CN117359121B - 一种有效减少烟气排放的激光切割机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，涉及激光切割机器人领域，包括工作台、框架与收集箱，所述框架的一侧设置有驱动组件，所述驱动组件的输出端连接有第二双向螺纹杆，且第二双向螺纹杆的外壁有螺纹套，且螺纹套上连接有装夹板，所述框架内的顶部设置有交叉拉杆，且交叉拉杆上有吸头，所述第二双向螺纹杆的一端有第二传动机构，且第二传动机构上有第一传动机构。本发明通过螺纹套与交叉拉杆的配合下，实现吸头会均匀分布于待切割工件的顶部，通过挡板在全齿轮与异形齿轮的配合下处于收集箱内呈倾斜向下设置，顶部的高温废料会通过自身重力向收集箱内进行滑动，极大减少了激光切割过程中废料的堆积。

Description

一种有效减少烟气排放的激光切割机器人

技术领域

本发明涉及激光切割机器人领域，具体为一种有效减少烟气排放的激光切割机器人。

背景技术

机器人是指自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作，其中激光切割机器人就是机器人中的一种，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。

公告号为CN213196161 U的中国专利，提供了一种切割效率高的激光加工机器人，通过工作台、激光切割机器人、第一支撑柱、第二支撑柱、顶板、过滤箱、第一连接管、负压风机、软管、第二连接管、吸头、第一气缸、固定座、固定夹板、长槽、第二气缸和活动夹板的配合使用，能够有效的解决传统激光加工机器人在进行切割生产过程中产生的烟气容易污染环境的问题，该装置能够方便对烟气进行收集，经过过滤后排出，并在过滤箱内设置过滤层，采用活性炭吸附颗粒构成，能够有效的对烟气中的有害物质进行吸附过滤，降低烟气散发产生的污染，达到净化空气的目的。

综上所述，上述结构在激光切割过程中吸头是固定安装于顶板内侧的，在面对不同长度的工件进行激光切割时，难以高效的将切割生产过程中产生的烟气进行有效收集，从而影响整体的除烟效果，并且在对工件进行激光切割的过程中会产生部分废料，由于激光切割下的废料自身温度较高，导致工作人员难以及时的对其进行收集，因此会使得工作台上堆积大量的废料，从而影响后续激光切割的效率，且增大了后续工作人员的收集负担。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，以解决面对不同长度的工件进行激光切割时，难以高效的将切割生产过程中产生的烟气进行有效收集，并且由于激光切割下的废料自身温度较高，会使得工作台上堆积大量的废料，从而影响后续激光切割的效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，包括工作台、框架、激光切割机器人本体与收集箱，所述框架的一侧设置有驱动组件，所述驱动组件的输出端连接有第二双向螺纹杆，且位于第二双向螺纹杆的外壁对称滑动设置有螺纹套，且位于螺纹套上连接有装夹板，所述框架内的顶部滑动设置有与螺纹套配合的交叉拉杆，且位于交叉拉杆上设置有数组吸头，所述第二双向螺纹杆的一端贯穿框架连接有第二传动机构，且位于第二传动机构的另一端连接有第一传动机构，所述第一传动机构的一端通过转轴连接有全齿轮，且位于收集箱的外侧转动有与全齿轮啮合的异形齿轮，所述异形齿轮的一端通过传动轴贯穿至收集箱内连接有挡板。

通过采用上述技术方案，通过螺纹套与交叉拉杆的配合下，带动吸头进行滑动，在面对不同长度的工件时，实现吸头会均匀分布于待切割工件的顶部，从而将切割生产过程中产生的烟气进行有效收集，通过异形齿轮与全齿轮的配合，使其加工后的废料会掉落至挡板的顶部，同时在加工完成后，步进电机进行反向转动，此时挡板在全齿轮与异形齿轮的配合下处于收集箱内呈倾斜向下设置，顶部的高温废料会通过自身重力向收集箱内进行滑动，极大减少了激光切割过程中废料的堆积，且对其废料进行统一收集。

本发明进一步设置为，所述收集箱内设置有冷却水箱，且位于冷却水箱的一端连接有抽水管，所述抽水管的一端连接有水泵，且位于水泵的输出端贯穿至挡板内连接有U形管，所述U形管的一端贯穿挡板连接有排水管，且排水管的另一端与冷却水箱相连接，所述冷却水箱的内部安装有冷却机构。

