CN111331584B - 一种复杂曲面加工的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复杂曲面加工的机器人系统，包括：安装有送丝机构及工作液循环装置的机器人；地轨组件，所述机器人安装在所述地轨组件上，用于带动所述机器人移动；电磁吸工作台，用于放置并旋转待加工物件；电控系统，用于与所述机器人、所述电磁吸工作台及所述地轨组件电气连接；所述电控系统控制所述机器人及所述地轨组件运动至预设位置，并控制所述电磁吸工作台旋转配合所述机器人对所述待加工物件进行切割，旨在对曲面加工提供全方位的布局，便于机器人在切割时的运转。

Description

一种复杂曲面加工的机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人加工领域，特别涉及一种复杂曲面加工的机器人系统。

背景技术

现有电火花线切割按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型两类，机床结构精密，加工过程稳定且表面质量好，但这两类的机床都是采用卧式或者立式机床的形式，加工自由度收到限制，一般是通过工作台在X、Y轴的移动来实现对工件的平面加工，几乎无法实现多曲面或者多角度切入的加工；其次机床结构笨重是无法实现多自由度加工的主要原因，但该种线切割机床形式是目前线切割机床的主流形式，故目前的线切割技术都存在加工单一、适用范围有限的问题。

专利CN103752967B采用将整个夹丝、运丝机构布置在末端法兰盘的位置，这样布置的方式会使末端承重量过大，精度降低；同时其采用两个导轮进行电极丝的往复运动，这样会造成叠丝现象，从而无法使电极丝处于紧绷状态，在实际加工时极易断丝。

专利CN106925853A设计了夹丝器可变的线切割机器人装置，但其结构过于复杂笨重，影响加工精度；且其只采用了四轴机器人，严重限制了机器人的优势；此专利重在强调可变式夹丝器，并没有对线切割所需要的几大系统做全方位的布局，实际上无法称之为线切割机器人。

发明内容

本发明公开了一种加工复杂曲面的机器人系统，旨在对曲面加工提供全方位的布局，便于机器人在切割时的运转。

本发明实施例提供了一种加工复杂曲面的机器人系统，包括：

安装有送丝机构及工作液循环装置的机器人；

地轨组件，所述机器人安装在所述地轨组件上，用于带动所述机器人移动；

电磁吸工作台，用于放置并旋转待加工物件；

电控系统，用于与所述机器人、所述电磁吸工作台及所述地轨组件电气连接；所述电控系统控制所述机器人及所述地轨组件运动至预设位置，并控制所述电磁吸工作台旋转配合所述机器人对所述待加工物件进行切割。

优选地，电控系统包括：主控制器、触控屏及控制按钮；

所述主控制器的与所述触控屏电气连接，所述控制按钮与所述主控制器的输入端电气连接，所述主控制器的输出端与所述机器人的输入端电气连接。

优选地，所述机器人包括可编程机械手及机器人控制器；

所述机器人控制器与的输出端与所述可编程机械手的输入端电气连接，所述机器人控制器与所述主控制器电气连接。。

优选地，所述地轨组件包括：第一轨道、可移动配置在所述第一轨道上的凸台及凸台驱动器；

所述机器人固定在所述凸台上，所述凸台驱动器驱动所述凸台在所述第一轨道上运动，其中，所述凸台驱动器与所述机器人控制器的输出端电气连接。

优选地，电磁吸工作台包括：底座、可旋转的安装在所述底座上的电磁吸盘、安装在所述底座内的吸盘驱动器、第二轨道；

所述吸盘驱动器的输出轴与所述电磁吸盘连接，所述底座移动的安装在所述第二轨道上，其中，所述吸盘驱动器的输入端与所述主控制器的输出端电气连接。

优选地，所述送丝机构包括：夹丝器、小臂运丝机构、腰部运丝机构、大臂运丝机构、导轮及储丝筒；

其中，所述送丝机构上配置有切割丝，所述切割丝依次穿过所述夹丝器、所述小臂运丝机构、所述导轮、所述大臂运丝机构、腰部运丝机构及所述储丝筒，所述切割丝做往复运动。

优选地，所述储丝筒配置在所述机器人的底座上，随着所述底座的转动而转动。

优选地，所述工作液循环装置包括：收集槽、抽液泵、工作液管及防护板；

所述防护板安装在所述收集槽上，所述抽液泵的管路输入端与所述收集槽连接，所述抽液泵的管路输出端与所述工作液管的输入端连接，所述工作液管的输出端配置在所述夹丝器上，所述工作液管配置在所述可编程机械手上，所述抽液泵与所述机器人控制器电气连接。

