CN110695527B - 激光切割与焊接一体化工作站及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光切割与焊接一体化工作站，包括两个工位，工位包括框架和设置在框架顶部的固定底板，固定底板上安装有用于固定待加工工件的工装组件，在两个工位之间设置有两个钢墩底座，在两个钢墩底座上分别设置有机械手，两个机械手分别为焊接机械手和切割机械手，焊接机械手的执行末端设置有激光焊接头，切割机械手的执行末端设置有激光切割头；本发明将激光切割与激光焊接两个工序设计整合为一个工序的自动化生产工作站，实现在一个工序中完成激光切割与焊接工作，提高生产效率，节省生产时间和生产场地，降低操作人员劳动强度，降低企业生产成本，节省资源，提升产品质量，非常适用于在汽车保险杠、车灯加工制造等方面进行推广应用。

Description

激光切割与焊接一体化工作站及工作方法
技术领域
本发明涉及一种将激光切割与激光焊接两个工序设计整合为一个工序的自动化生产工作站，尤其涉及一种激光切割与焊接一体化工作站及工作方法，属于激光切割与激光焊接技术领域。
背景技术
目前，工业制造利用激光进行切割与焊接正稳步发展，激光的发射角极小，它几乎是高度平等准直的光束，能实现定向集中发射，激光的高亮度特性，也正是其能量高度集中的体现，经过透镜聚焦之后，焦点附近能够形成数千度的高温，甚至上万度的高温，这种特性使得它几乎能加工所有的材料；激光的高方向性使其能在有效地传递较长距离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，几乎是沿着平行方向发射的；光的颜色是由光的波长决定的，而光都会有一定的波长范围，其波长范围越窄，表现出来的单色性就会越好，对于普通的光源，由于谱线宽度比较大，频率范围过宽，表现出来的颜色就会比较杂；激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯；光波是由无数光量子所组成的，从激光器中发射出来的光量子由于共振原理，在波长、频率、偏振方向上都是一致的，所以与普通光源相比，激光的相干性要强得多。
在汽车行业中，保险杠在制作过程中需要安装雷达支架，根据具体设计要求需要焊接雷达支架的数量，主要目的是减少驾驶盲区，提高驾驶者安全驾驶系数，当然，在焊接雷达支架的过程中，往往要兼顾其实用性、稳定性和美观性；目前，保险杠在安装雷达支架过程中，利用激光切割与激光焊接是独立存在于生产中，保险杠按照设计要求首先完成激光切割后，进入下道激光焊接工序，采用激光焊接技术将雷达支架与保险杠全封闭密封焊接，完成保险杠与雷达支架的固定连接生产工作；这种制作过程具有以下缺点：首先，激光切割与激光焊接两个工序是分别独立存在的，也是分别独立生产，因此，在每次生产过程中，都必须独立定位，即在加工前分别定位工作，无形中增加了重复工作的时间，生产成本高，还影响切割孔位和支架焊接精度，同时，需要进行两次工装转换，对工装的一致性、操作人员工作的认真严谨程度提出更高的要求，因为客观公差和操作人员随机性误差，容易出现批量产品一致性问题，产品质量合格率低；激光切割与激光焊接两个工序可以理解为流水式生产，对工作人员的衔接程度也提出更高的要求；而且还增加了生产流水线长度，不利于质量管控，也不利于参与人员技术能力的系统性、全面性提升。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种激光切割与焊接一体化工作站，同时本发明还公开了一种激光切割与焊接一体化的工作方法，将激光切割与激光焊接两个工序设计整合为一个工序的自动化生产工作站，实现在一个工序中完成激光切割与焊接工作，提高生产效率，节省生产时间和生产场地，降低操作人员劳动强度，降低企业生产成本，节省资源，提升产品质量，非常适用于在汽车保险杠、车灯加工制造等方面进行推广应用。
本发明所采用的技术方案为：
