一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法
2023-10-10 09:53:39
一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法
【專利摘要】本發明公開了一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法，鐳射設備包括機座和設於機座上的鐳射機，所述的機座上還設有機器人和用於存放工件的物料區；所述機器人的活動端設有用於夾取工件在物料區與鐳射區之間移動的夾具結構；所述夾具結構上設有用於夾取工件的夾持部；還包括用於工件定位的定位機構。本發明採用機器人將物料從上料區移動至鐳射機的鐳射區，鐳射完之後再移動至下料區，實現工件在鐳射過程的全自動化操作，提高了生產效率，並由此減少由手工操作而造成的產品缺陷。還採用了定位機構，實現工件在夾取過程中的精確定位，以此實現工件的精確鐳射。
【專利說明】一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐳射設備，更具體地說是指一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，將工件放到鐳射機上進行鐳射，一般採用手工上下料，這樣的方式不但生產效率低，而且由於鐳射過程中，可能會對人體造成傷害。另外，現階段的人工成本上升，由此增加產品的生產成本。另外，人工將產品進行上下料時，容易對產品表面造成劃傷等缺陷。
[0003]因此，有必要開發出新的自動化設備，進行鐳射加工。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0006]一種採用機器人的鐳射設備，包括機座和設於機座上的鐳射機，所述的機座上還設有機器人和用於存放工件的物料區；所述機器人的活動端設有用於夾取工件在物料區與鐳射區之間移動的夾具結構；所述夾具結構上設有用於夾取工件的夾持部；還包括用於工件定位的定位機構。
[0007]其進一步技術方案為:所述的物料區包括上料區和下料區，定位機構為二次定位工作檯，二次定位工作檯設於上料區與鐳射區之間。
[0008]其進一步技術方案為:所述二次定位工作檯設有四個內斜的導向斜面；被鐳射的工件為方塊形狀。或者，二次定位工作檯設有多個內斜的導向斜面；被鐳射的工件為多邊塊形狀。
[0009]其進一步技術方案為:所述的二次定位工作檯為左右對中夾緊工件的手指氣缸或對夾式電缸或伺服驅動式夾爪機構。
[0010]其進一步技術方案為:所述的定位機構為固定於夾具結構上的圖像採集裝置。
[0011]其進一步技術方案為:所述的夾具結構包括用於夾取物料盒的物料夾持部。
[0012]其進一步技術方案為:所述的鐳射機的鐳射方向朝上、朝下、朝左、朝右、朝前或朝後。
[0013]其進一步技術方案為:所述的夾持部為伸縮式結構；所述的機器人為二個，分別設於鐳射機的兩側；所述的物料區包括左物料區和右物料區，所述的左物料區、右物料區分別包括上料區和下料區；上料區和下料區分別為機器人的前後側；所述的機器人為6軸機器人。
[0014]其進一步技術方案為:機器人也可以是5軸機器人或4軸機器人。尤其是當機器人採用倒掛式固定在機座上方的頂架時，需要活動的空間比較小，可以採用4軸或5軸的機器人。
[0015]本發明採用機器人夾持工件進行鐳射的方法，包括以下步驟:
[0016]I)物料盒層疊放置於上料區，物料區矩陣式放有若干個工件；
[0017]2)機器人夾取上料區的工件，移動至鐳射區；
[0018]3)對工件進行鐳射；
[0019]4)鐳射後，機器人將工件移送至下料區的物料盒內；
[0020]5)機器人又回到上料區，重複第2)步驟的工作；
[0021]其中，在2)步驟中還包括一個精確定位過程，精確定位過程由機器人在移料過程中將工件放在二次定位工作檯完成，或由夾具結構上設有圖像採集裝置在物料盒取料時通過圖像定位來完成。
[0022]其進一步技術方案為:所述的機器人為二個，輪流送工件至鐳射區進行鐳射；上料區的物料盒內的工件取空之後，由機器人活動端的夾具結構中的物料夾持部夾取物料盒飯送至下料區。
[0023]本發明與現有技術相比的有益效果是:本發明採用機器人將物料從上料區移動至鐳射機的鐳射區，鐳射完之後再移動至下料區，實現工件在鐳射過程的全自動化操作，提高了生產效率，並由此減少由手工操作而造成的產品缺陷。還採用了定位機構，實現工件在夾取過程中的精確定位，以此實現工件的精確鐳射。鐳射機的鐳射方向優選朝上的設置，機器人從上料區取出來的工件，不需要翻轉，可以直接移動至鐳射區進行鐳射，鐳射完之後，也不需要翻轉，直接移動至下料區。為了減小機器人活動端的移動距離，同一個機器人的上料區和下料區優選設在機器人的同一側，以使同一機器人的活動端在上料、鐳射和下料的三個工位形成一個銳角三角形，以在最短的距離內移送工件。
