機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，屬于激光切割技術(shù)領(lǐng)域，包括工作平臺(tái)，工作平臺(tái)的上方設(shè)有機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人末端執(zhí)行器、電氣控制柜、激光發(fā)生器和激光頭，機(jī)器人控制柜位于機(jī)器人本體的一側(cè)并電氣連接機(jī)器人本體，機(jī)器人末端執(zhí)行器位于機(jī)器人本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端并電氣連接電氣控制柜，機(jī)器人控制柜與電氣控制柜連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，激光頭連接在機(jī)器人末端執(zhí)行器的外側(cè)，用于切割待加工工件，本系統(tǒng)將機(jī)器人本體運(yùn)行軌跡切割改造為機(jī)器人末端執(zhí)行器帶動(dòng)激光頭切割，有效提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度和定位精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
機(jī)裔人小孔激光切割系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種切割系統(tǒng)，尤其涉及一種機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，屬于激光切割技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光的高亮度、高方向性和高相干性等特點(diǎn)，使其在現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，如焊接、打標(biāo)、劃線、切割等，其中激光切割作為先進(jìn)加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電器、航空、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低加工成本、減少材料消耗起到越來(lái)越重要的作用，利用光纖激光加工的優(yōu)越性能和工業(yè)機(jī)器人靈活的操作性能，組成的高效、多功能柔性激光加工平臺(tái)，是當(dāng)今機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
[0003]目前激光切割系統(tǒng)主要有兩種應(yīng)用形式，一是龍門(mén)式激光切割機(jī)床系統(tǒng)，使用高精度五軸機(jī)床，加工精度高，范圍廣，但設(shè)備造價(jià)高;二是關(guān)節(jié)式激光切割機(jī)器人，可以對(duì)不同厚度的金屬板材進(jìn)行多方位多角度的切割，但精度低。因此，一種低成本、高精度的激光切割系統(tǒng)成為目前的迫切需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，將機(jī)器人本體運(yùn)行軌跡切割改造為機(jī)器人末端執(zhí)行器帶動(dòng)激光頭切割，有效提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度和定位精度。
[0005]本實(shí)用新型所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，包括工作平臺(tái)，工作平臺(tái)的上方設(shè)有機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人末端執(zhí)行器、電氣控制柜和激光頭，機(jī)器人控制柜位于機(jī)器人本體的一側(cè)并電氣連接機(jī)器人本體，機(jī)器人末端執(zhí)行器位于機(jī)器人本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端并電氣連接電氣控制柜，機(jī)器人控制柜與電氣控制柜連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，激光頭連接在機(jī)器人末端執(zhí)行器的外側(cè)，用于切割待加工工件。
[0006]機(jī)器人末端執(zhí)行器和電氣控制柜形成數(shù)控切割系統(tǒng)，通過(guò)電氣控制柜內(nèi)的元件進(jìn)行編程并執(zhí)行切割程序，從而使機(jī)器人末端執(zhí)行器帶動(dòng)激光頭實(shí)現(xiàn)切割動(dòng)作，機(jī)器人控制柜與電氣控制柜連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，用于控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和切割程序的啟
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[0007]所述的工作平臺(tái)的上方還有激光發(fā)生器，激光發(fā)生器位于機(jī)器人末端執(zhí)行器的一側(cè)為機(jī)器人末端執(zhí)行器提供切割能源。
[0008]所述的機(jī)器人末端執(zhí)行器包括外殼，外殼的內(nèi)部設(shè)有法蘭連接板、伺服電機(jī)、滑臺(tái)和激光頭夾持裝置，外殼的內(nèi)部和外部分別聯(lián)接法蘭連接板和機(jī)器人本體上的法蘭盤(pán)，滑臺(tái)聯(lián)接在法蘭連接板的外部，激光頭夾持裝置的一端聯(lián)接激光頭，另一端聯(lián)接滑臺(tái)，伺服電機(jī)位于滑臺(tái)的末端。
[0009]在進(jìn)行切割時(shí)，通過(guò)機(jī)器人本體帶動(dòng)機(jī)器人末端執(zhí)行器到達(dá)指定的位置，伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)激光頭夾持裝置運(yùn)動(dòng)，激光頭夾持裝置帶動(dòng)激光頭執(zhí)行小孔切割動(dòng)作。
[0010]所述的電氣控制柜包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有開(kāi)關(guān)電源、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/o板、繼電器和運(yùn)動(dòng)控制器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別連接開(kāi)關(guān)電源和機(jī)器人末端執(zhí)行器上的伺服電機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/o板分別連接運(yùn)動(dòng)控制器和繼電器，開(kāi)關(guān)電源用于實(shí)現(xiàn)電氣控制柜內(nèi)器件的開(kāi)關(guān)控制，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)控制器用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)控制。
[0011]所述的伺服電機(jī)上設(shè)有編碼器和電源線接口，伺服電機(jī)通過(guò)編碼器和電源線接口連接電氣控制柜內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
[0012]所述的機(jī)器人控制柜內(nèi)設(shè)有EtherCAT模塊，繼電器與機(jī)器人控制柜中EtherCAT模塊上的I/o連接，EtherCAT模塊是機(jī)器人控制柜內(nèi)的通訊控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。
