CN105537758B - 光纤激光工业机器人加工头快换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤激光工业机器人加工头快换装置，包括与机器人法兰盘固定的固定端和固定到激光加工头上的工具端，所述固定端包括壳体和固设在该壳体上的芯柱，所述芯柱为中空结构，并与壳体端面连通，在该芯柱内可滑动地安装有收缩套，工具端上设有与该收缩套相适配的夹持棒，收缩套沿芯柱轴向滑动时，能够收缩或张大以夹紧或放松夹持棒，工具端上设有驱动该收缩套滑动的驱动装置。本发明能够实现激光机器人上不同作业工具的快速切换，提高了激光机器人的通用性，具有结构简单，可靠性好，自动化程度高，操作方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤激光工业机器人加工头快换装置，属于激光加工设备技术领域。
背景技术
多功能光纤激光工业机器人旨在替代人工进行高重复程度和高强度的作业，常用于切割、焊接、淬火、熔覆、打孔、雕刻和3D打印等加工工艺中。传统的激光机器人功能较为单一，通用性较差，往往只能完成单一的加工工艺，在加工工艺流程相对较多的产品时，生产企业通常需要利用多台机器人共同完成，这样占用生产场地较大，造成制造及使用成本急剧上升。
为了让机器人能适应不同工艺的加工，部分厂家试图通过工具切换装置，将多种激光加工头(即作业工具)集成到同一激光机器人人上，实现一机多用，但是由于激光加工头形状特别、体积较大，而且激光加工头上还安装有激光光纤、冷却水管以及辅助加工的导气管，因此现有的切换装置难以满足其安装要求，安装效率低，可靠性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够提高机器人对工作环境的通用性，实现一机多用，并且可靠性好，操作便利的光纤激光工业机器人加工头快换装置。
其技术方案如下：
一种光纤激光工业机器人加工头快换装置，包括与机器人法兰盘固定的固定端和固定到激光加工头上的工具端，所述固定端包括壳体和固设在该壳体上的芯柱，所述芯柱为中空结构，并与壳体端面连通，在该芯柱内可滑动地安装有收缩套，工具端上设有与该收缩套相适配的夹持棒，收缩套沿芯柱轴向滑动时，能够收缩或张大以夹紧或放松夹持棒，工具端上设有驱动该收缩套滑动的驱动装置。
将固定端与激光机器人固定，每个作业工具上各安装一个工具端，当需要切换作业工具时，将固定端靠近带有工具端的作业工具，收缩套滑动并夹紧夹持棒，使固定端与工具端结合，完成对接。
作为优选，所述芯柱上可转动地安装有涡轮，该涡轮与收缩套螺纹配合，这样通过涡轮转动即可实现收缩套的滑动，结构较为简单，容易自动控制。
优选地，所述驱动装置包括与所述涡轮啮合的蜗杆和驱动该蜗杆转动的电机，通过涡轮蜗杆方式驱动涡轮旋转，进而带动收缩套滑动，传动平稳可靠。
优选地，所述夹持棒上设有激光发生器，收缩套内设有光敏传感器，当收缩套内的光敏传感器感受到激光发生器投射的光压信号时，固定端与工具端正对，将信号传输给相应控制器，并反馈给机器人继续完成对接动作。
优选地，所述壳体端面上安装有距离或压力传感器，以确保在固定端与工具端完全贴合时能够可靠夹紧。
优选地，所述壳体为圆形盆状结构，芯柱安装在该壳体端面中心位置，工具端整体呈圆盘形，壳体设计成圆形盆状结构，能够方便与机器人法兰盘连接，同时便于芯柱及驱动装置的布置，工具端为圆盘形是为了与壳体端面形状对应，方便准确对接。
优选地，所述壳体外缘周向上设有快接口前管道，工具端外缘上相应设有快接口后管道，固定端与工具端结合后，所述快接口前管道与快接口后管道连通。冷却水管、导气管等预先接入到固定端上的快接口前管道，在固定端与工具端结合后，对应管道直接接通，无需再将相应管道接入作业工具上，大大提高了作业工具切换效率。
有益效果：
采用以上技术方案的光纤激光工业机器人加工头快换装置，能够实现激光机器人上不同作业工具的快速切换，提高了激光机器人的通用性，具有结构简单，可靠性好，自动化程度高，操作方便等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为固定端的结构示意图；
图3为沿另一视图方向的结构示意图；
图4为工具端的结构示意图；
图5为收缩套的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种光纤激光工业机器人加工头快换装置，包括与机器人法兰盘固定的固定端100和固定到激光加工头上的工具端200，固定端100包括壳体110和固设在壳体110上的芯柱120，芯柱120为中空结构，在该芯柱120内可滑动地安装有收缩套130，工具端200上设有与收缩套130相应的夹持棒210，收缩套130沿芯柱120轴向滑动时，能够收缩或张大以夹紧或放松夹持棒210。
结合图2和图3可以看出壳体110大致呈圆形盆状结构，包括圆形的底面部分111和沿该底面部分111呈环状外沿向后延伸的侧壁部分112，芯柱120设置在壳体110的底面部分111中部，并贯穿至该底面部分111两侧端面，芯柱120穿出壳体110前部的端面与底面部分111的外侧端面齐平，在该芯柱120穿出壳体110前部的端面或与之相邻的底面部分111的端面上设有距离或压力传感器160。