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法具體實施例一的立體結構圖(鐳射機的鐳射方向朝下)；
[0026]圖2為本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法具體實施例二的立體結構圖(鐳射機的鐳射方向朝上)；
[0027]圖3為本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法具體實施例中的夾具結構的立體結構圖；
[0028]圖4為圖3所示實施例的夾具結構固定在機器人上的立體結構圖；
[0029]圖5為本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法採用電缸為動力件的第一實施例結構圖(僅顯示電缸、橫向活動夾臂和縱向活動夾頭部分)；
[0030]圖6為圖5的另一角度的立體結構圖；
[0031]圖7為圖5的正面結構圖；
[0032]圖8為本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法採用電缸為動力件的第二實施例結構圖(僅顯示電缸、橫向活動夾臂和縱向活動夾頭部分)；
[0033]圖9為圖8的另一角度的立體結構圖；
[0034]圖10為圖8的正面結構圖。
[0035]附圖標記
[0036]10固定座本體 12 電缸
[0037]131、132橫向活動夾臂
[0038]131AU32A橫向活動夾臂
[0039]137導向槽138導向孔
[0040]139凸起部
[0041]141、142縱向活動夾頭
[0042]141AU42A縱向活動夾頭
[0043]143夾持部144彈簧座部
[0044]147導向塊148導向柱
[0045]149軸凸部
[0046]151、152彈黃
[0047]151AU52A彈簧
[0048]16料盒夾頭161料盒氣缸
[0049]17圖像採集裝置171相機光源
[0050]18線性滑軌181滑軌部
[0051]182滑臺部S 機器人活動端
[0052]19聯接柱11 夾具結構
[0053]20機座21 機櫃
[0054]22控制按鈕23 觸控螢幕
[0055]30鐳射機40 機器人
[0056]31防護罩32 抽風接口
[0057]50物料區51 上料區
[0058]52下料區60 二次定位工作檯
[0059]61 底板62 手指氣缸
[0060]63 夾板
【具體實施方式】
[0061]為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限於此。
[0062]如圖1和圖2所示，本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法，包括機座20和設於機座20上的鐳射機30，機座20上還設有機器人40和用於存放工件的物料區50 ;機器人40的活動端設有用於夾取工件在物料區50與鐳射區(鐳射機的工作區域)之間移動的夾具結構11 ;夾具結構11上設有用於夾取工件的夾持部；還包括用於工件定位的定位機構。物料區50包括上料區51 (待鐳射的工件放在料盒內，並層疊在上料區)和下料區52 (鐳射後的工件放在料盒內，並層疊在下料區)，定位機構為二次定位工作檯60, 二次定位工作檯60設於上料區51與鐳射區之間。二次定位工作檯60包括底板61和設於底板61的左右對中夾緊工件的手指氣缸62，及與手指氣缸聯接的二塊夾板63。定位機構還包括固定於夾具結構上的圖像採集裝置17 (如圖3至圖4所示)；夾具結構11包括用於夾取物料盒的物料夾持部(如圖3至圖4所示)。還包括用於控制機器人工作的控制系統，控制系統於機座20下方的機櫃21內，機座20的側邊還設有控制按鈕22和觸控螢幕23 (即人機界面)。為了安全生產，防止鐳射加工時，傷到操作人員，在鐳射機的四周設有防護罩31，防護罩31上設有用於排出鐳射加工時產生的廢氣的抽風接口 32。
[0063]前述圖1和圖2 二個實施例中，機器人為二個，分別設於鐳射機的兩側；物料區包括左物料區和右物料區，左物料區、右物料區分別包括上料區和下料區；上料區和下料區分別為機器人的前後側。機器人為6軸機器人。
[0064]於其它實施例中，機器人也可以是5軸或4軸機器人。
[0065]於其它實施例中，二次定位工作檯設有四個內斜的導向斜面；被鐳射的工件為方塊形狀。或者，二次定位工作檯設有多個內斜的導向斜面；被鐳射的工件為多邊塊形狀。
[0066]於其它實施例中，當定位精度不高時，也可以省略二次定位工作檯。也可以由夾具結構上的圖像採集裝置將採集區域對準於處於夾持狀態的工件，在工件被移送的過程中，同時對工件進行圖像識別，根據識別結果，調整鐳射時和放料時的位置，這樣可以大大地節省時間，提高生產效率。這樣的結構特別適合用於工件有特殊標識或識別區域的情況。