优选地，还包括第一防护栏及第二防护栏；

所述第一防护栏配置在所述收集槽的侧部，所述第二防护栏配置在所述可编程机械手的侧部。

优选地，所述电控系统与所述机器人控制器集成在电控柜内。

基于本发明提供的一种加工复杂曲面的机器人系统，通过所述控制按钮控制所述主控制器，所述主控制器转发控制信号至所述机器人控制器，使得所述可编程机械开始运动至预设位置，同时驱动所述送丝机构运转，对工件进行切割，所述地轨组件可以根据工件所要切割的位置变化，带动所述机器人移动至相应位置，所述电磁吸工作台可以根据工件所要切割位置变化进行旋转或移动，实现对工件曲面的全方位加工，避免因为部分位置加工不到位而需要人工进行二次加工的现象，进而造成人工成本和时间成本的浪费，提供加工效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种加工复杂曲面的机器人系统；

图2是本发明实施例提供的机器人的控制系统示意图；

图3是本发明实施例提供的机器人地柜示意图；

图4是本发明实施例提供的电磁吸工作台示意图；

图5是本发明实施例提供的工作液循环装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明公开了一种加工复杂曲面的机器人系统，旨在对曲面加工提供全方位的布局，便于机器人在切割时的运转。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种加工复杂曲面的机器人系统，包括：

安装有送丝机构及工作液循环装置的机器人1；

地轨组件3，所述机器人1安装在所述地轨组件3上，用于带动所述机器人1移动；

电磁吸工作台2，用于放置并旋转待加工物件；

电控系统4，用于与所述机器人1、所述电磁吸工作台2及所述地轨组件3电气连接；所述电控系统4控制所述机器人1及所述地轨组件3运动至预设位置，并控制所述电磁吸工作台2旋转配合所述机器人1对所述待加工物件进行切割。

需要说明的是，工业上采用机器人1对工件进行打磨、切割、搬运、焊接及码垛等，以提高工作效率，节省人力和时间成本，机器人1在进行上述动作前，需要工程师对机器人1的程序进行编写，其程序主要为将机器人1手动移到特殊点位(即机器人1调试)，并设置相应的动作工程，完成一些列动作，然而，在调试的过程中，机器人1由于本身局限，很多点位是无法到达的，即无法对工件的某些部位进行加工，需要人工进行二次加工。

在本实施例中，所述电控系统4控制接收外部的启动信号，将所述启动信号处理后发送至所述机器人1，所述机器人1运动至预设位置，同时所述送丝机构及工作液循环装置开始工作，对待加工物件的曲面进行加工，所述地轨组件3配合所述机器人1的在预设位置内移动，可以使得加工时的范围更加广，所述待加工物件放置在所述电磁吸工作台2上，在机器人1移动受限的方位进行加工，避免因为部分位置加工不到位而需要人工进行二次加工的现象，进而造成人工成本和时间成本的浪费，提供加工效率。

请参阅图2，在本实施例中，电控系统4包括：主控制器41、触控屏42及控制按钮43；

所述主控制器41的与所述触控屏42电气连接，所述控制按钮43与所述主控制器41的输入端电气连接，所述主控制器41的输出端与所述机器人1的输入端电气连接。

需要说明的是，所述主控制器41可以是PLC控制器，例如西门子1200，用于接收所述控制按钮43的信号(例如启动停止的信号)，经过处理之后，将信号发送至所述机器人1，机器人1开始进行相应动作，所述触控屏42可以用于显示各个器件的工作状态，显示机器人加工工件的数量，也可对主控制器41的参数进行设置，当然，在其他实施例中，所述主控制器41也可以采用，电脑、单片机或工控机等能与机器人1进行通讯的设备，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

