CN110315218A - 一种具有定位转向切割的工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业机器人技术领域，尤其为一种具有定位转向切割的工业机器人，包括工作台、位置调节机构、切割机器人、工件定位装置、工件夹紧机构、废料收集机构、灰尘收集机构、生产线传送带和下料机器人，其中，所述切割机器人通过位置调节机构固定安装于工作台的中部位置。本发明能够实现工业机器人的连续加工、定位上料与自动夹紧以及自动下料与工件移载，满足高效生产线切割需求，能够实现在切割过程中产生的切料及废屑的集中收集，防止切料及废屑污染台面，保证清洁加工，能够自动收集对在切割过程中产生的粉尘，防止造成工作环境的污染，同时能够实现对切割机器人位置的横向调节以及高度调节，结构稳定，适用范围广。

Description

一种具有定位转向切割的工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种具有定位转向切割的工业机器人。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

但现有的工业机器人功能单一，存在以下缺陷：

1、现有的工业机器人在对工件进行切割加工时，一次切割完成后需要对完成切割后的工件进行下料，再重新上料后才能继续进行切割操作，不能实现连续切割加工，不能满足高效生产线切割需求；

2、在切割工件过程中产生的切屑、废料直接散落在地，污染切割台面，不能保证清洁加工；

3、无配套吸尘机构，切割加工时会在切割工位周围产生大量粉尘，造成工作环境的污染。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有定位转向切割的工业机器人，解决了现有的工业机器人在对工件进行切割加工时，不能实现连续切割加工，不能满足高效生产线切割需求，在切割工件过程中产生的切屑、废料直接散落在地，污染切割台面，不能保证清洁加工，以及无配套吸尘机构，切割加工时会在切割工位周围产生大量粉尘，造成工作环境的污染的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有定位转向切割的工业机器人，包括工作台、位置调节机构、切割机器人、工件定位装置、工件夹紧机构、废料收集机构、灰尘收集机构、生产线传送带和下料机器人，其中，所述切割机器人通过位置调节机构固定安装于工作台的中部位置，所述切割机器人的机械臂端部设有激光切割头，所述工件定位装置设置有四个，四个工件定位装置以切割机器人的安装位为中心分布于工作台的顶部前、后、左、右四个方位，四个工件定位装置之间等距设置，各工件定位装置上均集成安装有一个工件夹紧机构、一个废料收集机构和一个灰尘收集机构，所述生产线传送带设置于工作台的外围对应工件定位装置的一侧，所述下料机器人设置于由生产线传送带和工件定位装置构成的夹角区域内，人工将工件定位安装在工件定位装置上并通过工件夹紧机构进行夹紧，后经切割机器人上激光切割头依次对各工件定位装置上的工件进行切割，切割完成后的工件经下料机器人下料并移载至生产线传送带上，所述废料收集机构用于收集在切割过程中产生的切料及废屑，所述灰尘收集机构用于收集在切割过程中产生的粉尘。

所述工件定位装置包括机架、伺服驱动电机、活动定位板和限位块，所述伺服驱动电机安装于机架的侧壁顶端，所述活动定位板的侧壁中部通过活动杆活动安装于机架的顶端，所述伺服驱动电机的输出端通过联轴器与活动杆连接，所述限位块上下对应设置于活动定位板的端面顶端和底端，所述限位块用于对工件进行限位，所述活动定位板上位于上下对应设置的限位块之间设有落料槽，所述工件夹紧机构设置于活动定位板上对应落料槽上下端的一侧位置，所述工件夹紧机构包括安装座、夹紧块和夹紧气缸，所述夹紧块与安装座转动连接，所述夹紧气缸安装于安装座的内侧壁上，所述夹紧块靠近安装座的一端底部与夹紧气缸的活塞杆端部活动连接，所述夹紧块远离安装座的一端延伸至预置于限位块之间的工件上，所述废料收集机构是由集料桶和下料斗组成，所述集料桶安装于机架的底座上，所述下料斗固定安装于集料桶的顶部，所述下料斗与活动定位板上下对应设置，所述灰尘收集机构包括吸尘罩、风机、吸尘管道和输尘管道，所述机架上对应活动定位板和下料斗之间设有开槽，所述吸尘罩通过安装杆固定安装于开槽内，所述风机通过固定座固定安装于机架的侧壁上，所述吸尘罩通过吸尘管道与风机的进风口连接，所述风机的出风口通过输尘管道与集料桶连接。

