專(zhuān)利名稱(chēng)：一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，三維激光加工，特別是激光切割、激光焊接加工，多采用五軸機(jī)床或機(jī)器人等配合激光器進(jìn)行加工。五軸激光加工機(jī)床加工效率高，加工精度高，成為了三維激光加工的首選設(shè)備。但由于五軸激光加工機(jī)床高昂的設(shè)備價(jià)格，多只在一些有資金實(shí)力的大型企業(yè)使用。而機(jī)器人激光加工系統(tǒng)雖然加工精度略低，但是加工速度多能達(dá)到或超過(guò)五軸激光加工機(jī)床的水平。同時(shí)，機(jī)器人激光加工系統(tǒng)設(shè)備成本也較五軸激光加工機(jī)床低很多，如機(jī)器人激光切割系統(tǒng)成本通常只為五軸激光加工機(jī)床的20% 60%,所以機(jī)器人激光加工 系統(tǒng)便成為了眾多企業(yè)的首選三維激光加工設(shè)備。目前的機(jī)器人激光加工系統(tǒng)主要的工作方式為，機(jī)器人正向安裝在地上進(jìn)行激光加工或機(jī)器人倒掛在一個(gè)不可旋轉(zhuǎn)、不可移動(dòng)的梁上進(jìn)行激光加工。這兩種方式都有其自身固有的弊端。機(jī)器人正向安裝在地上，機(jī)器人的臂展在達(dá)到最大時(shí)影響加工范圍，限制了工件的尺寸。因此在進(jìn)行三維加工時(shí)，對(duì)尺寸比較大的工件來(lái)說(shuō)這種安裝方式就顯得不太合理了。將機(jī)器人倒掛在一個(gè)不可旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)的梁上進(jìn)行激光加工，雖然克服了機(jī)器人正向安裝在地上時(shí)加工范圍小的缺點(diǎn)，但是機(jī)器人只能進(jìn)行一個(gè)工位的加工。在加工完一個(gè)工件后，由工人或自動(dòng)化裝置進(jìn)行上下料。在此期間，機(jī)器人、激光器均處于待命狀態(tài)，既浪費(fèi)了能源又浪費(fèi)了時(shí)間，影響生產(chǎn)效率。而在節(jié)能減排、提高能源利用率的大環(huán)境下，企業(yè)用工成本在不斷增加。所以，企業(yè)尋找到一種在不提高設(shè)備采購(gòu)成本的情況下大大提高機(jī)器加工效率、提高能源利用率、降低用工成本的方法，便成為了各企業(yè)、高校等都在競(jìng)相研究的課題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)在于提供一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效解決以上機(jī)器人激光加工系統(tǒng)的缺陷。采用這種系統(tǒng)，當(dāng)加工完一個(gè)工位的工件進(jìn)行上下料時(shí)，可以將機(jī)器人轉(zhuǎn)到另一工位進(jìn)行下一工件的激光加工。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，包括光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)、主軸、懸臂梁、多關(guān)節(jié)機(jī)器人、激光加工頭，其中光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)包括能夠用光纖傳導(dǎo)激光的激光器、與激光器連接的系統(tǒng)控制器、光纖、工作管線、信號(hào)線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機(jī)器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號(hào)線連接到激光加工頭；還包括一個(gè)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)，所述電機(jī)安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機(jī)上并能在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以主軸為軸進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。[0009]在上述系統(tǒng)中，主軸起到了整套設(shè)備的支撐作用，主軸的載重量根據(jù)設(shè)備采購(gòu)時(shí)需要的機(jī)器人型號(hào)、電機(jī)型號(hào)進(jìn)行確定，同時(shí)要考慮整個(gè)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)會(huì)產(chǎn)生的慣性影響。電機(jī)的作用是提供懸臂梁和機(jī)器人旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。懸臂梁的作用是用來(lái)固定機(jī)器人，并進(jìn)一步擴(kuò)展機(jī)器人的加工范圍。上述的技術(shù)方案還可以進(jìn)一步優(yōu)化為還包括一個(gè)可以調(diào)節(jié)懸臂梁旋轉(zhuǎn)角度范圍的限位開(kāi)關(guān)，所述限位開(kāi)關(guān)安裝在主軸上。采用這種技術(shù)方案可以避免懸臂梁旋轉(zhuǎn)角度太大時(shí)光纖、工作管線和信號(hào)線等的過(guò)度纏繞。懸臂梁的旋轉(zhuǎn)范圍可以調(diào)節(jié)為300度，也可以根據(jù)需要由用戶(hù)自行調(diào)節(jié)，余下的范圍用于放置光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)。在實(shí)際使用中，工位數(shù)量根據(jù)需要加工工件的大小合理安排。加工工件可以由支具或夾具固定，支具或夾具安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人的合適加工范圍之內(nèi)。