RU2770134C1 - Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine - Google Patents

Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine Download PDF

Info

Publication number
RU2770134C1
RU2770134C1 RU2021121529A RU2021121529A RU2770134C1 RU 2770134 C1 RU2770134 C1 RU 2770134C1 RU 2021121529 A RU2021121529 A RU 2021121529A RU 2021121529 A RU2021121529 A RU 2021121529A RU 2770134 C1 RU2770134 C1 RU 2770134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support
laser head
machine
storage area
working area
Prior art date
Application number
RU2021121529A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Владимирович Лукин
Алексей Владимирович Шадрин
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Калашников"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Калашников" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Калашников"
Priority to RU2021121529A priority Critical patent/RU2770134C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770134C1 publication Critical patent/RU2770134C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: machine tool building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of machine tool building and can be used, in particular, in the design of a manipulator for moving a processing laser head and in the method of its operation. The manipulator contains a positioning system with shock absorbers, a base with a guide device fixed on it and a drive. The guide device contains at least one post with a groove in which a linear guide is installed with the possibility of moving into the working area of ​​the machine. The support for the laser head is made in the form of an L-shaped bracket and is connected to the drive and to the linear guide. During the operation of the manipulator, the support is evenly moved from the storage area to the working area of ​​the machine and back with a smooth stop of the support in the working area and storage area.
EFFECT: group of inventions makes it possible to increase the reliability of ensuring trouble-free operation.
7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к станкам, совмещающим металлообработку с аддитивными технологиями, в частности к манипулятору и способу для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to machines that combine metalworking with additive technologies, in particular to a manipulator and a method for moving the laser head between the storage area and the working area of the machine.

В настоящее время в машиностроении широко используются металлообрабатывающие станки, в конструкцию которых включен лазерный блок для аддитивного производства. Однако при использовании режущего и лазерного инструментов на одном станке необходимо предусмотреть особенности условий работы и конструкции лазерного инструмента. Особое внимание следует уделить сохранности оптических элементов лазерной головки для продления срока эксплуатации лазерной головки.Currently, metalworking machines are widely used in mechanical engineering, the design of which includes a laser unit for additive manufacturing. However, when using cutting and laser tools on the same machine, it is necessary to provide for the features of the working conditions and the design of the laser tool. Particular attention should be paid to the safety of the optical elements of the laser head to extend the life of the laser head.

Из уровня техники известна производственная машина для аддитивного производства (заявка US 20180093325 МПК B22F 3/105, B23Q 15/007, опубл.05.04.2018). Машина выполнена в виде независимого блока для аддитивного производства с возможностью перемещения и может быть соединена с металлообрабатывающим станком. Лазерная головка перемещается в рабочую зону металлообрабатывающего станка с помощью привода и направляющего устройства. Направляющее устройство выполнено в виде телескопической крышки панельного типа.A manufacturing machine for additive manufacturing is known from the prior art (application US 20180093325 IPC B22F 3/105, B23Q 15/007, publ. 04/05/2018). The machine is designed as an independent additive manufacturing unit with the ability to move and can be connected to a metalworking machine. The laser head moves into the working area of the metalworking machine with the help of a drive and a guide. The guide device is made in the form of a telescopic panel-type cover.

В качестве недостатка известной производственной машины можно отметить, что при использовании направляющего устройства в виде телескопической крышки панельного типа для перемещения лазерной головки, снижается срок ее эксплуатации. Внутри лазерной головки находятся хрупкие оптические элементы, взаимное расположение которых настроено с высокой точностью. При перемещении лазерной головки в рабочую зону станка с использованием описанного направляющего устройства на оптические элементы воздействуют вибрации, возникающие вследствие недостаточной жесткости направляющего устройства. Вибрации могут стать причиной смещения и повреждения оптических элементов лазерной головки и значительно снизить срок эксплуатации лазерной головки.As a disadvantage of the known production machine, it can be noted that when using a guide device in the form of a telescopic panel-type cover to move the laser head, its service life is reduced. Inside the laser head are fragile optical elements, the relative position of which is configured with high precision. When moving the laser head into the working area of the machine using the described guiding device, the optical elements are affected by vibrations that occur due to insufficient rigidity of the guiding device. Vibrations can cause misalignment and damage to the optical elements of the laser head and greatly reduce the life of the laser head.

