專利名稱：一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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，多采用五軸機床或機器人等配合激光器進行加工。五軸激光加工機床加工效率高，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床高昂的設(shè)備價格，多只在一些有資金實力的大型企業(yè)使用。而機器人激光加工系統(tǒng)雖然加工精度略低，但是加工速度多能達到或超過五軸激光加工機床的水平。同時，機器人激光加工系統(tǒng)設(shè)備成本也較五軸激光加工機床低很多，如機器人激光切割系統(tǒng)成本通常只為五軸激光加工機床的20% 60%,所以機器人激光加工 系統(tǒng)便成為了眾多企業(yè)的首選三維激光加工設(shè)備。目前的機器人激光加工系統(tǒng)主要的工作方式為，機器人正向安裝在地上進行激光加工或機器人倒掛在一個不可旋轉(zhuǎn)、不可移動的梁上進行激光加工。這兩種方式都有其自身固有的弊端。機器人正向安裝在地上，機器人的臂展在達到最大時影響加工范圍，限制了工件的尺寸。因此在進行三維加工時，對尺寸比較大的工件來說這種安裝方式就顯得不太合理了。將機器人倒掛在一個不可旋轉(zhuǎn)、移動的梁上進行激光加工，雖然克服了機器人正向安裝在地上時加工范圍小的缺點，但是機器人只能進行一個工位的加工。在加工完一個工件后，由工人或自動化裝置進行上下料。在此期間，機器人、激光器均處于待命狀態(tài)，既浪費了能源又浪費了時間，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)備采購成本的情況下大大提高機器加工效率、提高能源利用率、降低用工成本的方法，便成為了各企業(yè)、高校等都在競相研究的課題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的任務(wù)在于提供一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效解決以上機器人激光加工系統(tǒng)的缺陷。采用這種系統(tǒng)，當加工完一個工位的工件進行上下料時，可以將機器人轉(zhuǎn)到另一工位進行下一工件的激光加工。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(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、信號線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號線連接到激光加工頭；還包括一個提供旋轉(zhuǎn)動力的電機，所述電機安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機上并能在電機的驅(qū)動下以主軸為軸進行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)備采購時需要的機器人型號、電機型號進行確定，同時要考慮整個系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動起來時會產(chǎn)生的慣性影響。電機的作用是提供懸臂梁和機器人旋轉(zhuǎn)的動力。懸臂梁的作用是用來固定機器人，并進一步擴展機器人的加工范圍。上述的技術(shù)方案還可以進一步優(yōu)化為還包括一個可以調(diào)節(jié)懸臂梁旋轉(zhuǎn)角度范圍的限位開關(guān)，所述限位開關(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)角度太大時光纖、工作管線和信號線等的過度纏繞。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)機器人的合適加工范圍之內(nèi)。支具或夾具個數(shù)不限制，根據(jù)工件大小或客戶要求可適當增加或減少。機器人進行一個工位的工件激光加工并加工完畢后由操作工或自動化裝置進行上下料，在此期間機器人轉(zhuǎn)到另一工位進行激光加工?！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。當激光器為風(fēng)冷式激光器時，工作管線包括切割用氣管和保護氣氣管。當激光器為水冷式激光器時，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)還包含水冷機，工作管線包括切割用氣管、保護氣氣管和冷卻水管。本實用新型的有益效果為本系統(tǒng)將機器人倒掛，可充分利用機器人的臂展范圍進行加工；將機器人倒掛在可旋轉(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間，提高設(shè)備利用率和加工效率。一臺設(shè)備代替多臺設(shè)備使用，大大提高了加工效率，節(jié)約了機器的采購成本，更節(jié)省了激光器、機器人的空運行時間，達到了節(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)的型號或品牌的不同，能夠進行激光切割加工、激光焊接加工、激光打標加工、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)效果的同時還具有廣闊的市場前景和應(yīng)用空間。實際使用結(jié)果對比表明，采用倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(tǒng)，其加工效率較單純的機器人倒掛系統(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,4為懸臂梁,5為多關(guān)節(jié)機器人，6為激光加工頭，7為支具或夾具。
具體實施方式
