CN213732715U - 一种机器人柔性金刚线切割刀头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人柔性金刚线切割刀头，包括固定于机器人机械臂上的切割刀头框架，所述切割刀头框架上固定有主切割电机，所述主切割电机的输出轴与主切割轮动力连接，所述切割刀头框架对应主切割轮一侧设有从切割轮，所述主切割轮和从切割轮之间套绕有金刚线形成的切割线网。通过独特设计的金刚线切割刀头结构，实现柔性切割的目的，方便快速切割坚硬物品，节省能源，与传统的铣刀、锯片、磨削等相比，切缝更小，切割材料损耗低，能耗低，经济型更好，同时，金刚线线锯的切割长度更大，通过设置传动轮和让位槽，使得电机和切割轮不同轴设置，释放金刚线网的切割空间，允许更大的材料在切割过程中不干涉碰撞。

Description

一种机器人柔性金刚线切割刀头

技术领域

本实用新型属于切割装置技术领域，具体地说涉及一种机器人柔性金刚线切割刀头。

背景技术

金刚线切割技术是目前世界上比较先进的截断加工技术，它的原理是通过高速运动的金刚线对待加工工件进行摩擦，从而达到截断目的。金刚线通过导轮的引导，在两个线辊之间形成线网，当硅棒固定住后，线网的上升和下降就能实现硅棒的进给，再加上金刚线的往复运动产生切削力，从而完成硅棒的截断过程，当设置有多个线网同时操作时就能实现硅棒切割为多块。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种机器人柔性金刚线切割刀头。本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人柔性金刚线切割刀头，包括固定于机器人机械臂上的切割刀头框架，所述切割刀头框架上固定有主切割电机，所述主切割电机的输出轴与主切割轮动力连接，所述切割刀头框架对应主切割轮一侧设有从切割轮，所述主切割轮和从切割轮之间套绕有环形金刚线形成的切割线网。

进一步的，所述主切割电机的输出轴上固定有传动轮，所述主切割轮轴心处固定有连杆，所述连杆与所述切割刀头框架转动连接，所述传动轮与所述连杆通过皮带传动连接。

进一步的，所述连杆上设有同步轮，连杆穿过同步轮轴心并与同步轮固定连接，所述同步轮与所述传动轮通过皮带传动连接。

进一步的，所述切割线网上还设有张力轮，所述张力轮固定于张紧驱动组件上，所述张紧驱动组件固定于所述切割刀头框架上。

进一步的，所述张紧驱动组件包括用于提供驱动力的张力电机和用于提供位移的张力摆杆，所述张力摆杆一端固定于所述张力电机的输出轴上，所述张力摆杆的另一端连接所述张力轮。

进一步的，所述切割线网上还设有用于支撑金刚线的固定导轮，所述固定导轮固定于所述切割刀头框架上。

进一步的，所述固定导轮上设有用于实时监测切割线网张力的张力传感器。

进一步的，所述主切割轮、所述从切割轮、所述张力轮和所述固定导轮的轮槽均位于同一平面内。

进一步的，所述切割刀头框架上设有镂空结构，所述切割刀头框架上对应机器人的安装位设有连接口。

进一步的，所述切割刀头框架上对应切割位上设有让位槽。

有益效果：

通过独特设计的金刚线切割刀头结构，实现柔性切割的目的，使切割刀头能够用较小体积适应多角度转动切割的目的，方便快速切割坚硬物品，节省能源，与传统的铣刀、锯片、磨削等相比，切缝更小，切割材料损耗低，能耗低，经济型更好，同时，金刚线线锯的切割长度更大，通过设置传动轮和让位槽，使得电机和切割轮不同轴设置，释放金刚线网的切割空间，允许更大的材料在切割过程中不干涉碰撞。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例中一种机器人柔性金刚线切割刀头结构示意图；

