一种汽车天窗导轨的激光焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种汽车天窗导轨的激光焊接方法。
【背景技术】
[0002]汽车天窗导轨是汽车天窗的关键组成部位，而汽车天窗是汽车的一个重要零部件。在中国市场上，许多汽车制造厂家已经开始引入天窗配套项目。目前，许多厂家的汽车都推出了天窗版汽车。由于汽车天窗导轨焊接的特殊性，传统的焊接方法已经难以满足其生产需求。而其U型焊缝在焊接工艺中属于较为困难的一种焊接形状，这无形之中加大了生产的难度。U型焊缝在焊接过程中极易出现焊缝表面缺陷，如何解决U型焊缝焊接问题的同时提高焊接速度和焊接质量已成为一个亟需解决的难题。
【发明内容】
[0003]针对以上问题，本发明的目的在于提供一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，该方法是将激光器通过光纤连接激光头，将激光头固定在机械臂上，将机器人设置新的工具坐标系来实现联动，并通过在拐角处采取离焦来降低功率的方法来减少工件表面烧损，从而达到U型焊缝自动焊接，以解决汽车天窗导轨U型焊缝的焊接问题。
[0004]本发明的技术方案是:一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，包括以下步骤:1)设计工具坐标系、2)固定工件、3)启动机械臂示教、4)放置高度标准块、5)降低工件拐角处的功率、6)设置参数、7)焊接；其特征在于:
1)、设计工具坐标系:将激光器通过光纤连接激光头，用机器人工具坐标来设置一个新的坐标系和坐标原点，将激光头聚焦出的光斑焦点位置设置为机器人的工具坐标原点，激光头轴向为Z轴，激光头垂直平面作为XY面；
2)、固定工件:用自制工装固定工件；
3)、启动机械臂示教:启动机械臂，使用示教操作盘将激光头运行至焊缝起始点；
4)、放置高度标准块:通过在激光头下沿与焊缝间放置高度标准块，调节机器人改变两者间的距离，从而使焊缝处于焦点位置或离焦量固定的位置；
5)、降低工件拐角处的功率:在经过U型焊缝拐角处时，使用机械臂圆弧运动指令，使激光头与焊缝一直保持垂直角度，同时采取正离焦或者负离焦一定数值的方法来使拐角处的功率降低至原功率的80%，同理可用来处理另一个拐角；
6)、设置参数:对整条U型焊缝进行示教并记录轨迹，焊缝轨迹拟合完成后，设置功率、扫描速度、始末点信号开关量参数；
7)、焊接:启动激光器并按下程序自动运行按钮，待焊缝焊接完成后停止激光焊接，机械臂程序运行结束，汽车天窗导轨焊接完成。
[0005]所述的激光器为光纤激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半导体泵浦全固态激光器或灯泵浦激光器。
[0006]本发明，可以较精确的控制焊缝表面形貌，减少拐角处工件烧损现象，焊接后，焊缝均匀美观，不需要进行二次加工；焊接方法简单易行。
【附图说明】
[0007]图1是本发明中所采用的汽车天窗导轨激光焊接的结构示意图。
[0008]图2为汽车天窗导轨零件和工装示意图。
[0009]图3为汽车天窗导轨U型焊缝示意图。
[0010]图4为汽车天窗导轨焊接的模拟实施流程示意图。
【具体实施方式】
[0011]结合图1、图2，一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，步骤如下:
1、设计工具坐标系:将激光器I通过光纤2连接激光头3，用机器人4工具坐标来设置一个新的坐标系和坐标原点，将激光头3聚焦出的光斑焦点位置设置为机器人的工具坐标原点，激光头3轴向为Z轴，激光头3垂直平面作为XY面，设置此坐标系来解决U型焊缝的追踪问题，此方法也可以解决焊缝表面不在水平面上的特殊焊缝的焊接问题；激光器I为光纤激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半导体泵浦全固态激光器或灯泵浦激光器。
[0012]2、固定工件:用自制工装6、支承弹簧后座10、气动压紧装置11将工件5固定在底座7上；