Известен станок совмещающий металлообработку с аддитивными технологиями (заявка CN 108067882 МПК В23Р 23/04, В23Р 23/04, опубл. 14.11.2017), в котором перемещение лазерной головки из зоны хранения в рабочую зону станка производится с помощью шпинделя, движущегося по сложной траектории с промежуточными остановками. Для этого предусмотрена система направляющих, усложняющих конструкцию станка и увеличивающих его стоимость. Кроме того, каждый раз при остановке лазерной головки могут быть нарушены настройки и целостность оптических элементов, что приведет к снижению срока эксплуатации лазерной головки.A known machine combines metalworking with additive technologies (application CN 108067882 IPC B23R 23/04, B23R 23/04, publ. 11/14/2017), in which the laser head is moved from the storage area to the working area of the machine using a spindle moving along a complex trajectory with intermediate stops. For this, a system of guides is provided, complicating the design of the machine and increasing its cost. In addition, each time the laser head is stopped, the settings and integrity of the optical elements may be violated, which will lead to a decrease in the life of the laser head.

Известна заявка JP2019523712 МПК В23Р 23/04, опубл. 29.08.2019, в которой раскрыто закрепленное на корпусе станка устройство для перемещения лазерной головки и способ его работы. Устройство содержит привод и две линейные направляющие по которым перемещается каретка с закрепленной на ней лазерной головкой. При работе устройства каретка перемещается в рабочую зону станка по прямолинейной траектории.Known application JP2019523712 IPC B23P 23/04, publ. 08/29/2019, which discloses a device for moving the laser head fixed on the machine body and the method of its operation. The device contains a drive and two linear guides along which the carriage with the laser head fixed on it moves. During operation of the device, the carriage moves into the working area of the machine along a straight path.

Недостатком известного устройства для перемещения и способа его работы является невысокий срок эксплуатации лазерной головки вследствие ее хранения и перемещения с использованием вышеописанных технических решений. При креплении устройства перемещения на корпусе станка вибрации, возникающие при работе металлообрабатывающих инструментов воздействуют на оптические элементы лазерной головки и могут стать причиной их смещения и повреждения. Недостаточно плавная остановка лазерной головки также может вызвать смещение и повреждение оптических элементов и как следствие, снижение срока эксплуатации лазерной головки.The disadvantage of the known device for moving and its method of operation is the low life of the laser head due to its storage and movement using the above technical solutions. When the motion device is attached to the machine body, the vibrations generated by the metalworking tools act on the optical elements of the laser head and can cause them to move and damage. Insufficiently smooth stop of the laser head can also cause displacement and damage to the optical elements and, as a result, reduce the life of the laser head.

Задачей изобретения является создание манипулятора и способа для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка, способных увеличить срок эксплуатации лазерной головки.The objective of the invention is to create a manipulator and a method for moving the laser head between the storage area and the working area of the machine, capable of increasing the life of the laser head.

Технический результат заключается в предотвращении внутренних повреждений и смещения оптических элементов лазерной головки.The technical result is to prevent internal damage and displacement of the optical elements of the laser head.