以下結(jié)合具體的實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細描述。根據(jù)圖I所示，倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(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、信號線，主軸2固定在地面上，多關(guān)節(jié)機器人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、信號線連接到激光加工頭6，還包括一個提供旋轉(zhuǎn)動力的電機3，電機3安裝在主軸2上，懸臂梁4安裝在電機3上并能在電機3的驅(qū)動下以主軸2為軸進行360度旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，設(shè)置了三個支具或夾具7，安裝在多關(guān)節(jié)機器人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的能力。因為大多廠房車間都會有很多其它重型設(shè)備，若不考慮抗振動能力，會對整個機器人激光加工系統(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3和懸臂梁4安裝在主軸2上。懸臂梁4的設(shè)計要在設(shè)計時考慮到平衡性，以免在安裝多關(guān)節(jié)機器人5后造成中心不平衡，影響機器人激光加工系統(tǒng)的加工精度和穩(wěn)定性。根據(jù)圖3所示，在主軸2、電機3和懸臂梁4都安裝好后，將多關(guān)節(jié)機器人5到掛安裝在懸臂梁的一端。多關(guān)節(jié)機器人5的倒掛高度要考慮到支具或夾具7的安裝，以免因為安裝高度過低或過高而影響整個系統(tǒng)的加工范圍。同時安裝好限位開關(guān)，保證懸臂梁的可旋轉(zhuǎn)范圍控制在300度。考慮到多關(guān)節(jié)機器人5在加工時，自身也要進行360度的旋轉(zhuǎn)，所以懸臂梁4的長度設(shè)計也要足夠，多關(guān)節(jié)機器人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)廠家的安裝手冊進行安裝，同時要考慮到光纖、工作管線、信號線的安裝問題，以免在加工時造成各種管線的纏繞。最后是光纖、工作管線、信號線的安裝。光纖、工作管線、信號線的安裝要考慮到多關(guān)節(jié)機器人5加工時的多方位旋轉(zhuǎn)問題，可設(shè)計幾個滑輪將光纖掛在滑輪上，以便自由移動，避免纏繞。設(shè)備安裝好后，即可進行操作，進而進行多工位的工件激光加工作業(yè)。雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但實施例和附圖并不是用來限定本實用新型的。在不脫離本實用新型之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本實用新型之保護范圍。因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標準。
權(quán)利要求1.一種倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(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、信號線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號線連接到激光加工頭；其特征在于還包括一個提供旋轉(zhuǎn)動力的電機，所述電機安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機上并能在電機的驅(qū)動下以主軸為軸進行360度旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的倒掛可旋轉(zhuǎn)機器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于還包括一個可以調(diào)節(jié)懸臂梁旋轉(zhuǎn)角度范圍的限位開關(guān)，所述限位開關(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)機器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于用限位開關(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)機器人激光加工系統(tǒng)，其特征在于還包括至少一個支具或夾具，支具或夾具安裝在多關(guān)節(jié)機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，，所述工作管線包括切割用氣管、保護氣氣管和冷卻水管。
專利摘要本實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、信號線，主軸固定在地面上，多關(guān)節(jié)機器人安裝在懸臂梁上，激光加工頭安裝在多關(guān)節(jié)機器人的末端，光纖傳導(dǎo)型激光器系統(tǒng)的光纖、工作管線、信號線連接到激光加工頭，還包括一個提供旋轉(zhuǎn)動力的電機，電機安裝在主軸上，懸臂梁安裝在電機上并能在電機的驅(qū)動下以主軸為軸進行360度旋轉(zhuǎn)。本實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B23K26/00GK202506952SQ20122008617
公開日2012年10月31日 申請日期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 申請人:常州薩恩斯機電設(shè)備有限公司