支具或夾具個(gè)數(shù)不限制，根據(jù)工件大小或客戶(hù)要求可適當(dāng)增加或減少。機(jī)器人進(jìn)行一個(gè)工位的工件激光加工并加工完畢后由操作工或自動(dòng)化裝置進(jìn)行上下料，在此期間機(jī)器人轉(zhuǎn)到另一工位進(jìn)行激光加工?！0012]本系統(tǒng)中的激光器包括風(fēng)冷式激光器和水冷式激光器。當(dāng)激光器為風(fēng)冷式激光器時(shí)，工作管線包括切割用氣管和保護(hù)氣氣管。當(dāng)激光器為水冷式激光器時(shí)，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)還包含水冷機(jī)，工作管線包括切割用氣管、保護(hù)氣氣管和冷卻水管。本實(shí)用新型的有益效果為本系統(tǒng)將機(jī)器人倒掛，可充分利用機(jī)器人的臂展范圍進(jìn)行加工；將機(jī)器人倒掛在可旋轉(zhuǎn)的懸臂梁上，再次增加了加工工位的數(shù)量，充分利用工件上下料的時(shí)間，提高設(shè)備利用率和加工效率。一臺(tái)設(shè)備代替多臺(tái)設(shè)備使用，大大提高了加工效率，節(jié)約了機(jī)器的采購(gòu)成本，更節(jié)省了激光器、機(jī)器人的空運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到了節(jié)能增效的目的。根據(jù)所選的光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的型號(hào)或品牌的不同，能夠進(jìn)行激光切割加工、激光焊接加工、激光打標(biāo)加工、激光熱處理、激光表面處理加工、激光熔覆加工和激光雕刻加工，尤其適用于大批量三維工件的激光加工，因此在具有良好的技術(shù)效果的同時(shí)還具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用空間。實(shí)際使用結(jié)果對(duì)比表明，采用倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其加工效率較單純的機(jī)器人倒掛系統(tǒng)提高了 3倍以上，能源利用率提高了近40%，人工成本節(jié)省50%以上。

圖I為倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)示意圖。圖2為懸臂梁安裝示意圖。圖3是倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)俯視圖。上述三圖中1為光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)，2為主軸,3為電機(jī),4為懸臂梁,5為多關(guān)節(jié)機(jī)器人，6為激光加工頭，7為支具或夾具。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。根據(jù)圖I所示，倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)包括光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)I、主軸2、懸臂梁4、多關(guān)節(jié)機(jī)器人5、激光加工頭6，其中光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)I包括能夠用光纖傳導(dǎo)激光的激光器、與激光器連接的系統(tǒng)控制器、光纖、工作管線、信號(hào)線，主軸2固定在地面上，多關(guān)節(jié)機(jī)器人5安裝在懸臂梁4上，激光加工頭6安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人5的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)I的光纖、工作管線、信號(hào)線連接到激光加工頭6，還包括一個(gè)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)3，電機(jī)3安裝在主軸2上，懸臂梁4安裝在電機(jī)3上并能在電機(jī)3的驅(qū)動(dòng)下以主軸2為軸進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，設(shè)置了三個(gè)支具或夾具7，安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人5的合適加工范圍之內(nèi)。將主軸2澆灌或用螺栓等方式固定在地面上，要保證主軸2的足夠穩(wěn)定性和可抗擊一定振動(dòng)的能力。因?yàn)榇蠖鄰S房車(chē)間都會(huì)有很多其它重型設(shè)備，若不考慮抗振動(dòng)能力，會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)的加工精度產(chǎn)生影響。根據(jù)圖2所示，在主軸2安裝好后，將電機(jī)3和懸臂梁4安裝在主軸2上。懸臂梁4的設(shè)計(jì)要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到平衡性，以免在安裝多關(guān)節(jié)機(jī)器人5后造成中心不平衡，影響機(jī)器人激光加工系統(tǒng)的加工精度和穩(wěn)定性。根據(jù)圖3所示，在主軸2、電機(jī)3和懸臂梁4都安裝好后，將多關(guān)節(jié)機(jī)器人5到掛安裝在懸臂梁的一端。多關(guān)節(jié)機(jī)器人5的倒掛高度要考慮到支具或夾具7的安裝，以免因?yàn)榘惭b高度過(guò)低或過(guò)高而影響整個(gè)系統(tǒng)的加工范圍。同時(shí)安裝好限位開(kāi)關(guān)，保證懸臂梁的可旋轉(zhuǎn)范圍控制在300度?？