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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Galvo-Scanner.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise ist ein Laserschweißgerät bekannt, das einen Laserkopf aufweist, der am führenden Ende eines Arms eines Mehrachsen-Roboters einen Galvo-Scanner beinhaltet. Hier ist ein Galvo-Scanner eine Vorrichtung, die zwei Spiegel beinhaltet, von denen jeder um eine von zwei orthogonal zueinander angeordnete Rotationsachsen rotierbar ist, und durch rotierendes Antreiben dieser Spiegel durch Servomotoren einen von einer Laserlichtquelle emittierten Laserstrahl scannt.
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Es gibt jedoch beispielsweise beim Stumpfschweißen usw. von Werkstücken Fälle, die eine sehr breite Schweißnaht erfordern. Dahingegen wird beim Vergrößern des Strahldurchmessers eines Laserstrahls die vorteilhafte Schweißnaht-Qualität nicht mehr erzielt, da die Energiedichte des Laserstrahls abnimmt. Daher wird Web- bzw. Pendel-Schweißen durchgeführt, das die Breite der Schweißnaht durch Oszillieren eines Laserstrahls mit einem kleinen Strahldurchmesser bei hoher Geschwindigkeit in einer Richtung sicherstellt, die das stumpfgeschweißte Stück überbrückt, indem die Winkel der Galvo-Spiegel bei hoher Geschwindigkeit gesteuert werden.
Patentdokument 1:
Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H09-174266 -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Beim Web-Schweißen wird jedoch im Allgemeinen ein Steuerzyklus von mindestens einigen Hundert Hz benötigt. Aus diesem Grund ist es nicht einfach, beim Web-Schweißen eine vorteilhafte Schweißnaht-Qualität mithilfe der herkömmlichen Steuerung der Galvo-Spiegel zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des Obengenannten getätigt, und eines ihrer Ziele ist es, einen Galvo-Scanner bereitzustellen, der die Durchführung des Web-Schweißens und dabei auf einfache Weise das Erzielen einer vorteilhaften Schweißnaht-Qualität möglich macht.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bereit: einen Galvo-Scanner (z. B. den später beschriebenen Galvo-Scanner 50, 50A, 50B, 50C, 50D), der einen Laserstrahl (z. B. den später beschriebenen Laserstrahl L) scannt und beinhaltet: mindestens einen Galvo-Spiegel (z. B. den später beschriebenen Galvo-Spiegel 51, 52), der so konfiguriert ist, dass er um eine Rotationsachse (z. B. die später beschriebene Rotationsachse X1, X2) herum rotierbar ist und einen Laserstrahl reflektiert; einen Galvo-Motor (z. B. den später beschriebenen Galvo-Motor 54, 54), der rotierend den Galvo-Spiegel antreibt; eine Optik-Komponente (z. B. die später beschriebene Optik-Komponente 2, 2A, 2B), die so angeordnet ist, dass der Einfall des Laserstrahls auf den Galvo-Spiegel in der Richtung einer Dicke (z. B. der später beschriebenen Dicke T) einfällt, die so konfiguriert ist, dass sie um eine Drehachse (z. B. die später beschriebene Drehachse 20) rotierbar ist, und einen Brechungsindex aufweist, der sich von dem einer Umgebung unterscheidet; und einen Drehmotor (z. B. den später beschriebenen Drehmotor 4), der die Optik-Komponente rotierend antreibt, wobei die Optik-Komponente so angeordnet ist, dass in einem Querschnitt (z. B. dem später beschriebenen Querschnitt C) in einer Dickenrichtung eine Region an einer Einfallsseite (z. B. der später beschriebenen Einfallsseite 21) und eine Region an einer Emissionsseite (z. B. der später beschriebenen Emissionsseite 22) parallel zueinander sind, und die Region an der Einfallsseite relativ zu einer optischen Achse (z. B. der später beschriebenen optischen Achse L1) des einfallenden Laserstrahls geneigt ist, und deren Dicke entlang einer Rotationsrichtung kontinuierlich variiert.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem im ersten Aspekt beschriebenen Galvo-Scanner die Optik-Komponente durch eine Optik-Komponentengruppe (z. B. die später beschriebene Optik-Komponentengruppe 12) konfiguriert sein, bestehend aus eine Vielzahl von Optik-Komponenten, die mindestens eine Optik-Komponente enthalten, die eine kontinuierlich entlang der Rotationsrichtung variierende Dicke aufweist, und so konfiguriert ist, dass sie mithilfe des Drehmotors um eine Drehachse herum rotierbar ist, und die Optik-Komponentengruppe kann in einem Querschnitt in der Dickenrichtung eine Region einer ursprünglichen Einfallsseite (z. B. der später beschriebenen ersten Einfallsseite 121) und eine Region einer endgültigen Emissionsseite (z. B. der später beschriebenen endgültigen Emissionsseite 122) aufweisen, die parallel zueinander sind.