Поставленная задача решается за счет того, что манипулятор для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка содержит основание, направляющее устройство, содержащее линейную направляющую, опору для размещения лазерной головки, закрепленный на основании привод для перемещения опоры, систему позиционирования опоры, в котором согласно изобретению основание выполнено в виде отдельно стоящего модуля, направляющее устройство дополнительно включает по крайней мере одну стойку, закрепленную на основании, при этом упомянутая стойка выполнена с пазом, в котором размещена линейная направляющая с возможностью перемещения вместе с опорой в рабочую зону станка, причем опора выполнена в виде кронштейна Г-образной формы, горизонтально направленная часть которого выполнена с возможностью установки на ней лазерной головки, а вертикально направленная часть которого прикреплена к линейной направляющей, при этом система позиционирования опоры, выполнена с амортизаторами для замедления хода и плавной остановки опоры в упомянутых зонах. Привод выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого соединен с опорой посредством сферической опоры. Система позиционирования включает в себя систему позиционирования в рабочей зоне станка и систему позиционирования в зоне хранения. Система позиционирования в рабочей зоне станка содержит датчик конечного положения, установленный на основании с возможностью взаимодействия с конечным выключателем, расположенным на планке, установленной на линейной направляющей и упор, выполненный на основании с возможностью взаимодействия с одним из упомянутых амортизаторов, закрепленным на планке. Система позиционирования в зоне хранения содержит упор, установленный на опоре с возможностью взаимодействия с другим из упомянутых амортизаторов, закрепленным на основании. Амортизаторы выполнены в виде гидроамортизаторов.The problem is solved due to the fact that the manipulator for moving the laser head between the storage area and the working area of the machine contains a base, a guide device containing a linear guide, a support for accommodating the laser head, a drive for moving the support fixed on the base, a support positioning system in which according to the invention, the base is made in the form of a stand-alone module, the guide device additionally includes at least one post fixed on the base, while the said post is made with a groove in which the linear guide is placed with the possibility of moving together with the support into the working area of the machine, and the support made in the form of an L-shaped bracket, the horizontally directed part of which is made with the possibility of installing a laser head on it, and the vertically directed part of which is attached to a linear guide, while the support positioning system is made with shock absorbers for slowing down movement and smooth stop of the support in the mentioned zones. The drive is made in the form of a pneumatic cylinder, the rod of which is connected to the support by means of a spherical support. The positioning system includes a positioning system in the working area of the machine and a positioning system in the storage area. The positioning system in the working area of the machine tool contains an end position sensor mounted on a base with the possibility of interacting with a limit switch located on a bar mounted on a linear guide and a stop made on the base with the possibility of interacting with one of the mentioned shock absorbers fixed on the bar. The positioning system in the storage area contains a stop mounted on a support with the possibility of interacting with another of the said shock absorbers fixed on the base. Shock absorbers are made in the form of hydraulic shock absorbers.

Поставленная задача также решается за счет того, что способ включает использование заявленного манипулятора, посредством которого опору с лазерной головкой равномерно перемещают по прямолинейной траектории из зоны хранения в рабочую зону станка и посредством системы позиционирования с амортизаторами осуществляют плавную остановку опоры в заданной позиции в рабочей зоне станка, а после использования лазерной головки на станке возвращают опору с лазерной головкой по прямолинейной траектории в зону хранения и посредством системы позиционирования с амортизаторами выполняют плавную остановку опоры в зоне хранения.The problem is also solved due to the fact that the method includes the use of the claimed manipulator, by means of which the support with the laser head is uniformly moved along a rectilinear trajectory from the storage area to the working area of the machine and by means of a positioning system with shock absorbers, the support is smoothly stopped in a given position in the working area of the machine , and after using the laser head on the machine, the support with the laser head is returned along a rectilinear trajectory to the storage area and, by means of the positioning system with shock absorbers, the support is smoothly stopped in the storage area.

Выполнение направляющего устройства в виде как минимум одной стойки с пазом, в котором размещена линейная направляющая с возможностью перемещения вместе с опорой в рабочую зону станка, соединение привода с линейной направляющей посредством опоры Г-образной формы, а также включение в систему позиционирования амортизаторов, дает возможность создать манипулятор, позволяющий увеличить срок эксплуатации лазерной головки.The implementation of the guide device in the form of at least one rack with a groove, in which a linear guide is placed with the ability to move together with the support to the working area of the machine, the connection of the drive with the linear guide by means of an L-shaped support, as well as the inclusion of shock absorbers in the positioning system, makes it possible to create a manipulator that allows to increase the service life of the laser head.

Равномерное перемещение опоры по прямолинейной траектории между зоной хранения и рабочей зоной с помощью направляющего устройства заявленного манипулятора, а также плавность остановки опоры в рабочей зоне станка и зоне хранения посредством системы позиционирования с амортизаторами увеличивает срок эксплуатации лазерной головки.Uniform movement of the support along a straight path between the storage area and the working area using the guiding device of the claimed manipulator, as well as the smooth stop of the support in the working area of the machine and the storage area by means of a positioning system with shock absorbers increases the life of the laser head.

Сущность заявленного манипулятора поясняется следующими чертежами:The essence of the claimed manipulator is illustrated by the following drawings:

фиг. 1 общий вид манипулятора в положении лазерной головки в зоне хранения;fig. 1 general view of the manipulator in the position of the laser head in the storage area;

фиг. 2 вид слева;fig. 2 left view;

фиг. 3 вид справа;fig. 3 right view;

фиг. 4 выносной элемент А.fig. 4 remote element A.

