CN109226984A - 一种智能夹具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能夹具及其控制方法，该智能夹具包括安装在基座（1）上的夹具本体（2），夹具本体（2）上设有支撑装置（3）和压紧装置（4），夹具本体（2）包括废料收集腔（21）、夹具控制柜（23），废料收集腔（21）上设有排烟组件（5），排烟组件（5）包括排烟管道（51）和升降机构（52），排烟管道（51）的下端插入废料收集腔（21）的内腔中且排烟管道（51）的顶端能够贴近压紧装置（4）的压板（41）前端的通孔（411），该通孔（411）与切割孔位对应设置；所述的夹具控制柜（23）通过线缆与升降机构（52）和压紧装置（4）中的开合机构（42）连接。本发明能够自动实现工件的就位检测、夹持和排烟管道的就位。

Description

一种智能夹具及其控制方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体地说是一种与激光加工设备配套使用的智能夹具及其控制方法。

背景技术

在激光加工技术领域，尤其是激光切割设备，在切割过程中通常都会产生烟尘，影响设备性能和生产环境，解决激光切割产生的烟尘问题是本领域的共有问题，目前主要是通过除尘系统对整个工作台进行除尘作业，因为作业空间大，除尘效果并不好。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种与激光加工设备配套使用的智能夹具及其控制方法；该夹具不仅能够实现工件的定位固定、还能在中央控制系统的控制下配合除尘和废料排除系统实现更好的除尘和废料排除效果。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种智能夹具，包括夹具本体，其特征在于：所述的夹具本体安装在固定不变的基座上，夹具本体上设置有用于支撑工件的支撑装置和用于固定工件的压紧装置，所述的夹具本体包括通过烟道接口与外围的除尘装置相连接的废料收集腔、夹具控制柜，废料收集腔上设有固定设置的排烟组件，排烟组件包括排烟管道和控制排烟管道升降的升降机构，排烟管道的下端插入废料收集腔的内腔中且排烟管道的顶端能够贴近压紧装置的压板前端的通孔，该通孔与切割孔位对应设置使得激光切割产生的废料和烟尘经排烟管道落入处于负压状态的废料收集腔；所述的夹具控制柜通过线缆与升降机构和压紧装置中的开合机构连接，以对升降机构和开合机构实施智能控制。

所述的升降机构包括升降驱动气缸、气缸支撑柱、安装在气缸支撑柱顶端的支撑头以及连接部分，所述的气缸支撑柱固定安装在废料收集腔的上表面，支撑头通过连接部分与升降驱动气缸相连接且排烟管道设置在升降驱动气缸驱动端处的嵌置板上，使得升降驱动气缸能够带动排烟管道做升降运动。

所述的连接部分包括两块连接板和连接柱，两块连接板通过连接柱连接且两块连接板和连接柱之间构成一个容纳排烟管道穿过的通道，两块连接板分别位于排烟管道的两侧，其中一块连接板与升降驱动气缸的壳体固定连接、另一块连接板通过关节轴承与支撑头连接且关节轴承端部的球形头嵌入到支撑头上的径向凹槽中。

所述的排烟管道为软管且其顶部为漏斗状，排烟管道的顶部开口能够对准压板前端的通孔并位于该通孔的下方，以便更好的收集烟尘和废料。

所述的压紧装置通过支撑柱固定安装在废料收集腔的上表面，所述的压紧装置包括压板和控制压板开合的开合机构，开合机构固定在支撑柱上，在压板的前端设有用于与工件的表面紧密贴合的压紧仿形块，与切割孔位对应设置的通孔贯通压板和压紧仿形块。

所述的支撑装置包括支撑柱、由支撑柱支撑起来的工件支撑板，以及安装在工件支撑板上并对工件起到支撑和定位作用的支撑仿形块，在工件支撑板上设有若干个用于检测工件是否准确定位的传感器；将工件置于夹具本体上之后，夹具控制柜内的夹具控制系统会控制传感器发出距离测试信号，检测传感器和其上方的工件之间的距离，如果多个传感器测试所得的距离数值都与夹具控制系统中设置的距离数值一致，则说明工件定位准确，否则夹具控制系统会发出工件未正确定位的信号，提示操作人员检查工件的放置情况，直至工件与工件支撑板上的支撑仿形块完全吻合准确定位为止。

所述的基座由两块大小相等形状相同的矩形基座和连接两块矩形基座对应端的连接板构成，基座上设有对称设置的两个定位销和两排用以支撑夹具本体的万向球，在夹具本体的底部分别设有与对应设置的定位环、且基座上设有限定夹具本体位置的防撞块与定位销相配合。

所述的基座上设有一定位机构，该定位机构上的定位块在气缸的驱动下能够做伸缩运动，使得定位块能够插入专用叉车对应侧的定位槽中以完成专用叉车和基座之间的定位锁定，且专用叉车上设有与防撞块相配合的限位块。

