CN217965340U - 一种用于加工防撞梁的激光切割系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于加工防撞梁的激光切割系统，属于汽车防撞梁加工设备技术领域，包括：机架，其设置有至少一个机器人，机器人连接有局部高精度运动机构；激光切割元件，激光切割元件与局部高精度运动机构连接，机器人可带动局部高精度运动机构移动，局部高精度运动机构可驱使激光切割元件高精度运动。本实用新型的有益效果为：提供了一种专门用于防撞梁加工的激光切割系统，该激光切割系统既具有灵活性，又具有局部的高精度加工的特性，能够很好的适应防撞梁的公差特性，在加工时兼具高精度特征以及相对较低精度位置度的效果，利用激光的非接触加工的特点，解决铣刀和加工特征的束缚，使防撞梁的机加工效率更加便捷高效。

Description

一种用于加工防撞梁的激光切割系统

技术领域

本实用新型属于汽车防撞梁加工设备技术领域，涉及一种用于加工防撞梁的激光切割系统。

背景技术

在汽车防撞梁加工过程中，传统加工使用CNC(数控机床)，加工效率受制于铣刀，还有异性特征图形如六角孔，加工效率阻碍较多,产品结构较为复杂。

总之，现在CNC铣削技术有两个重大阻碍：1、铣削刀具加工一定会有反作用力，受到制约，加工速度大大折扣；2、产品上有异型特征，如有小R角的特征，铣刀不得大于最小R的半径，要不无法加工出来，加工效率上受到比较大的制约。

基于上述的问题，目前存在一些激光切割机器人能够对工件进行切割，但是因为汽车防撞梁具有较多的异型面加工特征，且防撞梁的公差特性为高精度特征以及低精度位置度，现有的激光切割机器人要么不适用于防撞梁的切割，要么就是加工效率不高。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于加工防撞梁的激光切割系统。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于加工防撞梁的激光切割系统，包括：

机架，所述机架设置有至少一个机器人，所述机器人连接有局部高精度运动机构；

激光切割元件，所述激光切割元件与所述局部高精度运动机构连接，所述机器人可带动所述局部高精度运动机构移动，所述局部高精度运动机构可驱使所述激光切割元件沿预设轨迹高精度运动。

较佳的，所述机架还设置有可转动的转台组件，所述转台组件设置有至少两个用于夹持防撞梁的治具，所述机架具有加工位置以及上下料位置，所述加工位置位于所述机器人的加工范围内，其中，所述转台组件可带动所述治具移动至所述加工位置或者所述上下料位置，并且当一所述治具位于所述加工位置时另一所述治具位于所述上下料位置。

较佳的，所述转台组件包括转动驱动元件以及转动平台，所述转动驱动元件与所述机架固定连接，所述转动平台可转动地与所述转动驱动元件连接，所述治具与所述转动平台连接。

较佳的，所述局部高精度运动机构包括支架以及驱动组件，所述支架与所述机器人连接，所述驱动组件与所述支架连接，所述激光切割元件与所述驱动组件联动连接，并且所述驱动组件可带动所述激光切割元件运动。

较佳的，所述驱动组件包括双轴电机、连杆以及摆动杆，所述双轴电机与所述支架固定连接，并且所述双轴电机具有两个转轴，所述连杆的一端与一所述转轴固定连接并且所述连杆的另一端与所述激光切割元件固定连接，所述摆动杆的一端与另一所述转轴固定连接并且所述摆动杆的另一端与所述连杆的另一端铰接，当两个所述转轴转动时通过所述连杆与所述摆动杆带动所述激光切割元件按预设轨迹移动。

较佳的，所述连杆包括第一杆体以及第二杆体，所述第一杆体与所述转轴固定连接，所述第二杆体与所述激光切割元件固定连接，并且所述第一杆体与所述第二杆体铰接。

较佳的，所述第二杆体具有连接法兰，并且所述第二杆体通过所述连接法兰与所述激光切割元件固定连接，所述连接法兰的边缘设置有铰接座，所述第一杆体通过所述铰接座与所述第二杆体铰接。

