專利名稱：一種工業(yè)機器人三維激光切割機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車制造技術領域，涉及機器人激光自動切割裝置，具體的說，是涉及一種工業(yè)機器人三維激光切割機。
背景技術：
在汽車車身覆蓋件制造中包含機蓋、后蓋箱、水箱架、保險杠、葉子板、車門窗等，往往需要三維的切割，包括修邊和沖孔等，傳統(tǒng)工藝有開模沖壓，等離子切割或五軸機床CO2激光切割。等離子切割的方式，導致切口邊緣不整齊，需要下一道工序來打磨，費時費工。小孔只能用手鉆或沖床來加工，工作效率低下，且等離子設備對人體有一定的輻射。一些規(guī)模較大的汽車生產廠家，率先引進了國外先進的五軸激光切割機，大大改善了工藝效果，提高了生產效率。因為五軸聯(lián)動機床目前基本上都是整機國外進口，價格極其昂貴，對廣大中小 型生產廠家是一個難以普及的門檻。通常五軸激光切割機所選配的激光器大多都是2KW的快軸流CO2激光器，需要充He，Ne，CO2等氣體，耗材消耗也較大。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服國內現(xiàn)有激光切割技術裝備的不足，提供一種基于工業(yè)機器人的三維激光切割機，主要適用于汽車車身覆蓋件的激光切割包括修邊和沖孔制造。為了實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案為一種工業(yè)機器人三維激光切割機，包括工業(yè)機器人和光纖激光器，所述光纖激光器的激光切割刀固定在工業(yè)機器人的末端。所述光纖激光器包括激光切割刀、光纖電纜和激光器電源，激光器電源通過光纖電纜與激光切割刀連接。所述光纖激光器還包括氣源、軟氣管和吹氣嘴，氣源通過軟氣管與吹氣嘴連通，吹氣嘴設置在激光切割刀上。所述三維激光切割機還包括框架，工業(yè)機器人設置在框架的橫梁下。所述工業(yè)機器人包括手部、前臂部、后臂部、機身和機身固定座，手部通過旋轉軸與前臂部連接，前臂部通過旋轉軸與后臂部連接，后臂部通過旋轉軸與機身連接，機身通過機身固定座固定在框架橫梁下，手部末端固定激光切割刀。手部夾持激光切割刀。所述三維激光切割機還包括加工平臺，加工平臺置于工業(yè)機器人的下方。本實用新型的有益效果采用工業(yè)機器人加光纖激光器的組合進行三維切割，徹底有效的解決了現(xiàn)有技術的問題。兩者都能進行空間軌跡的描述實現(xiàn)三維立體切割，首先，用工業(yè)機器人代替五軸機床，結合汽車覆蓋件的行業(yè)特點，主要切割生產零件的厚度在O. 5 2mm，具有方便三維零件的加工、操作簡單等特點，廣泛應用于3_以下的汽車薄板零部件切割。其次，采用光纖激光器代替CO2激光器。光纖激光技術是近幾年高速發(fā)展的激光技術，相比傳統(tǒng)激光，具有更好的切割質量，更低的系統(tǒng)造價，更長的使用壽命和更低的維護費用，更低的耗電。關鍵是光纖激光器的激光可以通過光纖傳輸，方便與工業(yè)機器人連接，實現(xiàn)柔性加工。隨著高功率半導體激光器泵浦技術和雙包層光纖制作工藝的發(fā)展，光纖激光器的輸出功率逐步提高，目前采用單根光纖，已經實現(xiàn)了 1000瓦的激光能量輸出。激光切割是應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現(xiàn)的。在計算機的控制下,通過脈沖使激光器放電,從而輸出受控的重復高頻率的脈沖激光,形成一定頻率和脈寬的光束，該脈沖激光束經過光路傳導及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，能以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個細小的孔，在計算機控制下，激光加工頭與被加工材料按預先繪好的圖形進行連續(xù)相對運動打點，這樣就會把物體加工成想要的形狀。同時在切割時，還可以通過設置在切割頭的吹氣嘴將一股與激光束同軸的氣流由切割頭噴出，將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出。激光切割與傳統(tǒng)的板材加工方法相比，其具有高的切割質量(切口寬度窄、熱影響區(qū)小、切口光潔)、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀)、廣泛的材料適應性等優(yōu)點。適合進行切邊和沖孔，實現(xiàn)柔性化批量加工。采用激光切割的柔性生產，替代開模沖壓，適合個性化生產，也縮短了產品的開發(fā)周期，以快速應對市場。適用于汽車覆蓋件等多批次小批量的生產，采用工業(yè)機器人大大降低了系統(tǒng)的成本造價，減少了系統(tǒng)的占地面積和耗電量。
圖1是本實用新型的實施例中的工業(yè)機器人三維激光切割機的結構示意圖。圖2是本實用新型的工業(yè)機器人三維激光切割機中的工業(yè)機器人的動作示意圖。其中1_激光切割刀；2_工業(yè)機器人；3-框架；4_加工平臺；5_激光器電源；6-機器人電控柜；21_手部；22_前臂部；23_后臂部；24_機身；25_機身固定座；26_旋轉軸一；27-旋轉軸二 ；28_旋轉軸三；31_立柱；32_橫梁。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1所示，一種工業(yè)機器人三維激光切割機，包括光纖激光器和工業(yè)機器人2，光纖激光器的激光切割刀I固定在工業(yè)機器人2的末端。同時還包括框架3和加工平臺4，工業(yè)機器人2懸掛在框架3的橫梁32的正中間下方，加工平臺4設置在工業(yè)機器人的下方。框架3包括橫梁32和立柱31，橫梁32固定在立柱31上端，如圖1所示。