所述的专用叉车上设有能够升降夹具本体的浮球升降机构。

所述基座的内侧面上分别设有滚轮，滚轮用于减少基座和专用叉车之间的摩擦，使专用叉车平稳顺利的进入到两块矩形基座之间。

所述废料收集腔的上表面设置有雷达支架推送组件，雷达支架推送组件由支架座、传感器、推送机构和雷达支撑柱组成，所述的支架座固定安装在推送机构的一端、传感器固定安装在支架座上并处于支架座的旁侧，推送机构安装在雷达支撑柱的顶端且雷达支撑柱固定安装在废料收集腔的上表面；所述的推送机构能够推动支架座将雷达支架推送到切割孔位处并将雷达支架粘贴到工件上，然后推送机构带动支架座退回原位，完成雷达支架的安装。

所述的推送机构通过线缆与夹具控制柜连接，以实现夹具控制柜对推送机构的智能控制。

所述的夹具控制柜通过航插连接板与中央控制系统连接并受中央控制系统的控制，实现该智能夹具与激光切割设备和除尘装置的联动。

一种智能夹具的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：

a、将工件放置在夹具本体上，通过支撑装置上的支撑仿形块完成工件的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器检测工件是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；

b、通过控制压板的开合机构，使压板压合到切割孔位所处的工件的上表面且切割孔位与通孔相对应；

c、通过控制升降驱动气缸驱动排烟管道上升至切割孔位的下方，排烟管道的漏斗入口与压板上的通孔相对应且分别处于工件的切割孔位的上方和下方，至此工件就位结束，准备激光切割；

d、中央控制系统控制激光加工设备对工件的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道落入废料收集腔中并通过烟道接口输入到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；

f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸驱动排烟管道下降远离工件、控制开合机构驱动压板上升远离工件的上表面，解除工件被夹持的状态并将工件从夹具本体上取下。

一种智能夹具的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：

a、放置雷达支架在支架座上之后，支架座旁侧的传感器发出传感信号检查雷达支架是否正确放入，确认正确放入后自动进入下一步；

b、将工件放置在夹具本体上，通过支撑装置上的支撑仿形块完成工件的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器检测工件是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；

c、通过控制压板的开合机构，使压板压合到切割孔位所处的工件的上表面且切割孔位与通孔相对应；

d、通过控制升降驱动气缸驱动排烟管道上升至切割孔位的下方，排烟管道的漏斗入口与压板上的通孔相对应且分别处于工件的切割孔位的上方和下方，至此工件就位结束，准备激光切割；

e、中央控制系统控制激光加工设备对工件的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道落入废料收集腔中并通过烟道接口输出到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；

f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸驱动排烟管道下降远离工件，给下一步的雷达支架粘贴腾出作业空间；

g、通过控制雷达支架推送组件中的推送机构驱动支架座带动其上的雷达支架靠近工件上的切割孔位，直至雷达支架上表面与工件的切割孔位处的内壁接触，雷达支架通过其上的粘胶实现与工件的粘贴固定；

h、雷达支架粘贴完成后，夹具控制系统控制推送机构驱动支架座远离工件、夹具控制系统控制开合机构驱动压板上升远离工件的上表面，解除工件被夹持的状态并将工件从夹具本体上取下。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的智能夹具通过夹具控制系统的控制，能够依次自动实现工件的就位检测、夹持和排烟管道的就位等过程，使该夹具不仅具有定位固定工件的作用，还可以通过控制排烟管道的升降实现夹具与除尘装置的配合使用，实现更好的除尘和废料排除的效果；夹具上的排烟组件和雷达支架推送组件都是活动部件，在加工的不同工序中能够通过中央控制系统控制夹具控制系统对排烟组件和雷达支架推送组件的相应部件位置进行智能调节。

