CN115255664A - 一种自动化激光切割流水线及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化激光切割流水线及加工方法，包括第一机器人、工作头模块及工作台，所述工作头模块设置在所述第一机器人头部，所述工作头模块包括第一激光头、旋转组件、移动组件、冷却组件及辅助定位组件，所述第一激光头设置所述移动组件上，所述移动组件设置在所述旋转组件上，所述冷却组件可对所述第一激光头进行冷却，所述辅助定位组件可对待加工物件进行固定并使其居中，活动压板下压物件的同时对物件进行居中定位，保证加工位置的精度；可完成小直径孔洞的切割；在切割过程中进行充气，切割完成后对第一激光头进行降温，保证第一激光头的切割质量。

Description

一种自动化激光切割流水线及其加工方法
技术领域
本发明涉及激光切割领域，尤其是涉及一种自动化激光切割流水线及其加工方法。
背景技术
目前工业第一机器人被广泛应用于激光切割领域，但由于第一机器人精度等问题，当需要加工较小直径的圆孔时，往往效果不如人意；另一方面，物件往往需要人工预先装夹固定，如果未进行预定位则会造成抓取位置的偏差从而影响后续加工；其次，激光切割时，头部铜嘴往往温度较高，会影响激光器的出光功率及出光质量，从而影响切割效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种自动化激光切割流水线，固定物件时自动使物件进行居中定位并可以加工小直径的孔洞，同时加工完成后还会对第一激光头进行吹气降温。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动化激光切割流水线，包括第一机器人、工作头模块及工作台，所述工作头模块设置在所述第一机器人头部，所述工作头模块包括第一激光头、旋转组件、移动组件、冷却组件及辅助定位组件，所述第一激光头设置所述移动组件上，所述移动组件设置在所述旋转组件上，所述冷却组件可对所述第一激光头进行冷却，所述辅助定位组件可对待加工物件进行固定并使其居中。
上述技术方案中，进一步地，所述旋转组件包括固定支架、第一齿轮及旋转盘，所述第一齿轮通过限位件设置在所述第一机器人的转动臂上，所述固定支架通过限位件固定在所述第一机器人的摆动臂上，所述第一齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮转动设置在所述固定支架上，所述旋转盘的齿部与所述从动齿轮啮合传动，所述旋转盘转动设置在所述固定支架上。
上述技术方案中，进一步地，所述转动臂转动带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述从动齿轮转动，所述从动齿轮带动所述旋转盘在所述固定支架内转动。
上述技术方案中，进一步地，所述移动组件包括导轨、齿条及第一驱动组件，所述旋转盘上固定设置所述导轨及所述齿条，所述导轨上滑动设置有滑块，所述滑块上通过限位件固定在支撑座上，所述第一驱动组件固定在所述支撑座并在输出部固定设置第二齿轮与所述齿条啮合传动，所述第一激光头通过限位件固定在所述支撑座上。
上述技术方案中，进一步地，所述冷却组件包括充气机构、气仓及放气机构，所述充气机构包括第三齿轮、旋转座及升降座，所述第三齿轮与所述齿部啮合传动，所述旋转座转动设置在所述第三齿轮上，所述旋转座上设置滑动凹部与所述升降座的定位凸部配合，所述升降座上设置限位凸部在所述固定支架的限位滑槽内滑动，所述旋转座内设置第一单向阀，所述升降座内设置第二单向阀，所述升降座通过气管与所述气仓连接。
上述技术方案中，进一步地，所述气仓设置进气口及出气口，所述放气机构设置在出气口，所述放气机构包括触发开关、电磁铁及控制板，所述触发开关设置在所述固定支架上，所述旋转盘外壁设置触发凸点，当所述触发凸点经过所述触发开关时，所述电磁铁得电，所述控制板通过第三弹性部件设置在所述出气口，所述电磁铁设置在所述控制板上端。
上述技术方案中，进一步地，所述辅助定位组件设置在所述固定支架上，所述辅助定位支架包括活动压板及活动凸块，所述活动压板通过第一弹性部件滑动设置在所述固定支架上，所述活动凸块通过第二弹性部件设置在所述活动压板的空腔内，所述活动压板上设置滑动仓，所述活动顶杆设置在所述滑动仓内，所述滑动仓与所述空腔相通并充满液压油。
上述技术方案中，进一步地，当所述活动压板向上活动时，所述活动顶杆将所述滑动仓内的液压油挤压至所述空腔内，所述活动凸块受到所述液压油的压力向外推出；当所述活动压板复位时，所述活动凸块在所述第二弹性部件作用下复位。
