激光加工中焊接工藝對板材的搭接間隙有較嚴格的要求，當前激光焊縫間隙控制大多采用工裝夾具來實現，不同的工件焊接需要使用定制化的夾具對應。當運用到車頂激光焊時，大規格、長尺寸頂蓋采用傳統工裝夾具壓緊焊縫的方式，受機器人負載極限及精度的限制，無法很好的實現，且多種車型需要匹配不同的工裝夾具進行壓緊焊縫，定制成本高，并且對工位及工裝夾具切換庫位布局產生較大的難度。

結合市場需求，華工激光自主研發隨行壓輪系統裝置【華工激光專利產品，專利號：CN 209886901 U】，并在車頂激光焊接多項品牌案例中得到了很好的應用。

隨行壓輪系統裝置的原理與開發

   隨行壓輪系統裝置主要結構由伺服電機、絲桿、直線導軌、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。

   伺服電機驅動絲杠，帶動主滑塊做直線運動，主滑塊通過緩沖彈簧將壓力傳遞給副滑塊，副滑塊通過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，設置在緩沖彈簧處的壓力傳感器會實時采集壓力數據。當數值大于設定壓力值時，會將數據傳遞給壓輪控制器，壓輪控制器控制電機反轉，直到檢測壓力滿足設定壓力時，電機停滯；當采集壓力數值小于壓力值時，也會將數據傳遞給壓輪控制器，控制電機正轉，直到檢測壓力滿足設定壓力值時，電機停滯。

   在焊接生產過程中隨行壓輪系統流程：壓輪控制器檢測壓力反饋→電機轉動（正轉/反轉）→電機停滯→壓輪控制器檢測壓力反饋→電機轉動（正轉/反轉）→電機停滯，循環且是一個瞬時的過程，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器人，焊接機器人通過總線對電機控制器觸發指令，不同零件及不同焊縫段的壓力值均可在機器人焊接程序中設定。

           （圖1:隨行壓輪系統控制原理圖）

隨行壓輪系統在市場中的技術優勢

在市面上，眾多汽車品牌同車型中內包含了多款型號、長度配置不一的車頂，若采用工裝夾具壓緊車頂的傳統方式來控制焊縫間隙，受搬運機器人負載受限，工裝夾具需要考慮分割，則一種車頂需使用兩套壓緊夾具。因此，需要2*N(N為多款車頂配置數量)套壓緊夾具才能完成該車型的生產，且需要新增的設備為：兩臺搬運機器人及底座、焊接龍門架系統、2*N套壓緊工裝夾具存放切換庫位及輔助鋼結構，導致整體工位布局龐大，后續車型導入困難、投資成本高等；因此，采用隨行壓輪系統裝置憑借其可移動性、可調節性等運用優勢很好的解決了該問題，并可高效率的順利完成量產。

隨行壓輪系統裝置和激光焊接頭通過連接支架安裝于機器人六軸法蘭，并保證一定的相對位置和角度；機器人焊接移動過程中，隨行壓輪系統裝置的滾輪始終將設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，因此焊接后，可獲得較佳的焊縫質量。

（圖2:隨行壓輪系統裝置實物安裝圖及作用狀態）

隨行壓輪系統裝置與激光頭的安裝角度一般為10-12°，其滾輪材質一般為鉻鎬銅（CuCrZr）、黃銅（H65）或紫銅（T3）；優選鉻鎬銅（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。滾輪距離熔池間距一般為10mm；若距離太近，熔池的高溫會灼蝕滾輪，影響滾輪的使用壽命；若距離太遠，滾輪的壓緊效果會降低，從而導致焊縫間隙難以保證。

（圖3:隨行壓輪系統裝置與激光頭的安裝示意）

滾輪的壓力設定，根據零件母材性質、頂蓋和側圍初始匹配間隙、板厚及搭接重疊區域的不同做綜合考量。若壓力設置過大，滾輪會在頂蓋表面留下壓痕，影響頂蓋外觀；若壓力設置過小，熔池處的焊縫間隙無法保證，且對焊接變形的抑制會減弱，從而導致焊接缺陷的發生。

隨行壓輪系統裝置在不同領域中的應用前景

    隨行壓輪系統裝置不僅能在車頂激光焊接中得到很好的應用，對于平面疊焊等應用場合均能得到較好的應用；例如：大幅面板拼焊、汽車零部件及新能源動力電池托盤等；本文以隨行壓輪系統裝置在車頂激光焊接中的工藝應用為例，提供了一種解決方案的參考，隨著新產品、新結構的創新，隨行壓輪系統裝置會在更多的領域與場合中得到高效應用。