附图说明

附图1为本发明的智能夹具和专用叉车相结合的结构示意图之一；

附图2为本发明的智能夹具的专用叉车相结合的结构示意图之二；

附图3为本发明的智能夹具的基座的轴测结构示意图；

附图4为本发明的智能夹具的夹具本体的轴测结构示意图；

附图5为本发明的智能夹具的夹具本体的仰视图；

附图6为本发明的智能夹具的压紧装置的结构示意图；

附图7为本发明的智能夹具的排烟组件的结构示意图；

附图8为本发明的智能夹具的雷达支架推送组件的结构示意图；

附图9为本发明的智能夹具的专用叉车的结构示意图。

其中：1—基座；11—定位销；12—万向球；13—定位机构；14—定位块；15—防撞块；16—滚轮；2—夹具本体；21—废料收集腔；22—烟道接口；23—夹具控制柜；24—定位环；25—航插连接板；3—支撑装置；31—支撑柱；32—工件支撑板；33—支撑仿形块；34—传感器；4—压紧装置；41—压板；411—通孔；42—开合机构；43—压紧仿形块；5—排烟组件；51—排烟管道；52—升降机构；521—升降驱动气缸；522—气缸支撑柱；523—支撑头；524—连接板；525—连接柱；6—工件；7—专用叉车；71—定位槽；72—限位块；73—浮球升降机构；8—雷达支架推送组件；81—支架座；82—传感器；83—推送机构；84—雷达支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-9所示：一种智能夹具，包括安装在固定不变的基座1上的夹具本体2，夹具本体2上设置有用于支撑工件的支撑装置3和用于固定工件的压紧装置4，夹具本体2包括通过烟道接口22与外围的除尘装置相连接的废料收集腔21、夹具控制柜23，废料收集腔21上设有固定设置的排烟组件5，排烟组件5包括排烟管道51和控制排烟管道51升降的升降机构52，排烟管道51的下端插入废料收集腔21的内腔中且排烟管道51的顶端能够贴近压紧装置4的压板41前端的通孔411，该通孔411与切割孔位对应设置使得激光切割产生的废料和烟尘经排烟管道51落入处于负压状态的废料收集腔21；夹具控制柜23通过线缆与升降机构52和压紧装置4中的开合机构42连接，以对升降机构52和开合机构42实施智能控制；夹具控制柜23通过航插连接板25与中央控制系统连接并受中央控制系统的控制，实现该智能夹具与激光切割设备和除尘装置的联动。

如图1、2、3、9所示，基座1由两块大小相等形状相同的矩形基座和连接两块矩形基座对应端的连接板构成，基座1上设有对称设置的两个定位销11和两排用以支撑夹具本体2的万向球12，在夹具本体2的底部分别设有与11对应设置的定位环24、且基座1上设有限定夹具本体2位置的防撞块15与定位销11相配合；万向球12在夹具本体2与基座1的定位过程中支撑夹具本体2，万向球12支撑着夹具本体2缓慢下降逐步接近基座1，在夹具本体2下降的过程中定位环24慢慢地套设到定位销11上，同时万向球12给夹具本体2提供水平方向的位移浮动量，使定位环24和定位销11之间的配合过程更平稳准确，定位环24完全套设到定位销11上后，基座1对夹具本体2即实现了准确的定位支撑，万向球12的升降由中央控制系统进行控制。在基座1上设有一定位机构13，该定位机构13上的定位块14在气缸的驱动下能够做伸缩运动，使得定位块14能够插入专用叉车7对应侧的定位槽71中以完成专用叉车7和基座1之间的定位锁定，防止专用叉车7在卸载夹具本体2的过程中发生位移；在基座1的内侧面上分别设有滚轮16，滚轮16用于减少基座1和专用叉车7之间的摩擦，使专用叉车7平稳顺利的进入到两块矩形基座之间。另专用叉车7上设有与防撞块15相配合的限位块72且专用叉车7上设有能够升降夹具本体2的浮球升降机构73，且浮球升降机构73的升降由中央控制系统进行控制；夹具本体2由专用叉车7运送，需要调用某一夹具本体2时，专用叉车7就将夹具本体2从夹具库运送到基座1上，夹具本体2使用完后专用叉车7又将夹具本体2从基座1上取下送回夹具库。

如图1、2、4、5所示，支撑装置3包括支撑柱31、由支撑柱31支撑起来的工件支撑板32，以及安装在工件支撑板32上并对工件6起到支撑和定位作用的支撑仿形块33，在工件支撑板32上设有若干个用于检测工件6是否准确定位的传感器34；将工件6置于夹具本体2上之后，夹具控制柜23内的夹具控制系统会控制传感器34发出距离测试信号，检测传感器34和其上方的工件6之间的距离，如果多个传感器34测试所得的距离数值都与夹具控制系统中设置的距离数值一致，则说明工件6定位准确，否则夹具控制系统会发出工件6未正确定位的信号，提示操作人员检查工件6的放置情况，直至工件6与工件支撑板32上的支撑仿形块33完全吻合准确定位为止。

如图1、2、4、6所示，压紧装置4通过支撑柱31固定安装在废料收集腔21的上表面，所述的压紧装置4包括压板41和控制压板41开合的开合机构42，开合机构42固定在支撑柱31上，在压板41的前端设有用于与工件6的表面紧密贴合的压紧仿形块43，与切割孔位对应设置的通孔411贯通压板41和压紧仿形块43。当压板41压合到工件6表面时，该压紧仿形块43与工件6的表面紧密贴合，在支撑装置3和压紧装置4的共同作用下，工件6被准确固定在夹具本体2上。

