CN113146147A - 一种基于cnc的蜂窝芯板机器人切割倒角装置 - Google Patents

一种基于cnc的蜂窝芯板机器人切割倒角装置 Download PDF

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CN113146147A CN202110471269.8A CN202110471269A CN113146147A CN 113146147 A CN113146147 A CN 113146147A CN 202110471269 A CN202110471269 A CN 202110471269A CN 113146147 A CN113146147 A CN 113146147A
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张威
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王义足
刘蕾
王浩
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Abstract

本发明提供了一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，包括底部固定座，所述底部固定座的一侧通过机座与六轴机器人手臂相连接，所述六轴机器人手臂与所述底部固定座相离一侧的端部与切割夹具相安装；所述六轴机器人包括第一轴臂，所述第一轴臂的一端通过第一机组连接件与所述机座相连接，所述第一轴臂的另一端通过第二机组连接件与第二轴臂的一端相连接，所述第二轴臂的另一端与所述切割夹具相连接；克服了现有的蜂窝芯板切割和倒角工作需要工人数量多、劳动强度大、切割和倒角精度差、产品一致性低的不足。

Description

一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置
技术领域
本发明涉及蜂窝芯板全自动切割和倒角领域，尤其涉及一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置。
背景技术
目前，现有的航空航天和高铁动车等行业蜂窝芯板的切割和装配多采用人工方式进行，已可以实现蜂窝芯板的切割和装配，但是采用人工方式需要工人数量多，且劳动强度大，切割和倒角精度差，产品一致性低，切割碎屑多。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，全自动切割和倒角，且切割和倒角精度高，产品一致性好。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，包括底部固定座，所述底部固定座的一侧通过机座与六轴机器人手臂相连接，所述六轴机器人手臂与所述底部固定座相离一侧的端部与切割夹具相安装；
所述六轴机器人包括第一轴臂，所述第一轴臂的一端通过第一机组连接件与所述机座相连接，所述第一轴臂的另一端通过第二机组连接件与第二轴臂的一端相连接，所述第二轴臂的另一端与所述切割夹具相连接。
进一步，所述第一机组连接件包括第一法兰盘，所述第一法兰盘上安装有第一电机，所述第一电机能够带动所述第一法兰盘沿着所述第一法兰盘的圆周方向转动；
所述第一法兰盘还安装有第二法兰盘，所述第二法兰盘与所述第一法兰盘垂直相切设置，所述第二法兰盘的一侧与所述第一轴臂一端的一侧活动相连接，所述第二法兰盘上安装有第二电机，所述第二电机能够带动所述第二法兰盘沿着所述第二法兰盘的圆周方向转动。
进一步，所述第二机组连接件包括第三法兰盘，所述第三法兰盘与所述第二轴臂的一端垂直相连接；所述第三法兰盘的一侧与所述第一轴臂另一端的一侧活动相连接，所述第三法兰盘与所述第一轴臂相离的一侧安装有第三电机，所述第三电机能够带动所述第三法兰盘沿着所述第三法兰盘的圆周方向转动。
进一步，所述第二轴臂一端的端部并排的安装有第四电机和第五电机，所述第四电机能够控制所述第二轴臂另一端的连接转头转动，所述第五电机能够控制所述切割夹具转动。
进一步，所述切割夹具包括顶板，所述顶板的一表面通过第四法兰盘与所述第二轴臂的另一端相连接；所述顶板的一端与夹板的一端相连接；所述夹板的中部安装有刀座，所述刀座上套接有超声波切割刀，所述刀座和所述夹板之间通过定位板相连接；
所述夹板的中部设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽和所述第二通槽沿着所述夹板的长度方向并排且间隔设置；
所述夹板上还安装有第一齿轮，所述第一齿轮安装在所述第一通槽和所述第二通槽之间。
