[发明专利]一种柔性自适应复合碳刷式电磁复合场同步激光熔覆装置

摘要

一种柔性自适应复合碳刷式电磁复合场同步激光熔覆装置，包括对待加工零件进行加工的电磁场同步耦合模块、驱动电磁场同步耦合模块移动的机械臂和产生激光的激光器；电磁场同步耦合模块包括激光头、电场部和磁场部；电场部包括两个磁场发生模块，电场部包括两组电场发生模块，磁场部和电场部均通过支撑结构固定架设在激光头的四周。本发明采用环形周布的四组线圈部，配合外部磁场电源实现磁场大小的连续可调，且其大小满足使用要求；铁芯头的尖头部设计，使加工表面磁场强度和线性度得到提高。支撑结构可确保电场和磁场的同步随动耦合。

主权项

一种柔性自适应复合碳刷式电磁复合场同步激光熔覆装置，其特征在于：包括对待加工零件进行加工的电磁场同步耦合模块、驱动所述电磁场同步耦合模块移动的机械臂和产生激光的激光器；所述电磁场同步耦合模块包括激光头、电场部和磁场部；所述激光头通过固定架与机械臂相连，所述固定架包括上下相对的上固定板和下固定板，且上固定板和下固定板均水平铺设；所述激光头的输入管向上贯穿上固定板并与激光器相连，所述激光头的输出管竖直向下贯穿下固定板，且输出管的下端出口位于待加工零件的上方；所述磁场部包括两个沿输出管的径向分别设置在输出管前后两侧的磁场发生模块，所述磁场发生模块包括开口向下的U形铁芯，且U形铁芯的两端分别对应贯穿一组线圈部；所述线圈部包括电磁线圈、由不导磁材料制作的线圈骨架和由不导磁材料制作的外壳，外壳设置在线圈骨架及电磁线圈外；线圈骨架包括中空的中心柱和套设在中心柱两头的挡板，电磁线圈缠绕在中心柱上并位于中心柱上的两挡板之间；所述中心柱的两头贯通，且U形铁芯的一端贯穿所述中心柱；两个U形铁芯位于同一侧的一端均与一个铁芯头相连，两个U形铁芯位于另一侧的一端均与另一个铁芯头相连，且两个铁芯头关于输出管的轴向对称；所述铁芯头包括沿着输出管的径向延伸的铁芯头本体，所述铁芯头本体的中心轴线与输出管的中心轴线相垂直；铁芯头本体的外端设有用于与两U形铁芯可拆卸连接的连接块，铁芯头本体的内端设有指向输出管的中心轴线的延长线的尖头部，且分别位于待加工零件的待加工区域两侧的铁芯头位于输出管的下方；定义以两铁芯头中心轴线的连线与输出管中心轴线的延长线的交点为坐标原点，以经过所述坐标原点且与输出管的中心轴线相重合的直线为z轴，以两铁芯头中心轴线的连线为x轴，以经过坐标原点且同时垂直于z轴和x轴的方向为y轴；且定义沿x轴方向为前后方向，沿y轴方向为左右方向，沿z轴方向为上下方向，向位于中间的输出管靠拢的一端为内端，远离输出管的一端为外端，则：两组磁场发生模块关于x轴轴对称，且两个U形铁芯之间的夹角为θ，且0＜θ＜180°；各线圈部的电磁线圈的材质和匝数均相同，各电磁线圈的两端分别具有用于与磁场电源相连的连接端，电磁线圈的两端分别与磁场电源相连，且各电磁线圈之间相互并联；位于同一U形铁芯上的两个电磁线圈的磁场方向相反，且磁场强度相同；不同U形铁芯上关于x轴对称的两个电磁线圈的磁场方向和磁场强度均相同；所述外壳上设有用于冷却电磁线圈的冷却部；所述电场部包括两组沿着y轴方向相对设置在输出管的左右两侧的电场发生模块，且两组电场发生模块关于z轴对称；电场发生模块包括碳刷组和可驱动碳刷组沿着y轴方向和z轴方向移动的剪叉升降台；所述剪叉升降台设有用于固定碳刷组的夹具，且碳刷组连接有用于与电场电源连通的连接头；所述剪叉升降台包括上下间隔设置的顶板和底板，且顶板和底板均垂直于z轴；底板上表面上的前后两侧相对设有第一侧板，第一侧板的内端上设有沿y轴方向延伸的第一滑槽，第一滑杆的两端可滑动地设置在两侧的第一滑槽内，且第一滑杆沿x轴方向延伸；第一转轴的两端分别可转动地设置在两个第一侧板的外端上，且第一转轴沿x轴方向延伸；顶板下表面上的前后两侧相对设有第二侧板，第二侧板的外端设有沿y轴方向延伸的第二滑槽，第二滑杆的两端可滑动地设置在两侧的第二滑槽内；第二转轴的两端分别可转动地设置在两第二侧板的内端上，且第二转轴沿x轴方向延伸；顶板和底板之间还设有均沿x轴方向延伸的第三转轴和第四转轴，且第三转轴和第四转轴位于同一xoy平面上；第三转轴和第四转轴之间通过调节螺杆相连，调节螺杆的内端沿着y轴方向贯穿第三转轴和第四转轴，且调节螺杆与第三转轴和第四转轴螺纹连接，调节螺杆的外端带有调节头；所述剪叉升降台还包括剪叉臂，所述剪叉臂包括两个在中间铰接的连杆，且两个连杆的两端分别构成剪叉臂的连接端；第一转轴、第一滑杆、第三转轴和第四转轴的两端分别与位于同一侧的剪叉臂的连接端可转动连接；第二转轴、第二滑杆、第三转轴和第四转轴的两端分别与位于同一侧的另一个剪叉臂的连接端可转动相连；所述夹具的下表面设有凹槽，凹槽内设有可沿z轴方向伸缩的弹簧，弹簧的上端固定在凹槽内，碳刷组包括若干块碳刷，且碳刷的上端延伸至凹槽内并与弹簧的下端相连，碳刷的下表面位于输出管的下方；所述磁场部和电场部均通过支撑结构固定架设在激光头的四周；所述支撑结构包括L形的总支撑架，所述总支撑架包括竖直板和水平板，竖直板的下端与水平板的内端固定相连，竖直板的上端固定在下固定板的侧面上；所述支撑结构还包括用于固定线圈部的线圈支撑架，线圈支撑架包括一一托起线圈部的4个托板，每个托板的中间均设有一个供U形铁芯的一端贯穿的第一通孔，U形铁芯的一端贯穿所述第一通孔并与铁芯头相连，且托板的内侧通过连接板固定在所述水平板上；且所述外壳与托板、连接板固定相连；所述电场部的顶板通过螺栓和螺母固定在水平板的下表面上。