一种汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构的制作方法

本发明涉及汽车钣金加工领域，特别是一种汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构。

背景技术：

激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻功、电器与电子、石油和冶金等工业部门。激光切割与其他切割方法相比，最大的区别是它具有高速、高精度、和高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割过程容易实现自动化控制等优点。在汽车车身的钣金件中很多都是需要激光切割来完成型面的切割和孔位的切割，由于车身造型的复杂，车身钣金类零件的三维曲面形状变化极大，这样很大程度上提高了其成型和切边的难度。模具和传统的切割设备其操作和成本都有很大的局限性，往往一个复杂曲面需要几序模具来完成，这样既增加了生产周期又浪费了成本。传统的平面激光切割设备是针对二维平面的切割，不能对三维曲面零件进行高精度的切割，有一些大型的三维激光切割设备需要从国外进口，设备价格昂贵，切割范围有很大的限制。机器人三维激光切割设备成功的利用了机械手臂的六轴功能，并辅助外部轴的动作对机器人手臂不能或不便达到的轨迹进行了优化，更加合理的精确的完成了机器人的切割动作。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构，包括工业六轴机器人、激光加工头，一组夹具机构，一组滑动机构，一组翻转机构和外围墙,所述工业六轴机器人、激光加工头，一组夹具机构，一组滑动机构和一组翻转机构均位于外围墙内，所述激光加工头安装在工业六轴机器人第六轴的转盘上,所述夹具机构位于翻转机构上方，所述翻转机构位于滑动机构上，所述夹具机构是由支架、安装在支架侧表面中心部的强力夹紧气缸、连接在强力夹紧气缸伸缩端上的加紧臂、固定连接在加紧臂上的辅助杆、分别设置在辅助杆两端的压紧头和分别设置在支架侧表面，且靠近两端处的仿型限位块共同构成的，所述滑动机构是由底座、安装在底座上的直线导轨和设置在直线导轨侧表面的无杆气缸共同构成的，所述无杆气缸的移动端活动安装在直线导轨上，所述翻转机构是由基座、分别设置在基座外上表面，且靠近两端处的减速机架和轴承架、安装在减速机架上的减速机、安装在轴承架内的轴承、安装在减速机旋转端上的一号安装座和活动插装在轴承内的二号安装座共同构成的。

所述夹具机构中的支架固定安装在翻转机构中的一号安装座和二号安装座上，所述翻转机构的底座固定安装在滑动机构中无杆气缸的移动端上。

所述外围墙外前侧表面均加工有安装入料口，所述直线导轨一端通过入料口伸出外围墙外侧。

所述减速机的驱动端的旋转角度为0°-180°。

所述无杆气缸的长度略小于直线导轨的长度。

利用本发明的技术方案制作的汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构，本装置是在六轴机器人六个自由度的基础上又在外部增加了一个滑动机构和一个翻转机构，相当于又增加了两个自由度，使整个装置达到八个自由度，这样可根据不同的使用需求来满足用户对各种复杂零件的激光切割，它有效的填补了机器人自由度达不到的限制，同时提高了工作的效率。

附图说明

图1是本发明所述汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构结构示意图；

图2是本发明所述汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构外部结构示意图；

图3是本发明所述夹具机构、滑动机构和翻转机构之间配合的结构示意图；

图4是本发明所述夹具机构结构示意图；

图5是本发明所述翻转机构的结构示意图；

图6是本发明所述滑动机构的结构示意图；

图7是本发明所述强力夹紧气缸与加紧臂之间配合的结构示意图；

图中，1、工业六轴机器人；2、激光加工头；3、外围墙；4、支架；5、强力夹紧气缸；6、加紧臂；7、辅助杆；8、压紧头；9、仿型限位块；10、底座；11、直线导轨；12、无杆气缸；13、基座；14、减速机架；15、二号安装座；16、轴承架；17、减速机；18、一号安装座；19、轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图-6所示，一种汽车车身钣金件机器人三维激光切割装置的八轴机构，包括工业六轴机器人（1）、激光加工头（2），一组夹具机构，一组滑动机构，一组翻转机构和外围墙（3）,所述工业六轴机器人（1）、激光加工头（2），一组夹具机构，一组滑动机构和一组翻转机构均位于外围墙内，所述激光加工头（2）安装在工业六轴机器人（1）第六轴的转盘上,所述夹具机构位于翻转机构上方，所述翻转机构位于滑动机构上，所述夹具机构是由支架（4）、安装在支架（4）侧表面中心部的强力夹紧气缸（5）、连接在强力夹紧气缸（5）伸缩端上的加紧臂（6）、固定连接在加紧臂（6）上的辅助杆（7）、分别设置在辅助杆（7）两端的压紧头（8）和分别设置在支架（4）侧表面，且靠近两端处的仿型限位块（9）共同构成的，所述滑动机构是由底座（10）、安装在底座（10）上的直线导轨（11）和设置在直线导轨（11）侧表面的无杆气缸（12）共同构成的，所述无杆气缸（12）的移动端活动安装在直线导轨（11）上，所述翻转机构是由基座（13）、分别设置在基座（13）外上表面，且靠近两端处的减速机架（14）和轴承架（16）、安装在减速机架（14）上的减速机（17）、安装在轴承架（16）内的轴承（19）、安装在减速机（17）旋转端上的一号安装座（18）和活动插装在轴承（19）内的二号安装座（15）共同构成的；所述夹具机构中的支架（4）固定安装在翻转机构中的一号安装座（18）和二号安装座（15）上，所述翻转机构的底座（10）固定安装在滑动机构中无杆气缸（12）的移动端上；所述外围墙（3）外前侧表面均加工有安装入料口，所述直线导轨（11）一端通过入料口伸出外围墙（3）外侧；所述减速机的驱动端的旋转角度为0°-180°；所述无杆气缸（11）的长度略小于直线导轨（12）的长度。