Манипулятор для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка выполнен в виде отдельно стоящего модуля, не связанного с корпусом станка и содержит основание 1, на котором закреплен привод 2 и направляющее устройство (фиг. 1). Направляющее устройство содержит стойку 3, стойку 4 и линейную направляющую 5. В стойках 3, 4 выполнены пазы 6 и 7 соответственно (фиг. 2, 3). В пазах 6, 7 с возможностью перемещения в рабочую зону станка размещена линейная направляющая 5. Стойки 3 и 4 идентичны, закреплены на основании 1 и расположены друг от друга на расстоянии, гарантирующем жесткость конструкции направляющего устройства. Жесткость конструкции предотвращает возникновение вибрации при работе устройства, исключает возможность смещения и повреждения оптических элементов лазерной головки, что ведет к увеличению срока эксплуатации лазерной головки.The manipulator for moving the laser head between the storage area and the working area of the machine is made in the form of a stand-alone module not connected to the machine body and contains a base 1, on which the drive 2 and the guide are fixed (Fig. 1). The guide device includes a post 3, a post 4 and a linear guide 5. The posts 3, 4 have grooves 6 and 7, respectively (Fig. 2, 3). In the grooves 6, 7, a linear guide 5 is placed with the possibility of moving into the working area of the machine. Racks 3 and 4 are identical, fixed on the base 1 and located at a distance from each other, which guarantees the rigidity of the guide device. The rigidity of the structure prevents vibration during device operation, eliminates the possibility of displacement and damage to the optical elements of the laser head, which leads to an increase in the service life of the laser head.

Возможны также варианты выполнения направляющего устройства, в которых количество стоек отличается от описываемого варианта. Количество и размеры стоек выбирают в зависимости от расстояния, на которое требуется переместить лазерную головку.There are also options for the implementation of the guide device, in which the number of racks differs from the described option. The number and dimensions of the racks are selected depending on the distance that you want to move the laser head.

Для равномерного перемещения лазерной головки привод 2 выполнен в виде стабилизирующего пневмоцилиндра. Шток привода 2 соединен с опорой 8 посредством сферической опоры 9, компенсирующей погрешности монтажа. Опора 8 представляет собой кронштейн Г-образной формы. На горизонтальной части опоры 8 имеются установочные элементы (не показано) для фиксации лазерной головки 10 на опоре 8. Вертикальная часть опоры 8 соединена с линейной направляющей 5. Таким образом, шток привода 2 не только перемещает лазерную головку 10, установленную на опоре 8, но и приводит в движение линейную направляющую 5. Направляющее устройство осуществляет стабильное равномерное перемещение лазерной головки 10 в рабочую зону станка по прямолинейной траектории. При этом жесткость конструкции исключает возникновение сил инерции, которые могут стать причиной смещения и внутренних повреждений оптических элементов лазерной головки, что повлечет за собой снижение срока эксплуатации лазерной головки.For uniform movement of the laser head, drive 2 is made in the form of a stabilizing pneumatic cylinder. The drive rod 2 is connected to the support 8 by means of a spherical support 9, which compensates for mounting errors. Support 8 is an L-shaped bracket. On the horizontal part of the support 8 there are adjusting elements (not shown) for fixing the laser head 10 on the support 8. The vertical part of the support 8 is connected to the linear guide 5. Thus, the drive shaft 2 not only moves the laser head 10 mounted on the support 8, but and drives the linear guide 5. The guide device carries out a stable uniform movement of the laser head 10 into the working area of the machine along a rectilinear trajectory. At the same time, the rigidity of the structure eliminates the occurrence of inertial forces that can cause displacement and internal damage to the optical elements of the laser head, which will lead to a reduction in the life of the laser head.

