一步的，所述第二固定支架的内部两侧设置有两个第二导轨，且套装在第二导轨上的第二滑块通过螺栓固定连接在第二丝杠螺母的两侧。

进一步的，两个第一电机的输出端分别设置有第一编码器和第二编码器，第二电机的输出端设置有第三编码器，旋转电机的输出端设置有第四编码器。

本发明的工作过程如下：两条第一支链的第一电机和第二支链的第二电机不动，旋转电机运动，激光平台以第二支链为轴心作旋转运动；旋转电机不动，两条第一支链的第一电机和第二支链的第二电机同步运动，实现激光平台直线移动以及空间两自由度的旋转。通过第一电机、第二电机和旋转电机的协调运动，从而实现激光平台上的激光头任意角度移动。同时激光平台上设置有第一激光头和第二激光头，随着激光平台的空间运动，第一激光头能够在某一范围内运动，同时由于第二激光头与第一激光头呈一定的夹角，所述第二激光头能够在其他范围内运动。第一激光头和第二激光头同时运行工作，能够对具有复杂曲面特征的工件进行激光强化涂覆。

本发明的控制系统，包括plc控制器、四个伺服驱动器、三个伺服电机和四个编码器；四个伺服驱动器分别为第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器；三个伺服电机分别为第一电机、第二电机和旋转电机；四个编码器分别为第一编码器、第二编码器、第三编码器和第四编码器；plc控制器的输出端分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器的输入端并联连接；所述第一伺服驱动器的输出端与第一电机的输入端连接；所述第一编码器的一端与第一电机连接，第一编码器的另一端与第一伺服驱动器连接；所述第二伺服驱动器的输出端与另一个第一电机的输入端连接；所述第二编码器的一端与第一电机连接，第二编码器的另一端与第二伺服驱动器连接；所述第三伺服驱动器的输出端与第二电机的输入端连接；所述第三编码器的一端与第二电机连接，第三编码器的另一端与第三伺服驱动器连接。所述第四伺服驱动器的输出端与旋转电机的输入端连接；所述第四编码器的一端与旋转电机连接，第四编码器的另一端与第四伺服驱动器连接。

所述plc控制器能够根据输入工件的三维坐标值，通过算法运算得出相应的第一电机、第二电机和旋转电机的转角，之后根据电机转角运算出相应的脉冲数和脉冲频率；所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器接收plc控制器发出的脉冲信号，分别控制第一电机、第二电机和旋转电机运行；所述编码器采集电机的转角和转速信息，并把采集的信息输送给伺服驱动器，伺服驱动器通过对比初始信息和反馈信息，从而调整相应电机的转速和转角，确保电机达到设定的转速和转角。

本发明的有益效果在于：本发明采用对称结构设计，具有运动灵活，承载能力强，涂覆效率高的优点；采用双激光头的结构，由于第一激光头和第二激光头呈一定的夹角，第一激光头和第二激光头的照射范围不同，相比单激光头的照射范围，双激光头具有更大的照射范围，且两个激光头同时运行工作，大大提高了激光强化涂覆的效率；此外，采用四个电机作为动力源，使得激光平台上的激光头能够实现空间多自由度运动，能够对具有空间复杂曲面特征的工件进行表面激光强化涂覆。

