專利名稱：激光釬焊間隙補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光釬焊間隙補償方法，屬于激光釬焊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了提高車身強度和降低生產(chǎn)成本，在車身制造工藝中采用激光釬焊技術(shù)。由于 車身表面的激光釬焊技術(shù)質(zhì)量要求和工作條件要求高，激光釬焊的質(zhì)量不穩(wěn)定，合格率僅 為73%，投產(chǎn)初期白車身報廢10臺/月，表面需要8人進行修飾，提高生產(chǎn)成本。特別要求 焊接零件的裝配間隙達到0至0. 2毫米的均一間隙，才能保證焊縫的強度及外觀要求，而沖 壓工藝的單件加工精度誤差為-0. 5毫米至+0. 5毫米，零件裝配后很難達到技術(shù)要求，機器 人程序和焊接參數(shù)每周至少調(diào)整2次，而且無調(diào)整依據(jù)，調(diào)整時間長。造成合格率低、生產(chǎn) 節(jié)拍長、提高了整車的生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光釬焊間隙補償方法，重新設(shè)計機器人程序，并加 入閉環(huán)控制系統(tǒng)，實時判斷焊頭的位置；出現(xiàn)位置偏差時自動停止焊接，等待焊縫返修，機 器人可以根據(jù)焊縫的裝配間隙變化而設(shè)置焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量，優(yōu)選激光焊接的參數(shù)， 提高激光焊縫的質(zhì)量，根據(jù)計算公式和參數(shù)對照表，可以快速調(diào)整機器人的程序。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種激光釬焊間隙補償方法，由裝配夾具、輸 送系統(tǒng)、機器人、激光焊機、激光焊頭、熱絲機、可編程序控制器組成；具體方法是由可編程 序控制器控制裝配夾具、輸送系統(tǒng)、機器人工作，機器人控制激光焊機、激光焊頭、熱絲機工 作；零件通過輸送系統(tǒng)輸送入裝配夾具內(nèi)，由可編程序控制器檢測零件是否輸送到位，控制 裝配夾具夾緊零件，機器人控制激光焊機執(zhí)行焊接程序；其特征在于機器人程序中加入 分段焊接程序，將分割原理引入到激光焊接參數(shù)設(shè)置當中，對1. 6米長的焊縫進行23段焊 接程序?qū)?yīng)，根據(jù)各段焊縫的焊接條件分別設(shè)置焊接參數(shù)，各段焊縫利用機器人的軌跡逼 近程序進行平滑連接，使整條三維弧形焊縫外觀平滑；機器人速度為8-39毫米/秒，使焊縫 中氣孔的個數(shù)以數(shù)量級方式減少，實現(xiàn)表面質(zhì)量提高；激光器的輸出功率為1800-2600瓦， 填料在母材上具有良好的潤濕鋪展；焦點直徑為3. 6毫米，機器人的側(cè)面角度和焊接角度 為至車頂偏轉(zhuǎn)5° -7°，在相同離焦量的情況下，使激光的圓形光斑變?yōu)闄E圓形光斑；裝配 要求為0. 5毫米；機器人程序中加入激光焊頭原點查找程序、位置閉環(huán)控制程序和焊縫起點位置識 別程序，實現(xiàn)激光焊頭位置誤差自動消除和焊縫位置偏差自動停機功能，焊縫起點位置識 別程序可以對對焊頭位置進行實時監(jiān)控，當焊頭位置大于設(shè)定偏差時，立即停止焊接。所述的機器人的模擬量控制電壓6_10伏，其對應(yīng)激光功率1800-3000瓦，機器人 模擬量控制電壓0. 25-3伏，其對應(yīng)熱絲機的送絲速度1-6. 9米/分，滿足了形成熔池并 保持熔池的穩(wěn)定性，在保持足夠的對熔池的瞬時輸入功率的前提下，使輸出焊絲量與裝配 間隙相匹配；通過參數(shù)計算公式和參數(shù)對照表可以快速確定不同裝配間隙的對應(yīng)機器人參數(shù)。所述的參數(shù)計算公式為熱絲機的送絲速度Vs與機器人速度Vb的比值為 (a+b) Xk,k值為熱絲機的輸出損耗，a為零件的裝配間隙，b為焊縫的寬度。本發(fā)明的積極效果是無需改造機械結(jié)構(gòu)提高裝配精度，成本低；調(diào)節(jié)具有快速性， 適合快速質(zhì)量控制和大規(guī)模生產(chǎn)需要；易于推廣、調(diào)整簡單。