[0013]所述的電氣控制柜的內(nèi)部還設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)，外部電源通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)連接開(kāi)關(guān)電源和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)。
[0014]所述的工作平臺(tái)上設(shè)有水箱，激光發(fā)生器位于水箱的上方，用于冷卻激光發(fā)生器。
[0015]所述的滑臺(tái)為十字滑臺(tái)，十字滑臺(tái)通過(guò)一組直線滑臺(tái)固定在另一組滑臺(tái)的滑塊上，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)讓滑塊在平面坐標(biāo)上完成定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0017]提供一種機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，通過(guò)改變激光切割方式，將機(jī)器人本體運(yùn)行軌跡切割改造為機(jī)器人末端執(zhí)行器帶動(dòng)激光頭切割，由高精度的運(yùn)動(dòng)控制器和滑臺(tái)(滑臺(tái)滾珠絲杠的精度等級(jí)為P3級(jí))形成數(shù)控切割系統(tǒng)，最小可切割直徑3mm的小孔，并且定位精度可達(dá)0.02mm，運(yùn)行速度可達(dá)15m/min，相比機(jī)器人激光切割提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度和定位精度;相比五軸機(jī)床激光切割系統(tǒng)成本更低、柔性更高、占用空間更少，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中機(jī)器人末端執(zhí)行器與激光頭的聯(lián)接示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中機(jī)器人末端執(zhí)行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中的機(jī)器人末端執(zhí)行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中電氣控制柜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖中:1、工作平臺(tái)；2、機(jī)器人控制柜；3、機(jī)器人本體;4、電氣控制柜；5、激光發(fā)生器;6、水箱;7、機(jī)器人末端執(zhí)行器;8、激光頭;9、待加工工件；10、激光頭夾持裝置；11、法蘭連接板;12、伺服電機(jī);13、滑臺(tái)；14、殼體;15、空氣開(kāi)關(guān);16、開(kāi)關(guān)電源；17、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；18、運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/O板;19、繼電器;20、運(yùn)動(dòng)控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0025]實(shí)施例
[0026]如圖1-5所示，包括工作平臺(tái)1，工作平臺(tái)I的上方設(shè)有機(jī)器人本體3、機(jī)器人控制柜
2、機(jī)器人末端執(zhí)行器7、電氣控制柜4和激光頭8，機(jī)器人控制柜2位于機(jī)器人本體3的一側(cè)并電氣連接機(jī)器人本體3，機(jī)器人末端執(zhí)行器7位于機(jī)器人本體3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端并電氣連接電氣控制柜4，機(jī)器人控制柜2與電氣控制柜4連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，激光頭8連接在機(jī)器人末端執(zhí)行器7的外側(cè)，用于切割待加工工件9。
[0027]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，工作平臺(tái)I的上方還有激光發(fā)生器5，激光發(fā)生器5位于機(jī)器人末端執(zhí)行器7的一側(cè)為機(jī)器人末端執(zhí)行器7提供切割能源。
[0028]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，機(jī)器人末端執(zhí)行器7包括外殼，外殼的內(nèi)部設(shè)有法蘭連接板11、伺服電機(jī)12、滑臺(tái)13和激光頭夾持裝置1，外殼的內(nèi)部和外部分別聯(lián)接法蘭連接板11和機(jī)器人本體3上的法蘭盤(pán)，滑臺(tái)13聯(lián)接在法蘭連接板11的外部，激光頭夾持裝置10的一端聯(lián)接激光頭8，另一端聯(lián)接滑臺(tái)13，伺服電機(jī)12位于滑臺(tái)13的末端。
[0029]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，電氣控制柜4包括殼體14，殼體14內(nèi)設(shè)有開(kāi)關(guān)電源16、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17、運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/O板18、繼電器19和運(yùn)動(dòng)控制器20，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17分別連接開(kāi)關(guān)電源16和機(jī)器人末端執(zhí)行器7上的伺服電機(jī)12，運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/O板18分別連接運(yùn)動(dòng)控制器20和繼電器19。
[0030]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，伺服電機(jī)12上設(shè)有編碼器和電源線接口，伺服電機(jī)12通過(guò)編碼器和電源線接口連接電氣控制柜4內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17。
[0031]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，機(jī)器人控制柜2內(nèi)設(shè)有EtherCAT模塊，繼電器19與機(jī)器人控制柜2中EtherCAT模塊上的I/O連接。
[0032]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，電氣控制柜4的內(nèi)部還設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)15，外部電源通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)15連接開(kāi)關(guān)電源16和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17。
[0033]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，工作平臺(tái)I上設(shè)有水箱6，激光發(fā)生器5位于水箱6的上方。
[0034]為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，滑臺(tái)13為十字滑臺(tái)。
