CN213925020U - 一种用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，用于盾构机加工使用。其包括驱动***和熔覆平台，驱动***包括交流伺服电机，交流伺服电机输出轴连接行星减速器输入轴，行星减速器输出轴通过联轴器连接主轴，主轴和换向器输出轴分别连接两个三爪卡盘，盾构机滚刀刀圈固定在三爪卡盘上，熔覆平台包括运动平台和基座，运动平台和基座通过滑轨连接。其结构简单，安装操作方便，可以对周面和端面两种位置状态下的刀盘进行熔覆，能够减少工业机器人繁琐的操作和编程难度，有效改善盾构机滚刀刀圈熔覆效率低，自动化程度低等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光熔覆装置，尤其适用于盾构机加工使用的一种用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置。
背景技术
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程，而盾构机滚刀作为隧道挖掘过程中的主要切削部件，在工作过程中需要与岩石进行挤压摩擦，因此在使用过程中存在易磨损，消耗量大的问题。在现有的加工及强化工艺下很难大幅提升滚刀的耐磨性能，且目前因滚刀熔覆工艺不成熟等原因尚未普及激光熔覆的强化方法。对滚刀刀圈进行激光熔覆，使其表面形成耐磨、耐蚀层，不仅能够挽回巨大的经济和时间损失，还可以提高零件使用寿命，降低生产成本，是提高盾构机滚刀刀圈性能比较理想的强化方法，这就需要找到一种高效、稳定的盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置及激光熔覆方法。
在现有的对滚刀刀圈进行激光熔覆的技术中，滚刀刀圈是静止的，只有六轴机器人自己运动，在进行端面熔覆时，需要先找到滚刀刀圈的圆心，然后根据圆心对六轴机器人进行编程，刀盘的圆心不容易确定或者圆心确定不精确对熔覆质量影响很大，确定圆心后的操作工作量也很大。在进行周面槽熔覆时，只能熔覆完一道槽后手动旋转到下一道槽，不能实现自动化，熔覆效率低。
发明内容
针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，安装操作方便，解决了现有技术中对滚刀刀圈进行自动化激光熔覆时操作繁琐问题，确定圆心精确度高，操作便捷，熔覆质量好，自动化程度高，且生产效率高的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置
为实现上述技术目的，本实用新型的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，与六轴机器人匹配设置，包括驱动***和熔覆平台，驱动***设置在熔覆平台上，
熔覆平台包括运动平台和基座，基座上设有两条并行设置的滑轨，两条并行设置的滑轨中间设有螺杆驱动装置，运动平台地段与两条滑轨匹配，并与螺杆驱动装置连接受其驱动在两条滑轨上滑行；所述螺杆驱动装置包括设置在两条滑轨中间并与两条滑轨平行设置的的螺杆，螺杆的两端分别设有轴承座II和轴承座III，螺杆的两端分别通过轴承座II和轴承座III与运动平台固定，每个滑轨上设有两个滑块，滑块通过螺栓与运动平台连接，螺杆与运动平台通过设置在运动平台底部的丝杠螺母连接，螺杆的一端通过联轴器 II连接有步进电机，步进电机通过联轴器II将动力输送到螺杆，并通过螺杆带动运动平台在滑轨上移动；
驱动***包括设置在运动平台上的交流伺服电机、行星减速器、联轴器I、轴承座I和换向器，其中交流伺服电机通过输出轴与行星减速器连接，行星减速器连接通过联轴器I和轴承座I与换向器连接，换向器的前方设有三爪卡盘I，换向器的上方设有三爪卡盘II，三爪卡盘I和三爪卡盘II的前端用以设有盾构机滚刀刀圈。
轴承座I与换向器之间通过主轴传动连接，行星减速器输出轴通过联轴器I连接主轴，主轴通过键传递动力至换向器，主轴和换向器输出轴分别连接三爪卡盘I和三爪卡盘II，并驱动三爪卡盘I和三爪卡盘 II进行按照要求旋转。
三爪卡盘I和三爪卡盘II为手动卡盘或者动力卡盘。
有益效果：
本实用新型使滚刀刀圈和六轴机器人协同运动，在对盾构机滚刀刀圈进行端面熔覆时，滚刀刀圈在三爪卡盘夹持下转动，六轴机器人仅做从刀圈外圈向内圈的进给运动，因此只需要六轴机器人从外圈直线运动到内圈即可，无需要精准确定圆心位置，也不需要对六轴轴机器人进行复杂的操作和编程控制；在进行周面槽熔覆时，六轴机器人从槽的一端向另一端做进给运动，当一道槽熔覆完成，滚刀刀圈在交流伺服电机的控制下转动到下一道槽，可以实现自动化熔覆，其设计结构简单，成本低，熔覆效率高，安装操作简便。有效解决了现有技术中对滚刀刀圈进行激光熔覆时繁琐的编程设计，确定圆心精确度差带来误差，以及自动化程度低的问题。
