CN216372464U - 一种机械臂热线切割工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械臂热线切割工具，包括活动支架和切割线，所述的切割线设于活动支架的支点A和支点B上，所述的支点A和支点B的X向和Y向距离均可调。本实用新型的活动支架和切割线距离多方位可调，实现了工业机器人自动化多角度切割的功能，同时考虑了机械臂与热线工具工作时的姿态限位，保证了最大工作角度，极大程度的提高了切割的效率。同时，不用二次夹装、不用换不同的机器加工，可以侧向抓取，避免了大跨度的工具与机械臂的姿态限位，可以一机连续加工大型泡沫模具。如同时安装有张紧机构，能自动收紧热线金属丝，抵消金属丝受热拉伸时的变形，保证热线金属丝有足够的张紧力以保持绷紧的工作状态；同时能实时监控张紧状态，保证了稳定性；强度高。整体支架可以采用碳纤维做主体支撑，质量轻，同时具有优秀的抗拉强度。

Description

一种机械臂热线切割工具

技术领域

本实用新型属于应用于机械臂的热线切割工具技术领域。

背景技术

热线切割技术广泛应用于泡沫、亚克力板、ABS塑料板等材料的切割加工中。传统的热线切割机器加工工艺比较单一，对于造型复杂、大尺寸且拥有多种曲面的模具，往往需要多台设备才能满足加工要求，这样的工艺流程不仅成本高，制作周期还很漫长。

随着工业机器人的发展，得益于机械臂六轴旋转的灵活性，将热线工具与机械臂结合，可以实现高自由度、高精度的热线加工。目前，国内常见的是平台式热线切割机器，没有真正应用于六轴机械臂上的热线切割工具产品；而国外2米长应用于机械臂的热线工具大多数都是机器人抓取中间位置固定，极少有侧向抓取式的热线工具产品。

热线切割工具的热线金属丝在加热的状态下多次切割后，热线金属丝的张力会发生改变，导致切割质量变差；在此基础上，也会因为速度不匹配而产生滞后变形，因此，需要进一步改善切割质量。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种基于机械臂应用的热线切割工具，解决上述已有技术中一个或多个不足之处。

为达上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种机械臂热线切割工具，包括活动支架和切割线，所述的切割线设于活动支架的支点A和支点B上，所述的支点A和支点B的X向和Y向距离均可调。

进一步，还包括机械臂快换法兰，设于活动支架上，使用时机械臂能自行快速固接。

进一步，还包括导线和电源，导线通过支点A和支点B连接切割线或直接连接切割线，与电源一起形成回路。

进一步，所述的活动支架主体为碳纤维中空光杆，固接件为金属件；所述的切割线为电热丝，有效切割长度0.01m-1.8m，所述的导线为耐高温导线，所述的电源为可调直流开关电源。

进一步，所述的活动支架包括第一立柱、第一夹具、第二立柱、第二夹具、横梁、第一过线管/吊环和第二过线管/吊环，所述的横梁为伸缩杆，其一端通过第一夹具与第一立柱垂直连接，另一端通过第二夹具与第二立柱垂直连接；所述的第一夹具和第二夹具为移动式固接装置，所述的第一过线管/吊环和第二过线管/吊环分别与第一立柱和第二立柱的末端固接，所述的第一过线管/吊环为支点A，所述的第二过线管/吊环为支点B。

更进一步，所述的横梁包括横杆、左套管和右套管，所述的横杆的两端分别与左套管和右套管分段式过盈配合连接，通过自由分段式插入的方式调节横梁的长度。所述的过赢配合连接包括螺纹连接、弹性凸起和凹槽/穿孔配合连接等。

进一步，所述的机械臂热线切割工具还包括张紧机构，设于活动支架上，切割线通过张紧机构后再设于支点A或/和支点B上。

更进一步，所述的张紧机构包括气缸、传感器、弹簧、多向连接件、位移滑动件和安装板，所述的气缸和位移滑动件依次设于安装板上，所述的多向连接件设于位移滑动件上，所述的气缸的推杆与多向连接件连接，所述的传感器设于气缸的推杆上；所述的弹簧一端与多向连接件连接，另一端用于与切割线连接；安装板同时用于将张紧机构设置在活动支架上。气缸的进出气管可通过快换法兰进行连同。

