[实用新型]一种五轴激光机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光精密加工技术领域，具体为一种五轴激光机器人。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种五轴激光机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：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，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型结构设计新颖，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)本实用新型中，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)本实用新型中，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)本实用新型中，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为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的第五轴组件和CO₂激光头组装图；

图3为本实用新型的拆除外壳的第五轴组件和CO₂激光头组装图；

图4为本实用新型的防撞组件结构图；