3、启动机械臂示教:启动机器人4的机械臂，使用机柜8上的示教操作盘9将激光头3运行至焊缝起始点D ；
4、放置高度标准块:通过在激光头3下沿与焊缝间放置高度标准块，调节机器人改变两者间的距离，从而使焊缝处于焦点位置(或离焦量固定的位置)；
5、降低工件拐角处的功率:结合图3，在经过U型焊缝拐角处(CBA段)时，使用机械臂圆弧运动指令，使激光头3与焊缝一直保持垂直角度，同时在工具坐标系下将激光头3沿Z轴上升2-3mm从而达到使拐角处的功率降低至原功率的80%，此方法为正离焦，也可以调整为负离焦，即将激光头3沿Z轴下降2-3_，可达到同样的效果；
6、设置参数:对整条U型焊缝进行示教并记录轨迹，焊缝轨迹拟合完成后，设置功率、扫描速度、始末点信号开关量等参数；
7、焊接:结合图4，启动激光器I并按下程序自动运行按钮，待焊缝焊接完成后停止激光焊接，机械臂程序运行结束，汽车天窗导轨焊接完成。
[0013]本发明，1、能量密度高、焊接变形小、热影响区小，可以有效地提高制件精度；2、焊缝光滑无杂质、均匀致密、无需附加的打磨工作；3、对异种材料的焊接具有较高的适应性；4、可精确控制，聚焦光点小，高精度定位，配合机械手臂易于实现自动化，提高焊接效率，减少工时，降低成本。
[0014]本发明中所涉及的U型焊缝为空间三维焊缝，如果使用普通焊接机床至少需要四轴联动及以上，大大增加了生产成本。而使用机器人工具坐标编程与光纤传输激光器相结合，不仅节约了成本，在很大程度上可以减少机床操作的繁琐，增加生产效率。
【主权项】
1.一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，包括以下步骤:1)设计工具坐标系、2)固定工件、3)启动机械臂示教、4)放置高度标准块、5)降低工件拐角处的功率、6)设置参数、7)焊接；其特征在于: 1)、设计工具坐标系:将激光器通过光纤连接激光头，用机器人工具坐标来设置一个新的坐标系和坐标原点，将激光头聚焦出的光斑焦点位置设置为机器人的工具坐标原点，激光头轴向为Z轴，激光头垂直平面作为XY面； 2)、固定工件:用自制工装固定工件； 3)、启动机械臂示教:启动机械臂，使用示教操作盘将激光头运行至焊缝起始点； 4)、放置高度标准块:通过在激光头下沿与焊缝间放置高度标准块，调节机器人改变两者间的距离，从而使焊缝处于焦点位置或离焦量固定的位置； 5)、降低工件拐角处的功率:在经过U型焊缝拐角处时，使用机械臂圆弧运动指令，使激光头与焊缝一直保持垂直角度，同时采取正离焦或者负离焦一定数值的方法来使拐角处的功率降低至原功率的80%，也可以调整为负离焦，即将激光头3沿Z轴下降2-3mm，可达到同样的效果； 6)、设置参数:对整条U型焊缝进行示教并记录轨迹，焊缝轨迹拟合完成后，设置功率、扫描速度、始末点信号开关量参数:设置激光器功率为1500W，扫描速度lm/min，在焊缝起始点开启光闸和保护气，结束点处关闭光闸和保护气； 7)、焊接:启动激光器并按下程序自动运行按钮，待焊缝焊接完成后停止激光焊接，机械臂程序运行结束，汽车天窗导轨焊接完成。
2.根据权利要求1所诉的一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，其特征在于:所述的步骤I)中的激光器为光纤激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半导体泵浦全固态激光器或灯泵浦激光器。
【专利摘要】一种汽车天窗导轨的激光焊接方法，包括以下步骤：1）设计工具坐标系、2）固定工件、3）启动机械臂示教、4）放置高度标准块、5）降低工件拐角处的功率、6）设置参数、7）焊接；本发明，可以较精确的控制焊缝表面形貌，减少拐角处工件烧损现象，焊接后，焊缝均匀美观，不需要进行二次加工；焊接方法简单易行。
【IPC分类】B23K26-08, B23K26-24
【公开号】CN104607799
【申请号】CN201510048416
【发明人】侯磊, 李达, 林培晨, 林学春
【申请人】江苏中科四象激光科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日