CN109676252A - 激光工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆加工的技术领域，尤其是涉及一种激光工作站。该激光工作站包括：激光房、激光源房、第一控制柜和第二控制柜；激光房能够呈封闭结构；在激光房内放置有定位机构、两个底座工作台、多个不同的激光装置、用于控制对应激光装置移动的机器人以及用于读取白车身信息的读写器；读写器与PLC控制系统电连接；定位机构用于对台车进行定位，两个底座工作台分别设置在定位机构的两侧，在底座工作台上至少设置一个机器人，且机器人能够在对应的底座工作台上移动位置。该激光工作站解决了在多种激光装置对车身进行加工，需要多个工作站，致使占用面积大的技术问题。

Description

激光工作站

技术领域

本发明涉及车辆加工的技术领域，尤其是涉及一种激光工作站。

背景技术

作为切割和焊接的新手段应用于汽车制造业，是一个具有很大发展潜力的重要方向。为充分发挥激光加工精益、敏捷和柔性的技术优势，以汽车车身的激光制造为重点，全面推动激光加工在汽车制造中的应用，实现汽车轻量化。据统计，采用激光技术制造车身，可节省约2/3的样车新车身开发模具和约70％的夹具，使生产周期缩短50％，白车身重量减少20％，制造精度和白车身总体质量显著提高。

但是，现有的激光加工工艺中，一种激光工艺需要单独一个工作站，如有激光切割和激光钎焊，则需要单独一个激光切割工作站和单独一个激光钎焊工作站，这样就大大增加了占用面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光工作站，以解决在多种激光装置对车身进行加工，需要多个工作站，致使占用面积大的技术问题。

本发明提供的激光工作站，包括：激光房、用于放置激光源的激光源房、用于放置PLC控制系统和总电源系统的第一控制柜和用于放置机器人控制系统的第二控制柜，所述PLC控制系统分别与所述激光源和所述机器人控制系统电连接；

所述激光房能够呈封闭结构；在所述激光房内放置有定位机构、两个底座工作台、多个不同的激光装置、用于控制对应所述激光装置移动的机器人以及用于读取白车身信息的读写器；所述读写器与所述PLC控制系统电连接；

所述定位机构用于对台车进行定位，两个所述底座工作台分别设置在所述定位机构的两侧，在所述底座工作台上至少设置一个所述机器人，且所述机器人能够在对应的所述底座工作台上移动位置。

进一步的，所述定位机构包括用于对所述台车导向的导向槽、设置在所述导向槽两侧的桩头框架以及对所述台车限位的限位件；

在两个所述桩头框架上连接有多个用于固定所述台车的支撑块，且多个所述支撑块沿所述桩头框架的长度方向分布；所述支撑块下端连接在地面上；

所述导向槽通过两个间隔设置的导向滑轨构成，且所述导向滑轨通过多个导向底座固定在地面上。

进一步的，在所述支撑块的上端设置有第一销孔，在所述台车设置与所述第一销孔对应的第二销孔，通过定位销依次穿过所述第二销孔和第一销孔实现定位。

进一步的，在所述激光房的前侧壁和后侧壁均设置有用于所述台车通过的第一门，且两个所述第一门与所述导向槽相通；

在所述激光房的左侧壁和右侧壁均设置有用于工作人员通过的第二门。

进一步的，多个所述激光装置包括激光熔焊装置、激光切割装置和激光钎焊装置；

所述激光熔焊装置包括激光熔焊头，所述激光切割装置包括激光切割头，所述激光钎焊装置包括激光钎焊头；多个所述机器人包括与所述激光熔焊头连接的第一机器人、与所述激光切割头连接的第二机器人以及与所述激光钎焊头连接的第三机器人；

两个所述底座工作台分别为第一底座工作台和第二底座工作台；

所述第一机器人位于所述第一底座工作台的一端，且所述第一机器人能够沿所述第一底座工作台的长度方向移动；所述第二机器人位于所述第二底座工作台的一端，且所述第一机器人与所述第二机器人在所述定位机构的同一端，所述第三机器人位于所述第二底座工作台的另一端，且所述第二机器人和第三机器人能够沿所述第二底座工作台长度方向移动。