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Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der im ersten oder zweiten Aspekt beschriebene Galvo-Scanner ferner beinhalten: einen Rotationsmechanismus (z. B. den später beschriebenen Rotationsmechanismus 6), der als Variable einen Neigungswinkel der Region der Einfallsseite und der Region der Emissionsseite relativ zur optischen Achse des einfallenden Laserstrahls herstellt, indem er bewirkt, dass die Optik-Komponente und der Drehmotor integral um eine Drehachse (z. B. die später beschriebene Drehachse 60) rotieren, und zwar senkrecht relativ zu einer Ebene einschließlich der Rotationsachse der Optik-Komponente sowie einschließlich der optischen Achse des Laserstrahls.
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Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der in einem der Aspekte eins bis drei beschriebene Galvo-Scanner ferner beinhalten: einen Transfermechanismus (z. B. den später beschriebenen Transfermechanismus 8), der eine Einfallsposition (z. B. die später beschriebene Einfallsposition P) des Laserstrahls als Variable relativ zur Optik-Komponente herstellt, indem er bewirkt, dass sich die Optik-Komponente und der Drehmotor integral in einer planaren Richtung senkrecht zur Rotationsachse der Optik-Komponente bewegen.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Galvo-Scanner bereitzustellen, der die Durchführung des Web-Schweißens und dabei auf einfache Weise das Erzielen einer vorteilhaften Schweißnaht-Qualität möglich macht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Außenansicht eines Remote-Laserschweißsystems nach einer ersten Ausführungsform;
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2 ist eine Ansicht, die das Optik-System des Remote-Laserschweißsystems nach der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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4A ist eine perspektivische Ansicht einer Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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4B ist eine Seitenansicht und zeigt eine Dicke T1 einer Einfallsposition eines Laserstrahls der Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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4C ist eine Seitenansicht und zeigt eine Dicke T2 einer Einfallsposition eines Laserstrahls der Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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4D ist eine Seiten nicht und zeigt eine Dicke T3 der Einfallsposition eines Laserstrahls der Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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5 ist eine Kurve und zeigt das Verhältnis zwischen dem Rotationswinkel und der Dicke der Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform;
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6 ist eine Ansicht, die einen Aspekt des Einfalls eines Laserstrahls auf die Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der ersten Ausführungsform bei der Lichtbrechung darstellt;
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7 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners nach einer zweiten Ausführungsform;
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8 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente des Galvo-Scanners nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
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9 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Galvo-Scanners nach einer dritten Ausführungsform;
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10 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente und einen Rotationsmechanismus des Galvo-Scanners nach der dritten Ausführungsform zeigt;
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11 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners nach einer vierten Ausführungsform;
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12 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente und einen Rotationsmechanismus des Galvo-Scanners nach der vierten Ausführungsform zeigt; und
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13 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente eines Galvo-Scanners nach einer fünften Ausführungsform zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass in den Erläuterungen zur zweiten Ausführungsform und danach gleiche Bezugszeichen denjenigen Konfigurationen zugeordnet werden, die diese mit der ersten Ausführungsform gemeinsam haben, und dass auf deren Erläuterung verzichtet wird.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine Außenansicht eines Remote-Laserschweißsystems 1 nach einer ersten Ausführungsform: Wie in 1 dargestellt beinhaltet das Remote-Laserschweißsystem 1 nach der vorliegenden Ausführungsform einen Mehrachsen-Roboter 3, eine später beschriebene Laserlichtquelle und einen Laserkopf 5, der an einem führenden Ende eines Arms 31 des Mehrachsen-Roboters 3 bereitgestellt ist. Dieses Remote-Laserschweißsystem 1 führt das Web-Schweißen durch Befördern des Laserkopfs 5 am führenden Ende des Arms 31 gemäß der Operationen des Mehrachsen-Roboters 3 durch, und durch oszillierendes Aufstrahlen des Laserstrahls L aus dem Laserkopf zu einer Anschlussbearbeitungsstelle (Stumpfschweißstelle) eines Werkstücks W, wie etwa einer Automobilkarosserie.
