一种激光专用机器人及其机器手臂制造技术

本发明专利技术公开了一种激光专用机器人及其机器手臂，属于激光切割技术领域。本发明专利技术的机器手臂为N轴机械手臂，N≥2，所述机械手臂的一端设置射入孔，另一端设置切割头安装部；各轴机械手臂内部均安装有驱动对应机械手臂旋转的电机，所述电机与机械手臂同轴且为中空结构，机械手臂内部也设置为中空结构，且在机械手臂90°转折处设置反射单元，该反射单元起改变光路方向的作用。本发明专利技术的中空臂重量大大减轻，增加了机械手臂的切割精度，中空臂中既可以走光也可以走线，将已经准直过的平行光射入机械手臂，光通过反射的方式传输，平行光在传输过程中没有损耗。

A laser specific robot and its robot arm

The invention discloses a laser dedicated robot and its robot arm, which belongs to the field of laser cutting technology. The robot arm of the present invention is a N-axis manipulator arm with an N greater than or equal to 2. One end of the manipulator arm is provided with an injection hole and the other end is provided with a cutting head mounting part. A hollow structure is provided, and a reflecting unit is set at the turning point of 90 degrees of the manipulator arm, which can change the direction of the light path. The hollow arm of the invention greatly reduces the weight of the hollow arm and increases the cutting precision of the manipulator. The hollow arm can walk light or go along the line. The collimated parallel light is injected into the manipulator arm, and the light is transmitted by reflection. The parallel light has no loss in the transmission process.