圖1為本發(fā)明的機器人程序控制流程圖；圖2為焊接區(qū)域分段示意圖；圖3為焊接區(qū)域剖面圖說明圖；圖4為熱絲機送絲速度對照表；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的描述實施例1 如圖2所示的裝配區(qū)域?qū)C器人程序分解為23段，進行分段控制，可以解決裝配 間隙均一性不好的問題。如圖3所示a為裝配間隙，b為焊接寬度，h為焊接熔深，通過調(diào)整 機器人速度Vb和熱絲機的送絲速度Vs使裝配間隙a不論如何變化，保證焊接寬度b和焊 接熔深h穩(wěn)定。Vb的調(diào)整范圍為小于2. 34米/分，Vs的調(diào)整范圍為小于2. 88米/分，機 器人速度Vb與送絲速度Vs的比值為(a+b)Xk，k值為熱絲機的輸出損耗為0.3525，b值 的質(zhì)量要求為3毫米，通過查如圖4所示的表來確定機器人的參數(shù)，如圖1所示可編程序控 制器控制裝配夾具、輸送系統(tǒng)、機器人工作，機器人控制激光焊機、激光焊頭工作；零件通過 輸送系統(tǒng)輸送入裝配夾具內(nèi)，由可編程序控制器檢測零件是否輸送到位，控制裝配夾具夾 緊，機器人控制激光焊機準備執(zhí)行焊接程序；執(zhí)行激光焊頭原點查找程序，判斷激光焊頭位 置是否正確，如果正確執(zhí)行焊接程序，如果不正確則等待位置正常后繼續(xù)執(zhí)行焊接程序；之 后系統(tǒng)檢測焊接電流和焊頭接觸位置是否正確，如果正確調(diào)用焊接參數(shù)進行分段焊接；對 1. 6米長的焊縫進行23段焊接程序?qū)?yīng)，根據(jù)各段焊縫的焊接條件分別設(shè)置焊接參數(shù)，各 段焊縫利用機器人的軌跡逼近程序進行平滑連接，使整條三維弧形焊縫外觀平滑；機器人 速度為8毫米/秒，使焊縫中氣孔的個數(shù)以數(shù)量級方式減少，實現(xiàn)表面質(zhì)量提高；激光器的 輸出功率為1800瓦，填料在母材具有良好的潤濕鋪展；焦點直徑為3. 6毫米，機器人的側(cè)面 角度和焊接角度為至車頂偏轉(zhuǎn)7°，在相同離焦量的情況下，使激光的圓形光斑變?yōu)闄E圓形 光斑，裝配要求為0. 5毫米；機器人的模擬量控制電壓6伏，其對應(yīng)激光功率1800瓦，機器 人的模擬量控制電壓0. 25伏，其對應(yīng)熱絲機的送絲速度1. 08米/分鐘，滿足了形成熔池 并保持熔池的穩(wěn)定性，并在保持足夠的對熔池的瞬時輸入功率的前提下，使輸出焊絲量與 裝配間隙相匹配；通過參數(shù)計算公式和參數(shù)對照表可以快速確定不同裝配間隙的對應(yīng)機器 人參數(shù)。如果不正確則等待系統(tǒng)檢測焊接電流和焊頭接觸位置正確后，再調(diào)用焊接參數(shù)進 行分段焊接；在焊接過程中判斷焊頭位置是否正確，設(shè)備是否正常，如果正常結(jié)束工作過 程，如果不正常機器人停止在焊縫終點位置，判斷是否執(zhí)行返修程序，如果不執(zhí)行返修程序工作結(jié)束，如果執(zhí)行返修程序確定開始返修的位置，執(zhí)行分段焊接程序，重復激光焊準備焊 接到工作結(jié)束的過程。機器人程序中加入激光焊頭原點查找程序、位置閉環(huán)控制程序和焊縫起點位置識 別程序，實現(xiàn)激光焊頭位置誤差自動消除和焊縫位置偏差自動停機功能，焊縫起點位置識 別程序可以對焊頭位置進行實時監(jiān)控，當焊頭位置大于設(shè)定偏差時，立即停止焊接。實施例2:可編程序控制器控制裝配夾具、輸送系統(tǒng)、機器人工作，機器人控制激光焊機、激 光焊頭工作；零件通過輸送系統(tǒng)輸送入裝配夾具內(nèi)，由可編程序控制器檢測零件是否輸送 到位，控制裝配夾具夾緊，機器人控制激光焊機準備執(zhí)行焊接程序；執(zhí)行激光焊頭原點查找 程序，判斷激光焊頭位置是否正確，如果正確執(zhí)行焊接程序，如果不正確則等待位置正常后 繼續(xù)執(zhí)行焊接程序；之后系統(tǒng)檢測焊接電流和焊頭接觸位置是否正確，如果正確調(diào)用焊接 參數(shù)進行分段焊接；對1. 6米長的焊縫進行23段焊接程序?qū)?yīng)，根據(jù)各段焊縫的焊接條件 分別設(shè)置焊接參數(shù)，各段焊縫利用機器人的軌跡逼近程序進行平滑連接，使整條三維弧形 焊縫外觀平滑；機器人速度為39毫米/秒，使焊縫中氣孔的個數(shù)以數(shù)量級方式減少，實現(xiàn)表 面質(zhì)量提高；激光器的輸出功率為2600瓦，填料在母材具有良好的潤濕鋪展；焦點直徑為 3. 6毫米，機器人的側(cè)面角度和焊接角度為至車頂偏轉(zhuǎn)5°，在相同離焦量的情況下，使激 光的圓形光斑變?yōu)闄E圓形光斑，裝配要求為0. 5毫米；機器人的模擬量控制電壓8. 67伏， 其對應(yīng)激光功率2600瓦，機器人模擬量控制電壓1. 