上述技术方案中，进一步地，还包括第二机器人及二轴变位器，所述第二机器人端部转动设置抓取夹具及第二激光头，所述第二机器人从工作台的工作区抓取物料置于所述二轴变位器上，所述二轴变位器上设置吸盘将所述物料吸附在表面，所述第二机器人切换至第二激光头并配合所述二轴变位器同步切割物料两端使其形成弧面。
本发明的加工方法：步骤一：操作者将物料放置在工作台的工作区内；
步骤二：第一机器人将活动压板压在所述物料上，同时两侧活动凸块向内活动，将物料推放至中心位置，并完成固定；
步骤三：第一激光头在移动组件及旋转组件的作用下，完成对物料的切割，同时充气机构开始向气仓内充气；
步骤四：切割完成后放气机构对第一激光头进行喷气冷却，并离开物件；
步骤五：第二机器人将物料从工作台搬运至二轴变位器上固定，并将工作台切换至第二激光头并配合所述二轴变位器同步切割物料两端使其形成弧面；
步骤六：按切割需求重复步骤一至步骤五。
本发明的有益效果是：1.活动压板下压物件的同时对物件进行居中定位，保证加工位置的精度；2.通过移动组件对加工半径进行调节，旋转组件带动第一激光头旋转完成孔洞切割，可完成小直径孔洞的切割；3.在切割过程中进行充气，切割完成后对第一激光头进行降温，保证第一激光头的切割质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立面的结构示意图。
图2是本发明的工作头模块的结构示意图。
图3是本发明的图2的内部结构示意图。
图4是本发明的图3的A-A截面的局部放大图。
图5是本发明的图3的B-B截面的局部放大图。
图6是本发明的图2的另一截面的内部结构示意图。
图7是本发明的图6的C-C截面的局部放大图。
图8是本发明的图6的D-D截面的局部放大图。
图中，1.第一机器人，11.转动臂，12.摆动臂，2.工作头模块，21.第一激光头，22.旋转组件，221.固定支架，2211.限位滑槽，222.第一齿轮，223.旋转盘，2231.齿部，2232.触发凸点，224.从动齿轮，23.移动组件，231.导轨，232.齿条，233.第一驱动组件，234.滑块，235.支撑座，236.第二齿轮，24.冷却组件，241.充气组件，242.气仓，2421.进气口，2422.出气口，243.放气组件，2431.触发开关，2432.电磁铁，2433.控制板，2434.第三弹性部件，244.第三齿轮，245.旋转座，2451.滑动凹部，2452.第一单向阀，246.升降座，2461.定位凸部，2462.限位凸部，2463.第二单向阀，247.气管，25.辅助定位组件，251.活动压板，252.活动凸块，253.第一弹性部件，254.第二弹性部件，255.空腔，256.滑动仓，257.活动顶杆，3.工作台，31.工作区，4.物料，5.第二机器人，51.抓取夹具，52.第二激光头，6.二轴变位器，61.箱体，62.旋转臂，63.转动盘。
具体实施方式
参照图1-8所示，一种自动化激光切割流水线，包括第一机器人1、工作头模块2及工作台3，所述工作头模块2设置在所述第一机器人1头部，所述工作头模块2包括第一激光头21、旋转组件22、移动组件23、冷却组件24及辅助定位组件25，所述第一激光头21设置所述移动组件23上，所述移动组件23设置在所述旋转组件22上，所述冷却组件24可对所述第一激光头21进行冷却，所述辅助定位组件25可对待加工物件进行固定并使其居中。
为了使得第一激光头21能够做圆周运动，设置旋转组件22，所述旋转组件22包括固定支架221、第一齿轮222及旋转盘223，所述第一齿轮222通过限位件设置在所述第一机器人1的转动臂11上，所述固定支架221通过限位件固定在所述第一机器人1的摆动臂12上，所述第一齿轮222与从动齿轮224啮合传动，所述从动齿轮224转动设置在所述固定支架221上，所述旋转盘223的齿部2231与所述从动齿轮224啮合传动，所述旋转盘223转动设置在所述固定支架221上，所述转动臂11转动带动所述第一齿轮222转动，所述第一齿轮222带动所述从动齿轮224转动，所述从动齿轮224带动所述旋转盘223在所述固定支架221内转动。
为了使得第一激光头21能够做直径大小不同的圆，设置移动组件23，所述移动组件23包括导轨231、齿条232及第一驱动组件233，所述旋转盘223上固定设置所述导轨231及所述齿条232，所述导轨231上滑动设置有滑块234，所述滑块234上通过限位件固定在支撑座235上，所述第一驱动组件233固定在所述支撑座235并在输出部固定设置第二齿轮236与所述齿条232啮合传动，所述第一激光头21通过限位件固定在所述支撑座235上，所述第一驱动组件233为电机，电机旋转带动第二齿轮236转动，所述第二齿轮236与齿条232啮合传动，从而使得支撑座235在导轨231上滑动，控制电机转的圈数以实现对第一激光头21旋转半径的调节。