在本实施例中，所述机器人1包括可编程机械手12及机器人控制器11；

所述机器人控制器11与的输出端与所述可编程机械手12的输入端电气连接，所述机器人控制器11与所述主控制器41电气连接。

需要说明的是，所述可编程机械手12配置有六个伺服电机，通过所述机器人控制器11驱动所述伺服电机，使得机械手运动在三维空间内，所述机器人控制器11接收所述主控制器41的控制信号，并根据所述控制信号对所述伺服电机进行控制，同时控制所述送丝机构和所述工作液循环装置的工作，所述可编程机械手12运动至预设位置对工件的曲面加工。

请参阅图3，在本实施例中，所述地轨组件3包括：第一轨道32、可移动配置在所述第一轨道32上的凸台31及凸台驱动器33；

所述机器人1固定在所述凸台31上，所述凸台驱动器33驱动所述凸台31在所述第一轨道32上运动，其中，所述凸台驱动器33与所述机器人控制器11的输出端电气连接。

需要说明的是，所述机器人1固定在所述凸台31上，所述凸台31可带动所述机器人1在第一轨道32上运动，所述凸台驱动器33受控于所述机器人控制器11，在所述可编程机械手12无法运动到地方时，可控制所述凸台31移动，使得所述可编程机械手12可移动到原先无法加工的位置，并对工件进行加工，其中，所述凸台驱动器33可以为伺服电机或步进电机、这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。

请参阅图4，在本实施例中，电磁吸工作台2包括：底座22、可旋转的安装在所述底座22上的电磁吸盘21、安装在所述底座22内的吸盘驱动器24、第二轨道23；

所述吸盘驱动器24的输出轴与所述电磁吸盘21连接，所述底座22移动的安装在所述第二轨道23上，其中，所述吸盘驱动器24的输入端与所述机器人控制器11的输出端电气连接。

需要说明的是，所述电磁吸盘21用于放置工件，在通电后可产生吸力吸住工件，电磁吸盘21为开放型的，避免一些部位由于工装的限制无法加工，需要人工进行二次加工，所述吸盘驱动器24由所述机器人控制器11控制，在所述可编程机械手12无法运动到的位置，例如工件的背面，其加工起来存在困难，可通过将背面旋转一定角度后进行加工，其中，所述吸盘驱动器24可以为伺服电机或步进电机、这里不做具体限定，底座22可以带动工件移动在所述第二轨道23上移动，使得加工的范围更广。

在本实施例中，所述送丝机构包括：夹丝器11、小臂运丝机构12、大臂运丝机构14、导轮13、腰部运丝机15构及储丝筒16；

其中，所述送丝机构上配置有切割丝，所述切割丝依次穿过所述夹丝器11、所述小臂运丝机构12、所述导轮13、所述大臂运丝机构14、所述腰部运丝机15构及所述储丝筒16，所述切割丝做往复运动。

需要说明的是，所述切割丝可以为钼丝，所述钼丝依次穿过所述夹丝器11、所述小臂运丝机构12、所述导轮13、所述大臂运丝机构14、所述腰部运丝机15构及所述储丝筒16，并进行往复运动，其中，所述储丝筒16通过所述机器人控制器11控制，控制钼丝不停的做往复运动，在通过所述可编程机械手12运动到特定位置，对工件进行加工。

在本实施例中，所述储丝筒16配置在所述机器人1的底座上，随着所述底座22的转动而转动。

需要说明的是，在传统的送丝机构中，往往将储丝筒16固定在所述可编程机械手12外部，不会随着其运动而运动，通过配置在机器人1的底座上，会随着其转动，不会造成卡丝的情况。

请参阅图5，在本实施例中，所述工作液循环装置包括：收集槽63、抽液泵62、工作液管61及防护板64；

所述防护板64安装在所述收集槽63上，所述抽液泵62的管路输入端与所述收集槽63连接，所述抽液泵62的管路输出端与所述工作液管61的输入端连接，所述工作液管61的输出端配置在所述夹丝器11上，所述工作液管61配置在所述可编程机械手12上，所述抽液泵62与所述机器人控制器11电气连接。

需要说明的是，所述工作液管61配置在所述可编程机械手12上，用于在加工处喷射工作液体，所述收集槽63用于收集喷射出来的工作液，所述防护板64用于避免加工的碎渣进入收集槽63，同时保证喷射出来的工作液进入收集槽63，所述抽液泵62通过抽取收集槽63内的液体进行喷射，所述抽液泵62也可通过所述主控制器41控制，这里不做具体限定。