图2是本实用新型具体实施例中一种机器人柔性金刚线切割刀头左视结构示意图；

图3是本实用新型具体实施例中一种机器人柔性金刚线切割刀头正视结构示意图；

附图中：1-切割刀头框架；2-主切割轮；3-从切割轮；4-传动轮；5-张力轮；6-固定导轮；7-同步轮；8-张力摆杆；9-连接口；10-皮带；11-张力电机；12-金刚线；13-张力传感器。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本实用新型创造。

如图1-3所示，一种机器人柔性金刚线切割刀头，包括固定于机器人机械臂上的切割刀头框架1，切割刀头框架1上固定有主切割电机，主切割电机的输出轴与主切割轮2动力连接，切割刀头框架1对应主切割轮2一侧设有从切割轮3，主切割轮2和从切割轮3之间套绕有金刚线12形成的切割线网。通过在机器人机械臂上设置带有切割线网的刀头框架，使得机器人方便控制刀头框架在三维空间内自由旋转，从而带动切割线网在任意角度进行切割，同时，该切割刀头不需要外接施力设备，仅需通过电动驱动金刚线12的旋转就能精准快速切割坚硬物体。

进一步的，主切割电机的输出轴上固定有传动轮4，主切割轮2轴心处固定有连杆，连杆与切割刀头框架1转动连接，传动轮4与连杆通过皮带10传动连接。通过设置传动轮4，使得电机和切割轮不同轴设置，增大了切割轮与电机之间的距离，进而释放金刚线12网的切割空间，允许更大的待切割材料在切割过程中不干涉碰撞。

进一步的，连杆上设有同步轮7，连杆穿过同步轮7轴心并与同步轮7固定连接，同步轮7与传动轮4通过皮带10传动连接。同步轮7与主切割轮2均通过连杆转动连接于切割刀头框架1上，并且同步轮7与主切割轮2的轴心均固定于连杆上，因此，同步轮7与主切割轮2始终保持同步转动，固定于主切割电机的输出轴上的传动轮4将电机的转动位移通过皮带10传送给同步轮7，进而传送给与同步轮7同步转动的主切割轮2。

进一步的，切割线网上还设有张力轮5，张力轮5固定于张紧驱动组件上，张紧驱动组件固定于切割刀头框架1上。切割线网为环形切割线，金刚线12围成的环形切割线在切割轮上的张紧度直接影响最终的切割质量，张紧度较小时，环形切割线容易从切割轮上脱落，并且会增加切割过程中金刚线12与切割材料之间的接触面积，不利于切割作用的进行，加速金刚线12的耗费，张紧度太大时，环形切割线容易在切割过程中因受力过大导致崩断现象，合适的张紧度有利于切割的快速顺利进行，延长金刚线12的使用寿命，通过张紧驱动组件控制张力轮5的运动，改变环形切割线所围成的线网面积，进而调节金刚线12在主切割轮2和从切割轮3之间的张紧度。

进一步的，张紧驱动组件包括用于提供驱动力的张力电机11和用于提供位移的张力摆杆8，张力摆杆8一端固定于张力电机11的输出轴上，张力摆杆8的另一端连接张力轮5。张力电机11优选为步进电机，步进电机的输出轴根据脉冲信号步进式转动，从而方便使用者精确控制固定于输出轴上的张力摆杆8的摆动角度，张力轮5的轴心固定于张力摆杆8的自由端，因此随着张力摆杆8的摆动角度的变化，张力轮5绕输出轴做步进式圆周运动，从而调整张力轮5与主切割轮2之间的距离，距离越大，位于张力轮5与主切割轮2之间的切割线被拉扯的越紧，优选的，张力摆杆8长度依据环形切割线所围成的最大面积设置，在最大面积时金刚线12处于临界崩断值，同时，张力摆杆8长度还要依据环形切割线正常状态下能套接到切割轮上的状态设置，当张力摆杆8摆动到接近主切割轮2时，将环形切割线套在各个轮上，然后通过张力电机11调整张力轮5的位置，从而使得环形切割线固定于各个轮上，当切割一段时间后，由于环形切割线本身的拉伸形变作用会使得张紧度变小，此时通过张力轮5再次张紧，可以延长环形金刚线12的使用寿命。