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Der Mehrachsen-Roboter 3 beinhaltet eine Basis 30, den Arm 31, eine Vielzahl von Achsen 32a bis 32e und aus Servomotoren bestehende Robotermotoren (nicht dargestellt), die jede der Achsen antreiben. Beim Mehrachsen-Roboter 3 wird dessen Betrieb mittels einer Roboter-Steuereinheit (nicht dargestellt) gesteuert.
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Der Laserkopf 5 beinhaltet einen Galvo-Scanner 50 zum Scannen des Laserstrahls L zur Anschlussbearbeitungsstelle (Stumpfschweißstelle) des Werkstücks W hin. Beim Galvano-Scanner 50 wird dessen Betrieb mittels einer später beschriebenen Galvo-Scanner-Steuereinheit gesteuert.
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2 ist eine Ansicht, die das Optik-System des Remote-Laserschweißsystems 1 zeigt. 2 zeigt schematisch den Galvo-Scanner 50. Wie in 2 dargestellt beinhaltet das Optik-System des Remote-Laserschweißsystems 1 die Laserlichtquelle 53 und den Galvo-Scanner 50.
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Die Laserlichtquelle 53 ist mittels verschiedener Laseroszillatoren einschließlich eines Lasermediums, eines optischen Resonators, einer Anregungsquelle usw. konfiguriert. Die Laserlichtquelle 53 erzeugt den Laserstrahl L und emittiert den erzeugten Laserstrahl L zum später beschriebenen Galvo-Scanner 50 hin.
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Der Galvo-Scanner 50 beinhaltet die zwei Galvo-Spiegel 51, 52, zu denen der von der Laserlichtquelle 53 emittierte Laserstrahl L nacheinander reflektiert wird; die zwei Galvo-Motoren 54, 54, die rotierend jeden der Galvo-Spiegel 51, 52 um die Rotationsachsen X1 bzw. X2 antreiben; und eine Glasabdeckung 55.
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Die Galvo-Spiegel 51, 52 sind so konfiguriert, dass sie um die zwei Rotationsachsen X1 bzw. X2 rotierbar sind, die orthogonal zueinander sind. Die Galvo-Motoren 54, 54 sind durch Servomotoren konfiguriert und scannen den von der Laserlichtquelle 53 emittierten Laserstrahl L durch rotierendes Antreiben der Galvo-Spiegel 51, 52. Die Glasabdeckung 55 weist eine Säulenform auf und hat eine Funktion zum Schützen des Galvo-Scanners 50, sowie zum Übertragen bzw. Durchlassen des Laserstrahls L.
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Außerdem beinhaltet der Galvo-Scanner 50 nach der vorliegenden Ausführungsform eine Optik-Komponente 2 und einen Drehmotor 4, der diese Optik-Komponente 2 wie in 2 dargestellt rotierend antreibt. Die Optik-Komponente 2 ist so angeordnet, dass der auf die Galvo-Spiegel 51, 52 einfallende Laserstrahl L in der Richtung der Dicke T einfällt, und ist so konfiguriert, dass sie um die Drehachse 20 rotierbar ist. Der Drehmotor 4 treibt die Optik-Komponente 2 um die Drehachse 20 rotierend an, und dessen Betrieb wird mittels der später beschriebenen Galvo-Scanner-Steuereinheit gesteuert. Diese Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 werden zu einem späteren Zeitpunkt genau beschrieben.
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Wie in 2 dargestellt durchdringt der von der Laserlichtquelle 53 emittierte Laserstrahl L die Optik-Komponente 2 und wird dann nacheinander von den zwei Galvo-Spiegeln 51, 52 reflektiert. Dann wird er nach dem Durchdringen der Glasabdeckung 55 zur Anschlussbearbeitungsstelle(Stumpfschweißstelle) des Werkstücks W hin aufgestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich beim rotierenden Antreiben der Galvo-Spiegel 51, 52 mithilfe der Galvo-Motoren 54 bzw. 54 der Einfallswinkel des auf diese Galvo-Spiegel 51, 52 einfallenden Laserstrahls L kontinuierlich. Daraus ergibt sich, dass der das Werkstück W erreichende Laserstrahl L scanbar wird, wenn ein vorgegebener Scanpfad auf dem Werkstück W nachgefahren wird.
