CN105562941A - 一种扰流板机器人激光切割工作站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扰流板机器人激光切割工作站，包括机架、控制箱、激光切割机器人和激光切割工作台，激光切割机器人和激光切割工作台置于机架上，控制箱位于机架一侧，控制箱连接并控制激光切割机器人和激光切割工作台，激光切割机器人包括机器人，机器人连接导光臂，导光臂内集成有激光器，导光臂的一端设置有激光头固定装置，激光头固定装置内固定有激光头，激光头内设有聚焦镜；激光切割工作台包括定位承托工装，定位承托工装安装于支撑立柱顶端，支撑立柱底端固定于旋转台，接料漏斗置于旋转台上并位于定位承托工装下方。本发明结构新颖，设计合理，能够实现对加工工件的智能、清洁、高效、灵活切割，警报装置保证设备安全性。

Description

一种扰流板机器人激光切割工作站

技术领域

本发明涉及数控机器人装置领域，具体的说是一种激光切割机器人。

背景技术

汽车扰流板是指在车尾上方安装的附加板，也称为汽车尾翼，扰流板的作用主要是为了减少车辆尾部的升力，如果车尾的升力比车头的升力大，就易导致车子转向过多、后轮抓地力减小、高速稳定性差，一般在轿车、赛车和跑车上都装有扰流板。在制造扰流板时会涉及到在扰流板本体上切割安装孔及其他辅助安装孔的加工工作，通常采用激光切割。激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺，它是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的加工方法，采用激光切割技术可以实现各种金属、非金属板材、复合材料等的切割，在各领域都有广泛的应用。激光切割是利用经聚焦的高功率高密度的激光束照射工件，使被照射处的材料迅速熔化、气化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流去除熔融物质，从而实现割开工件，激光切割属于热切割方法之一，具有速度快、变形小、精度高、切口细窄、切缝两平面平行且表面垂直度好、清洁安全无污染等优点，在工业切割生产方面具有广泛的应用，激光切割机器人是采用激光切割技术对被加工共建进行自动化切割的设备。

目前市面上的激光切割机器人主要有控制器和激光发生器组成，控制器按照人工编制好的程序，实现对激光发生器的空间多自由度控制，激光发生器产生激光光束对工件进行切割加工。现有技术方案中的激光切割机器设备存在功能单一，操作不便的缺陷，如中国专利CN203448871U公开的一种激光切割机器人，包括氧气瓶、水冷却装置、激光振荡器、机器人控制装置、机器人、激光器和激光切割头，该设备在工作时无法对实际生产环境和被加工产品的状态进行现场监测和控制，而且被加工工件通常固定不动或无法多自由度移动，导致激光光束无法灵活切割，设备智能化和自动化程度低，需要工人现场操作，切割能力低等问题，另外，设备中没有配制保护系统和报警系统，一旦运行过程中出现故障，而激光光束又具有高能量，不及时处理极易导致设备损坏，难以保证操作人员人身安全，加工效率低，维护成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种扰流板机器人激光切割工作站，有效克服现有技术切割不灵活、智能化和自动化程度低，切割效率低等问题，采用PLC控制系统、多自由度切割工作台和CO₂激光器，能够实现对加工工件的高效切割。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种扰流板机器人激光切割工作站，包括机架、控制箱、激光切割机器人和激光切割工作台，其特征在于：所述激光切割机器人和激光切割工作台置于机架上，所述控制箱位于机架一侧，控制箱连接并控制激光切割机器人和激光切割工作台，所述机架上还设置有防护板；

所述激光切割机器人包括机器人、导光臂、激光头固定装置和激光头，所述机器人连接导光臂，导光臂内集成有激光器，导光臂的一端设置有激光头固定装置，激光头固定装置内固定有激光头，激光头内设有聚焦镜；所述激光切割机器人还包括水冷却装置和吹气保护装置；

所述激光切割工作台包括旋转台、支撑立柱、翻转承托工装和接料漏斗，所述定位承托工装安装于支撑立柱顶端，支撑立柱底端固定于旋转台，所述接料漏斗置于旋转台上并位于定位承托工装下方；所述定位承托工装两端设有旋转轴承，旋转轴承与伺服电机相连，所述定位承托工装上还设置有翻转夹具和承托模。

