用于加工汽车内饰件的激光切割机及加工方法

摘要

本发明公开了一种用于加工汽车内饰件的激光切割机，包括：机座、支撑架、上部移动装置、切割机器人、激光切割围护装置、固定装置、摄像装置和电控装置；所述支撑架安装在机座上，所述上部移动装置由支撑架支撑地设置在机座上方，上部移动装置包括由步进电机驱动的齿轮齿条传动系统，所述切割机器人上端和上部移动装置下端连接，所述固定装置设置在机座上且靠近激光切割围护装置设置，所述摄像装置设置在切割机入口处且位于支撑架上部，所述电控装置设置在支撑架外部。本用于加工汽车内饰件的激光切割机增加了切割范围，设有激光切割围护装置和切割夹具固定装置，降低了对周围环境的影响，减少了切割夹具固定时间，提高了生产效率。

权利要求

1.一种用于加工汽车内饰件的激光切割机，其特征在于：包括机座、支撑架、上部移动装置、切割机器人、激光切割围护装置、固定装置、摄像装置和电控装置；所述支撑架安装在所述机座上，所述支撑架包括垂直于地面的立柱、安装在立柱上的横梁和安装在横梁上的轨道梁，所述轨道梁包括第一轨道梁和第二轨道梁；所述激光切割围护装置设置在所述支撑架周围，所述上部移动装置由所述支撑架支撑地设置在机座上方，上部移动装置包括由步进电机驱动的齿轮齿条传动系统，上部移动装置能沿着X轴方向做直线移动；所述切割机器人上端和上部移动装置下端连接，所述切割机器人包括激光切割头，所述激光切割头能沿着X轴、Y轴和Z轴方向移动；所述固定装置设置在机座上且靠近激光切割围护装置设置，所述摄像装置设置在切割机入口处且位于支撑架上部，所述电控装置设置在支撑架外部，所述固定装置包括可作上下移动的第一伸缩头，所述第一伸缩头包括可作左右移动的第二伸缩头，所述第二伸缩头设有可作前后移动的伸缩杆；电控装置用于接收外界指令控制激光切割围护装置、上部移动装置、切割机器人、固定装置和摄像装置协同工作；所述上部移动装置包括直线导轨、上悬架、连接柱、下悬架、换向传动器和步进电机；所述直线导轨包括第一、第二直线导轨，所述第一、第二直线导轨包括滑轨和滑块，所述第一、第二直线导轨设置在所述第一、第二轨道梁上表面；所述上悬架位于第一、第二轨道梁上方，上悬架的底部两侧分别固定在所述第一、第二直线导轨的滑块上，所述下悬架位于第一、第二轨道梁下方，所述连接柱穿过第一、第二轨道梁之间，连接柱的一端和上悬架连接且另一端和下悬架连接，所述换向传动器包括第一、第二换向传动器，所述第一、第二换向传动器固定在所述第一、第二直线导轨的滑块上，所述步进电机包括第一步进电机、第二步进电机，所述第一步进电机固定在所述第一换向传动器左侧，所述第一步进电机的输出轴和所述第一换向传动器的输入轴连接，所述第二步进电机固定在所述第二换向传动器右侧，所述第二步进电机的输出轴和所述第二换向传动器的输入轴连接，所述直线导轨、上悬架、连接柱、下悬架、换向传动器和步进电机均设置在轨道梁上。

2.根据权利要求1所述的用于加工汽车内饰件的激光切割机，其特征在于：所述切割机器人包括从上往下依次连接的转盘、一级机械臂、二级机械臂、三级机械臂、旋转臂和激光切割头，所述转盘和上部移动装置的下悬架连接，所述转盘、一级机械臂、二级机械臂、三级机械臂、旋转臂和激光切割头均由步进电机驱动。

3.根据权利要求2所述的用于加工汽车内饰件的激光切割机，其特征在于：所述下悬架包括驱动切割机器人转盘旋转的驱动装置。

4.根据权利要求1所述的用于加工汽车内饰件的激光切割机，其特征在于：所述激光切割围护装置包括分别设置在支撑架前、后、左、右、上、下侧的净化板，所述净化板围成工件进行激光切割的空间，在前、后两侧的净化板上设有卷帘门，在左、右两侧的净化板和卷帘门上设有透视窗。

