激光加工中焊接工艺对板材的搭接间隙有较严格的要求，当前激光焊缝间隙控制大多采用工装夹具来实现，不同的工件焊接需要使用定制化的夹具对应。当运用到车顶激光焊时，大规格、长尺寸顶盖采用传统工装夹具压紧焊缝的方式，受机器人负载极限及精度的限制，无法很好的实现，且多种车型需要匹配不同的工装夹具进行压紧焊缝，定制成本高，并且对工位及工装夹具切换库位布局产生较大的难度。

结合市场需求，华工激光自主研发随行压轮系统装置【华工激光专利产品，专利号：CN 209886901 U】，并在车顶激光焊接多项品牌案例中得到了很好的应用。

随行压轮系统装置的原理与开发

随行压轮系统装置主要结构由伺服电机、丝杆、直线导轨、主滑块、压力传感器、缓冲弹簧、副滑块、连接臂、滚轮组件、基座和外罩组成。

伺服电机驱动丝杠，带动主滑块做直线运动，主滑块通过缓冲弹簧将压力传递给副滑块，副滑块通过连接臂将压力传递给滚轮组件。为了保证滚轮组件作用到焊接零件表面压力的恒定，设置在缓冲弹簧处的压力传感器会实时采集压力数据。当数值大于设定压力值时，会将数据传递给压轮控制器，压轮控制器控制电机反转，直到检测压力满足设定压力时，电机停滞；当采集压力数值小于压力值时，也会将数据传递给压轮控制器，控制电机正转，直到检测压力满足设定压力值时，电机停滞。

在焊接生产过程中随行压轮系统流程：压轮控制器检测压力反馈→电机转动（正转/反转）→电机停滞→压轮控制器检测压力反馈→电机转动（正转/反转）→电机停滞，循环且是一个瞬时的过程，始终保证滚轮作用到焊接零件表面压力的恒定。

随行压轮控制器下挂于焊接机器人，焊接机器人通过总线对电机控制器触发指令，不同零件及不同焊缝段的压力值均可在机器人焊接程序中设定。

（图1:随行压轮系统控制原理图）

随行压轮系统在市场中的技术优势

在市面上，众多汽车品牌同车型中内包含了多款型号、长度配置不一的车顶，若采用工装夹具压紧车顶的传统方式来控制焊缝间隙，受搬运机器人负载受限，工装夹具需要考虑分割，则一种车顶需使用两套压紧夹具。因此，需要2*N(N为多款车顶配置数量)套压紧夹具才能完成该车型的生产，且需要新增的设备为：两台搬运机器人及底座、焊接龙门架系统、2*N套压紧工装夹具存放切换库位及辅助钢结构，导致整体工位布局庞大，后续车型导入困难、投资成本高等；因此，采用随行压轮系统装置凭借其可移动性、可调节性等运用优势很好的解决了该问题，并可高效率的顺利完成量产。

随行压轮系统装置和激光焊接头通过连接支架安装于机器人六轴法兰，并保证一定的相对位置和角度；机器人焊接移动过程中，随行压轮系统装置的滚轮始终将设定压力作用在上板件焊缝熔池附近，使板件搭接焊缝处于最佳的待焊状态，因此焊接后，可获得较佳的焊缝质量。

（图2:随行压轮系统装置实物安装图及作用状态）

随行压轮系统装置与激光头的安装角度一般为10-12°，其滚轮材质一般为铬镐铜（CuCrZr）、黄铜（H65）或紫铜（T3）；优选铬镐铜（CuCrZr），铬镐铜不仅具有良好的防飞溅粘连性能，还有硬度高、耐磨的特点。滚轮距离熔池间距一般为10mm；若距离太近，熔池的高温会灼蚀滚轮，影响滚轮的使用寿命；若距离太远，滚轮的压紧效果会降低，从而导致焊缝间隙难以保证。

（图3:随行压轮系统装置与激光头的安装示意）

滚轮的压力设定，根据零件母材性质、顶盖和侧围初始匹配间隙、板厚及搭接重叠区域的不同做综合考量。若压力设置过大，滚轮会在顶盖表面留下压痕，影响顶盖外观；若压力设置过小，熔池处的焊缝间隙无法保证，且对焊接变形的抑制会减弱，从而导致焊接缺陷的发生。

随行压轮系统装置在不同领域中的应用前景

随行压轮系统装置不仅能在车顶激光焊接中得到很好的应用，对于平面叠焊等应用场合均能得到较好的应用；例如：大幅面板拼焊、汽车零部件及新能源动力电池托盘等；本文以随行压轮系统装置在车顶激光焊接中的工艺应用为例，提供了一种解决方案的参考，随着新产品、新结构的创新，随行压轮系统装置会在更多的领域与场合中得到高效应用。