【技术实现步骤摘要】
一种激光专用机器人及其机器手臂
本专利技术涉及激光切割
，更具体地说，涉及一种激光专用机器人及其机器手臂。
技术介绍
激光切割作为一种新型热切割技术，具有切割速度快，生产效率高，切割端面质量好，热影响区小和环保等优点，已经成为主要的金属板材切割方式之一，得到了越来越广泛的应用。然而，现有的激光切割技术中，使用的激光切割机械手臂本身的用途都是在搬运和焊接上，由于机械手臂的诞生就是来代替一些重劳力，一些繁琐且重复性比较高的工作，对手臂的要求就是动作要稳，速度要快，设计时多数体积较大，重量较重，用钢铁或者铸铝材料制作。如运用在激光领域，由于激光有一个特点即在于工作时切割头带着激光切割，属于非接触型切割，所以对于手臂的重量和稳定性要求没有那么高，但是唯一要求的一点就是定位精度和重复定位精度必须要高，如此才能保证切割轨迹准确。但传统机械手臂的重量会导致在运动时受惯性、力矩等影响，重复定位精度不会太高，所以使用传统机械手臂在切割时误差会非常大，基本上误差在0.5mm。对一些有高品质切割要求的产品，如汽车、动车组、航天领域产品对切割精度要求非常高，因此，目前的激光切割机械手臂并不能满足高品质切割要求。另一方面，现有激光切割头的刚性结构在实际生产过程中不能进行缓冲保护，由于被切割材料的不规则、电路故障等原因，有时会造成切割头与工件的碰撞而造成整个激光切割头的损坏。此外，现有的激光切割头也无法完成快速重新复位。针对上述问题，有的技术使用磁力防撞机构，两截物体靠磁力相连接，撞击后脱开。但此类技术下端工件掉落同样会造成损伤，需人工再次安装调试后，再进入工作；且虽然达到一定撞击力量可脱磁断开，但在达到此断开所需力量时往往已造成割嘴损坏。经检索，中国专利号ZL201510567147.3，授权公告日为2017年2月1日，专利技术创造名称为：一种内部可通激光束的类SCARA机器人，该申请案主要包括底座电机组件、关节电机组件、上下升降组件，第一反射镜组件、第二反射镜组件、第三反射镜组件、第四反射镜组件，第一导光管组件、第二导光管组件，第一走线和第二走线，底座电机组件和关节电机组件采用高精度中空直驱电机，与反射镜组件直接连接固定，不需要中间传动机构，旋转精度高，该申请案中空的结构内可通激光束，整体结构轻巧，但该申请案并不能同时解决激光切割头碰撞损坏的问题。关于激光切割头防撞结构设计的方案也已有较多公开，申请人于2017年也申请了一款激光切割机器人的切割头防撞机构(申请号为201710700418.7)，该申请案设计切割头连接板通过磁块、磁铁与定位座吸附连接，在发生碰撞时，能够可靠分离，此外，在发生碰撞过后，可通过定位柱的定位头与定位孔配合实现快速复位；但该款切割头防撞机构首先比较占空间，其次由于用到了磁铁，切割过程中产生的金属屑会吸附在磁铁上，比较难清理。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种激光专用机器人及其机器手臂，本专利技术将机器手臂制作成中空臂，既可以走光也可以走线，同时能够大大降低机器手臂的重量，增加机械手臂的切割精度；另一方面，本专利技术能够很好的解决现有刚性连接切割头发生碰撞易损坏的问题，在发生碰撞时，能够可靠分离，且结构简单、易于实现。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种激光专用机器手臂，该机器手臂为N轴机械手臂，N≥2，所述机械手臂的一端设置射入孔，另一端设置切割头安装部；各轴机械手臂内部均安装有驱动对应机械手臂旋转的电机，所述电机与机械手臂同轴且为中空结构，机械手臂内部也设置为中空结构，且在机械手臂90°转折处设置反射单元，该反射单元起改变光路方向的作用。更进一步的改进，所述的电机采用中空的DD电机，机械手臂采用碳纤维或者中空铝管制作。更进一步的改进，所述的反射单元包括镜片、压环、镜座、压盖、圆球、螺栓和轴壁，所述的镜片通过压环安装于镜座上，镜座设置于轴壁的中部，所述的镜座与压盖通过螺栓相连，且镜座与压盖之间设置圆球。更进一步的改进，所述的镜片采用角锥棱镜和/或平面反射镜。本专利技术的一种激光专用机器人，包括所述的机器手臂和激光防撞切割头，所述的激光防撞切割头安装于机器手臂设置的切割头安装部，该激光防撞切割头包括吹气座和切割嘴，防撞组件和V型筒，所述的防撞组件包括滑筒座和滑筒，滑筒座与吹气座相连接，滑筒设置于滑筒座内部，滑筒的侧壁设置挡销，该挡销穿出滑筒座，并与滑筒座外部设置的微动开关配合；滑筒座底部开设有孔，V型筒穿过该孔，V型筒的一端与滑筒相配合，另一端连接切割嘴，切割嘴发生碰撞时，V型筒与滑筒配合，带动挡销脱离微动开关。更进一步的改进，所述的滑筒座内部设置有轴套，滑筒被限制于轴套内部，沿轴套内部空腔移动，轴套的内壁开设有多个孔，孔中填充有石墨；所述的吹气座与滑筒之间设置有复位弹簧，该复位弹簧一端抵靠吹气座底壁，另一端抵靠滑筒内部所设台阶。更进一步的改进，所述V型筒包括螺纹压圈、V型外筒、V型内筒和压圈，V型外筒的一端设置有台阶，该台阶的一端抵靠滑筒座底壁，台阶的另一端与滑筒配合，且所述台阶与滑筒的配合面为半圆球锥面；螺纹压圈通过螺纹与V型外筒相连，且螺纹压圈的一端抵靠滑筒，另一端抵靠压圈，压圈的另一端被V型内筒限制。更进一步的改进，所述V型内筒和V型外筒之间设置上绝缘环和下绝缘环，上绝缘环和下绝缘环避免V型内筒和V型外筒接触。更进一步的改进，所述的切割嘴的一端伸入V型外筒，与V型内筒通过螺纹连接，切割嘴和V型外筒之间也通过下绝缘环隔绝。更进一步的改进，所述的滑筒沿其圆周方向开设有多个孔，挡销插入其中的一个孔中；所述的滑筒座侧壁开设有定位槽，挡销在该定位槽中移动。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种激光专用机器手臂，其将机器手臂设计为中空臂且采用碳纤维或者中空铝管制作，大大减轻了机器手臂的重量，增加了机械手臂的切割精度；中空臂中既可以走光也可以走线，将已经准直过的平行光射入机械手臂，光通过反射的方式传输，平行光在传输过程中没有损耗；相对于传统电机和线路全部走在机器手臂外部，机械手臂在运动时会存在光纤扭到、缠绕的隐患，会限制激光的切割区域，本专利技术得到了大大改进；(2)本专利技术的一种激光专用机器手臂，其采用中空的DD电机，DD电机扭矩较大，不需要装减速机，传统的伺服电机必须配备二维减速机或者斜坡减速机，如此就导致体积较大，采用定制的DD电机就可以减少重量和连接，还可以做到中空通光；DD电机带动每个手臂轴旋转，可以做到联动差补，既可以做任何图形；(3)本专利技术的一种激光专用机器手臂，鉴于电机安装时存在误差且也存在端面跳动误差，需要消除电机带动轴旋转时对光的误差，本专利技术使用组合式反射镜，如果轴要求正负180°旋转，就使用平面反射镜，如果轴要求正负90°旋转，就使用角锥棱镜；同时，本专利技术设计了反射镜调节结构，也能进一步补偿光路误差；(4)本专利技术的一种激光专用机器人，其激光防撞切割头设置滑筒座内部的滑筒与V型筒相配合，V型筒连接切割嘴，且滑筒的侧壁设置挡销，该挡销与滑筒座外部设置的微动开关配合，在发生碰撞时，切割嘴能够带动V型筒，V型筒与滑筒配合，进而带动挡销脱离微动开关，微动开关及时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光专用机器手臂，其特征在于：该机器手臂为N轴机械手臂，N≥2，所述机械手臂的一端设置射入孔(3)，另一端设置切割头安装部(4)；各轴机械手臂内部均安装有驱动对应机械手臂旋转的电机，所述电机与机械手臂同轴且为中空结构，机械手臂内部也设置为中空结构，且在机械手臂90°转折处设置反射单元，该反射单元起改变光路方向的作用。