[0035]本實(shí)施例的工作原理為:首先用一臺(tái)PC機(jī)通過(guò)TCP/IP協(xié)議與運(yùn)動(dòng)控制器20連接，用運(yùn)動(dòng)控制器20自帶的調(diào)試編程軟件SMC6480mot1n進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和小孔切割的編程，編程結(jié)束后，不開(kāi)激光發(fā)生器5試運(yùn)行一次，無(wú)誤后接通電氣控制柜4中的開(kāi)關(guān)電源16，機(jī)器人本體3將機(jī)器人末端執(zhí)行器7移動(dòng)到待加工工件9上方的待加工位置，機(jī)器人本體3通過(guò)EtherCAT模塊上的I/O給運(yùn)動(dòng)控制器20—個(gè)到位信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制器20內(nèi)的程序開(kāi)始執(zhí)行，伺服電機(jī)12運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)13運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)激光頭夾持裝置10運(yùn)動(dòng)，激光頭夾持裝置1帶動(dòng)激光頭8執(zhí)行小孔切割動(dòng)作，動(dòng)作完成后，運(yùn)動(dòng)控制器20通過(guò)I/O給運(yùn)動(dòng)控制器20—個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，機(jī)器人本體3移動(dòng)機(jī)器人末端執(zhí)行器7到下一個(gè)加工位置，然后再給運(yùn)動(dòng)控制器20發(fā)送一個(gè)到位信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制器20控制機(jī)器人末端執(zhí)行器7再次做小孔切割動(dòng)作，上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，直至待加工工件9上所有預(yù)加工小孔切割動(dòng)作完畢，程序結(jié)束，程序完成后，機(jī)器人本體3回到初始位置，整個(gè)加工過(guò)程結(jié)束。
[0036]采用以上結(jié)合附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，將機(jī)器人本體3運(yùn)行軌跡切割改造為機(jī)器人末端執(zhí)行器7帶動(dòng)激光頭8切割，有效提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度和定位精度。但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下這些對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變形仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，包括工作平臺(tái)(I)，其特征在于:所述的工作平臺(tái)(I)的上方設(shè)有機(jī)器人本體(3)、機(jī)器人控制柜(2)、機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)、電氣控制柜(4)和激光頭(8)，機(jī)器人控制柜(2)位于機(jī)器人本體(3)的一側(cè)并電氣連接機(jī)器人本體(3)，機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)位于機(jī)器人本體(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端并電氣連接電氣控制柜(4)，機(jī)器人控制柜(2)與電氣控制柜(4)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，激光頭(8)連接在機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)的外偵U，用于切割待加工工件(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的工作平臺(tái)(I)的上方還有激光發(fā)生器(5)，激光發(fā)生器(5)位于機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)的一側(cè)為機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)提供切割能源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)包括外殼，外殼的內(nèi)部設(shè)有法蘭連接板(11)、伺服電機(jī)(12)、滑臺(tái)(13)和激光頭夾持裝置(10)，外殼的內(nèi)部和外部分別聯(lián)接法蘭連接板(11)和機(jī)器人本體(3)上的法蘭盤(pán)，滑臺(tái)(13)聯(lián)接在法蘭連接板(11)的外部，激光頭夾持裝置(10)的一端聯(lián)接激光頭(8)，另一端聯(lián)接滑臺(tái)(13)，伺服電機(jī)(12)位于滑臺(tái)(13)的末端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的電氣控制柜(4)包括殼體(14)，殼體(14)內(nèi)設(shè)有開(kāi)關(guān)電源(16)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(17)、運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/O板(18)、繼電器(19)和運(yùn)動(dòng)控制器(20)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(17)分別連接開(kāi)關(guān)電源(16)和機(jī)器人末端執(zhí)行器(7)上的伺服電機(jī)(12)，運(yùn)動(dòng)控制器擴(kuò)展I/O板(18)分別連接運(yùn)動(dòng)控制器(20)和繼電器(19)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的伺服電機(jī)(12)上設(shè)有編碼器和電源線接口，伺服電機(jī)(12)通過(guò)編碼器和電源線接口連接電氣控制柜(4)內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(17)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)器人控制柜(2)內(nèi)設(shè)有EtherCAT模塊，繼電器(19)與機(jī)器人控制柜(2)中EtherCAT模塊上的I/O連接。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的電氣控制柜(4)的內(nèi)部還設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)(15)，外部電源通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)(15)連接開(kāi)關(guān)電源(16)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(17)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的工作平臺(tái)(I)上設(shè)有水箱(6)，激光發(fā)生器(5)位于水箱(6)的上方。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人小孔激光切割系統(tǒng)，其特征在于:所述的滑臺(tái)(13)為十字滑臺(tái)。
【文檔編號(hào)】B25J11/00GK205660294SQ201620536384
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】夏自祥, 周珂, 李小冬, 崔祥府
【申請(qǐng)人】濟(jì)寧學(xué)院