[0067]於其它實施例中，鐳射機的鐳射方向也可以是朝左、朝右、朝前或朝後。
[0068]於其它實施例中，機器人也可以是一個。
[0069]本發明採用機器人夾持工件進行鐳射的方法，包括以下步驟:
[0070]I)物料盒層疊放置於上料區，物料區矩陣式放有若干個工件；
[0071]2)機器人夾取上料區的工件，移動至鐳射區；
[0072]3)對工件進行鐳射；
[0073]4)鐳射後，機器人將工件移送至下料區的物料盒內；
[0074]5)機器人又回到上料區，重複第2)步驟的工作；
[0075]其中，在2)步驟中還包括一個精確定位過程，精確定位過程先由夾具結構上設有圖像採集裝置在物料盒取料時通過圖像定位來完成，必要的時候，還可以在機器人在移料過程中將工件放在二次定位工作檯進行第二次定位，其中，機器人為二個，輪流送工件至鐳射區進行鐳射；上料區的物料盒內的工件取空之後，由機器人活動端的夾具結構中的物料夾持部夾取物料盒飯送至下料區。
[0076]也可以由夾具結構上的圖像採集裝置將採集區域對準於處於夾持狀態的工件，在取料時，通過粗定位從料盒中取料，在工件被移送的過程中，對被夾緊的工件進行圖像識另IJ，根據識別結果，調整鐳射時和放料時的位置，這樣可以大大地節省時間，提高生產效率。
[0077]圖1和圖2實施例中的夾具結構可以採用伸縮式夾具結構，具體結構如下說明:
[0078]如圖3至圖4所示，本發明一種採用機器人的鐳射設備和鐳射方法採用的夾具結構11，包括通過聯接柱19與機器人活動端S連接的固定座本體10，固定座本體10上設有用於產生夾緊動作的電缸12 (該電缸設有二個對稱式的活動端)，電缸12設有二個橫向活動夾臂131、132(如圖5-7所示)；橫向活動夾臂131、132在電缸12的驅動下產生橫向移動，包括夾緊移動動作和張開移動動作。橫向活動夾臂131、132的外端設有縱向滑動聯接的縱向活動夾頭141、142 (如圖5-7所示)；縱向滑動聯接構成縱向活動夾頭141、142的縱向伸縮；還包括將縱向活動夾頭141、142向外端伸出的彈簧151、152(如圖5_7所示)，彈簧151、152可以產生預緊力，讓縱向活動夾頭141、142在無外力的作用下，始終處於最外端。固定座本體10還設有用於夾取物料盒的料盒夾頭16，該料盒夾頭16由料盒氣缸161驅動；固定座本體10上還設有用於工件定位的圖像採集裝置17 (本實施例中採用的是CCD工業相機)，以及為圖像採集提供光源的相機光源171。本實施例中，被夾取的工件為塊狀物品，手機或平板電腦。通過圖像採集，傳輸至控制系統，由主機對圖像進行識別，從而起到定位取料或定位放料的作用。將圖像採集裝置設在夾具結構上，可以讓圖像採集裝置隨著機器人的活動端移動，在取料、放料，以及移動過程中進行圖像識別的定位。尤其是，其中的圖像採集裝置可以將採集區域對準於處於夾持狀態的工件，在工件被移送的過程中，同時對工件進行圖像識別，根據識別結果，調整加工時和放料時的位置，這樣可以大大地節省時間，提高生產效率。這樣的結構特別適合用於工件有特殊標識或識別區域的情況。
[0079]如圖5至圖7所示的夾具結構的實施例，橫向活動夾臂131、132的外側設有凸起部139，凸起部139上設有導向孔138和位於導向孔138兩側的導向槽137 ;縱向活動夾頭141U42設有與導向孔138對應的導向柱148和與導向槽137配合的導向塊147 ;導向柱148穿過導向孔138並於凸起部139的內端設有用於定位的軸凸部149 ;彈簧151、152套設於凸起部139外端的導向柱148上。未受到外力時，縱向活動夾頭141、142在彈簧151、152的作用下，始終向外伸出，當在取料或放料時，縱向活動夾頭141、142的外端受到阻礙時，彈簧受到壓縮力，產生變形，從而消除夾頭與其它物體之間的剛性幹涉，提高機器人在夾取物料過程的柔性，提高機器人夾取物料的適應能力。本實施例結構的缺點在於:導向孔與導向柱，以及導向槽與導向塊之間存在間隙，夾取物料時，存在小量誤差。優點是成本低。
[0080]如圖8-圖10所示的另一種夾具結構的實施例，橫向活動夾臂131AU32A上設有用於與縱向活動夾頭141AU42A滑動聯接的線性滑軌18，縱向活動夾頭141AU42A的內端設有所述的彈簧151AU52A。線性滑軌18包括滑軌部181和滑臺部182 ;滑軌部181的內端固定於橫向活動夾臂131AU32A，滑臺部182與縱向活動夾頭141AU42A固定聯接；縱向活動夾頭14ΙΑ、142A為條塊狀結構，外〗而為夾持部143，內〗而延伸出滑臺部182，構成用於固定彈簧151AU52A的彈簧座部144。本實施例結構的缺點在於:線性滑軌的間隙非常微小，夾取物料時，非常平穩，可靠性高，能長期使用，缺點是成本高。