Система позиционирования опоры 8 включает систему позиционирования в рабочей зоне станка и систему позиционирования в зоне хранения. Система позиционирования опоры 8 в рабочей зоне станка содержит датчик конечного положения 11, конечный выключатель 12, упор 13 и гидроамортизатор 14. Датчик конечного положения 11 установлен на основании 1, а конечный выключатель 12 расположен на планке 15, которая закреплена на направляющей 5 на расстоянии, определяющем позицию лазерной головки 10 в рабочей зоне станка. Конструкция планки 15 предусматривает изменение ее положения на направляющей 5. Упор 13 выполнен на основании 1. Гидроамортизатор 14 установлен на планке 15. Гидроамортизатор 14 предназначен для замедления хода и плавной остановки опоры 8 в рабочей зоне станка. Система позиционирования опоры 8 в зоне хранения содержит датчик конечного положения 11, конечный выключатель 19, упор 16 и гидроамортизатор 17. Конечный выключатель 19 расположен на планке 20, которая закреплена на направляющей 5. Упор 16 выполнен на опоре 8. Гидроамортизатор 17 установлен на основании 1. Гидроамортизатор 17 предназначен для замедления хода и плавной остановки опоры 8 в зоне хранения.The support 8 positioning system includes a positioning system in the working area of the machine and a positioning system in the storage area. The positioning system of the support 8 in the working area of the machine includes an end position sensor 11, a limit switch 12, a stop 13 and a hydraulic shock absorber 14. The end position sensor 11 is installed on the base 1, and the limit switch 12 is located on the bar 15, which is fixed on the guide 5 at a distance, determining the position of the laser head 10 in the working area of the machine. The design of the bar 15 provides for changing its position on the guide 5. The stop 13 is made on the base 1. The hydraulic shock absorber 14 is installed on the bar 15. The hydraulic shock absorber 14 is designed to slow down and smoothly stop the support 8 in the working area of the machine. The support 8 positioning system in the storage area includes an end position sensor 11, a limit switch 19, a stop 16 and a hydraulic shock absorber 17. The limit switch 19 is located on the bar 20, which is fixed on the guide 5. The stop 16 is made on the support 8. The hydraulic shock absorber 17 is mounted on the base 1 Hydraulic shock absorber 17 is designed to slow down and smoothly stop support 8 in the storage area.

Заданную позицию лазерной головки в рабочей зоне станка получают при настройке взаимного расположения деталей системы позиционирования опоры в рабочей зоне станка.The specified position of the laser head in the working area of the machine is obtained by adjusting the relative position of the parts of the support positioning system in the working area of the machine.

При использовании манипулятора в станках, в которых крепление инструментов производится в шпинделе, на корпусе лазерной головки 10 может быть выполнен стержень 18, например, в форме конуса.When using the manipulator in machines in which the tools are fixed in the spindle, a rod 18 can be made on the body of the laser head 10, for example, in the form of a cone.

Предложенный манипулятор возможно использовать для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной в станках с ЧПУ, совмещающих металлообработку с аддитивными технологиями с разделенными рабочей зоной и зоной хранения лазерной головки. Вид металлообработки может быть любой. Далее будет рассмотрена работа предложенного манипулятора на примере станка с ЧПУ с разделенными рабочей зоной и зоной хранения лазерной головки, в котором инструменты для металлообработки и лазерная головка поочередно закрепляются в шпинделе.The proposed manipulator can be used to move the laser head between the storage area and the working area in CNC machines that combine metalworking with additive technologies with a separated working area and laser head storage area. The type of metalworking can be any. Next, the operation of the proposed manipulator will be considered using the example of a CNC machine with a separated working area and a laser head storage area, in which metalworking tools and a laser head are alternately fixed in the spindle.

Предложенный манипулятор работает следующим образомThe proposed manipulator works as follows

В нерабочем состоянии опора 8 с установленной на ней лазерной головкой 10 находится в зоне хранения станка. При подаче на привод 2 соответствующей команды от системы ЧПУ станка шток привода 2 приводит в движение опору 8 и линейную направляющую 5, которая двигаясь по пазам 6, 7 в стойках 3, 4 обеспечивает стабильное перемещение опоры 8 за счет жесткости направляющего устройства. При достижении опоры 8 заданной позиции в рабочей зоне станка, конечный выключатель 12 взаимодействует с датчиком конечного положения 11. Датчик конечного положения 11 передает сигнал, останавливающий работу привода 2. При остановке работы манипулятора гидроамортизатор 14 взаимодействует с упором 13 и осуществляет плавную остановку опоры 8. Шпиндель (не показано) захватывает лазерную головку 10 за стержень 18, а опора 8 возвращается в зону хранения. По завершении процесса наплавки опора 8 перемещается в рабочую зону станка, шпиндель устанавливает лазерную головку 10 на опору 8, которая возвращается в зону хранения. При достижении опоры 8 исходной позиции в зоне хранения конечный выключатель 19 взаимодействует с датчиком конечного положения 11, который передает сигнал, останавливающий работу привода 2. Плавная остановка опоры 8 в зоне хранения реализуется при взаимодействии гидроамортизатора 17 с упором 16.In the non-working state, the support 8 with the laser head 10 installed on it is located in the storage area of the machine. When a corresponding command is given to the drive 2 from the CNC system of the machine, the drive rod 2 drives the support 8 and the linear guide 5, which, moving along the grooves 6, 7 in the racks 3, 4, ensures the stable movement of the support 8 due to the rigidity of the guide device. When the support 8 reaches a predetermined position in the working area of the machine, the limit switch 12 interacts with the end position sensor 11. The end position sensor 11 transmits a signal that stops the drive 2. When the manipulator stops, the hydraulic shock absorber 14 interacts with the stop 13 and smoothly stops the support 8. A spindle (not shown) grips the laser head 10 by the rod 18 and the support 8 returns to the storage area. Upon completion of the welding process, the support 8 moves to the working area of the machine, the spindle sets the laser head 10 on the support 8, which returns to the storage area. When the support 8 reaches the initial position in the storage area, the limit switch 19 interacts with the end position sensor 11, which transmits a signal that stops the operation of the drive 2. The smooth stop of the support 8 in the storage area is realized when the hydraulic shock absorber 17 interacts with the stop 16.