5.根据权利要求1所述的用于加工汽车内饰件的激光切割机，其特征在于：所述电控装置采用触摸屏控制，具有无线传输功能。

6.一种汽车内饰件的加工方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任意一项所述的用于加工汽车内饰件的激光切割机进行加工，包括如下步骤：步骤一，管理中心启动激光切割机；步骤二，电控装置打开激光切割围护装置的卷帘门；步骤三，将固定好的待切割的切割夹具和工件推入激光切割机；步骤四，电控装置控制摄像装置拍摄切割夹具和工件；步骤五，摄像装置将拍摄数据传输至电控装置和管理中心；步骤六，电控装置根据工件种类切换固定程序和切割程序；步骤七，电控装置关闭激光切割围护装置的卷帘门；步骤八，电控装置控制固定装置将切割夹具固定；步骤九，电控装置控制激光切割机切割工件；步骤十，电控装置控制固定装置松开切割夹具；步骤十一，电控装置打开激光切割围护装置的卷帘门；

步骤十二，推出已经完成切割任务的切割夹具和工件。

说明书

用于加工汽车内饰件的激光切割机及加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车制造领域，特别是涉及一种用于加工汽车内饰件的激光切割机及加工方法。

背景技术

[0002] 目前，很多汽车内饰件采用激光切割，其优点是切割速度快、切割面光滑、切割精度高、不受工件外形影响、可以切割多种材料，其切割方法是先将成型好的汽车工件固定在激光切割夹具上，采用机器人控制激光切割机切割，目前使用的很多切割机器人是采用悬臂梁形式固定在地面上的，其支点、节点容易疲劳，运行稳定性较差，其移动空间较窄，限制了切割范围，遇到较长的工件时，无法对整个工件进行一次性连续切割，很多切割装置周围没有防护措施，由于激光切割时产生的强光亮度高，对外界的干扰影响较大，很多切割夹具缺少机械固定装置，采用人工固定，需要较长的固定时间。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足进行改进，提供一种用于加工汽车内饰件的激光切割机及加工方法，其运行稳定性更好，增加了切割范围，可对较长工件进行一次性连续切割，设有激光切割围护装置和切割夹具固定装置，降低了对周围环境的影响，减少了切割夹具固定时间，提高了生产效率。

[0004] 第一方面，本发明提供了一种用于加工汽车内饰件的激光切割机，包括机座、支撑架、上部移动装置、切割机器人、激光切割围护装置、固定装置、摄像装置和电控装置；所述支撑架安装在所述机座上，所述支撑架包括垂直于地面的立柱、安装在立柱上的横梁和安装在横梁上的轨道梁，所述轨道梁包括第一轨道梁和第二轨道梁；所述激光切割围护装置设置在所述支撑架周围，所述上部移动装置由所述支撑架支撑地设置在机座上方，上部移动装置包括由步进电机驱动的齿轮齿条传动系统，上部移动装置能沿着X轴方向做直线移动；所述切割机器人上端和上部移动装置下端连接，所述切割机器人包括激光切割头，所述激光切割头能沿着X轴、Y轴和Z轴方向移动；所述固定装置设置在机座上且靠近激光切割围护装置设置，所述摄像装置设置在切割机入口处且位于支撑架上部，所述电控装置设置在支撑架外部，电控装置用于接收外界指令控制激光切割围护装置、上部移动装置、切割机器人、固定装置和摄像装置协同工作。

[0005] 进一步地，本发明所述上部移动装置包括直线导轨、上悬架、连接柱、下悬架、换向传动器和步进电机；所述直线导轨包括第一、第二直线导轨，所述第一、第二直线导轨包括滑轨和滑块，所述第一、第二直线导轨设置在所述第一、第二轨道梁上表面；所述上悬架位于第一、第二轨道梁上方，上悬架的底部两侧分别固定在所述第一、第二直线导轨的滑块上，所述下悬架位于第一、第二轨道梁下方，所述连接柱穿过第一、第二轨道梁之间，连接柱的一端和上悬架连接且另一端和下悬架连接，所述换向传动器包括第一、第二换向传动器，所述第一、第二换向传动器固定在所述第一、第二直线导轨的滑块上，所述步进电机固定在换向传动器上，步进电机的输出轴和换向传动器输入轴连接，所述直线导轨、上悬架、连接柱、下悬架、换向传动器和步进电机均设置在轨道梁上。

[0006] 进一步地，本发明所述滑轨包括设置在内侧的齿条，所述滑块包括设置在滑块和滑轨之间的齿轮，所述齿条和所述齿轮相适配，所述齿轮的驱动轴和所述换向传动器的输出轴连接。