进一步，所述定位板与所述超声波切割刀相离的一侧设有第一辊轮和第二辊轮，所述第一辊轮安装在所述第一通槽内，所述第二辊轮安装在所述第二通槽内；
所述定位板与所述超声波切割刀相离的一侧还设有第二齿轮，所述第二齿轮安装在所述第一辊轮和所述第二辊轮之间，所述第二齿轮与所述第一齿轮相咬合；
所述夹板的一端安装有第六电机，所述第六电机能够带动所述第一齿轮和所述第二齿轮沿着所述夹板长度方向运动，从而带动所述第一辊轮和所述第二辊轮分别在所述第一通槽和所述第二通槽内滑动，进而带动所述超声波切割刀沿着所述夹板的长度方向滑动。
进一步，所述刀座与所述定位板之间呈45度角相连接；
所述刀座的中部设有圆柱形通孔，所述超声波切割刀能够插入所述圆柱形通孔中；
所述夹板为弧形；所述第一通槽、所述第二通槽和所述第一齿轮和所述夹板的形状相同。
进一步，还包括吸附台面，所述吸附台面的底部安装有高压风机，所述高压风机通过气管与所述吸附台面相连接；
所述底部固定座的底部安装有支撑柱，所述支撑柱安装在所述吸附台面一侧的中部；
所述吸附台面底部的四周安装有支撑柜，所述高压风机置入所述支撑柜内；
所述吸附台面的一侧安装有操作界面，所述吸附台面的另一侧安装有控制台。
进一步，包括以下操作步骤：
S1、工人将蜂窝芯板放置在所述吸附台面上，所述高压风机工作，通过气管传输至所述吸附台面上的吸板上，所述吸板产生高吸附力，将蜂窝芯板牢固吸附在所述吸附台面上；
S2、工人在切割处理系统上选取需要切割的产品图纸，通过自动套料软件进行自动排版，生产机器人切割轨迹，自动传输至CNC控制系统；
S3、所述CNC控制系统控制所述第一电机，所述第一电机能够带动所述六轴机器人手臂沿着所述第一电机的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第二电机，所述第二电机能够带动所述第一轴臂沿着所述第二电机的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第三电机，所述第三电机能够带动所述第二轴臂沿着所述第三电机的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第四电机，所述第四电机能够带动所述第二轴臂的另一端转动；
所述CNC控制系统控制所述第五电机，所述第五电机能够带动所述切割夹具与所述吸附台面平行且360度转动；
所述CNC控制系统控制所述第六电机，所述第六电机能够带动超声波切割刀沿着所述第一通槽的方向往返运动；
S4、切割完成后，所述六轴机器人手臂带动所述第一轴臂、所述第二轴臂和所述动超声波切割刀回到等待位置，给出工作完成信号，人工将切割完成的蜂窝芯板取走。
本发明的有益效果为：克服了现有的蜂窝芯板切割和倒角工作需要工人数量多、劳动强度大、切割和倒角精度差、产品一致性低的不足，该基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置不仅能够实现蜂窝芯板的全自动切割和倒角，而且适应性好，可切割不同尺寸规格蜂窝芯板，同时对蜂窝芯板实现不同角度的倒角，切割和倒角精度高，产品一致性好，尤其是实现不同规格蜂窝芯板的自动排版及切割、倒角，并进行无尘化切割。
附图说明
图1为本发明一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置的立体结构示意图；
图2为本发明一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置的主视结构示意图；
图3为本发明一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置的侧视结构示意图；
图4为切割夹具的侧视结构示意图；
图5为夹板的结构示意图；
图6为夹板的俯视结构示意图；
图7六轴机器人手臂的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图4至图6，一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，包括底部固定座1，所述底部固定座1的一侧通过机座3与六轴机器人手臂相连接，所述六轴机器人手臂与所述底部固定座1相离一侧的端部与切割夹具5相安装；
所述六轴机器人包括第一轴臂401，所述第一轴臂401的一端通过第一机组连接件与所述机座3相连接，所述第一轴臂401的另一端通过第二机组连接件与第二轴臂402的一端相连接，所述第二轴臂402的另一端与所述切割夹具5相连接。
