基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台的制作方法

1.本发明属于激光切割技术领域，具体涉及基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台。


背景技术：

2.激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。
3.目前工业中常使用直线激光且配合机械臂的方式来实现对小型医疗器械的切割，但该技术方案常存在加工成本高，切割效率低等问题，而且切割时无法对切割后产生的分离体进行便捷的处理，需要中止切割过程进行处理后再次装夹，导致切割的效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台，包括支架体、设于支架体上的激光切割仪、用于装夹待加工器械的装夹体以及控制箱，所述装夹体包括连接在支架体上的x轴向移动机构、连接在x轴向移动机构上的y轴向移动机构、连接在y轴向移动机构上的俯仰平台以及连接在俯仰平台上的辅助机构；
7.所述x轴向移动机构用于驱动y轴向移动机构、俯仰平台以及辅助机构沿着x轴方向进行同向、等距的移动；
8.所述y轴向移动机构用于驱动俯仰平台以及其上连接的辅助机构沿着y轴方向进行同向、等距的移动；
9.所述俯仰平台用于固定待加工器械并驱使待加工器械沿着y轴方向、z轴方向进行转动；
10.所述辅助机构用于辅助固定待加工器械并取走待加工器械被激光切割仪切割下的分离部分。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述x轴向移动机构包括连接在支架体上端的底板、连接在底板上端的第一轨道、连接在第一轨道一端的第一电机、设于第一轨道上的第一滑槽以及设于第一滑槽内的第一滑块，第一电机的输出轴连接有贯穿第一滑块的第一螺杆，所述y轴向移动机构连接在第一滑块延伸至第一滑槽外部的壁体上。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述y轴向移动机构包括连接在第一滑块壁体上的第二轨道、连接在第二轨道上端的第二电机、设于第二轨道上的第二滑槽以及设于第二滑槽内的第二滑块，第二电机的输出轴连接有贯穿第二滑块的第二螺杆，所述俯仰平台连接在第二滑块延伸至第二滑槽外部的壁体上。
13.作为本发明的进一步优化方案，所述俯仰平台包括连接在第二滑块壁体上的第一连接板、连接在第一连接板上的第一支架、连接在第一支架上的第三电机、连接在第三电机输出轴上的第二支架、连接在第二支架上的第四电机以及连接在第四电机输出轴上的第一吸盘，第三电机沿y轴向设置，第四电机沿z轴向设置，第一吸盘用于固定待加工器械，所述辅助机构可拆卸式连接在第一连接板的侧壁上。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述辅助机构包括可拆卸式连接在第一连接板侧壁上的l形连接板、连接在l形连接板一端的固定架、设于固定架上端处的旋转槽、连接在固定架一侧壁上的第五电机、连接在固定架另一侧壁上的第一角度传感器、活动连接在旋转槽内壁上的第二连接板、套设在第二连接板外部的外套板、连接在外套板上端的第三连接板、连接在第三连接板上端的第六电机与第七电机、连接在第七电机输出轴上的连接轴以及连接在连接轴下端的吸附机构，所述第二连接板的一端固定连接有转轴，转轴的一端与第五电机的输出轴连接，另一端与第一角度传感器连接，第五电机的输出轴心与第三电机输出轴心共线设置，吸附机构用于辅助固定待加工器械并取走待加工器械被激光切割仪切割下的分离部分。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述第二连接板内设有移动腔室，所述外套板内设有与第二连接板另一端形状相匹配设置的容纳腔室，所述第六电机的输出轴上连接有丝杆，丝杆的一端延伸至移动腔室内，且丝杆的一端连接有限位盘，所述第二连接板的另一端处开设有与丝杆相配合的螺孔。
16.作为本发明的进一步优化方案，所述吸附机构包括连接盘、连接在连接盘侧壁上的若干个第三支架、固定连接在第三支架上的固定筒体、贯穿固定筒体的气管、连接在气管上的上限位环与下限位环以及连接在气管下端的第二吸盘，所述上限位环与固定筒体的上端接触，下限位环与固定筒体的下端接触。
17.作为本发明的进一步优化方案，所述固定筒体的下端内壁上连接有第二角度传感器，第二角度传感器的检测端连接有检测齿轮，所述气管上连接有与检测齿轮相啮合的从动齿轮。
18.作为本发明的进一步优化方案，所述连接盘与连接轴之间通过连接法兰可拆卸式连接，若干个所述第三支架之间的夹角相同，所述第二吸盘绕连接轴转动的圆周路径均经过待加工器械的正上方。
