多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备

文档序号:43839009发布日期:2025-11-21 21:06阅读:30来源:国知局

本发明涉及激光熔覆,具体涉及多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备。


背景技术:

1、在激光熔覆技术领域,喷头作为实现激光能量与熔覆材料精准作用的核心执行部件,其结构设计与功能适配性直接决定了熔覆作业的效率、成本及适用范围。目前,现有技术中已公开多项与激光熔覆喷头相关的专利技术,例如公告号为cn106444049a的激光宽带熔覆装置、cn105562951a的一种用于激光熔覆的激光光内送丝装置、cn107627002a的激光溶覆装置、cn107217257a的激光熔覆装置、cn106583726a的激光多光束熔覆装置的专利,该公开专利所保护的喷头技术方案均针对特定单一工况展开设计,仅能适配某一特定场景下的激光熔覆工作,在实际工业化应用中存在显著局限性,具体问题如下:

2、1、由于上述现有专利中的喷头均为“单一工况专用型”结构,当熔覆作业需要从一种工况切换至另一种工况时,必须对原有喷头进行整体拆卸,并重新装配适配新工况的专用喷头,且装配后需进行光束校准、同轴度调试等一系列辅助操作。该过程不仅操作步骤繁琐,且单次切换耗时较长,严重中断了熔覆作业的连续性,导致整体工作效率大幅降低,难以满足大批量、多工况交替的工业化生产需求。

3、2.为了减少拆卸、装配、调试等繁琐工作,提高工作效率,现有专利中的每个专用喷头可均需独立配置一个光束准直装置,以便针对不同工况时可直接更换使用,但由于光束准直装置作为喷头的核心组成部分,过多的光束准直装置倘若不通用,会造成了关键部件的重复投入,进而增加激光熔覆设备的整体购置成本与后期维护成本,成本相对较高。


技术实现思路

1、本发明提供多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

3、多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,包括用于与机械臂连接的支架、用于安装在所述支架上,并与激光头连接的准直器装置以及用于驱动多个喷头组件转动,并连接在所述支架上的旋转模块,且所述旋转模块上固定安装有多个喷头组件,通过旋转模块的转动,多个所述喷头组件的喷嘴口能够分别与准直器装置中射出的光束同轴设置。

4、优选的,所述旋转模块包括固定连接于所述支架上的旋转底座、活动连接于所述旋转底座上的旋转体以及设于所述旋转底座与旋转体之间的多个限位组件,多个所述限位组件沿所述旋转体的圆周方向等距分布,且所述旋转体通过多个限位组件与旋转底座形成多点协同限位,确保二者连接后的位置稳固性。

5、优选的,所述限位组件为由底座件、弹簧件和球头件构成的球头弹簧柱塞,所述底座件连接在所述旋转体的圆周方向上。

6、优选的,多个所述喷头组件中,一个所述喷头组件包括连接于所述旋转体上的第一喷嘴管、设于所述第一喷嘴管内腔的动凸透镜以及安装于所述第一喷嘴管上的第一送料管,所述第一送料管的出料口设于所述第一喷嘴管喷嘴口的外侧。

7、优选的,多个所述喷头组件中,一个所述喷头组件包括连接于所述旋转体上的第二喷嘴管、设于所述第二喷嘴管内腔的分光镜、位于所述分光镜外沿方向的多个反光镜以及安装于所述第二喷嘴管上的第二送料管,所述第二送料管的出料口设于所述第二喷嘴管喷嘴口的内侧,并与所述第二喷嘴管的喷嘴口同轴设置。

8、优选的,所述第二喷嘴管上开设有多个反射光路通孔,且多个所述反射光路通孔与多个所述反光镜一一对应。

9、优选的,多个所述喷头组件中,一个所述喷头组件包括连接于所述旋转体上的第三喷嘴管、设于所述第三喷嘴管内腔的反射聚焦镜以及安装于所述第三喷嘴管上的多个第三送料管,且多个所述第三送料管的出料口沿所述第三喷嘴管喷嘴口的外侧圆周方向等距排布。

10、优选的,所述旋转底座的表面开设有旋转腔,所述旋转体设于所述旋转腔内,且所述旋转腔的内壁沿圆周方向开设有多个限位孔,所述限位孔用于与限位组件的球头件配合。

11、优选的,所述旋转腔的内壁开设有贯穿于旋转底座的定通孔,所述定通孔与所述准直器装置的出射端相对应,且所述定通孔与准直器装置的出射端之间设置有定凸透镜。

12、优选的,所述旋转体的表面贯穿开设有多个沿圆周方向分布的动通孔,多个所述动通孔与多个喷头组件的一端一一对应。

13、通过采用上述技术方案,本发明所取得的有益效果为:

14、本发明中,通过旋转模块集成多个应用工况的喷头并构建协同工作机制,使得本发明能够针对不同工况实现喷头的快速切换,无需重复拆卸装配等工作,其工作效率大幅提高;同时支持多个不同构造的喷头能够共用一个准直器装置,有效降低喷头配置成本,提高设备性价比;并且,不同喷头的灵活切换,不仅能满足复杂零件的成形要求,还能满足大批量、多工况交替的工业化生产需求,为多样化生产需求提供高效解决方案。



技术特征:

1.一种多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,包括用于与机械臂连接的支架(1)、用于安装在所述支架(1)上,并与激光头连接的准直器装置(2)以及用于驱动多个喷头组件(4)转动,并连接在所述支架(1)上的旋转模块(3),且所述旋转模块(3)上固定安装有多个喷头组件(4),通过所述旋转模块(3)的转动,多个所述喷头组件(4)的喷嘴口(400)能够分别与准直器装置(2)中射出的光束同轴设置。

2.根据权利要求1所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述旋转模块(3)包括固定连接于所述支架(1)上的旋转底座(31)、活动连接于所述旋转底座(31)上的旋转体(32)以及设于所述旋转底座(31)与旋转体(32)之间的多个限位组件(33),多个所述限位组件(33)沿所述旋转体(32)的圆周方向等距分布,且所述旋转体(32)通过多个限位组件(33)与旋转底座(31)形成多点协同限位,确保二者连接后的位置稳固性。

3.根据权利要求2所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述限位组件(33)为由底座件(331)、弹簧件(332)和球头件(333)构成的球头弹簧柱塞,所述底座件(331)连接在所述旋转体(32)的圆周方向上。

4.根据权利要求2所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,多个所述喷头组件(4)中,一个所述喷头组件(4)包括连接于所述旋转体(32)上的第一喷嘴管(410)、设于所述第一喷嘴管(410)内腔的动凸透镜(411)以及安装于所述第一喷嘴管(410)上的第一送料管(412),所述第一送料管(412)的出料口设于所述第一喷嘴管(410)喷嘴口(400)的外侧。

5.根据权利要求2所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,多个所述喷头组件(4)中,一个所述喷头组件(4)包括连接于所述旋转体(32)上的第二喷嘴管(420)、设于所述第二喷嘴管(420)内腔的分光镜(421)、位于所述分光镜(421)外沿方向的多个反光镜(422)以及安装于所述第二喷嘴管(420)上的第二送料管(423),所述第二送料管(423)的出料口设于所述第二喷嘴管(420)喷嘴口(400)的内侧,并与所述第二喷嘴管(420)的喷嘴口(400)同轴设置。

6.根据权利要求5所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述第二喷嘴管(420)上开设有多个反射光路通孔(424),且多个所述反射光路通孔(424)与多个所述反光镜(422)一一对应。

7.根据权利要求2所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,多个所述喷头组件(4)中,一个所述喷头组件(4)包括连接于所述旋转体(32)上的第三喷嘴管(430)、设于所述第三喷嘴管(430)内腔的反射聚焦镜(431)以及安装于所述第三喷嘴管(430)上的多个第三送料管(432),且多个所述第三送料管(432)的出料口沿所述第三喷嘴管(430)喷嘴口(400)的外侧圆周方向等距排布。

8.根据权利要求3所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述旋转底座(31)的表面开设有旋转腔(5),所述旋转体(32)设于所述旋转腔(5)内,且所述旋转腔(5)的内壁沿圆周方向开设有多个限位孔(6),所述限位孔(6)用于与限位组件(33)的球头件(333)配合。

9.根据权利要求8所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述旋转腔(5)的内壁开设有贯穿于旋转底座(31)的定通孔(7),所述定通孔(7)与所述准直器装置(2)的出射端相对应,且所述定通孔(7)与准直器装置(2)的出射端之间设置有定凸透镜(9)。

10.根据权利要求2所述的多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,其特征在于,所述旋转体(32)的表面贯穿开设有多个沿圆周方向分布的动通孔(8),多个所述动通孔(8)与多个喷头组件(4)的一端一一对应。


技术总结
本发明涉及激光熔覆技术领域,具体为多工况协同集成激光熔覆金属增材制造装备,包括用于与机械臂连接的支架、用于安装在所述支架上,并与激光头连接的准直器装置以及用于驱动多个喷头组件转动,并连接在支架上的旋转模块,且旋转模块上固定安装有多个喷头组件。本发明通过旋转模块集成多个应用工况的喷头并构建协同工作机制,使得本发明能够针对不同工况实现喷头的快速切换,无需重复拆卸装配等工作,工作效率大幅提高;同时支持多个不同构造的喷头共用一个准直器装置,有效降低喷头配置成本;且不同喷头的灵活切换,不仅满足了复杂零件的成形要求,还满足了大批量、多工况交替的工业化生产需求,为多样化生产需求提供高效解决方案。

技术研发人员:刘凡,吉绍山,石皋莲,耿哲,蒋明飞,张炜康
受保护的技术使用者:苏州工业职业技术学院
技术研发日:
技术公布日:2025/11/20
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