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Als Nächstes werden die Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 bis 6 erläutert. Hier ist 3 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform. 4A ist eine perspektivische Ansicht der Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform. 4B ist eine Seitenansicht und zeigt die Dicke T1 einer Einfallsposition P eines Laserstrahls L der Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der ersten Ausführungsform. 4C ist eine Seitenansicht und zeigt die Dicke T2 einer Einfallsposition P eines Laserstrahls L der Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform. 4D ist eine Seitenansicht und zeigt eine Dicke T3 der Einfallsposition P eines Laserstrahls L der Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform.
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Wie oben erwähnt beinhaltet der in 3 dargestellte Galvo-Scanner 50 die Galvo-Spiegel 51, 52, die Galvo-Motoren 54, 54, die Optik-Komponente 2 und den Drehmotor 4. Bei den Galvo-Motoren 54, 54 und dem Drehmotor 4 werden die jeweiligen Operationen mittels der Galvo-Scanner-Steuereinheit 7 gesteuert.
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Hier beinhaltet die Optik-Komponente 2 nach der vorliegenden Ausführungsform die verschiedenen in 3 dargestellten Funktionen. In anderen Worten ist die Optik-Komponente 2 durch ein Optik-Element konfiguriert, dessen Brechungsindex sich von dem der Umgebung unterscheidet und ist beispielsweise durch eine Glasplatte konfiguriert. Diese Optik-Komponente 2 hat die Eigenschaft, den Laserstrahl L ohne Absorbieren als gebrochenes Licht zu emittieren. Der dabei einfallende Laserstrahl L fällt dabei ein und wird an der Optik-Komponente 2 gebrochen, und wird von einer Emissionsseite an einer der Einfallsseite gegenüberliegenden Seite als gebrochenes Licht emittiert.
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Außerdem ist die Optik-Komponente 2 wie in 4A bis 4D beispielsweise in einer Ringform ausgebildet, in der eine Region an der Einfallsseite in einem Querschnitt C in der Richtung ihrer Dicke T (nachfolgend als Einfallsseite bezeichnet) 21, und eine Region an der Emissionsseite (nachfolgend als Emissionsseite) 22 parallel zueinander sind.
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Außerdem ist die Optik-Komponente 2 so angeordnet, dass die Einfallsseite 21 relativ zu einer optischen Achse L1 des einfallenden Laserstrahls L geneigt ist (siehe die später beschriebene 6). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehachse 20 des Drehmotors 4 auch so angeordnet, dass sie relativ zur optischen Achse L1 ähnlich geneigt ist.
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Außerdem variiert in der Optik-Komponente 2 die Dicke T in ihrer Umfangsrichtung kontinuierlich. Andererseits ist die Dicke T in ihrer radialen Richtung konstant, ohne zu variieren. Die Drehachse 40 des Drehmotors 4 ist in das Loch 25 in der Mitte der zu fixierenden Optik-Komponente 2 eingeführt. Die Optik-Komponente 2 wird dabei rotierend angetrieben, und die Dicke T variiert dadurch kontinuierlich entlang ihrer Rotationsrichtung. Insbesondere kann die Dicke T der Optik-Komponente 2 Dicken aufweisen, die beispielsweise mit T1 ~ T2 ~ T3 wiedergegeben sind, und diese haben wie in 4A bis 4D dargestellt das Verhältnis T1 < T2 < T3.
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Hier ist 5 eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen dem Rotationswinkel und der Dicke T der Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 5 dargestellt variiert die Dicke T der Optik-Komponente 2 kontinuierlich und periodisch gemäß dem Rotationswinkel, wenn sie rotierend von dem Drehmotor 4 angetrieben wird. Es wird hierdurch bestätigt, dass Optik-Komponente 2 in der Dicke T entlang ihrer Umfangsrichtung kontinuierlich variiert.