激光切割与焊接一体化工作站，包括相互平行且对称设置的两个工位，所述工位包括框架和设置在框架顶部的固定底板，所述固定底板上安装有用于固定待加工保险杠工件的保险杠工装组件或用于固定待加工雾灯工件的雾灯工装组件，在两个工位之间设置有两个钢墩底座，在两个钢墩底座上分别设置有机械手，两个机械手分别为焊接机械手和切割机械手，所述焊接机械手的执行末端设置有激光焊接头，在焊接机械手旁边设置有为激光焊接头供给激光的焊接激光器，所述切割机械手的执行末端设置有CO2激光器，并在CO2激光器上设置有激光切割头。
作为本发明的进一步优选，所述的工位还包括设置在框架内部的两个下料斗，在两个下料斗的底部分别设置有废料抽屉，在与两个下料斗对应的固定底板上分别形成有两个下料口。
作为本发明的进一步优选，所述的下料斗通过除尘管道与外部除尘器连通。
作为本发明的进一步优选，所述的保险杠工装组件包括保险杠工装底板和保险杠仿形模具，所述保险杠仿形模具设置在保险杠工装底板的中心位置，在保险杠仿形模具两侧的保险杠工装底板上分别对称设置有侧支架、上压夹紧机构、两个中间支架以及两个雷达支架安装组件，在保险杠仿形模具两侧的保险杠工装底板上分别形成有与固定底板上两个下料口对应的开口，位于保险杠仿形模具同一侧的两个中间支架分别安装在开口的前侧边沿处和后侧边沿处，所述保险杠仿形模具、中间支架以及侧支架上分别设置有吸盘，在保险杠仿形模具前方的保险杠工装底板上设置有旋转压紧机构，在旋转压紧机构两侧分别设置一个雷达支架安装组件，两个侧支架分别设置在保险杠工装底板的两端，两个上压夹紧机构分别设置在两个侧支架的后侧，在每个上压夹紧机构旁边分别设置一个雷达支架安装组件；
所述的雾灯工装组件包括雾灯工装底板和雾灯仿形模具，所述雾灯仿形模具设置在雾灯工装底板上，在雾灯工装底板上还设置有旋转压紧机构和雷达支架安装组件。
作为本发明的进一步优选，在保险杠工装底板和雾灯工装底板的后侧边沿处分别设置有产品识别感应片，在工位的框架上设置有与产品识别感应片对应的产品识别接近开关。
作为本发明的进一步优选，在保险杠仿形模具和雾灯仿形模具上分别设置有用于感知工件的工件识别接近开关。
作为本发明的进一步优选，在工位的固定底板上设置有定位销，保险杠工装底板和雾灯工装底板分别通过定位销安装在固定底板上，并分别通过快速锁紧扳手固定在固定底板上。
作为本发明的进一步优选，所述的雷达支架安装组件包括雷达支架摆放机构和底部支撑机构，所述雷达支架摆放机构包括摆放立柱和摆放气缸，所述摆放气缸通过旋转装置转动安装在摆放立柱上，摆放气缸的执行手臂末端安装有气动夹爪，气动夹爪的两个爪臂分别连接有夹爪支架，在两个夹爪支架上分别设置有用于夹持待安装雷达支架工件的亚克力仿形板；所述底部支撑机构包括支撑立柱和导杆式气缸，导杆式气缸固定安装在支撑立柱上，在导杆式气缸的执行端设置有优力胶支撑垫；
所述的上压夹紧机构包括上压立柱和上压气缸，所述上压气缸通过旋转装置转动安装在上压立柱上，上压气缸的执行手臂末端安装有压条；
所述的旋转压紧机构包括底座和旋转下压气缸，旋转下压气缸通过底座竖直安装在保险杠工装底板或雾灯工装底板上，旋转下压气缸的执行端向上，在旋转下压气缸的执行端上安装有两个旋转臂，两个旋转臂之间的夹角为90度，每个旋转臂的末端均连接有螺杆，且螺杆位于旋转臂的下方并与旋转臂垂直，在螺杆的底端设置有压帽。
作为本发明的进一步优选，在两个工位的外围设置有壳体，与两个工位对应的壳体前端和后端分别设置有升降门、按钮盒以及声光报警灯，在壳体的两侧分别设置有侧门，所述升降门和侧门上分别设置有观察窗，所述壳体的顶部设置有多个吹气风扇，电器柜、工控机以及机械手控制器均设置在壳体内部空间中，在壳体上还设置有与电器柜连通的接线面板以及与工控机连通的显示器和键盘鼠标，其中键盘鼠标通过翻盖式键盘鼠标托设置在壳体上。
激光切割与焊接一体化工作方法，包括以下步骤：
（1）当加工保险杠工件时，首先操作人员将用于固定待加工保险杠工件的保险杠工装组件安装到工位的固定底板上，然后操作人员将保险杠工件放置在保险杠工装组件的保险杠仿形模具上，保险杠工件的外表面分别与保险杠仿形模具、中间支架以及侧支架上设置的吸盘接触，并通过上压夹紧机构和旋转压紧机构进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件分别上料至雷达支架安装组件上；