通过采用上述技术方案，通过水泵的作用将冷却水箱内的冷却水通过抽水管向挡板内的U形管中排去，此过程中通过冷却水对挡板顶部的高温废料进行一次冷却降温，防止其高温废料对挡板造成损坏，同时通过排水管使得冷却水重新回流至冷却水箱内，此过程中实现冷却水的循环利用，极大降低了水资源的浪费，并且后续降温后的废料会掉落至冷却水箱的顶部进行二次降温，便于后续工作人员将其取出，加快整体的废料收集效率。

本发明进一步设置为，所述第二传动机构的一端贯穿至框架内连接有第一双向螺纹杆，所述第一双向螺纹杆的外壁对称螺纹连接有第一成品放置板与第二成品放置板，且第一成品放置板可在第二成品放置板内进行弹性伸缩。

通过采用上述技术方案，在第二传动机构的作用下会带动框架内第一双向螺纹杆进行转动，在步进电机带动装夹板对待切割的工件进行限位装夹时，第一成品放置板与第二成品放置板会两侧进行滑动，同时第一成品放置板会收缩至第二成品放置板内，此时激光切割下的废料会掉落至挡板的顶部，第一成品放置板与第二成品放置板不会对其进行阻挡，便于废料统一落至挡板的顶部，随后在步进电机反转时，第一成品放置板会滑出第二成品放置板，此时对激光切割后的工件进行阻挡，防止其跟随废料一同落至收集箱内，便于后续工作人员对其切割后的成品进行统一收集处理。

本发明进一步设置为，所述吸头的一端连接有滑动气盘，且位于滑动气盘的一端连接有排气管，所述排气管的另一端贯穿框架连接有排气盘。

通过采用上述技术方案，通过滑动气盘与吸头的配合便于对激光切割过程中所产生的烟气进行吸收，随后通过排气管将多组吸头内的烟气一同排至排气盘内，并且位于排气盘的顶部外接气头，便于后续工作人员将带有污染物的烟气统一收集处理，有效降低了对空气的污染。

本发明进一步设置为，所述装夹板的内侧均匀设置有数组开槽，所述开槽内皆连接有压缩弹簧，且位于压缩弹簧的另一端与凸块相连接。

通过采用上述技术方案，通过凸块与压缩弹簧的配合下便于对外壁不规则形状的工件进行装夹工作，凸块卡入开槽内并通过压缩弹簧对其进行挤压，提高了该装置整体装夹的稳定性，且进一步提高该装置的实用性。

本发明进一步设置为，所述第一传动机构与第二传动机构皆包括主动盘、传动带与从动盘，且位于第二传动机构上的主动盘的直径大于其从动盘的直径。

通过采用上述技术方案，在第一传动机构中主动盘会跟随第二传动机构进行转动，并与传动带的配合下带动全齿轮进行旋转，在第二传动机构中主动盘会跟随第二双向螺纹杆进行转动，并与传动带的配合下带动第一传动机构与第一双向螺纹杆进行旋转，由于第二传动机构中的主动盘直径大于从动盘的直径，因此在第二双向螺纹杆进行数圈转动时，会带动框架内的第一双向螺纹杆进行数倍圈数的转动，因此实现在后续装夹板解除对工件的限位时，两组对称的第二成品放置板会迅速接触闭合，对加工后的工件进行阻挡收集。

本发明进一步设置为，所述收集箱上位于抽水管与排水管处皆设置有滑槽，且位于其抽水管与排水管上皆伸缩设置有波纹管。

通过采用上述技术方案，通过滑槽便于在挡板进行转动的过程中，供两侧的抽水管与排水管跟随进行转动，并且抽水管与排水管上的波纹管便于进行伸缩，有效防止了出现抽水管与排水管发生松脱的现象。

本发明进一步设置为，所述驱动组件为步进电机，所述步进电机用于带动输出端的第二双向螺纹杆进行转动。

通过采用上述技术方案，在步进电机的作用下会带动第二双向螺纹杆进行正反转动，便于工作人员实时对其进行精准控制。

本发明进一步设置为，所述框架上位于滑动气盘处设置有供交叉拉杆进行滑动的凹槽。

通过采用上述技术方案，凹槽的宽度远大于滑动气盘的宽度，在交叉拉杆进行滑动的过程中便于滑动气盘能够跟随进行滑动，进一步保证了吸头位置调节的稳定性。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明通过在框架内的顶部滑动设置有装夹板，通过启动一侧的步进电机带动两组装夹板向内侧进行滑动，实现对待切割的工件进行固定限位，同时框架内的顶部滑动设置有数组吸头，在螺纹套与交叉拉杆的配合下，带动吸头进行滑动，在面对不同长度的工件时，实现吸头会均匀分布于待切割工件的顶部，从而将切割生产过程中产生的烟气进行有效收集，进一步提高了整体的除烟效果；