在本实施例中，还包括第一防护栏5及第二防护栏6；

所述第一防护栏5配置在所述收集槽63的侧部，所述第二防护栏6配置在所述可编程机械手12的侧部。

需要说明的是，所述第一防护栏5及第二防护栏6用于避免人进入机器人1的工作领域，避免对人不小心误入，而造成伤害。

在本实施例中，所述电控系统4与所述机器人控制器11集成在电控柜内。

基于本发明提供的一种加工复杂曲面的机器人系统，通过所述控制按钮43控制所述主控制器41，所述主控制器41转发控制信号至所述机器人控制器11，使得所述可编程机械开始运动至预设位置，同时驱动所述送丝机构运转，对工件进行切割，所述地轨组件3可以根据工件所要切割的位置变化，带动所述机器人移动至相应位置，所述电磁吸工作台2可以根据工件所要切割位置变化进行旋转或移动，实现对工件曲面的全方位加工，避免因为部分位置加工不到位而需要人工进行二次加工的现象，进而造成人工成本和时间成本的浪费，提供加工效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种复杂曲面加工的机器人系统，其特征在于，包括：

安装有送丝机构及工作液循环装置的机器人；

地轨组件，所述机器人安装在所述地轨组件上，用于带动所述机器人移动；

电磁吸工作台，用于放置并旋转待加工物件；

电控系统，用于与所述机器人、所述电磁吸工作台及所述地轨组件电气连接；所述电控系统控制所述机器人及所述地轨组件运动至预设位置，并控制所述电磁吸工作台旋转配合所述机器人对所述待加工物件进行切割；

所述地轨组件包括：第一轨道、可移动配置在所述第一轨道上的凸台及凸台驱动器；

所述机器人固定在所述凸台上，所述凸台驱动器驱动所述凸台在所述第一轨道上运动，其中，所述凸台驱动器与所述机器人控制器的输出端电气连接；

电磁吸工作台包括：底座、可旋转的安装在所述底座上的电磁吸盘、安装在所述底座内的吸盘驱动器、第二轨道；

所述吸盘驱动器的输出轴与所述电磁吸盘连接，所述底座移动的安装在所述第二轨道上，其中，所述吸盘驱动器的输入端与所述机器人控制器的输出端电气连接；

电控系统包括：主控制器、触控屏及控制按钮；

所述主控制器的与所述触控屏电气连接，所述控制按钮与所述主控制器的输入端电气连接，所述主控制器的输出端与所述机器人的输入端电气连接；

所述机器人包括可编程机械手及机器人控制器；

所述机器人控制器的输出端与所述可编程机械手的输入端、所述送丝机构电气连接，所述机器人控制器与所述主控制器电气连接；

所述送丝机构包括：夹丝器、小臂运丝机构、腰部运丝机构、大臂运丝机构、导轮及储丝筒；

所述送丝机构上配置有切割丝，所述切割丝依次穿过所述夹丝器、所述小臂运丝机构、所述导轮、所述大臂运丝机构、腰部运丝机构及所述储丝筒，所述切割丝做往复运动，其中，所述储丝筒与所述机器人控制器电气连接；

所述工作液循环装置包括：收集槽、抽液泵、工作液管及防护板；

所述防护板安装在所述收集槽上，所述抽液泵的管路输入端与所述收集槽连接，所述抽液泵的管路输出端与所述工作液管的输入端连接，所述工作液管的输出端配置在所述夹丝器上，所述工作液管配置在所述可编程机械手上，所述抽液泵与所述机器人控制器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种复杂曲面加工的机器人系统，其特征在于，所述储丝筒配置在所述机器人的底座上，随着所述底座的转动而转动。

3.根据权利要求1所述的一种复杂曲面加工的机器人系统，其特征在于，还包括第一防护栏及第二防护栏；

所述第一防护栏配置在所述收集槽的侧部，所述第二防护栏配置在所述可编程机械手的侧部。

4.根据权利要求1所述的一种复杂曲面加工的机器人系统，其特征在于，所述电控系统与所述机器人控制器集成在电控柜内。

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