本實(shí)用新型涉及激光精密加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種五軸激光機(jī)器人。

背景技術(shù)：

CO₂激光器以長波紅外線的形式輸出時(shí)，波長通常為10.6μm。許多有機(jī)材料對(duì)這類長波長的吸收能力都很強(qiáng)，包括紙、木材、塑料、橡膠、紡織物和皮革，甚至對(duì)可透過的材料甚至也能吸收這類長波長，例如玻璃和藍(lán)寶石。

CO₂激光用來加工平面工件，應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，只需要在數(shù)控機(jī)床上搭建反射光路，激光頭沿著XY方向的平面運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)平面加工。

使用CO₂激光來加工三維復(fù)雜曲面工件的方案通常是使用導(dǎo)光臂用多鏡片反射而組成的柔性加工系統(tǒng)，是將激光器安置在地面上，通過長導(dǎo)光臂將激光傳導(dǎo)到激光頭上，激光頭安裝在工業(yè)機(jī)器人上，由于導(dǎo)光臂是懸吊在空中，到工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)難免會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，這樣就大大縮減了工業(yè)機(jī)器人的活動(dòng)范圍，整個(gè)系統(tǒng)的加工范圍受限，且運(yùn)動(dòng)過程導(dǎo)光臂的晃動(dòng)也會(huì)影響光路精度；除了導(dǎo)光臂方案，還可以將CO₂激光光路不動(dòng)而機(jī)器人抓取工件三維運(yùn)動(dòng)的方案?，F(xiàn)存的這些CO₂激光加工方案，對(duì)于復(fù)雜的三維工件，如汽車儀表盤等凹凸起伏變化大的工件，由于方案自身繁瑣，靈活性差，很難獲得好的加工效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種五軸激光機(jī)器人，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種五軸激光機(jī)器人,包括第一軸組件、第二軸組件、機(jī)器人上臂、第三軸組件、第四軸組件、機(jī)器人前臂、第五軸組件和CO₂激光頭，所述第一軸組件、第二軸組件、第三軸組件、第四軸組件均為機(jī)器人旋轉(zhuǎn)軸，所述第五軸組件固定在機(jī)器人前臂前 端，所述CO₂激光頭固定在第五軸組件上，所述機(jī)器人前臂設(shè)置在第四軸組件上，所述第四軸組件下端設(shè)置第三軸組件，所述第三軸組件下端連接機(jī)器人上臂，所述機(jī)器人上臂固定在第二軸組件上，所述第二軸組件固定在第一軸組件上。

優(yōu)選的，所述第五軸組件包括激光入口法蘭、旋轉(zhuǎn)法蘭、反射鏡座、伺服電機(jī)、減速器，所述激光入口法蘭與激光器出光口同軸，所述激光器出光口穿出激光束，所述激光束從機(jī)器人前臂射出后，進(jìn)入反射鏡座，穿過中空的減速器，所述減速器為一種單級(jí)齒輪減速器，其小齒輪端與伺服電機(jī)連接，其大齒輪為中空結(jié)構(gòu)，中間通過激光，所述減速器輸出軸與旋轉(zhuǎn)法蘭連接。

優(yōu)選的，所述CO₂激光頭上設(shè)有反射鏡座、防撞組件、聚焦組件，所述反射鏡座設(shè)置在CO₂激光頭上端，所述CO₂激光頭直接通過螺釘鎖緊到旋轉(zhuǎn)法蘭上，所述反射鏡座與防撞組件連接，所述防撞組件下端連接聚焦組件。

優(yōu)選的，所述防撞組件包括上蓋、下蓋、定位銷、吸合磁鐵、探針組件，所述上蓋與反射鏡座連接，所述下蓋與聚焦組件連接，所述上蓋和下蓋通過一對(duì)環(huán)形的吸合磁鐵吸合在一起，所述定位銷穿過上蓋和下蓋，所述探針組件設(shè)置在下蓋上。

優(yōu)選的，所述第四軸組件的減速器為中空結(jié)構(gòu)，所述中空的減速器中心穿過激光相關(guān)的電源線、信號(hào)線、氣路和水路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，自動(dòng)化程度高，可通過編程控制五軸機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與激光開關(guān)，無需外部導(dǎo)光光路，光路中鏡片數(shù)量少，能量損耗更低，整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，非常適合有復(fù)雜曲面的三維工件的激光加工，適用于工程塑料、橡膠、玻璃、布匹、皮革、紙、木材等非金屬材料的三維加工。

(2)本實(shí)用新型中，將第四旋轉(zhuǎn)軸置于機(jī)器人前臂之前，激光從激光器射 出后，僅僅只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，光路受轉(zhuǎn)軸影響更小、更穩(wěn)定，光路精度調(diào)節(jié)更簡單；第五軸組件結(jié)構(gòu)更輕便，降低了激光器力學(xué)負(fù)載。

(3)本實(shí)用新型中，激光從激光器出射后僅僅經(jīng)過兩片平反鏡和一片聚焦鏡，與多關(guān)節(jié)導(dǎo)光臂方案相比，激光損耗低，更節(jié)能環(huán)保。

(4)本實(shí)用新型中，激光相關(guān)的電源線、信號(hào)線、氣路和水路從第四軸中空的減速器中心穿過，這樣可避免線路纏繞，合理的釋放線路的應(yīng)力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的第五軸組件和CO₂激光頭組裝圖；

圖3為本實(shí)用新型的拆除外殼的第五軸組件和CO₂激光頭組裝圖；

圖4為本實(shí)用新型的防撞組件結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型的防撞組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-5，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案：一種五軸激光機(jī)器人,包括第一軸組件1、第二軸組件2、機(jī)器人上臂3、第三軸組件4、第四軸組件5、機(jī)器人前臂6、第五軸組件7和CO₂激光頭8，所述第一軸組件1、第二軸組件2、第三軸組件4、第四軸組件5均為機(jī)器人旋轉(zhuǎn)軸，所述第五軸組件7固定在機(jī)器人前臂6前端，所述CO₂激光頭8固定在第五軸組件7上，所述機(jī)器人前臂6設(shè)置在第四軸組件5上，所述第四軸組件5下端設(shè)置第三軸組件4，所述第三軸組件4下端連接機(jī)器人上臂3，所述機(jī)器人上臂3固定在第二軸組件 2上，所述第二軸組件2固定在第一軸組件1上；第四軸組件5旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)激光器跟隨旋轉(zhuǎn)，第四軸組件5的減速器為中空結(jié)構(gòu)，所述中空的減速器中心穿過激光相關(guān)的電源線、信號(hào)線、氣路和水路，采用此結(jié)構(gòu)可避免線路纏繞，合理的釋放線路的應(yīng)力。

本實(shí)施例中，第五軸組件7包括激光入口法蘭701、旋轉(zhuǎn)法蘭702、反射鏡座710、伺服電機(jī)720、減速器730，所述激光入口法蘭701與激光器出光口同軸，所述激光器出光口穿出激光束700，所述激光束700從機(jī)器人前臂6射出后，進(jìn)入反射鏡座710，穿過中空的減速器730，所述減速器730為一種單級(jí)齒輪減速器，其小齒輪端與伺服電機(jī)720連接，其大齒輪為中空結(jié)構(gòu)，中間通過激光，所述減速器730輸出軸與旋轉(zhuǎn)法蘭702連接，拆卸螺釘即可將CO₂激光頭8拆下來，可根據(jù)工藝需要選擇合適的聚焦焦距、通光孔徑等參數(shù)的CO₂激光頭。

本實(shí)施例中，CO₂激光頭8上設(shè)有反射鏡座810、防撞組件820、聚焦組件830，所述反射鏡座810設(shè)置在CO₂激光頭8上端，所述CO₂激光頭8直接通過螺釘鎖緊到旋轉(zhuǎn)法蘭702上，所述反射鏡座810與防撞組件820連接，所述防撞組件820下端連接聚焦組件830；激光束經(jīng)過CO₂激光頭8上的反射鏡座810反射，穿過防撞組件820，最后由聚焦組件830聚焦后從噴嘴射出。整個(gè)激光光路中，激光從激光器射出后，僅僅只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，光路受轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)影響更小、更穩(wěn)定，光路精度調(diào)節(jié)更簡單；第五軸組件整體結(jié)構(gòu)輕便，降低了激光器力學(xué)負(fù)載。

本實(shí)施例中，防撞組件820包括上蓋821、下蓋822、定位銷823、吸合磁鐵824、探針組件825，所述上蓋821與反射鏡座810連接，所述下蓋822與聚焦組件830連接，所述上蓋821和下蓋822通過一對(duì)環(huán)形的吸合磁鐵824吸合在一起，所述定位銷823穿過上蓋821和下蓋822，所述探針組件825設(shè)置在下蓋822上；其中，吸合力根據(jù)撞擊脫開力的大小確定，通過選擇合適 的一對(duì)吸合磁鐵824，即可調(diào)整吸合力的大小，適用于不同重量的聚焦組件830。撞擊發(fā)生后，上蓋821和下蓋822自動(dòng)脫開，探針組件825處于斷路狀態(tài)，系統(tǒng)就可以判斷發(fā)生了撞擊，系統(tǒng)停機(jī)。系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，只需要將上蓋821和下蓋822沿著定位銷823再次貼合，靠吸合磁鐵824的吸附力連接為一體。之后，系統(tǒng)復(fù)位，即可重新開始工作。由于操作失誤導(dǎo)致發(fā)生的這整個(gè)撞擊過程，由于聚焦組件830的即時(shí)脫落，避免的機(jī)器人與工件或者周圍輔具的硬碰撞，能有效保護(hù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)安全。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，自動(dòng)化程度高，可通過編程控制五軸機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與激光開關(guān)，無需外部導(dǎo)光光路，光路中鏡片數(shù)量少，能量損耗更低，整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，非常適合有復(fù)雜曲面的三維工件的激光加工，適用于工程塑料、橡膠、玻璃、布匹、皮革、紙、木材等非金屬材料的三維加工。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。