所述第一机组连接件包括第一法兰盘601，所述第一法兰盘601上安装有第一电机602，所述第一电机602能够带动所述第一法兰盘601沿着所述第一法兰盘601的圆周方向转动；
即，能够带动第一轴臂401和第二轴臂402沿着第一法兰盘601的圆周方向转动。
所述第一法兰盘601还安装有第二法兰盘603，所述第二法兰盘603与所述第一法兰盘601垂直相切设置，所述第二法兰盘603的一侧与所述第一轴臂401一端的一侧活动相连接，所述第二法兰盘603上安装有第二电机604，所述第二电机604能够带动所述第二法兰盘603沿着所述第二法兰盘603的圆周方向转动。
即，能够控制第一轴臂401沿着竖直方向往返运动。
所述第二机组连接件包括第三法兰盘701，所述第三法兰盘701与所述第二轴臂402的一端垂直相连接；所述第三法兰盘701的一侧与所述第一轴臂401另一端的一侧活动相连接，所述第三法兰盘701与所述第一轴臂401相离的一侧安装有第三电机702，所述第三电机702能够带动所述第三法兰盘701沿着所述第三法兰盘701的圆周方向转动。
即，能够控制第二轴臂402沿着竖直方向往返运动。
所述第二轴臂402一端的端部并排的安装有第四电机404和第五电机405，所述第四电机404能够控制所述第二轴臂402另一端的连接转头405转动，所述第五电机405能够控制所述切割夹具5转动。
即，能够控制切割夹具5沿着竖直方向运动和在水平面上转动，灵活性高、无死角。
所述切割夹具5包括顶板501，所述顶板501的一表面通过第四法兰盘504与所述第二轴臂402的另一端相连接；所述顶板501的一端与夹板502的一端相连接；所述夹板502的中部安装有刀座503，所述刀座503上套接有超声波切割刀505，所述刀座503和所述夹板502之间通过定位板506相连接；
所述夹板502的中部设有第一通槽5021和第二通槽5022，所述第一通槽5021和所述第二通槽5022沿着所述夹板502的长度方向并排且间隔设置；
所述夹板502上还安装有第一齿轮5023，所述第一齿轮5023安装在所述第一通槽5021和所述第二通槽5022之间。
所述定位板506与所述超声波切割刀505相离的一侧设有第一辊轮5071和第二辊轮5072，所述第一辊轮5071安装在所述第一通槽5021内，所述第二辊轮5072安装在所述第二通槽5022内；
所述定位板506与所述超声波切割刀505相离的一侧还设有第二齿轮5024，所述第二齿轮5024安装在所述第一辊轮5071和所述第二辊轮5072之间，所述第二齿轮5024与所述第一齿轮5023相咬合；
所述夹板502的一端安装有第六电机508，所述第六电机508能够带动所述第一齿轮5023和所述第二齿轮5024沿着所述夹板502长度方向运动，从而带动所述第一辊轮5071和所述第二辊轮5072分别在所述第一通槽5021和所述第二通槽5022内滑动，进而带动所述超声波切割刀505沿着所述夹板502的长度方向滑动。
所述刀座503与所述定位板506之间呈45度角相连接，这个原理类似于我们平常切水果，刀刃和被切物体有一个夹角，刀刃锋利部分先将被切物体划开，后续刀刃切入，能够便于切割省力，同时减少刀具磨损，提高刀具使用寿命。
所述刀座503的中部设有圆柱形通孔5031，所述超声波切割刀505能够插入所述圆柱形通孔5031中；
所述夹板502为弧形；所述第一通槽5021、所述第二通槽5022和所述第一齿轮5023和所述夹板502的形状相同。
由于夹板502为弧形，能够控制超声波切割刀505在第一通槽5021和第二通槽5022上的运动轨迹，精细控制超声波切割刀505的位置。
请参阅图1至图3，还包括吸附台面8，所述吸附台面8的底部安装有高压风机9，所述高压风机9通过气管与所述吸附台面8相连接；
请参阅图7，所述底部固定座1的底部安装有支撑柱2，所述支撑柱2安装在所述吸附台面8一侧的中部；
所述吸附台面8底部的四周安装有支撑柜10，所述高压风机9置入所述支撑柜10内；
所述吸附台面8的一侧安装有操作界面11，所述吸附台面8的另一侧安装有控制台12。
一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，包括以下操作步骤：
S1、工人将蜂窝芯板放置在所述吸附台面8上，所述高压风机9工作，通过气管传输至所述吸附台面8上的吸板上，所述吸板产生高吸附力，将蜂窝芯板牢固吸附在所述吸附台面8上；
S2、工人在切割处理系统上选取需要切割的产品图纸，通过自动套料软件进行自动排版，生产机器人切割轨迹，自动传输至CNC控制系统；
