激光加工中焊接工藝對(duì)板材的搭接間隙有較嚴(yán)格的要求，當(dāng)前激光焊縫間隙控制大多采用工裝夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同的工件焊接需要使用定制化的夾具對(duì)應(yīng)。當(dāng)運(yùn)用到車(chē)頂激光焊時(shí)，大規(guī)格、長(zhǎng)尺寸頂蓋采用傳統(tǒng)工裝夾具壓緊焊縫的方式，受機(jī)器人負(fù)載極限及精度的限制，無(wú)法很好的實(shí)現(xiàn)，且多種車(chē)型需要匹配不同的工裝夾具進(jìn)行壓緊焊縫，定制成本高，并且對(duì)工位及工裝夾具切換庫(kù)位布局產(chǎn)生較大的難度。

結(jié)合市場(chǎng)需求，華工激光自主研發(fā)隨行壓輪系統(tǒng)裝置【華工激光專(zhuān)利產(chǎn)品，專(zhuān)利號(hào)：CN 209886901 U】，并在車(chē)頂激光焊接多項(xiàng)品牌案例中得到了很好的應(yīng)用。

隨行壓輪系統(tǒng)裝置的原理與開(kāi)發(fā)

隨行壓輪系統(tǒng)裝置主要結(jié)構(gòu)由伺服電機(jī)、絲桿、直線(xiàn)導(dǎo)軌、主滑塊、壓力傳感器、緩沖彈簧、副滑塊、連接臂、滾輪組件、基座和外罩組成。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠，帶動(dòng)主滑塊做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，主滑塊通過(guò)緩沖彈簧將壓力傳遞給副滑塊，副滑塊通過(guò)連接臂將壓力傳遞給滾輪組件。為了保證滾輪組件作用到焊接零件表面壓力的恒定，設(shè)置在緩沖彈簧處的壓力傳感器會(huì)實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)值大于設(shè)定壓力值時(shí)，會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給壓輪控制器，壓輪控制器控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到檢測(cè)壓力滿(mǎn)足設(shè)定壓力時(shí)，電機(jī)停滯；當(dāng)采集壓力數(shù)值小于壓力值時(shí)，也會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給壓輪控制器，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到檢測(cè)壓力滿(mǎn)足設(shè)定壓力值時(shí)，電機(jī)停滯。

在焊接生產(chǎn)過(guò)程中隨行壓輪系統(tǒng)流程：壓輪控制器檢測(cè)壓力反饋→電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)）→電機(jī)停滯→壓輪控制器檢測(cè)壓力反饋→電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)）→電機(jī)停滯，循環(huán)且是一個(gè)瞬時(shí)的過(guò)程，始終保證滾輪作用到焊接零件表面壓力的恒定。 

隨行壓輪控制器下掛于焊接機(jī)器人，焊接機(jī)器人通過(guò)總線(xiàn)對(duì)電機(jī)控制器觸發(fā)指令，不同零件及不同焊縫段的壓力值均可在機(jī)器人焊接程序中設(shè)定。  

圖1:隨行壓輪系統(tǒng)控制原理圖

隨行壓輪系統(tǒng)在市場(chǎng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在市面上，眾多汽車(chē)品牌同車(chē)型中內(nèi)包含了多款型號(hào)、長(zhǎng)度配置不一的車(chē)頂，若采用工裝夾具壓緊車(chē)頂?shù)膫鹘y(tǒng)方式來(lái)控制焊縫間隙，受搬運(yùn)機(jī)器人負(fù)載受限，工裝夾具需要考慮分割，則一種車(chē)頂需使用兩套壓緊夾具。因此，需要2*N(N為多款車(chē)頂配置數(shù)量)套壓緊夾具才能完成該車(chē)型的生產(chǎn)，且需要新增的設(shè)備為：兩臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人及底座、焊接龍門(mén)架系統(tǒng)、2*N套壓緊工裝夾具存放切換庫(kù)位及輔助鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整體工位布局龐大，后續(xù)車(chē)型導(dǎo)入困難、投資成本高等；因此，采用隨行壓輪系統(tǒng)裝置憑借其可移動(dòng)性、可調(diào)節(jié)性等運(yùn)用優(yōu)勢(shì)很好的解決了該問(wèn)題，并可高效率的順利完成量產(chǎn)。

隨行壓輪系統(tǒng)裝置和激光焊接頭通過(guò)連接支架安裝于機(jī)器人六軸法蘭，并保證一定的相對(duì)位置和角度；機(jī)器人焊接移動(dòng)過(guò)程中，隨行壓輪系統(tǒng)裝置的滾輪始終將設(shè)定壓力作用在上板件焊縫熔池附近，使板件搭接焊縫處于最佳的待焊狀態(tài)，因此焊接后，可獲得較佳的焊縫質(zhì)量。

圖2:隨行壓輪系統(tǒng)裝置實(shí)物安裝圖及作用狀態(tài)

隨行壓輪系統(tǒng)裝置與激光頭的安裝角度一般為10-12°，其滾輪材質(zhì)一般為鉻鎬銅（CuCrZr）、黃銅（H65）或紫銅（T3）；優(yōu)選鉻鎬銅（CuCrZr），鉻鎬銅不僅具有良好的防飛濺粘連性能，還有硬度高、耐磨的特點(diǎn)。滾輪距離熔池間距一般為10mm；若距離太近，熔池的高溫會(huì)灼蝕滾輪，影響滾輪的使用壽命；若距離太遠(yuǎn)，滾輪的壓緊效果會(huì)降低，從而導(dǎo)致焊縫間隙難以保證。

圖3:隨行壓輪系統(tǒng)裝置與激光頭的安裝示意

滾輪的壓力設(shè)定，根據(jù)零件母材性質(zhì)、頂蓋和側(cè)圍初始匹配間隙、板厚及搭接重疊區(qū)域的不同做綜合考量。若壓力設(shè)置過(guò)大，滾輪會(huì)在頂蓋表面留下壓痕，影響頂蓋外觀(guān)；若壓力設(shè)置過(guò)小，熔池處的焊縫間隙無(wú)法保證，且對(duì)焊接變形的抑制會(huì)減弱，從而導(dǎo)致焊接缺陷的發(fā)生。

隨行壓輪系統(tǒng)裝置在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用前景

隨行壓輪系統(tǒng)裝置不僅能在車(chē)頂激光焊接中得到很好的應(yīng)用，對(duì)于平面疊焊等應(yīng)用場(chǎng)合均能得到較好的應(yīng)用；例如：大幅面板拼焊、汽車(chē)零部件及新能源動(dòng)力電池托盤(pán)等；本文以隨行壓輪系統(tǒng)裝置在車(chē)頂激光焊接中的工藝應(yīng)用為例，提供了一種解決方案的參考，隨著新產(chǎn)品、新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，隨行壓輪系統(tǒng)裝置會(huì)在更多的領(lǐng)域與場(chǎng)合中得到高效應(yīng)用。

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