在进一步的实施例中，所述位置调节机构是由纵向直线导轨和横向直线导轨组成，所述横向直线导轨连接于纵向直线导轨的滑台上，所述切割机器人的电机底座固定安装于横向直线导轨的滑台上，能够实现切割机器人的横向位置及高度调节。

在进一步的实施例中，所述活动定位板为倾斜设置，所述活动定位板的倾斜角度为45°，所述伺服驱动电机驱动活动定位板正反转的角度为90°，通过将活动定位板倾斜设置，辅以伺服驱动电机驱动活动定位板进行位置调整，便于对工件进行切割以及工作人员上料，且倾斜设置的活动定位板利于将切割下的废料掉落于下料斗内。

在进一步的实施例中，所述落料槽为竖向椭圆形结构，所述下料斗的入料口内径长度大于落料槽的短径长度，所述落料槽的短径长度大于工件的板宽长度，上述结构设计能够在极大程度上便于对切割机器人切割下的切料和废屑的收集。

在进一步的实施例中，所述夹紧块远离安装座的一端底部设有与工件表面抵接的橡胶防护垫，通过橡胶防护垫的设置，能够防止因设备振动导致夹紧块与工件表面产生摩擦，使工件表面擦伤磨损，影响工件的切割质量以及外观。

在进一步的实施例中，所述集料桶为上下双层结构，所述集料桶的顶层与下料斗上下连通，所述集料桶的底层内设有与输尘管道连通设置的集尘器，能够对废料及灰尘收集进行细化分类，结构更为紧凑，节省空间。

在进一步的实施例中，所述集料桶上设有与顶层相适配的出料口以及与底层相适配的检修口，出料口上设有阀门，通过出料口的设置，能够在使用了一段时间后或定时对切料及废屑进行清理，检修口的设置便于对底层内的集尘器进行维护以及灰尘定时处理。

在进一步的实施例中，所述集料桶和下料斗之间的连接方式为法兰连接，能够使集料桶和下料斗之间的连接结构更为稳定，同时便于组装和拆卸。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种具有定位转向切割的工业机器人，具备以下有益效果：

1、该具有定位转向切割的工业机器人，通过设置前、后、左、右四个方位的切割位，能够实现工业机器人的连续加工，通过工件定位装置和工件夹紧机构的设置，能够实现定位上料与自动夹紧，配合生产线传送带和下料机器人的设置，能够实现自动下料与工件移载，满足高效生产线切割需求。

2、该具有定位转向切割的工业机器人，通过设置废料收集机构，能够实现在切割过程中产生的切料及废屑的集中收集，防止切料及废屑污染台面，保证清洁加工。

3、该具有定位转向切割的工业机器人，通过设置灰尘收集机构，能够自动收集对在切割过程中产生的粉尘，防止造成工作环境的污染。

4、该具有定位转向切割的工业机器人，通过位置调节机构的设置，能够实现对切割机器人位置的横向调节以及高度调节，结构稳定，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图（俯视图）；

图2为本发明中位置调节机构与切割机器人的连接结构示意图；

图3为本发明中工件定位装置、工件夹紧机构、废料收集机构和灰尘收集机构的连接结构示意图；

图4为本发明中工件夹紧机构的剖视图。

图中：1、工作台；2、位置调节机构；201、纵向直线导轨；202、横向直线导轨；3、切割机器人；4、工件定位装置；401、机架；402、伺服驱动电机；403、活动定位板；404、限位块；5、工件夹紧机构；501、安装座；502、夹紧块；503、夹紧气缸；6、废料收集机构；601、集料桶；602、下料斗；7、灰尘收集机构；701、吸尘罩；702、风机；703、吸尘管道；704、输尘管道；8、生产线传送带；9、下料机器人；10、激光切割头；11、落料槽；12、开槽；13、安装杆；14、橡胶防护垫。

