一种复合材料双机器人协同超声波切割设备及切割方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，包括工作台、控制装置、设置在工作台一侧的第一机器人及设置在工作台另一侧的第二机器人；所述第一机器人与第二机器人位置相对应，所述第一机器人上设有尖形刀超声波粗切割装置，所述第二机器人上设有圆形刀超声波精切割装置，所述第一机器人及第二机器人分别与控制装置相连，并通过控制装置来实现第一机器人及第二机器人进行切割动作。本发明专利技术的有益效果是：由于2台机器人在同一个时间段内可以同时进行超声波粗切割和超声波精切割，可提高复合材料加工效率30~50%，从而提高了工厂产量，并保证了在双面胶有效寿命的时间内完成大型复合材料的加工。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料双机器人协同超声波切割设备及切割方法
本专利技术涉及复合材料加工领域，具体涉及一种复合材料双机器人协同超声波切割设备及切割方法。
技术介绍
目前使用的复合材料六轴数控超声波切割机床，将尖形刀超声波切割声学系统和圆形刀超声波切割声学系统安装在一台龙门铣床上，采用程序控制尖形刀和圆形刀依次进行超声波切割。但是，这种设备存在下述缺点：1)在同一个时间里，只能有1把刀具进行超声波切割，其他刀具全部处于等待状态，使得加工时间延长，在双面胶有效寿命(例如2小时)的时间内无法完成大型复合材料的超声波切割。2)需要使用复杂的换刀装置，增加设备成本。3)换能器与发生器之间的电传输系统在旋转状态下易出现故障。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了结构合理、稳定高效的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备及切割方法。本专利技术的技术方案如下：一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，包括工作台、控制装置、设置在工作台一侧的第一机器人及设置在工作台另一侧的第二机器人；所述第一机器人与第二机器人位置相对应，所述第一机器人上设有尖形刀超声波粗切割装置，所述第二机器人上设有圆形刀超声波精切割装置，所述第一机器人及第二机器人分别与控制装置相连，并通过控制装置来实现第一机器人及第二机器人进行切割动作。所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述尖形刀超声波粗切割装置包括伺服电机、同步带、上触头、导电滑环、超声主轴、下触头、压电换能器、变幅杆、套筒及外壳；所述外壳上设有行程开关，所述同步带一端连接伺服电机的输出端，另一端连接超声主轴，伺服电机通过同步带带动超声主轴旋转；所述上触头安装于超声主轴内部，且与导电滑环相连；所述下触头安装于压电换能器顶部，且与上触头信号连接；所述变幅杆顶部固定安装于压电换能器底部，所述变幅杆底部安装有尖形刀，所述超声主轴与套筒固定连接，套筒与外壳相配合；所述压电换能器设置在套筒内，且通过超声主轴带动套筒、压电换能器、变幅杆及尖形刀同步转动。所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述圆形刀超声波精切割装置包括伺服电机、同步带、上触头、导电滑环、超声主轴、下触头、压电换能器、变幅杆、套筒及外壳；所述外壳上设有行程开关，所述同步带一端连接伺服电机的输出端，另一端连接超声主轴，伺服电机通过同步带带动超声主轴旋转；所述上触头安装于超声主轴内部，且与导电滑环相连；所述下触头安装于压电换能器顶部，且与上触头信号连接；所述变幅杆顶部固定安装于压电换能器底部，所述变幅杆底部安装有圆形刀，所述超声主轴与套筒固定连接，套筒与外壳相配合；所述压电换能器设置在套筒内，且通过超声主轴带动套筒、压电换能器、变幅杆及圆形刀同步转动。所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述工作台与控制装置之间对应位置处设有刀尖高度对刀仪，所述刀尖高度对刀仪与控制装置相连。所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述工作台与控制装置之间且靠近第一机器人一侧的位置处设有尖形刀方位检测装置，所述尖形刀方位检测装置与控制装置相连。所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述工作台端部上方位置设有热释电红外传感器。所述的一种基于复合材料双机器人协同超声波切割设备的切割方法，其特征在于，包括如下步骤：1)区域划分：先将待加工工件划分成若干个切割区域；2)粗切割加工：控制装置发出指令给第一机器人，由第一机器人控制尖形刀定位到第一切割区域，并在第一切割区域范围内对工件进行粗切割加工，直至第一切割区域内粗切割加工完成；3)粗切割、精切割协同加工：控制装置发出指令给第一机器人，由第一机器人控制尖形刀定位到第二切割区域，进行粗切割加工，与此同时控制装置发出指令给第二机器人，由第二机器人控制圆形刀定位到第一切割区域，进行精切割加工；4)步骤3)中粗切割加工完成后，控制装置发出指令给第一机器人，由第一机器人控制尖形刀定位到下一切割区域，进行粗切割加工；步骤3)中精切割加工完成后，控制装置发出指令给第二机器人，由第二机器人控制圆形刀定位到第二切割区域，进行精切割加工；5)重复步骤3)、4)，直至完成最后一个区域的全部超声波精切割。本专利技术的有益效果是：1)由于2台机器人在同一个时间段内可以同时进行超声波粗切割和超声波精切割，可提高复合材料加工效率30～50％，从而提高了工厂产量，并保证了在双面胶有效寿命的时间内完成大型复合材料的加工。2)2台机器人按照程序指令，分别实现尖形刀超声波切割和圆形刀超声波切割，不需要采用自动换刀装置，利用限位开关防止2台机器人相互碰撞，使用热释电红外传感器防止外界人为干扰，保证周围人的安全。