ES2882675T3 - Guía de ondas para soldadura por láser estrecha y simultánea de plásticos - Google Patents

Guía de ondas para soldadura por láser estrecha y simultánea de plásticos Download PDF

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Abstract

Un método para soldar una pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de una trayectoria de soldadura en un sistema de soldadura por láser simultánea, teniendo el sistema de soldadura por láser simultánea una pluralidad de haces de suministro de láser, incluyendo cada haz de suministro de láser al menos un tramo del haz de fibra óptica (304) y una guía de ondas (306) dispuesta entre los tramos del haz de fibra óptica (304) y la pluralidad de piezas de trabajo, comprendiendo el método: dirigir la luz láser desde al menos una fuente de luz láser (122) a través de cada tramo del haz de fibra óptica (304) a una parte (316) de la guía de ondas (306) asociada con ese tramo del haz de fibra óptica (304); proporcionar a cada parte (316) de la guía de ondas (306) un ancho que sea más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibra óptica (304) con el que está asociada esa parte de la guía de ondas (306); y proporcionar un plano de rebote reflectante (312) para cada tramo del haz de fibra óptica (304) en una salida del tramo del haz de fibra óptica (304) y reflejar con el plano de rebote reflectante (312) para cada tramo del haz de fibra óptica (304) una primera parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica (304), y hacer que una segunda parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica (304) viaje a través de la parte (316) de la guía de ondas (306) asociada con ese tramo del haz de fibra óptica (304) hasta la trayectoria de soldadura para así proporcionar una soldadura donde la segunda parte de la luz láser impacte en la trayectoria de soldadura con un ancho que sea más estrecho que el ancho de ese tramo del haz de fibra óptica (304).

Description

DESCRIPCIÓN
Guía de ondas para soldadura por láser estrecha y simultánea de plásticos
Campo
La presente divulgación se refiere a la soldadura de plásticos y, más en concreto, se refiere a proporcionar anchos de soldadura estrechos a lo largo de una línea de soldadura en aplicaciones de soldadura de plásticos.
Antecedentes
Esta sección proporciona información de antecedentes relacionada con la presente divulgación, que no tiene por qué ser la técnica anterior.
La soldadura por láser se utiliza comúnmente para unir piezas de plástico o resinosas, tales como piezas termoplásticas, en una zona de soldadura.
Como se sabe bien, los láseres proporcionan un haz de radiación electromagnética semi-enfocado a una frecuencia especificada (es decir, radiación monocromática coherente). Hay varios tipos de fuentes radiantes disponibles. Un ejemplo de soldadura por láser es la soldadura por infrarrojos de transmisión (TTIr), que es una tecnología preferida para soldar piezas de plástico o resinosas. La soldadura TTIr emplea luz infrarroja que pasa a través de una primera pieza de plástico y entra en una segunda pieza de plástico. En muchos aspectos, las herramientas de los conjuntos de TTIr incluyen haces de fibra óptica y guías de ondas para dirigir la luz infrarroja desde una fuente de luz a las piezas de plástico que se van a soldar. En muchos métodos de soldadura TTIr y otros métodos de soldadura por láser, prevalece el uso de guías de ondas. Como se sabe, las guías de ondas homogeneizan la luz infrarroja. El ancho de la soldadura depende, entre otras cosas, del diámetro del extremo de los haces de fibra óptica y de las características internas de la guía de ondas (como la pendiente angular de la guía de ondas), la propagación angular de la luz láser de las fibras ópticas y el grosor de la pieza transmisiva que vaya a soldarse.
Un tipo de TTIr es simultánea a la soldadura infrarroja transmisiva, denominada en el presente documento "STTIr". En la STTIr, la trayectoria o área de soldadura completa (a la que se hace referencia en el presente documento como trayectoria de soldadura) se expone simultáneamente a la radiación láser, tal como a través de una alineación coordinada de una pluralidad de fuentes de luz láser, tales como diodos láser. En el documento US 6.528.755, se describe un ejemplo de STTIr de "Laser Light Guide for Laser Welding". En la STTIr, la radiación láser se suele transmitir desde una o más fuentes de luz láser a las piezas que se están soldando a través de una o más guías de ondas ópticas que se adaptan a los contornos de las superficies de las piezas que se unen a lo largo de la trayectoria de soldadura.