如图1、2、4、6、7所示，排烟管道51为软管且其顶部为漏斗状，排烟管道51的顶部开口能够对准压板41前端的通孔411并位于该通孔411的下方，以便更好的收集烟尘和废料。升降机构52包括升降驱动气缸521、气缸支撑柱522、安装在气缸支撑柱522顶端的支撑头523以及连接部分，气缸支撑柱522固定安装在废料收集腔21的上表面，支撑头523通过连接部分与升降驱动气缸521相连接且排烟管道51设置在升降驱动气缸521驱动端处的嵌置板上，使得升降驱动气缸521能够带动排烟管道51做升降运动。上述的连接部分包括两块连接板524和连接柱525，两块连接板524通过连接柱525连接且两块连接板524和连接柱525之间构成一个容纳排烟管道51穿过的通道，两块连接板524分别位于排烟管道51的两侧，其中一块连接板524与升降驱动气缸521的壳体固定连接、另一块连接板524通过关节轴承与支撑头523连接且关节轴承端部的球形头嵌入到支撑头523上的径向凹槽中。正常情况下，排烟管道51向下穿过设置在升降驱动气缸521驱动端处的嵌置板上的通孔、两块连接板524和连接柱525构成的通道，即升降驱动气缸521能够随时带动排烟管道51做升降运动；排烟管道51的底端插入到废料收集腔21中，两者之间为活动连接，排烟管道51在升降机构52的带动下升降时，排烟管道51可以在废料收集腔21的插口处抽出或插入，但排烟管道51的下部端口始终保持在废料收集腔21内部，不会被完全抽出。但在使用前，一般通过调节支撑头523两侧的螺栓能够控制径向凹槽对关节轴承抱持的松紧，开始装配时径向凹槽较松，关节轴承能够沿径向凹槽走向滑动，根据排烟管道51预期的推送方向设定关节轴承在径向凹槽中的位置，位置确定后通过螺栓调节将关节轴承锁死在径向凹槽中，完成排烟管道51和升降机构52的使用装配，排烟管道51在升降驱动气缸521的带动下可以沿预设方向作升降运动。

如图1、2、4、8所示，废料收集腔21的上表面设置有雷达支架推送组件8，雷达支架推送组件8由支架座81、传感器82、推送机构83和雷达支撑柱84组成，所述的支架座81固定安装在推送机构83的一端、传感器82固定安装在支架座81上并处于支架座81的旁侧，推送机构83安装在雷达支撑柱84的顶端且雷达支撑柱84固定安装在废料收集腔21的上表面；所述的推送机构83能够推动支架座81将雷达支架推送到切割孔位处并将雷达支架粘贴到工件6上，然后推送机构83带动支架座81退回原位，完成雷达支架的安装；推送机构83通过线缆与夹具控制柜23连接，以实现夹具控制柜23对推送机构83的智能控制。

一种智能夹具的控制方法，该控制方法的步骤为：a、将工件6放置在夹具本体2上，通过支撑装置3上的支撑仿形块33完成工件6的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器34检测工件6是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；b、通过控制压板41的开合机构42，使压板41压合到切割孔位所处的工件6的上表面且切割孔位与通孔411相对应；c、通过控制升降驱动气缸521驱动排烟管道51上升至切割孔位的下方，排烟管道51的漏斗入口与压板41上的通孔411相对应且分别处于工件6的切割孔位的上方和下方，至此工件就位6结束，准备激光切割；d、中央控制系统控制激光加工设备对工件6的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道51落入废料收集腔21中并通过烟道接口22输入到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸521驱动排烟管道51下降远离工件6、控制开合机构42驱动压板41上升远离工件6的上表面，解除工件6被夹持的状态并将工件6从夹具本体2上取下。

一种智能夹具的控制方法，该控制方法的步骤为：a、放置雷达支架在支架座81上之后，支架座81旁侧的传感器82发出传感信号检查雷达支架是否正确放入，确认正确放入后自动进入下一步；b、将工件6放置在夹具本体2上，通过支撑装置3上的支撑仿形块33完成工件6的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器34检测工件6是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；c、通过控制压板41的开合机构42，使压板41压合到切割孔位所处的工件6的上表面且切割孔位与通孔411相对应；d、通过控制升降驱动气缸521驱动排烟管道51上升至切割孔位的下方，排烟管道51的漏斗入口与压板41上的通孔411相对应且分别处于工件6的切割孔位的上方和下方，至此工件6就位结束，准备激光切割；e、中央控制系统控制激光加工设备对工件6的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道51落入废料收集腔21中并通过烟道接口22输出到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸521驱动排烟管道51下降远离工件6，给下一步的雷达支架粘贴腾出作业空间；g、通过控制雷达支架推送组件8中的推送机构83驱动支架座81带动其上的雷达支架靠近工件6上的切割孔位，直至雷达支架上表面与工件6的切割孔位处的内壁接触，雷达支架通过其上的粘胶实现与工件6的粘贴固定；h、雷达支架粘贴完成后，夹具控制系统控制推送机构83驱动支架座81远离工件6、夹具控制系统控制开合机构42驱动压板41上升远离工件6的上表面，解除工件6被夹持的状态并将工件6从夹具本体2上取下。

