一种激光切割机上下料机器人的制作方法

本发明属于搬运设备技术领域，特别涉及一种用于切割机的上下料机器人。

背景技术：

激光切割机是利用激光器发射出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，同时与激光束同轴的高压气体将熔化或气化的金属吹走，随着激光束与工件相对位置的改变，最终使工件形成切缝，达到切割的目的。利用激光切割机切割板料时，需要人工将待切割的板料从原料区搬运到交换工作台上，激光切割机对板料进行切割后，还需要人工将切割好的板料搬运到下料区，人工搬运费时费力，切割效率低下，导致企业的加工效率较低。

现有技术中，有一种上下料机器人，其专利申请号：201520470795.2；申请日：2015.06.25；其结构包括括底座、升降气缸、回转气缸、气缸安装板、配重、水平气缸、手指安装板、气动手指；气动手指安装在手指安装板上，手指安装板安装在所述水平气缸上，水平气缸安装在气缸安装板上，配重安装在所述气缸安装板上，气缸安装板安装在所述回转气缸上，回转气缸安装在所述升降气缸上，升降气缸安装在所述底座上。升降气缸、回转气缸和水平气缸的单独或合成运动，控制气动手指上的夹钳完成零件的抓取和释放，能够提高上下料的生产效率，降低工人劳动强度。其不足之处在于：气动手指的夹钳只能用来抓取宽度较窄的工件，板料的宽度较宽，气动手指无法抓取板料并搬运到指定位置，无法与激光切割机配合快速高效地切割板料。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种激光切割机上下料机器人，能够抓取宽度较宽的板料，抓取待切割的板料送到交换工作台上，激光切割机切割完成后，可以抓取切割好的板料送到下料区，上料和下料过程实现自动化，省时省力，快速高效，提高板料切割效率。

本发明的目的是这样实现的：一种激光切割机上下料机器人，包括移动横梁，移动横梁的两端均通过支撑滚轮支撑在相应纵向导轨上，每条纵向导轨的下方均设有至少两根支撑底柱，移动横梁上设置有可驱动移动横梁沿纵向导轨移动的驱动机构一，移动横梁上活动连接有升降杆，升降杆的下端设置有升降座，升降座上左右对应设置有至少一对侧移支架，升降座上对应各侧移支架分别设有导向块，所述侧移支架包括水平部和竖直部，侧移支架竖直部上固定连接有叉齿支架，叉齿支架上设置有叉齿，所述每对叉齿互相对应设置，所述升降座上设置有可带动每对侧移支架相向或反向移动的驱动机构二，所述升降座下部左右对应设置有至少一对挡板支座，每个挡板支座上均铰接有挡板，所述挡板与位于挡板下方的叉齿相对应设置，所述挡板上设置有挡齿，所述挡齿与对应叉齿的齿槽互相错开设置，所述升降座上设置有驱动对应挡板摆动的驱动机构三；所述升降座下方活动连接有可上下移动的吸盘座，吸盘座下部排列设置有若干固定吸盘，吸盘座上的固定吸盘可上升到位于叉齿上方的位置，吸盘座可下降到位于叉齿下方的位置。

本发明的上下料机器人不工作时，升降座位于交换工作台的上方，升降座上的一对叉齿处于闭合状态，吸盘座位于叉齿上方，挡齿处于张开状态，原料区堆叠有若干块板料；上料时，驱动机构一带动移动横梁沿着纵向导轨移动到原料区上方，升降杆下降带动升降座移动到靠近板料的位置，驱动机构二带动每对侧移支架反向移动，一对叉齿张开，吸盘座下降到固定吸盘贴靠着最上方的板料的位置，驱动机构二带动每对侧移支架相向移动，一对叉齿闭合，固定吸盘将板料吸起来，升降杆上升将板料抬起来，移动横梁横移将板料送到交换工作台上，完成上料，激光切割机对板料进行切割；下料时，移动横梁移动到交换工作台上方，驱动机构二带动一对叉齿张开，升降杆下降到靠近切割成型的板料的位置，驱动机构二带动一对叉齿闭合，叉齿将切割成型的板料叉起，切割成型的板料来到叉齿上方，升降杆和移动横梁配合动作将切割成型的板料送到下料区，驱动机构三带动挡板摆动，挡板上的挡齿伸进叉齿的齿槽中，挡齿挡住切割成型的板料的侧面，驱动机构二带动一对叉齿逐渐打开，切割成型的板料在挡齿的导向作用下缓缓落在下料区，完成下料。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够抓取待切割的板料送到交换工作台上，让激光切割机进行切割，切割完成后，机器人可以抓取切割成型的板料，整体搬运到下料区，提高了上料和下料的效率，上料和下料过程实现自动化，省时省力；既可以上料，又可以下料，上料和下料动作互不干扰，更加方便高效；挡板挡齿可以在挡料和不挡料的状态间切换，叉料时挡齿位于叉齿上方，下料时挡齿伸进叉齿的齿槽，叉料和下料动作互不影响；上下料机器人和激光切割机配合工作，由于上料和下料的效率提高了，板料切割的效率也得到提高。

