CN111889901A - 三维机器人切割设备 - Google Patents

三维机器人切割设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111889901A
CN111889901A CN202010907389.3A CN202010907389A CN111889901A CN 111889901 A CN111889901 A CN 111889901A CN 202010907389 A CN202010907389 A CN 202010907389A CN 111889901 A CN111889901 A CN 111889901A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser head
follow
axle
slip table
collision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010907389.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郑鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gangchun Laser Technology Jiangsu Co ltd
Original Assignee
Gangchun Laser Technology Jiangsu Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gangchun Laser Technology Jiangsu Co ltd filed Critical Gangchun Laser Technology Jiangsu Co ltd
Priority to CN202010907389.3A priority Critical patent/CN111889901A/zh
Publication of CN111889901A publication Critical patent/CN111889901A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了三维机器人切割设备，包括三维机械人以及设置在三维机械人上的丝杆滑台、随动防撞装置、激光头和随动控制系统；其中，三维机械人：用于控制激光头摆动任意姿态；丝杆滑台：用于控制激光头上下移动；随动防撞装置：用于相撞时驱动激光头偏移以进行紧急避让；激光头：用于对金属工件进行切割；随动控制系统：用于控制三维机械人、丝杆滑台和随动防撞装置，使激光头与工件的表面始终能够保持在一定的距离以及与工件相撞时驱动激光头避让。本发明不仅能够通过设置的三维机器人控制控制激光头移动切割，而且能够通过设置的随动控制系统控制激光头与工件保持1mm随动高度；且能够通过设置的防碰撞装置保护激光头，以防止激光头碰撞损坏。

Description

三维机器人切割设备
技术领域
本发明涉及机器人切割领域，尤其涉及三维机器人切割设备。
背景技术
目前市面上的异形工件在现有金属平面激光切割机上无法实现有效切割，需要用于机器人手臂摆动任意姿态随着异形工件的区域变化摆动到相应范围进行切割。
而单纯的机器人只会点对点走动，没有切割的作用；并且现有市面上的三维切割没有防撞功能，而且也缺乏对异形工件的随动切割。因此，如何避免三维切割的防撞以及随异形工件区域摆动的问题成为人们亟待解决的问题。
基于此，本发明提供了一种三维机器人切割设备以解决上述的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供三维机器人切割设备，本发明设计新颖、使用方便，不仅能够通过设置的三维机器人控制控制激光头移动切割，而且能够通过设置的随动控制系统控制激光头与工件保持1mm随动高度；且能够通过设置的防碰撞装置保护激光头，以防止激光头碰撞损坏。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
三维机器人切割设备，包括三维机械人以及设置在三维机械人上的丝杆滑台、随动防撞装置、激光头和随动控制系统；其中，
三维机械人：用于控制激光头摆动任意姿态；
丝杆滑台：用于控制激光头上下移动；
随动防撞装置：用于相撞时驱动激光头偏移以进行紧急避让；
激光头：用于对金属工件进行切割；
随动控制系统：用于控制三维机械人、丝杆滑台和随动防撞装置，使激光头与工件的表面始终能够保持在一定的切割距离之内以及激光头与工件相撞时驱动激光头偏移避让。采用此技术方案，随动控制系统在激光头与工件表面相撞时通过随动防撞装置紧急将激光头偏移到相反方向，以对激光头进行防撞保护。其中，激光头与异形工件的表面距离优选在1mm；而相撞时表示激光头与异形工件的表面接触或近视接触。
作为优选，所述三维机械人包括底座以及设置在底座上的至少五轴；所述五轴包括依次设置的第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和第五轴，所述第五轴的一侧与丝杆滑台连接，另一侧与第四轴的一侧旋转连接，所述第四轴远离第五轴的一侧与第三轴旋转连接，所述第三轴远离第四轴的一侧与第二轴连接，所述第二轴远离第三轴的一侧与第一轴连接，所述第一轴远离第二轴的一侧与底座旋转连接。采用此技术方案，采用五轴机械人手臂有助三维机械人能够摆动任意姿态。