下面通过两个实施例来说明本发明的智能夹具的使用过程。

实施例一

1)夹具本体就位：首先根据工件6的编号调用对应的夹具本体2，人工用专用叉车7将夹具本体2运送到基座1处，专用叉车7进入两块矩形基座之间的位置，当夹具本体2的前侧触碰到基座1上的防撞块15后专用叉车7停止前进，此时夹具本体2处于专用叉车7的限位块72和基座1的防撞块15之间，基座1一侧的定位机构13与专用叉车上的定位槽71配合完成专用叉车7的锁死定位，至此即完成了夹具本体2和基座1之间的初定位；然后中央控制系统控制基座1上的万向球12上升，当万向球12的顶点触碰到夹具本体2的底部时停止上升，接着人工控制专用叉车7下降，夹具本体2的重量逐渐由专用叉车7转移到基座1的万向球12上，万向球12慢慢下降的同时夹具本体2缓慢平稳地落到基座1上，此时定位环22完全套设到定位销11上，至此即完成了夹具本体2和基座1之间的二次定位，基座1对夹具本体2即实现了准确的定位支撑。

2)专用叉车撤离：夹具本体2准确定位到基座1上后即可撤离专用叉车7，将基座1侧边的定位机构13上的定位块14从专用叉车7的定位槽71中退出，解除基座1和专用叉车7之间的锁死定位，人工将专用叉车7撤离。

3)工件就位：人工将工件6放置在夹具本体2上，通过支撑装置3上的支撑仿形块33完成工件6的支撑和定位，接着将夹具控制柜23通过航插连接板25与中央控制系统连接，夹具控制柜23中的夹具控制系统预先输入了与该智能夹具配套的控制程序，中央控制系统通过夹具控制系统自动识别智能夹具，并调用其中的控制程序对智能夹具进行控制，夹具控制步骤如下：a.通过工件支撑板32上的两个传感器34检测工件6是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步程序；b.通过控制压板41的开合机构42，使压板41压合到切割孔位所处的工件6上表面；c.通过控制升降机构52的执行机构，使排烟管道51上升至切割孔位的下方，此时压板41上的通孔411与排烟管道51的漏斗入口位置对应，分别处于工件6的切割孔位的上方和下方，至此工件6就位结束，准备激光切割。

4)激光切割：中央控制系统控制激光加工设备对工件6的切割孔位进行预订轨迹的切割，同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道51落入废料收集腔21中，废料收集腔21通过烟道接口22与外围的除尘装置连接，除尘装置通过抽空系统使废料收集腔21处于负压状态，因此在激光切割过程中产生的烟尘也会通过排烟管道51进入废料收集腔21，然后通过烟道接口22输入到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外。

按照上述步骤即完成一件工件的加工，中央控制系统通过夹具控制系统控制压板41的开合机构42开启压板411，解除工件6被支撑装置3和压紧装置4夹持的状态，此时切割完成指示灯闪烁，提示操作人员取下已经切割完成的工件6，然后将未切割的工件6放置到夹具本体上，再按照上述步骤完成下一个工件6的切割，如此往复直至工件6加工完毕。每一种型号的工件6对应一种智能夹具，加工不同型号的工件6要使用不同的智能夹具，夹具就位的方法都按照步骤1)进行。

实施例二：

本发明的智能夹具在汽车保险杆的雷达孔切割和雷达支架安装工序中的应用实施例：在现有技术中汽车保险杆上的雷达孔切割和雷达支架安装通常是由两道工序先后完成的，在本发明智能夹具的实施例中仅需对夹具本体2做简单改进即可将雷达孔切割和雷达支架安装合并为一道工序完成，可以提高工作效率。改进方案如下：在现有的夹具本体2上增加一个雷达支架推送组件即可完成上述改进，雷达支架推送组件8由支架座81、传感器82、推送机构83和雷达支撑柱84组成，雷达支架推送组件8由雷达支撑柱84固定安装在废料收集腔21上表面，支架座81固定安装在推送机构83的一端，传感器82固定安装在支架座81上并处于支架座81的旁侧，推送机构83推动支架座81做伸缩运动，按照夹具控制系统的指令将雷达支架推送到切割孔位处，并将雷达支架粘贴到工件6上，然后推送机构84带动支架座81退回原位，即完成雷达支架的安装。

将汽车保险杆的雷达孔切割和雷达支架安装融合到一道工序中完成的具体步骤如下：

1)夹具本体就位：首先根据工件6的编号调用对应的夹具本体2，人工用专用叉车7将夹具本体2运送到基座1处，专用叉车7进入两块矩形基座之间的位置，当夹具本体2的前侧触碰到基座1上的防撞块15后专用叉车7停止前进，此时夹具本体2处于专用叉车7的限位块72和基座1的防撞块15之间，基座1一侧的定位机构13与专用叉车上的定位槽71配合完成专用叉车7的锁死定位，至此即完成了夹具本体2和基座1之间的初定位；然后中央控制系统控制基座1上的万向球12上升，当万向球12的顶点触碰到夹具本体2的底部时停止上升，接着人工控制专用叉车7下降，夹具本体2的重量逐渐由专用叉车7转移到基座1的万向球12上，万向球12慢慢下降的同时夹具本体2缓慢平稳地落到基座1上，此时定位环22完全套设到定位销11上，至此即完成了夹具本体2和基座1之间的二次定位，基座1对夹具本体2即实现了准确的定位支撑。