较佳的，两个所述转轴联动并且配置为同方向地转动。

较佳的，所述激光切割元件的激光发射端设置有喷嘴，所述喷嘴设置有用于供辅助气体进入的进气口以及用于喷出辅助气体的喷口，所述喷口的朝向与激光的发射方向一致。

较佳的，所述辅助气体为压缩空气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、提供了一种专门用于防撞梁加工的激光切割系统，该激光切割系统既具有灵活性，又具有局部的高精度加工的特性，能够很好的适应防撞梁的公差特性，在加工时兼具高精度特征以及相对较低精度位置度的效果，利用激光的非接触加工的特点，解决铣刀和加工特征的束缚，使防撞梁的机加工效率更加便捷高效。

2、由于采用激光切割元件进行激光切割，所以能够实现非接触加工的效果，只要激光功率足够理论效率可以是CNC的3倍以上的速度，没有铣刀以及加工特征带来的阻碍，异型面加工特征不受刀具的限制，利用激光的非接触加工的特点在加工时不会受到制约，且遇到小R角的特征时也不会受到制约，利用机器人的灵活性达到复杂产品的任何位置，真正实现设备的高速加工。

3、为了进一步的提高加工效率，所以专门设置了转台组件进行工位切换，从而节省装取料时间。

4、当两个转轴按照设定的速度以及角度转动时，能够通过连杆以及摆动杆带动激光切割元件沿预定轨迹精确移动，确保激光切割元件的高精度切割。

5、辅助气体作为一种耗材，其使用量较大，而常用的辅助气体为氮气或者二氧化碳，所以成本极高，而在本实施方式中，因为切割的是铝材防撞梁，所以可以使用压缩空气作为辅助气体，这样就极大的降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的激光切割系统的示意图。

图2为本实用新型的机器人与转台组件的位置示意图。

图3为本实用新型的机器人、台组件的结构示意示意图。

图4为本实用新型的局部高精度运动机构与激光切割元件的连接关系示意图。

图5为本实用新型局部的高精度运动机构与激光切割元件的连接关系的另一视角的示意图

图6为本实用新型的局部高精度运动机构的结构示意图。

图中，100、机架；200、机器人；300、局部高精度运动机构；310、支架；320、双轴电机；321、转轴；330、连杆；331、第一杆体；332、第二杆体；333、连接法兰；334、铰接座；340、摆动杆；400、激光切割元件；500、转台组件；510、治具；520、转动驱动元件；530、转动平台；600、喷嘴；610、喷口。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-6所示，一种用于加工防撞梁的激光切割系统，包括：机架100以及激光切割元件400，所述机架100设置有至少一个机器人200，所述机器人200连接有局部高精度运动机构300；所述激光切割元件400与所述局部高精度运动机构300连接，所述机器人200可带动所述局部高精度运动机构300移动，所述局部高精度运动机构300可驱使所述激光切割元件400沿预设轨迹高精度运动。

该机器人200可以选用工业机械手，局部高精度运动机构300就是能够相对于机器人200进行局部高精度运动的组件，由于激光切割元件400安装在局部高精度运动机构300上，机器人200可以快速灵活的将局部高精度运动机构300(激光切割元件400)带动至产品的任意位置，并且位置度能够±0.5mm以内；局部高精度运动机构300能够驱使激光切割元件400在局部范围内高精度地移动，并且通过局部高精度运动机构300可以把激光切割元件400的切割特征精度控制在±0.1mm以内。

所以激光切割元件400能够通过机器人200快速灵活的达到待加工位置进行粗定位，所以灵活性很高，这样符合防撞梁低精度位置度的加工特点，并且还具有了高效率的优点；接着局部高精度运动机构300能够根据产品加工特征预设运动轨迹，并且局部高精度运动机构300带动激光切割元件400在局部范围内沿着预设的运动轨迹高精度地移动，以此满足防撞梁的高精度特征的加工特点。

此外，由于采用激光切割元件400进行激光切割，所以能够实现非接触加工的效果，只要激光功率足够理论效率可以是CNC的3倍以上的速度，没有铣刀以及加工特征带来的阻碍，异型面加工特征不受刀具的限制，利用激光的非接触加工的特点在加工时不会受到制约，且遇到小R角的特征时也不会受到制约，利用机器人200的灵活性达到复杂产品的任何位置，真正实现设备的高速加工。