附图说明

图1是本发明一种双激光强化涂覆装置的整体结构图。

图2是本发明第一支链的结构示意图。

图3是本发明第二支链的结构示意图。

图4是本发明垂直安装空与倾斜安装孔呈15度时激光平台的结构结构图。

图5是本发明垂直安装空与倾斜安装孔呈165度时激光平台的结构结构图。

图6是本发明激光平台的部分剖面图。

图中，1-工件、2-激光平台、3-平台下接件、4-平台中间件、5-平台上接件、6-第一连杆、7-移动端下接件、8-连接架、9-第一支撑轴承、10-第一移动支架、11-第一固定支架、12-第一电机、13-固定平台、14-第二电机、15-第二联轴器、16-第二导轨、17-第二丝杠螺母、18-第二固定支架、19-第二移动支架、20-旋转电机支架、21-旋转电机、22-第三联轴器、23-第二连杆、24-第二激光头、25-第一激光支架、26-第一激光头、27-第一导轨、28-第一滑块、29-第一联轴器、30-第一丝杠、31-第一丝杠螺母、32-移动端上接件、33-移动端中间件、34-第二滑块、35-第二丝杠、36-第二激光支架、37-第二支撑轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～6所示，一种双激光强化涂覆装置，包括固定平台13、激光平台2、第一激光头26、第一激光支架25、第二激光头24、第二激光支架36、第一支链和第二支链，所述第一支链和第二支链的固定端连接在固定平台13上，第一支链和第二支链的输出端连接激光平台2；所述第一支链设置有两条，第二支链设置有一条；所述第一激光支架25和第二激光支架36均固定在激光平台2上，第一激光支架25和第二激光支架36固定连接，第一激光支架25和第二激光支架36相互贴合的端面上构成分别用于安装第一激光头26和第二激光头24的垂直安装孔孔和倾斜安装孔，第一激光头26安装在第一激光支架25和第二激光支架36构成的垂直安装孔内，第二激光头24安装在第一激光支架25和第二激光支架36构成的倾斜安装孔内。工件1设置在激光平台2的正下方，第一激光头26和第二激光头24发出的激光均直接照射到工件1上。

所述第一支链包括第一电机12、第一联轴器29、第一丝杠30、第一支撑轴承9、第一丝杠螺母31、第一固定支架11、第一移动支架10和第一连杆6；所述第一电机12通过螺栓固定连接在固定平台13上，第一电机12的输出端通过第一联轴器29连接第一丝杠30；所述第一固定支架11的顶部通过螺栓固定连接在固定平台13上；所述第一丝杠30的一端连接第一联轴器29，第一丝杠30的另一端连接第一支撑轴承9，所述第一支撑轴承9内嵌在第一固定支架11的下端槽内；所述第一移动支架10上端通过螺栓与第一丝杠螺母31固定连接，第一移动支架10的下端固定有连接架8；所述连接架8通过第一连杆6连接在第一移动支架10上，连接架8的下端通过移动端连接件连接第一连杆6的上端；所述移动端连接件包括移动端上接件32、移动端中间件33和移动端下接件7；所述移动端上接件32的一端与连接架8的下端固定连接，移动端上接件32的另一端与移动端中间件33铰接；所述移动端下接件7的一端与移动端中间件33铰接，移动端下接件7的另一端和第一连杆6的上端通过紧固螺钉固定连接，所述移动端上接件32和移动端下接件7与移动端中间件33之间的铰接轴方向相互垂直；所述第一连杆6的的下端通过平台连接件连接激光平台2；所述平台连接件包括平台上接件5、平台中间件4和平台下接件3；所述平台上接件5的一端通过紧固螺钉连接第一连杆6的下端，平台上接件5的另一端与平台中间件4铰接；所述平台下接件3的一端与移动端中间件33铰接，平台下接件3的另一端通过紧固螺钉和固定在激光平台2上的轴连接，所述平台上接件5和平台下接件3与平台中间件4之间的铰接轴方向相互垂直。

所述第二支链包括第二电机14、第二联轴器15、第二丝杠35、第二支撑轴承37、第二丝杠螺母17、第二固定支架18、第二移动支架19、旋转电机21、第三联轴器22和第二连杆23；所述第二电机14通过螺栓固定连接在固定平台13上，第二电机14的输出端通过第二联轴器15连接第二丝杠35；所述第二固定支架18的顶部通过螺栓固定连接在固定平台13上；所述第二丝杠35的一端连接第二联轴器15，第二丝杠35的另一端连接第二支撑轴承37；所述第二支撑轴承37内嵌在第二固定支架18的底部槽内；所述第二移动支架19与第二丝杠螺母17通过螺栓固定连接，所述旋转电机支架20通过螺栓固定连接在第二移动支架19上；所述旋转电机21固定在旋转电机支架20的内侧，且旋转电机21的输出端通过第三联轴器22连接第二连杆23；所述第二连杆23的一端连接第三联轴器22，第二连杆23的另一端通过平台连接件连接激光平台2。