为了使得第一激光头21能够在切割完成后降温，设置冷却组件24，所述冷却组件24包括充气机构、气仓242及放气机构，所述充气机构包括第三齿轮244、旋转座245及升降座246，所述第三齿轮244与所述齿部2231啮合传动，所述旋转座245转动设置在所述第三齿轮244上，所述旋转座245上设置滑动凹部2451与所述升降座246的定位凸部2461配合，所述升降座246上设置限位凸部2462在所述固定支架221的限位滑槽2211内滑动，所述旋转座245内设置第一单向阀2452，所述升降座246内设置第二单向阀2463，所述升降座246通过气管247与所述气仓242连接；所述气仓242设置进气口2421及出气口2422，所述放气机构设置在出气口2422，所述放气机构包括触发开关2431、电磁铁2432及控制板2433，所述触发开关2431设置在所述固定支架221上，所述旋转盘223外壁设置触发凸点2232，所述控制板2433通过第三弹性部件2434设置在所述出气口2422，所述电磁铁2432设置在所述控制板2433上端，出气口2422连接气管247至激光切割头周围，当所述触发凸点2232经过所述触发开关2431时，所述电磁铁2432得电，电磁铁2432将控制板2433吸起，使得气仓242内气体流出对第一激光头21进行降温；当所述触发凸点2232离开所述触发开关2431时，所述电磁铁2432失电，控制板2433在第三弹性部件2434的作用下复位，气体不再流出。
为了使得物料4能够居中以实现更高精度的加工，设置辅助定位组件25，所述辅助定位组件25设置在所述固定支架221上，所述辅助定位支架包括活动压板251及活动凸块252，所述活动压板251通过第一弹性部件253滑动设置在所述固定支架221上，所述活动凸块252通过第二弹性部件254设置在所述活动压板251的空腔255内，所述活动压板251上设置滑动仓256，所述活动顶杆257设置在所述滑动仓256内，所述滑动仓256与所述空腔255相通并充满液压油，当所述活动压板251向上活动时，所述活动顶杆257将所述滑动仓256内的液压油挤压至所述空腔255内，所述活动凸块252受到所述液压油的压力向外推出；当所述活动压板251复位时，所述活动凸块252在所述第二弹性部件254作用下复位。
为了使得能够对物料两端进行弧形面的切割，流水线还包括第二机器人5及二轴变位器6，所述第二机器人5端部转动设置抓取夹具51及第二激光头52，所述二轴变位器6包括箱体61及转动设置与箱体61上的旋转臂62，还包括转动设置与所述旋转臂端部62的转动盘63。
所述第二机器人5从工作台3的工作区31抓取物料4置于所述二轴变位器上6，所述二轴变位器6上设置吸盘将所述物料吸附在表面，所述第二机器人5切换至第二激光头52并配合所述二轴变位器6同步切割物料4两端使其形成弧面。
本发明的加工方法：步骤一：操作者将物料4放置在料工作台3的工作区31上；
步骤二：第一机器人1将活动压板251压在所述物料4上，同时两侧活动凸块252向内活动，将物料4推放至中心位置，并完成固定；
步骤三：第一激光头21在移动组件23及旋转组件22的作用下，完成对物料4的切割，同时充气机构开始向气仓242内充气；
步骤四：切割完成后放气机构对第一激光头进行喷气冷却，并离开物件；
步骤五：第二机器人5将物料从工作台3搬运至二轴变位器6上固定，并将工作台3切换至第二激光头52并配合所述二轴变位器6同步切割物料4两端使其形成弧面；
步骤六：按切割需求重复步骤一至步骤五。
根据以上的设计，通过滑动板的往复运动实现以下功能：1.活动压板下压物件的同时对物件进行居中定位，保证加工位置的精度；2.通过移动组件对加工半径进行调节，旋转组件带动第一激光头旋转完成孔洞切割，可完成小直径孔洞的切割；3.在切割过程中进行充气，切割完成后对第一激光头进行降温，保证第一激光头的切割质量。
以上所述，只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作出任何形式上的限制，在不脱离本发明的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化激光切割流水线，包括第一机器人、工作头模块及工作台，所述工作头模块设置在所述第一机器人头部，其特征在于，所述工作头模块包括第一激光头、旋转组件、移动组件、冷却组件及辅助定位组件，所述第一激光头设置所述移动组件上，所述移动组件设置在所述旋转组件上，所述冷却组件可对所述第一激光头进行冷却，所述辅助定位组件可对待加工物件进行固定并使其居中。