进一步的，所述激光钎焊装置还包括用于向所述激光钎焊头输送焊丝的送丝机和用于切断所述焊丝的剪丝机。

进一步的，所述激光切割装置包括用于对所述激光切割头上的伺服马达提供电源的分电源系统和用于控制所述伺服马达转动的驱动控制系统；

且所述分电源系统放置在第三控制柜，所述驱动控制系统放置在第四控制柜内。

进一步的，所述激光熔焊装置包括焊缝跟踪系统控制盒和焊缝质量检测系统控制盒。

进一步的，所述第一底座工作台的另一端的上方，且位于所述激光房的内壁上设置用于净化所述激光熔焊头焊接时释放的气体的第一气动三联件；在所述第二底座工作台的两端的上方，且位于所述激光房的内壁上分别设置用于净化所述激光切割头焊接时释放的气体的第二气动三联件和用于净化所述激光钎焊头焊接时释放的气体的第三气动三联件。

进一步的，每个所述激光装置对应设置有用于定位和压紧试片的试片台和用于对激光装置进行功率测试的功率测量仪。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的激光工作站，在激光房内放置有定位机构，定位机构能够对承载白车身的台车进行定位，在定位机构的两侧分别设置底座工作台，在底座工作台上至少设置一个机器人，其中，机器人的末端连接有激光装置，机器人能够带动激光装置沿对应的底座工作台上移动，使激光装置能够加工白车身的不同位置；且多个激光装置的功能不同，对白车身的操作也不同；通过将激光源放置在激光源房中，能够为激光装置提供电光源；通过将机器人控制系统放置在第二控制柜，能够使机器人控制系统控制对应的机器人运动，从而带动激光装置移动，使激光装置能够对白车身的不同位置进行加工处理；通过将PLC控制系统和总电源系统放置在第一控制柜中，PLC控制系统能够控制激光源和各个机器人控制系统，并且总电源系统为整体提供电能，使各个装置能够正常工作。在本发明中，通过将多个不同的激光装置放置在同一个激光房内，且多个激光装置设置在定位机构的两侧，能够减少占用面积，并且能够大大的减少成本；同时，不同的激光装置使用一个激光源，减少了购买多个激光源的成本。

其激光房的激光加工的过程，首先，自动导引运输车携带台车和白车身进入激光房，根据激光工艺需求，台车停止在相应地定位机构处；然后，使激光房处于封闭环境；接下来，读写器读取白车身的信息，并将该信息传送到PLC控制系统，PLC控制系统将信息传达给对应的机器人控制系统；接下来，机器人控制系统控制对应的机器人运作，使机器人携带对应的激光装置工作，然后完成激光工艺；最后，激光房打开，自动导引运输车携带台车和白车离开。在进行激光工艺时，通过使激光房处于封闭状态，能够避免装置在发出激光时，对工作人员造成伤害，提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光工作站的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光工作站的另一个角度示意图；

图3为本发明实施例提供的激光工作站内部的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的激光工作站中定位机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的激光工作站中定位机构与台车配合的示意图。

图标：100－激光房；200－激光源房；300－第一控制柜；400－第二控制柜；500－台车；110－激光熔焊头；111－第一机器人；112－焊缝跟踪系统控制盒；113－焊缝质量检测系统控制盒；114－第一气动三联件；115－试片台；116－功率测量仪；120－激光切割头；121－第二机器人；122－第三控制柜；123－第四控制柜；124－第二气动三联件130－激光钎焊头；131－第三机器人；132－送丝机；133－剪丝机；134－第三气动三联件；135－钎焊质量检测系统控制盒；140－第一底座工作台；141－第二底座工作台；151－导向滑轨；152－桩头框架；153－支撑块；154－限位件；161－第一门；162－第二门；210－楼梯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2和图3所示，本实施例提供的激光工作站，包括：激光房100、用于放置激光源的激光源房200、用于放置PLC控制系统和总电源系统的第一控制柜300和用于放置机器人控制系统的第二控制柜400，PLC控制系统分别与激光源和机器人控制系统电连接；激光房100能够呈封闭结构；在激光房100内放置有定位机构、两个底座工作台、多个不同的激光装置、用于控制对应激光装置移动的机器人以及用于读取白车身信息的读写器；读写器与PLC控制系统电连接；定位机构用于对台车500进行定位，两个底座工作台分别设置在定位机构的两侧，在底座工作台上至少设置一个机器人，且机器人能够在对应的底座工作台上移动位置。

