本實(shí)用新型涉及激光熔覆設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置。

背景技術(shù)：

近幾年來，能源問題越來越成為世界關(guān)注的重點(diǎn)和焦點(diǎn)，以充分利用資源、減少對環(huán)境污染為目標(biāo)的綠色再制造技術(shù)得到大力推廣應(yīng)用。作為綜合工業(yè)之冠的船舶工業(yè)，鑒于其對眾多產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)和構(gòu)成的復(fù)雜性，其綠色制造的發(fā)展進(jìn)程明顯遲緩于其他行業(yè)，軍用艦船更是如此，綠色再制造技術(shù)在艦船設(shè)計(jì)建造、使用保障過程中推行刻不容緩，特別是在艦船服役期間的維修中更應(yīng)全面關(guān)注，著力施行。

激光熔覆技術(shù)是一種新型的表面涂層技術(shù)，該技術(shù)是將合金材料、粉末預(yù)置于再制造零部件表面，或者采用自動(dòng)送料裝置(送粉器或者送絲機(jī))將待熔覆材料輸送到再制造零部件表面，經(jīng)高能量激光束熔化，使之和基體表面熔合，形成低稀釋度的、與基體呈冶金結(jié)合的熔覆層。此種方法可在零部件表面獲得具有優(yōu)良的耐腐蝕、耐磨損和抗沖擊性能，結(jié)合力強(qiáng)及適合后續(xù)機(jī)械加工性能的無裂紋高性能涂層。零部件使用壽命顯著延長，而且不存在環(huán)境污染問題，并能提高或改善基體材料表面的特性，具有耐磨、耐蝕、耐熱、畸變小、熱熔區(qū)小、涂覆范圍大、自動(dòng)化效率高等特點(diǎn)，是—種集成光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、材料、物理、化學(xué)等多門學(xué)科的高新技術(shù)。精密加工是將經(jīng)激光熔覆后的零部件表面進(jìn)行精密機(jī)械加工，使其恢復(fù)其原尺寸精度的要求。

由于我國海外軍事基地?cái)?shù)量很少，且艦船損壞部件和部件損壞方式存在不確定的特點(diǎn)，因此對艦船的隨艦保障和離岸保障將有更高的要求，特別是艦船航行過程中的應(yīng)急維修；另，鑒于艦船上的空間寶貴以及減少海洋環(huán)境污染方面的需求，因此，研究如何將激光熔覆綠色再制造技術(shù)應(yīng)用于艦船的隨艦保障、離岸保障和應(yīng)急維修，研制并列裝小型、輕便的激光熔覆與精密加工于一體的高性能綜合裝備，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置，通過該快換裝置，可在一個(gè)機(jī)器人載體上根據(jù)需要更換安裝不同的作業(yè)頭，實(shí)現(xiàn)激光熔覆與精密加工不同工作方式的集成；減少占用空間，實(shí)現(xiàn)綠色再制造，滿足艦船的隨艦保障、離岸保障和應(yīng)急維修需要。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置，所述快換裝置包括：

安裝底板，所述安裝底板用于固定安裝在機(jī)器人的機(jī)械手端部；

作業(yè)頭夾持部件，所述作業(yè)頭夾持部件包括弧形底座和弧形壓蓋，所述弧形底座的背面與所述安裝底板固定連接，所述弧形底座的前面與所述弧形壓蓋可拆式固定連接，所述弧形底座與所述弧形壓蓋扣合出用于容納作業(yè)頭的環(huán)形空腔。

快換裝置與機(jī)器人安裝時(shí)，將安裝底板固定安裝在機(jī)器人的機(jī)械手端部，弧形底座與安裝底板固定安裝，激光頭夾持并固定于弧形底座與弧形壓蓋扣合出的環(huán)形空腔內(nèi)，啟動(dòng)機(jī)器人，即可對艦船零部件表面進(jìn)行激光熔覆；激光熔覆完成后，將整個(gè)作業(yè)頭夾持部件拆下，將激光頭更換為電主軸后，重新將作業(yè)頭夾持部件安裝到安裝底板上；或者僅拆卸弧形壓蓋，將激光頭更換為電主軸后再上緊弧形壓蓋；即可對經(jīng)激光熔覆后的零部件表面進(jìn)行精密機(jī)械加工，使其恢復(fù)其原尺寸精度的要求。

以下為對本實(shí)用新型的艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置的多項(xiàng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)：

