一种多功能激光加工系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能激光加工系统，包括机器人移动台、机器人、三个光纤支架、三条传输光纤、加工工作台、三个工具支架、三个激光加工头；三个光纤支架平行地设置在机器人移动台的上方，每个光纤支架的下表面均安装一根导轨和带有光纤卡扣的滑块；三条传输光纤安装在光纤卡扣上；加工工作台包括工作台底座、工作台移动机构和工作台本体；三个工具支架分别固定在工作台底座的左前方；三个激光加工头一一对应地安装在三个中间连接块的前端面上，三个中间连接块一一对应地倒扣在三个工具支架的横梁上；机器人的手臂末端安装公接头，三个中间连接块上分别安装一个母接头。本实用新型的多功能激光加工系统能够方便灵活地完成多种加工。
【专利说明】
一种多功能激光加工系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种激光焊接技术，具体涉及一种多功能激光加工系统。
【背景技术】
[0002]激光焊接是以高能量激光束作为热源，辐射加热到材料表面，通过热传导使材料熔化并连接的一种焊接方法。由于激光焊接具有高精度、高效率、热影响区小、变形小等优点，因此具有良好的发展前景。随着激光加工技术的发展，激光加工装备在国内外各领域得到了广泛的应用。但是随着汽车、军工领域复杂零部件加工以及中小企业、科研院所对激光加工设备多功能性需求，研制集激光切割、焊接、熔覆等多种功能于一体的低成本、高柔性、自动化的激光加工装备迫在眉睫。然而现有的装备都是单一功能型或多台设备组合型或是多功能手动换头，且手动更换加工头效率低，无法满足研究型科研院所、中小型企业、高校对于设备多功能、易扩展、方便性等需求，严重限制了科研人员对激光加工技术的深入研究，阻碍了国内激光加工技术的研究和发展。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种多功能激光加工系统，它能够使机器人在三维空间内进行大范围、多种类、高精度的灵活快速的激光加工。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:一种多功能激光加工系统，包括机器人移动台、机器人、三个光纤支架、三条传输光纤、加工工作台、三个工具支架、三个激光加工头和快速换头装置;所述机器人移动台上横向设置两根机器人导轨;所述机器人通过行走滑板安装在机器人移动台上的两根机器人导轨上；
[0005]所述三个光纤支架沿所述机器人的移动轨迹平行地设置在机器人移动台的上方，每个所述光纤支架的下表面均安装一根导轨，每根导轨上均安装带有光纤卡扣的滑块；
[0006]所述三条传输光纤分别通过保护套一一对应地安装在三个滑块的光纤卡扣上；
[0007]所述加工工作台包括工作台底座、工作台移动机构和工作台本体;所述工作台底座固定在所述机器人移动台的前方;工作台移动机构包括两根横向移动导轨和两根纵向移动导轨，两根横向移动导轨设在所述工作台底座上并与所述机器人导轨平行;两根纵向移动导轨与横向移动导轨垂直地设在所述工作台底座上并延伸至工作台底座的前方;所述工作台本体通过滚轮可前后移动地安装在两根纵向移动导轨上；
[0008]所述三个工具支架分别固定在所述工作台底座的左前方的地面上并能被所述机器人的手臂够到;每个工具支架包括立柱和固定在立柱上部的横梁，该横梁的上端面设置两个圆锥突起，该横梁的前端面设置一个圆柱突起；
[0009]所述三个激光加工头——对应地安装在三个中间连接块的前端面上，每个中间连接块包括平板和直板而呈倒L形，该中间连接块的平板对应所述横梁上的两个圆锥突起开设两个通孔，该中间连接块的直板的下端面对应横梁上的圆柱突起开设一个燕尾槽;三个中间连接块各自由藉此通孔和燕尾槽一一对应地倒扣在三个工具支架的横梁上；