[0007] 进一步地，本发明所述切割机器人包括从上往下依次连接的转盘、一级机械臂、二级机械臂、三级机械臂、旋转臂和激光切割头，所述转盘和上部移动装置的下悬架连接，所述转盘、一级机械臂、二级机械臂、三级机械臂、旋转臂和激光切割头均由步进电机驱动。采用切割机器人可提高产品切割精度，提高产品质量，提高生产效率，降低企业生产成本。

[0008] 进一步地，本发明所述下悬架包括驱动切割机器人转盘旋转的驱动装置。

[0009] 进一步地，本发明所述激光切割围护装置包括分别设置在支撑架前、后、左、右、上、下侧的净化板，所述净化板围成工件进行激光切割的空间，在前、后两侧的净化板上设有卷帘门，在左、右两侧的净化板和卷帘门上设有透视窗。净化板具有隔音、遮光、防尘、防静电、抗菌等效果，生产加工时，可以降低切割机对周围环境的影响，切割机的操控者可在透视窗上观察切割机内部的加工情况。

[0010] 进一步地，本发明所述固定装置包括可作上下移动的第一伸缩头，所述第一伸缩头包括可作左右移动的第二伸缩头，所述第二伸缩头设有可作前后移动的伸缩杆。固定装置伸缩头可根据现场使用情况进行上下调节，快速的固定住切割夹具后可左右移动切割夹具至合适位置。

[0011] 进一步地，本发明所述电控装置采用触摸屏控制，具有无线传输功能。电控装置和管理中心的网络连接，使用者可以通过无线传输快速的导入和切换不同的切割程序。

[0012] 第二方面，本发明还提供了一种汽车内饰件的加工方法，采用上述的用于加工汽车内饰件的激光切割机进行加工，包括以下步骤：

[0013] 步骤一，管理中心启动激光切割机；步骤二，电控装置打开激光切割围护装置的卷帘门；步骤三，将固定好的待切割的切割夹具和工件推入激光切割机；步骤四，电控装置控制摄像装置拍摄切割夹具和工件；步骤五，摄像装置将拍摄数据传输至电控装置和管理中心；步骤六，电控装置根据工件种类切换固定程序和切割程序；步骤七，电控装置关闭激光切割围护装置的卷帘门；步骤八，电控装置控制固定装置将切割夹具固定；步骤九，电控装置控制激光切割机切割工件；步骤十，电控装置控制固定装置松开切割夹具；步骤十一，电控装置打开激光切割围护装置的卷帘门；步骤十二，推出已经完成切割任务的切割夹具和工件。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] 1、采用支撑架支撑切割机器人，支撑架设有多根立柱，对切割机器人的支撑更稳定，改善了切割机器人的机械臂和激光切割头的受力状态，提高了运行的稳定性和加工精度。相较于设置于设备外部的传统旋转机械臂，本发明激光切割机的上部移动装置可沿X轴方向移动，上部移动装置的下悬架连接切割机器人，切割机器人可进行X轴方向的直线行走，增加了切割机器人在X轴方向的切割范围，可对较长工件进行一次性连续切割，提高了生产效率；并且切割机器人通过上部移动装置悬于机座上方，机械臂用较小的伸展半径就能达到最大工作范围，响应速度快，悬伸半径小，受力状态好。

[0016] 2、上部移动装置采用步进电机与直线导轨的齿轮齿条配合，其运行稳定，精确度高，受轨道梁变形影响小，可保证上部移动装置和切割机器人稳定地沿着直线导轨运行。

[0017] 3、切割机器人包括从上往下依次连接的转盘、一级机械臂、二级机械臂、三级机械臂、旋转臂和激光切割头，采用两级旋转和三级摆臂的结构，能进行大范围的快速移动和小范围的精细化操作，提高了生产效率和加工精度，能进行复杂精细轮廓的切割。

[0018] 4、设有激光切割围护装置，降低了激光切割机对周围环境的影响，通过卷帘门、净化板和透视窗，具有隔音、遮光、防尘、防静电、抗菌等效果，生产加工时，可以降低切割机对周围环境的影响，切割机的操控者可通过透视窗观察切割机内部的加工情况。

[0019] 5、设有机械式的切割夹具固定装置，减少了切割夹具固定时间，提高了生产效率。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。