进一步的，切割线网上还设有用于支撑金刚线12的固定导轮6，固定导轮6固定于切割刀头框架1上。通过设置固定导轮6，拉开位于主切割轮2和从切割轮3之间环形切割线上、下金刚线12之间的距离，方便切割作业的进行，避免深入切割时上方的金刚线12对已切割部件进行二次切割，防止误切割现象的发生。

进一步的，固定导轮6上设有用于实时监测切割线网张力的张力传感器13。张力传感器13设置在固定导轮6的转轴上，测试固定导轮6收到的环形切割线的张力，通过增加张力传感器13，将其与控制系统连接，可以实时监测环形切割线的张力状态，在张力状态不适合切割时及时通过控制系统来控制张力电机11进行调整，使环形切割线处于最优的切割状态。

进一步的，主切割轮2、从切割轮3、张力轮5和固定导轮6的轮槽均位于同一平面内。设置4个处于同一水平面的切割轮，使得最终形成的切割线网也处于同一水平面上，有利于金刚线12在切割时控制切割过程的精度，张力轮5和固定导轮6分属不同的固定方向，扩大了环形切割线围成的切割让位空间，有利于深入切割。

进一步的，切割刀头框架1上设有镂空结构。镂空结构在保证切割刀头结构强度的同时，减轻了切割刀头框架1的总体重量，有益于安装在机器人机械臂上后行动的灵敏度，降低机械臂的承载强度，延长机械臂的使用寿命。同时，镂空结构有利于主切割电机和张力电机11的散热，延长主切割电机和张力电机11的使用寿命。

进一步的，切割刀头框架1上对应机器人的安装位设有连接口9。进一步的，切割刀头与机器人的机械臂通过连接口9固定连接，机械臂前端突出设有固定轴，固定轴上设有固定法兰，通过固定法兰连接机械臂前端和刀头框架，该连接口9设置于刀头框架的顶部，对应环形切割线的底部设置于刀头框架的前侧，连接口9外周对应法兰设有多个螺纹孔。

进一步的，切割刀头框架1上对应切割位上设有让位槽。主切割轮2和从切割轮3之间的线网形成切割位，让位槽设置在靠近切割位处的刀头框架上，通过设置让位槽降低刀头框架对切割方向及深度的影响。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：包括固定于机器人机械臂上的切割刀头框架，所述切割刀头框架上固定有主切割电机，所述主切割电机的输出轴与主切割轮动力连接，所述切割刀头框架对应主切割轮一侧设有从切割轮，所述主切割轮和从切割轮之间套绕有金刚线形成的切割线网。

2.根据权利要求1所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述主切割电机的输出轴上固定有传动轮，所述主切割轮轴心处固定有连杆，所述连杆与所述切割刀头框架转动连接，所述传动轮与所述连杆通过皮带传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述连杆上设有同步轮，连杆穿过同步轮轴心并与同步轮固定连接，所述同步轮与所述传动轮通过皮带传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述切割线网上还设有张力轮，所述张力轮固定于张紧驱动组件上，所述张紧驱动组件固定于所述切割刀头框架上。

5.根据权利要求4所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述张紧驱动组件包括用于提供驱动力的张力电机和用于提供位移的张力摆杆，所述张力摆杆一端固定于所述张力电机的输出轴上，所述张力摆杆的另一端连接所述张力轮。

6.根据权利要求4所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述切割线网上还设有用于支撑金刚线的固定导轮，所述固定导轮固定于所述切割刀头框架上。

7.根据权利要求6所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述固定导轮上设有用于实时监测切割线网张力的张力传感器。

8.根据权利要求6所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述主切割轮、所述从切割轮、所述张力轮和所述固定导轮的轮槽均位于同一平面内。

9.根据权利要求1所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述切割刀头框架上设有镂空结构，所述切割刀头框架上对应机器人的安装位设有连接口。

10.根据权利要求1所述的一种机器人柔性金刚线切割刀头，其特征在于：所述切割刀头框架上对应切割位上设有让位槽。

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