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Außerdem ist 6 ist eine Ansicht, die einen Aspekt des Einfalls des Laserstrahl L auf die Optik-Komponente 2 des Galvo-Scanners 50 nach der ersten Ausführungsform bei der Lichtbrechung darstellt. 6 ist eine detailliertere Darstellung eines Aspekts der Brechung des Laserstrahls L an der Optik-Komponente 2 vor und nach der Rotation. Wie in 6 dargestellt bricht sich der auf die Optik-Komponente 2 einfallende Laserstrahl 2 gemäß dem Brechungsindex der Optik-Komponente 2 und wird als gebrochenes Licht emittiert.
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Zu diesem Zeitpunkt weist die sich gemäß der Brechung verschiebende Strahlposition des Laserstrahls L eine Korrelation mit der Dicke T der Optik-Komponente 2 auf. In anderen Worte wird der Verschiebungsgrad, der die Divergenz der Strahlposition des Laserstrahls L gemäß der Brechung ist, bei größerer Dicke T der Optik-Komponente 2 an der Einfallsposition P des Laserstrahls L höher. Insbesondere ist wie in 6 dargestellt ein Verschiebungsgrad S2 der Strahlposition des Laserstrahls L nach der Rotation höher als ein Verschiebungsgrad S1 der Strahlposition des Laserstrahls L vor der Rotation. Diese Verschiebungsgrade entsprechen der Amplitude der Oszillation des Laserstrahls L.
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Die vorliegende Ausführungsform verwendet dieses Merkmal und bewirkt, dass die Strahlposition des Laserstrahls L, d. h. die Aufstrahlposition des Laserstrahls L kontinuierlich und periodisch variiert, indem sie dazu führt, dass der Laserstrahl L die Optik-Komponente 2 durchdringt, in der die Dicke T kontinuierlich und periodisch in der Rotationsrichtung variiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist es damit möglich, zu bewirken, dass der Laserstrahl L gleichmäßig oszilliert, wodurch ein Web-Schweißen möglich wird.
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Mit dem Galvo-Scanner 50 einschließlich der oben genannten Konfiguration werden folgende Effekte erzielt. Die vorliegende Ausführungsform ordnet die Optik-Komponente 2, deren Brechung sich von derjenigen der Umgebung unterscheidet, so an, dass der auf die Galvo-Spiegel 51, 52 einfallende Laserstrahl L in der Richtung ihrer Dicke T einfällt, und stellt den Drehmotor 4 bereit, der diese Optik-Komponente 2 rotierend antreibt. Außerdem ist die Optik-Komponente 2 so konfiguriert, dass die Einfallsseite 21 und die Emissionsseite 22 des Querschnitts C in der Richtung der Dicke T parallel zueinander sind, und so angeordnet, dass die Einfallsseite 21 relativ zur optischen Achse L1 des einfallenden Laserstrahls L geneigt ist, und ihre Dicke T kontinuierlich entlang der Rotationsrichtung variiert.
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Durch Bewirken, dass der Laserstrahl L die durchdringen Optik-Komponente 2 durchdringt, bei der die Dicke T kontinuierlich und periodisch in der Rotationsrichtung variiert, ist es damit möglich, die Strahlposition des Laserstrahls L, d. h. die Aufstrahlposition des Laserstrahls L kontinuierlich und periodisch zu variieren. In der vorliegenden Ausführungsform ist es damit möglich, zu bewirken, dass der Laserstrahl L gleichmäßig oszilliert, wodurch ein Web-Schweißen möglich wird.
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Deshalb ist es nach der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Web-Schweißen zu realisieren und dabei auf einfache Weise eine vorteilhafte Schweißnaht-Qualität durch schlichtes rotierendes Antreiben der Optik-Komponente 2 mithilfe des Drehmotors 4 zu erzielen. In anderen Worten ist die Steuerung durch schlichtes Steuern der Rotation des Drehmotors 4 für das Web-Schweißen einfach und erfolgt ohne die herkömmlicherweise erforderliche Erhöhung des Steuerzyklus der Galvo-Spiegel 51, 52. Außerdem wird durch einfaches Hinzufügen der Optik-Komponente 2 und der Drehachse 20 des Drehmotors 4 zum Optik-System als zusätzliche Achse beispielsweise die Abwandlung in ein komplexes Optik-System mittels Hinzufügen eines resonanten Spiegels unnötig, und das Optik-System kann vereinfacht werden. Aus diesem Grund ist das Anbringen oder Entfernen einer solchen zusätzlichen Achse einfach.