进一步地，所述防护板上安装有具有可视装口的维修门和安全门。

进一步地，所述机架底部设置有地脚。

进一步地，所述控制箱上设置有触摸屏、按键和报警灯。

进一步地，所述旋转台上还设有防护镜。

进一步地，所述激光切割工作台上的翻转承托工装有两组。

进一步地，所述翻转承托工装上安装有扫描装置。

进一步地，所述定位承托工装上方还设置有排烟装置。

进一步地，所述控制箱采用PLC控制系统。

进一步地，所述激光器为CO₂激光器。

进一步地，所述承托模的材质为硅胶。

进一步地，所述旋转台采用涡轮蜗杆结构，旋转台外围设有刻度圈，刻度圈为激光刻划标尺，方便初始定位和度数，旋转台可正转、反转。

本发明一种扰流板机器人激光切割工作站，有效克服现有技术切割不灵活、智能化和自动化程度低，切割效率低等问题，采用PLC控制系统、多自由度切割工作台和CO₂激光器，能够实现对加工工件的智能、高效、灵活切割；装置中的警报装置在切割过程中能够暂停、发出警告并能快速关机，以便处理故障，故障排除后能在原位继续进行切割，安全性高。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明俯视图；

图3是本发明激光切割工作台的示意图；

图4是本发明激光切割机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示一种扰流板机器人激光切割工作站，包括机架1、控制箱2、激光切割机器人和激光切割工作台，其特征在于：所述激光切割机器人和激光切割工作台置于机架1上，所述控制箱2位于机架1一侧，控制箱2连接并控制激光切割机器人和激光切割工作台，控制箱2采用PLC控制系统，控制箱2上设置有触摸屏、按键和报警灯20，所述机架1上还设置有防护板3，防护板3上安装有具有可视装口的检修门4和安全门5，机架1底部设置有防震调平地脚6；所述激光切割机器人包括机器人7、导光臂8、激光头固定装置9和激光头10，所述机器人7连接导光臂8，导光臂8内集成有CO₂激光器，导光臂8的一端设置有激光头固定装置9，激光头固定装置9内固定有激光头10，激光头10内设有聚焦镜，所述激光切割机器人还包括水冷却装置和吹气保护装置；所述激光切割工作台包括旋转台11、支撑立柱12、定位承托工装13和接料漏斗14，所述定位承托工装13安装于支撑立柱12顶端，支撑立柱12底端固定于旋转台11，所述接料漏斗14置于旋转台11上并位于定位承托工装13下方；所述定位承托工装13两端设有旋转轴承15，旋转轴承15与伺服电机16相连，所述定位承托工装13上还设置有扫描装置(未示出)、翻转夹具17和硅胶承托模18，旋转台11上可安装两组定位承托工装13同时工作，两组定位承托工装13之间设有防护镜19，定位承托工装13上方还设置有排烟装置21。

本发明一种扰流板机器人激光切割工作站，主要用于扰流板本体上安装孔及其他辅助安装孔激光切割加工。本发明的工作过程为：安装好各部分设备后，即可投入加工生产，该工作站采用人工上、下料，手动将工件放在定位承托工装上，操作人员在控制箱的控制面板上设置参数并按下启动按钮待命，安装在定位承托工装上的扫描装置将自动识别产品规格并可以保存加工产品信息，方便以后调阅，待扫描确认完毕，设备安全门合上，激光切割机器人带动导光臂上的激光头开始切割工件。设备中的旋转台采用涡轮蜗杆结构，可正转、反转，实现工件在水平方向上的位置变换，定位承托工装可绕旋转轴承旋转，实现工件在竖直方向上的任意转动，因此工件能够多自由度地灵活翻转。待切割结束后，安全门自动打开，将产品取出，即完成切割加工工作。激光切割工作台上可安装两个定位承托工装，如需同时工作只要在控制箱的控制面板上按下待命按钮即可。本实施例还安装有吹气保护装置和排烟装置，保证切割过程的安全性；控制箱的控制面板显示屏上会显示关键切割参数和调节功能，可以实时监控加工情况，确保产品性能，保证合格率。