本实施方案的特点为，工业六轴机器人、激光加工头，一组夹具机构，一组滑动机构和一组翻转机构均位于外围墙内，激光加工头安装在工业六轴机器人第六轴的转盘上,夹具机构位于翻转机构上方，翻转机构位于滑动机构上，夹具机构是由支架、安装在支架侧表面中心部的强力夹紧气缸、连接在强力夹紧气缸伸缩端上的加紧臂、固定连接在加紧臂上的辅助杆、分别设置在辅助杆两端的压紧头和分别设置在支架侧表面，且靠近两端处的仿型限位块共同构成的，滑动机构是由底座、安装在底座上的直线导轨和设置在直线导轨侧表面的无杆气缸共同构成的，无杆气缸的移动端活动安装在直线导轨上，翻转机构是由基座、分别设置在基座外上表面，且靠近两端处的减速机架和轴承架、安装在减速机架上的减速机、安装在轴承架内的轴承、安装在减速机旋转端上的一号安装座和活动插装在轴承内的二号安装座共同构成的，本装置是在六轴机器人六个自由度的基础上又在外部增加了一个滑动机构和一个翻转机构，相当于又增加了两个自由度，使整个装置达到八个自由度，这样可根据不同的使用需求来满足用户对各种复杂零件的激光切割，它有效的填补了机器人自由度达不到的限制，同时提高了工作的效率。

在本实施方案中，汽车车身的钣金件固定在夹具上，夹具机构是定位汽车车身钣金件的装置，通过钣金件的定位孔或者型面用强力夹紧气缸固定钣金件，钣金件通过仿型限位块定位位置, 通气后强力压紧缸带两个压紧头压紧钣金件,并把夹具装置安装在滑动装置上这样保证钣金件在割过程中的位置是固定的,达到切割的一致性，通过滑动机构把夹具和钣金件滑移到内部的切割区域，激光加工头安装在机器人的第六轴的转盘上，由机器人带动激光加工头配合外部翻转机构协调动作达到切割钣金件的目的，机器人采用六轴机器人，机器人的前端安装激光加工头，由机器人的运动带动激光加工头实现三维空间轨迹，夹具机构安装在翻转机构的一号安装座和二号安装座上，减速机带动翻转架子翻转时可以实现夹具的翻转；翻转机构安装在无杆气缸和导轨上，由无杆气缸带动翻转机构的水平滑移实现夹具的移动同时配合外部翻转机构实现和机器人运动轨迹的互补，实现复杂型面的切割，滑动机构是机器人六轴之外的增加的一个自由度，通过无杆气缸和直线导轨实现水平滑动，其目的是方便人工在把钣金件放置到夹具上，然后再通过滑动装置滑移到工作区域，翻转机构是机器人六轴之外的增加的一个自由度，通过伺服电机和减速机精准控制钣金件的180度翻转，以补偿机器人六轴达不到的自由度，这样既提高了激光切割的范围又节省了工时，外围机构是激光切割的工作区域，机器人，滑动、翻转机构都安装在外围机构的基板上，以保证他们之间的相对位置是固定的，并且所有动作都通过PLC控制，方便后期现场对机器人进行试教调试，具体使用时：在上一序模具热成型完成后，人工把钣金件按定位方式放置在夹具上，强力夹紧缸接通气源带动夹紧臂压紧钣金件；滑动机构无杆气缸接通气源带动夹具机构滑动到切割工作区域；当机器人接收到车身钣金件到位的信息后，带动激光加工头准备切割工件，同时翻转机构的减速机接收到信号配合机器人同时进行钣金件的切割；当切割程序结束后，机器人回到原点位置，然后滑动机构带着夹具和钣金件回到人工上件的位置，接通气源打开强力夹具气缸，人工取走切割好的钣金件，然后进入下一个循环。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些机构所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。