专利名称：一种倒挂可旋转机器人激光加工系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光加工领域，具体涉及一种倒挂可旋转机器人激光加工系统。
背景技术：
目前，三维激光加工，特别是激光切割、激光焊接加工，多采用五轴机床或机器人等配合激光器进行加工。五轴激光加工机床加工效率高，加工精度高，成为了三维激光加工的首选设备。但由于五轴激光加工机床高昂的设备价格，多只在一些有资金实力的大型企业使用。而机器人激光加工系统虽然加工精度略低，但是加工速度多能达到或超过五轴激光加工机床的水平。同时，机器人激光加工系统设备成本也较五轴激光加工机床低很多，如机器人激光切割系统成本通常只为五轴激光加工机床的20% 60%,所以机器人激光加工 系统便成为了众多企业的首选三维激光加工设备。目前的机器人激光加工系统主要的工作方式为，机器人正向安装在地上进行激光加工或机器人倒挂在一个不可旋转、不可移动的梁上进行激光加工。这两种方式都有其自身固有的弊端。机器人正向安装在地上，机器人的臂展在达到最大时影响加工范围，限制了工件的尺寸。因此在进行三维加工时，对尺寸比较大的工件来说这种安装方式就显得不太合理了。将机器人倒挂在一个不可旋转、移动的梁上进行激光加工，虽然克服了机器人正向安装在地上时加工范围小的缺点，但是机器人只能进行一个工位的加工。在加工完一个工件后，由工人或自动化装置进行上下料。在此期间，机器人、激光器均处于待命状态，既浪费了能源又浪费了时间，影响生产效率。而在节能减排、提高能源利用率的大环境下，企业用工成本在不断增加。所以，企业寻找到一种在不提高设备采购成本的情况下大大提高机器加工效率、提高能源利用率、降低用工成本的方法，便成为了各企业、高校等都在竞相研究的课题。
发明内容本实用新型的任务在于提供一种倒挂可旋转机器人激光加工系统，该系统能够有效解决以上机器人激光加工系统的缺陷。采用这种系统，当加工完一个工位的工件进行上下料时，可以将机器人转到另一工位进行下一工件的激光加工。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种倒挂可旋转机器人激光加工系统，包括光纤传导型激光器系统、主轴、悬臂梁、多关节机器人、激光加工头，其中光纤传导型激光器系统包括能够用光纤传导激光的激光器、与激光器连接的系统控制器、光纤、工作管线、信号线，主轴固定在地面上，多关节机器人安装在悬臂梁上，激光加工头安装在多关节机器人的末端，光纤传导型激光器系统的光纤、工作管线、信号线连接到激光加工头；还包括一个提供旋转动力的电机，所述电机安装在主轴上，悬臂梁安装在电机上并能在电机的驱动下以主轴为轴进行360度旋转。[0009]在上述系统中，主轴起到了整套设备的支撑作用，主轴的载重量根据设备采购时需要的机器人型号、电机型号进行确定，同时要考虑整个系统在转动起来时会产生的惯性影响。电机的作用是提供悬臂梁和机器人旋转的动力。悬臂梁的作用是用来固定机器人，并进一步扩展机器人的加工范围。上述的技术方案还可以进一步优化为还包括一个可以调节悬臂梁旋转角度范围的限位开关，所述限位开关安装在主轴上。采用这种技术方案可以避免悬臂梁旋转角度太大时光纤、工作管线和信号线等的过度缠绕。悬臂梁的旋转范围可以调节为300度，也可以根据需要由用户自行调节，余下的范围用于放置光纤传导型激光器系统。在实际使用中，工位数量根据需要加工工件的大小合理安排。加工工件可以由支具或夹具固定，支具或夹具安装在多关节机器人的合适加工范围之内。支具或夹具个数不限制，根据工件大小或客户要求可适当增加或减少。机器人进行一个工位的工件激光加工并加工完毕后由操作工或自动化装置进行上下料，在此期间机器人转到另一工位进行激光加工。·[0012]本系统中的激光器包括风冷式激光器和水冷式激光器。当激光器为风冷式激光器时，工作管线包括切割用气管和保护气气管。当激光器为水冷式激光器时，光纤传导型激光器系统还包含水冷机，工作管线包括切割用气管、保护气气管和冷却水管。本实用新型的有益效果为本系统将机器人倒挂，可充分利用机器人的臂展范围进行加工；将机器人倒挂在可旋转的悬臂梁上，再次增加了加工工位的数量，充分利用工件上下料的时间，提高设备利用率和加工效率。一台设备代替多台设备使用，大大提高了加工效率，节约了机器的采购成本，更节省了激光器、机器人的空运行时间，达到了节能增效的目的。根据所选的光纤传导型激光器系统的型号或品牌的不同，能够进行激光切割加工、激光焊接加工、激光打标加工、激光热处理、激光表面处理加工、激光熔覆加工和激光雕刻加工，尤其适用于大批量三维工件的激光加工，因此在具有良好的技术效果的同时还具有广阔的市场前景和应用空间。实际使用结果对比表明，采用倒挂可旋转机器人激光加工系统，其加工效率较单纯的机器人倒挂系统提高了 3倍以上，能源利用率提高了近40%，人工成本节省50%以上。