当加工雾灯工件时，首先操作人员将用于固定待加工雾灯工件的雾灯工装组件安装到工位的固定底板上，然后操作人员将雾灯工件放置在雾灯工装组件的雾灯仿形模具上，并通过旋转压紧机构进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件上料至雷达支架安装组件上；
（2）两个工位命名为一号工位和二号工位，启动两个机械手，切割机械手首先开始动作并驱动激光切割头位移至一号工位上，使激光切割头对一号工位上的保险杠工件或雾灯工件进行切割作业，此时焊接机械手保持原点位置待命；当一号工位上的切割作业完成后，切割机械手继续动作并驱动激光切割头位移至二号工位上，使激光切割头对二号工位上的保险杠工件或雾灯工件进行切割作业，此时一号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件压紧在保险杠工件或雾灯工件的待焊接位置，焊接机械手开始动作并驱动激光焊接头位移至一号工位上，使激光焊接头对一号工位上的雷达支架工件进行焊接作业，将雷达支架工件焊接固定在保险杠工件或雾灯工件上；当二号工位上的切割作业完成后，切割机械手恢复至原点位置待命；此时二号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件压紧在保险杠工件或雾灯工件的待焊接位置，当一号工位的焊接作业完成后，焊接机械手继续动作并驱动激光焊接头位移至二号工位上，使激光焊接头对二号工位上雷达支架工件进行焊接作业，将雷达支架工件焊接固定在保险杠工件或雾灯工件上；当二号工位上的焊接作业完成后，焊接机械手恢复至原点位置待命；
（3）在一号工位的焊接作业完成后、二号工位的焊接作业过程中，操作人员即可对一号工位进行换料操作，将一号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件或雾灯工件取下，更换下一个待加工的保险杠工件或雾灯工件，然后重复步骤（2）；在二号工位的焊接作业完成后、一号工位的再次切割作业过程中，操作人员即可对二号工位进行换料操作，将二号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件或雾灯工件取下，更换下一个待加工的保险杠工件或雾灯工件；如此往复循环工作。
本发明的有益效果在于：将激光切割与激光焊接两个工序设计整合为一个工序的自动化生产工作站，实现在一个工序中完成激光切割与焊接工作，提高生产效率，节省生产时间和生产场地，降低操作人员劳动强度，降低企业生产成本，节省资源，提升产品质量，非常适用于在汽车保险杠、车灯加工制造等方面进行推广应用。
附图说明
图1为本发明外观立体结构示意图一；
图2为本发明外观立体结构示意图二；
图3为本发明外观立体结构示意图三；
图4为本发明外观顶部结构示意图；
图5为本发明外观底部结构示意图；
图6为本发明去除壳体及部分部件后的结构示意图一；
图7为本发明去除壳体及部分部件后的结构示意图二；
图8为本发明机械手的结构示意图；
图9为本发明加工保险杠工件时的工位结构示意图一；
图10为本发明加工保险杠工件时的工位结构示意图二；
图11为本发明加工保险杠工件时的工位结构示意图三；
图12为本发明加工保险杠工件时的工位结构示意图四；
图13为本发明加工保险杠工件时的保险杠工装组件中间位置结构示意图；
图14为本发明加工保险杠工件时的保险杠工装组件端部位置结构示意图；
图15为本发明雷达支架摆放机构结构示意图；
图16为本发明上压夹紧机构结构示意图；
图17为本发明旋转压紧机构结构示意图；
图18为本发明工位的立体结构示意图；
图19为本发明工位的正面结构示意图；
图20为本发明底部支撑机构的结构示意图；
图21为本发明加工雾灯工件时的工位结构示意图一；
图22为本发明加工雾灯工件时的工位结构示意图二；
图23为本发明加工雾灯工件时的工位结构示意图三；
图24为本发明加工雾灯工件时的工位结构示意图四；