19.作为本发明的进一步优化方案，所述第三支架的底部开设有供气管穿过的穿槽。
20.本发明的有益效果在于：本发明使用了带有扫描振镜的激光切割仪，该仪器射出的切割激光能够沿着小型医疗器械的被切割曲线，在空间中的zoy平面上快速的进行上下移动，小型医疗器械放置在吸盘上，吸盘固定在直线模组机器人的俯仰平台上，该俯仰平台能实现z方向旋转及y方向上的前后摆动，且俯仰平台通过金属结构件与直线模组的滑台进行连接，因激光切割平台等同于具有5个加工自由度(激光切割仪3个，俯仰平台2个)，所以能够实现对小型医疗器械任意角度的切割加工在实际工作中可以根据小型医疗器械的被切割曲线信息，沿y轴调整摆动角度，当俯仰平台在沿y轴旋转以调整切割角度时，因其上小型医疗器械被切割部分会在空间中沿z轴及x轴向前和向下移动，所以在切割过程中俯仰平台需要与直线模组机器人在z轴和x轴方向上的直线模组进行联动，以对小型医疗机器人的空间位置分别沿z轴和x轴向后和向上进行补偿，保证其被切割部分始终处在激光切割仪的
切割范围内，同时配合辅助机构可以对小型医疗器械进行辅助固定，而当对小型医疗器械进行多次切割过程时，可以通过辅助机构将切割时产生的分离体快速移开，并对剩余切割体进行固定，可进行多次操作，适用于多次切割过程，安全性更高、切割效率更高且精准度更高。
附图说明
21.图1是本发明的整体结构示意图；
22.图2是本发明俯仰平台和x轴向移动机构的相配合视图；
23.图3是本发明辅助机构的结构示意图；
24.图4是本发明第二连接板和外套板的相配合视图；
25.图5是本发明连接盘和连接法兰的相配合视图；
26.图6是本发明第三支架和固定筒体的相配合视图；
27.图7是本发明固定筒体的局部剖视图；
28.图8是本发明平台控制流程图。
29.图中：1、支架体；2、激光切割仪；
30.3、x轴向移动机构；301、底板；302、第一轨道；303、第一电机；304、第一滑槽；305、第一滑块；
31.4、y轴向移动机构；401、第二轨道；402、第二电机；403、第二滑槽；404、第二滑块；
32.5、俯仰平台；501、第一连接板；502、第一支架；503、第三电机；504、第二支架；505、第四电机；506、第一吸盘；
33.6、辅助机构；601、可拆卸式底板；602、固定架；603、旋转槽；604、第二连接板；6040、移动腔室；6041、转轴；605、第五电机；606、第一角度传感器；607、外套板；6070、容纳腔室；608、第三连接板；609、第六电机；6090、丝杆；6091、限位盘；610、第七电机；611、连接轴；6110、连接法兰；612、吸附机构；6120、连接盘；6121、第三支架；6122、固定筒体；6123、气管；6124、上限位环；6125、第二吸盘；6126、下限位环；6127、第二角度传感器；6128、检测齿轮；6129、从动齿轮；
34.7、控制箱。
具体实施方式
35.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
36.实施例1
37.如图1、图2、图3所示，基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台，包括支架体1、设于支架体1上的激光切割仪2、用于装夹待加工器械的装夹体以及控制箱7，装夹体包括连接在支架体1上的x轴向移动机构3、连接在x轴向移动机构3上的y轴向移动机构4、连接在y轴向移动机构4上的俯仰平台5以及连接在俯仰平台5上的辅助机构6；
38.x轴向移动机构3用于驱动y轴向移动机构4、俯仰平台5以及辅助机构6沿着x轴方向进行同向、等距的移动；
39.y轴向移动机构4用于驱动俯仰平台5以及其上连接的辅助机构6沿着y轴方向进行同向、等距的移动；
40.俯仰平台5用于固定待加工器械并驱使待加工器械沿着y轴方向、z轴方向进行转动；
41.辅助机构6用于辅助固定待加工器械并取走待加工器械被激光切割仪2切割下的分离部分。