本实施例提供的激光工作站，在激光房100内放置有定位机构，定位机构能够对承载白车身的台车500进行定位，在定位机构的两侧分别设置底座工作台，在底座工作台上至少设置一个机器人，其中，机器人的末端连接有激光装置，机器人能够带动激光装置沿对应的底座工作台上移动，使激光装置能够加工白车身的不同位置；且多个激光装置的功能不同，对白车身的操作也不同；通过将激光源放置在激光源房200中，能够为激光装置提供电光源；通过将机器人控制系统放置在第二控制柜400，能够使机器人控制系统控制对应的机器人运动，从而带动激光装置移动，使激光装置能够对白车身的不同位置进行加工处理；通过将PLC控制系统和总电源系统放置在第一控制柜300中，PLC控制系统能够控制激光源和各个机器人控制系统，并且总电源系统为整体提供电能，使各个装置能够正常工作。

在本实施例中，通过将不同的激光装置放置在同一个激光房100内，且多个不同激光装置设置在定位机构的两侧，能够减少占用面积，并且能够大大的减少成本；同时，不同的激光装置使用一个激光源，减少了购买多个激光源的成本。

其激光房100的激光加工的过程，首先，自动导引运输车携带台车500和白车身进入激光房100，根据激光工艺需求，台车500停止在相应地定位机构处；然后，使激光房100处于封闭环境；接下来，读写器读取白车身的信息，并将该信息传送到PLC控制系统，PLC控制系统将信息传达给对应的机器人控制系统；接下来，机器人控制系统控制对应的机器人运作，使机器人携带对应的激光装置工作，然后完成激光工艺；最后，激光房100打开，自动导引运输车携带台车500和白车离开。在进行激光工艺时，通过使激光房100处于封闭状态，能够避免装置在发出激光时，对工作人员造成伤害，提高了安全性。

请继续参照图3，并结合图3和图4所示，定位机构包括用于对台车500导向的导向槽、设置在导向槽两侧的桩头框架152以及对台车500限位的限位件154；在两个桩头框架152上连接有多个用于固定台车500的支撑块153，且多个支撑块153沿桩头框架152的长度方向分布；支撑块153下端连接在地面上；导向槽通过两个间隔设置的导向滑轨151构成，且导向滑轨151通过多个导向底座固定在地面上。也就是，通过两个导向滑轨151形成了导向槽，自动导引运输车沿导向槽滑动，并使限位件154对自动导引运输车上的台车500进行限位，停止台车500的移动，然后通过支撑块153与台车500连接，实现台车500位置的固定。该定位机构是通用的定位机构，能够与各种型号的台车500配合使用，从而可以加工各种台车500上的白车身.

其中，支撑块153与台车500的连接方式有多种，例如，通过螺栓连接，在本实施例中，支撑块153与台车500通过定位销实现连接。具体的，请继续参照图3和图4，在支撑块153的上端设置有第一销孔，在台车500设置与第一销孔对应的第二销孔，通过定位销依次穿过第二销孔和第一销孔实现定位。通过定位销连接，能够方便台车500与支撑块153的连接和分离，从而提高加工的效率。

此外，为了方便自动导引运输车进入和离开激光房100，请继续参照图1、图2和图3，在本实施例中，激光房100的前侧壁和后侧壁均设置有用于台车500通过的第一门161，两个第一门161与导向槽相通；在激光的左侧壁和右侧壁均设置有用于工作人员通过的第二门162。自动导引运输车通过其中一个第一门161进入，直行到达导向槽内，进行激光加工；加工后，自动导引运输车直行，从另一个第一门161离开。这样缩短了自动导引运输车在激光房100中运行时间，提高了工作效率。工作人员通过第二门162进入激光房100内，进行操作和调试