紤]到多關(guān)節(jié)機(jī)器人5在加工時(shí)，自身也要進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)，所以懸臂梁4的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)也要足夠，多關(guān)節(jié)機(jī)器人5的加工編程也要考慮到不要與懸臂梁4和主軸2相干擾。多關(guān)節(jié)機(jī)器人5安裝好后，安裝激光加工頭6。激光加工頭6的安裝按照生產(chǎn)廠家的安裝手冊(cè)進(jìn)行安裝，同時(shí)要考慮到光纖、工作管線、信號(hào)線的安裝問(wèn)題，以免在加工時(shí)造成各種管線的纏繞。最后是光纖、工作管線、信號(hào)線的安裝。光纖、工作管線、信號(hào)線的安裝要考慮到多關(guān)節(jié)機(jī)器人5加工時(shí)的多方位旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，可設(shè)計(jì)幾個(gè)滑輪將光纖掛在滑輪上，以便自由移動(dòng)，避免纏繞。設(shè)備安裝好后，即可進(jìn)行操作，進(jìn)而進(jìn)行多工位的工件激光加工作業(yè)。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但實(shí)施例和附圖并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型的。在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本實(shí)用新型之保護(hù)范圍。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，包括光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)、主軸、懸臂梁、多關(guān)節(jié)機(jī)器人、激光加工頭，其中光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)包括能夠用光纖傳導(dǎo)激光的激光器、與激光器連接的系統(tǒng)控制器、光纖、工作管線、信號(hào)線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機(jī)器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號(hào)線連接到激光加工頭；其特征在于還包括一個(gè)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)，所述電機(jī)安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機(jī)上并能在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以主軸為軸進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)可以調(diào)節(jié)懸臂梁旋轉(zhuǎn)角度范圍的限位開(kāi)關(guān)，所述限位開(kāi)關(guān)安裝在主軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于用限位開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)后的懸臂梁以主軸為軸的旋轉(zhuǎn)角度范圍為300度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于還包括至少一個(gè)支具或夾具，支具或夾具安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人的合適加工范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述激光器為風(fēng)冷式激光器，所述工作管線包括切割用氣管和保護(hù)氣氣管。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于所述激光器為水冷式激光器，所述光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)還包括水冷機(jī)，，所述工作管線包括切割用氣管、保護(hù)氣氣管和冷卻水管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人激光加工系統(tǒng)。包括光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)、主軸、懸臂梁、多關(guān)節(jié)機(jī)器人、激光加工頭，其中光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)包括能夠用光纖傳導(dǎo)激光的激光器、與激光器連接的系統(tǒng)控制器、光纖、工作管線、信號(hào)線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機(jī)器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號(hào)線連接到激光加工頭，還包括一個(gè)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)，電機(jī)安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機(jī)上并能在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以主軸為軸進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型能大幅提高設(shè)備利用率和加工效率，節(jié)約成本，節(jié)能增效。
文檔編號(hào)B23K26/00GK202506952SQ20122008617
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王建, 陳希章 申請(qǐng)人:常州薩恩斯機(jī)電設(shè)備有限公司