CN109551119B - 一种三维激光切割智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维激光切割智能机器人，包括底板，所述底板顶部设有工作台，所述工作台顶部设有固定板，所述固定板侧壁上设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶部和底部均设有限位管，所述限位管内腔设有限位杆，所述电动伸缩杆端部设有连接板，所述连接板一侧设有连接管，所述连接管内腔设有连接轴承。本发明通过设置连接管、连接轴承和连接杆，使得夹持板可通过连接轴承在连接管内转动，利用第一伺服电机带动旋转轴转动，启动长齿轮带动夹持板外壁上环绕的齿牙驱动夹持板转动，使得夹持板之间夹持的产品可在激光切割头下方进行自行转动，以便对产品的各个表面进行切割作业，在三维角度上对产品完成切割，提高了工作效率。

Description

一种三维激光切割智能机器人

技术领域

本发明涉及切割机械领域，特别涉及一种三维激光切割智能机器人。

背景技术

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等，如用激光进行服装剪裁，可节约衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

激光加工技术发展迅速，应用范围日趋广阔，激光被誉为“万能加工工具”、“未来制造系统的共同加工手段”。激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割质量好、热影响区小、加工柔性大等优点在现代工业中得到极为广泛的应用，激光切割技术成为激光加工技术中应用最广也是最成熟的技术之一。伴随着现代快速成型技术的发展，激光加工技术的重要性越来越得到显现。

然而目前的激光切割装置大多为简单的切割结构，切割产品多为利用固定的机械结构将其固定在某一处，完成对产品的切割，切割面多为单面，切割效率低，无法一次性完成多个方向的切割。

因此，发明一种三维激光切割智能机器人来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维激光切割智能机器人，通过设置连接管、连接轴承和连接杆，使得夹持板可通过连接轴承在连接管内转动，利用第一伺服电机带动旋转轴转动，启动长齿轮带动夹持板外壁上环绕的齿牙驱动夹持板转动，使得夹持板之间夹持的产品可在激光切割头下方进行自行转动，以便对产品的各个表面进行切割作业，在三维角度上对产品完成切割，提高了工作效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维激光切割智能机器人，包括底板，所述底板顶部设有工作台，所述工作台顶部设有固定板，所述固定板侧壁上设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶部和底部均设有限位管，所述限位管内腔设有限位杆，所述电动伸缩杆端部设有连接板，所述连接板一侧设有连接管，所述连接管内腔设有连接轴承，所述连接连接轴承内部设有连接杆，所述连接杆端部设有夹持板，所述夹持板一侧设有橡胶垫层，所述夹持板的外壁上环绕设有齿牙；

所述夹持板底部设有长齿轮，所述长齿轮内贯穿设有旋转轴，所述旋转轴外壁套设有套管，所述套管底部设有固定轴，所述旋转轴端部设有第一连接齿轮，所述第一连接齿轮顶部设有第二连接齿轮，所述第二连接齿轮一侧设有第一伺服电机；

所述工作台一侧设有支撑板，所述支撑板顶部设有顶板，所述顶板上设有装置板，所述装置板前侧壁设有第二伺服电机和滑槽板，所述第二伺服电机输出轴端部设有第三连接齿轮，所述滑槽板侧壁上开设有滑槽，所述滑槽内壁上设有限位槽，所述滑槽内腔设有滑杆，所述滑杆顶端设有限位板以及底端设有激光切割头，所述滑杆一侧设有齿条，所述滑杆前侧壁和后侧壁上均设有限位条。

优选的，所述固定轴固定设置于工作台的顶端中点处，所述固定板、电动伸缩杆、连接板、连接管、连接轴承、连接杆、夹持板和长齿轮的数量均设置为两个且通过固定轴对称设置。

优选的，所述限位管固定设置于固定板的侧壁上，所述限位杆一端与限位管活动连接以及另一端与连接板固定连接，所述第一伺服电机固定设置于固定板的侧壁上，所述第二连接齿轮设置于第一伺服电机的输出轴端部，所述第二连接齿轮与第一连接齿轮啮合连接。

