本實用新型涉及激光熔覆設備技術領域，具體地說，涉及一種艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人。

背景技術：

近幾年來，能源問題越來越成為世界關注的重點和焦點，以充分利用資源、減少對環境污染為目標的綠色再制造技術得到大力推廣應用。作為綜合工業之冠的船舶工業，鑒于其對眾多產業的關聯和構成的復雜性，其綠色制造的發展進程明顯遲緩于其他行業，軍用艦船更是如此，綠色再制造技術在艦船設計建造、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全面關注，著力施行。

激光熔覆技術是一種新型的表面涂層技術，該技術是將合金材料、粉末預置于再制造零部件表面，或者采用自動送料裝置(送粉器或者送絲機)將待熔覆材料輸送到再制造零部件表面，經高能量激光束熔化，使之和基體表面熔合，形成低稀釋度的、與基體呈冶金結合的熔覆層。此種方法可在零部件表面獲得具有優良的耐腐蝕、耐磨損和抗沖擊性能，結合力強及適合后續機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、熱熔區小、涂覆范圍大、自動化效率高等特點，是—種集成光、機、電、計算機、材料、物理、化學等多門學科的高新技術。精密加工是將經激光熔覆后的零部件表面進行精密機械加工，使其恢復其原尺寸精度的要求。

由于我國海外軍事基地數量很少，且艦船損壞部件和部件損壞方式存在不確定的特點，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急維修；另，鑒于艦船上的空間寶貴以及減少海洋環境污染方面的需求，因此，研究如何將激光熔覆綠色再制造技術應用于艦船的隨艦保障、離岸保障和應急維修，研制并列裝移動靈活、小型輕便、將激光熔覆與精密加工于一體的高性能綜合裝備，成為本領域技術人員亟待解決的重要課題。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，實現激光熔覆與精密加工不同工作方式的集成，減少占用空間，實現綠色再制造，且機器人的移動靈活方便，滿足艦船的隨艦保障、離岸保障和應急維修需要，提高海軍艦船保障能力。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，包括機器人，在所述機器人的機身底部設置有移動支撐裝置，在所述機器人的機械手端部設置有快換裝置，所述快換裝置包括：

安裝底板，所述安裝底板固定安裝在所述機器人的機械手端部；

作業頭夾持部件，所述作業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頭的環形空腔，所述作業頭為激光頭或電主軸。

本實用新型的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，由于在機械手端部設置有快換裝置，將激光頭夾持并固定于弧形底座與弧形壓蓋扣合出的環形空腔內，啟動機器人，激光頭發射高能量激光束，將待熔覆材料融化，對艦船零部件表面進行激光熔覆；激光熔覆完成后，將整個作業頭夾持部件拆下，將激光頭更換為電主軸后，重新將作業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，即可對激光熔覆后的零部件表面進行精密機械加工，使其恢復原尺寸精度的要求；由于在機器人的機身底部設置有移動支撐裝置，可以方便、靈活地將機器人移動至艦船上需要加工或者維修的作業現場，并提供穩定支撐。

以下為對本實用新型的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人所作的多項進一步優化設計：

其中，所述安裝底板和所述弧形底座上設置有定位結構，所述定位結構包括設置于所述安裝底板的前面上的底板十字型鍵槽，和對應設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。由于設置有定位結構，可以提高作業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確性，避免誤裝夾，提高裝夾效率。

其中，所述環形空腔的內壁面上設有三處凸起部，三處所述凸起部使所述環形空腔的內壁面與所述作業頭之間呈三條線接觸。所述弧形底座的內壁面上設有兩處所述凸起部，所述弧形壓蓋的內壁面上設有一處所述凸起部。作業頭與夾持部件三線定位接觸，使得夾持部件對作業頭的夾持更穩定、牢固、可靠。

其中，所述弧形底座的兩外側分別設有通槽，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。弧形底座的兩外側分別設有通槽，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，所述安裝底板上設有定位孔。進一步地，所述定位孔位于所述底板十字型鍵槽內。便于安裝底板與機器人的機械手端部準確定位、安裝。

其中，所述移動支撐裝置包括：支撐座；所述支撐座的底部設有滾輪機構；所述支撐座的外周設有多個支撐調節機構，所述支撐調節機構包括展臂，所述展臂的一端通過鉸軸與所述支撐座鉸接，所述展臂的另一端連接有水平調節腳。