2、本发明通过在收集箱的顶部转动设置有挡板，在步进电机带动装夹板进行装夹定位时，通过第二传动机构的作用会带动第一传动机构进行转动，在第一传动机构的一端连接有全齿轮，且位于收集箱的一侧转动设置有与其啮合的异形齿轮，在装夹定位时，通过异形齿轮与全齿轮的配合，实现挡板转动对收集箱进行密封，使其加工后的废料会掉落至挡板的顶部，同时在加工完成后，步进电机进行反向转动，此时挡板在全齿轮与异形齿轮的配合下处于收集箱内呈倾斜向下设置，顶部的高温废料会通过自身重力向收集箱内进行滑动，极大减少了激光切割过程中废料的堆积，且对其废料进行统一收集，降低了后续工作人员的收集负担；

3、本发明通过在收集箱的内部设置有冷却水箱，通过水泵的作用将冷却水箱内的冷却水通过抽水管向挡板内的U形管中排去，此过程中通过冷却水对挡板顶部的高温废料进行一次冷却降温，防止其高温废料对挡板造成损坏，同时通过排水管使得冷却水重新回流至冷却水箱内，并通过内部的冷却机构重新进行降温冷却，此过程中实现冷却水的循环利用，极大降低了水资源的浪费，并且后续降温后的废料会掉落至冷却水箱的顶部进行二次降温，便于后续工作人员将其取出，加快整体的废料收集效率。

附图说明

图1为本发明的前视立体图；

图2为本发明的后视立体图；

图3为本发明的传动机构结构示意图；

图4为本发明的成品放置板结构示意图；

图5为本发明的吸头结构示意图；

图6为本发明的挡板剖视图；

图7为本发明的装夹板剖视图；

图8为本发明的收集箱结构示意图；

图9为本发明图3中A的放大图；

图10为本发明图5中B的放大图。

图中：1、工作台；2、框架；3、激光切割机器人本体；4、第一传动机构；5、第二传动机构；6、排气管；7、排气盘；8、步进电机；9、装夹板；10、第一成品放置板；11、第二成品放置板；12、收集箱；13、水泵；14、抽水管；15、波纹管；16、导向杆；17、排水管；18、滑槽；19、第一双向螺纹杆；20、交叉拉杆；21、螺纹套；22、凹槽；23、凸块；24、第二双向螺纹杆；25、U形管；26、压缩弹簧；27、开槽；28、冷却水箱；29、冷却机构；30、全齿轮；31、异形齿轮；32、滑动气盘；33、挡板；34、吸头。

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，如图1-图10所示，包括工作台1、框架2、激光切割机器人本体3、收集箱12、传动机构、冷却机构与收集机构，在工作台1的顶部设置有框架2与激光切割机器人本体3，并且工作台1上位于框架2处设置有收集箱12，工作人员通过工件设定激光切割机器人本体3的切割程序，随后将待切割的工件放置于装夹板9的内侧，启动框架2一侧的步进电机8，在步进电机8的作用下会带动第二双向螺纹杆24进行转动，通过与螺纹套21的配合下带动装夹板9向内侧进行滑动，实现对待切割的工件进行定位夹紧，并且在框架2内的顶部滑动设置有与螺纹套21配合的交叉拉杆20，且位于交叉拉杆20上设置有数组吸头34，在螺纹套21与交叉拉杆20的配合下，带动吸头34进行滑动，在面对不同长度的工件时，实现吸头34会均匀分布于待切割工件的顶部，从而将切割生产过程中产生的烟气进行有效收集，并且位于吸头34的一端连接有滑动气盘32，且位于滑动气盘32的一端连接有排气管6，排气管6的另一端贯穿框架2连接有排气盘7，通过滑动气盘32与吸头34的配合便于对激光切割过程中所产生的烟气进行吸收，随后通过排气管6将多组吸头34内的烟气一同排至排气盘7内，并且位于排气盘7的顶部外接气头，便于后续工作人员将带有污染物的烟气统一收集处理，有效降低了对空气的污染，并且第二双向螺纹杆24的一端贯穿框架2连接有第二传动机构5，且位于第二传动机构5的另一端连接有第一传动机构4，第一传动机构4的一端通过转轴连接有全齿轮30，且位于收集箱12的外侧转动有与全齿轮30啮合的异形齿轮31，异形齿轮31的一端通过传动轴贯穿至收集箱12内连接有挡板33，在对工件装夹的过程中，通过异形齿轮31与全齿轮30的配合，实现挡板33转动对收集箱12进行密封，通过激光切割机器人本体3进行切割的过程中高温废料会掉落至挡板33的顶部，在加工完成后，步进电机8带动第二双向螺纹杆24进行反转，此时挡板33在全齿轮30与异形齿轮31的配合下处于收集箱12内呈倾斜向下设置，顶部的高温废料会通过自身重力向收集箱12内进行滑动，极大减少了激光切割过程中废料的堆积，且对其废料进行统一收集，降低了后续工作人员的收集负担。