42.需要说明的是，如图8所示，本发明使用了带有扫描振镜的激光切割仪2，该仪器射出的切割激光能够沿着小型医疗器械的被切割曲线，在空间中的zoy平面上快速的进行上下移动，小型医疗器械放置在第一吸盘506上，第一吸盘506固定在直线模组机器人的俯仰平台5上，该俯仰平台5能实现z方向旋转及y方向上的前后摆动，且俯仰平台5通过金属结构件与直线模组的滑台进行连接，因激光切割平台等同于具有5个加工自由度(激光切割仪2具有3个加工自由度，俯仰平台5具有2个加工自由度)，所以能够实现对小型医疗器械任意角度的切割加工在实际工作中可以根据小型医疗器械的被切割曲线信息，沿y轴调整摆动角度，当俯仰平台5在沿y轴旋转以调整切割角度时，因其上小型医疗器械被切割部分会在空间中沿z轴及x轴向前和向下移动，所以在切割过程中俯仰平台5需要与直线模组机器人在z轴和x轴方向上的直线模组进行联动，以对小型医疗机器人的空间位置分别沿z轴和x轴向后和向上进行补偿，保证其被切割部分始终处在激光切割仪2的切割范围内，同时配合辅助机构6可以对小型医疗器械进行辅助固定，而当对小型医疗器械进行多次切割过程时，可以通过辅助机构6将切割时产生的分离体快速移开，并对剩余切割体进行固定，可进行多次操作，适用于多次切割过程，安全性更高、切割效率更高且精准度更高。
43.具体为，如图2所示，x轴向移动机构3包括连接在支架体1上端的底板301、连接在底板301上端的第一轨道302、连接在第一轨道302一端的第一电机303、设于第一轨道302上的第一滑槽304以及设于第一滑槽304内的第一滑块305，第一电机303的输出轴连接有贯穿第一滑块305的第一螺杆，y轴向移动机构4连接在第一滑块305延伸至第一滑槽304外部的壁体上。
44.需要说明的是，在控制y轴向移动机构4、俯仰平台5以及辅助机构6沿着x轴方向进行同向、等距的移动时，第一电机303驱动第一螺杆转动，第一螺杆转动时驱使第一滑块305沿着第一滑槽304进行移动，第一滑块305移动时带动其上连接的y轴向移动机构4进行同向移动，同理，y轴向移动机构4移动时带动其上连接的俯仰平台5以及辅助机构6进行同向移动，以此达到控制小型医疗器械和激光切割仪2之间距离的效果。
45.具体为，如图2所示，y轴向移动机构4包括连接在第一滑块305壁体上的第二轨道401、连接在第二轨道401上端的第二电机402、设于第二轨道401上的第二滑槽403以及设于第二滑槽403内的第二滑块404，第二电机402的输出轴连接有贯穿第二滑块404的第二螺杆，俯仰平台5连接在第二滑块404延伸至第二滑槽403外部的壁体上。
46.需要说明的是，在驱动俯仰平台5以及其上连接的辅助机构6沿着y轴方向进行同向、等距的移动时，第二电机402驱动第二螺杆转动，第二螺杆转动时驱使第二滑块404沿着第二滑槽403进行移动，第二滑块404移动时带动其上连接的俯仰平台5以及辅助机构6进行同向移动，以此达到控制小型医疗器械和激光切割仪2切割激光之间的高度差。
47.具体为，如图1、图2所示，俯仰平台5包括连接在第二滑块404壁体上的第一连接板
501、连接在第一连接板501上的第一支架502、连接在第一支架502上的第三电机503、连接在第三电机503输出轴上的第二支架504、连接在第二支架504上的第四电机505以及连接在第四电机505输出轴上的第一吸盘506，第三电机503沿y轴向设置，第四电机505沿z轴向设置，第一吸盘506用于固定待加工器械，辅助机构6可拆卸式连接在第一连接板501的侧壁上。
48.需要说明的是，俯仰平台5固定待加工器械(小型医疗器械)并驱使待加工器械沿着y轴方向、z轴方向进行转动时，将小型医疗器械置于第一吸盘506上，第一吸盘506由外连的气泵等气源提供负压，并将小型医疗器械紧紧的吸附在第一吸盘506上，并可以通过第三电机503驱动第二支架504沿着y轴向进行一定角度的转动，达到调整切割角度的效果，而第四电机505驱动第一吸盘506沿着z轴向进行转动时，带动小型医疗器械同方向转动，当转动角度为360
°
时，此次切割过程结束，任然吸附在第一吸盘506上的小型医疗器械为剩余切割体，与剩余切割体分离的为分离体，若需要对剩余切割体进行再次切割时，此时需要通过辅助机构6将分离体取走，防止分离体对再次的切割过程造成影响。
49.具体为，如图3、图4、图5、图6所示，辅助机构6包括可拆卸式连接在第一连接板501侧壁上的l形连接板601、连接在l形连接板601一端的固定架602、设于固定架602上端处的旋转槽603、连接在固定架602一侧壁上的第五电机605、连接在固定架602另一侧壁上的第一角度传感器606、活动连接在旋转槽603内壁上的第二连接板604、套设在第二连接板604外部的外套板607、连接在外套板607上端的第三连接板608、连接在第三连接板608上端的第六电机609与第七电机610、连接在第七电机610输出轴上的连接轴611以及连接在连接轴611下端的吸附机构612，第二连接板604的一端固定连接有转轴6041，转轴6041的一端与第五电机605的输出轴连接，另一端与第一角度传感器606连接，第五电机605的输出轴心与第三电机503输出轴心共线设置，吸附机构612用于辅助固定待加工器械并取走待加工器械被激光切割仪2切割下的分离部分；第二连接板604内设有移动腔室6040，外套板607内设有与第二连接板604另一端形状相匹配设置的容纳腔室6070，第六电机609的输出轴上连接有丝杆6090，丝杆6090的一端延伸至移动腔室6040内，且丝杆6090的一端连接有限位盘6091，第二连接板604的另一端处开设有与丝杆6090相配合的螺孔。