图25为本发明加工雾灯工件时的工位结构示意图五；
图26为本发明加工雾灯工件时的雾灯工装组件结构示意图一；
图27为本发明加工雾灯工件时的雾灯工装组件结构示意图二；
图28为本发明雷达支架摆放机构动作结构示意图；
图29为本发明上压夹紧机构动作结构示意图；
图中主要附图标记含义如下：
1-壳体，2-显示器，3-翻盖式键盘鼠标托，4-工控机，5-电器柜，6-接线面板，7-升降门，8-观察窗，9-按钮盒，10-声光报警灯，101-吹气风扇，102-侧门，11-焊接机械手，12-切割机械手，13-机械手控制器，14-钢墩底座，15-焊接激光器，16-激光焊接头，17-CO2激光器，18-激光切割头，21-保险杠工件，22-雷达支架工件，23-雾灯工件，24-产品识别接近开关，25-产品识别感应片，26-工件识别接近开关，27-执行手臂，28-旋转装置，31-工位，32-框架，33-下料斗，34-废料抽屉，35-固定底板，36-除尘管道，37-定位销，38-快速锁紧扳手，41-保险杠工装底板，42-保险杠仿形模具，43-中间支架，44-侧支架，45-吸盘，46-雾灯工装底板，47-雾灯仿形模具，51-雷达支架摆放机构，52-摆放立柱，53-摆放气缸，54-气动夹爪，55-夹爪支架，56-亚克力仿形板，61-上压夹紧机构，62-上压立柱，63-上压气缸，64-压条，71-旋转压紧机构，72-底座，73-旋转下压气缸，74-旋转臂，75-螺杆，76-压帽，81-底部支撑机构，82-支撑立柱，83-导杆式气缸，84-优力胶支撑垫。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。
实施例一
如图1-20所示：本实施例是一种激光切割与焊接一体化工作站，包括相互平行且对称设置的两个工位31，工位31包括框架32和设置在框架32顶部的固定底板35，固定底板35上安装有用于固定待加工保险杠工件21的保险杠工装组件，在两个工位31之间设置有两个钢墩底座14，在两个钢墩底座14上分别设置有机械手，两个机械手分别为焊接机械手11和切割机械手12，焊接机械手11的执行末端设置有激光焊接头16，在焊接机械手11旁边设置有为激光焊接头16供给激光的焊接激光器15，切割机械手12的执行末端设置有CO2激光器17，并在CO2激光器17上设置有激光切割头18。
本实施例中，工位31还包括设置在框架32内部的两个下料斗33，在两个下料斗33的底部分别设置有废料抽屉34，在与两个下料斗33对应的固定底板35上分别形成有两个下料口；切割作业产生的废料经下料口和下料斗33落入废料抽屉34中，本实施例中的下料斗33还通过除尘管道36与外部除尘器连通；用于排出切割与焊接作业过程中产生的烟雾颗粒。
本实施例中，保险杠工装组件包括保险杠工装底板41和保险杠仿形模具42，保险杠仿形模具42设置在保险杠工装底板41的中心位置，在保险杠仿形模具42两侧的保险杠工装底板41上分别对称设置有侧支架44、上压夹紧机构61、两个中间支架43以及两个雷达支架安装组件，在保险杠仿形模具42两侧的保险杠工装底板41上分别形成有与固定底板35上两个下料口对应的开口，位于保险杠仿形模具42同一侧的两个中间支架43分别安装在开口的前侧边沿处和后侧边沿处，保险杠仿形模具42、中间支架43以及侧支架44上分别设置有吸盘45，保证保险杠工件21与保险杠仿形模具42、中间支架43以及侧支架44接触贴合，防止硬性接触，支撑效果好；在保险杠仿形模具42前方的保险杠工装底板41上设置有旋转压紧机构71，在旋转压紧机构71两侧分别设置一个雷达支架安装组件，两个侧支架44分别设置在保险杠工装底板41的两端，两个上压夹紧机构61分别设置在两个侧支架44的后侧，在每个上压夹紧机构61旁边分别设置一个雷达支架安装组件。
本实施例在保险杠工装底板41的后侧边沿处设置有产品识别感应片25，在工位31的框架32上设置有与产品识别感应片25对应的产品识别接近开关24；通过产品识别接近开关24和产品识别感应片25配合自动识别确认具体的工装组件类型，不同类型工装组件上的产品识别感应片25安装位置不同，从而达到识别确认的作用；在保险杠仿形模具42上设置有用于感知工件的工件识别接近开关26；用于感应工件有无和是否安装到位。