所述垂直安装孔垂直于固定平台13，垂直安装孔和倾斜安装孔之间的平面夹角为15度或165度。

所述激光平台2的中部设有通孔，第一激光支架25和第二激光支架36均穿过所述激光平台2中部的通孔，第一激光头26和第二激光头24均穿过激光平台2上的通孔朝激光平台2下方发射出激光。

所述第二电机14与旋转电机21的输出轴同轴心，且第一电机12和第二电机14为同种电机。

所述两个第一支链和一个第二支链连接固定平台13和激光平台2，且两个第一支链和一个第二支链的上下两端与固定平台13和激光平台2的连接点均呈等边三角形分布。

所述第一固定支架11的内部两侧设置有两个第一导轨27，且套装在第一导轨27上的第一滑块28通过螺栓固定连接在第一丝杠螺母31的两侧。

所述第二固定支架18的内部两侧设置有两个第二导轨16，且套装在第二导轨16上的第二滑块34通过螺栓固定连接在第二丝杠螺母17的两侧。

两个第一电机12的输出端分别设置有第一编码器和第二编码器，第二电机14的输出端设置有第三编码器，旋转电机21的输出端设置有第四编码器。

本发明的工作过程如下：两条第一支链的第一电机12和第二支链的第二电机14不动，旋转电机21运动，激光平台2以第二支链为轴心作旋转运动；旋转电机21不动，两条第一支链的第一电机12和第二支链的第二电机14同步运动，实现激光平台2直线移动以及空间两自由度的旋转。通过第一电机12、第二电机14和旋转电机21的协调运动，从而实现激光平台2上的激光头任意角度移动。同时激光平台2上设置有第一激光头26和第二激光头24，随着激光平台2的空间运动，第一激光头26能够在某一范围内运动，同时由于第二激光头24与第一激光头26呈一定的夹角，所述第二激光头24能够在其他范围内运动。第一激光头26和第二激光头24同时运行工作，能够对具有复杂曲面特征的工件进行激光强化涂覆。

本发明的控制系统，包括plc控制器、四个伺服驱动器、三个伺服电机和四个编码器；四个伺服驱动器分别为第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器；三个伺服电机分别为第一电机12、第二电机14和旋转电机21；四个编码器分别为第一编码器、第二编码器、第三编码器和第四编码器；plc控制器的输出端分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器的输入端并联连接；所述第一伺服驱动器的输出端与第一电机12的输入端连接；所述第一编码器的一端与第一电机12连接，第一编码器的另一端与第一伺服驱动器连接；所述第二伺服驱动器的输出端与另一个第一电机12的输入端连接；所述第二编码器的一端与第一电机12连接，第二编码器的另一端与第二伺服驱动器连接；所述第三伺服驱动器的输出端与第二电机14的输入端连接；所述第三编码器的一端与第二电机14连接，第三编码器的另一端与第三伺服驱动器连接。所述第四伺服驱动器的输出端与旋转电机21的输入端连接；所述第四编码器的一端与旋转电机21连接，第四编码器的另一端与第四伺服驱动器连接。

所述plc控制器能够根据输入工件的三维坐标值，通过算法运算得出相应的第一电机12、第二电机14和旋转电机21的转角，之后根据电机转角运算出相应的脉冲数和脉冲频率；所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第三伺服驱动器和第四伺服驱动器接收plc控制器发出的脉冲信号，分别控制第一电机12、第二电机14和旋转电机21运行；所述编码器采集电机的转角和转速信息，并把采集的信息输送给伺服驱动器，伺服驱动器通过对比初始信息和反馈信息，从而调整相应电机的转速和转角，确保电机达到设定的转速和转角。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。