【技术特征摘要】
1.一种激光专用机器手臂，其特征在于：该机器手臂为N轴机械手臂，N≥2，所述机械手臂的一端设置射入孔(3)，另一端设置切割头安装部(4)；各轴机械手臂内部均安装有驱动对应机械手臂旋转的电机，所述电机与机械手臂同轴且为中空结构，机械手臂内部也设置为中空结构，且在机械手臂90°转折处设置反射单元，该反射单元起改变光路方向的作用。2.根据权利要求1所述的一种激光专用机器手臂，其特征在于：所述的电机采用中空的DD电机，机械手臂采用碳纤维或者中空铝管制作。3.根据权利要求1所述的一种激光专用机器手臂，其特征在于：所述的反射单元包括镜片(71)、压环(72)、镜座(73)、压盖(74)、圆球(75)、螺栓(76)和轴壁(77)，所述的镜片(71)通过压环(72)安装于镜座(73)上，镜座(73)设置于轴壁(77)的中部，所述的镜座(73)与压盖(74)通过螺栓(76)相连，且镜座(73)与压盖(74)之间设置圆球(75)。4.根据权利要求3所述的一种激光专用机器手臂，其特征在于：所述的镜片(71)采用角锥棱镜和/或平面反射镜。5.一种激光专用机器人，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的机器手臂和激光防撞切割头，所述的激光防撞切割头安装于机器手臂设置的切割头安装部(4)，该激光防撞切割头包括吹气座(41)和切割嘴(49)，防撞组件和V型筒，所述的防撞组件包括滑筒座(43)和滑筒(45)，滑筒座(43)与吹气座(41)相连接，滑筒(45)设置于滑筒座(43)内部，滑筒(45)的侧壁设置挡销(451)，该挡销(451)穿出滑筒座(43)，并与滑筒座(43)外部设置的微动开关(432)配合；滑筒座(43)底部开设有孔，V型筒穿过该孔，V型筒的一端与滑筒(45)相配合，另一端连接切割嘴(49)，切割嘴(49)发生碰撞时，V型筒与滑筒(45)配合，带动挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦方瑞，韦毓鹏，
申请(专利权)人：安徽斯塔克机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34