本实施例在工位31的固定底板35上设置有定位销37，保险杠工装底板41通过定位销37安装在固定底板35上，并通过快速锁紧扳手38固定在固定底板35上；便于快速更换不同的工装组件。
本实施例中的雷达支架安装组件包括雷达支架摆放机构51和底部支撑机构81，如图15所示，雷达支架摆放机构51包括摆放立柱52和摆放气缸53，摆放气缸53通过旋转装置28转动安装在摆放立柱52上，摆放气缸53的执行手臂27末端安装有气动夹爪54，气动夹爪54的两个爪臂分别连接有夹爪支架55，在两个夹爪支架55上分别设置有用于夹持待安装雷达支架工件22的亚克力仿形板56；如图28所示，摆放气缸53的执行手臂27是在垂直方向上动作；如图20所示，底部支撑机构81包括支撑立柱82和导杆式气缸83，导杆式气缸83固定安装在支撑立柱82上，在导杆式气缸83的执行端设置有优力胶支撑垫84；工作时，通过旋转装置28驱动摆放气缸53在摆放立柱52上转动，用以调整摆放气缸53的位置姿态，即调整雷达支架工件22的预设安装角度；气动夹爪54用于夹持待安装雷达支架工件22，摆放气缸53通过执行手臂27驱动气动夹爪54位移至工作状态，使气动夹爪54夹持雷达支架工件22并将雷达支架工件22准确的放置在保险杠工件21内表面待焊接位置，并持续施加压力，直到焊接结束后，气动夹爪54释放雷达支架工件22，摆放气缸53再通过执行手臂27驱动气动夹爪54位移恢复至初始状态，其中，在气动夹爪54夹持雷达支架工件22并将雷达支架工件22准确的放置在保险杠工件21内表面待焊接位置时，底部支撑机构81的导杆式气缸83驱动优力胶支撑垫84支撑在保险杠工件21待焊接位置的外表面，使优力胶支撑垫84与雷达支架工件22之间形成相对的作用力，从而使雷达支架工件22与保险杠工件21内表面更好的接触贴合。
如图16所示，本实施例中的上压夹紧机构61包括上压立柱62和上压气缸63，上压气缸63通过旋转装置28转动安装在上压立柱62上，上压气缸63的执行手臂27末端安装有压条64；如图29所示，上压气缸63的执行手臂27是在垂直方向上动作；工作时，通过旋转装置28驱动上压气缸63在上压立柱62上转动，用以调整上压气缸63的位置姿态，上压气缸63通过执行手臂27驱动压条64位移至工作状态，使压条64压紧在保险杠工件21内表面，用于固定保险杠工件21；切割与焊接作业结束后，上压气缸63再通过执行手臂27驱动压条64位移恢复至初始状态，用于释放保险杠工件21。
如图17所示，本实施例中的旋转压紧机构71包括底座72和旋转下压气缸73，旋转下压气缸73通过底座72竖直安装在保险杠工装底板41上，旋转下压气缸73的执行端向上，在旋转下压气缸73的执行端上安装有两个旋转臂74，两个旋转臂74之间的夹角为90度，每个旋转臂74的末端均连接有螺杆75，且螺杆75位于旋转臂74的下方并与旋转臂74垂直，在螺杆75的底端设置有压帽76；工作时，旋转下压气缸73首先驱动两个旋转臂74转动，然后驱动两个旋转臂74向下移动，使两个旋转臂74上螺杆75底端设置的压帽76分别与保险杠工件21的内表面接触并施加一个向下的作用力，用以固定保险杠工件21；切割与焊接作业结束后，旋转下压气缸73首先驱动两个旋转臂74向上移动，然后再驱动两个旋转臂74转动，用以释放保险杠工件21。
本实施例在两个工位31的外围设置有壳体1，与两个工位31对应的壳体1前端和后端分别设置有升降门7、按钮盒9以及声光报警灯10，在壳体1的两侧分别设置有侧门102，升降门7和侧门102上分别设置有观察窗8，壳体1的顶部设置有多个吹气风扇101，电器柜5、工控机4以及机械手控制器13均设置在壳体1内部空间中，在壳体1上还设置有与电器柜5连通的接线面板6以及与工控机4连通的显示器2和键盘鼠标，其中键盘鼠标通过翻盖式键盘鼠标托3设置在壳体1上；其中按钮盒9用于控制升降门7的升降运动，升降门7上升为打开状态，升降门7下降为关闭状态，独立的开关控制方便换料操作，且升降门7在关闭状态的情况下工作站才能正常运行进行切割与焊接作业，确保生产安全；按钮盒9上也可以设置急停按钮，便于特殊情况下紧急停止工作站运行；声光报警灯10用于声光报警；吹气风扇101用于对壳体1内部进行换气作业；电器柜5用于为工作站提供电力供应；本实施例中的机械手采用六轴工业机器人，每个机械手均配有一个机械手控制器13；工控机4用于控制工作站的工作运行以及切割与焊接作业过程，在实际应用时，工控机4可以选用研华工控机（IPC-610L）。