3)尖形刀超声波切割主轴使用的电传输系统只需在很低的转速下调整尖形刀方位，使得该电传输系统寿命很长，在很长的时间内不需要更换电传输系统，便于操作人员维护设备，降低成本。4)显著简化控制系统，降低控制系统成本，增加控制系统可靠性。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的整体结构侧面结构示意图；图3为本专利技术的尖形刀超声波粗切割装置结构示意图；图4为本专利技术的圆形刀超声波精切割装置结构示意图；图中：1-工作台，2-尖形刀方位检测装置，3-控制装置，4-刀尖高度对刀仪，5-工件，6-第二机器人，7-圆形刀超声波精切割装置，8-热释电红外传感器，9-尖形刀超声波粗切割装置，10-第一机器人，11-圆形刀，12-尖形刀，13-伺服电机，14-同步带，15-上触头，16-导电滑环，17-超声主轴，18-下触头，19-套筒，20-行程开关，21-压电换能器，22-变幅杆，23-外壳，24-粘接剂。具体实施方式以下结合说明书附图，对本专利技术作进一步描述。如图1-4所示，一种复合材料双机器人协同超声波切割设备包括工作台1、尖形刀方位检测装置2、控制装置3、刀尖高度对刀仪4、工件5、第二机器人6、圆形刀超声波精切割装置7、热释电红外传感器8、尖形刀超声波粗切割装置9、第一机器人10、圆形刀11、尖形刀12、伺服电机13、同步带14、上触头15、导电滑环16、超声主轴17、下触头18、套筒19、行程开关20、压电换能器21、变幅杆22、外壳23及粘接剂24。双机器人协同超声波切割设备由第一机器人10、尖形刀超声波粗切割装置9、第二机器人6和圆形刀超声波精切割装置7、控制装置3、工作台1、尖形刀方位检测装置2、尖形刀和圆形刀刀尖高度对刀仪4等部分构成。控制装置3采用数控装置，针对加工过程预先进行编程，通过计算机程序来控制第一机器人10、第二机器人6、刀尖高度对刀仪4及尖形刀方位检测装置2的工作。尖形刀超声波粗切割装置9包括伺服电机13、同步带14、上触头15、导电滑环16、超声主轴17、下触头18、压电换能器21、变幅杆22、套筒19及外壳23；外壳23上设有行程开关20，同步带14一端连接伺服电机13的输出端，另一端连接超声主轴17，伺服电机13通过同步带14带动超声主轴17旋转；上触头15安装于超声主轴17内部，且与导电滑环16相连；下触头18安装于压电换能器21顶部，且与上触头15信号连接；变幅杆22顶部固定安装于压电换能器21底部，变幅杆22底部安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，包括工作台（1）、控制装置（3）、设置在工作台（1）一侧的第一机器人（10）及设置在工作台（1）另一侧的第二机器人（6）；所述第一机器人（10）与第二机器人（6）位置相对应，所述第一机器人（10）上设有尖形刀超声波粗切割装置（9），所述第二机器人（6）上设有圆形刀超声波精切割装置（7），所述第一机器人（10）及第二机器人（6）分别与控制装置（3）相连，并通过控制装置（3）来实现第一机器人（10）及第二机器人（6）进行切割动作。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，包括工作台（1）、控制装置（3）、设置在工作台（1）一侧的第一机器人（10）及设置在工作台（1）另一侧的第二机器人（6）；所述第一机器人（10）与第二机器人（6）位置相对应，所述第一机器人（10）上设有尖形刀超声波粗切割装置（9），所述第二机器人（6）上设有圆形刀超声波精切割装置（7），所述第一机器人（10）及第二机器人（6）分别与控制装置（3）相连，并通过控制装置（3）来实现第一机器人（10）及第二机器人（6）进行切割动作。2.根据权利要求1所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述尖形刀超声波粗切割装置（9）包括伺服电机（13）、同步带（14）、上触头（15）、导电滑环（16）、超声主轴（17）、下触头（18）、压电换能器（21）、变幅杆（22）、套筒（19）及外壳（23）；所述外壳（23）上设有行程开关（20），所述同步带（14）一端连接伺服电机（13）的输出端，另一端连接超声主轴（17），伺服电机（13）通过同步带（14）带动超声主轴（17）旋转；所述上触头（15）安装于超声主轴（17）内部，且与导电滑环（16）相连；所述下触头（18）安装于压电换能器（21）顶部，且与上触头（15）信号连接；所述变幅杆（22）顶部固定安装于压电换能器（21）底部，所述变幅杆（22）底部安装有尖形刀（12），所述超声主轴（17）与套筒（19）固定连接，套筒（19）与外壳（23）相配合；所述压电换能器（21）设置在套筒（19）内，且通过超声主轴（17）带动套筒（19）、压电换能器（21）、变幅杆（22）及尖形刀（12）同步转动。3.根据权利要求1所述的一种复合材料双机器人协同超声波切割设备，其特征在于，所述圆形刀超声波精切割装置（7）包括伺服电机（13）、同步带（14）、上触头（15）、导电滑环（16）、超声主轴（17）、下触头（18）、压电换能器（21）、变幅杆（22）、套筒（19）及外壳（23）；所述外壳（23）上设有行程开关（20），所述同步带（14）一端连接伺服电机（13）的输出端，另一端连接超声主轴（17），伺服电机（13）通过同步带（14）带动超声主轴（17）旋转；所述上触头（15）安装于超声主轴（13）内部，且与导电滑环（16）相连；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云电，严明，李成岩，吴建全，康凯，
申请(专利权)人：杭州辉昂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33