50.需要说明的是，辅助机构6可对小型医疗器械记性辅助性的固定，如上述，小型医疗器械固定在第一吸盘506上后，因第五电机605的输出轴的轴心和第三电机503的输出轴的轴心共线，此时通过第六电机609驱动丝杆6090转动，丝杆6090转动后与螺孔发生相向位移，因第二连接板604只能沿着转轴6041进行转动，因此丝杆6090转动时可驱使外套板607、第三连接板608以及吸附机构612随着丝杆6090移动方向进行同向、同距的移动，直至吸附机构612接触小型医疗器械并吸附在其上端，此时吸附机构612的吸附力远远小于第一吸盘506产生的吸附力，达到辅助切割的效果，当切割开始时，若第三电机503驱动驱动第二支架504沿着y轴向进行一定角度的转动时，第五电机605驱动第二连接板604进行同向、同角度的转动，以适配第三电机503的转动，可以使得固定效果一直处于稳定的状态，但是转动角度不宜超过一定数值，此数值以第三连接板608接触到切割激光为限，达到辅助调整切割角度的效果，而且在转动时，可以通过第一角度传感器606对转轴6041的转动角度进行检测，以此达到检测转动角度是否精准的实时数据，并实时传输至控制箱7中进行数据补偿程序，大大提高了切割的精准度，而第四电机505驱动第一吸盘506沿着z轴向进行转动时，带动小
型医疗器械同方向转动，当转动角度为360
°
时，此次切割过程结束。
51.具体为，如图6、图7所示，吸附机构612包括连接盘6120、连接在连接盘6120侧壁上的若干个第三支架6121、固定连接在第三支架6121上的固定筒体6122、贯穿固定筒体6122的气管6123、连接在气管6123上的上限位环6124与下限位环6126以及连接在气管6123下端的第二吸盘6125，上限位环6124与固定筒体6122的上端接触，下限位环6126与固定筒体6122的下端接触；第三支架6121的底部开设有供气管6123穿过的穿槽。
52.需要说明的是，因气管6123和固定筒体6122之间为活动连接，且有上限位环6124和下限位环6126进行限位，因此气管6123下端连接的第二吸盘6125在吸附在小型医疗器械上端后，可以跟随小型医疗器械的转动而进行同向、同角度的转动。
53.固定筒体6122的下端内壁上连接有第二角度传感器6127，第二角度传感器6127的检测端连接有检测齿轮6128，气管6123上连接有与检测齿轮6128相啮合的从动齿轮6129。
54.需要说明的是，当第二吸盘6125跟随小型医疗器械转动的过程中带动气管6123以及其上连接的从动齿轮6129进行同向、同角度的转动，当从动齿轮6129转动时可以驱使检测齿轮6128进行同向、同角度的转动，通过第二角度传感器6127对气管6123转动角度的检测，以此来检测第四电机505驱使第一吸盘506转动角度的检测，并将实时获取的数据传输至控制箱7中进行数据补偿，提高精准度，使得切割过程更加精准，产品成品率更高。
55.连接盘6120与连接轴611之间通过连接法兰6110可拆卸式连接，若干个第三支架6121之间的夹角相同，第二吸盘6125绕连接轴611转动的圆周路径均经过待加工器械的正上方。
56.需要说明的是，吸附机构612中的一个第二吸盘6125在将分离体吸附后，对剩余切割体进行下一次切割时，可以通过第七电机610驱动吸附机构612进行转动，使得相邻的一个第二吸盘6125移动至剩余切割体的上方，然后通过第六电机609驱动第三连接板608向下移动，直至相邻的一个第二吸盘6125与剩余切割体接触后重复以上固定过程，当二次切割过程结束后，重复上述过程，即可进行下一次切割过程，大大缩短了切割过程的耗时，并且精准度较高。
57.需要说明的是，该基于直线模组机器人的小型医疗器械激光切割平台，在使用时可以根据实际切割次数需求以及实际切割设计进行选择是否装配辅助机构6以及辅助机构6中吸附机构612的第二吸盘6125数量，均可进行便捷的选配以及安装、拆卸，较为便捷，适用范围较广，且设备成本较低，经济效益更佳。
58.本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以
是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
62.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。