阅读说明：本技术 一种智能型三维激光切割用工业机器人 (Intelligent three-dimensional laser cutting industrial robot ) 是由 张竹青 许洋洋 陈高丽 李金佩 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能型三维激光切割用工业机器人,其包括装置主体、支撑底座、内置传动组件、激光切割装置以及工件装夹组件,所述装置主体内部下侧中心位置安装有工件装夹组件,所述工件装夹组件对待加工工件有效夹持固定,并控制调节待加工工件垂直面倾斜角度,所述装置主体内部上侧横向排设有内传动组件,所述内传动组件有效控制激光切割装置在水平方向上以一定速率定向进行滑移；所述内传动组件上安装有激光切割装置,该所述激光切割装置通过激光热熔作用对工件未夹持部位进行有效切割分离；所述装置主体内部左右两侧还设置有空气排流系统,所述空气排流系统在激光切割装置进行切割工作时将其产生的烟气及时从中排出。(The invention discloses an intelligent industrial robot for three-dimensional laser cutting, which comprises a device main body, a supporting base, a built-in transmission assembly, a laser cutting device and a workpiece clamping assembly, wherein the workpiece clamping assembly is arranged at the center of the lower side in the device main body, and is used for effectively clamping and fixing a workpiece to be processed and controlling and adjusting the vertical plane inclination angle of the workpiece to be processed; the inner transmission assembly is provided with a laser cutting device, and the laser cutting device effectively cuts and separates the unclamped part of the workpiece through the laser hot melting effect; the left side and the right side in the device main body are also provided with air drainage systems, and the air drainage systems timely discharge smoke generated by the laser cutting device when the laser cutting device performs cutting operation.)

一种智能型三维激光切割用工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人激光切割设备技术领域，具体为一种智能型三维激光切割用工业机器人。

背景技术

智能型工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。智能型工业机器人按照编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。而在工业生产领域，存在许多加工工序，针对切割生产领域而言，用于工业机器人的激光切割装置将激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束，激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。现有技术中，大多数工业机器人用激光切割装置仅能实现对工件的平剖或竖剖，受其运动轨迹约束，其工作灵活性较低，不能达到真正的三维立体式切割，为此，我们提出一种工业切割用机器人，因此有必要提出一种智能型三维激光切割用工业机器人，以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能型三维激光切割用工业机器人，其包括装置主体、支撑底座、内置传动组件、激光切割装置以及工件装夹组件，其中，所述装置主体的端面外侧密封设置有工作窗口，该所述工作窗口将待加工工件放入或从装置主体内取出，且所述装置主体的下端面内嵌固定有支撑底座，并通过所述支撑底座支撑固定在地面上，所述装置主体内部下侧中心位置安装有工件装夹组件，所述工件装夹组件对待加工工件有效夹持固定，并控制调节待加工工件垂直面倾斜角度，使得所述激光切割装置对其斜剖面进行横向切割工作，

所述装置主体内部上侧横向排设有内传动组件，所述内传动组件有效控制激光切割装置在水平方向上以一定速率定向进行滑移；

所述内传动组件上安装有激光切割装置，该所述激光切割装置通过激光热熔作用对工件未夹持部位进行有效切割分离；

所述装置主体内部左右两侧还设置有空气排流系统，所述空气排流系统在激光切割装置进行切割工作时将其产生的烟气及时从中排出。

作为本发明的一种优选技术方案，所述内置传动组件包括固定滑轨、上支撑架、连接件、驱动导座、中心轴杆以及主滑动架，其中，所述装置主体的上端面内嵌固定有连接板件，所述上支撑架通过多个连接件与连接板件连接固定，所述上支撑架内横向安装有固定滑轨，该所述固定滑轨的横截面呈十字形结构，使得所述激光切割装置在装置主体的中部进行横向以及纵向滑移，

所述固定滑轨上可相对滑动的设置有驱动导座，所述驱动导座通过内置驱动轮沿所述固定滑轨进行定向滑移，所述驱动导座的下端面竖直安装有中心轴杆，所述中心轴杆的另一端连接固定有主滑动架，

所述主滑动架的横截面呈倒[形结构，所述激光切割装置可相对上下滑动的限位固定在主滑动架上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述中心轴杆外套接有轴承座，并通过所述轴承座可相对转动的固定在驱动导座上，所述驱动导座外还设置有驱动电机，该所述驱动电机的输出轴通过齿轮啮合传动作用驱动所述中心轴杆圆周旋转，使得所述激光切割装置以中心轴杆所在直线为旋转中心进行圆周旋转工作。