需要说明的是，第一门161和第二门162的结构有多种，例如滑移门、旋转门。请继续参照图1和图2，在本实施例中，第一门161为滑移门。第二门162为旋转门。

请继续参照图1和图2，在本实施例中，激光房100的上顶为钢构平台，激光源房200布置在钢构平台上，并且通过楼梯210能够直达钢构平台，并进入激光源房200中。

请继续参照图1和图2，在本实施例中，第一控制柜300和第二控制柜400布置在激光房100的外，且靠近激光房100后侧壁。

其中，需要说明的是，激光装置的种类有多种，例如，激光熔焊装置、激光切割装置和激光钎焊装置，其中，这三种装置可以选两种使用，也可以都使用。

请继续参照图3所示，在本实施例中，多个激光装置包括激光熔焊装置、激光切割装置和激光钎焊装置；其中，激光熔焊装置包括激光熔焊头110，激光切割装置包括激光切割头120，激光钎焊装置包括激光钎焊头130；对应的，多个机器人包括与激光熔焊头110连接的第一机器人111、与激光切割头120连接的第二机器人121以及与激光钎焊头130连接的第三机器人131。在本实施例中，两个底座工作台分别为第一底座工作台140和第二底座工作台141；第一机器人111位于第一底座工作台140的一端，且第一机器人111能够沿第一底座工作台140的长度方向移动；第二机器人121位于第二底座工作台141的一端，且第一机器人111与第二机器人121在定位机构的同一端，第三机器人131位于第二底座工作台141的另一端，且第二机器人121和第三机器人131能够沿第二底座工作台141长度方向移动。这样能够使一个激光房100能够完成激光熔焊工艺、激光切割工艺和激光钎焊工艺，使激光房100的加工功能更多，减少了成本。

需要说明的是，激光钎焊的焊丝可以通过预制的方式，也可以通过送丝的方式，在本实施例中，是送丝的方式。请继续参照图3，激光钎焊装置还包括用于向激光钎焊头130输送焊丝的送丝机132和用于切断焊丝的剪丝机133。通过送丝机132将焊丝不断输送到激光钎焊头130处，保证了激光钎焊头130能够连续焊接。其中，送丝机132和剪丝机133设置在第二底座工作台141的外测，且靠近激光钎焊头130处。

另外，请继续参照图3，在本实施例中，激光钎焊装置包括有用于对激光钎焊头130的焊接检测的钎焊质量检测系统控制盒135，其中，钎焊质量检测系统控制盒135设置在激光房100的内壁上，且靠近第三机器人131。通过钎焊质量检测系统对激光钎焊头130的焊缝进行质量检测，确保产品的合格率。

请继续参照图3，激光切割装置包括用于对激光切割头120上的伺服马达提供电源的分电源系统和用于控制伺服马达转动的驱动控制系统；且分电源系统放置在第三控制柜122，驱动控制系统放置在第四控制柜123。通过驱动控制系统控制伺服马达运转，使激光切割头120切割X或Y方向，从而能够使保证切割形状与程序设定的形状一致。

在本实施例中，为了能够进一步检测激光熔焊头110的焊接后，焊缝的质量。请继续参照图3，在本实施例中，激光熔焊装置包括焊缝跟踪系统控制盒112和焊缝质量检测系统控制盒113。通过焊缝跟踪系统控制盒112与激光熔焊头110上的激光二极管连接，当激光照射到待焊接板材表面，通过安装在激光熔焊头110上的照相机拍摄照片，照片经过照片PC处理，生成控制信号并发送至伺服机件，然后倾斜围绕其旋转轴的光学系统，从而准确指引焊缝上的激光束；通过焊缝质量检测系统接收激光熔焊头110焊接金属时熔池的等离子，经过控制盒内的算法运算来得出一个波形图，从而判断焊接质量的好坏。

其中，请继续参照图3，在本实施例中，焊缝跟踪系统控制盒112和焊缝质量检测系统控制盒113并排设置在第一底座工作台140的另一端的上方，且位于激光房100的内壁上。

需要说明的是，激光装置在加工过程，会产生一些有害气体，对工人人员造成伤害，因此，在本实施例中，每一个激光装置处设置有气动三联件，通过气动三联件净化压缩空气中的水蒸气和油污。具体的，请继续参照图3，第一底座工作台140的另一端的上方，且位于激光房100的内壁上设置用于净化激光熔焊头110的第一气动三联件114；在第二底座工作台141的两端的上方，且位于激光房100的内壁上分别设置用于净化激光切割头120的第二气动三联件124和激光钎焊头130的第三气动三联件134。通过第一气动三联件114、第二气动三联件124和第三气动三联件134的设置，使封闭的激光房100的空气能够净化，减少甚至避免工作人员进入激光房100后，吸取有害气体，造成伤害。

请继续参照图3，在本实施例中，每个激光装置对应设置有用于定位和压紧试片的试片台115，也就是，开始调试新车型的激光工艺时，先用相同材料和厚度的试片来激光焊接或切割或钎焊，以此来找到合适的参数。

另外，需要说明的是，激光源和各个激光头在经过一定时间的工作后，可能会存在功率衰减的现象，为及时发现功率衰减现象，请继续参照图3，在本实施例中，每个激光装置对应设置有用于对激光装置进行功率测试的功率测量仪116。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光工作站，其特征在于，包括：激光房(100)、用于放置激光源的激光源房(200)、用于放置PLC控制系统和总电源系统的第一控制柜(300)和用于放置机器人控制系统的第二控制柜(400)，所述PLC控制系统分别与所述激光源和所述机器人控制系统电连接；