通過支撐座底部的滾輪機構可以方便、靈活地將機器人移動至艦船上需要加工或者維修的作業現場；由于展臂與支撐座鉸接連接，移動機器人設備過程中，向內轉動展臂使其靠向支撐座，從而減小占用空間，提高機器人設備在艦船上的通過性；到達作業現場，向外轉動展臂，調節水平調節腳，使機器人設備處于水平狀態，展臂及水平調節腳為機器人設備提供較大的支撐面積，從而提高機器人設備工作的穩定性。

其中，所述支撐座的上部設有定位臺。定位臺的設置，便于對機器人的機身底部準確、快速定位，實現與機器人的快捷安裝。

其中，所述支撐座的外周設有向外伸出的若干對耳板，每對所述耳板上下設置，每相鄰的兩對所述耳板之間設有用于所述展臂貼靠的貼靠面，所述耳板上設有用于所述鉸軸穿過的耳板通孔。耳板的設置，便于實現展臂與支撐座的鉸接連接；由于支撐座上設有貼靠面，移動機器人設備過程中，展臂可以靠向貼靠面，減小占用空間，提高機器人設備在艦船上的通過性。

其中，所述展臂的一種結構是，為一剛性桿件。該種結構的展臂，結構簡單，易于制造。

其中，所述展臂的另一種結構是，采用組件結構，所述組件結構包括連接套和連接桿，所述連接桿的一端插入所述連接套的內腔中，所述連接套和所述連接桿通過緊定螺釘連接。該種結構的展臂，其長度可調，能滿足不同作業現場的需要，適應性好。

其中，所述水平調節腳的一種結構是：包括螺桿和設置于所述螺桿下端的腳座。該種結構的水平調節腳，結構簡單，易于制造。

其中，所述水平調節腳的另一種結構是：包括絲套，所述絲套的下端設置有腳座，所述絲套的內腔與螺桿螺紋連接，所述螺桿的上端連接有手柄；

所述絲套的外側套設有套筒，所述套筒與所述絲套通過防轉螺釘連接；所述絲套的外側壁上設有沿其軸向延伸的限位槽，所述防轉螺釘位于所述限位槽內；

所述套筒的上端固定有限位端蓋，所述套筒內位于所述限位端蓋的下方設有限位擋環；所述螺桿的上端設有限位擋頭，所述限位擋頭位于所述限位端蓋與所述限位擋環之間。

該種結構的水平調節腳，其整體高度可調，能滿足不同作業現場的需要，適應性好。在作業現場調節水平調節腳，使滾輪機構脫離地面，通過水平調節腳提供更大的支撐面積。

其中，所述滾輪機構包括多個萬向輪，每一所述鉸軸的下端安裝有一個所述的萬向輪。萬向輪設置于鉸軸的下端，可提供較大的滾動支撐面積，提高機器人設備在艦船上通行時的穩定性。

綜上所述，采用了上述技術方案后，本實用新型的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，實現了激光熔覆與精密加工不同工作方式的有效集成；機器人設備集成度高，小型輕便，占用空間少，移動靈活方便，通過性好，支撐穩定性好；實現了對艦船零部件的激光熔覆與精密加工綠色再制造，滿足了艦船的隨艦保障、離岸保障和應急維修需要，提高了海軍艦船保障能力。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人的結構示意圖(對其中的快換裝置做了分解示意)；

圖2是圖1中的快換裝置裝配結構示意圖；

圖3是圖2中的安裝底板結構示意圖；

圖4是圖2中的弧形底座結構示意圖(從背面看)；

圖5是圖2中的弧形底座結構示意圖(從前面看)；

圖6是圖2中的弧形壓蓋結構示意圖；

圖7是圖2中的平鍵結構示意圖；

圖8是圖2中的弧形底座與弧形壓蓋扣合示意圖；

圖9是圖1中的移動支撐裝置結構示意圖；

圖10是圖9中支撐座的結構示意圖；

圖11是圖10的俯視示意圖；

圖12是圖9中展臂的一種結構示意圖；

圖13是圖9中展臂的另一種結構示意圖；

圖14是圖9中水平調節腳的一種結構示意圖；

圖15是圖9中水平調節腳的另一種結構示意圖；

圖16是圖15中的A-A剖視示意圖(省略了腳座)；

圖中：I-機器人；II-移動支撐裝置；III-快換裝置；

1-安裝底板；11-底板十字型鍵槽；11x-橫向槽；11y-縱向槽；12-安裝孔；13-安裝孔；14-安裝孔；15-定位孔；2-平鍵；201-安裝孔；3-弧形底座；31-底座十字型鍵槽；31x-橫向槽；31y-縱向槽；32-通槽；33-安裝孔；34-安裝孔；4-弧形壓蓋；41-安裝孔；5-作業頭；6-防護罩；A-接觸線；B-接觸線；C-接觸線；D-環形空腔；