作为优选，所述随动防撞装置包括设置在丝杆滑台上的X轴偏移机构以及设置在X轴偏移机构上与激光头连接的Y轴偏移机构；所述X轴偏移机构和Y轴偏移机构包括固定座以及设置在固定座上的气缸和用于气缸驱动的滑块，所述滑块与固定座滑动连接。采用此技术方案，当随动防撞装置通过磁传感器感应到激光头与异形工件相撞时或快要相撞时，通过气缸驱动滑块，使滑块上的激光头往反方向快速偏移；其中，气缸有助于快速驱动滑块在固定座上偏移；快要相撞时指激光头与工件间的距离低于0.3mm。此外，X轴偏移机构和Y轴偏移机构可设置多个用于安装在X轴方向两侧和Y轴方向的两侧，以便于多方向控制激光头进行偏移。
作为优选，所述随动控制系统包括伺服驱动器以及设置在激光头上的磁传感器，所述磁传感器与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与计算机、伺服电机和电磁阀连接。采用此技术方案，计算机用于编辑加工切割程序；伺服驱动器用于精确控制三维机器人和丝杆滑台中的伺服电机，使三维机器人以及丝杆滑台上的滑台能够精确移动；磁传感器用于通过感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件；电磁阀通过高压气管连接X轴偏移机构和Y轴偏移机构中的气缸，以驱动气缸所连接的滑块快速偏移。
作为优选，所述激光头通过光纤线与光纤激光主机连接。采用此技术方案，用于激光头发射激光，以进行金属工件的切割。
作为优选，所述丝杆滑台包括滑台底座以及设置在滑台底座上的光电开关、丝杆、伺服电机、直线导轨、滑台和轴承，所述轴承设置于滑台底座的一侧，并与丝杆的一侧连接，所述伺服电机设置于滑台底座的另一侧，并通过联轴器与丝杆的另一侧连接，所述丝杆与滑台底部设置的丝杆螺母连接，所述滑台的底部通过直线导轨与滑台底座连接，所述滑台底座两侧设置有与滑台连接的光电开关，所述光电开关和伺服电机与伺服驱动器连接。采用此技术方案，由伺服驱动器控制伺服电机，使伺服电机连接的丝杆旋转以驱动滑台在滑台底座上来回移动。其中，伺服电机优选为安川伺服电机，也可以使用富士和台达等伺服电机代替。
本发明的有益效果是：
1.本发明设计新颖、使用方便，不仅能够通过设置的三维机器人控制控制激光头移动切割，而且能够通过设置的随动控制系统控制激光头与工件保持1mm随动高度；且能够通过设置的防碰撞装置保护激光头，以防止激光头碰撞损坏；
2.本发明主要应用于金属制造，三维异形件金属切割；尤其是汽车制造和钣金加工方面，能够实现一定板材高度的稳定切割，达到最佳的切割效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明涉及的结构示意图；
图2为本发明涉及的局部放大示意图
图3为本发明涉及的随动防撞装置结构示意图；
图4为本发明涉及的电路连接示意图。
图中标号说明：三维机械人1，丝杆滑台2，随动防撞装置3，激光头4，X轴偏移机构5，Y轴偏移机构6，固定座7，气缸8，滑块9，磁传感器10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
参照图1至图4所示，三维机器人切割设备，包括三维机械人1以及设置在三维机械人1上的丝杆滑台2、随动防撞装置3、激光头4和随动控制系统；其中，
三维机械人1：用于控制激光头4摆动任意姿态；
丝杆滑台2：用于控制激光头4上下移动；
随动防撞装置3：用于相撞时驱动激光头4偏移以进行紧急避让；
激光头4：用于对金属工件进行切割；
随动控制系统：用于控制三维机械人1、丝杆滑台2和随动防撞装置3，使激光头4与工件的表面始终能够保持在一定的切割距离之内以及激光头4与工件相撞时驱动激光头4偏移避让。采用此技术方案，随动控制系统在激光头4与工件表面相撞时通过随动防撞装置3紧急将激光头4偏移到相反方向，以对激光头4进行防撞保护。其中，激光头4与异形工件的表面距离优选在1mm；而相撞时表示激光头4与异形工件的表面接触或近视接触。
作为优选，所述三维机械人1包括底座以及设置在底座上的至少五轴；所述五轴包括依次设置的第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和第五轴，所述第五轴的一侧与丝杆滑台2连接，另一侧与第四轴的一侧旋转连接，所述第四轴远离第五轴的一侧与第三轴旋转连接，所述第三轴远离第四轴的一侧与第二轴连接，所述第二轴远离第三轴的一侧与第一轴连接，所述第一轴远离第二轴的一侧与底座旋转连接。采用此技术方案，采用五轴机械人手臂有助三维机械人1能够摆动任意姿态。
作为优选，所述随动防撞装置3包括设置在丝杆滑台2上的X轴偏移机构5以及设置在X轴偏移机构5上与激光头4连接的Y轴偏移机构6；所述X轴偏移机构5和Y轴偏移机构6包括固定座7以及设置在固定座7上的气缸8和用于气缸8驱动的滑块9，所述滑块9与固定座7滑动连接。采用此技术方案，当随动防撞装置3通过磁传感器10感应到激光头4与异形工件相撞时或快要相撞时，通过气缸8驱动滑块9，使滑块9上的激光头4往反方向快速偏移；其中，气缸8有助于快速驱动滑块9在固定座7上偏移；快要相撞时指激光头4与工件间的距离低于0.3mm。此外，X轴偏移机构5和Y轴偏移机构6可设置多个用于安装在X轴方向两侧和Y轴方向的两侧，以便于多方向控制激光头4进行偏移。