更进一步，所述的张紧机构包括伺服电缸、多向连接件、位移滑动件和安装板，所述的伺服电缸和位移滑动件依次设于安装板上，所述的多向连接件设于位移滑动件上，所述的伺服电缸的电缸头与多向连接件连接；所述的弹簧一端与多向连接件连接，另一端用于与切割线连接；安装板同时用于将张紧机构设置在活动支架上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的机械臂热线切割工具活动支架和切割线距离多方位可调，实现了工业机器人自动化多角度切割的功能，同时考虑了机械臂与热线工具工作时的姿态限位，保证了最大工作角度，极大程度的提高了切割的效率。同时，不用二次夹装、不用换不同的机器加工，可以侧向抓取，避免了大跨度的工具与机械臂的姿态限位，可以一机连续加工大型泡沫模具。

优选的技术方案安装有张紧机构，能自动收紧热线金属丝，抵消金属丝受热拉伸时的变形，保证热线金属丝有足够的张紧力以保持绷紧的工作状态；同时能实时监控张紧状态，保证了稳定性；强度高。

整体支架可以采用碳纤维做主体支撑，质量轻，同时具有优秀的抗拉强度。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式举例说明：

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具主体结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的气缸张紧机构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具主体结构爆炸图。

图4为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的电缸张紧机构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的张紧机构运动简图。

图6为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的切割线工作原理示意图。

图7为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的气缸张紧机构局部示意图。

图8为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具的切割线Y轴向错位安装示意图。

图9为本实用新型实施例提供的机械臂热线切割工具应用时机械臂抓取示意图。

附图标记说明：

1第一立柱、2第一夹具、3第二立柱、4第二夹具、5横梁

6第一过线管/吊环、7第二过线管/吊环、8气缸、9传感器、10弹簧

11多向连接件、12位移滑动件、13安装板、14伺服电缸、15切割线

16导线、17电源、18快换法兰

具体实施方式

此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利的技术方案，而非对公开技术方案的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开技术方案相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，实施例中提到的设备部件和/模块本身的结构如果没有详细说明，为本领域技术人员根据现有公开技术可理解或市售产品。

如图1所示，本实施例提供的机械臂热线切割工具，包括活动支架和切割线，所述的切割线15设于活动支架的支点A和支点B上，所述的支点A和支点B的X向和Y向距离均可调。

参考图3，为方便应用时，机械臂能自行快速抓取固定或工作结束时的脱离，进一步设置机械臂快换法兰，安装于活动支架上。

如图6所示，完整的回路，还包括导线16和电源17，导线16通过支点A和支点B连接切割线15或直接连接切割线15。优选采用AWG美标耐高温导线，和可调式直流开关电源。所述的切割线15为电热丝，切割长度0.01m-1.8m，能满足大部分模具加工。

对于活动支架主体，优选的方案是全部采用碳纤维中空光杆，固接件为金属件。碳纤维支架有着优秀的抗拉强度性能，在侧向抓取固定时，有相对较小的挠度值，悬挑出去部分的稳定性满足泡沫切割的要求。光杆内部可以设置导线。

参考图3，优选的活动支架实现方案之一可以是：包括第一立柱1、第一夹具2、第二立柱3、第二夹具4、横梁5、第一过线管/吊环6和第二过线管/吊环7，所述的横梁5为伸缩杆，其一端通过第一夹具2与第一立柱1垂直连接，另一端通过第二夹具4与第二立柱3垂直连接；所述的第一夹具2和第二夹具4为移动式固接装置，所述的第一过线管/吊环6和第二过线管/吊环7分别与第一立柱1和第二立柱3的末端固接，所述的第一过线管/吊环6为支点A，所述的第二过线管/吊环7为支点B。

更进一步优选的实施方式之一，所述的横梁5包括横杆501、左套管502和右套管503，所述的横杆501的两端分别与左套管502和右套管503分段式过盈配合连接，通过自由分段式插入的方式调节横梁5的长度。过赢配合连接可选螺纹连接、弹性凸起和凹槽/穿孔配合连接等。

为抵消切割线受热拉伸时的变形，保证切割线有足够的张紧力以保持绷紧的工作状态，可进一步设置张紧机构，能够在加工中自动收紧热线金属丝切割线。如图3所示，将张紧机构设于活动支架上，切割线通过张紧机构后再设于支点A或/和支点B上。

如图2、图3、图7所示，气缸式张紧机构包括气缸8、传感器9、弹簧10、多向连接件11、位移滑动件12和安装板13，所述的气缸8和位移滑动件12依次设于安装板13上，所述的多向连接件11设于位移滑动件12上，所述的气缸8的推杆与多向连接件11连接，所述的传感器9设于气缸8的推杆上；所述的弹簧10一端与多向连接件11连接，另一端用于与切割线连接；安装板13同时用于将张紧机构设置在活动支架上。气缸8的进出气管可通过快换法兰进行连同。安装板13可以是整体式，也可以是分体式，可根据相连接和接触的其它部件具体结构来整体考虑，即本领域技术人员可以自主依据安装便利性和市售零部件成本来优化选择。