其中，所述安裝底板和所述弧形底座上設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，所述定位結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述安裝底板的前面上的底板十字型鍵槽，和對應(yīng)設(shè)置于所述弧形底座的背面上的底座十字型鍵槽，所述底板十字型鍵槽與所述底座十字型鍵槽之間連接有平鍵。由于設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，可以提高作業(yè)頭夾持部件中的弧形底座與安裝底板的定位精度，裝夾方便。

其中，進(jìn)一步地，所述底板十字型鍵槽、所述底座十字型鍵槽皆包括相交叉的橫向槽和縱向槽，所述橫向槽的寬度與所述縱向槽的寬度不相等。橫向槽的寬度與縱向槽的寬度不相等，可以保證裝夾方向的準(zhǔn)確性，避免誤裝夾，提高裝夾效率。

其中，所述環(huán)形空腔的內(nèi)壁面上設(shè)有三處凸起部，三處所述凸起部使所述環(huán)形空腔的內(nèi)壁面與所述作業(yè)頭之間呈三條線接觸。作業(yè)頭與夾持部件三線定位接觸，使得夾持部件對作業(yè)頭的夾持更穩(wěn)定、牢固、可靠。

其中，進(jìn)一步地，所述弧形底座的內(nèi)壁面上設(shè)有兩處所述凸起部，所述弧形壓蓋的內(nèi)壁面上設(shè)有一處所述凸起部。

其中，所述弧形底座的兩外側(cè)分別設(shè)有通槽，所述通槽位于所述弧形底座的背面與所述弧形底座的前面之間?；⌒蔚鬃膬赏鈧?cè)分別設(shè)有通槽，既可以減重，又方便弧形底座與安裝底板、弧形壓蓋的安裝。

其中，所述安裝底板上設(shè)有定位孔。便于安裝底板與機(jī)器人的機(jī)械手端部準(zhǔn)確定位、安裝。

其中，進(jìn)一步地，所述定位孔位于所述底板十字型鍵槽內(nèi)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置，通過該快換裝置，在一個(gè)機(jī)器人載體上根據(jù)需要可更換安裝激光頭或電主軸不同的作業(yè)頭，實(shí)現(xiàn)了激光熔覆與精密加工不同工作方式的有效集成；機(jī)器人設(shè)備集成度高，輕便、小型，占用空間少，實(shí)現(xiàn)了對艦船零部件的激光熔覆與精密加工，滿足了艦船的隨艦保障、離岸保障和應(yīng)急維修需要，提高了海軍艦船保障能力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的安裝底板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中的弧形底座結(jié)構(gòu)示意圖(從背面看)；

圖4是圖1中的弧形底座結(jié)構(gòu)示意圖(從前面看)；

圖5是圖1中的弧形壓蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖1中的平鍵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖1中的弧形底座與弧形壓蓋扣合示意圖；

圖中：1-安裝底板；11-底板十字型鍵槽；11x-橫向槽一；11y-縱向槽一；12-安裝孔一；13-安裝孔二；14-安裝孔三；15-定位孔；2-平鍵；21-安裝孔四；3-弧形底座；31-底座十字型鍵槽；31x-橫向槽二；31y-縱向槽二；32-通槽；33-安裝孔五；34-安裝孔六；4-弧形壓蓋；41-安裝孔七；5-作業(yè)頭；A-接觸線一；B-接觸線二；C-接觸線三；D-環(huán)形空腔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步非限制性說明。

本文中，為便于描述，將構(gòu)件靠近機(jī)器人的機(jī)械手端部的一面定義為“背面”，該構(gòu)件中與“背面”相背的一面定義為“前面”。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)用新型的艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭快換裝置，所述快換裝置包括安裝底板1和安裝于其上的作業(yè)頭夾持部件。安裝底板1上設(shè)有安裝孔一12，通過螺栓穿設(shè)安裝孔一12，實(shí)現(xiàn)安裝底板1與機(jī)器人的機(jī)械手端部的固定安裝。作業(yè)頭夾持部件包括弧形底座3和弧形壓蓋4，弧形底座3與弧形壓蓋4扣合出用于容納作業(yè)頭的環(huán)形空腔D。其中，弧形底座3背面上設(shè)有安裝孔五33，弧形底座3前面上設(shè)有安裝孔六34，通過螺栓穿設(shè)安裝孔五33與安裝孔二13，實(shí)現(xiàn)弧形底座3與安裝底板1的固定連接，通過螺栓穿設(shè)安裝孔六34和弧形壓蓋4上的安裝孔七41，實(shí)現(xiàn)弧形底座3與弧形壓蓋4的可拆式固定連接。

