一种面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复装备与方法技术

本发明专利技术公开了一种面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复设备，其主要构成包括成型密封室

【技术实现步骤摘要】
一种面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复装备与方法


[0001]本专利技术主要运用于煤矿环境下的金属增材制造修复
，尤其设计一种多自由度的坐标自动转换增材机械臂
。

技术介绍

[0002]煤炭是世界各国在发展过程中需要大量使用的能源，而我国也是煤炭储藏量大国，发展煤矿机械可以大大加强煤矿的开采与利用
。
对于使用设备类型多，但数量很少的煤矿生产领域，其零件的生产只能按照需求量生产，不能大量生产
。
在新一轮产业革命的背景下，我国更应大力发展煤矿机械设备，推进煤矿机械设备走向智能化
、
高端化，不断增强创新能力，把智能制造与煤矿机械有力结合起来
。
[0003]增材制造技术在修复煤矿设备应用中具有无限的市场和巨大的发展潜力
。
运用增材制造技术，不但可以快速完成受损零件的修复和待制造零件的加工，而且简化制造过程中的下单步骤
。
通过进行精准的智能检测，就可以快速检测出故障设备的类型所在或者受损的零部件，对对应参数进行设置后，再通过运用计算机控制系统来建立受损零部件的数字化模型，后利用增材制造技术进行修复
。
增材制造技术在煤矿机械修复中的大量应用，不但可以缩短零件修复的时间
、
大幅度降低零件的生产成本，还使故障设备的维修效率稳步提高，也能有效的防止因为单个稀缺零件的损坏而导致整个煤矿机械设备产生故障
。
传统的多轴机床只能完成一些较为简单的直线或直面加工
。
而在复杂的矿区环境下，零件的损坏位置多是随机的，损坏面也可能是极为复杂的曲面
。
因此，可考虑采用多关节型多功能机械臂来研制增材制造机械臂，机械臂包含多个转动关节和多个自由度，可实现表面或
360
°
无死角打印，利用计算机技术可以对数字模型中的缺陷零件进行扫描，增加了打印空间，其对各个行业对增材制造的不同需求均可满足，并且对于一些不规则破损面的破损零件易于修复
、
生产和维修，提高其修复效率等
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的设计目的为克服传统三轴数控机床打印空间的缺陷，提供一种多自由度且转动灵活的增材制造机械臂
。
本专利技术将等离子熔丝制造，数控技术和机器人工程相结合，充分发挥多自由度机器人打印空间广泛等优势，为煤矿环境下大型零件的修复提供最便捷和先进的设备，提高煤矿设备的修复效率，大大降低煤矿设备的维修成本
。
[0005]本专利技术的目的可通过以下方案实现：
[0006]一种面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复设备，其主要构成包括成型密封室
、
保护气气瓶
、
主控计算机
、
机器人控制柜
、
等离子熔丝增材制造系统
、
修复机械臂
、
立体三维扫描仪
、
修复平台；
[0007]成型密封室主要作为增材制造过程中一个气体保护室，有保护气气瓶通过密封接孔向成型密封室内提供惰性气体保护；密封接孔还可用于连接外部线路；
修复机械臂
、
立体三维扫描仪
、
修复平台均位于成型密封室内；增材制造修复机械臂位于修复平台右侧，立体三维扫描仪位于修复平台左侧，修复平台位于两者之间；
[0008]等离子熔丝增材制造系统包括等离子束焊炬
、
等离子束焊机
、
送丝机；等离子束焊炬分别与送丝机和等离子焊机以及机械臂相连接；保护气瓶与成型密封室相连接；
[0009]主控计算机通过以太网分别与机器人控制柜和立体三维扫描仪相连接；机器人控制柜与修复机械臂相连接；
[0010]本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0011]本专利技术将等离子束增材制造技术和机器人工程技术结合起来应用于煤矿设备的修复中去，提高了矿用设备的修复效率，节约了成本，拓宽了增材制造技术在煤矿领域的应用发展
。
[0012]本专利技术采用六自由度机械臂作为增材制造主设备，能够实现高效率对矿用零件的修复，多自由度的特点增加了增材制造的打印空间，可实现空间曲面等复杂零件或者其他大型矿用设备的修复
。
[0013]本专利技术通过立体三维扫描仪直接获取破损零件的三维模型数据，再利用增材机械臂进行精准修复，精简了修复过程中的下单再购买的环节，提高修复效率
。
[0014]本专利技术还运用坐标自动转换技术，解决修复过程中缺损模型坐标系与修复系统坐标系相统一的问题，提高零件修复精度
。
附图说明
[0015]图1是本专利技术六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复设备的结构示意图
。
[0016]图2为六自由度坐标自动转换机械臂示意图
。
图中：
10
‑
底盘支架，
11
‑
底座，
12
‑
底盘，
13
‑
转盘，
14
‑
驱动电机，
15
‑
液压缸，
16
‑
底盘连接，
17
‑
下臂，
18
‑
臂连接，
19
‑
上臂，
20
‑
前臂，
21
‑
喷头连接，
22
‑
等离子束焊炬；
实施方式
[0017]结合以下一个实例及附图对本专利技术的结构及使用方法做进行一步详细阐述，根据矿下环境要求，本专利技术的使用方式及结构布局不限于这一种
。
[0018]实施例
[0019]如图1所示的为本专利技术面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复设备的结构示意图，所述设备包括成型密封室
3、
保护气气瓶
4、
主控计算机
5、
机器人控制柜
9、
修复机械臂
8、
立体三维扫描仪
6、
修复平台
7、
离子熔丝增材制造系统；
[0020]成型密封室3主要作为增材制造过程中一个气体保护室，有保护气气瓶4通过密封接孔向成型密封室内提供惰性气体保护；密封接孔还可用于连接外部线路
;
[0021]修复机械臂
8、
立体三维扫描仪
6、
修复平台7均位于成型密封室内3；增材制造修复机械臂位于修复平台右侧，立体三维扫描仪位于修复平台左侧，修复平台位于两者之间；
[0022]修复机械臂8作为增材制造修复过程主体结构，共有六个自由度，均为转动关节；
[0023]等离子熔丝增材制造系统包括等离子束焊炬
13、
等离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向矿区的六自由度坐标自动转换机械臂增材制造修复设备，其主要构成包括成型密封室
、
保护气气瓶
、
主控计算机
、
机器人控制柜
、
等离子熔丝增材制造系统
、
修复机械臂
、
立体三维扫描仪
、
修复平台；成型密封室主要作为增材制造过程中一个气体保护室，有保护气气瓶通过密封接孔向成型密封室内提供惰性气体保护；密封接孔还可用于连接外部线路；修复机械臂
、
立体三维扫描仪
、
修复平台均位于成型密封室内；增材制造修复机械臂位于修复平台右侧，立体三维扫描仪位于修复平台左侧，修复平台位于两者之间；等离子熔丝增材制造系统包括等离子束焊炬
、
等离子束焊机
、
送丝机以及修...

【专利技术属性】
技术研发人员：李素丽，樊龙飞，陈继超，张晏泽，杨柳，
申请(专利权)人：西安泰辉机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：