Предложенное изобретение позволяет создать универсальный манипулятор в виде независимого модуля, не взаимодействующего с корпусом станка, с направляющим устройством жесткой конструкции и системой позиционирования с амортизаторами для замедления хода и плавной остановки опоры. Все это дает возможность сохранить целостность оптических элементов лазерной головки и как следствие продлить срок эксплуатации лазерной головки за счет исключения воздействия вибраций и сил инерции при перемещении лазерной головки.The proposed invention makes it possible to create a universal manipulator in the form of an independent module that does not interact with the machine body, with a rigid structure guide and a positioning system with shock absorbers to slow down and smoothly stop the support. All this makes it possible to preserve the integrity of the optical elements of the laser head and, as a result, extend the life of the laser head by eliminating the effects of vibrations and inertial forces when moving the laser head.

Сущность предлагаемого способа работы манипулятора поясняется с помощью фиг. 1, на которой представлен общий вид манипулятора в положении лазерной головки в зоне хранения.The essence of the proposed method of operation of the manipulator is illustrated with the help of Fig. 1, which shows a general view of the manipulator in the position of the laser head in the storage area.

Предлагаемый способ в предпочтительном варианте исполнения предполагает использование в станках, совмещающих обработку резанием с аддитивными технологиями. При этом инструменты для обработки резанием и лазерную головку поочередно закрепляют в специальном приспособлении станка. В процессе обработки заготовки резанием, лазерная головка находится в зоне хранения, физически отделенной от рабочей зоны станка.The proposed method in the preferred embodiment involves the use in machines that combine cutting with additive technologies. In this case, the cutting tools and the laser head are alternately fixed in a special fixture of the machine. During the machining of a workpiece by cutting, the laser head is located in a storage area that is physically separated from the working area of the machine.

Технологический процесс обработки заготовки может предусматривать поочередную работу металлообрабатывающего инструмента и лазерной головки. Предлагаемый способ заключается в том, что при возникновении необходимости обработки заготовки с использованием технологии лазерной наплавки, опору 8 с установленной на ней лазерной головкой 10 равномерно перемещают из зоны хранения в рабочую зону станка с использованием заявленного манипулятора. По достижении опоры 8 заданной позиции в рабочей зоне станка, выполняют плавную ее остановку. Лазерная головка 10 захватывается специальным приспособлением станка и остается в рабочей зоне для обработки заготовки с использованием технологии лазерной наплавки, а опора 8 возвращается в зону хранения. После завершения работы лазерной головки 10, опору 8 перемещают в рабочую зону, лазерную головку 10 устанавливают на опору 8, возвращают опору 8 в зону хранения и осуществляют плавную остановку опоры 8 в зоне хранения. При движении опоры 8 обеспечивается стабильность характеристик перемещения по прямолинейной траектории с помощью заявленного манипулятора, устраняя нежелательные колебания и вибрации, которые могли бы стать причиной смещения и внутренних повреждений оптических элементов лазерной головки и фактически увеличивая срок ее эксплуатации.The technological process of processing the workpiece may include the alternate operation of the metalworking tool and the laser head. The proposed method consists in the fact that if it becomes necessary to process the workpiece using laser cladding technology, the support 8 with the laser head 10 installed on it is evenly moved from the storage area to the working area of the machine using the claimed manipulator. Upon reaching the support 8 of a given position in the working area of the machine, it is smoothly stopped. The laser head 10 is captured by the machine tool and remains in the working area for processing the workpiece using laser cladding technology, and the support 8 returns to the storage area. After the operation of the laser head 10 is completed, the support 8 is moved to the working area, the laser head 10 is installed on the support 8, the support 8 is returned to the storage area, and the support 8 is smoothly stopped in the storage area. When the support 8 moves, the stability of the characteristics of movement along a rectilinear trajectory with the help of the claimed manipulator is ensured, eliminating unwanted oscillations and vibrations that could cause displacement and internal damage to the optical elements of the laser head and actually increasing its service life.