如圖1、圖2、圖3和圖6所示，其中，在安裝底板1和弧形底座3上設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，該定位結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于安裝底板1的前面上的底板十字型鍵槽11，和對應(yīng)設(shè)置于弧形底座3的背面上的底座十字型鍵槽31，底板十字型鍵槽11與底座十字型鍵槽31之間連接有平鍵2，平鍵2上設(shè)有安裝孔四21，通過沉頭螺釘穿設(shè)安裝孔四21與安裝孔三14，實(shí)現(xiàn)平鍵2與安裝底板1的固定連接，平鍵2優(yōu)選采用錐度平鍵。其中，底板十字型鍵槽11包括相交叉的橫向槽一11x和縱向槽一11y，底座十字型鍵槽31包括相交叉的橫向槽二31x和縱向槽二31y，橫向槽一11x與橫向槽二31x寬度相同，縱向槽一11y與縱向槽二31y寬度相同；進(jìn)一步地，橫向槽一11x的寬度與縱向槽一11y的寬度不相等，橫向槽二31x的寬度與縱向槽二31y橫向槽的寬度不相等。由于設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，可以提高弧形底座3與安裝底板1的定位精度，裝夾方便。橫向槽的寬度與縱向槽的寬度不相等，可以保證裝夾方向的準(zhǔn)確性，避免誤裝夾，提高裝夾效率。

如圖3和圖7所示，其中，在弧形底座3的兩外側(cè)分別設(shè)有通槽32，通槽32位于弧形底座3的背面與其前面之間?；⌒蔚鬃?的兩外側(cè)分別設(shè)有通槽32，既可以減輕構(gòu)件重量，又方便了弧形底座3與安裝底板1、弧形壓蓋4的安裝。

如圖2所示，其中，在安裝底板1上設(shè)有定位孔15，進(jìn)一步地，定位孔15位于底板十字型鍵槽11內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊整齊；定位孔15的設(shè)置，便于安裝底板1與機(jī)器人的機(jī)械手端部準(zhǔn)確定位、安裝。

如圖7所示，示意出了弧形底座3與弧形壓蓋4扣合出的環(huán)形空腔D中夾持有作業(yè)頭5的情形。環(huán)形空腔D的內(nèi)壁面大致呈圓形，其中，在環(huán)形空腔D的內(nèi)壁面上設(shè)有三處凸起部，三處凸起部使得環(huán)形空腔D的內(nèi)壁面與作業(yè)頭5之間呈三條線接觸；其中，弧形底座3的內(nèi)壁面上設(shè)有兩處凸起部，弧形底座3與作業(yè)頭5之間呈兩條線接觸，即接觸線一A和接觸線二B；其中，弧形壓蓋4的內(nèi)壁面上設(shè)有一處凸起部，弧形壓蓋4與作業(yè)頭5之間呈一條線接觸，即接觸線三C。作業(yè)頭5與夾持部件之間為三線定位接觸，使得夾持部件對作業(yè)頭的夾持更穩(wěn)定、牢固、可靠。

本實(shí)用新型的快換裝置與艦船用激光熔覆與精密加工一體化機(jī)器人作業(yè)頭進(jìn)行安裝時(shí)，將安裝底板1固定安裝在機(jī)器人的機(jī)械手端部，弧形底座3與安裝底板1固定安裝，作業(yè)頭5(即激光頭)夾持并固定于弧形底座3與弧形壓蓋4扣合出的環(huán)形空腔D內(nèi)，啟動(dòng)機(jī)器人，即可對艦船零部件表面進(jìn)行激光熔覆；激光熔覆完成后，將整個(gè)作業(yè)頭夾持部件拆下，將激光頭更換為帶有刀具的電主軸后，重新將作業(yè)頭夾持部件安裝到安裝底板1上；或者僅拆卸弧形壓蓋4，將激光頭更換為帶有刀具的電主軸后再上緊弧形壓蓋4；通過電主軸帶動(dòng)刀具，即可對激光熔覆后的零部件表面進(jìn)行精密機(jī)械加工，使其恢復(fù)其原尺寸精度的要求，在一個(gè)機(jī)器人載體上完成了對艦船零部件表面的激光熔覆與精密加工。