如图4所示，电缸式张紧机构包括伺服电缸14、多向连接件11、位移滑动件12和安装板13，所述的伺服电缸14和位移滑动件12依次设于安装板13上，所述的多向连接件11设于位移滑动件12上，所述的伺服电缸14的电缸头与多向连接件11连接；所述的弹簧10一端与多向连接件11连接，另一端用于与切割线连接；安装板13同时用于将张紧机构设置在活动支架上。

张紧机构的工作原理参考图5所示的运动简图。

上述实施例提供的机械臂热线切割工具，与机械臂对接后参考图9所示。工作时，张紧机构拉紧热金属丝切割线。将直流开关电源打开，调试到对应的切割功率，进行切割。张紧机构通过多向连接件(如两位五通阀)来连接热金属丝，伺服电缸或带传感器的气缸控制热金属丝绷紧的状态，即张紧力大小。碳纤维支架有着优秀的抗拉强度性能，在侧向抓取固定时，得益于相对较小的挠度值，悬挑出去部分的稳定性可满足泡沫切割的要求。

如图8所示，采用左右两根碳纤维管立柱可以实现上下错位安装，改变热线工具的形态，增加了机器人可切割的角度，满足不同情况下的加工需求。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了举例说明，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂热线切割工具，包括活动支架和切割线，其特征在于：所述的切割线设于活动支架的支点A和支点B上，所述的支点A和支点B的X向和Y向距离均可调。

2.如权利要求1所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：还包括机械臂快换法兰，设于活动支架上。

3.如权利要求1所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：还包括导线和电源，导线通过支点A和支点B连接切割线或直接连接切割线，与电源一起形成回路。

4.如权利要求1所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的活动支架主体为碳纤维中空光杆，固接件为金属件。

5.如权利要求3所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的切割线为电热丝，有效切割长度0.01m-1.8m，所述的导线为耐高温导线，所述的电源为可调直流开关电源。

6.如权利要求1-5任一所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的活动支架包括第一立柱(1)、第一夹具(2)、第二立柱(3)、第二夹具(4)、横梁(5)、第一过线管/吊环(6)和第二过线管/吊环(7)，所述的横梁(5)为伸缩杆，其一端通过第一夹具(2)与第一立柱(1)垂直连接，另一端通过第二夹具(4)与第二立柱(3)垂直连接；所述的第一夹具(2)和第二夹具(4)为移动式固接装置，所述的第一过线管/吊环(6)和第二过线管/吊环(7)分别与第一立柱(1)和第二立柱(3)的末端固接，所述的第一过线管/吊环(6)为支点A，所述的第二过线管/吊环(7)为支点B。

7.如权利要求6所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的横梁(5)包括横杆(501)、左套管(502)和右套管(503)，所述的横杆(501)的两端分别与左套管(502)和右套管(503)分段式过盈配合连接，通过自由分段式插入的方式调节横梁(5)的长度。

8.如权利要求1-5任一所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：还包括张紧机构，设于活动支架上，切割线通过张紧机构后再设于支点A或/和支点B上。

9.如权利要求8所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的张紧机构包括气缸(8)、传感器(9)、弹簧(10)、多向连接件(11)、位移滑动件(12)和安装板(13)，所述的气缸(8)和位移滑动件(12)依次设于安装板(13)上，所述的多向连接件(11)设于位移滑动件(12)上，所述的气缸(8)的推杆与多向连接件(11)连接，所述的传感器(9)设于气缸(8)的推杆上；所述的弹簧(10)一端与多向连接件(11)连接，另一端用于与切割线连接；安装板(13)同时用于将张紧机构设置在活动支架上。

10.如权利要求8所述的机械臂热线切割工具，其特征在于：所述的张紧机构包括伺服电缸(14)、弹簧(10)、多向连接件(11)、位移滑动件(12)和安装板(13)，所述的伺服电缸(14)和位移滑动件(12)依次设于安装板(13)上，所述的多向连接件(11)设于位移滑动件(12)上，所述的伺服电缸(14)的电缸头与多向连接件(11)连接；所述的弹簧(10)一端与多向连接件(11)连接，另一端用于与切割线连接；安装板(13)同时用于将张紧机构设置在活动支架上。

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