在芯柱120上通过轴承机构可转动地安装有涡轮121，收缩套130穿过该涡轮121，并与涡轮121螺纹配合，涡轮121转动，迫使与其螺纹配合的收缩套130沿芯柱120轴向滑动。
为方便驱动涡轮121转动，在底面部分111和侧壁部分112合围形成的空间内设置有驱动装置，包括与涡轮121啮合的蜗杆140，和驱动该蜗杆140转动的电机150，电机150固定到底面部分111上。
在壳体110外缘周向即侧壁部分112的外壁上均匀分布有多个快接口前管道170，该快接口前管道170与壳体110的前侧端面，即与工具端200对接时面向工具端200的一侧端面连通。
由图4可以看出，工具端200大致呈圆盘形，与固定端100端面形状相应，夹持棒210呈圆柱状结构，设置在工具端200中部位置，在工具端200端面上分布有多个快接口后管道220，当固定端100与工具端200结合后，快接口前管道170与快接口后管道220连通。
图5示出了收缩套130的具体结构，该收缩套130大致为圆柱体结构，前端(对接时面向工具端200的一端)端部位置的直径沿轴向逐渐增大，并形成有一个中空的夹持孔131，该夹持孔131周向的外壁上均匀分布有多个豁口132，以使该夹持孔131位置具有一定柔性，当收缩套130向内回缩进芯柱120内孔时，夹持孔131收缩，反之，向外推出时则张，为了与涡轮121配合，在收缩套130后端加工有与涡轮121的内螺纹相配合的外螺纹133。
在夹持棒210上设有微型的激光发生器，收缩套130内相应地设有能够接收该激光发生器激光信号的光敏传感器。
本发明的工作原理如下：
首先将固定端100与机器人法兰盘固定，在每个作业工具上分别安装一个工具端200，将机器人上相应管道与快接口前管道170接通，作业工具上的相应管道连接到工具端200的快接口后管道220。
需要切换作业工具时：
1、机器人将固定端100沿工具端200平行方向缓慢靠近，使收缩套130的中线和夹持棒210中线对齐，机器人到位之后，检测控制器的反馈信号。此时夹持棒上的微型激光发生器照射到夹持套130中的光敏传感器，确保其对正；
2、传感器在感受到光压之后将信号传输给控制器，控制器将反馈信号给机器人，机器人接收到控制器信号后开始轴向靠近；
3、靠近时机器人保持固定端100和工具端200的主体端面的平行度，直到固定端主体端面的压力传感器触发，并且电控接头上的检测引脚接通；
4、在固定端100端面上的压力传感器触发以及检测引脚接通后，控制器接收到信号，并将信号反馈给机器人，机器人接收到信号并且停止运作，机器人给控制器反馈“停止运作”状态信号；
5、控制器接收到机器人的“停止运作”状态信号后，控制电机150开始转动，通过蜗杆140带动涡轮121旋转，进而使夹持套130向内滑动并收缩，收缩套130前端内径缩小，直到收缩套将夹持棒210夹紧；
6、夹紧之后，电机150因无法转动而停止，此时电机150处于堵转状态，由于电机150堵转时电流处于异常状态，此时控制器通过电机电路中的电流检测电路检测到高电流，控制器对电机150进行堵转保护，停止电机150转动并且给机器人发出对接完成信号，切换对接完成。
相应地，通过控制电机150反转即可实现固定端100与工具端200的分离。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种光纤激光工业机器人加工头快换装置，包括与机器人法兰盘固定的固定端(100)和固定到激光加工头上的工具端(200)，其特征在于：所述固定端(100)包括壳体(110)和固设在该壳体(110)上的芯柱(120)，所述芯柱(120)为中空结构，并与壳体(110)端面连通，在该芯柱(120)内可滑动地安装有收缩套(130)，工具端(200)上设有与该收缩套(130)相适配的夹持棒(210)，收缩套(130)沿芯柱(120)轴向滑动时，能够收缩或张大以夹紧或放松夹持棒(210)，工具端(200)上设有驱动该收缩套(130)滑动的驱动装置；所述芯柱(120)上可转动地安装有蜗轮(121)，该蜗轮(121)与收缩套(130)螺纹配合；
所述驱动装置包括与所述蜗轮(121)啮合的蜗杆(140)和驱动该蜗杆(140)转动的电机(150)；
所述夹持棒(210)上设有激光发生器，收缩套(130)内设有能够接收该激光发生器激光信号的光敏传感器，当收缩套(130)内的光敏传感器接收到激光发生器投射的光压信号时，表明固定端与工具端正对；
所述壳体(110)外缘周向上设有快接口前管道(170)，工具端(200)外缘上相应设有快接口后管道(220)，固定端(100)与工具端(200)结合后，所述快接口前管道(170)与快接口后管道(220)连通。
2.根据权利要求1所述的光纤激光工业机器人加工头快换装置，其特征在于：所述壳体(110)端面上安装有距离或压力传感器(160)。
3.根据权利要求1或2所述的光纤激光工业机器人加工头快换装置，其特征在于：所述壳体(110)为圆形盆状结构，芯柱(120)安装在该壳体(110)端面中心位置，工具端(200)整体呈圆盘形。
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