Реализованное в предложенном способе равномерное стабильное перемещение опоры манипулятора из зоны хранения в рабочую зону по прямолинейной траектории с плавной остановкой опоры в рабочей зоне и зоне хранения сохраняет настройки и целостность оптических элементов.Implemented in the proposed method, the uniform stable movement of the manipulator support from the storage area to the working area along a rectilinear trajectory with a smooth stop of the support in the working area and storage area preserves the settings and integrity of the optical elements.

Claims (18)

1. Манипулятор для перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка, содержащий1. A manipulator for moving the laser head between the storage area and the working area of the machine, containing - основание,- base, - направляющее устройство, имеющее линейную направляющую,- a guiding device having a linear guide, - опору для размещения лазерной головки,- a support for placing the laser head, - закрепленный на основании привод для перемещения опоры,- a drive fixed on the base for moving the support, - систему позиционирования опоры, - support positioning system, отличающийся тем, чтоcharacterized in that - основание выполнено в виде отдельно стоящего модуля,- the base is made in the form of a separate module, - направляющее устройство дополнительно включает по крайней мере одну стойку, закрепленную на основании, при этом- the guiding device additionally includes at least one post fixed on the base, while - упомянутая стойка выполнена с пазом, в котором размещена линейная направляющая с возможностью перемещения вместе с опорой в рабочую зону станка, причем- said rack is made with a groove in which a linear guide is placed with the possibility of moving together with the support to the working area of the machine, and - опора выполнена в виде кронштейна Г-образной формы, горизонтально направленная часть которого выполнена с возможностью установки на ней лазерной головки, а вертикально направленная часть которого прикреплена к линейной направляющей, при этом- the support is made in the form of an L-shaped bracket, the horizontally directed part of which is made with the possibility of mounting a laser head on it, and the vertically directed part of which is attached to the linear guide, while - система позиционирования опоры выполнена с амортизаторами для замедления хода и плавной остановки опоры в упомянутых зонах.- the support positioning system is made with shock absorbers for slowing down and smooth stop of the support in the mentioned areas. 2. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде пневмоцилиндра, шток которого соединен с опорой посредством сферической опоры.2. The manipulator according to claim 1, characterized in that the drive is made in the form of a pneumatic cylinder, the rod of which is connected to the support by means of a spherical support. 3. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что система позиционирования включает в себя систему позиционирования в рабочей зоне станка и систему позиционирования в зоне хранения. 3. The manipulator according to claim 1, characterized in that the positioning system includes a positioning system in the working area of the machine and a positioning system in the storage area. 4. Манипулятор по п. 3, отличающийся тем, что система позиционирования в рабочей зоне станка содержит датчик конечного положения, установленный на основании с возможностью взаимодействия с конечным выключателем, расположенным на планке, установленной на линейной направляющей, и упор, выполненный на основании с возможностью взаимодействия с одним из упомянутых амортизаторов, закрепленным на планке.4. The manipulator according to claim 3, characterized in that the positioning system in the working area of the machine contains an end position sensor installed on the base with the ability to interact with the limit switch located on the bar installed on the linear guide, and the stop, made on the base with the ability to interaction with one of the mentioned shock absorbers, fixed on the bar. 5. Манипулятор по п. 3, отличающийся тем, что система позиционирования в зоне хранения содержит упор, установленный на опоре с возможностью взаимодействия с другим из упомянутых амортизаторов, закрепленным на основании.5. The manipulator according to claim 3, characterized in that the positioning system in the storage area contains a stop mounted on a support with the possibility of interacting with another of the said shock absorbers fixed on the base. 6. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что амортизаторы выполнены в виде гидроамортизаторов.6. The manipulator according to claim 1, characterized in that the shock absorbers are made in the form of hydraulic shock absorbers. 7. Способ перемещения лазерной головки между зоной хранения и рабочей зоной станка, включающий использование манипулятора по любому из пп. 1-6, посредством которого опору с лазерной головкой равномерно перемещают по прямолинейной траектории из зоны хранения в рабочую зону станка и посредством системы позиционирования с амортизаторами осуществляют плавную остановку опоры в заданной позиции в рабочей зоне станка, а после использования лазерной головки на станке возвращают опору с лазерной головкой по прямолинейной траектории в зону хранения и посредством системы позиционирования с амортизаторами выполняют плавную остановку опоры в зоне хранения.7. The method of moving the laser head between the storage area and the working area of the machine, including the use of a manipulator according to any one of paragraphs. 1-6, by means of which the support with the laser head is uniformly moved along a rectilinear trajectory from the storage area to the working area of the machine, and by means of a positioning system with shock absorbers, the support is smoothly stopped at a given position in the working area of the machine, and after using the laser head on the machine, the support is returned with laser head along a straight path to the storage area and by means of a positioning system with shock absorbers, the support is smoothly stopped in the storage area.
RU2021121529A 2021-07-20 2021-07-20 Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine RU2770134C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121529A RU2770134C1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121529A RU2770134C1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770134C1 true RU2770134C1 (en) 2022-04-14