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(Zweite Ausführungsform)
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7 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners 50A nach einer zweiten Ausführungsform; 8 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponentengruppe 12 des Galvo-Scanners 50A nach der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 7 und 8 dargestellt, hat der Galvo-Scanner 50A nach der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Galvo-Scanner 50 nach der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform, außer dass die Optik-Komponente 2 in die Optik-Komponentengruppe 12 geändert wurde, die aus einer Vielzahl von Optik-Komponenten besteht.
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Insbesondere beinhaltet die vorliegende Ausführungsform die Optik-Komponentengruppe 12, die aus einer Optik-Komponente 2A und einer Optik-Komponente 2B besteht. Die Optik-Komponente 2A hat verglichen mit der Optik-Komponente 2 der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die Optik-Komponente 2, und unterscheidet sich nur in dem Punkt, dass die Einfallsseite 121 und die Emissionsseite 123 nicht parallel zueinander sind. Andererseits unterscheidet sich die Optik-Komponente 2B stark von der Optik-Komponente 2 der ersten Ausführungsform und hat mit ihr nur den Punkt gemeinsam, dass sie durch eine Optik-Komponente konfiguriert ist, deren Brechungsindex sich von dem der Umgebung unterscheidet. Genauer gesagt ist diese Optik-Komponente 2B nicht rotierbar und so angeordnet, dass sie fixiert ist, und somit sind ihre Einfallsseite 124 und Emissionsseite 122 nicht parallel zueinander.
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Es wird darauf hingewiesen, dass wie in 7 und 8 dargestellt eine ursprüngliche erste Einfallsseite 121 des Querschnitts C in der Richtung der Dicke T und die endgültige Emissionsseite 122 der Optik-Komponentengruppe 12 parallel zueinander sind. In anderen Worten sind die Einfallsseite 121 der Optik-Komponente 2A und die Emissionsseite 122 der Optik-Komponente 2B parallel zueinander. Außerdem sind die Emissionsseite 123 der Optik-Komponente 2A und die Einfallsseite 124 der Optik-Komponente 2B parallel zueinander.
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Mit der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielt. Außerdem kann nach der vorliegenden Ausführungsform die Form der Optik-Komponente vereinfacht werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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9 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Galvo-Scanners 50B nach einer dritten Ausführungsform. 10 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente 2B und einen Rotationsmechanismus 6 des Galvo-Scanners 50B nach der dritten Ausführungsform zeigt. Wie in 9 und 10 dargestellt hat der Galvo-Scanner 50B nach der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Galvo-Scanner 50 nach der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform, und unterscheidet sich nur in dem Punkt, dass der Rotationsmechanismus 6 beinhaltet ist.
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Der Rotationsmechanismus 6 bewirkt wie in 10 dargestellt, dass die Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 als ein Körper um eine Drehachse 60 herum rotieren, die senkrecht zu einer Ebene (der Papier- bzw. Blattebene in 10) ist, einschließlich der Drehachse 20 der Optik-Komponente 2, sowie einschließlich der optischen Achse L1 des Laserstrahls L. Insbesondere beinhaltet dieser Rotationsmechanismus 6 einen Rotationsmechanismus-Motor (nicht abgebildet), der beispielsweise aus einem Servomotor besteht und bewirkt dadurch, dass die Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 integral um die Drehachse 60 herum rotieren.
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Mit der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielt. Außerdem ist es nach der vorliegenden Ausführungsform durch Bewirken, dass die Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 als ein Körper um die oben genannte Drehachse 60 rotieren, möglich, die Neigungswinkel der Einfallsseite 21 und der Emissionsseite 22 relativ zur optischen Achse L1 des einfallenden Laserstrahls L zu ändern, und es ist möglich, den Verschiebungsgrad S der Strahlposition des Laserstrahls L, d. h. die Amplitude der Oszillation des Laserstrahls L zu ändern.