实施例二
本实施例也是一种激光切割与焊接一体化工作站，但是本实施例与实施例一结构相似，其区别仅在于：如图21-27所示，本实施例是在工位31的固定底板35上安装用于固定待加工雾灯工件23的雾灯工装组件，雾灯工装组件包括雾灯工装底板46和雾灯仿形模具47，雾灯工装底板46通过定位销37安装在固定底板35上，并通过快速锁紧扳手38固定在固定底板35上，雾灯仿形模具47设置在雾灯工装底板46上，在雾灯工装底板46上还设置有旋转压紧机构71和雷达支架安装组件；在雾灯工装底板46的后侧边沿处设置有产品识别感应片25，在工位31的框架32上设置有与产品识别感应片25对应的产品识别接近开关24，在雾灯仿形模具47上也设置有用于感知工件的工件识别接近开关26；其中，雾灯仿形模具47包括两个侧板，在两个侧板之间倾斜设置有一块斜板，斜板上设置有与雾灯工件23配合的柱状体结构，在斜板上形成有通孔，与斜板上通孔对应的雾灯工装底板46上也形成有开口，且雾灯工装底板46上的开口与固定底板35上的下料口对应，雷达支架安装组件中的雷达支架摆放机构51设置在雾灯工装底板46上，雷达支架安装组件中的底部支撑机构81设置在斜板上的通孔内，工件识别接近开关26也设置在斜板上的通孔内。
激光切割与焊接一体化工作方法，包括以下步骤：
（1）当加工保险杠工件21时，首先操作人员将用于固定待加工保险杠工件21的保险杠工装组件安装到工位31的固定底板35上，然后操作人员将保险杠工件21放置在保险杠工装组件的保险杠仿形模具42上，保险杠工件21的外表面分别与保险杠仿形模具42、中间支架43以及侧支架44上设置的吸盘45接触，并通过上压夹紧机构61和旋转压紧机构71进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件22分别上料至雷达支架安装组件上；
当加工雾灯工件23时，首先操作人员将用于固定待加工雾灯工件23的雾灯工装组件安装到工位31的固定底板35上，然后操作人员将雾灯工件23放置在雾灯工装组件的雾灯仿形模具47上，并通过旋转压紧机构71进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件22上料至雷达支架安装组件上；
（2）两个工位31命名为一号工位和二号工位，启动两个机械手，切割机械手12首先开始动作并驱动激光切割头18位移至一号工位上，使激光切割头18对一号工位上的保险杠工件21或雾灯工件23进行切割作业，此时焊接机械手11保持原点位置待命；当一号工位上的切割作业完成后，切割机械手12继续动作并驱动激光切割头18位移至二号工位上，使激光切割头18对二号工位上的保险杠工件21或雾灯工件23进行切割作业，此时一号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件22压紧在保险杠工件21或雾灯工件23的待焊接位置，焊接机械手11开始动作并驱动激光焊接头16位移至一号工位上，使激光焊接头16对一号工位上的雷达支架工件22进行焊接作业，将雷达支架工件22焊接固定在保险杠工件21或雾灯工件23上；当二号工位上的切割作业完成后，切割机械手12恢复至原点位置待命；此时二号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件22压紧在保险杠工件21或雾灯工件23的待焊接位置，当一号工位的焊接作业完成后，焊接机械手11继续动作并驱动激光焊接头16位移至二号工位上，使激光焊接头16对二号工位上雷达支架工件22进行焊接作业，将雷达支架工件22焊接固定在保险杠工件21或雾灯工件23上；当二号工位上的焊接作业完成后，焊接机械手11恢复至原点位置待命；