为了提高移动横梁的稳定性，使得移动横梁移动时更加平稳，所述每条纵向导轨下方间隔设置有3根支撑底柱，两条纵向导轨下方之间设置有2根上加强横梁和3根下加强横梁，相邻的2根支撑底柱之间设置有加强纵梁。上加强横梁、下加强横梁、加强纵梁、支撑底柱和纵向导轨整体形成一个框架，结构更加稳定。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构一包括安装在移动横梁上的驱动电机一，驱动电机一的输出轴经传动箱与传动轴一相连，传动轴一与移动横梁的轴线平行，传动轴一的两端均设置有电机链轮，移动横梁的两端均设置有换向链轮一、换向链轮二和换向链轮三，换向链轮一和换向链轮三的轮轴位于同一平面，换向链轮二位于换向链轮一上方，所述电机链轮上啮合有链条，链条的一端绕过换向链轮一右侧后固定连接在对应上加强横梁上，链条的另一端先绕过换向链轮二上侧，再绕过换向链轮三左侧后固定连接在对应上加强横梁上，所述链条的两端均设置有链条张紧装置。驱动电机一带动传动轴一转动，电机链轮带动换向链轮一、换向链轮二和换向链轮三沿着链条滚动，移动横梁的支撑滚轮沿着纵向导轨滚动，移动横梁实现沿着纵向导轨自由移动，只需要一根水平的链条就实现移动横梁的水平横移，不需要首尾相连的链条，结构紧凑，传动方便。

作为本发明的进一步改进，所述升降杆经竖直导轨滑块机构与移动横梁滑动连接，移动横梁上对称设置有两个升降气缸，升降气缸轴线与升降杆平行，升降杆上对称设置有两个铰接座，升降气缸的活塞杆伸出端与对应铰接座相铰接。升降气缸带动升降杆上下移动，升降座实现上下移动升降。

作为本发明的进一步改进，所述升降座上左右对称设置有两对侧移支架，所述驱动机构二包括安装在升降座上的驱动电机二，驱动电机二经传动箱与传动轴二相连，传动轴二与侧移支架水平部的轴线相垂直，传动轴二位于升降座的一侧，传动轴二的两端均设置有同步带轮，升降座上与传动轴二相对的另一侧对称设置有两个同步带轮座，同步带轮座上转动连接有同步带轮，沿侧移支架水平部轴线方向相对应的两个同步带轮之间经同步带相连，每根同步带的上部和下部均设置有压带支架，两个压带支架分别与对应侧移支架固定连接。驱动电机二带动传动轴二转动，传动轴二端部的同步带轮经同步带驱动同步带轮座上的同步带轮转动，驱动电机二正转时，同步带逆时针转动，分别位于上方和下方的两个压带支架互相远离，两个压带支架带动侧移支架反向移动，一对叉齿逐渐分离张开；驱动电机二反转时，同步带顺时针转动，分别位于上方和下方的两个压带支架互相靠拢，两个压带支架带动侧移支架相向移动，一对叉齿逐渐靠拢闭合；一对叉齿可以自动闭合和张开。