Family

ID=81212614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021121529A RU2770134C1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770134C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1335408A1 (en) * 1986-03-14 1987-09-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Технологический Институт Горного Машиностроения Automatic operator
RU2014201C1 (en) * 1989-06-26 1994-06-15 Тимофеев Андрей Николаевич Flexible production module
RU2438855C1 (en) * 2010-04-08 2012-01-10 ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Z-manipulator
US20180093325A1 (en) * 2015-03-20 2018-04-05 Dmg Mori Co., Ltd. Manufacturing machine
JP2019523712A (en) * 2016-06-07 2019-08-29 ザウアー ゲーエムベーハーＳＡＵＥＲ ＧｍｂＨ Machine tools for overlay welding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1335408A1 (en) * 1986-03-14 1987-09-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Технологический Институт Горного Машиностроения Automatic operator
RU2014201C1 (en) * 1989-06-26 1994-06-15 Тимофеев Андрей Николаевич Flexible production module
RU2438855C1 (en) * 2010-04-08 2012-01-10 ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" Z-manipulator
US20180093325A1 (en) * 2015-03-20 2018-04-05 Dmg Mori Co., Ltd. Manufacturing machine
JP2019523712A (en) * 2016-06-07 2019-08-29 ザウアー ゲーエムベーハーＳＡＵＥＲ ＧｍｂＨ Machine tools for overlay welding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5102632B2 (en) Laser processing machine
EP2463055B1 (en) Ram guiding apparatus of machine tool
KR100588478B1 (en) Vertical lathe
KR101497075B1 (en) Numerical control machine tool
JP5013569B2 (en) Die-sinker EDM
KR102341443B1 (en) Five- Axis Machining Apparatus
KR101430047B1 (en) Saddle for gantry roader and the gantry roader using the same
JPWO2014061210A1 (en) Machine Tools
CN106141459A (en) Self adaptation laser cutting machine cutting head protection device
CN104669023A (en) Machine tool
TWI504453B (en) Composite lathe and workpiece machining method
KR100493596B1 (en) Machine tool
RU2770134C1 (en) Manipulator and method for moving the laser head between the storage area and the working area of ​​the machine
KR20150101207A (en) X-axis transfering device of machine tool
CN101970172B (en) Machine tool
JP4638980B2 (en) Double row processing machine with sliders back to back
JP7116172B2 (en) Machine Tools
WO2022219773A1 (en) Machine tool
KR20200106658A (en) Apparatus for exchanging a tool of a boring bar and method of exchanging a tool of a boring bar using the same
CN111069797A (en) Automatic device and method for forming micropores of foil through laser high-speed impact
RU2727133C1 (en) Turning machining center
WO2022219771A1 (en) Machine tool
KR102640978B1 (en) Chain drive tool magazine with positioning apparatus
CN220560906U (en) Horizontal machining center with inclined lathe bed
KR100729473B1 (en) machining center with 3 axis integrated structure