作为本发明的一种优选技术方案，所述激光切割装置包括导向承座、激光发射头以及尾部接收器，其中，所述主滑动架左右两侧对称设置有两个导向承座，所述导向承座可上下滑动的固定在主滑动架上，一侧所述导向承座上横向固定有激光发射头，另一侧所述导向承座安装有尾部接收器，所述尾部接收器在激光发射头发射激光对工件进行切割时，其对激光射线尾部弱光源有效吸收处理；

所述导向承座靠近激光发射头一侧同向安装有初步定位组件，该所述初步定位组件在激光切割装置进行切割工作前有效对激光射线初步接触工件表面的切割点进行初步定位，以便于控制激光切割装置从工件中部或工件贴合边缘处进行切割工作。

作为本发明的一种优选技术方案，所述初步定位组件包括固定端座、导向槽、光源发射组一、光源发射组二以及可调伸缩杆，其中，所述固定端座固定设置在导向承座上，所述固定端座内上下对称设置有导向槽，该所述导向槽的横截面呈倒勾形结构，且其弧形勾槽位于固定端座的内部偏外侧，

所述导向槽上可相对滑动的连接设置有光源发射组一以及光源发射组二，所述光源发射组一以及光源发射组二均通过其端面固定件限位固定在导向槽上，所述光源发射组一以及光源发射组二尾部铰接有连接支杆，所述连接支杆的另一端与支撑件连接固定，

所述固定端座内横向安装有可调伸缩杆，所述可调伸缩杆的输出端与支撑件相连接，使得当所述可调伸缩杆进行伸缩时，其通过连接支杆控制光源发射组一以及光源发射组二在导向槽上进行定向滑移，在光源发射组一与光源发射组二的照射点重合时即为该激光切割装置的初步切割定位点。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主滑动架的上端面固定有储料桶座，且，所述主滑动架的下端面内侧横向安装有输送管件，所述输送管件上均匀排设有多个雾化喷头，使得所述雾化喷头将储料桶座内的存储液以雾化形式喷出，在装置主体内部形成局部雾气，以便于所述光源发射组一与光源发射组二在进行照射定位时清晰产生光线照射交错轨迹。

作为本发明的一种优选技术方案，所述工件装夹组件包括机械夹盘、弧形滑轨以及导向台座，其中，所述装置主体的内部下侧中心位置固定设置有弧形滑轨，该所述弧形滑轨上通过导向台座可相对滑动的设置有机械夹盘，并通过所述机械夹盘对待加工工件进行临时夹持固定，使得当所述导向台座在弧形滑轨上进行定向滑移时，其对待加工工件垂直面倾角进行控制调节，以便于所述激光切割装置对工件进行斜面剖切；

所述导向台座内还安装有旋转电机，所述旋转电机驱动所述机械夹盘单向圆周旋转。

作为本发明的一种优选技术方案，所述空气排流系统包括排流板件、进风腔室、排风腔室、导流扇叶以及通风排件，其中，所述装置主体内部对称设置有排流板件，各所述排流板件引导内外部空气交换流动，且，所述装置主体内部位于工件装夹组件通过通风排件形成进风腔室以及排风腔室，所述进风腔室将装置主体外部气流引入内部，并通过通风排件进行排放；所述排风腔室将装置主体内部气流向外引出，并通过通风排件将切割时产生的烟气排放至外部，

所述装置主体内靠近排流板件的一侧对称设置有导流扇叶。

与现有技术相比，本发明提供了一种智能型三维激光切割用工业机器人，具备以下有益效果：

本发明中，在装置主体的内部中心位置安装有工件装夹组件，通过工件装夹组件对待加工工件进行临时夹持固定，此中，机械夹盘可通过导向台座沿弧形滑轨进行定向滑移，以便于调整工件垂直面倾斜偏角，使得激光切割装置能对工件进行斜剖，该激光切割装置上下可相对滑动的固定在主滑动架上，可实现工件竖直切割，并可经由驱动导座进行水平横向驱动，达到平剖效果；且，激光切割装置通过中心轴杆可相对转动的固定在驱动导座上，使得其在对平面厚度较高的工件进行切割时，经由圆周旋转对工件边缘位置进行逐步伸入，从而完成切割分离，相对于一般装置而言其具有较高的使用灵活性；在导向承座上还安装还有初步定位组件，该初步定位组件在激光切割装置进行切割工作前有效对激光射线初步接触工件表面的切割点进行初步定位，以便于控制激光切割装置从工件中部或工件贴合边缘处进行切割工作，为提高初步定位组件的光线轨迹交错清晰度，通过雾化喷头在装置主体内部形成局部雾气，方便使用观察；在装置主体的内部设置有气排流系统，其在激光切割装置进行切割工作时将其产生的烟气及时从中排出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中内置传动组件的结构示意图；