作为本发明的进一步改进，所述两个叉齿对称分布在吸盘座的左侧和右侧，升降座的前侧和后侧对称设置有两个吸盘座气缸，吸盘座气缸的活塞杆与升降杆相平行，每个吸盘座气缸的活塞杆伸出端均与吸盘座相铰接，升降座上设置有若干导向座，吸盘座上对应各导向座设置有若干导向杆，每个导向杆配合插入对应导向座内。吸盘座气缸驱动吸盘座上下移动，固定吸盘抓料后进行上料动作，导向杆为吸盘座导向，使得吸盘座上下移动时更加顺畅，上料动作更加平稳。

作为本发明的进一步改进，所述升降座下部左右对称设置有两对挡板支座，挡板经转动块与挡板支座相铰接，挡板的横截面呈l形，所述驱动机构三包括安装在升降座上的挡板气缸，挡板气缸的活塞杆伸出端设置有u形连接座，连接座上设置有销轴，挡板上固定连接有摆动杆，摆动杆的上端设置有腰形孔，销轴配合插入腰形孔中。挡板气缸的活塞杆伸出，带动摆动杆摆动，摆动杆处于竖直状态时，挡板的挡齿伸进叉齿的齿槽中，挡齿挡住板料，板料实现定位，防止板料移动，下料时更加平稳；挡板挡齿可以在挡料和不挡料的状态间切换，叉料时挡齿位于叉齿上方，下料时挡齿伸进叉齿的齿槽，叉料和下料动作互不影响；设置两对挡板支座，使得挡板摆动时更平稳。

为了防止固定吸盘抓取板料时，上层板料和下层板料贴靠在一起，难以分离，所述吸盘座的一侧间隔设置有若干支撑座，支撑座上安装有转轴，转轴与传动轴二相垂直，转轴上间隔设置有若干转动吸盘支架，转动吸盘支架上设置有万向吸盘，吸盘座的内侧设置有至少一对万向吸盘气缸，万向吸盘气缸的活塞杆伸出端向外穿过吸盘座的边框并铰接有连杆，连杆的另一端与转轴相连，转动吸盘支架上对应万向吸盘设置有喷气嘴。固定吸盘和万向吸盘先吸住待切割板料，万向吸盘气缸带动连杆摆动，连杆带动转动吸盘支架摆动，万向吸盘吸住板料的一侧向上拉，板料的一侧翘起，气缸活塞杆多次往复伸缩，带动万向吸盘多次拉扯板料的一侧，喷气嘴向上层板料和下层板料之间的间隙喷气，上层板料和下层板料被分开，确保机器人上料时只抓取一块板料，实现快速分层；将气缸的直线运动转化为摆动，气缸活塞不承受推力，不容易磨损；气缸安装在内侧，气缸的活塞杆行程更长，布置方便，结构紧凑。

作为本发明的进一步改进，所述机器人与激光切割机相对应设置，激光切割机的交换工作台位于两条平行的加强纵梁之间的位置。交换工作台位于两条加强纵梁之间的位置，机器人上下料、激光切割机切割板料时更加方便，不会与加强横梁、加强纵梁或者支撑底柱发生碰撞。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的另一种结构示意图。

