一种五轴激光机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种五轴激光机器人，包括第一轴组件、第二轴组件、机器人上臂、第三轴组件、第四轴组件、机器人前臂、第五轴组件和CO2激光头，第一轴组件、第二轴组件、第三轴组件、第四轴组件均为机器人旋转轴，第五轴组件固定在机器人前臂前端，CO2激光头固定在第五轴组件上，机器人前臂设置在第四轴组件上，第四轴组件下端设置第三轴组件，第三轴组件下端连接机器人上臂，机器人上臂固定在第二轴组件上，第二轴组件固定在第一轴组件上，本发明专利技术结构设计新颖，自动化程度高，可通过编程控制五轴机器人的运动轨迹与激光开关，适用于工程塑料、橡胶、玻璃、布匹、皮革、纸、木材等非金属材料的三维加工。

Five axis laser robot

The invention discloses a five axis laser robot includes a first shaft assembly, second axis, third axis robot arm assembly, assembly, assembly, fourth axis and fifth axis robot forearm component and CO2 laser head, the first shaft assembly, second shaft assembly, third shaft assembly, fourth axis robot component as the axis of rotation, Fifth the shaft component is fixed on the robot forearm front-end, CO2 laser head is fixed on the fifth shaft assembly, robot forearm is arranged on the fourth shaft assembly, third shaft assembly set fourth shaft assembly at the lower end, third shaft assembly is connected with the lower end of the robot arm, the robot arm is fixed on the second shaft assembly, second shaft assembly is fixed on the first shaft assembly. The structure of the invention has the advantages of novel design, high degree of automation, trajectory and laser switch can be controlled by five axis robot programming, suitable for engineering plastics D, rubber, glass, cloth, leather, paper, wood and other non-metallic materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光精密加工
，具体为一种五轴激光机器人。
技术介绍
CO2激光器以长波红外线的形式输出时，波长通常为10.6μm。许多有机材料对这类长波长的吸收能力都很强，包括纸、木材、塑料、橡胶、纺织物和皮革，甚至对可透过的材料甚至也能吸收这类长波长，例如玻璃和蓝宝石。CO2激光用来加工平面工件，应用已经非常成熟，只需要在数控机床上搭建反射光路，激光头沿着XY方向的平面运动来实现平面加工。使用CO2激光来加工三维复杂曲面工件的方案通常是使用导光臂用多镜片反射而组成的柔性加工系统，是将激光器安置在地面上，通过长导光臂将激光传导到激光头上，激光头安装在工业机器人上，由于导光臂是悬吊在空中，到工业机器人在运动时难免会发生运动干涉，这样就大大缩减了工业机器人的活动范围，整个系统的加工范围受限，且运动过程导光臂的晃动也会影响光路精度；除了导光臂方案，还可以将CO2激光光路不动而机器人抓取工件三维运动的方案。现存的这些CO2激光加工方案，对于复杂的三维工件，如汽车仪表盘等凹凸起伏变化大的工件，由于方案自身繁琐，灵活性差，很难获得好的加工效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种五轴激光机器人，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种五轴激光机器人,包括第一轴组件、第二轴组件、机器人上臂、第三轴组件、第四轴组件、机器人前臂、第五轴组件和CO2激光头，所述第一轴组件、第二轴组件、第三轴组件、第四轴组件均为机器人旋转轴，所述第五轴组件固定在机器人前臂前端，所述CO2激光头固定在第五轴组件上，所述机器人前臂设置在第四轴组件上，所述第四轴组件下端设置第三轴组件，所述第三轴组件下端连接机器人上臂，所述机器人上臂固定在第二轴组件上，所述第二轴组件固定在第一轴组件上。优选的，所述第五轴组件包括激光入口法兰、旋转法兰、反射镜座、伺服电机、减速器，所述激光入口法兰与激光器出光口同轴，所述激光器出光口穿出激光束，所述激光束从机器人前臂射出后，进入反射镜座，穿过中空的减速器，所述减速器为一种单级齿轮减速器，其小齿轮端与伺服电机连接，其大齿轮为中空结构，中间通过激光，所述减速器输出轴与旋转法兰连接。优选的，所述CO2激光头上设有反射镜座、防撞组件、聚焦组件，所述反射镜座设置在CO2激光头上端，所述CO2激光头直接通过螺钉锁紧到旋转法兰上，所述反射镜座与防撞组件连接，所述防撞组件下端连接聚焦组件。优选的，所述防撞组件包括上盖、下盖、定位销、吸合磁铁、探针组件，所述上盖与反射镜座连接，所述下盖与聚焦组件连接，所述上盖和下盖通过一对环形的吸合磁铁吸合在一起，所述定位销穿过上盖和下盖，所述探针组件设置在下盖上。优选的，所述第四轴组件的减速器为中空结构，所述中空的减速器中心穿过激光相关的电源线、信号线、气路和水路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术结构设计新颖，自动化程度高，可通过编程控制五轴机器人的运动轨迹与激光开关，无需外部导光光路，光路中镜片数量少，能量损耗更低，整体结构简单、紧凑，非常适合有复杂曲面的三维工件的激光加工，适用于工程塑料、橡胶、玻璃、布匹、皮革、纸、木材等非金属材料的三维加工。(2)本专利技术中，将第四旋转轴置于机器人前臂之前，激光从激光器射出后，仅仅只有一个旋转轴，光路受转轴影响更小、更稳定，光路精度调节更简单；第五轴组件结构更轻便，降低了激光器力学负载。(3)本专利技术中，激光从激光器出射后仅仅经过两片平反镜和一片聚焦镜，与多关节导光臂方案相比，激光损耗低，更节能环保。(4)本专利技术中，激光相关的电源线、信号线、气路和水路从第四轴中空的减速器中心穿过，这样可避免线路缠绕，合理的释放线路的应力。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的第五轴组件和CO2激光头组装图；图3为本专利技术的拆除外壳的第五轴组件和CO2激光头组装图图4为本专利技术的防撞组件结构图；图5为本专利技术的防撞组件内部结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-5，本专利技术提供一种技术方案：一种五轴激光机器人,包括第一轴组件1、第二轴组件2、机器人上臂3、第三轴组件4、第四轴组件5、机器人前臂6、第五轴组件7和CO2激光头8，所述第一轴组件1、第二轴组件2、第三轴组件4、第四轴组件5均为机器人旋转轴，所述第五轴组件7固定在机器人前臂6前端，所述CO2激光头8固定在第五轴组件7上，所述机器人前臂6设置在第四轴组件5上，所述第四轴组件5下端设置第三轴组件4，所述第三轴组件4下端连接机器人上臂3，所述机器人上臂3固定在第二轴组件2上，所述第二轴组件2固定在第一轴组件1上；第四轴组件5旋转带动激光器跟随旋转，第四轴组件5的减速器为中空结构，所述中空的减速器中心穿过激光相关的电源线、信号线、气路和水路，采用此结构可避免线路缠绕，合理的释放线路的应力。本实施例中，第五轴组件7包括激光入口法兰701、旋转法兰702、反射镜座710、伺服电机720、减速器730，所述激光入口法兰701与激光器出光口同轴，所述激光器出光口穿出激光束700，所述激光束700从机器人前臂6射出后，进入反射镜座710，穿过中空的减速器730，所述减速器730为一种单级齿轮减速器，其小齿轮端与伺服电机720连接，其大齿轮为中空结构，中间通过激光，所述减速器730输出轴与旋转法兰702连接，拆卸螺钉即可将CO2激光头8拆下来，可根据工艺需要选择合适的聚焦焦距、通光孔径等参数的CO2激光头。本实施例中，CO2激光头8上设有反射镜座810、防撞组件820、聚焦组件830，所述反射镜座810设置在CO2激光头8上端，所述CO2激光头8直接通过螺钉锁紧到旋转法兰702上，所述反射镜座810与防撞组件820连接，所述防撞组件820下端连接聚焦组件830；激光束经过CO2激光头8上的反射镜座810反射，穿过防撞组件820，最后由聚焦组件830聚焦后从喷嘴射出。整个激光光路中，激光从激光器射出后，仅仅只有一个旋转轴运动，光路受转轴的旋转运动影响更小、更稳定，光路精度调节更简单；第五轴组件整体结构轻便，降低了激光器力学负载。本实施例中，防撞组件820包括上盖821、下盖822、定位销823、吸合磁铁824、探针组件825，所述上盖821与反射镜座810连接，所述下盖822与聚焦组件830连接，所述上盖821和下盖822通过一对环形的吸合磁铁824吸合在一起，所述定位销823穿过上盖821和下盖822，所述探针组件825设置在下盖822上；其中，吸合力根据撞击脱开力的大小确定，通过选择合适的一对吸合磁铁824，即可调整吸合力的大小，适用于不同重量的聚焦组件830。撞击发生后，上盖821和下盖822自动脱开，探针组件825处于断路状态，系统就可以判断发生了撞击，系统停机。系统恢复时，只需要将上盖821和下盖822沿着定位销823再次贴合，靠吸合磁铁824的吸附力连接为一体。之后，系统复位，即可重新开始工作。由于操作失误导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五轴激光机器人,包括第一轴组件(1)、第二轴组件(2)、机器人上臂(3)、第三轴组件(4)、第四轴组件(5)、机器人前臂(6)、第五轴组件(7)和CO2激光头(8)，其特征在于：所述第一轴组件(1)、第二轴组件(2)、第三轴组件(4)、第四轴组件(5)均为机器人旋转轴，所述第五轴组件(7)固定在机器人前臂(6)前端，所述CO2激光头(8)固定在第五轴组件(7)上，所述机器人前臂(6)设置在第四轴组件(5)上，所述第四轴组件(5)下端设置第三轴组件(4)，所述第三轴组件(4)下端连接机器人上臂(3)，所述机器人上臂(3)固定在第二轴组件(2)上，所述第二轴组件(2)固定在第一轴组件(1)上。