[0010]所述快速换头装置包括公接头和与三个能与公接头夹紧配合的母接头;所述公接头固定在所述机器人的手臂末端;所述三个母接头一一对应地安装在三个中间连接块的直板的正面并面对所述机器人。
[0011]上述的多功能激光加工系统，其中，所述公接头为一内壁具有斜面或内弧面的锁紧套;每个所述母接头包括一位于母接头后部的气室、开设在气室的壁面上的两个进气孔、一通过气管与两个进气孔连接的四位二通电磁阀和气源、设在气室内的活塞、一连接在活塞的末端且外壁面包括自前至后的圆锥面、圆柱面和内弧面的推轮、一位于母接头前部并能插入所述公接头的圆环体、多个均布地开设在圆环体的周面上的滚珠孔和设置在每个滚珠孔中并被所述推轮的圆锥面支撑的滚珠。
[0012]上述的多功能激光加工系统，其中，每个所述中间连接块上还通过一立架安装一与所述激光加工头的准直头等高的光纤卡扣。
[0013]上述的多功能激光加工系统，其中，所述三个激光加工头分别是激光融覆头、激光焊接头和激光切割头。
[0014]本实用新型的多功能激光加工系统具有以下特点:
[0015]I)将三种激光加工头各自独立地固定于一个工具支架上，保证了更换加工头的编程中，对加工头位置精度要求的准确性，确保机器人更换加工头能长期稳定地实现；
[0016]2)通过工作台移动机构使加工工作台能前后左右移动，可使机器人在三维空间内进行大范围、高精度的灵活快速的激光加工；
[0017]3)采用能快速更换机器人手臂末端的加工头并有自锁功能的快速换头装置，使得系统能够方便灵活、准确和稳定地完成多种加工，使得工件在加工制造过程中更加方便和自动化，加工制造工艺种类更加完善化，操作更加安全化，多种加工工艺可一次完成；
[0018]4)采用与激光加工头数量对应的光纤支架，既便于传输光纤的安置和滑动，又能解决三种加工头在更换时传输光纤易折断和易缠绕等问题。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的多功能激光加工系统的立体结构示意图；
[0020]图2是本实用新型的多功能激光加工系统的俯视图；
[0021]图3是本实用新型的多功能激光加工系统中的光纤支架的立体结构图；
[0022]图4是本实用新型的多功能激光加工系统中的工具支架的正视图；
[0023]图5是图4的侧视图；
[0024]图6是本实用新型的多功能激光加工系统中的中间连接块的立体结构图；
[0025]图7是本实用新型的多功能激光加工系统中的母接头的立体结构图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0027]请参阅图1至图7，本实用新型的多功能激光加工系统，包括机器人移动台1、机器人2、三个光纤支架3、传输光纤(图中未示)、加工工作台、三个工具支架5、三个激光加工头6和快速换头装置。
[0028]机器人移动台I上横向设置两根机器人导轨10。
[0029]机器人2通过行走滑板20安装在机器人移动台I上的两根机器人导轨10上。
[0030]三个光纤支架3沿机器人2的移动轨迹平行地设置在机器人移动台I的上方，每个光纤支架3的下表面均安装一根导轨31，每根导轨31上均安装带有光纤卡扣的滑块32。
[0031 ]三条传输光纤分别通过保护套一一对应地安装在三个滑块32的光纤卡扣上。
[0032]加工工作台包括工作台底座40、工作台移动机构和工作台本体43;工作台底座40固定在机器人移动台I的前方;工作台移动机构包括两根横向移动导轨41和两根纵向移动导轨42，两根横向移动导轨41设在工作台底座40上并与机器人导轨10平行;两根纵向移动导轨42与横向移动导轨41垂直地设在工作台底座40上并延伸至工作台底座40的前方;工作台本体43通过滚轮可前后移动地安装在两根纵向移动导轨42上；