图3为升降杆的局部结构示意图。

图4为移动横梁的结构示意图。

图5为移动横梁的传动原理图。

图6为固定座和吸盘座工装的结构示意图。

图7为图6中a处的放大图。

图8为固定座工装的结构示意图。

图9为同步带、同步带轮的传动原理图。

图10为吸盘座工装的结构示意图。

图11为吸盘座的局部结构示意图。

图12为吸取板料时的机构示意图。

图13为图12中b处的放大图。

图14为上下料机器人和激光切割机配合使用时的结构示意图。

图15为固定座和吸盘座工装的初始状态图。

图16为叉齿张开时的结构示意图。

图17为吸盘座下降时的结构示意图。

图18为叉齿叉料时的结构示意图。

图19为下料时的结构示意图。

其中，1移动横梁，2支撑滚轮，3纵向导轨，4支撑底柱，5升降杆，6升降座，7侧移支架，7a侧移支架水平部，7b侧移支架竖直部，8导向块，9叉齿支架，10叉齿，11挡板支座，12挡板，12a挡齿，13吸盘座，13a固定吸盘，14上加强横梁，15下加强横梁，16加强纵梁，17驱动电机一，18传动轴一，18a电机链轮，19a换向链轮一，19b换向链轮二，19c换向链轮三，20链条，21链条张紧装置，22导轨滑块机构，23升降气缸，24铰接座，25驱动电机二，26传动轴二，27同步带轮，27a同步带轮座，28同步带，28a压带支架，29吸盘座气缸，30导向杆，31导向座，32转动块，33挡板气缸，34连接座，35销轴，36摆动杆，36a腰形孔，37支撑座，38转轴，39转动吸盘支架，40万向吸盘，41万向吸盘气缸，42连杆，43喷气嘴，44激光切割机，44a交换工作台，45板料。

具体实施方式

如图1-14，为一种激光切割机上下料机器人，包括移动横梁1，移动横梁1的两端均通过支撑滚轮2支撑在相应纵向导轨3上，每条纵向导轨3的下方均设有至少两根支撑底柱4，移动横梁1上设置有可驱动移动横梁1沿纵向导轨3移动的驱动机构一，移动横梁1上活动连接有升降杆5，升降杆5的下端设置有升降座6，升降座6上左右对应设置有至少一对侧移支架7，升降座6上对应各侧移支架7分别设有导向块8，侧移支架7包括水平部7a和竖直部7b，侧移支架竖直部7b上固定连接有叉齿支架9，叉齿支架9上设置有叉齿10，每对叉齿10互相对应设置，升降座6上设置有可带动每对侧移支架7相向或反向移动的驱动机构二，升降座6下部左右对应设置有至少一对挡板支座11，每个挡板支座11上均铰接有挡板12，挡板12与位于挡板12下方的叉齿10相对应设置，挡板12上设置有挡齿12a，挡齿12a与对应叉齿10的齿槽互相错开设置，升降座6上设置有驱动对应挡板12摆动的驱动机构三；升降座6下方活动连接有可上下移动的吸盘座13，吸盘座13下部排列设置有若干固定吸盘13a，吸盘座13上的固定吸盘13a可上升到位于叉齿10上方的位置，吸盘座13可下降到位于叉齿10下方的位置。每条纵向导轨3下方间隔设置有3根支撑底柱4，两条纵向导轨3下方之间设置有2根上加强横梁14和3根下加强横梁15，相邻的2根支撑底柱4之间设置有加强纵梁16。所述驱动机构一包括安装在移动横梁1上的驱动电机一17，驱动电机一17的输出轴经传动箱与传动轴一18相连，传动轴一18与移动横梁1的轴线平行，传动轴一18的两端均设置有电机链轮18a，移动横梁1的两端均设置有换向链轮一19a、换向链轮二19b和换向链轮三19c，换向链轮一19a和换向链轮三19c的轮轴位于同一平面，换向链轮二19b位于换向链轮一19a上方，电机链轮18a上啮合有链条20，链条20的一端绕过换向链轮一19a右侧后固定连接在对应上加强横梁14上，链条20的另一端先绕过换向链轮二19b上侧，再绕过换向链轮三19c左侧后固定连接在对应上加强横梁14上，链条20的两端均设置有链条张紧装置21。升降杆5经竖直导轨滑块机构22与移动横梁1滑动连接，移动横梁1上对称设置有两个升降气缸23，升降气缸23轴线与升降杆5平行，升降杆5上对称设置有两个铰接座24，升降气缸23的活塞杆伸出端与对应铰接座24相铰接。升降座6上左右对称设置有两对侧移支架7，所述驱动机构二包括安装在升降座6上的驱动电机二25，驱动电机二25经传动箱与传动轴二26相连，传动轴二26与侧移支架水平部7a的轴线相垂直，传动轴二26位于升降座6的一侧，传动轴二26的两端均设置有同步带轮27，升降座6上与传动轴二26相对的另一侧对称设置有两个同步带轮座27a，同步带轮座27a上转动连接有同步带轮27，沿侧移支架水平部7a轴线方向相对应的两个同步带轮27之间经同步带28相连，每根同步带28的上部和下部均设置有压带支架28a，两个压带支架28a分别与对应侧移支架7固定连接。两个叉齿10对称分布在吸盘座13的左侧和右侧，升降座6的前侧和后侧对称设置有两个吸盘座气缸29，吸盘座气缸29的活塞杆与升降杆5相平行，每个吸盘座气缸29的活塞杆伸出端均与吸盘座13相铰接，升降座6上设置有若干导向座31，吸盘座13上对应各导向座31设置有若干导向杆30，每个导向杆30配合插入对应导向座31内。升降座6下部左右对称设置有两对挡板支座11，挡板12经转动块32与挡板支座11相铰接，挡板12的横截面呈l形，所述驱动机构三包括安装在升降座6上的挡板气缸33，挡板气缸33的活塞杆伸出端设置有u形连接座34，连接座34上设置有销轴35，挡板12上固定连接有摆动杆36，摆动杆36的上端设置有腰形孔，销轴35配合插入腰形孔中。吸盘座13的一侧间隔设置有若干支撑座37，支撑座37上安装有转轴38，转轴38与传动轴二26相垂直，转轴38上间隔设置有若干转动吸盘支架39，转动吸盘支架39上设置有万向吸盘40，吸盘座13的内侧设置有至少一对万向吸盘气缸41，万向吸盘气缸41的活塞杆伸出端向外穿过吸盘座13的边框并铰接有连杆42，连杆42的另一端与转轴38相连，转动吸盘支架39上对应万向吸盘40设置有喷气嘴43。所述机器人与激光切割机44相对应设置，激光切割机44的交换工作台44a位于两条平行的加强纵梁16之间的位置。

