基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置

专利2025-06-15  18


本发明涉及并联机器机构,具体涉及基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置。


背景技术:

1、激光切割装置通过激光切割控制器下面安装的激光切割头对工件进行激光切割,常规激光切割控制器只能实现一种模式输出运动。例如,中国发明专利cn110773877a公开了一种激光切割装置,其激光切割装置只能实现2t模式输出运动。又例如中国发明专利cn114769854a公开了一种多自由度智能切割系统及方法,其激光切割头也只能实现3t2r一种模式输出运动。

2、目前,一条生产线在工作过程中具有不同的工作阶段,因此需要多个工位并产生不同输出运动类型,激光切割时,需要先对工件进行姿态矫正,再进行切割,需要采用两个主机两套拓扑结构才能交替实现两种模式输出运动(例如2t1r和3t)。装备成本较高,输出运动不够灵活。

3、但目前,关于无需改变其拓扑结构(如不需要经过中间释放或锁住运动副等环节),就能使得同一个主机构同时实现两平移一转动(2t1r)和三平移(3t)两种模式输出运动的激光切割装置,鲜有报道。


技术实现思路

1、现有技术中存在的问题是:市面上常规激光切割装置,在不改变其拓扑结构的情况下,无法采用同一个主机交替实现2t1r和3t两种模式输出运动。针对上述问题,本发明提供一种基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,包括混合支链一和混合支链二、抓取控制台、切割控制台及静平台;

2、所述混合支链一包括支链一和支链二,所述支链一包括移动副一和三个轴线互相平行的转动副,所述移动副一位于静平台上,所述支链二包括移动副二和两个轴线平行的转动副,所述移动副二位于静平台上,所述移动副一与移动副二共轴线,所述支链一远离静平台一端的转动副与和支链二远离静平台一端的转动副连接形成空间子并联机构,

3、空间子并联机构远离静平台的一端通过转动副四与抓取控制台的一端连接,所述切割控制台的另一端通过转动副五与抓取控制台的一端连接,

4、所述混合支链二包括移动副三和六个轴线互相平行的转动副,所述移动副三位于静平台上,

5、所述混合支链二远离静平台的一端与切割控制台的另一端连接,

6、移动副一、移动副二和移动副三均为驱动副,在移动副一、移动副二以及移动副三的驱动下,抓取控制台实现2t1r模式输出运动,切割控制台实现3t模式输出运动,所述抓取控制台上连接有抓取装置,所述切割控制台上连接有激光切割头。

7、优选地,2t1r输出运动中的转动是绕z轴旋转。

8、优选地,所述支链一包括依次串联的移动副一、转动副一、转动副二和转动副三,移动副一与转动副一、转动副二以及转动副三的轴线相互平行,

9、所述支链二包括依次串联的移动副二、转动副七和转动副八,转动副七与转动副八的轴线相互平行,转动副七与移动副二的轴线相互垂直,

10、所述转动副三与转动副八通过输出杆的水平杆连接,所述输出杆的垂直杆上串联有转动副四,

11、所述转动副四的轴线、转动副三的轴线及转动副八的轴线两两垂直;

12、混合支链二包括一个由转动副十二、转动副十三、转动副十四、转动副十五依次串联形成的平行四边形结构,转动副十二、转动副十三、转动副十四、转动副十五的轴线相互平行,

13、所述转动副十二与转动副十三之间还串联有一个转动副十,转动副十四与转动副十五之间串联有转动副十一,

14、所述转动副十与转动副十一的轴线均与转动副十二的轴线垂直,所述移动副三的轴线、转动副十的轴线及转动副十一的轴线相互平行,

15、所述转动副十与移动副三串联,切割控制台的另一端与转动副十一连接,所述转动副五与转动副十一的轴线相互垂直。

16、优选地,所述移动副一与移动副二的轴线重合。

17、优选地,所述抓取结构通过气缸与抓取控制台连接。

18、优选地,所述抓取结构为磁铁或吸盘机构。

19、优选地,所述磁铁为为双块磁铁。

20、优选地,所述吸盘机构为含有若干个吸盘的真空抓取器。

21、优选地,所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其还包括输送线,

22、所述输送包括a区、b区和c区,a区、b区和c区沿输送线的输送方向依次布置,

23、抓取结构位于a区上方,拾取抓住工件,并调整工件的姿态;

24、激光切割头位于b区上方,进行激光切割,

25、所述传动带由电机带动输送滚轮转动。

26、本发明具有如下有益效果:

27、(1)本发明设计了一种具有可轮换使用动平台的三自由度并联机构,抓取控制台按照预先设定的工作路径实现2t1r输出运动,切割控制台按照预先设定的工作路径实现3t输出运动,仅用抓取控制台工作时,切割控制台空闲,当仅用切割控制台工作时,抓取控制台空闲,抓取控制台按照2t1r的操作拾取抓住工件并调整姿态位置,切割控制台按照3t的操作可进行切割工件,本发明设计的具有可轮换使用动平台的三自由度并联机构可以交替实现工件的姿态调整和切割;

28、(2)在抓取、切割过程中,本发明设计的激光切割装置自始至终采用同一个主机构,无需改变其拓扑结构,仅取不同的构件依次作为动平台输出,即两种运动模式/功能始终共用同一个主机构(硬设备)而其输出(软件)不同,大大节约了主装备的设计、制造、运行成本以及整机的安装空间,显然,这已不同于现有的、需要通过“重构”运动副、支链的拓扑结构等方式而实现多模式的机构;

29、(3)本发明设计的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,若将其抓取控制台上的抓取装置与切割控制台上的激光切割头的位置对调,不能实现工件的抓取以及工件的精确激光切割。



技术特征:

1.基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,包括混合支链一和混合支链二、抓取控制台(1)、切割控制台(2)及静平台(0);

2.根据权利要求1所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,2t1r输出运动中的转动是绕z轴旋转。

3.根据权利要求1所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,所述移动副一(p11)与移动副二(p21)的轴线重合。

5.根据权利要求1所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,所述抓取结构(7)通过气缸与抓取控制台(1)连接。

6.根据权利要求5所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,所述抓取结构(7)为磁铁或吸盘机构。

7.根据权利要求6所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,所述磁铁为为双块磁铁。

8.根据权利要求6所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,所述吸盘机构为含有若干个吸盘的真空抓取器。

9.根据权利要求1所述的基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其特征在于,还包括输送线,


技术总结
本发明涉及并联机器机构技术领域,具体涉及基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置。市面上常规激光切割装置,在不改变其拓扑结构的情况下,无法采用同一个主机交替实现2T1R和3T两种模式输出运动。针对上述问题,本发明提供一种基于轮换用动平台的运动解耦的激光切割装置,其包括静平台、抓取控制台、切割控制台,抓取控制台按照预先设定的工作路径实现2T1R输出运动,切割控制台按照预先设定的工作路径实现3T输出运动,仅用抓取控制台工作时,切割控制台空闲,当仅用切割控制台工作时,抓取控制台空闲,抓取控制台按照2T1R的操作拾取抓住工件并调整姿态位置,切割控制台按照3T的操作可进行切割工件,本发明设计的具有可轮换使用动平台的三自由度并联机构可以交替实现工件的姿态调整和切割。

技术研发人员:沈惠平,朱潇,李菊,李涛
受保护的技术使用者:常州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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