所述激光房(100)能够呈封闭结构；在所述激光房(100)内放置有定位机构、两个底座工作台、多个不同的激光装置、用于控制对应所述激光装置移动的机器人以及用于读取白车身信息的读写器；所述读写器与所述PLC控制系统电连接；

所述定位机构用于对台车(500)进行定位，两个所述底座工作台分别设置在所述定位机构的两侧，在所述底座工作台上至少设置一个所述机器人，且所述机器人能够在对应的所述底座工作台上移动位置。

2.根据权利要求1所述的激光工作站，其特征在于，所述定位机构包括用于对所述台车(500)导向的导向槽、设置在所述导向槽两侧的桩头框架(152)以及对所述台车(500)限位的限位件(154)；

在两个所述桩头框架(152)上连接有多个用于固定所述台车(500)的支撑块(153)，且多个所述支撑块(153)沿所述桩头框架(152)的长度方向分布；所述支撑块(153)下端连接在地面上；

所述导向槽通过两个间隔设置的导向滑轨(151)构成，且所述导向滑轨(151)通过多个导向底座固定在地面上。

3.根据权利要求2所述的激光工作站，其特征在于，在所述支撑块(153)的上端设置有第一销孔，在所述台车(500)设置与所述第一销孔对应的第二销孔，通过定位销依次穿过所述第二销孔和第一销孔实现定位。

4.根据权利要求2所述的激光工作站，其特征在于，在所述激光房(100)的前侧壁和后侧壁均设置有用于所述台车(500)通过的第一门(161)，且两个所述第一门(161)与所述导向槽相通；

在所述激光房(100)的左侧壁和右侧壁均设置有用于工作人员通过的第二门(162)。

5.根据权利要求1－4任一项所述的激光工作站，其特征在于，多个所述激光装置包括激光熔焊装置、激光切割装置和激光钎焊装置；

所述激光熔焊装置包括激光熔焊头(110)，所述激光切割装置包括激光切割头(120)，所述激光钎焊装置包括激光钎焊头(130)；多个所述机器人包括与所述激光熔焊头(110)连接的第一机器人(111)、与所述激光切割头(120)连接的第二机器人(121)以及与所述激光钎焊头(130)连接的第三机器人(131)；

两个所述底座工作台分别为第一底座工作台(140)和第二底座工作台(141)；

所述第一机器人(111)位于所述第一底座工作台(140)的一端，且所述第一机器人(111)能够沿所述第一底座工作台(140)的长度方向移动；所述第二机器人(121)位于所述第二底座工作台(141)的一端，且所述第一机器人(111)与所述第二机器人(121)在所述定位机构的同一端，所述第三机器人(131)位于所述第二底座工作台(141)的另一端，且所述第二机器人(121)和第三机器人(131)能够沿所述第二底座工作台(141)长度方向移动。

6.根据权利要求5所述的激光工作站，其特征在于，所述激光钎焊装置还包括用于向所述激光钎焊头(130)输送焊丝的送丝机(132)和用于切断所述焊丝的剪丝机(133)。

7.根据权利要求5所述的激光工作站，其特征在于，所述激光切割装置包括用于对所述激光切割头(120)上的伺服马达提供电源的分电源系统和用于控制所述伺服马达转动的驱动控制系统；

且所述分电源系统放置在第三控制柜(122)，所述驱动控制系统放置在第四控制柜(123)内。

8.根据权利要求5所述的激光工作站，其特征在于，所述激光熔焊装置包括焊缝跟踪系统控制盒(112)和焊缝质量检测系统控制盒(113)。

9.根据权利要求5所述的激光工作站，其特征在于，所述第一底座工作台(140)的另一端的上方，且位于所述激光房(100)的内壁上设置用于净化所述激光熔焊头(110)焊接时释放的气体的第一气动三联件(114)；在所述第二底座工作台(141)的两端的上方，且位于所述激光房(100)的内壁上分别设置用于净化所述激光切割头(120)焊接时释放的气体的第二气动三联件(124)和用于净化所述激光钎焊头(130)焊接时释放的气体的第三气动三联件(134)。

10.根据权利要求1－4任一项所述的激光工作站，其特征在于，每个所述激光装置对应设置有用于定位和压紧试片的试片台(115)和用于对激光装置进行功率测试的功率测量仪(116)。