21-支撐座；211-定位臺；212-耳板；2121-耳板通孔；213-貼靠面；22-萬向輪；23-鉸軸；24-展臂；241-連接桿；2411-桿部；2412-頭部；242-連接套；243-緊定螺釘；25-水平調節腳；251-螺桿；2511-限位擋頭；252-腳座；253-絲套；2531-限位槽；254-套筒；2541-限位擋環；2542-限位端蓋；255-防轉螺釘；256-手柄；257-銷軸。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做非限制性的詳細說明。

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

如圖1所示，本實用新型的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，包括：機器人I，在機器人I的機身底部設置有移動支撐裝置II，在機器人I的機械手端部設置有快換裝置III。

如圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，所述快換裝置III包括安裝底板1和安裝于其上的作業頭夾持部件。安裝底板1上設有安裝孔12，通過螺栓穿設安裝孔12，實現安裝底板1與機器人的機械手端部的固定安裝。作業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頭5的環形空腔D，作業頭5為激光頭或電主軸。其中，弧形底座3背面上設有安裝孔33，弧形底座3前面上設有安裝孔34，通過螺栓穿設安裝孔33與安裝孔13，實現弧形底座3與安裝底板1的固定連接，通過螺栓穿設安裝孔34和弧形壓蓋4上的安裝孔41，實現弧形底座3與弧形壓蓋4的可拆式固定連接。作業頭夾持部件夾持好作業頭5之后，可安裝上防護罩6，防止灰塵進入。

如圖2、圖3、圖4和圖7所示，其中，在安裝底板1和弧形底座3上設置有定位結構，該定位結構包括設置于安裝底板1的前面上的底板十字型鍵槽11，和對應設置于弧形底座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上設有安裝孔201，通過沉頭螺釘穿設安裝孔201與安裝孔14，實現平鍵2與安裝底板1的固定連接，平鍵2優選采用錐度平鍵。其中，底板十字型鍵槽11包括相交叉的橫向槽11x和縱向槽11y，底座十字型鍵槽31包括相交叉的橫向槽31x和縱向槽31y，橫向槽11x與橫向槽31x寬度相同，縱向槽11y與縱向槽31y寬度相同；進一步地，橫向槽11x的寬度與縱向槽11y的寬度不相等，橫向槽31x的寬度與縱向槽31y橫向槽的寬度不相等。由于設置有定位結構，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確性，避免誤裝夾，提高裝夾效率。

如圖4和圖8所示，其中，在弧形底座3的兩外側分別設有通槽32，通槽32位于弧形底座3的背面與其前面之間。弧形底座3的兩外側分別設有通槽32，既可以減輕構件重量，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3所示，其中，在安裝底板1上設有定位孔15，進一步地，定位孔15位于底板十字型鍵槽11內，使結構緊湊整齊；定位孔15的設置，便于安裝底板1與機器人的機械手端部準確定位、安裝。

如圖8所示，示意出了弧形底座3與弧形壓蓋4扣合出的環形空腔D中夾持有作業頭5的情形。環形空腔D的內壁面大致呈圓形，其中，在環形空腔D的內壁面上設有三處凸起部，三處凸起部使得環形空腔D的內壁面與作業頭5之間呈三條線接觸；其中，弧形底座3的內壁面上設有兩處凸起部，弧形底座3與作業頭5之間呈兩條線接觸，即接觸線A和接觸線B；其中，弧形壓蓋4的內壁面上設有一處凸起部，弧形壓蓋4與作業頭5之間呈一條線接觸，即接觸線C。作業頭5與夾持部件之間為三線定位接觸，使得夾持部件對作業頭的夾持更穩定、牢固、可靠。