基于上述原因，该激光切割系统既具有灵活性，又具有局部的高精度加工的特性，能够很好的适应防撞梁的公差特性，在加工时兼具高精度特征以及相对较低精度位置度的效果，解决铣刀和加工特征的束缚，使防撞梁的机加工效率更加便捷高效。

如图1-3所示，在上述实施方式的基础上，所述机架100还设置有可转动的转台组件500，所述转台组件500设置有至少两个用于夹持防撞梁的治具510，所述机架100具有加工位置以及上下料位置，所述加工位置位于所述机器人200的加工范围内，其中，所述转台组件500可带动所述治具510移动至所述加工位置或者所述上下料位置，并且当一所述治具510位于所述加工位置时另一所述治具510位于所述上下料位置。

由于防撞梁加工采用激光切割元件400进行加工，所以效率非常高，为了进一步的提高加工效率，所以专门设置了转台组件500进行工位切换，从而节省装取料时间。

转台组件500在转动时能够实现治具510的工位切换，可以先将防撞梁放置在位于上下料位置的治具510上，接着转台组件500将该治具510带动至加工位置进行加工，加工完以后转台组件500继续转动并将该治具510转动至上下料位置进行下料。

优选的，所述转台组件500包括转动驱动元件520以及转动平台530，所述转动驱动元件520与所述机架100固定连接，所述转动平台530可转动地与所述转动驱动元件520连接，所述治具510与所述转动平台530连接。

转动驱动元件520可以选用电机，并且转动驱动元件520能够带动转动平台530转动，在实际的结构中，治具510的数量为两个，两个治具510位于转动平台530的两端，通过转动平台530的转动来切换两个治具510的位置，从而配合切割系统的加工节拍。

如图1、图4-6所示，所述局部高精度运动机构300包括支架310以及驱动组件，所述支架310与所述机器人200连接，所述驱动组件与所述支架310连接，所述激光切割元件400与所述驱动组件联动连接，并且所述驱动组件可带动所述激光切割元件400运动。

支架310与机器人200连接在一起，所以机器人200能够通过支架310带动驱动组件以及与驱动组件连接的所述激光切割元件400运动，进而带动局部高精度运动机构300以及激光切割元件400大范围的快速灵活运动，在此基础上，连接在支架310上的驱动组件能够精确的带动激光切割元件400运动运动。

优选的，所述驱动组件包括双轴电机320、连杆330以及摆动杆340，所述双轴电机320与所述支架310固定连接，并且所述双轴电机320具有两个转轴321，所述连杆330的一端与一所述转轴321固定连接并且所述连杆330的另一端与所述激光切割元件400固定连接，所述摆动杆340的一端与另一所述转轴321固定连接并且所述摆动杆340的另一端与所述连杆330的另一端铰接，当两个所述转轴321转动时通过所述连杆330与所述摆动杆340带动所述激光切割元件400按预设轨迹移动。

其中，所述连杆330包括第一杆体331以及第二杆体332，所述第一杆体331与所述转轴321固定连接，所述第二杆体332与所述激光切割元件400固定连接，并且所述第一杆体331与所述第二杆体332铰接。

优选的，所述第二杆体332具有连接法兰333，并且所述第二杆体332通过所述连接法兰333与所述激光切割元件400固定连接，所述连接法兰333的边缘设置有铰接座334，所述第一杆体331通过所述铰接座334与所述第二杆体332铰接。

双轴电机320可以理解为具有两个转轴321的驱动元件，连杆330设置为二连杆330结构，连杆330通过第二杆体332上的法兰与激光切割元件400固定连接，并且连杆330通过第一杆体331与一转轴321连接，摆动杆340的一端与铰接座334铰接并且另一端与另一转轴321固定连接，所以当两个转轴321按照设定的速度以及角度转动时，能够通过连杆330以及摆动杆340带动激光切割元件400沿预定轨迹精确移动，确保激光切割元件400的高精度切割。

此处需要说明的是，由于组成连杆330的第一杆体331与第二杆体332是铰接的，并且摆动杆340是与法兰盘边缘位置的铰接座334铰接的，所以可以通过两个转轴321来精确控制激光切割元件400的位置，当两个转轴321转动时，连杆330与摆动杆340配合起来能够带动激光切割元件400移动，并可以保证40*40mm范围内任何特征加工精度在±0.1mm。