2.根据权利要求1所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述旋转组件包括固定支架、第一齿轮及旋转盘，所述第一齿轮通过限位件设置在所述第一机器人的转动臂上，所述固定支架通过限位件固定在所述第一机器人的摆动臂上，所述第一齿轮与从动齿轮啮合传动，所述从动齿轮转动设置在所述固定支架上，所述旋转盘的齿部与所述从动齿轮啮合传动，所述旋转盘转动设置在所述固定支架上。
3.根据权利要求2所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述转动臂转动带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述从动齿轮转动，所述从动齿轮带动所述旋转盘在所述固定支架内转动。
4.根据权利要求2所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述移动组件包括导轨、齿条及第一驱动组件，所述旋转盘上固定设置所述导轨及所述齿条，所述导轨上滑动设置有滑块，所述滑块上通过限位件固定在支撑座上，所述第一驱动组件固定在所述支撑座并在输出部固定设置第二齿轮与所述齿条啮合传动，所述第一激光头通过限位件固定在所述支撑座上。
5.根据权利要求2所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述冷却组件包括充气机构、气仓及放气机构，所述充气机构包括第三齿轮、旋转座及升降座，所述第三齿轮与所述齿部啮合传动，所述旋转座转动设置在所述第三齿轮上，所述旋转座上设置滑动凹部与所述升降座的定位凸部配合，所述升降座上设置限位凸部在所述固定支架的限位滑槽内滑动，所述旋转座内设置第一单向阀，所述升降座内设置第二单向阀，所述升降座通过气管与所述气仓连接。
6.根据权利要求5所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述气仓设置进气口及出气口，所述放气机构设置在出气口，所述放气机构包括触发开关、电磁铁及控制板，所述触发开关设置在所述固定支架上，所述旋转盘外壁设置触发凸点，当所述触发凸点经过所述触发开关时，所述电磁铁得电，所述控制板通过第三弹性部件设置在所述出气口，所述电磁铁设置在所述控制板上端。
7.根据权利要求2所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，所述辅助定位组件设置在所述固定支架上，所述辅助定位支架包括活动压板及活动凸块，所述活动压板通过第一弹性部件滑动设置在所述固定支架上，所述活动凸块通过第二弹性部件设置在所述活动压板的空腔内，所述活动压板上设置滑动仓，所述活动顶杆设置在所述滑动仓内，所述滑动仓与所述空腔相通并充满液压油。
8.根据权利要求7所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，当所述活动压板向上活动时，所述活动顶杆将所述滑动仓内的液压油挤压至所述空腔内，所述活动凸块受到所述液压油的压力向外推出；当所述活动压板复位时，所述活动凸块在所述第二弹性部件作用下复位。
9.根据权利要求1所述的一种自动化激光切割流水线，其特征在于，还包括第二机器人及二轴变位器，所述第二机器人端部转动设置抓取夹具及第二激光头，所述第二机器人从工作台的工作区抓取物料置于所述二轴变位器上，所述二轴变位器上设置吸盘将所述物料吸附在表面，所述第二机器人切换至第二激光头并配合所述二轴变位器同步切割物料两端使其形成弧面。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种自动化激光切割流水线的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：操作者将物料放置在工作台的工作区内；
步骤二：第一机器人将活动压板压在所述物料上，同时两侧活动凸块向内活动，将物料推放至中心位置，并完成固定；
步骤三：第一激光头在移动组件及旋转组件的作用下，完成对物料的切割，同时充气机构开始向气仓内充气；
步骤四：切割完成后放气机构对第一激光头进行喷气冷却，并离开物件；
步骤五：第二机器人将物料从工作台搬运至二轴变位器上固定，并将工作台切换至第二激光头并配合所述二轴变位器同步切割物料两端使其形成弧面；
步骤六：按切割需求重复步骤一至步骤五。
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