如圖9所示，所述移動支撐裝置II包括：支撐座21；在支撐座21的底部設有滾輪機構，滾輪機構包括多個萬向輪22；在支撐座21的外周設有多個支撐調節機構，每個支撐調節機構包括展臂24，展臂24的一端通過鉸軸23與支撐座21鉸接連接，展臂24的另一端連接有水平調節腳25。

如圖10和圖11所示，其中，在支撐座21的上部設有定位臺211；進一步地，定位臺211的上端設有斜度；定位臺211的設置，便于對機器人的機身底部定位，實現與機器人的準確、快捷安裝。其中，在支撐座21的外周設有向外伸出的若干對耳板212，每對耳板212上下設置，每相鄰的兩對耳板212之間設有用于展臂24貼靠的貼靠面213，在耳板上設有用于鉸軸23穿過的耳板通孔2121。耳板212的設置，便于實現展臂24與支撐座21的鉸接連接；由于支撐座21上設有貼靠面213，移動機器人設備過程中，可以轉動展臂24使其靠向貼靠面213，從而減小占用空間，提高機器人設備在艦船上的通過性。

如圖9、圖10和圖11所示，鉸軸23穿過支撐座21的耳板通孔2121，滾輪機構中的萬向輪22對應安裝在每一鉸軸23的下端。萬向輪22設置于鉸軸23的下端，可提供較大的滾動支撐面積，提高機器人設備在艦船上通行時的穩定性。

如圖12所示，其中，展臂24的一種結構是，為一個剛性桿件。該種結構的展臂，結構簡單，易于制造，但展臂的長度不能調節。

如圖13所示，其中，展臂24的另一種結構是，采用組件結構，該組件結構包括連接套242和連接桿241，連接桿241包括一體設置的桿部2411和頭部2412，桿部2411插入連接套242的內腔中，連接套242和桿部2411通過緊定螺釘243連接。該種結構的展臂，可以調節桿部2411插入連接套242的內腔中長度，從而使整個展臂24的長度可調，能滿足不同作業現場的需要，適應性好。

如圖14所示，其中，水平調節腳25的一種結構是：包括螺桿251和設置于螺桿251下端的腳座252。該種結構的水平調節腳，結構簡單，易于制造，但水平調節腳的整體高度不能調節。

如圖15所示，其中，水平調節腳25的另一種結構是：包括絲套253，絲套253的下端設置有腳座252，絲套253的內腔與螺桿251螺紋連接，螺桿251的上端通過銷軸257連接有手柄256。在絲套253的外側套設有套筒254，套筒254與絲套253通過防轉螺釘255滑動連接；如圖16所示，在絲套253的外側壁上設有沿其軸向延伸的限位槽2531，防轉螺釘255位于限位槽2531內。在套筒254的上端固定有限位端蓋2542，在套筒254內位于限位端蓋2542的下方設有限位擋環2541；在螺桿251的上端設有限位擋頭2511，限位擋頭2511位于限位端蓋2542與限位擋環2541之間。該種結構的水平調節腳，將套筒254與展臂24采用焊接或其他固定方式，通過手柄256轉動螺桿251，可帶動絲套253和腳座252上升或下降，實現對機器人設備的水平調節，水平調節腳的整體高度可調，能滿足不同作業現場的需要，適應性好。

本實用新型的艦船用移動式激光熔覆與精密加工一體化機器人，通過萬向輪22可以方便、靈活地將機器人移動至艦船上需要加工或者維修的作業現場；由于展臂24與支撐座21鉸接連接，移動機器人設備過程中，向內轉動展臂24使其靠向支撐座21的貼靠面，可以減小占用空間，提高機器人設備在艦船上的通過性；到達作業現場，向外轉動展臂24，調節水平調節腳25，使萬向輪22脫離地面，繼續調節水平調節腳25，直至機器人設備處于水平狀態。啟動機器人，激光頭發射高能量激光束，對艦船零部件表面進行激光熔覆，將待熔覆材料融化；激光熔覆完成后，將整個作業頭夾持部件拆下，將激光頭更換為電主軸后，重新將作業頭夾持部件安裝到安裝底板1上；或者僅拆卸弧形壓蓋4，將激光頭更換為電主軸后再上緊弧形壓蓋4；即可通過帶有刀具的電主軸對激光熔覆后的零部件表面進行精密機械加工，使其恢復原尺寸精度的要求。