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

请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种具有定位转向切割的工业机器人，包括工作台1、位置调节机构2、切割机器人3、工件定位装置4、工件夹紧机构5、废料收集机构6、灰尘收集机构7、生产线传送带8和下料机器人9，其中，切割机器人3通过位置调节机构2固定安装于工作台1的中部位置，切割机器人3的机械臂端部设有激光切割头10，工件定位装置4设置有四个，四个工件定位装置4以切割机器人3的安装位为中心分布于工作台1的顶部前、后、左、右四个方位，四个工件定位装置4之间等距设置，各工件定位装置4上均集成安装有一个工件夹紧机构5、一个废料收集机构6和一个灰尘收集机构7，生产线传送带8设置于工作台1的外围对应工件定位装置4的一侧，下料机器人9设置于由生产线传送带8和工件定位装置4构成的夹角区域内，人工将工件定位安装在工件定位装置4上并通过工件夹紧机构5进行夹紧，后经切割机器人3上激光切割头10依次对各工件定位装置4上的工件进行切割，切割完成后的工件经下料机器人9下料并移载至生产线传送带8上，废料收集机构6用于收集在切割过程中产生的切料及废屑，灰尘收集机构7用于收集在切割过程中产生的粉尘。

工件定位装置4包括机架401、伺服驱动电机402、活动定位板403和限位块404，伺服驱动电机402安装于机架401的侧壁顶端，活动定位板403的侧壁中部通过活动杆活动安装于机架401的顶端，伺服驱动电机402的输出端通过联轴器与活动杆连接，限位块404上下对应设置于活动定位板403的端面顶端和底端，限位块404用于对工件进行限位，活动定位板403上位于上下对应设置的限位块404之间设有落料槽11，工件夹紧机构5设置于活动定位板403上对应落料槽11上下端的一侧位置，工件夹紧机构5包括安装座501、夹紧块502和夹紧气缸503，夹紧块502与安装座501转动连接，夹紧气缸503安装于安装座501的内侧壁上，夹紧块502靠近安装座501的一端底部与夹紧气缸503的活塞杆端部活动连接，夹紧块502远离安装座501的一端延伸至预置于限位块404之间的工件上，废料收集机构6是由集料桶601和下料斗602组成，集料桶601安装于机架401的底座上，下料斗602固定安装于集料桶601的顶部，下料斗602与活动定位板403上下对应设置，灰尘收集机构7包括吸尘罩701、风机702、吸尘管道703和输尘管道704，机架401上对应活动定位板403和下料斗602之间设有开槽12，吸尘罩701通过安装杆13固定安装于开槽12内，风机702通过固定座固定安装于机架401的侧壁上，吸尘罩701通过吸尘管道703与风机702的进风口连接，风机702的出风口通过输尘管道704与集料桶601连接。

本实施方案中，可以在下料机器人9的一侧设置自动供料机构，通过下料机器人9进行自动上料和下料，无需人工上料。

具体的，位置调节机构2是由纵向直线导轨201和横向直线导轨202组成，横向直线导轨202连接于纵向直线导轨201的滑台上，切割机器人3的电机底座固定安装于横向直线导轨202的滑台上。

本实施例中，纵向直线导轨201和横向直线导轨202均采用现有技术中THK直线导轨，型号可选用HSR15直线导轨，纵向直线导轨201工作，通过纵向直线导轨201上的滑台带动横向直线导轨202上升或下降，从而实现切割机器人3的高度调节，横向直线导轨202工作时，通过横向直线导轨202上的滑台带动切割机器人3做横向直线运动，实现切割机器人3的横向位置调节。