请参阅图3、图4和图8，在收集箱12内设置有冷却水箱28，且位于冷却水箱28的一端连接有抽水管14，抽水管14的一端连接有水泵13，且位于水泵13的输出端贯穿至挡板33内连接有U形管25，U形管25的一端贯穿挡板33连接有排水管17，且排水管17的另一端与冷却水箱28相连接，冷却水箱28的内部安装有冷却机构29，通过水泵13的作用将冷却水箱28内的冷却水通过抽水管14向挡板33内的U形管25中排去，此过程中通过冷却水流经U形管25对挡板33顶部的高温废料进行一次冷却降温，防止其高温废料对挡板33造成损坏，同时通过排水管17使得冷却水重新回流至冷却水箱28内，此过程中实现冷却水的循环利用，极大降低了水资源的浪费，并且后续降温后的废料会掉落至冷却水箱28的顶部进行二次降温，便于后续工作人员将其取出，加快整体的废料收集效率，收集箱12上位于抽水管14与排水管17处皆设置有滑槽18，且位于其抽水管14与排水管17上皆伸缩设置有波纹管15，通过滑槽18便于在挡板33进行转动的过程中，供两侧的抽水管14与排水管17跟随进行转动，并且抽水管14与排水管17上的波纹管15便于进行伸缩，有效防止了出现抽水管14与排水管17发生松脱的现象，其中冷却机构29工作原理为依靠吸收器、发生器组、热化学压缩器的作用完成制冷循环，其具体的工作原理对于本领域技术人员来说属于现有技术，不影响本申请的创造性，因此并没有对其进行详细阐述。

请参阅图1、图3和图4，第二传动机构5的一端贯穿至框架2内连接有第一双向螺纹杆19，第一双向螺纹杆19的外壁对称螺纹连接有第一成品放置板10与第二成品放置板11，且第一成品放置板10可在第二成品放置板11内进行弹性伸缩，在第二传动机构5的作用下会带动框架2内第一双向螺纹杆19进行转动，在步进电机8带动装夹板9对待切割的工件进行限位装夹时，第一成品放置板10与第二成品放置板11会两侧进行滑动，同时第一成品放置板10会收缩至第二成品放置板11内，此时激光切割下的废料会掉落至挡板33的顶部，第一成品放置板10与第二成品放置板11不会对其进行阻挡，便于废料统一落至挡板33的顶部，随后在步进电机8反转时，第一成品放置板10会滑出第二成品放置板11，此时对激光切割后的工件进行阻挡，防止其跟随废料一同落至收集箱12内，便于后续工作人员对其切割后的成品进行统一收集处理，并且在框架2的内侧设置有与第一成品放置板10和第二成品放置板11配合的导向杆16，在导向杆16的作用下使得第一成品放置板10和第二成品放置板11不会发生自转，保证其整体滑动调节的稳定性。

请参阅图3、图5和图7，装夹板9的内侧均匀设置有数组开槽27，开槽27内皆连接有压缩弹簧26，且位于压缩弹簧26的另一端与凸块23相连接，通过凸块23与压缩弹簧26的配合下便于对外壁不规则形状的工件进行装夹工作，凸块23卡入开槽27内并通过压缩弹簧26对其进行挤压，提高了该装置整体装夹的稳定性，且进一步提高该装置的实用性，同时框架2上位于滑动气盘32处设置有供交叉拉杆20进行滑动的凹槽22，凹槽22的宽度远大于滑动气盘32的宽度，在交叉拉杆20进行滑动的过程中便于滑动气盘32能够跟随进行滑动，进一步保证了吸头34位置调节的稳定性。