El documento US 2006/219675 divulga un método y un aparato para soldar piezas de trabajo con láser. Dicho documento desvela guías de ondas ahusadas que se estrechan.
La FIG. 1 muestra un ejemplo de un sistema de soldadura por láser STTIr de la técnica anterior 100. El sistema de soldadura por láser STTIr 100 incluye una unidad de soporte láser 102 que incluye uno o más controladores 104, una interfaz 110, una o más fuentes de alimentación 106 y uno o más enfriadores 108. El sistema de soldadura por láser STTIr 100 también puede incluir un actuador, uno o más bancos de láser 112 y un conjunto superior de herramienta/guía de ondas 35 y una herramienta inferior 20 fijada sobre una mesa de apoyo. Cada banco de láser 112 incluye uno o más canales láser 113, teniendo cada canal láser 113 una fuente de luz láser 122. La unidad de soporte láser 102 está acoplada al actuador y a cada banco de láser 112 y proporciona energía y enfriamiento a través de una fuente de alimentación (o fuentes) 106 y del enfriador (o enfriadores) 108 al/los banco(s) de láser 112 y controla el actuador y el/los banco(s) de láser 112 a través del controlador 104. El actuador está acoplado al conjunto superior de herramienta/guía de ondas 35 y lo mueve hacia y desde la herramienta inferior 20 bajo el control del controlador 104. Durante el funcionamiento, el banco de láser 112 dirige la energía láser a través de una fuente de radiación láser a través de una pluralidad de haces de suministro de láser 10. Cada haz de suministro de láser 10 puede dividirse adicionalmente en tramos y cada tramo está compuesto por al menos una fibra óptica de suministro de láser. Si el paquete de suministro de láser 10 no se divide en tramos, entonces cada haz de suministro de láser 10 está compuesto por al menos una fibra óptica de suministro de láser. Cada fibra óptica de suministro de láser suministra energía láser desde una fuente de radiación láser del banco de láser 112, a través de una guía de ondas 30, a una pluralidad de piezas de trabajo 60 para soldarlas entre sí. La guía de ondas 30 homogeneiza la energía láser suministrada a las piezas de trabajo 60 a través de cada fibra óptica de suministro de láser.
En algunas aplicaciones de soldadura por láser, una guía de ondas puede tener un diseño lineal para recibir la luz láser distribuida desde una serie de haces de fibra óptica en hileras. En algunas aplicaciones de soldadura por láser, es conveniente que el ancho de la guía de ondas sea delgado, por ejemplo, para poder alojar piezas de trabajo que tengan una forma que obstruiría una guía de ondas más ancha, o para proporcionar una soldadura más estrecha. Existe un límite inferior práctico para el diámetro de los haces de fibra óptica. Además, existe un tamaño mínimo práctico de la guía de ondas; en concreto, el tamaño de la guía de ondas debe ser mayor o igual que el ancho de la trayectoria de la luz láser emitida por el haz de fibra óptica para evitar que la luz láser emitida por los haces de fibra óptica se derrame sobre los bordes de la guía de ondas. Así mismo, debido a que el ancho de una soldadura también depende de la propagación angular de las fibras ópticas, el ahusamiento de la guía de ondas no reducirá el ancho resultante de la soldadura en todos los casos.