如图15，上下料机器人不工作时，升降座6位于交换工作台44a的上方，升降座6上的一对叉齿10处于闭合状态，吸盘座13位于叉齿10上方，挡齿12a处于张开状态，原料区堆叠有若干块板料45；上料时，驱动电机一17带动传动轴一18转动，电机链轮18a带动换向链轮一19a、换向链轮二19b和换向链轮三19c沿着链条20滚动，移动横梁1的支撑滚轮2沿着纵向导轨3滚动，移动横梁1沿着纵向导轨3移动到原料区上方，升降气缸23带动升降杆5下降，升降座6移动到靠近板料的位置，如图16，驱动电机二25正转时，同步带28逆时针转动，分别位于上方和下方的两个压带支架28a互相远离，两个压带支架28a带动侧移支架7反向移动，一对叉齿10张开，如图17，吸盘座13下降到固定吸盘13a贴靠着最上方的板料45的位置，驱动电机二25反转时，每对侧移支架7相向移动，一对叉齿10闭合，固定吸盘13a将板料45吸起来，升降杆5上升将板料45抬起来，移动横梁1横移将板料送到交换工作台44a上，完成上料，激光切割机44对板料进行切割；如图16，下料时，移动横梁1移动到交换工作台44a上方，一对叉齿10张开，如图18，升降杆5下降到靠近切割成型的板料的位置，一对叉齿10闭合，叉齿10将切割成型的板料叉起，切割成型的板料来到叉齿10上方，升降杆5和移动横梁1配合动作将切割成型的板料送到下料区，挡板气缸33的活塞杆伸出，带动摆动杆36摆动，摆动杆36处于竖直状态时，挡板12的挡齿12a伸进叉齿10的齿槽中，挡齿12a挡住切割成型的板料的侧面，如图19，驱动电机二25带动一对叉齿10逐渐打开，切割成型的板料在挡齿12a的导向作用下缓缓落在下料区，完成下料。本机器人的优点在于：能够抓取待切割的板料送到交换工作台上，让激光切割机进行切割，切割完成后，机器人可以抓取切割成型的板料，整体搬运到下料区，提高了上料和下料的效率，上料和下料过程实现自动化，省时省力；既可以上料，又可以下料，上料和下料动作互不干扰，更加方便高效；挡板12挡齿12a可以在挡料和不挡料的状态间切换，叉料时挡齿12a位于叉齿10上方，下料时挡齿12a伸进叉齿10的齿槽，叉料和下料动作互不影响；上下料机器人和激光切割机配合工作，由于上料和下料的效率提高了，板料切割的效率也得到提高。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。