具体的，活动定位板403为倾斜设置，活动定位板403的倾斜角度为45°，伺服驱动电机402驱动活动定位板403正反转的角度为90°。

本实施例中，在进行上料时，活动定位板403上带有限位块404的端面呈远离切割机器人3设置（为初始上料位），上料完成后，通过伺服驱动电机402驱动活动定位板403正向转动90°，使活动定位板403上带有限位块404的端面与切割机器人3倾斜对应，通过切割机器人3上的激光切割头10进行激光切割，切割完成后，切割机器人3的机械臂带动激光切割头10复位并转向90°进行下一工位切割加工，同时伺服驱动电机402驱动活动定位板403反向转动90°，工件夹紧机构5的夹紧气缸503的活塞杆收缩，带动夹紧块502复位，即可通过下料机器人9进行下料。

具体的，落料槽11为竖向椭圆形结构，下料斗602的入料口内径长度大于落料槽11的短径长度，落料槽11的短径长度大于工件的板宽长度。

本实施例中，上述结构设计能够在极大程度上便于对切割机器人3切割下的切料和废屑的收集。

具体的，夹紧块502远离安装座501的一端底部设有与工件表面抵接的橡胶防护垫14。

本实施例中，通过橡胶防护垫14的设置，能够防止因设备振动导致夹紧块502与工件表面产生摩擦，使工件表面擦伤磨损，影响工件的切割质量以及外观。

具体的，集料桶601为上下双层结构，集料桶601的顶层与下料斗602上下连通，集料桶601的底层内设有与输尘管道704连通设置的集尘器。

本实施例中，通过集料桶601的顶层对切料及废屑进行集中收集，切割产生的灰尘通过灰尘收集机构7输送至集料桶601底层内的集尘器中，实现灰尘收集的细化分类，结构更为紧凑，节省了空间。

具体的，集料桶601上设有与顶层相适配的出料口以及与底层相适配的检修口，出料口上设有阀门。

本实施例中，通过出料口的设置，能够在使用了一段时间后或定时对切料及废屑进行清理，检修口的设置便于对底层内的集尘器进行维护以及灰尘定时处理。

具体的，集料桶601和下料斗602之间的连接方式为法兰连接。

本实施例中，上述结构设计能够使集料桶601和下料斗602之间的连接结构更为稳定，同时便于组装和拆卸。

本发明的工作原理及使用流程：工作时，首先将工件置于各工件定位装置4中活动定位板403上的上下限位块404之间，并通过工件夹紧机构5中夹紧气缸503的活塞杆延伸，从而带动夹紧块502对工件进行夹紧，工件完成定位和夹紧后通过伺服驱动电机402驱动活动定位板403正向转动90°，而后切割机器人3在控制程序下通过机械臂带动激光切割头10移载至切割工位上，通过激光切割头10对工件进行激光切割，切割完成后，切割机器人3的机械臂带动激光切割头10复位并转向90°，进行下一工位切割加工，以此循环切割，同时伺服驱动电机402驱动活动定位板403反向转动90°，工件夹紧机构5的夹紧气缸503的活塞杆收缩，带动夹紧块502复位，而后通过下料机器人9将切割完成后的工件移载至相应的生产线传送带8上，即完成一个工位上工件的切割，工件下料后立即进行上料操作，并通过伺服驱动电机402驱动活动定位板403正向转动90°，实现连续切割；切割过程中产生的切屑及废料在重力的作用下掉落至下料斗602内，而后从下料斗602进入集料桶601的顶层内，完成切料及废屑的集中收集；切割工作进行时，风机702同时工作，通过吸尘管道703将吸尘罩701抽负压，使吸尘罩701产生一定吸力，将切割加工产生的粉尘吸入吸尘罩701内，继而通过吸尘管道703、风机702和输尘管道704将粉尘输送至集料桶601底层的集尘器中，即可完成对粉尘的收集。

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 (8)