图3为本发明中激光切割装置的结构示意图；

图4为本发明中初步定位组件的剖视图；

图5为本发明中输送管件的结构示意图；

图6为本发明中工件装夹组件的结构示意图；

图7为本发明中空气排流系统的排流示意图；

图中：1装置主体、2支撑底座、3内置传动组件、301上支撑架、302固定滑轨、303连接件、304驱动导座、305中心轴杆、306主滑动架、307储料桶座、308输送管件、309雾化喷头、4工件装夹组件、401机械夹盘、402导向台座、403弧形滑轨、5激光切割装置、501导向承座、502激光发射头、503尾部接收器、6空气排流系统、601排流板件、602导流扇叶、603进风腔室、604排风腔室、605、通风排件、7初步定位组件、701固定端座、702光源发射组一、703导向槽、704连接支杆、705光源发射组二、706支撑件、707可调伸缩杆。

具体实施方式

参照图1，本发明提供一种技术方案：一种智能型三维激光切割用工业机器人，其包括装置主体1、支撑底座2、内置传动组件3、激光切割装置5以及工件装夹组件4，其中，所述装置主体1的端面外侧密封设置有工作窗口，该所述工作窗口将待加工工件放入或从装置主体1内取出，且所述装置主体1的下端面内嵌固定有支撑底座2，并通过所述支撑底座2支撑固定在地面上，所述装置主体1内部下侧中心位置安装有工件装夹组件4，所述工件装夹组件4对待加工工件有效夹持固定，并控制调节待加工工件垂直面倾斜角度，使得所述激光切割装置5对其斜剖面进行横向切割工作，

所述装置主体1内部上侧横向排设有内传动组件3，所述内传动组件3有效控制激光切割装置5在水平方向上以一定速率定向进行滑移切割；

所述内传动组件3上安装有激光切割装置5，该所述激光切割装置5通过激光热熔作用对工件未夹持部位进行有效切割分离，此中，工件在装夹完成后其待切割加工部位应高于激光切割装置垂直面切割下限，以确保激光切割装置能在有效切割范围内对工件进行切割加工；

所述装置主体1内部左右两侧还设置有空气排流系统6，所述空气排流系统6在激光切割装置5进行切割工作时将其产生的烟气及时从中排出。

参照图2，本实施例中，所述内置传动组件3包括固定滑轨302、上支撑架301、连接件303、驱动导座304、中心轴杆305以及主滑动架306，其中，所述装置主体1的上端面内嵌固定有连接板件，所述上支撑架301通过多个连接件303与连接板件连接固定，所述上支撑架301内横向安装有固定滑轨302，该所述固定滑轨302的横截面呈十字形结构，使得所述激光切割装置5在装置主体1的中部进行横向以及纵向滑移，

所述固定滑轨302上可相对滑动的设置有驱动导座304，所述驱动导座304通过内置驱动轮沿所述固定滑轨302进行定向滑移，所述驱动导座304的下端面竖直安装有中心轴杆305，所述中心轴杆305的另一端连接固定有主滑动架306，

所述主滑动架306的横截面呈倒[形结构，所述激光切割装置5可相对上下滑动的限位固定在主滑动架306上，此中，激光切割装置一方面能通过驱动导座在主滑动架上的横向滑动实现对工件的水平加工，该驱动导座可由横向或纵向进行滑移，另一方面，激光切割装置在完成垂直面定位后，经由其在主滑动架上的上下滑动，完成对工件垂直切面的切割。

本实施例中，所述中心轴杆305外套接有轴承座，并通过所述轴承座可相对转动的固定在驱动导座304上，所述驱动导座304外还设置有驱动电机，该所述驱动电机的输出轴通过齿轮啮合传动作用驱动所述中心轴杆圆周旋转，使得所述激光切割装置5以中心轴杆305所在直线为旋转中心进行圆周旋转工作，通过控制激光切割装置在水平面上进行圆周旋转切割工作，在切割过程中，可经由工件边缘圆周切割，使得待切割部位与工件局部分离，再缓慢横向切入，提高切割精准度。