Más bien, existe un límite inferior práctico en cuanto a cómo de estrecha se puede ahusar la guía de ondas antes de que la propagación angular de la luz láser aumente el ancho efectivo de la soldadura. Según el principio de extensión (étendue), cuanto más se ahúsa la guía de ondas, mayor se vuelve la propagación angular saliente de la luz láser. Por lo tanto, existe un límite inferior práctico para el ancho de una soldadura (por ejemplo, un punto de soldadura, o el ancho de una longitud de una soldadura definida por la trayectoria donde se van a soldar varias piezas de trabajo). Como ejemplo, se hace referencia a la FIG. 2. A la izquierda, se muestra el punto de soldadura 202, donde la luz láser viaja a través del tramo del haz de fibra óptica 204, a través de la guía de ondas ahusada 206, a través de la pieza de plástico transmisiva que va a soldarse208, hasta la pieza absorbente que va a soldarse210. A la derecha, se muestra el punto de soldadura 202', donde la luz láser viaja a través del tramo del haz de fibra óptica 204', a través de una guía de ondas más ahusada 206', a través de la pieza de plástico transmisiva que va a soldarse 208', hasta la pieza absorbente que va a soldarse 210'. En particular, el punto de soldadura 202 y el punto de soldadura 202' son, en general, del mismo tamaño, incluso con el uso de una guía de ondas más ahusada 206' como se muestra a la derecha, en lugar de con el uso de una guía de ondas ahusada 206. Esto se debe a que existe un límite inferior práctico para el ancho de una soldadura debido a la naturaleza de la étendue. Dicho de otro modo, existe un límite inferior práctico para el ancho de una soldadura, que se puede conseguir ahusando la guía de ondas. No obstante, en ciertas aplicaciones es deseable proporcionar una soldadura que tenga un ancho de soldadura incluso más estrecho de lo que se puede conseguir usando haces de fibra óptica tradicionales y guías de ondas ahusadas.
Sumario
Esta sección proporciona un sumario general de la divulgación y no es una divulgación completa de su alcance total o de todas sus características.
La presente tecnología proporciona un método para soldar una pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de una trayectoria de soldadura en un sistema de soldadura por láser simultánea que tiene una pluralidad de haces de suministro de láser, incluyendo cada haz de suministro de láser al menos un tramo del haz de fibra óptica y una guía de ondas dispuesta entre los tramos del haz de fibra óptica y la pluralidad de piezas de trabajo. El método incluye dirigir la luz láser desde al menos una fuente de luz láser, a través de cada tramo del haz de fibra óptica, hasta una parte de la guía de ondas asociada con ese tramo del haz de fibra óptica y dotar a cada parte de la guía de ondas de un ancho que sea más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibra óptica con el que está asociada esa parte de la guía de ondas. El método incluye, además, proporcionar un plano de rebote reflectante para cada tramo del haz de fibra óptica en una salida del tramo del haz de fibra óptica y reflejar con el plano de rebote reflectante para cada tramo del haz de fibra óptica una primera parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica, y hacer que una segunda parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica viaje a través de la parte de la guía de ondas asociada con ese tramo del haz de fibra óptica hasta la trayectoria de soldadura para así proporcionar una soldadura donde la segunda parte de la luz láser impacte en la trayectoria de soldadura con un ancho que sea más estrecho que el ancho de ese tramo del haz de fibra óptica.
En un aspecto, se homogeneiza la segunda parte de la luz láser de cada tramo del haz de fibra óptica que viaja a través de su parte asociada de la guía de ondas.
En un aspecto, el posicionamiento de los tramos del haz de fibra óptica y la guía de ondas proporciona una línea de soldadura continua.
En un aspecto, el posicionamiento de los tramos del haz de fibra óptica y la guía de ondas proporciona una línea de soldadura lineal.
En un aspecto, el posicionamiento de los tramos del haz de fibra óptica y la guía de ondas proporciona una línea de soldadura curvilínea.
En un aspecto, el posicionamiento de los tramos del haz de fibra óptica y la guía de ondas proporciona una línea de soldadura discontinua.
En un aspecto, el reflejo de la primera parte de luz láser por cada plano de rebote reflectante incluye reflejar la primera parte de luz láser lejos de la fuente de luz láser.