优选的，所述旋转轴通过套管和固定轴与工作台活动连接，所述夹持板设置为圆形，所述齿牙与长齿轮啮合连接，所述夹持板通过齿牙和长齿轮与旋转轴传动连接，所述连接轴承固定设置于连接管的内壁上，所述连接杆插接于连接轴承的内环内部，所述夹持板通过连接杆、连接轴承和连接管与连接板活动连接。

优选的，所述支撑板底端固定设置于底板上，所述支撑板一侧设有控制箱，所述控制箱内部设有PID控制仪和多个伺服控制器，多个所述伺服控制器分别于第一伺服电机和第二伺服电机电性连接，所述控制箱顶部设有控制面板。

优选的，所述滑槽与限位槽一体化设置，所述限位条的数量设置为两个且与滑杆固定连接，所述限位条外壁与限位槽内壁相贴合，所述激光切割头设置于工作台的正上方。

优选的，所述滑杆与滑槽活动连接，所述限位条与限位槽活动连接，所述齿条固定设置于滑杆的侧壁上，所述第三连接齿轮与齿条啮合连接，所述滑杆通过齿条和第三连接齿轮与第二伺服电机传动连接。

优选的，所述电动伸缩杆的输入端与PID控制仪的输出端连接，所述限位板的宽度设置于滑槽内径宽度的1.5倍，所述电动伸缩杆输出轴与连接杆共线设置。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设置连接管、连接轴承和连接杆，使得夹持板可通过连接轴承在连接管内转动，利用第一伺服电机带动旋转轴转动，启动长齿轮带动夹持板外壁上环绕的齿牙驱动夹持板转动，使得夹持板之间夹持的产品可在激光切割头下方进行自行转动，以便对产品的各个表面进行切割作业，在三维角度上对产品完成切割，提高了工作效率；

2、通过设置滑槽板、滑槽、限位槽和限位条，利用第二伺服电机带动第三连接齿轮与滑杆侧壁上的齿条进行啮合连接，使得滑杆在滑槽内进行上下移动，限位条在限位槽内对滑杆的移动进行限位，对滑杆底端的激光切割头的高度进行调节，相较于传统的伸缩杆式移动方式，调节的更加精准，调节距离更大，使得本实用加工的范围得到了提升，提高了实用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的图1中A-A处剖面结构示意图。

图3为本发明的图1中B处细节结构示意图。

图4为本发明的夹持板正视结构示意图。

图中：1底板、2工作台、3固定板、4电动伸缩杆、5限位管、6限位杆、7连接板、8连接管、9连接轴承、10连接杆、11夹持板、12橡胶垫层、13齿牙、14长齿轮、15旋转轴、16套管、17固定轴、18第一连接齿轮、19第二连接齿轮、20第一伺服电机、21支撑板、22顶板、23装置板、24第二伺服电机、25滑槽板、26第三连接齿轮、27滑槽、28限位槽、29滑杆、30激光切割头、31齿条、32限位条、33控制箱、34限位板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示的一种三维激光切割智能机器人，包括底板1，所述底板1顶部设有工作台2，所述工作台2顶部设有固定板3，所述固定板3侧壁上设有电动伸缩杆4，所述电动伸缩杆4的顶部和底部均设有限位管5，所述限位管5内腔设有限位杆6，所述电动伸缩杆4端部设有连接板7，所述连接板7一侧设有连接管8，所述连接管8内腔设有连接轴承9，所述连接连接轴承9内部设有连接杆10，所述连接杆10端部设有夹持板11，所述夹持板11一侧设有橡胶垫层12，所述夹持板11的外壁上环绕设有齿牙13；

所述夹持板11底部设有长齿轮14，所述长齿轮14内贯穿设有旋转轴15，所述旋转轴15外壁套设有套管16，所述套管16底部设有固定轴17，所述旋转轴15端部设有第一连接齿轮18，所述第一连接齿轮18顶部设有第二连接齿轮19，所述第二连接齿轮19一侧设有第一伺服电机20；