（3）在一号工位的焊接作业完成后、二号工位的焊接作业过程中，操作人员即可对一号工位进行换料操作，将一号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件21或雾灯工件23取下，更换下一个待加工的保险杠工件21或雾灯工件23，然后重复步骤（2）；在二号工位的焊接作业完成后、一号工位的再次切割作业过程中，操作人员即可对二号工位进行换料操作，将二号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件21或雾灯工件23取下，更换下一个待加工的保险杠工件21或雾灯工件23；如此往复循环工作。
本发明将激光切割与激光焊接两个工序设计整合为一个工序的自动化生产工作站，实现在一个工序中完成激光切割与焊接工作，提高生产效率，节省生产时间和生产场地，降低操作人员劳动强度，降低企业生产成本，节省资源，提升产品质量，非常适用于在汽车保险杠、车灯加工制造等方面进行推广应用。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。

Claims (6)

1.激光切割与焊接一体化工作站，其特征在于：包括相互平行且对称设置的两个工位，所述工位包括框架和设置在框架顶部的固定底板，所述固定底板上安装有用于固定待加工保险杠工件的保险杠工装组件或用于固定待加工雾灯工件的雾灯工装组件，在两个工位之间设置有两个钢墩底座，在两个钢墩底座上分别设置有机械手，两个机械手分别为焊接机械手和切割机械手，所述焊接机械手的执行末端设置有激光焊接头，在焊接机械手旁边设置有为激光焊接头供给激光的焊接激光器，所述切割机械手的执行末端设置有CO2激光器，并在CO2激光器上设置有激光切割头；
所述的工位还包括设置在框架内部的两个下料斗，在两个下料斗的底部分别设置有废料抽屉，在与两个下料斗对应的固定底板上分别形成有两个下料口；
所述的保险杠工装组件包括保险杠工装底板和保险杠仿形模具，所述保险杠仿形模具设置在保险杠工装底板的中心位置，在保险杠仿形模具两侧的保险杠工装底板上分别对称设置有侧支架、上压夹紧机构、两个中间支架以及两个雷达支架安装组件，在保险杠仿形模具两侧的保险杠工装底板上分别形成有与固定底板上两个下料口对应的开口，位于保险杠仿形模具同一侧的两个中间支架分别安装在开口的前侧边沿处和后侧边沿处，所述保险杠仿形模具、中间支架以及侧支架上分别设置有吸盘，在保险杠仿形模具前方的保险杠工装底板上设置有旋转压紧机构，在旋转压紧机构两侧分别设置一个雷达支架安装组件，两个侧支架分别设置在保险杠工装底板的两端，两个上压夹紧机构分别设置在两个侧支架的后侧，在每个上压夹紧机构旁边分别设置一个雷达支架安装组件；所述的雾灯工装组件包括雾灯工装底板和雾灯仿形模具，所述雾灯仿形模具设置在雾灯工装底板上，在雾灯工装底板上还设置有旋转压紧机构和雷达支架安装组件；
所述的雷达支架安装组件包括雷达支架摆放机构和底部支撑机构，所述雷达支架摆放机构包括摆放立柱和摆放气缸，所述摆放气缸通过旋转装置转动安装在摆放立柱上，摆放气缸的执行手臂末端安装有气动夹爪，气动夹爪的两个爪臂分别连接有夹爪支架，在两个夹爪支架上分别设置有用于夹持待安装雷达支架工件的亚克力仿形板；所述底部支撑机构包括支撑立柱和导杆式气缸，导杆式气缸固定安装在支撑立柱上，在导杆式气缸的执行端设置有优力胶支撑垫；
所述的上压夹紧机构包括上压立柱和上压气缸，所述上压气缸通过旋转装置转动安装在上压立柱上，上压气缸的执行手臂末端安装有压条；
所述的旋转压紧机构包括底座和旋转下压气缸，旋转下压气缸通过底座竖直安装在保险杠工装底板或雾灯工装底板上，旋转下压气缸的执行端向上，在旋转下压气缸的执行端上安装有两个旋转臂，两个旋转臂之间的夹角为90度，每个旋转臂的末端均连接有螺杆，且螺杆位于旋转臂的下方并与旋转臂垂直，在螺杆的底端设置有压帽；