S3、所述CNC控制系统控制所述第一电机602，所述第一电机602能够带动所述六轴机器人手臂沿着所述第一电机602的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第二电机604，所述第二电机602能够带动所述第一轴臂401沿着所述第二电机604的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第三电机702，所述第三电机702能够带动所述第二轴臂402沿着所述第三电机702的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第四电机404，所述第四电机404能够带动所述第二轴臂402的另一端转动；
所述CNC控制系统控制所述第五电机405，所述第五电机405能够带动所述切割夹具5与所述吸附台面8平行且360度转动；
此安装能够实现动超声波切割刀505全角度、无死角的转动、灵活性高。
其中，采用内置自动套料软件的切割处理系统，可以通过选择产品图纸，自动进行产品排版，并生成适用于机器人CNC系统的代码程序，并可进行多次分层切割，适用于不同厚度的蜂窝芯板。
机器人配置有CNC系统，能够直接读取代码程序，转换为机器人控制指令，进行切割倒角作业。
采用超声波切割刀505对蜂窝芯板进行切割倒角，效率高，适应性好，切割粉尘少。
所述CNC控制系统控制所述第六电机508，所述第六电机508能够带动超声波切割刀505沿着所述第一通槽5021的方向往返运动；
S4、切割完成后，所述六轴机器人手臂带动所述第一轴臂401、所述第二轴臂402和所述动超声波切割刀505回到等待位置，给出工作完成信号，人工将切割完成的蜂窝芯板取走。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：包括底部固定座(1)，所述底部固定座(1)的一侧通过机座(3)与六轴机器人手臂相连接，所述六轴机器人手臂与所述底部固定座(1)相离一侧的端部与切割夹具(5)相安装；
所述六轴机器人包括第一轴臂(401)，所述第一轴臂(401)的一端通过第一机组连接件与所述机座(3)相连接，所述第一轴臂(401)的另一端通过第二机组连接件与第二轴臂(402)的一端相连接，所述第二轴臂(402)的另一端与所述切割夹具(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述第一机组连接件包括第一法兰盘(601)，所述第一法兰盘(601)上安装有第一电机(602)，所述第一电机(602)能够带动所述第一法兰盘(601)沿着所述第一法兰盘(601)的圆周方向转动；
所述第一法兰盘(601)还安装有第二法兰盘(603)，所述第二法兰盘(603)与所述第一法兰盘(601)垂直相切设置，所述第二法兰盘(603)的一侧与所述第一轴臂(401)一端的一侧活动相连接，所述第二法兰盘(603)上安装有第二电机(604)，所述第二电机(604)能够带动所述第二法兰盘(603)沿着所述第二法兰盘(603)的圆周方向转动。
3.根据权利要求2所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述第二机组连接件包括第三法兰盘(701)，所述第三法兰盘(701)与所述第二轴臂(402)的一端垂直相连接；所述第三法兰盘(701)的一侧与所述第一轴臂(401)另一端的一侧活动相连接，所述第三法兰盘(701)与所述第一轴臂(401)相离的一侧安装有第三电机(702)，所述第三电机(702)能够带动所述第三法兰盘(701)沿着所述第三法兰盘(701)的圆周方向转动。
4.根据权利要求5所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述第二轴臂(402)一端的端部并排的安装有第四电机(404)和第五电机(405)，所述第四电机(404)能够控制所述第二轴臂(402)另一端的连接转头(405)转动，所述第五电机(405)能够控制所述切割夹具(5)转动。
5.根据权利要求4所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述切割夹具(5)包括顶板(501)，所述顶板(501)的一表面通过第四法兰盘(504)与所述第二轴臂(402)的另一端相连接；所述顶板(501)的一端与夹板(502)的一端相连接；所述夹板(502)的中部安装有刀座(503)，所述刀座(503)上套接有超声波切割刀(505)，所述刀座(503)和所述夹板(502)之间通过定位板(506)相连接；
所述夹板(502)的中部设有第一通槽(5021)和第二通槽(5022)，所述第一通槽(5021)和所述第二通槽(5022)沿着所述夹板(502)的长度方向并排且间隔设置；