请参阅图1和图3，第一传动机构4与第二传动机构5皆包括主动盘、传动带与从动盘，且位于第二传动机构5上的主动盘的直径大于其从动盘的直径，在第一传动机构4中主动盘会跟随第二传动机构5进行转动，并与传动带的配合下带动全齿轮30进行旋转，在第二传动机构5中主动盘会跟随第二双向螺纹杆24进行转动，并与传动带的配合下带动第一传动机构4与第一双向螺纹杆19进行旋转，由于第二传动机构5中的主动盘直径大于从动盘的直径，因此在第二双向螺纹杆24进行数圈转动时，会带动框架2内的第一双向螺纹杆19进行数倍圈数的转动，因此实现在后续装夹板9解除对工件的限位时，两组对称的第二成品放置板11会迅速接触闭合，对加工后的工件进行阻挡收集。

本发明的工作原理为：使用时，通过将待切割的工件放置于装夹板9的内侧，随后通过启动一次的步进电机8带动装夹板9向内侧进行滑动，实现对待切割的工件进行限位夹紧，同时在螺纹套21与交叉拉杆20的配合下，带动吸头34进行滑动，在面对不同长度的工件时，实现吸头34会均匀分布于待切割工件的顶部，步进电机8进行转动带动装夹板9进行装夹的过程中，通过第一传动机构4与第二传动机构5的配合下会带动全齿轮30进行旋转，并与一侧异形齿轮31的配合下使得收集箱12顶部的挡板33处于密封状态，在激光切割机器人本体3对待切割工件进行加工时，其产生的高温废料会掉落至挡板33的顶部，随后在加工完成后，步进电机8进行反向转动，带动挡板33进行转动，在全齿轮30与异形齿轮31的配合下，使得挡板33处于收集箱12内呈倾斜向下设置，顶部的高温废料会通过自身重力向收集箱12内进行滑动，极大减少了激光切割过程中废料的堆积。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，包括工作台（1）、框架（2）、激光切割机器人本体（3）与收集箱（12），其特征在于：所述框架（2）的一侧设置有驱动组件，所述驱动组件的输出端连接有第二双向螺纹杆（24），且位于第二双向螺纹杆（24）的外壁对称滑动设置有螺纹套（21），且位于螺纹套（21）上连接有装夹板（9），所述框架（2）内的顶部滑动设置有与螺纹套（21）配合的交叉拉杆（20），且位于交叉拉杆（20）上设置有数组吸头（34），所述第二双向螺纹杆（24）的一端贯穿框架（2）连接有第二传动机构（5），且位于第二传动机构（5）的另一端连接有第一传动机构（4），所述第一传动机构（4）的一端通过转轴连接有全齿轮（30），且位于收集箱（12）的外侧转动有与全齿轮（30）啮合的异形齿轮（31），所述异形齿轮（31）的一端通过传动轴贯穿至收集箱（12）内连接有挡板（33），所述收集箱（12）内设置有冷却水箱（28），且位于冷却水箱（28）的一端连接有抽水管（14），所述抽水管（14）的一端连接有水泵（13），且位于水泵（13）的输出端贯穿至挡板（33）内连接有U形管（25），所述U形管（25）的一端贯穿挡板（33）连接有排水管（17），且排水管（17）的另一端与冷却水箱（28）相连接，所述冷却水箱（28）的内部安装有冷却机构（29），所述第二传动机构（5）的一端贯穿至框架（2）内连接有第一双向螺纹杆（19），所述第一双向螺纹杆（19）的外壁对称螺纹连接有第一成品放置板（10）与第二成品放置板（11），且第一成品放置板（10）可在第二成品放置板（11）内进行弹性伸缩，所述吸头（34）的一端连接有滑动气盘（32），且位于滑动气盘（32）的一端连接有排气管（6），所述排气管（6）的另一端贯穿框架（2）连接有排气盘（7），所述装夹板（9）的内侧均匀设置有数组开槽（27），所述开槽（27）内皆连接有压缩弹簧（26），且位于压缩弹簧（26）的另一端与凸块（23）相连接，所述第一传动机构（4）与第二传动机构（5）皆包括主动盘、传动带与从动盘，且位于第二传动机构（5）上的主动盘的直径大于其从动盘的直径。

2.根据权利要求1所述的一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，其特征在于：所述收集箱（12）上位于抽水管（14）与排水管（17）处皆设置有滑槽（18），且位于其抽水管（14）与排水管（17）上皆伸缩设置有波纹管（15）。

3.根据权利要求1所述的一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，其特征在于：所述驱动组件为步进电机（8），所述步进电机（8）用于带动输出端的第二双向螺纹杆（24）进行转动。

4.根据权利要求1所述的一种有效减少烟气排放的激光切割机器人，其特征在于：所述框架（2）上位于滑动气盘（32）处设置有供交叉拉杆（20）进行滑动的凹槽（22）。