参照图3，本实施例中，所述激光切割装置5包括导向承座501、激光发射头502以及尾部接收器503，其中，所述主滑动架306左右两侧对称设置有两个导向承座501，所述导向承座501可上下滑动的固定在主滑动架306上，一侧所述导向承座501上横向固定有激光发射头502，另一侧所述导向承座501安装有尾部接收器503，所述尾部接收器503在激光发射头502发射激光对工件进行切割时，其对激光射线尾部弱光源有效吸收处理；需要注意的是，该尾部接收器应始终与激光发射头处于同一水平面上。

所述导向承座501靠近激光发射头502一侧同向安装有初步定位组件7，该所述初步定位组件7在激光切割装置5进行切割工作前有效对激光射线初步接触工件表面的切割点进行初步定位，以便于控制激光切割装置5从工件中部或工件贴合边缘处进行切割工作。

参照图4，本实施例中，所述初步定位组件7包括固定端座701、导向槽703、光源发射组一702、光源发射组二705以及可调伸缩杆707，其中，所述固定端座701固定设置在导向承座501上，所述固定端座701内上下对称设置有导向槽703，该所述导向槽703的横截面呈倒勾形结构，且其弧形勾槽位于固定端座701的内部偏外侧，

所述导向槽703上可相对滑动的连接设置有光源发射组一702以及光源发射组二705，所述光源发射组一702以及光源发射组二705均通过其端面固定件限位固定在导向槽703上，所述光源发射组一702以及光源发射组二705尾部铰接有连接支杆704，所述连接支杆704的另一端与支撑件706连接固定，

所述固定端座701内横向安装有可调伸缩杆707，所述可调伸缩杆707的输出端与支撑件706相连接，使得当所述可调伸缩杆707进行伸缩时，其通过连接支杆704控制光源发射组一702以及光源发射组二705在导向槽703上进行定向滑移，在光源发射组一702与光源发射组二705的照射点重合时即为该激光切割装置的初步切割定位点，此中，在切割工作前可先对切割点进行初步定位，以控制其初步切口方向，在完成一次切割工序后再进行切割点定位，实现对工件的反复切割工作。

参照图5，本实施例中，所述主滑动架306的上端面固定有储料桶座307，且，所述主滑动架306的下端面内侧横向安装有输送管件308，所述输送管件308上均匀排设有多个雾化喷头309，使得所述雾化喷头309将储料桶座307内的存储液以雾化形式喷出，在装置主体1内部形成局部雾气，以便于所述光源发射组一702与光源发射组二705在进行照射定位时清晰产生光线照射交错轨迹，提高光线照射清晰度。

参照图6，本实施例中，所述工件装夹组件4包括机械夹盘401、弧形滑轨403以及导向台座402，其中，所述装置主体1的内部下侧中心位置固定设置有弧形滑轨403，该所述弧形滑轨403上通过导向台座402可相对滑动的设置有机械夹盘401，并通过所述机械夹盘401对待加工工件进行临时夹持固定，使得当所述导向台座402在弧形滑轨403上进行定向滑移时，其对待加工工件垂直面倾角进行控制调节，以便于所述激光切割装置5对工件进行斜面剖切；

所述导向台座内还安装有旋转电机，所述旋转电机驱动所述机械夹盘单向圆周旋转，此中，经由导向台座调整工件垂直面角度后，通过将工件圆周旋转，激光切割装置能进行定点切割工作，从而对工件进行修边磨平工序。

参照图7，本实施例中，所述空气排流系统6包括排流板件601、进风腔室603、排风腔室604、导流扇叶602以及通风排件605，其中，所述装置主体1内部对称设置有排流板件601，各所述排流板件601引导内外部空气交换流动，且，所述装置主体1内部位于工件装夹组件通过通风排件605形成进风腔室603以及排风腔室604，所述进风腔室603将装置主体1外部气流引入内部，并通过通风排件605进行排放；所述排风腔室604将装置主体1内部气流向外引出，并通过通风排件605将切割时产生的烟气排放至外部，

所述装置主体1内靠近排流板件601的一侧对称设置有导流扇叶602，提高气流流动性。

具体地，在对工件进行切割加工时，先通过机械夹盘对工件未加工部位进行定位夹持，确定切割工序后（包括水平切割、垂直切割或圆周旋转切割），调整激光切割装置的初步位置，利用初步定位组件对激光射线初步接触工件表面的切割点进行初步定位，此中，在光源发射组一与光源发射组二的照射点重合处，即为该激光切割装置的初步切割定位点，再由激光切割装置对工件进行初步切割工作，且，在切割过程中，空气排流系统实现内外气流交换，及时将切割产生的烟气进行排除。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。