附图说明
图1是本实用新型的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置的结构示意图；
图2是用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置驱动***的***图示意图；
图3是熔覆平台的等轴测图；
图4是滚刀刀圈的等轴侧图；
图中：1-运动平台，101-螺杆，102-丝杠螺母，103-滑块，104-滑轨，105-轴承座III，106-轴承座II， 2-三爪卡盘I，3-三爪卡盘II，4-六轴机器人，5-盾构机滚刀刀圈，501-周面槽，502-端面，6-基座，7-步进电机，8-联轴器II，9-螺钉，10-交流伺服电机，11-驱行星减速器，12-联轴器I，13-轴承座I，14-换向器，15-主轴。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明：
如图1所示，本实用新型的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，与六轴机器人4匹配设置，包括驱动***和熔覆平台，驱动***设置在熔覆平台上，
如图3所示，熔覆平台包括运动平台1和基座6，基座6上设有两条并行设置的滑轨104，两条并行设置的滑轨104中间设有螺杆驱动装置，运动平台1地段与两条滑轨104匹配，并与螺杆驱动装置连接受其驱动在两条滑轨104上滑行；所述螺杆驱动装置包括设置在两条滑轨104中间并与两条滑轨104平行设置的的螺杆101，螺杆101的两端分别设有轴承座II106和轴承座III105，螺杆101的两端分别通过轴承座II 106和轴承座III105与运动平台1固定，轴承座II 106和轴承座III105通过螺钉9固定，每个滑轨104上设有两个滑块 103，滑块103通过螺栓与运动平台1连接，螺杆101与运动平台1通过设置在运动平台1底部的丝杠螺母102 连接，螺杆101的一端通过联轴器II 8连接有步进电机7，步进电机7通过联轴器II8将动力输送到螺杆101，并通过螺杆101带动运动平台1在滑轨104上移动；
如图2所示，驱动***包括设置在运动平台1上的交流伺服电机10、行星减速器11、联轴器I 12、轴承座I 13和换向器14，其中交流伺服电机10通过输出轴与行星减速器11连接，行星减速器11连接通过联轴器 I 12和轴承座I 13与换向器14连接，轴承座I 13与换向器14之间通过主轴15传动连接，行星减速器11输出轴通过联轴器I 12连接主轴15，主轴15通过键传递动力至换向器14，换向器14的前方设有三爪卡盘I 2，换向器14的上方设有三爪卡盘II 3，三爪卡盘I 2和三爪卡盘II 3的前端用以设有盾构机滚刀刀圈5。主轴15 和换向器14输出轴分别连接三爪卡盘I 2和三爪卡盘II 3，并驱动三爪卡盘I 2和三爪卡盘II 3进行按照要求旋转。三爪卡盘I 2和三爪卡盘II 3为手动卡盘或者动力卡盘。
一种盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置的激光熔覆方法，其步骤如下：
步骤一：将待加工的盾构机滚刀刀圈5外表面用砂纸打磨，清洗，吹干，若需熔覆盾构机滚刀刀圈5的端面502，则将盾构机滚刀刀圈5水平夹持在三爪卡盘II 3上，如图4所示，若需熔覆盾构机滚刀刀圈5的周面槽501，则将盾构机滚刀刀圈5竖直夹持在三爪卡盘I 1上，控制步进电机7带动螺杆101转动，使运动平台1到达六轴机器人工作范围内，将熔覆粉末进行高温干燥烘干处理，冷却后放入送粉器中待用；熔覆粉末为铁基复合粉末，粒度100-120目，所述高温干燥脱水处理方法为恒温烘干箱110-120℃恒温，保温1小时；
步骤二：对待加工的盾构机滚刀刀圈5进行端面502位置的熔覆，首先六轴机器人4利用激光熔覆头移动至盾构机滚刀刀圈5的端面502的外边缘，然后通过交流伺服电机10驱动三爪卡盘II 3以设定速度旋转进行送粉熔覆，三爪卡盘II 3与激光熔覆头匹配的速度进行旋转移动，直到盾构机滚刀刀圈5的端面502熔覆完成；具体的三爪卡盘II 3与激光熔覆头匹配的速度为每当三爪卡盘II 3带着盾构机滚刀刀圈5以0.16rad/s 的速度旋转一周，六轴机器人4的激光熔覆头沿盾构机滚刀刀圈5由外圈向内圈直线移动1.5mm；
步骤三：对待加工的盾构机滚刀刀圈5的周面槽501进行熔覆，六轴机器人4利用激光熔覆头移动至周面槽501边缘，六轴机器人4的激光熔覆头沿周面槽501的方向水平移动，每当一道槽熔覆完成，在交流伺服电机10驱动下，三爪卡盘I 1带着盾构机滚刀刀圈5转动到下一道槽的角度，转动角度为12°，直到盾构机滚刀刀圈5的周面槽501所有槽熔覆完成；六轴机器人4使用的的激光熔覆工艺参数为：激光功率1400W，扫描速度15mm/s，送粉速率15g/min，保护气体为氮气，搭接率为50％；