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(Vierte Ausführungsform)
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11 ist ein funktionales Blockdiagramm des Galvo-Scanners 50C nach einer vierten Ausführungsform. 12 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente 2 und einen Transfermechanismus des Galvo-Scanners 50C nach der vierten Ausführungsform zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass 12 Ansichten entlang des Pfeils A sowohl vor und nach dem Transfer der Optik-Komponente 2 und des Drehmotors 4 zeigt. Wie in 11 und 12 dargestellt, hat der Galvo-Scanner 50C nach der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Galvo-Scanner 50 nach der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform, und unterscheidet sich nur in dem Punkt, dass ein Transfermechanismus 8 beinhaltet ist.
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Der Transfermechanismus 8 bewirkt wie in 12 dargestellt, dass sich die Optik-Komponente 2 und der Drehmotor 4 als ein Körper in der Richtung einer Ebene bewegen (Fläche senkrecht zur Papier- bzw. Blattebene in 12), die senkrecht zur Drehachse 20 der Optik-Komponente 2 ist. Insbesondere beinhaltet dieser Transfermechanismus 8 beispielsweise wie in 12 dargestellt Gleitmechanismen 81, 82, die das Gleiten der Optik-Komponente 2 und des Drehmotors 4 in einer Richtung orthogonal zueinander ermöglichen, und einen Servomotor (nicht abgebildet), der diese antreibt.
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Mit der vorliegenden Ausführungsform werden ähnliche Effekte wie in der ersten Ausführungsform erzielt. Außerdem ist es nach der vorliegenden Ausführungsform durch Bewegen der Optik-Komponente 2 und des Drehmotors 4 als ein Körper in der planaren Richtung senkrecht zur Drehachse 20 der Optik-Komponente 2 möglich, die Einfallsposition P des Laserstrahls L relativ zur Optik-Komponente 2 (d. h. die Winkelposition auf den auf der Drehachse 20 zentrierten Polkoordinaten) zu ändern, und somit möglich, die Amplitudenrichtung der Oszillation des Laserstrahls L zu ändern.
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(Fünfte Ausführungsform)
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13 ist eine Ansicht, die eine Optik-Komponente 2 eines Galvo-Scanners 50D nach einer fünften Ausführungsform zeigt. Wie in 13 dargestellt, hat der Galvo-Scanner 50D nach der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Galvo-Scanner 50 nach der ersten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform, und unterscheidet sich nur in der Anordnung der Optik-Komponente 2 und des Drehmotors 4.
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Insbesondere ist der Drehmotor 4 in der vorliegenden Ausführungsform parallel zur optischen Achse L1 des Laserstrahls L angeordnet, während die Optik-Komponente 2 schräg zur optischen Achse L1 des Laserstrahls L angeordnet ist. Auf diese Weise weist die Anordnung des Drehmotors 4 solange Freiheit auf, wie die Optik-Komponente 2 schräg zur optischen Achse L1 des Laserstrahls L angeordnet ist. Deshalb werden nach der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Effekte wie in der ersten Ausführungsform genutzt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass Abwandlungen und Verbesserungen innerhalb eines Umfangs, der das Erreichen der Ziele der vorliegenden Erfindung ermöglicht, auch von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. In jeder der oben genannten Ausführungsformen wird eine Automobilkarosserie als Werkstück W verwendet; es ist jedoch nicht darauf beschränkt und es ist möglich, verschiedene andere Werkstücke zu verwenden. Außerdem wird in jeder der oben genannten Ausführungsformen ein mit zwei Galvo-Spiegeln ausgestatteter Galvo-Scanner verwendet; er ist jedoch nicht darauf beschränkt und es ist möglich, einen mit einem, drei oder mehr Galvo-Spiegeln ausgestatteten Galvo-Scanner zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Remote-Laserschweißsystem
- 2, 2A, 2B
- Optik-Komponente
- 4
- Drehmotor
- 6
- Rotationsmechanismus
- 8
- Transfermechanismus
- 12
- Optik-Komponentengruppe
- 20
- Drehachse
- 21
- Einfallsseite (Region der Einfallsseite)
- 22
- Emissionsseite (Region der Emissionsseite)
- 50, 50A, 50B, 50C, 50D
- Galvo-Scanner
- 51, 52
- Galvo-Spiegel
- 54
- Galvo-Motor
- 121
- erste Einfallsseite (Region der ersten Einfallsseite)
- 122
- endgültige Emissionsseite (Region der endgültigen Emissionsseite)
- C
- Querschnitt
- L
- Laserstrahl
- L1
- optische Achse
- P
- Einfallsposition
- T
- Dicke
- W
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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