2)专用叉车撤离：夹具本体2准确定位到基座1上后即可撤离专用叉车7，将基座1侧边的定位机构13上的定位块14从专用叉车7的定位槽71中退出，解除基座1和专用叉车7之间的锁死定位，人工将专用叉车7撤离。

3)控制系统连接及加工过程控制：在基座1对夹具本体2实现准确定位支撑的同时，夹具控制柜23通过航插连接板25与中央控制系统实现自动连接，夹具控制柜23中的夹具控制系统预先输入了与该智能夹具配套的控制程序，中央控制系统通过夹具控制系统自动识别夹具并调用其中的控制程序对加工过程进行智能控制，控制步骤如下：

a、雷达支架就位：雷达支架放置灯闪烁，提示操作人员将雷达支架手动放置到雷达支架推送组件8中的支架座81上，操作人员放置雷达支架之前应将雷达支架上表面的粘胶保护纸去除，确保雷达支架上表面接触到工件6时即可粘贴到工件6上；人工放置雷达支架时的支架座81处于缩回状态，雷达支架放置到支架座81上之后，支架座81旁侧的传感器82发出传感信号检查雷达支架是否正确放入，确认正确放入后雷达支架就位指示灯亮，提示进入下一步工序，否则雷达支架就位指示灯闪烁，提示操作人员检查雷达支架放置情况，直至雷达支架正确放入支架座81为止；

b、工件就位：确认雷达支架正确就位后，工件放置指示灯闪烁，提示操作人员将工件6放置到夹具本体2上，通过支撑装置3上的支撑仿形块33完成工件6的支撑和定位，接着工件支撑板32上的两个传感器34检测工件6是否正确就位，确认正确就位后工件就位指示灯亮，提示进入下一步，否则工件就位指示灯闪烁，提示操作人员检查工件6放置情况，直至工件6正确放置到夹具本体2上为止；

c、工件夹持：通过控制压板41的开合机构42，使压板41压合到切割孔位所处的工件6上表面，压板41上通孔411处的仿形块紧密贴合在工件6上表面，此时工件6在支撑装置3和压紧装置4的共同作用下被定位固定在夹具本体2上；

d、排烟组件就位：通过控制排烟组件5中的升降机构52，使排烟管道51上升至切割孔位的下方，此时压板41上的通孔411与排烟管道51的漏斗入口位置对应，分别处于工件6的切割孔位的上方和下方，至此工件6就位结束，准备激光切割；

e、激光切割：中央控制系统控制激光加工设备对工件6的切割孔位进行预订轨迹的切割，同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道51落入废料收集腔21中，废料收集腔21通过烟道接口22与外围的除尘装置连接，除尘装置通过抽空系统使废料收集腔21处于负压状态，因此在激光切割过程中产生的烟尘也会通过排烟管道51进入废料收集腔21，然后通过烟道接口22输出到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；

f、排烟组件退位：激光切割工序完成后，中央控制系统通过夹具控制系统控制排烟组件5中的升降机构52，使排烟管道51下降远离工件6，给下一步的雷达支架粘贴腾出作业空间；

g、雷达支架粘贴：通过控制雷达支架推送组件8中的推送机构83驱动支架座81带动其上的雷达支架靠近工件6上的切割孔位，直至雷达支架上表面与工件6的切割孔位处的内壁接触，雷达支架通过其上的粘胶实现与工件6的粘贴固定，为了粘贴更牢固，雷达支架推送组件8将雷达支架推送到粘贴位置后会停顿一段时间，使雷达支架上的粘胶与工件6充分接触，粘贴停顿的具体时间由中央控制系统通过夹具控制系统控制，粘贴时间结束后，推送机构83会控制支架座81缩回，远离工件6退回到初始位置，便于下一轮加工时操作人员能方便的放入雷达支架；

h、工件卸载：雷达支架粘贴完成后，该工件6的加工即全部结束，加工完成的工件6要从夹具本体2上卸载下来，卸载方法如下：夹具控制系统控制推送机构83驱动支架座81远离工件6，夹具控制系统控制开合机构42驱动压板41上升远离工件6的上表面，解除工件6被夹持的状态，工件卸载指示灯亮，提示操作人员将加工完成的工件6从夹具本体2上取下，然后将雷达支架放置到支架座81，为下一轮加工做准备。

通过重复上述a～h的加工控制过程，即可在同一工位上批量完成汽车保险杠的雷达孔切割和雷达支架粘贴等两个工序，通过中央控制系统的系统控制，智能夹具与除尘系统动态配合，高效清洁的完成了对工件6的加工。