本发明一种扰流板机器人激光切割工作站的工作原理是：由控制箱PLC控制系统控制激光切割电源，电源输出一端高压与另一端低压连接激光器，激光通导光臂将光折射到激光头，此时激光通过激光聚焦镜发出就可以工作。本实施例中的激光器为CO₂激光器，由于此类波长激光无法通过光纤传导，为适应内饰件激光加工，最好的方法就是将激光器集成在机器人导光臂上，激光器发出10.6um波长激光，通过光路转换，最后通过切割头内聚焦镜聚焦为高密度能量光斑，在加工过程中，激光聚焦迅速加热被切割材料，材料发生瞬间气化，通过强烈的气束从切口排出，设备中安装的水冷却装置可以冷却CO₂激光器，防止激光器温度过高，发生危险。

本实施例采用PLC控制系统，切割编程简单易学，中文编程界面，操作系统采用WINDOWSXP平台及视窗界面，并能够实现各轴联动控制，单点寻位软件、子站，断电记忆，外部启动/停止和故障自诊断显示；控制系统具备高精度的直线、圆弧、点对点差补功能，具有程序编辑、变换、呼出功能以及示教/再生切换功能，具有暂时停止再启动功能及断电恢复功能，再上电后，可以接续停止位置开始工作，无需进行坐标再确认。本实施例还配置有报警系统，并在系统的最高点安装警示灯，在切割过程中，操作者发现任何设备或其他影响切割的问题，都能够暂停并发出警报鸣声，同时还可以快速关机，以便处理故障，故障排除后能在原位继续进行切割，加工智能。

本发明一种扰流板机器人激光切割工作站，结构新颖，设计合理，配备PLC控制系统、多自由度切割工作台以及CO₂激光器，进行激光切割扰流板，能量高，清洁高效无污染。全套系统中的切割电源、控制面板、控制柜、操作工位以及管线走向布置合理、安全和维护操作便捷，保证在实现各种动作时无缠绕，无干涉、无碰撞。本发明有效克服现有技术切割不灵活、智能化和自动化程度低，切割效率低等问题，具有切割速度快、精度高、切口窄、切口表面粗糙度好、清洁安全无污染、安全、高效等优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扰流板机器人激光切割工作站，包括机架、控制箱、激光切割机器人和激光切割工作台，其特征在于：所述激光切割机器人和激光切割工作台置于机架上，所述控制箱位于机架一侧，控制箱连接并控制激光切割机器人和激光切割工作台，所述机架上还设置有防护板；

所述激光切割机器人包括机器人、导光臂、激光头固定装置和激光头，所述机器人连接导光臂，导光臂内集成有激光器，导光臂的一端设置有激光头固定装置，激光头固定装置内固定有激光头，激光头内设有聚焦镜；所述激光切割机器人还包括水冷却装置和吹气保护装置；

所述激光切割工作台包括旋转台、支撑立柱、翻转承托工装和接料漏斗，所述定位承托工装安装于支撑立柱顶端，支撑立柱底端固定于旋转台，所述接料漏斗置于旋转台上并位于定位承托工装下方；所述定位承托工装两端设有旋转轴承，旋转轴承与伺服电机相连，所述定位承托工装上还设置有翻转夹具和承托模。

2.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述防护板上安装有具有可视装口的检修门和安全门。

3.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述机架底部设置有地脚。

4.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述控制箱上设置有触摸屏、按键和报警灯。

5.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述旋转台上还设有防护镜。

6.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述激光切割工作台上的翻转承托工装有两组。

7.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述翻转承托工装上安装有扫描装置。

8.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述翻转承托工装上方还设置有排烟装置。

9.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述控制箱采用PLC控制系统。

10.根据权利要求1所述的一种扰流板机器人激光切割工作站，其特征在于：所述激光器为CO₂激光器。