【技术特征摘要】
1.一种五轴激光机器人,包括第一轴组件(1)、第二轴组件(2)、机器人上臂(3)、第三轴组件(4)、第四轴组件(5)、机器人前臂(6)、第五轴组件(7)和CO2激光头(8)，其特征在于：所述第一轴组件(1)、第二轴组件(2)、第三轴组件(4)、第四轴组件(5)均为机器人旋转轴，所述第五轴组件(7)固定在机器人前臂(6)前端，所述CO2激光头(8)固定在第五轴组件(7)上，所述机器人前臂(6)设置在第四轴组件(5)上，所述第四轴组件(5)下端设置第三轴组件(4)，所述第三轴组件(4)下端连接机器人上臂(3)，所述机器人上臂(3)固定在第二轴组件(2)上，所述第二轴组件(2)固定在第一轴组件(1)上。2.根据权利要求1所述的一种五轴激光机器人，其特征在于：所述第五轴组件(7)包括激光入口法兰(701)、旋转法兰(702)、反射镜座(710)、伺服电机(720)、减速器(730)，所述激光入口法兰(701)与激光器出光口同轴，所述激光器出光口穿出激光束(700)，所述激光束(700)从机器人前臂(6)射出后，进入反射镜座(710)，穿过中空的减速器(730)，所述减速器(730)为一种单级齿轮减速器，其小齿轮端与伺服电机(720)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：神祥龙，李思佳，李思泉，
申请(专利权)人：上海嘉强自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31