本发明的智能夹具通过夹具控制系统的控制，能够依次自动实现工件的就位检测、夹持和排烟管道51的就位等过程，使该夹具不仅具有定位固定工件的作用，还可以通过控制排烟管道51的升降实现夹具与除尘装置的配合使用，实现更好的除尘和废料排除的效果；夹具上的排烟组件5和雷达支架推送组件8都是活动部件，在加工的不同工序中能够通过中央控制系统控制夹具控制系统对排烟组件5和雷达支架推送组件8的相应部件位置进行智能调节。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (15)

1.一种智能夹具，包括夹具本体（2），其特征在于：所述的夹具本体（2）安装在固定不变的基座（1）上，夹具本体（2）上设置有用于支撑工件的支撑装置（3）和用于固定工件的压紧装置（4），所述的夹具本体（2）包括通过烟道接口（22）与外围的除尘装置相连接的废料收集腔（21）、夹具控制柜（23），废料收集腔（21）上设有固定设置的排烟组件（5），排烟组件（5）包括排烟管道（51）和控制排烟管道（51）升降的升降机构（52），排烟管道（51）的下端插入废料收集腔（21）的内腔中且排烟管道（51）的顶端能够贴近压紧装置（4）的压板（41）前端的通孔（411），该通孔（411）与切割孔位对应设置使得激光切割产生的废料和烟尘经排烟管道（51）落入处于负压状态的废料收集腔（21）；所述的夹具控制柜（23）通过线缆与升降机构（52）和压紧装置（4）中的开合机构（42）连接，以对升降机构（52）和开合机构（42）实施智能控制。

2.根据权利要求1所述的智能夹具，其特征在于：所述的升降机构（52）包括升降驱动气缸（521）、气缸支撑柱（522）、安装在气缸支撑柱（522）顶端的支撑头（523）以及连接部分，所述的气缸支撑柱（522）固定安装在废料收集腔（21）的上表面，支撑头（523）通过连接部分与升降驱动气缸（521）相连接且排烟管道（51）设置在升降驱动气缸（521）驱动端处的嵌置板上，使得升降驱动气缸（521）能够带动排烟管道（51）做升降运动。

3.根据权利要求2所述的智能夹具，其特征在于：所述的连接部分包括两块连接板（524）和连接柱（525），两块连接板（524）通过连接柱（525）连接且两块连接板（524）和连接柱（525）之间构成一个容纳排烟管道（51）穿过的通道，两块连接板（524）分别位于排烟管道（51）的两侧，其中一块连接板（524）与升降驱动气缸（521）的壳体固定连接、另一块连接板（524）通过关节轴承与支撑头（523）连接且关节轴承端部的球形头嵌入到支撑头（523）上的径向凹槽中。

4.根据权利要求1或2所述的智能夹具，其特征在于：所述的排烟管道（51）为软管且其顶部为漏斗状，排烟管道（51）的顶部开口能够对准压板（41）前端的通孔（411）并位于该通孔（411）的下方，以便更好的收集烟尘和废料。

5.根据权利要求1所述的智能夹具，其特征在于：所述的压紧装置（4）通过支撑柱（31）固定安装在废料收集腔（21）的上表面，所述的压紧装置（4）包括压板（41）和控制压板（41）开合的开合机构（42），开合机构（42）固定在支撑柱（31）上，在压板（41）的前端设有用于与工件（6）的表面紧密贴合的压紧仿形块（43），与切割孔位对应设置的通孔（411）贯通压板（41）和压紧仿形块（43）。

6.根据权利要求1所述的智能夹具，其特征在于：所述的支撑装置（3）包括支撑柱（31）、由支撑柱（31）支撑起来的工件支撑板（32），以及安装在工件支撑板（32）上并对工件（6）起到支撑和定位作用的支撑仿形块（33），在工件支撑板（32）上设有若干个用于检测工件（6）是否准确定位的传感器（34）；将工件（6）置于夹具本体（2）上之后，夹具控制柜（23）内的夹具控制系统会控制传感器（34）发出距离测试信号，检测传感器（34）和其上方的工件（6）之间的距离，如果多个传感器（34）测试所得的距离数值都与夹具控制系统中设置的距离数值一致，则说明工件（6）定位准确，否则夹具控制系统会发出工件（6）未正确定位的信号，提示操作人员检查工件（6）的放置情况，直至工件（6）与工件支撑板（32）上的支撑仿形块（33）完全吻合准确定位为止。

7.根据权利要求1所述的智能夹具，其特征在于：所述的基座（1）由两块大小相等形状相同的矩形基座和连接两块矩形基座对应端的连接板构成，基座（1）上设有对称设置的两个定位销（11）和两排用以支撑夹具本体（2）的万向球（12），在夹具本体（2）的底部分别设有与（11）对应设置的定位环（24）、且基座（1）上设有限定夹具本体（2）位置的防撞块（15）与定位销（11）相配合。