作为优选，所述随动控制系统包括伺服驱动器以及设置在激光头4上的磁传感器10，所述磁传感器10与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与计算机、伺服电机和电磁阀连接。采用此技术方案，计算机用于编辑加工切割程序；伺服驱动器用于精确控制三维机器人1和丝杆滑台2中的伺服电机，使三维机器人1以及丝杆滑台2上的滑台能够精确移动；磁传感器10用于通过感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件；电磁阀通过高压气管连接X轴偏移机构5和Y轴偏移机构6中的气缸8，以驱动气缸8所连接的滑块9快速偏移。
作为优选，所述激光头4通过光纤线与光纤激光主机连接。采用此技术方案，用于激光头4发射激光，以进行金属工件的切割。
作为优选，所述丝杆滑台2包括滑台底座以及设置在滑台底座上的光电开关、丝杆、伺服电机、直线导轨、滑台和轴承，所述轴承设置于滑台底座的一侧，并与丝杆的一侧连接，所述伺服电机设置于滑台底座的另一侧，并通过联轴器与丝杆的另一侧连接，所述丝杆与滑台底部设置的丝杆螺母连接，所述滑台的底部通过直线导轨与滑台底座连接，所述滑台底座两侧设置有与滑台连接的光电开关，所述光电开关和伺服电机与伺服驱动器连接。采用此技术方案，由伺服驱动器控制伺服电机，使伺服电机连接的丝杆旋转以驱动滑台在滑台底座上来回移动。其中，伺服电机优选为安川伺服电机，也可以使用富士和台达等伺服电机代替。
具体实施例
在实际使用时，通过伺服驱动器控制伺服电机按系统指令进行运动，而激光头上的磁传感器感应激光头与异形工件之间的磁场强度，并通过磁场强度来测量激光头与工件之间的随动位置，并将磁性能变化转换成电信号反馈给系统进行处理，再传入系统循环处理，使激光头与工件持续跟随，以使激光头与工件之间保持在一个距离。在发生碰撞或快发生碰撞时，其系统根据磁传感器感应激光头与异形工件之间的磁场强度来判断激光头与工件碰撞的方向，并控制相应的气缸快速驱动滑块偏移，使滑块上的激光头往碰撞的反方向快速移动，同时控制伺服电机停机，以保护激光头。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.三维机器人切割设备，其特征在于：包括三维机械人（1）以及设置在三维机械人（1）上的丝杆滑台（2）、随动防撞装置（3）、激光头（4）和随动控制系统；其中，
三维机械人（1）：用于控制激光头（4）摆动任意姿态；
丝杆滑台（2）：用于控制激光头（4）上下移动；
随动防撞装置（3）：用于相撞时驱动激光头（4）偏移以进行紧急避让；
激光头（4）：用于对金属工件进行切割；
随动控制系统：用于控制三维机械人（1）、丝杆滑台（2）和随动防撞装置（3），使激光头（4）与工件的表面始终能够保持在一定的切割距离之内以及激光头（4）与工件相撞时驱动激光头（4）偏移避让。
2.根据权利要求1所述的三维机器人切割设备，其特征在于：所述三维机械人（1）包括底座以及设置在底座上的至少五轴；所述五轴包括依次设置的第一轴、第二轴、第三轴、第四轴和第五轴，所述第五轴的一侧与丝杆滑台（2）连接，另一侧与第四轴的一侧旋转连接，所述第四轴远离第五轴的一侧与第三轴旋转连接，所述第三轴远离第四轴的一侧与第二轴连接，所述第二轴远离第三轴的一侧与第一轴连接，所述第一轴远离第二轴的一侧与底座旋转连接。
3.根据权利要求1所述的三维机器人切割设备，其特征在于：所述随动防撞装置（3）包括设置在丝杆滑台（2）上的X轴偏移机构（5）以及设置在X轴偏移机构（5）上与激光头（4）连接的Y轴偏移机构（6）；所述X轴偏移机构（5）和Y轴偏移机构（6）包括固定座（7）以及设置在固定座（7）上的气缸（8）和用于气缸（8）驱动的滑块（9），所述滑块（9）与固定座（7）滑动连接。
4.根据权利要求1所述的三维机器人切割设备，其特征在于：所述随动控制系统包括伺服驱动器以及设置在激光头（4）上的磁传感器（10），所述磁传感器（10）与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与计算机、伺服电机和电磁阀连接。
5.根据权利要求1所述的三维机器人切割设备，其特征在于：所述激光头（4）通过光纤线与光纤激光主机连接。
6.根据权利要求1所述的三维机器人切割设备，其特征在于：所述丝杆滑台（2）包括滑台底座以及设置在滑台底座上的光电开关、丝杆、伺服电机、直线导轨、滑台和轴承，所述轴承设置于滑台底座的一侧，并与丝杆的一侧连接，所述伺服电机设置于滑台底座的另一侧，并通过联轴器与丝杆的另一侧连接，所述丝杆与滑台底部设置的丝杆螺母连接，所述滑台的底部通过直线导轨与滑台底座连接，所述滑台底座两侧设置有与滑台连接的光电开关，所述光电开关和伺服电机与伺服驱动器连接。