在两个工位的外围设置有壳体，与两个工位对应的壳体前端和后端分别设置有升降门、按钮盒以及声光报警灯，在壳体的两侧分别设置有侧门，所述升降门和侧门上分别设置有观察窗，所述壳体的顶部设置有多个吹气风扇，电器柜、工控机以及机械手控制器均设置在壳体内部空间中，在壳体上还设置有与电器柜连通的接线面板以及与工控机连通的显示器和键盘鼠标，其中键盘鼠标通过翻盖式键盘鼠标托设置在壳体上。
2.根据权利要求1所述的激光切割与焊接一体化工作站，其特征在于，所述的下料斗通过除尘管道与外部除尘器连通。
3.根据权利要求1所述的激光切割与焊接一体化工作站，其特征在于，在保险杠工装底板和雾灯工装底板的后侧边沿处分别设置有产品识别感应片，在工位的框架上设置有与产品识别感应片对应的产品识别接近开关。
4.根据权利要求1所述的激光切割与焊接一体化工作站，其特征在于，在保险杠仿形模具和雾灯仿形模具上分别设置有用于感知工件的工件识别接近开关。
5.根据权利要求1所述的激光切割与焊接一体化工作站，其特征在于，在工位的固定底板上设置有定位销，保险杠工装底板和雾灯工装底板分别通过定位销安装在固定底板上，并分别通过快速锁紧扳手固定在固定底板上。
6.基于权利要求1所述激光切割与焊接一体化工作站的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)当加工保险杠工件时，首先操作人员将用于固定待加工保险杠工件的保险杠工装组件安装到工位的固定底板上，然后操作人员将保险杠工件放置在保险杠工装组件的保险杠仿形模具上，保险杠工件的外表面分别与保险杠仿形模具、中间支架以及侧支架上设置的吸盘接触，并通过上压夹紧机构和旋转压紧机构进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件分别上料至雷达支架安装组件上；
当加工雾灯工件时，首先操作人员将用于固定待加工雾灯工件的雾灯工装组件安装到工位的固定底板上，然后操作人员将雾灯工件放置在雾灯工装组件的雾灯仿形模具上，并通过旋转压紧机构进行压紧固定，然后操作人员将雷达支架工件上料至雷达支架安装组件上；
(2)两个工位命名为一号工位和二号工位，启动两个机械手，切割机械手首先开始动作并驱动激光切割头位移至一号工位上，使激光切割头对一号工位上的保险杠工件或雾灯工件进行切割作业，此时焊接机械手保持原点位置待命；当一号工位上的切割作业完成后，切割机械手继续动作并驱动激光切割头位移至二号工位上，使激光切割头对二号工位上的保险杠工件或雾灯工件进行切割作业，此时一号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件压紧在保险杠工件或雾灯工件的待焊接位置，焊接机械手开始动作并驱动激光焊接头位移至一号工位上，使激光焊接头对一号工位上的雷达支架工件进行焊接作业，将雷达支架工件焊接固定在保险杠工件或雾灯工件上；当二号工位上的切割作业完成后，切割机械手恢复至原点位置待命；此时二号工位上的雷达支架安装组件将雷达支架工件压紧在保险杠工件或雾灯工件的待焊接位置，当一号工位的焊接作业完成后，焊接机械手继续动作并驱动激光焊接头位移至二号工位上，使激光焊接头对二号工位上雷达支架工件进行焊接作业，将雷达支架工件焊接固定在保险杠工件或雾灯工件上；当二号工位上的焊接作业完成后，焊接机械手恢复至原点位置待命；
(3)在一号工位的焊接作业完成后、二号工位的焊接作业过程中，操作人员即可对一号工位进行换料操作，将一号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件或雾灯工件取下，更换下一个待加工的保险杠工件或雾灯工件，然后重复步骤(2)；在二号工位的焊接作业完成后、一号工位的再次切割作业过程中，操作人员即可对二号工位进行换料操作，将二号工位上切割与焊接作业完成后的保险杠工件或雾灯工件取下，更换下一个待加工的保险杠工件或雾灯工件；如此往复循环工作。
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