[0021] 图1为本发明实施例的结构示意图；

[0022] 图2为图1的A-A剖视图；

[0023] 图3为图1的B-B剖视图；

[0024] 图4为本发明激光切割围护装置的结构示意图；

[0025] 图5为图4的右视图；

[0026] 图6为本发明实施例切割内饰时的工作状态示意图；

[0027] 图7为图6的C-C剖视图；

[0028] 图8为本发明实施例的第一直线导轨剖面示意图；

[0029] 图9为本发明实施例的控制系统示意图；

[0030] 图10为本发明实施例的加工方法图。

[0031] 附图中，1表示支撑架；11表示立柱；12表示横梁；13表示轨道梁；131表示第一轨道梁；132表示第二轨道梁；2表示激光切割围护装置；21表示净化板；22表示透视窗；221表示第一透视窗；222表示第二透视窗；223表示第三透视窗；224表示第四透视窗；23表示卷帘门；231表示第一卷帘门；232表示第二卷帘门；3表示上部移动装置；31表示悬架；311表示上悬架；312表示下悬架；313表示连接柱；32表示直线导轨；321表示第一直线导轨；321表示第一直线导轨；3211表示滑轨；3212表示滑块；3213表示齿条；3214表示齿轮；322表示第二直线导轨；33表示换向传动器；331表示第一换向传动器；332表示第二换向传动器；34表示步进电机；341表示第一步进电机；342表示第二步进电机；4表示切割机器人；41表示转盘；42表示一级机械臂；43表示二级机械臂；44表示三级机械臂；45表示旋转臂；46表示激光切割头；5表示固定装置；51表示第一伸缩头；52表示第二伸缩头；53表示伸缩杆；6表示摄像装置；7表示电控装置；81表示工件；82表示切割夹具；83表示推车；9表示机座。

具体实施方式

[0032] 下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0033] 如图1至图10所示，包括机座9、支撑架1、激光切割围护装置2、上部移动装置3、切割机器人4、固定装置5、摄像装置6、电控装置7；支撑架1安装在机座9上，所述支撑架1包括垂直于地面的立柱11、安装在立柱11上的横梁12和安装在横梁12上的轨道梁13，所述轨道梁13包括第一轨道梁131和第二轨道梁132。

[0034] 上部移动装置3由支撑架1支撑地设置在机座9上方，上部移动装置3能沿着X轴方向做直线移动，所述上部移动装置3包括直线导轨32、上悬架311、下悬架312、连接柱313、换向传动器33和步进电机34，所述上悬架311位于第一轨道梁131和第二轨道梁132上方，所述直线导轨32包括第一直线导轨321和第二直线导轨322，所述第一直线导轨321和第二直线导轨322设置在所述第一轨道梁131和第二轨道梁132上表面，所述直线导轨32包括滑轨和滑块，所述上部移动装置3上悬架311的底部两侧分别固定在所述第一直线导轨321和第二直线导轨322的滑块上。所述下悬架312位于第一轨道梁131和第二轨道梁132下方，所述连接柱312穿过第一轨道梁131和第二轨道梁132之间，连接柱313的一端和上悬架311连接且另一端和下悬架312连接，所述换向传动器33包括第一换向传动器331和第二换向传动器332，所述第一换向传动器331和第二换向传动器332固定在第一直线导轨321和第二直线导轨322的滑块上，所述步进电机34固定在换向传动器33上，步进电机34的输出轴和换向传动器33输入轴连接。所述滑轨包括设置在内侧的齿条，所述滑块包括设置在滑块和滑轨之间的齿轮，所述齿条和所述齿轮相适配，所述齿轮的驱动轴和所述换向传动器33的输出轴连接，步进电机34和换向传动器33通过齿轮驱动滑块在滑轨上直线移动。所述直线导轨32、上悬架311、连接柱313、下悬架312、换向传动器33和步进电机34均设置在轨道梁13上。

[0035] 如图8所示，第一换向传动器331固定在第一直线导轨321的滑块3212上，第一步进电机341固定在第一换向传动器331的左侧，第一步进电机341的输出轴和第一换向传动器331输入轴连接，第一直线导轨321的滑轨3211包括设置在内侧的齿条3213，第一直线导轨
321的滑块3212包括设置在滑块3212和滑轨3211之间的齿轮3214，齿条3213和所述齿轮
3214相适配，齿轮3214的驱动轴和第一换向传动器331的输出轴连接。