所述夹板(502)上还安装有第一齿轮(5023)，所述第一齿轮(5023)安装在所述第一通槽(5021)和所述第二通槽(5022)之间。
6.根据权利要求5所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述定位板(506)与所述超声波切割刀(505)相离的一侧设有第一辊轮(5071)和第二辊轮(5072)，所述第一辊轮(5071)安装在所述第一通槽(5021)内，所述第二辊轮(5072)安装在所述第二通槽(5022)内；
所述定位板(506)与所述超声波切割刀(505)相离的一侧还设有第二齿轮(5024)，所述第二齿轮(5024)安装在所述第一辊轮(5071)和所述第二辊轮(5072)之间，所述第二齿轮(5024)与所述第一齿轮(5023)相咬合；
所述夹板(502)的一端安装有第六电机(508)，所述第六电机(508)能够带动所述第一齿轮(5023)和所述第二齿轮(5024)沿着所述夹板(502)长度方向运动，从而带动所述第一辊轮(5071)和所述第二辊轮(5072)分别在所述第一通槽(5021)和所述第二通槽(5022)内滑动，进而带动所述超声波切割刀(505)沿着所述夹板(502)的长度方向滑动。
7.根据权利要求6所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：所述刀座(503)与所述定位板(506)之间呈45度角相连接；
所述刀座(503)的中部设有圆柱形通孔(5031)，所述超声波切割刀(505)能够插入所述圆柱形通孔(5031)中；
所述夹板(502)为弧形；所述第一通槽(5021)、所述第二通槽(5022)和所述第一齿轮(5023)和所述夹板(502)的形状相同。
8.根据权利要求7所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于：还包括吸附台面(8)，所述吸附台面(8)的底部安装有高压风机(9)，所述高压风机(9)通过气管与所述吸附台面(8)相连接；
所述底部固定座(1)的底部安装有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)安装在所述吸附台面(8)一侧的中部；
所述吸附台面(8)底部的四周安装有支撑柜(10)，所述高压风机(9)置入所述支撑柜(10)内；
所述吸附台面(8)的一侧安装有操作界面(11)，所述吸附台面(8)的另一侧安装有控制台(12)。
9.根据权利要求8所述的一种基于CNC的蜂窝芯板机器人切割倒角装置，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1、工人将蜂窝芯板放置在所述吸附台面(8)上，所述高压风机(9)工作，通过气管传输至所述吸附台面(8)上的吸板上，所述吸板产生高吸附力，将蜂窝芯板牢固吸附在所述吸附台面(8)上；
S2、工人在切割处理系统上选取需要切割的产品图纸，通过自动套料软件进行自动排版，生产机器人切割轨迹，自动传输至CNC控制系统；
S3、所述CNC控制系统控制所述第一电机(602)，所述第一电机(602)能够带动所述六轴机器人手臂沿着所述第一电机(602)的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第二电机(604)，所述第二电机(602)能够带动所述第一轴臂(401)沿着所述第二电机(604)的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第三电机(702)，所述第三电机(702)能够带动所述第二轴臂(402)沿着所述第三电机(702)的圆周方向转动；
所述CNC控制系统控制所述第四电机(404)，所述第四电机(404)能够带动所述第二轴臂(402)的另一端转动；
所述CNC控制系统控制所述第五电机(405)，所述第五电机(405)能够带动所述切割夹具(5)与所述吸附台面(8)平行且360度转动；
所述CNC控制系统控制所述第六电机(508)，所述第六电机(508)能够带动超声波切割刀(505)沿着所述第一通槽(5021)的方向往返运动；
S4、切割完成后，所述六轴机器人手臂带动所述第一轴臂(401)、所述第二轴臂(402)和所述动超声波切割刀(505)回到等待位置，给出工作完成信号，人工将切割完成的蜂窝芯板取走。
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