如图4-6所示，所述激光切割元件400的激光发射端设置有喷嘴600，所述喷嘴600设置有用于供辅助气体进入的进气口(图中未画出)以及用于喷出辅助气体的喷口610，所述喷口610的朝向与激光的发射方向一致。

优选的，所述辅助气体为压缩空气，压缩空气从进气口进入喷嘴600，并从喷口610喷出。

目前的激光切割元件400进行激光切割时需要利用惰性气体作为辅助气体，辅助气体在激光切割元件400切割时需要通过喷嘴600的喷口610喷出，并且辅助气体的喷射方向与激光同轴。

辅助气体作为一种耗材，其使用量较大，而常用的辅助气体为氮气或者二氧化碳，所以成本极高，而在本实施方式中，因为切割的是铝材防撞梁，所以可以使用压缩空气作为辅助气体，这样就极大的降低了成本。

需要指出的是，虽然激光切割装置在机械加工中属于常见的加工方式，但是在汽车防撞梁加工领域中暂时无法利用机器人200激光切割系统，一般都是利用CNC的方式进行加工。

之所以出现上述的情况，是因为现有的激光切割装置一般都是切割铁或者塑料产品的，这类现有的激光切割装置采用的耗材气是液氮或者二氧化碳，耗材的成本极高，基于成本的考虑，不会将激光切割装置应用在铝制防撞梁的加工上，而在本实施方式中，巧妙的利用压缩空气作为辅助气体，极大的降低了耗材成本，使之能够用于铝防撞梁的加工。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于，包括：

机架，所述机架设置有至少一个机器人，所述机器人连接有局部高精度运动机构；

激光切割元件，所述激光切割元件与所述局部高精度运动机构连接，所述机器人可带动所述局部高精度运动机构移动，所述局部高精度运动机构可驱使所述激光切割元件沿预设轨迹高精度运动。

2.如权利要求1所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述机架还设置有可转动的转台组件，所述转台组件设置有至少两个用于夹持防撞梁的治具，所述机架具有加工位置以及上下料位置，所述加工位置位于所述机器人的加工范围内，其中，所述转台组件可带动所述治具移动至所述加工位置或者所述上下料位置，并且当一所述治具位于所述加工位置时另一所述治具位于所述上下料位置。

3.如权利要求2所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述转台组件包括转动驱动元件以及转动平台，所述转动驱动元件与所述机架固定连接，所述转动平台可转动地与所述转动驱动元件连接，所述治具与所述转动平台连接。

4.如权利要求1所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述局部高精度运动机构包括支架以及驱动组件，所述支架与所述机器人连接，所述驱动组件与所述支架连接，所述激光切割元件与所述驱动组件联动连接，并且所述驱动组件可带动所述激光切割元件运动。

5.如权利要求4所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述驱动组件包括双轴电机、连杆以及摆动杆，所述双轴电机与所述支架固定连接，并且所述双轴电机具有两个转轴，所述连杆的一端与一所述转轴固定连接并且所述连杆的另一端与所述激光切割元件固定连接，所述摆动杆的一端与另一所述转轴固定连接并且所述摆动杆的另一端与所述连杆的另一端铰接，当两个所述转轴转动时通过所述连杆与所述摆动杆带动所述激光切割元件按预设轨迹移动。

6.如权利要求5所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述连杆包括第一杆体以及第二杆体，所述第一杆体与所述转轴固定连接，所述第二杆体与所述激光切割元件固定连接，并且所述第一杆体与所述第二杆体铰接。

7.如权利要求6所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述第二杆体具有连接法兰，并且所述第二杆体通过所述连接法兰与所述激光切割元件固定连接，所述连接法兰的边缘设置有铰接座，所述第一杆体通过所述铰接座与所述第二杆体铰接。

8.如权利要求7所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：两个所述转轴联动并且配置为同方向地转动。

9.如权利要求1所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割元件的激光发射端设置有喷嘴，所述喷嘴设置有用于供辅助气体进入的进气口以及用于喷出辅助气体的喷口，所述喷口的朝向与激光的发射方向一致。

10.如权利要求9所述的一种用于加工防撞梁的激光切割系统，其特征在于：所述辅助气体为压缩空气。

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