[0036] 切割机器人4包括从上往下依次连接的转盘41、一级机械臂42、二级机械臂43、三级机械臂44、旋转臂45和激光切割头46，所述转盘41和上部移动装置3的下悬架332连接，下悬架332包括驱动转盘41旋转的驱动装置，所述转盘41、一级机械臂42、二级机械臂43、三级机械臂44、旋转臂45和激光切割头46均由步进电机驱动，旋转臂45能绕该臂的轴线自转，切割机器人4的激光切割头46在各个机械臂和步进电机的配合下能沿着X轴、Y轴和Z轴方向直线或曲线移动。采用切割机器人4可提高产品切割精度，提高产品质量，提高生产效率，降低企业生产成本。

[0037] 激光切割围护装置2设置在支撑架1周围，所述激光切割围护装置2包括分别设置在支撑架前、后、左、右、上、下侧的净化板21，所述净化板21围成工件进行激光切割头切割的空间，在前侧的净化板上设有卷帘门231，在后侧的净化板上设有卷帘门232，在前侧的卷帘门231设有第一透视窗221，在后侧的卷帘门232设有第三透视窗223，在右侧的净化板21上设有第二透视窗222，在左侧的净化板21上设有第四透视窗224。净化板21具有防尘、防静电、抗菌等效果，生产加工时，可以降低激光切割机对周围环境的影响，激光切割机的操控者可在透视窗22上观察切割机内部的加工情况。

[0038] 固定装置5设置在机座上且靠近激光切割围护装置2设置，固定装置5共设置2组，所述固定装置5包括可作上下移动的第一伸缩头51，所述第一伸缩头51包括可作左右移动的第二伸缩头52，所述第二伸缩头52设有可作前后移动的伸缩杆53。固定装置5的第一伸缩头51可根据现场使用情况进行上下调节，快速地固定住切割夹具82后再通过第二伸缩头52可左右移动切割夹具82至合适位置。

[0039] 摄像装置6设置在切割机入口处，安装在第一轨道梁131和第二轨道梁132中间的下方，当工件81进入切割机的过程中，先进行摄像，摄像的数据同步传送至电控装置7和管理中心，电控装置7根据摄像数据切换切割程序，管理中心可实时进行监控。

[0040] 电控装置7设置在机架1外部，电控装置7用于接收外界指令并控制激光切割围护装置2、上部移动装置3、切割机器人4、固定装置5和摄像装置6协同工作，电控装置7包括触摸屏面板，具有无线传输功能。电控装置7和管理中心的网络连接，使用者可以通过无线传输实时监控加工状态，可以快速的导入和切换不同的切割程序。

[0041] 本发明实施例的用于加工汽车内饰件的激光切割机，采用支撑架1支撑切割机器人4，支撑架1设有多根立柱，对切割机器人4的支撑更稳定，改善了切割机器人4的机械臂和激光切割头46的受力状态，提高了运行的稳定性和加工精度，相较设置于设备外部的传统旋转机械臂，本发明激光切割机的上部移动装置3可沿X轴方向移动，上部移动装置3的下悬架312连接切割机器人4，切割机器人4可进行X轴方向的直线行走，增加了切割机器人4在X轴方向的切割范围，可对较长工件进行一次性连续切割，提高了生产效率；并且切割机器人4通过上部移动装置3悬于机座上方，机械臂用较小的伸展半径就能达到最大工作范围，响应速度快，悬伸半径小，受力状态好，设有水切割围护装置2和切割夹具82固定装置5，降低了对周围环境的影响，减少了切割夹具82固定时间，提高了生产效率

[0042] 本发明的加工方法包括以下步骤：

[0043] 步骤S1：管理中心启动激光切割机；

[0044] 步骤S2：电控装置7打开激光切割围护装置2的卷帘门23；

[0045] 步骤S3：将固定好的待切割的切割夹具82和工件81推入激光切割机；

[0046] 步骤S4：电控装置7控制摄像装置6拍摄切割夹具82和工件81；

[0047] 步骤S5：摄像装置6将拍摄数据传输至电控装置7和管理中心；

[0048] 步骤S6：电控装置7根据工件81种类切换固定程序和切割程序；

[0049] 步骤S7：电控装置7关闭激光切割围护装置2的卷帘门23；

[0050] 步骤S8：电控装置7控制固定装置5将切割夹具82固定；

[0051] 步骤S9：电控装置7控制激光切割机切割工件81；

[0052] 步骤S10：电控装置7控制固定装置5松开切割夹具82；

[0053] 步骤S11：电控装置7打开激光切割围护装置2的卷帘门23；

[0054] 步骤S12：推出已经完成切割任务的切割夹具82和工件81。

[0055] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。