[发明专利]盾构刀具耐磨面等离子堆焊用机器人操作装置

说明书

本发明提出一种盾构刀具耐磨面等离子堆焊用机器人操作装置，包括机械臂、工件台和卧式爪盘，机械臂的末端设置有转向节，转向节末端设置有预焊枪和跟焊枪，预焊枪堆焊耐磨基层，跟焊枪堆焊耐磨表层，工件台的底部设置有用来摆放预制片的摆片机器人，摆片机器人包括基座、固定机圈、取片臂、凸轮盘、驱动机构、弹簧、气动取片夹头和上料机构，上料机构包括底盘、顶盖、料片腔、径向槽和上料弹簧。本发明中摆片机器人在预焊枪堆焊好耐磨基层之后摆放预制片，再由跟焊枪在耐磨基层与预制片上堆焊耐磨表层，这种机械化作业的方式来加工复合耐磨面，不仅使工件获得了耐磨性较高的合金层，同时还大大缩短了加工时间，加工效率较高。

技术领域

本发明属于盾构刀具生产加工技术领域，尤其涉及一种盾构刀具耐磨面等离子堆焊用机器人操作装置。

背景技术

盾构机用的刀圈边缘部分除了设置有硬质合金镶块之外，还熔覆有耐磨堆焊层，而耐磨堆焊层通常是采用等离子堆焊机来完成堆焊的。等离子粉末堆焊是以等离子弧为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自己冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，由于等离子弧具有电弧温度高、传热率大、热稳定性好、熔深可控性强，通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子粉末堆焊后基体材料和堆焊材料之间形成融合界面，结合强度较高，堆焊层组织致密，耐蚀以及耐磨性好；基体材料与堆焊材料的稀释减少，材料特性变化小；利用粉末作为堆焊材料可提高合金设计的选择性，特别是能够顺利堆焊难熔材料，提高工件的耐磨、耐高温、耐腐蚀性，等离子粉末堆焊具有较高的生产率，美观的成型及堆焊过程易于实现机械化及自动化。

目前，堆焊机器人一般是在刀圈上直接堆焊耐磨层，所以只需要机器人操控堆焊枪头即可。不过，由于机器人需要外绕刀圈边缘依次堆焊，所以堆焊时间较长，而如果采用与堆焊材料相同的预制片埋敷在堆焊材料中侧可以有效缩短堆焊时间，降低堆焊工作量，而且预制片与堆焊材料在刀圈上所形成的合金层具有与现有技术中单纯堆焊材料相同甚至更高的耐磨性、耐腐蚀性；同时，采用预制片与堆焊材料复合成新型堆焊合金层的方式还能大大降低后续修复刀圈的工作难度，如减少清根作业等。然而现有技术中缺乏一种能够实现摆放预制片与堆焊作业有序进行的机器人操作装置。

发明内容

本发明针对上述盾构刀具刀圈上堆焊层在加工方面所存在的技术问题，提出一种设计合理、机械化程度高、功能较多且有利于提高加工效率的盾构刀具耐磨面等离子堆焊用机器人操作装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供的盾构刀具耐磨面等离子堆焊用机器人操作装置，包括具有多自由度的机械臂，所述机械臂的末端设置有堆焊枪，所述堆焊枪朝向工件台，所述工件台上设置有用来夹持工件的卧式爪盘，所述机械臂的末端设置有转向槽，所述转向槽中设置有转向节，所述转向节呈八字形并且在其末端设置有两个堆焊枪，所述两个堆焊枪分别为预焊枪和跟焊枪，所述预焊枪用来在工件上堆焊耐磨基层，所述跟焊枪用来在耐磨基层上堆焊用来包覆预制片的耐磨表层，所述工件台的底部设置有用来摆放预制片的摆片机器人，所述摆片机器人包括位于工件台下方的基座，所述基座与工件台之间设置有固定机圈，所述固定机圈的侧面设置有多个呈圆形阵列分布的安装孔，所述安装孔中转动设置有取片臂，所述固定机圈的内部设置有用来依次驱动每个取片臂的凸轮盘，所述凸轮盘的动力输入端设置有驱动机构，所述取片臂呈L形，所述取片臂通过弹簧与基座的侧面连接，所述取片臂的头端设置有气动取片夹头，所述摆片机器人还包括用来为气动取片夹头提供预制片的上料机构，所述上料机构包括环形的底盘和环形的顶盖，所述底盘上设置有料片腔，所述料片腔中设置有与气动取片夹头一一对应的径向槽，所述底盘的侧面设置有与径向槽对应的通孔，所述径向槽中用来放置预制片并且在其远离圆心的一端设置有上料弹簧。

作为优选，所述凸轮盘包括圆盘，所述圆盘在其靠近取片臂的底部设置有设置有一个凸脊，所述凸脊的纵截面呈倒三角形且其最低端与一个取片臂抵接，所述凸脊的两端以圆弧轨迹延伸，所述取片臂在其朝向凸脊的一端设置有顶板，所述顶板位于凸脊的下方，所述顶板的顶面为曲面。