加工平臺4是工件的支撐固定平臺。光纖激光器還包括激光器電源5，激光器電源5通過光纖電纜與激光切割刀I柔性連接。光纖激光器還包括氣源、軟氣管和吹氣嘴(圖中未顯示)，氣源通過軟氣管與吹氣嘴連通，吹氣嘴設置在激光切割刀I上。工業(yè)機器人2包括手部21、前臂部22、后臂部23機身24和機身固定座25，手部21通過旋轉軸一 26與前臂部22連接，前臂部22通過旋轉軸二 27與后臂部23連接，后臂部23通過旋轉軸三28與機身24連接，機身24通過機身固定座25固定在框架3的橫梁32下，手部21末％5夾持激光切割刀I。工業(yè)機器人2的運動過程如圖2所示。工業(yè)機器人2的運動可以通過機器人電控柜6進行控制，其相互的連接關系及控制原理為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。本實用新型通過工業(yè)機器人實現(xiàn)激光切割刀的五軸聯(lián)動運動，運動精度能得到保障。本實用新型與傳統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床相比，結構簡單，數(shù)學運算復雜精準。它具有剛度大、響應快、精度高、適應性強、技術附加值高等突出優(yōu)點。本實用新型的三維激光切割機采用高能量的激光作為工具，通過工業(yè)機器人2的三個直線與兩個旋轉運動軸聯(lián)動方式形成激光焦點的空間運動軌跡，實現(xiàn)對復雜型面零件的三維切割加工。三維激光切割機的加工速度與精度高，可以滿足汽車覆蓋件等復雜型面的全自動切割和開孔修邊加工要求。工業(yè)機器人可以采用ABB公司的工業(yè)機器人，如型號為IRB4600-20/2. 50的工業(yè)機器人。技術特點1、尖端光纖激光技術與數(shù)字控制技術完美融合，代表著最先進的激光切割水平。專業(yè)的激光切割機控制系統(tǒng)，電腦自動操作控制，能夠保證切割質量，使切割工作操作更為方便簡單。2、配置進口 ABB智能工業(yè)機械人，可實現(xiàn)三維立體切割，操控方便，智能化程度高。保證設備的高速度、高精度、高可靠性。3、激光切割刀可配置進口激光切割刀，反應靈敏、準確，與機械人有效配合，避免切割頭與加工板材的干涉與碰撞，并能保證切割焦點位置，保證切割質量穩(wěn)定。4、激光切割刀可承受:1. OMPa氣體壓力，聞壓氣路設備，提聞了對不鎊鋼等難割材料的切割能力；5、加工速度根據工件材質、工件料厚和選配激光器功率大小而異，如1. 5_厚碳鋼板用200W激光器可達5米/分鐘。主要性能指標激光功率200W 1000W，根據工件材質和料厚可選擇。激光波長1064nm (納米)工作區(qū)域半徑2米的半球形工作區(qū)間，對二維切割幅面可達3MX1. 5M。切割速度0 12米/分鐘；根據功率大小和工件材質與厚度可調。供電電源三相交流380V ;用電功率小于6KW,根據選配激光器功率大小而定。冷卻方式風冷，根據選配激光器功率大小而定。切割頭焦距3 5英寸，根據工件厚度可選。機械人重復定位精度±0.1mm機械人保護等級IP65，系統(tǒng)使用壽命十萬小時。
權利要求1.一種工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，包括工業(yè)機器人和光纖激光器，所述光纖激光器的激光切割刀固定在工業(yè)機器人的末端。
2.根據權利要求1所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，所述光纖激光器包括激光切割刀、光纖電纜和激光器電源，激光器電源通過光纖電纜與激光切割刀連接。
3.根據權利要求2所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，所述光纖激光器還包括氣源、軟氣管和吹氣嘴，氣源通過軟氣管與吹氣嘴連通，吹氣嘴設置在激光切割刀上。
4.根據權利要求1所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，所述三維激光切割機還包括框架，工業(yè)機器人設置在框架的橫梁下。
5.根據權利要求1所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，所述工業(yè)機器人包括手部、前臂部、后臂部、機身和機身固定座，手部通過旋轉軸與前臂部連接，前臂部通過旋轉軸與后臂部連接，后臂部通過旋轉軸與機身連接，機身通過機身固定座固定在框架橫梁下，手部末端固定激光切割刀。
6.根據權利要求5所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，手部夾持激光切割刀。
7.根據權利要求1所述的工業(yè)機器人三維激光切割機，其特征在于，所述三維激光切割機還包括加工平臺，加工平臺置于工業(yè)機器人的下方。
專利摘要本實用新型公開了一種工業(yè)機器人三維激光切割機，包括工業(yè)機器人和光纖激光器，所述光纖激光器的激光切割頭固定在工業(yè)機器人的末端。本實用新型采用工業(yè)機器人加光纖激光器的組合進行三維切割加工，徹底有效的解決了現(xiàn)有技術的問題。兩者都能進行空間軌跡的描述實現(xiàn)三維立體切割，首先，用工業(yè)機器人代替五軸聯(lián)動機床，結合汽車覆蓋件的行業(yè)特點，主要切割生產零件板材的厚度在0.5～2mm，具有方便三維零件的加工、操作簡單等特點，廣泛應用于3mm以下的汽車薄板零部件切割。
文檔編號B23K26/38GK202846028SQ20122054977
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者儲照軍, 張亞蒙, 王化平, 徐祖建, 何怡娜 申請人:湖北磊聯(lián)商務技術有限公司