所述工作台2一侧设有支撑板21，所述支撑板21顶部设有顶板22，所述顶板22上设有装置板23，所述装置板23前侧壁设有第二伺服电机24和滑槽板25，所述第二伺服电机24输出轴端部设有第三连接齿轮26，所述滑槽板25侧壁上开设有滑槽，所述滑槽内壁上设有限位槽28，所述滑槽内腔设有滑杆29，所述滑杆29顶端设有限位板34以及底端设有激光切割头30，所述滑杆29一侧设有齿条31，所述滑杆29前侧壁和后侧壁上均设有限位条32。

进一步的，在上述技术方案中，所述支撑板21底端固定设置于底板1上，所述支撑板21一侧设有控制箱33，所述控制箱33内部设有PID控制仪和多个伺服控制器，多个所述伺服控制器分别于第一伺服电机20和第二伺服电机24电性连接，所述控制箱33顶部设有控制面板。

实施例2

如图1-4所示的一种三维激光切割智能机器人，所述固定轴17固定设置于工作台2的顶端中点处，所述固定板3、电动伸缩杆4、连接板7、连接管8、连接轴承9、连接杆10、夹持板11和长齿轮14的数量均设置为两个且通过固定轴17对称设置；

所述限位管5固定设置于固定板3的侧壁上，所述限位杆6一端与限位管5活动连接以及另一端与连接板7固定连接，所述第一伺服电机20固定设置于固定板3的侧壁上，所述第二连接齿轮19设置于第一伺服电机20的输出轴端部，所述第二连接齿轮19与第一连接齿轮18啮合连接；

所述旋转轴15通过套管16和固定轴17与工作台2活动连接，所述夹持板11设置为圆形，所述齿牙13与长齿轮14啮合连接，所述夹持板11通过齿牙13和长齿轮14与旋转轴15传动连接，所述连接轴承9固定设置于连接管8的内壁上，所述连接杆10插接于连接轴承9的内环内部，所述夹持板11通过连接杆10、连接轴承9和连接管8与连接板7活动连接；

所述滑槽与限位槽28一体化设置，所述限位条32的数量设置为两个且与滑杆29固定连接，所述限位条32外壁与限位槽28内壁相贴合，所述激光切割头30设置于工作台2的正上方，所述滑杆29与滑槽活动连接，所述限位条32与限位槽28活动连接，所述齿条31固定设置于滑杆29的侧壁上，所述第三连接齿轮26与齿条31啮合连接，所述滑杆29通过齿条31和第三连接齿轮26与第二伺服电机24传动连接；

所述电动伸缩杆4的输入端与PID控制仪的输出端连接，所述限位板34的宽度设置于滑槽内径宽度的1.5倍，所述电动伸缩杆4输出轴与连接杆10共线设置。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-4，工作时，将需要切割的产品放置于工作台2的顶部，利用控制箱33内的PID控制仪发送控制命令，控制电动伸缩杆4工作，推动其端部的连接板7移动，连接板7推动其一侧的夹持板11移动，两个夹持板11相互靠近，对工作台2顶部的产品进行夹持，同时夹持板11侧壁上的橡胶垫层12使得夹持板11可以夹持的更加稳固，然后控制第二伺服电机24转动，第二伺服电机24输出轴端部的第三连接齿轮26与滑杆29上的齿条31啮合连接，当第三连接齿轮26随着第二伺服电机24转动时，带动齿条31进行移动，使得滑杆29在滑槽板25上向下移动，滑杆29底端的激光切割头30可以对夹持板11上夹持的产品进行切割；

参照说明书附图1、图3和图4，当需要对产品进行转动时，利用控制箱33内的PID控制仪发送控制命令，通过伺服驱动器驱动第一伺服电机20转动，第一伺服电机20输出轴带动第二连接齿轮19转动，第二连接齿轮19带动第一连接齿轮18转动，从而使得旋转轴15在套管16内进行转动，同时旋转轴15外壁上的长齿轮14与夹持板11外壁上的齿牙13啮合连接，夹持板11可随着旋转轴15的转动而转动，当夹持板11转动时，夹持板11侧壁的连接杆10在连接轴承9内转动，夹持板11上夹持的产品可在激光切割头30下方进行旋转，以便对产品的各个表面进行切割作业，在三维角度上对产品完成切割，提高了工作效率。

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 (1)