[0081]於其它實施例中，動力件也可以是手指氣缸，手指氣缸設有二個對稱式的活動端；動力件也可以採用伺服驅動機構。
[0082]於其它實施例中，動力件的活動端可以設有三個，用於夾取接近圓形的物品，也可以是四個，用於夾取形狀不規則或較大的物品。
[0083]於其它實施例中，夾持部與縱向活動夾頭的本體部可以採用可拆式分體結構，當用於不同工件的夾取時，可以更換不同形狀的夾持部。
[0084]綜上所述，本發明採用機器人將物料從上料區移動至鐳射機的鐳射區，鐳射完之後再移動至下料區，實現工件在鐳射過程的全自動化操作，提高了生產效率，並由此減少由手工操作而造成的產品缺陷。還採用了定位機構，實現工件在夾取過程中的精確定位，以此實現工件的精確鐳射。鐳射機的鐳射方向優選朝上的設置，機器人從上料區取出來的工件，不需要翻轉，可以直接移動至鐳射區進行鐳射，鐳射完之後，也不需要翻轉，直接移動至下料區。為了減小機器人活動端的移動距離，同一個機器人的上料區和下料區優選設在機器人的同一側，以使同一機器人的活動端在上料、鐳射和下料的三個工位形成一個銳角三角形，以在最短的距離內移送工件。本發明採用的夾具結構在橫向活動夾臂與縱向活動夾頭之間設有彈簧預緊作用下的滑動聯接，使得工件在夾取過程中，可以實現縱向位置的補償，從而消除了夾具結構與物料盒或生產設備之類的剛性幹涉。本發明特別適合應用於夾具結構在放料時需要同時對工件實現一個安裝動作的場合，在這種應用環境中，可以通過增加行程開關作為感應信號，以此來中止機器人的進給動作(即安裝動作)。
[0085]上述僅以實施例來進一步說明本發明的技術內容，以便於讀者更容易理解，但不代表本發明的實施方式僅限於此，任何依本發明所做的技術延伸或再創造，均受本發明的保護。本發明的保護範圍以權利要求書為準。
【權利要求】
1.一種採用機器人的鐳射設備，包括機座和設於機座上的鐳射機，其特徵在於所述的機座上還設有機器人和用於存放工件的物料區；所述機器人的活動端設有用於夾取工件在物料區與鐳射區之間移動的夾具結構；所述夾具結構上設有用於夾取工件的夾持部；還包括用於工件定位的定位機構。
2.根據權利要求1所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的物料區包括上料區和下料區，定位機構為二次定位工作檯，二次定位臺設於上料區與鐳射區之間。
3.根據權利要求2所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述二次定位工作檯設有四個內斜的導向斜面；被鐳射的工件為方塊形狀。
4.根據權利要求2所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的二次定位工作檯為左右對中夾緊工件的手指氣缸或對夾式電缸或伺服驅動式夾爪機構。
5.根據權利要求1所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的定位機構為固定於夾具結構上的圖像採集裝置。
6.根據權利要求1所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的夾具結構包括用於夾取物料盒的物料夾持部。
7.根據權利要求1所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的鐳射機的鐳射方向朝上、朝下、朝左、朝右、朝前或朝後。
8.根據權利要求1所述的一種採用機器人的鐳射設備，其特徵在於所述的夾持部為伸縮式結構；所述的機器人為二個，分別設於鐳射機的兩側；所述的物料區包括左物料區和右物料區，所述的左物料區、右物料區分別包括上料區和下料區；上料區和下料區分別為機器人的前後側；所述的機器人為6軸機器人。
9.採用機器人夾持工件進行鐳射的方法，包括以下步驟: 1)物料盒層疊放置於上料區，物料區矩陣式放有若干個工件； 2)機器人夾取上料區的工件，移動至鐳射區； 3)對工件進行鐳射； 4)鐳射後，機器人將工件移送至下料區的物料盒內； 5)機器人又回到上料區，重複第2)步驟的工作； 其中，在2)步驟中還包括一個精確定位過程，精確定位過程由機器人在移料過程中將工件放在二次定位工作檯完成，或由夾具結構上設有圖像採集裝置在物料盒取料時通過圖像定位來完成。
10.根據權利要求9所述的採用機器人夾持工件進行鐳射的方法，其特徵在於所述的機器人為二個，輪流送工件至鐳射區進行鐳射；上料區的物料盒內的工件取空之後，由機器人活動端的夾具結構中的物料夾持部夾取物料盒飯送至下料區。
【文檔編號】B23K26/70GK104175008SQ201410412178
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】黃水靈, 楊司再, 鄧邱偉 申請人:深圳雷柏科技股份有限公司