08伏，其對應(yīng)熱絲機的送絲速度2. 8 米/分，滿足了形成熔池并保持熔池的穩(wěn)定性，并在保持足夠的對熔池的瞬時輸入功率的 前提下，使輸出焊絲量與裝配間隙相匹配；通過參數(shù)計算公式和參數(shù)對照表可以快速確定 不同裝配間隙的對應(yīng)機器人參數(shù)。如果不正確則等待系統(tǒng)檢測焊接電流和焊頭接觸位置正確后，再調(diào)用焊接參數(shù)進 行分段焊接；在焊接過程中判斷焊頭位置是否正確，設(shè)備是否正常，如果正常結(jié)束工作過 程，如果不正常機器人停止在焊縫終點位置，判斷是否執(zhí)行返修程序，如果不執(zhí)行返修程序 工作結(jié)束，如果執(zhí)行返修程序確定開始返修的位置，執(zhí)行分段焊接程序，重復激光焊準備焊 接到工作結(jié)束的過程。機器人程序中加入激光焊頭原點查找程序、位置閉環(huán)控制程序和焊縫起點位置識 別程序，實現(xiàn)激光焊頭位置誤差自動消除和焊縫位置偏差自動停機功能，焊縫起點位置識 別程序可以對焊頭位置進行實時監(jiān)控，當焊頭位置大于設(shè)定偏差時，立即停止焊接。
權(quán)利要求
一種激光釬焊間隙補償方法，由裝配夾具、輸送系統(tǒng)、機器人、激光焊機、激光焊頭、熱絲機、可編程序控制器組成；具體方法是由可編程序控制器控制裝配夾具、輸送系統(tǒng)、機器人工作，機器人控制激光焊機、激光焊頭工作；零件通過輸送系統(tǒng)輸送入裝配夾具內(nèi)，由可編程序控制器檢測零件是否輸送到位，控制裝配夾具夾緊，機器人控制激光焊機執(zhí)行焊接程序；其特征在于機器人程序中加入分段焊接程序，將分割原理引入到激光焊接參數(shù)設(shè)置當中，對1.6米長的焊縫進行23段焊接程序?qū)?yīng)，根據(jù)各段焊縫的焊接條件分別設(shè)置焊接參數(shù)，各段焊縫利用機器人的軌跡逼近程序進行平滑連接，使整條三維弧形焊縫外觀平滑；機器人速度為8-39毫米/秒，使焊縫中氣孔的個數(shù)以數(shù)量級方式減少，實現(xiàn)表面質(zhì)量提高；激光器的輸出功率為1800-2600瓦，填料在母材具有良好的潤濕鋪展；焦點直徑為3.6毫米，機器人的側(cè)面角度和焊接角度為至車頂偏轉(zhuǎn)5°-7°，在相同離焦量的情況下，使激光的圓形光斑變?yōu)闄E圓形光斑，裝配要求為0.5毫米；機器人程序中加入激光焊頭原點查找程序、位置閉環(huán)控制程序和焊縫起點位置識別程序，實現(xiàn)激光焊頭位置誤差自動消除和焊縫位置偏差自動停機功能，焊縫起點位置識別程序可以對焊頭位置進行實時監(jiān)控，當焊頭位置大于設(shè)定偏差時，立即停止焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光釬焊間隙補償方法，其特征在于所述的機器人的模 擬量控制電壓6-10V，其對應(yīng)激光功率1800-3000瓦，機器人模擬量控制電壓0. 25-3伏， 其對應(yīng)熱絲機的送絲速度1-6. 9米/分，滿足了形成熔池并保持熔池的穩(wěn)定性，并在保持足 夠的對熔池的瞬時輸入功率的前提下，使輸出焊絲量與裝配間隙相匹配；通過參數(shù)計算公 式和參數(shù)對照表可以快速確定不同裝配間隙的對應(yīng)機器人參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光釬焊間隙補償方法，其特征在于所述的所述的參數(shù) 計算公式為熱絲機的送絲速度Vs與機器人速度Vb的比值為(a+b) Xk, k值為熱絲機的輸 出損耗，a為零件的裝配間隙，b為焊縫的寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光釬焊間隙補償方法，其特征在于機器人程序中加入分段焊接程序，對1.6米長的焊縫進行23段焊接程序?qū)?yīng)，根據(jù)各段焊縫的焊接條件分別設(shè)置焊接參數(shù)，各段焊縫利用機器人的軌跡逼近程序進行平滑連接，使整條三維弧形焊縫外觀平滑；機器人程序中加入激光焊頭原點查找程序、位置閉環(huán)控制程序和焊縫起點位置識別程序。其無需改造機械結(jié)構(gòu)提高裝配精度，成本低；調(diào)節(jié)具有快速性，適合快速質(zhì)量控制和大規(guī)模生產(chǎn)需要；易于推廣、調(diào)整簡單。
文檔編號B23K26/42GK101862874SQ20101018160
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者金濤 申請人:中國第一汽車集團公司;一汽大眾汽車有限公司