步骤四：当盾构机滚刀刀圈5熔覆完成后，步进电机7驱动螺杆101转动，从而拖动运动平台1沿轨道104 向远离六轴机器人方向移动，取下盾构机滚刀刀圈5。
Claims (3)
1.一种用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，与六轴机器人(4)匹配设置，其特征在于：它包括驱动***和熔覆平台，驱动***设置在熔覆平台上，
熔覆平台包括运动平台(1)和基座(6)，基座(6)上设有两条并行设置的滑轨(104)，两条并行设置的滑轨(104)中间设有螺杆驱动装置，运动平台(1)地段与两条滑轨(104)匹配，并与螺杆驱动装置连接受其驱动在两条滑轨(104)上滑行；所述螺杆驱动装置包括设置在两条滑轨(104)中间并与两条滑轨(104)平行设置的螺杆(101)，螺杆(101)的两端分别设有轴承座II(106)和轴承座III (105)，螺杆(101)的两端分别通过轴承座II(106)和轴承座III (105)与运动平台(1)固定，每个滑轨(104)上设有两个滑块(103)，滑块(103)通过螺栓与运动平台(1)连接，螺杆(101)与运动平台(1)通过设置在运动平台(1)底部的丝杠螺母(102)连接，螺杆(101)的一端通过联轴器II(8)连接有步进电机(7)，步进电机(7)通过联轴器II(8)将动力输送到螺杆(101)，并通过螺杆(101)带动运动平台(1)在滑轨(104)上移动；
驱动***包括设置在运动平台(1)上的交流伺服电机(10)、行星减速器(11)、联轴器I(12)、轴承座I(13)和换向器(14)，其中交流伺服电机(10)通过输出轴与行星减速器(11)连接，行星减速器(11)连接通过联轴器I(12)和轴承座I(13)与换向器(14)连接，换向器(14)的前方设有三爪卡盘I(2)，换向器(14)的上方设有三爪卡盘II(3)，三爪卡盘I(2)和三爪卡盘II(3)的前端用以设有盾构机滚刀刀圈(5)。
2.根据权利要求1所述的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，其特征在于：轴承座I(13)与换向器(14)之间通过主轴(15)传动连接，行星减速器(11)输出轴通过联轴器I(12)连接主轴(15)，主轴(15)通过键传递动力至换向器(14)，主轴(15)和换向器(14)输出轴分别连接三爪卡盘I(2)和三爪卡盘II(3)，并驱动三爪卡盘I(2)和三爪卡盘II(3)进行按照要求旋转。
3.根据权利要求1所述的用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置，其特征在于：三爪卡盘I(2)和三爪卡盘II(3)为手动卡盘或者动力卡盘。
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| CN202022378879.7U CN213925020U (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种用于盾构机滚刀刀圈的激光熔覆装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116043216A (zh) * | 2023-01-14 | 2023-05-02 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种金属部件的等离子熔覆设备 |
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2020
- 2020-10-22 CN CN202022378879.7U patent/CN213925020U/zh active Active
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| CN116043216A (zh) * | 2023-01-14 | 2023-05-02 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种金属部件的等离子熔覆设备 |
| CN116043216B (zh) * | 2023-01-14 | 2023-12-01 | 芜湖点金机电科技有限公司 | 一种金属部件的等离子熔覆设备 |
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