[0033]加工工作台4包括工作台底座40和工作台本体43;其中，工作台底座40上设置两根与机器人移动台I上的两根机器人导轨10平行的横向移动导轨41，该工作台底座40上还设置两根与横向移动导轨41垂直并延伸至工作台底座40的前方的纵向移动导轨42;工作台本体43通过滚轮可前后移动地安装在两根纵向移动导轨42上，该工作台本体43上设有用于固定工件的工装夹具。
[0034]三个工具支架5分别固定在工作台底座40的左前方的地面上并能被机器人2的手臂够到;每个工具支架5包括立柱51和固定在立柱51上部的横梁52，该横梁52的上端面设置两个圆锥突起，该横梁52的前端面设置一个圆柱突起。
[0035]三个激光加工头分别是激光融覆头61、激光焊接头62和激光切割头63;该三个激光加工头一一对应地安装在三个中间连接块7的前端面上。
[0036]每个中间连接块7包括平板和直板而呈倒L形，该中间连接块7的平板对应横梁52上的两个圆锥突起开设两个通孔71，该中间连接块7的直板的下端面对应横梁52上的圆柱突起开设一个燕尾槽52;三个中间连接块7各自由藉此通孔71和燕尾槽52—一对应地倒扣在三个工具支架5的横梁52上;每个中间连接块7的另一边还分别通过一立架73安装一与激光加工头6的准直头等高的光纤卡扣74，加工头端的传输光纤固定于该光纤卡扣74上，防止激光加工头6的准直头侧部的光纤折断。
[0037]快速换头装置包括相互配合的公接头81和能与公接头91夹紧配合的母接头82;其中，公接头81固定在机器人2的手臂末端，该公接头81为一锁紧套，该锁紧套的内壁具有斜面或内弧面;三个母接头82—一对应地安装在三个中间连接块7的前侧面上并面对机器人2;每个母接头82包括位于母接头82后部的气室821、开设在气室821的壁面上的两个进气孔822、822’、一通过气管与两个进气孔822、822’连接的四位二通电磁阀823和气源、设在气室821内的活塞824、一连接在活塞824的末端且外壁包括自前至后的圆锥面、圆柱面和内弧面的推轮825、一位于母接头82前部并能插入公接头81的圆环体826、多个均布地开设在圆环体826的周面上的滚珠孔827和设置在每个滚珠孔827中并被推轮825的圆锥面支撑的滚珠。
[0038]本实用新型的多功能激光加工系统，当需要更换激光加工头时，机器人2通过编好的程序到达程序位置，将公接头81送到一个工具支架5的母接头82前并插套在圆环体826上后，通过四位二通电磁阀820给母接头82的气室821供气，使气体驱动活塞824伸出并推动推轮825，通过推轮825挤压滚珠向圆环体826的滚珠孔827外运动，使凸出圆环体826的外表面的滚珠与公接头81的内壁上的斜面或内弧面紧密贴合而将母接头82夹紧在公接头81上，再通过机器人2的手臂向上移动，使中间连接块7脱离工具支架6，实现了自动换头。最后机器人按原路返回进行加工工序，光纤支架3上的滑块32随机器人2在机器人移动台I上的移动，传输光纤4随滑块32在光纤支架3上移动。
[0039]推轮825的引导圆锥面用于挤压滚珠向外运动；圆柱面为防止失去气源时能将滚珠锁紧面；圆锥面是正常锁紧状态下的锁紧面;通过四位二通电磁阀控制快速换头装置的锁紧和松开。快速换头装置在加工头与公接头锁紧的状态下，若气体丢失，还能够保持锁紧状态，防止加工头坠落。
[0040]本实用新型的多功能激光加工系统，能在一个工件上进行三种工艺的加工，即将工件固定在加工工作台，通过对机器人的手臂末端的加工头进行更换，就能完成对工件的三种加工;通过将三种加工头通过中间连接块一一对应地安装在三个工具支架上，并在中间连接块上安装快速换头装置的母侧部，在机器人的手臂末端安装快速换头装置的公侧部，就能实现自动并快速更换加工头。换头时，机器人到达程序控制的工具支架位置时，通过快速换头装置将原持有的一种加工头松开并通过中间连接块挂在该工具支架上，再通过程序控制移动到另一个工具支架前，通过快速换头装置得到挂在该工具支架上的另一种加工头并锁紧，机器人按原路返回开始按工作程序工作，此时传输光纤通过滑块跟着机器人在光纤支架上移动。