1.一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：包括工作台（1）、位置调节机构（2）、切割机器人（3）、工件定位装置（4）、工件夹紧机构（5）、废料收集机构（6）、灰尘收集机构（7）、生产线传送带（8）和下料机器人（9），其中，所述切割机器人（3）通过位置调节机构（2）固定安装于工作台（1）的中部位置，所述切割机器人（3）的机械臂端部设有激光切割头（10），所述工件定位装置（4）设置有四个，四个工件定位装置（4）以切割机器人（3）的安装位为中心分布于工作台（1）的顶部前、后、左、右四个方位，四个工件定位装置（4）之间等距设置，各工件定位装置（4）上均集成安装有一个工件夹紧机构（5）、一个废料收集机构（6）和一个灰尘收集机构（7），所述生产线传送带（8）设置于工作台（1）的外围对应工件定位装置（4）的一侧，所述下料机器人（9）设置于由生产线传送带（8）和工件定位装置（4）构成的夹角区域内，人工将工件定位安装在工件定位装置（4）上并通过工件夹紧机构（5）进行夹紧，后经切割机器人（3）上激光切割头（10）依次对各工件定位装置（4）上的工件进行切割，切割完成后的工件经下料机器人（9）下料并移载至生产线传送带（8）上，所述废料收集机构（6）用于收集在切割过程中产生的切料及废屑，所述灰尘收集机构（7）用于收集在切割过程中产生的粉尘；

所述工件定位装置（4）包括机架（401）、伺服驱动电机（402）、活动定位板（403）和限位块（404），所述伺服驱动电机（402）安装于机架（401）的侧壁顶端，所述活动定位板（403）的侧壁中部通过活动杆活动安装于机架（401）的顶端，所述伺服驱动电机（402）的输出端通过联轴器与活动杆连接，所述限位块（404）上下对应设置于活动定位板（403）的端面顶端和底端，所述限位块（404）用于对工件进行限位，所述活动定位板（403）上位于上下对应设置的限位块（404）之间设有落料槽（11），所述工件夹紧机构（5）设置于活动定位板（403）上对应落料槽（11）上下端的一侧位置，所述工件夹紧机构（5）包括安装座（501）、夹紧块（502）和夹紧气缸（503），所述夹紧块（502）与安装座（501）转动连接，所述夹紧气缸（503）安装于安装座（501）的内侧壁上，所述夹紧块（502）靠近安装座（501）的一端底部与夹紧气缸（503）的活塞杆端部活动连接，所述夹紧块（502）远离安装座（501）的一端延伸至预置于限位块（404）之间的工件上，所述废料收集机构（6）是由集料桶（601）和下料斗（602）组成，所述集料桶（601）安装于机架（401）的底座上，所述下料斗（602）固定安装于集料桶（601）的顶部，所述下料斗（602）与活动定位板（403）上下对应设置，所述灰尘收集机构（7）包括吸尘罩（701）、风机（702）、吸尘管道（703）和输尘管道（704），所述机架（401）上对应活动定位板（403）和下料斗（602）之间设有开槽（12），所述吸尘罩（701）通过安装杆（13）固定安装于开槽（12）内，所述风机（702）通过固定座固定安装于机架（401）的侧壁上，所述吸尘罩（701）通过吸尘管道（703）与风机（702）的进风口连接，所述风机（702）的出风口通过输尘管道（704）与集料桶（601）连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述位置调节机构（2）是由纵向直线导轨（201）和横向直线导轨（202）组成，所述横向直线导轨（202）连接于纵向直线导轨（201）的滑台上，所述切割机器人（3）的电机底座固定安装于横向直线导轨（202）的滑台上。

3.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述活动定位板（403）为倾斜设置，所述活动定位板（403）的倾斜角度为45°，所述伺服驱动电机（402）驱动活动定位板（403）正反转的角度为90°。

4.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述落料槽（11）为竖向椭圆形结构，所述下料斗（602）的入料口内径长度大于落料槽（11）的短径长度，所述落料槽（11）的短径长度大于工件的板宽长度。

5.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述夹紧块（502）远离安装座（501）的一端底部设有与工件表面抵接的橡胶防护垫（14）。

6.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述集料桶（601）为上下双层结构，所述集料桶（601）的顶层与下料斗（602）上下连通，所述集料桶（601）的底层内设有与输尘管道（704）连通设置的集尘器。

7.根据权利要求6所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述集料桶（601）上设有与顶层相适配的出料口以及与底层相适配的检修口，出料口上设有阀门。

8.根据权利要求1所述的一种具有定位转向切割的工业机器人，其特征在于：所述集料桶（601）和下料斗（602）之间的连接方式为法兰连接。