1.一种三维激光切割智能机器人，包括底板（1），其特征在于：所述底板（1）顶部设有工作台（2），所述工作台（2）顶部设有固定板（3），所述固定板（3）侧壁上设有电动伸缩杆（4），所述电动伸缩杆（4）的顶部和底部均设有限位管（5），所述限位管（5）内腔设有限位杆（6），所述电动伸缩杆（4）端部设有连接板（7），所述连接板（7）一侧设有连接管（8），所述连接管（8）内腔设有连接轴承（9），所述连接轴承（9）内部设有连接杆（10），所述连接杆（10）端部设有夹持板（11），所述夹持板（11）一侧设有橡胶垫层（12），所述夹持板（11）的外壁上环绕设有齿牙（13）；所述夹持板（11）底部设有长齿轮（14），所述长齿轮（14）内贯穿设有旋转轴（15），所述旋转轴（15）外壁套设有套管（16），所述套管（16）底部设有固定轴（17），所述旋转轴（15）端部设有第一连接齿轮（18），所述第一连接齿轮（18）顶部设有第二连接齿轮（19），所述第二连接齿轮（19）一侧设有第一伺服电机（20）；所述工作台（2）一侧设有支撑板（21），所述支撑板（21）顶部设有顶板（22），所述顶板（22）上设有装置板（23），所述装置板（23）前侧壁设有第二伺服电机（24）和滑槽板（25），所述第二伺服电机（24）输出轴端部设有第三连接齿轮（26），所述滑槽板（25）侧壁上开设有滑槽，所述滑槽内壁上设有限位槽（28），所述滑槽内腔设有滑杆（29），所述滑杆（29）顶端设有限位板（34）以及底端设有激光切割头（30），所述滑杆（29）一侧设有齿条（31），所述滑杆（29）前侧壁和后侧壁上均设有限位条（32）；

所述固定轴（17）固定设置于工作台（2）的顶端中点处，所述固定板（3）、电动伸缩杆（4）、连接板（7）、连接管（8）、连接轴承（9）、连接杆（10）、夹持板（11）和长齿轮（14）的数量均设置为两个且通过固定轴（17）对称设置；

所述限位管（5）固定设置于固定板（3）的侧壁上，所述限位杆（6）一端与限位管（5）活动连接以及另一端与连接板（7）固定连接，所述第一伺服电机（20）固定设置于固定板（3）的侧壁上，所述第二连接齿轮（19）设置于第一伺服电机（20）的输出轴端部，所述第二连接齿轮（19）与第一连接齿轮（18）啮合连接；

所述旋转轴（15）通过套管（16）和固定轴（17）与工作台（2）活动连接，所述夹持板（11）设置为圆形，所述齿牙（13）与长齿轮（14）啮合连接，所述夹持板（11）通过齿牙（13）和长齿轮（14）与旋转轴（15）传动连接，所述连接轴承（9）固定设置于连接管（8）的内壁上，所述连接杆（10）插接于连接轴承（9）的内环内部，所述夹持板（11）通过连接杆（10）、连接轴承（9）和连接管（8）与连接板（7）活动连接；

所述支撑板（21）底端固定设置于底板（1）上，所述支撑板（21）一侧设有控制箱（33），所述控制箱（33）内部设有PID控制仪和多个伺服控制器，多个所述伺服控制器分别与第一伺服电机（20）和第二伺服电机（24）电性连接，所述控制箱（33）顶部设有控制面板；

所述限位条（32）的数量设置为两个且与滑杆（29）固定连接，所述限位条（32）外壁与限位槽（28）内壁相贴合，所述激光切割头（30）设置于工作台（2）的正上方；

所述滑杆（29）与滑槽活动连接，所述限位条（32）与限位槽（28）活动连接，所述齿条（31）固定设置于滑杆（29）的侧壁上，所述第三连接齿轮（26）与齿条（31）啮合连接，所述滑杆（29）通过齿条（31）和第三连接齿轮（26）与第二伺服电机（24）传动连接；

所述电动伸缩杆（4）的输入端与PID控制仪的输出端连接，所述限位板（34）的宽度设置为滑槽内径宽度的 1.5倍，所述电动伸缩杆（4）输出轴与连接杆（10）共线设置。

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