图I为倒挂可旋转机器人激光加工系统示意图。图2为悬臂梁安装示意图。图3是倒挂可旋转机器人激光加工系统俯视图。上述三图中1为光纤传导型激光器系统，2为主轴,3为电机,4为悬臂梁,5为多关节机器人，6为激光加工头，7为支具或夹具。
具体实施方式
以下结合具体的实施例和附图对本实用新型作进一步详细描述。根据图I所示，倒挂可旋转机器人激光加工系统包括光纤传导型激光器系统I、主轴2、悬臂梁4、多关节机器人5、激光加工头6，其中光纤传导型激光器系统I包括能够用光纤传导激光的激光器、与激光器连接的系统控制器、光纤、工作管线、信号线，主轴2固定在地面上，多关节机器人5安装在悬臂梁4上，激光加工头6安装在多关节机器人5的末端，光纤传导型激光器系统I的光纤、工作管线、信号线连接到激光加工头6，还包括一个提供旋转动力的电机3，电机3安装在主轴2上，悬臂梁4安装在电机3上并能在电机3的驱动下以主轴2为轴进行360度旋转。在本实施例中，设置了三个支具或夹具7，安装在多关节机器人5的合适加工范围之内。将主轴2浇灌或用螺栓等方式固定在地面上，要保证主轴2的足够稳定性和可抗击一定振动的能力。因为大多厂房车间都会有很多其它重型设备，若不考虑抗振动能力，会对整个机器人激光加工系统的加工精度产生影响。根据图2所示，在主轴2安装好后，将电机3和悬臂梁4安装在主轴2上。悬臂梁4的设计要在设计时考虑到平衡性，以免在安装多关节机器人5后造成中心不平衡，影响机器人激光加工系统的加工精度和稳定性。根据图3所示，在主轴2、电机3和悬臂梁4都安装好后，将多关节机器人5到挂安装在悬臂梁的一端。多关节机器人5的倒挂高度要考虑到支具或夹具7的安装，以免因为安装高度过低或过高而影响整个系统的加工范围。同时安装好限位开关，保证悬臂梁的可旋转范围控制在300度。考虑到多关节机器人5在加工时，自身也要进行360度的旋转，所以悬臂梁4的长度设计也要足够，多关节机器人5的加工编程也要考虑到不要与悬臂梁4和主轴2相干扰。多关节机器人5安装好后，安装激光加工头6。激光加工头6的安装按照生产厂家的安装手册进行安装，同时要考虑到光纤、工作管线、信号线的安装问题，以免在加工时造成各种管线的缠绕。最后是光纤、工作管线、信号线的安装。光纤、工作管线、信号线的安装要考虑到多关节机器人5加工时的多方位旋转问题，可设计几个滑轮将光纤挂在滑轮上，以便自由移动，避免缠绕。设备安装好后，即可进行操作，进而进行多工位的工件激光加工作业。虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
权利要求1.一种倒挂可旋转机器人激光加工系统，包括光纤传导型激光器系统、主轴、悬臂梁、多关节机器人、激光加工头，其中光纤传导型激光器系统包括能够用光纤传导激光的激光器、与激光器连接的系统控制器、光纤、工作管线、信号线，主轴固定在地面上，多关节机器人安装在悬臂梁上，激光加工头安装在多关节机器人的末端，光纤传导型激光器系统的光纤、工作管线、信号线连接到激光加工头；其特征在于还包括一个提供旋转动力的电机，所述电机安装在主轴上，悬臂梁安装在电机上并能在电机的驱动下以主轴为轴进行360度旋转。
2.根据权利要求I所述的倒挂可旋转机器人激光加工系统，其特征在于还包括一个可以调节悬臂梁旋转角度范围的限位开关，所述限位开关安装在主轴上。
3.根据权利要求2所述的倒挂可旋转机器人激光加工系统，其特征在于用限位开关调节后的悬臂梁以主轴为轴的旋转角度范围为300度。
4.根据权利要求I至3任一所述的倒挂可旋转机器人激光加工系统，其特征在于还包括至少一个支具或夹具，支具或夹具安装在多关节机器人的合适加工范围之内。
5.根据权利要求I至3任一所述的倒挂可旋转机器人激光加工系统，其特征在于所述激光器为风冷式激光器，所述工作管线包括切割用气管和保护气气管。
6.根据权利要求I至3任一所述倒挂可旋转机器人激光加工系统，其特征在于所述激光器为水冷式激光器，所述光纤传导型激光器系统还包括水冷机，，所述工作管线包括切割用气管、保护气气管和冷却水管。
专利摘要本实用新型属于激光加工领域，具体涉及一种倒挂可旋转机器人激光加工系统。包括光纤传导型激光器系统、主轴、悬臂梁、多关节机器人、激光加工头，其中光纤传导型激光器系统包括能够用光纤传导激光的激光器、与激光器连接的系统控制器、光纤、工作管线、信号线，主轴固定在地面上，多关节机器人安装在悬臂梁上，激光加工头安装在多关节机器人的末端，光纤传导型激光器系统的光纤、工作管线、信号线连接到激光加工头，还包括一个提供旋转动力的电机，电机安装在主轴上，悬臂梁安装在电机上并能在电机的驱动下以主轴为轴进行360度旋转。本实用新型能大幅提高设备利用率和加工效率，节约成本，节能增效。
文档编号B23K26/00GK202506952SQ20122008617
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者王建, 陈希章 申请人:常州萨恩斯机电设备有限公司