[0041 ]本实用新型的多功能激光加工系统具有以下特点:
[0042]I)将三种激光加工头各自独立地固定于一个工具支架上，保证了更换加工头的编程中，对加工头位置精度要求的准确性，确保机器人更换加工头能长期稳定地实现；
[0043]2)通过工作台移动机构使加工工作台能前后左右移动，可使机器人在三维空间内进行大范围、高精度的灵活快速的激光加工；
[0044]3)采用能快速更换机器人手臂末端的加工头并有自锁功能的快速换头装置，使得系统能够方便灵活、准确和稳定地完成多种加工，使得工件在加工制造过程中更加方便和自动化，加工制造工艺种类更加完善化，操作更加安全化，多种加工工艺可一次完成；
[0045]4)采用与激光加工头数量对应的光纤支架，既便于传输光纤的安置和滑动，又能解决三种加工头在更换时传输光纤易折断和易缠绕等问题。
[0046]以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
【主权项】
1.一种多功能激光加工系统，包括机器人移动台、机器人、三个光纤支架、三条传输光纤、加工工作台、三个工具支架、三个激光加工头和快速换头装置;所述机器人移动台上横向设置两根机器人导轨;所述机器人通过行走滑板安装在机器人移动台上的两根机器人导轨上;其特征在于， 所述三个光纤支架沿所述机器人的移动轨迹平行地设置在机器人移动台的上方，每个所述光纤支架的下表面均安装一根导轨，每根导轨上均安装带有光纤卡扣的滑块； 所述三条传输光纤分别通过保护套一一对应地安装在三个滑块的光纤卡扣上； 所述加工工作台包括工作台底座、工作台移动机构和工作台本体;所述工作台底座固定在所述机器人移动台的前方;工作台移动机构包括两根横向移动导轨和两根纵向移动导轨，两根横向移动导轨设在所述工作台底座上并与所述机器人导轨平行;两根纵向移动导轨与横向移动导轨垂直地设在所述工作台底座上并延伸至工作台底座的前方;所述工作台本体通过滚轮可前后移动地安装在两根纵向移动导轨上； 所述三个工具支架分别固定在所述工作台底座的左前方的地面上并能被所述机器人的手臂够到;每个工具支架包括立柱和固定在立柱上部的横梁，该横梁的上端面设置两个圆锥突起，该横梁的前端面设置一个圆柱突起； 所述三个激光加工头一一对应地安装在三个中间连接块的前端面上，每个中间连接块包括平板和直板而呈倒L形，该中间连接块的平板对应所述横梁上的两个圆锥突起开设两个通孔，该中间连接块的直板的下端面对应横梁上的圆柱突起开设一个燕尾槽;三个中间连接块各自由藉此通孔和燕尾槽一一对应地倒扣在三个工具支架的横梁上； 所述快速换头装置包括公接头和与三个能与公接头夹紧配合的母接头;所述公接头固定在所述机器人的手臂末端;所述三个母接头一一对应地安装在三个中间连接块的直板的正面并面对所述机器人。2.根据权利要求1所述的多功能激光加工系统，其特征在于，所述公接头为一内壁具有斜面或内弧面的锁紧套;每个所述母接头包括一位于母接头后部的气室、开设在气室的壁面上的两个进气孔、一通过气管与两个进气孔连接的四位二通电磁阀和气源、设在气室内的活塞、一连接在活塞的末端且外壁面包括自前至后的圆锥面、圆柱面和内弧面的推轮、一位于母接头前部并能插入所述公接头的圆环体、多个均布地开设在圆环体的周面上的滚珠孔和设置在每个滚珠孔中并被所述推轮的圆锥面支撑的滚珠。3.根据权利要求1所述的多功能激光加工系统，其特征在于，每个所述中间连接块上还通过一立架安装一与所述激光加工头的准直头等高的光纤卡扣。4.根据权利要求1所述的多功能激光加工系统，其特征在于，所述三个激光加工头分别是激光融覆头、激光焊接头和激光切割头。
【文档编号】B23K26/70GK205520072SQ201620319808
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】王瑞延, 李自强, 黎国忠, 黄宇, 勇航, 张永奇, 姚波
【申请人】上海普睿玛智能科技有限公司