8.根据权利要求1或7所述的智能夹具，其特征在于：所述的基座（1）上设有一定位机构（13），该定位机构（13）上的定位块（14）在气缸的驱动下能够做伸缩运动，使得定位块（14）能够插入专用叉车（7）对应侧的定位槽（71）中以完成专用叉车（7）和基座（1）之间的定位锁定，且专用叉车（7）上设有与防撞块（15）相配合的限位块（72）。

9.根据权利要求8所述的智能夹具，其特征在于：所述的专用叉车（7）上设有能够升降夹具本体（2）的浮球升降机构（73）。

10.根据权利要求8所述的智能夹具，其特征在于：所述基座（1）的内侧面上分别设有滚轮（16），滚轮（16）用于减少基座（1）和专用叉车（7）之间的摩擦，使专用叉车（7）平稳顺利的进入到两块矩形基座之间。

11.根据权利要求1所述的智能夹具，其特征在于：所述废料收集腔（21）的上表面设置有雷达支架推送组件（8），雷达支架推送组件（8）由支架座（81）、传感器（82）、推送机构（83）和雷达支撑柱（84）组成，所述的支架座（81）固定安装在推送机构（83）的一端、传感器（82）固定安装在支架座（81）上并处于支架座（81）的旁侧，推送机构（83）安装在雷达支撑柱（84）的顶端且雷达支撑柱（84）固定安装在废料收集腔（21）的上表面；所述的推送机构（83）能够推动支架座（81）将雷达支架推送到切割孔位处并将雷达支架粘贴到工件（6）上，然后推送机构（83）带动支架座（81）退回原位，完成雷达支架的安装。

12.根据权利要求11所述的智能夹具，其特征在于：所述的推送机构（83）通过线缆与夹具控制柜（23）连接，以实现夹具控制柜（23）对推送机构（83）的智能控制。

13.根据权利要求1或12所述的智能夹具，其特征在于：所述的夹具控制柜（23）通过航插连接板（25）与中央控制系统连接并受中央控制系统的控制，实现该智能夹具与激光切割设备和除尘装置的联动。

14.一种智能夹具的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：

a、将工件（6）放置在夹具本体（2）上，通过支撑装置（3）上的支撑仿形块（33）完成工件（6）的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器（34）检测工件（6）是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；

b、通过控制压板（41）的开合机构（42），使压板（41）压合到切割孔位所处的工件（6）的上表面且切割孔位与通孔（411）相对应；

c、通过控制升降驱动气缸（521）驱动排烟管道（51）上升至切割孔位的下方，排烟管道（51）的漏斗入口与压板（41）上的通孔（411）相对应且分别处于工件（6）的切割孔位的上方和下方，至此工件就位（6）结束，准备激光切割；

d、中央控制系统控制激光加工设备对工件（6）的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道（51）落入废料收集腔（21）中并通过烟道接口（22）输入到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；

f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸（521）驱动排烟管道（51）下降远离工件（6）、控制开合机构（42）驱动压板（41）上升远离工件（6）的上表面，解除工件（6）被夹持的状态并将工件（6）从夹具本体（2）上取下。

15.一种智能夹具的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：

a、放置雷达支架在支架座（81）上之后，支架座（81）旁侧的传感器（82）发出传感信号检查雷达支架是否正确放入，确认正确放入后自动进入下一步；

b、将工件（6）放置在夹具本体（2）上，通过支撑装置（3）上的支撑仿形块（33）完成工件（6）的支撑和定位，夹具控制系统通过传感器（34）检测工件（6）是否正确定位，确认正确定位后自动进入下一步；

c、通过控制压板（41）的开合机构（42），使压板（41）压合到切割孔位所处的工件（6）的上表面且切割孔位与通孔（411）相对应；

d、通过控制升降驱动气缸（521）驱动排烟管道（51）上升至切割孔位的下方，排烟管道（51）的漏斗入口与压板（41）上的通孔（411）相对应且分别处于工件（6）的切割孔位的上方和下方，至此工件就位（6）结束，准备激光切割；

e、中央控制系统控制激光加工设备对工件（6）的切割孔位进行预订轨迹的切割并同时启动除尘装置，激光切割产生的废料由排烟管道（51）落入废料收集腔（21）中并通过烟道接口（22）输出到除尘装置中，经除尘装置净化后排出室外；

f、激光切割工序完成后，夹具控制系统控制升降驱动气缸（521）驱动排烟管道（51）下降远离工件（6），给下一步的雷达支架粘贴腾出作业空间；

g、通过控制雷达支架推送组件（8）中的推送机构（83）驱动支架座（81）带动其上的雷达支架靠近工件（6）上的切割孔位，直至雷达支架上表面与工件（6）的切割孔位处的内壁接触，雷达支架通过其上的粘胶实现与工件（6）的粘贴固定；

h、雷达支架粘贴完成后，夹具控制系统控制推送机构（83）驱动支架座（81）远离工件（6）、夹具控制系统控制开合机构（42）驱动压板（41）上升远离工件（6）的上表面，解除工件（6）被夹持的状态并将工件（6）从夹具本体（2）上取下。