CN202010907389.3A 2020-09-02 2020-09-02 三维机器人切割设备 Pending CN111889901A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010907389.3A CN111889901A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 三维机器人切割设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010907389.3A CN111889901A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 三维机器人切割设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111889901A true CN111889901A (zh) 2020-11-06

Family

ID=73224355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010907389.3A Pending CN111889901A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 三维机器人切割设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111889901A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113601008A (zh) * 2021-07-07 2021-11-05 上海发那科机器人有限公司 一种激光切割随动装置以及激光切割系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113601008A (zh) * 2021-07-07 2021-11-05 上海发那科机器人有限公司 一种激光切割随动装置以及激光切割系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107107349B (zh) 机械臂系统
CN212496036U (zh) 一种三维机器人切割设备
US6163973A (en) Non-contact surface roughness measuring device
EP2628993B1 (en) Machining apparatus
US20010012973A1 (en) Method and device for disturbance sensing, especially collision sensing, in the drive system of a numerically controlled machine tool
US7076883B2 (en) Scanning probe
US20190232357A1 (en) Workpiece processing machine and method for operating the workpiece processing machine
CN104871100B (zh) 机床的碰撞避免系统
WO1996014949A3 (en) Methods and apparatuses for backgaging and sensor-based control of bending operations
CN102026784A (zh) 机床
CN110103201B (zh) 作业机器人系统
JPS58106401A (ja) 座標測定装置
US20100114373A1 (en) Systems and methods for scanning a workspace volume for objects
CN111889901A (zh) 三维机器人切割设备
TWI628526B (zh) 用於數控機床的軸的復位與定位的裝置與方法
US20050010324A1 (en) Device and method for monitoring collisions of a machine component with a workpiece or another machine component
CN210306306U (zh) 一种用于机器人激光切割精度补偿的末端执行器
JP3657252B2 (ja) ワーク形状測定装置を用いた形状測定システム
US6194859B1 (en) X-Y positioner based on X axis motions
US4413422A (en) Apparatus for detecting the position of a machine tool spindle
US20190321967A1 (en) Work robot system and work robot
US5791971A (en) Glass cutting machine with linear motor
JP4085031B2 (ja) 形状測定装置及びその制御方法
US9851197B2 (en) Device with displaceable device part, in particular coordinate measuring device or machine tool
CN211162429U (zh) 一种防撞三维激光切割装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination