[發明專利]機器人電弧增減材成形裝置及方法

在審

• 申請號: 201711313200.2
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108145332A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 王克鴻;周琦;許華銀;彭勇;彭雪;唐燕生;錢美霞;吳成成;郭一飛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K37/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

1.一種機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，裝置包括：機器人控制柜(1)、焊接電源(2)、焊槍(3)、機器人(6)、機器人雙槍協調控制器(7)、激光切割電源(4)、切割槍(5)、基板(8)、工作平臺(9)、變位機(10)；其中，機器人控制柜(1)與機器人(6)、焊接電源(2)、激光切割電源(4)相連接，焊接電源(2)與焊槍(3)相連接，激光切割電源(4)與切割槍(5)相連接，機器人(6)與機器人雙槍協調控制器(7)相連接；焊槍(3)與切割槍(5)固定在機器人雙槍協調控制器(7)上；所述的基板(8)放置在工作平臺(9)上；

該裝置實現機器人電弧增減材一體化的調節和控制，具體包括：

雙槍調節機構，為固定焊槍(3)和切割槍(5)；

雙槍轉換機構，用于增材時使用的焊槍(3)與減材時使用的切割槍(5)自由切換：進行增材制造時，機器人控制柜(1)向機器人(6)和機器人雙槍協調控制器(7)發出增材通訊信號，機器人雙槍協調控制器(7)與焊槍(3)信號連接，焊接電源(2)開始增材；進行減材制造時，機器人控制柜(1)向機器人(6)和機器人雙槍協調控制器(7)發出減材通訊信號，機器人雙槍協調控制器(7)與焊槍(3)信號斷開，機器人雙槍協調控制器(7)與切割槍(5)信號連接，激光切割電源(4)開始減材。

2.如權利要求1所述的機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，所述的焊槍(3)和切割槍(5)通過柔性夾具固定在機器人雙槍協調控制器(7)上。

3.如權利要求1所述的機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，焊槍(3)和切割槍(5)并列放置，夾角為180°。

4.如權利要求1所述的機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，所述的電弧增材制造、激光減材制造的操作機器人(6)均為關節臂機器人，如ABB機器人、庫卡機器人或者安川機器人。

5.如權利要求1所述的所述的機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，基板(8)柔性夾具夾緊固定在工作平臺(9)上。

6.如權利要求1所述的所述的機器人電弧增減材成形裝置，其特征在于，基板(8)位置的移動都是通過變位機(10)來實現的，變位機(10)采用L型變位機、U型變位機或者旋轉十傾翻變位機中的一種。

7.一種機器人電弧增減材成形的方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1，利用CAD技術為待加工產品建立相應的三維模型，獲得加工控制信息代碼：

步驟2，接通電源，等待機器人控制柜(1)與機器人(6)、機器人雙槍協調控制器(7)通訊信號就緒；

步驟3，打開焊接電源(2)，按照設定好的增材加工路線，驅動機器人(6)按該路徑行走，機器人雙槍協調控制器(7)接連著焊槍(3)在接觸到待加工基板(8)表面時自動引弧，金屬焊絲熔化，逐層堆積到工件表面，熔化的金屬絲自行冷卻凝固，初步成形；

步驟4，打開激光切割電源(4)，按照設定好的增材加工路線，驅動機器人(6)按該路徑行走，機器人雙槍協調控制器(7)與焊槍(3)斷開連接，機器人雙槍協調控制器(7)接連著切割槍(5)在接觸到待加工基板(8)步驟四起弧的位置開始自動切割，按照原先規劃的路線，并在三維測量裝置的配合下，對初加工的基板(8)邊緣缺陷地方進行切割減材加工；

步驟5，減材至基板(8)增材表面平整后，機器人控制柜(1)發信號給激光切割電源(4)，停止工作，準備下一道增減材；

步驟6，按照3-5這些步驟循環進行，直至完成整個零件的成形。

8.如權利要求7所述的機器人電弧增減材成形方法，其特征在于，機器人電弧增材加工路線信息代碼和機器人電弧減材加工路線信息代碼，包括機器人電弧增材工藝參數與減材工藝參數，模型為STL、STEP、OBJ、VRML或IGES格式。

9.如權利要求7所述的機器人電弧增減材成形方法，其特征在于，電弧增材工藝參數與減材工藝參數包括焊接速度、焊接電流電壓、保護氣體的氣流量、送絲速度、焊層高度、銑刀材料、銑刀尺寸、高能束流流量。

10.如權利要求7所述的所述的機器人電弧增減材成形方法，其特征在于，步驟6中，增材制造每打印10層材料為一個循環。