La presente tecnología también proporciona un sistema de soldadura por láser simultánea para soldar una pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de una trayectoria de soldadura. El sistema de soldadura por láser simultánea incluye un banco de láser que tiene una fuente de luz, una pluralidad de haces de suministro de láser en donde cada haz de suministro de láser incluye al menos un tramo del haz de fibra óptica y una guía de ondas dispuesta entre los tramos del haz de fibra óptica y la pluralidad de piezas de trabajo. La guía de ondas tiene una parte asociada con cada tramo del haz de fibras ópticas y cada parte de la guía de ondas tiene un ancho que es más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibras ópticas con el que está asociada esa parte de la guía de ondas. Los tramos del haz de fibra óptica se extienden entre el banco de láser y la guía de ondas y la luz láser de la fuente de luz láser del banco de láser se dirige a través de los tramos del haz de fibra óptica hacia la guía de ondas. Un plano de rebote reflectante está asociado con cada tramo del haz de fibra óptica, está dispuesto en una salida de ese tramo del haz de fibra óptica y está configurado para reflejar una primera parte de luz láser del tramo del haz de fibra óptica con el que está asociado ese plano de rebote reflectante. Cada parte de la guía de ondas está configurada para proporcionar una trayectoria a través de la cual viaja la luz láser del tramo del haz de fibra óptica asociado con esa parte y para dirigir esa luz láser a la trayectoria de soldadura, en donde el ancho de una soldadura donde impacta la segunda parte de la luz láser es más estrecho que el ancho de ese tramo del haz de fibra óptica.
En un aspecto, cada parte de la guía de ondas homogeneiza la luz láser que viaja a través de esa parte.
En un aspecto, la soldadura a lo largo de la trayectoria de soldadura es una línea de soldadura continua.
En un aspecto, la soldadura a lo largo de la trayectoria de soldadura es una línea de soldadura lineal.
En un aspecto, la soldadura a lo largo de la trayectoria de soldadura es una línea de soldadura curvilínea.
En un aspecto, la soldadura a lo largo de la trayectoria de soldadura es una línea de soldadura discontinua.
En un aspecto, cada plano de rebote reflectante refleja la luz láser lejos de la fuente de luz láser.
Otras áreas de aplicabilidad se pondrán de manifiesto a partir de la descripción proporcionada en el presente documento. La descripción y los ejemplos específicos en este sumario están concebidos con fines únicamente ilustrativos, y no están concebidos para limitar el alcance de la presente divulgación.
Dibujos
Los dibujos descritos en el presente documento se dan únicamente con fines ilustrativos de las realizaciones seleccionadas y no todas las implementaciones posibles, y no están concebidos para limitar el alcance de la presente divulgación.
La FIG. 1 es una vista esquemática que ilustra un sistema de soldadura por láser de la técnica anterior;
la FIG. 2 es una vista esquemática ampliada que ilustra el límite inferior práctico del ancho de una soldadura que puede conseguirse ahusando la guía de ondas;
la FIG. 3 es una vista esquemática que ilustra las realizaciones según la presente divulgación; y
la FIG. 4 es una vista isométrica ampliada que ilustra las realizaciones según la presente divulgación.
Los números de referencia correspondientes indican las piezas correspondientes a lo largo de las diversas vistas de los dibujos.
Descripción detallada
A continuación, se describirán realizaciones ilustrativas en mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
Las realizaciones ilustrativas se proporcionan de manera que esta divulgación sea exhaustiva y transmitirán totalmente el alcance a los expertos en la materia. Se exponen numerosos detalles específicos, como ejemplos de composiciones específicas, componentes, dispositivos y métodos, para proporcionar un entendimiento exhaustivo de las realizaciones de la presente divulgación. A los expertos en la técnica les resultará evidente que no hay por qué emplear detalles específicos, que las realizaciones ilustrativas pueden representarse de muchas formas diferentes y que no debería interpretarse que alguna de ellas limita el alcance de la divulgación. En algunas realizaciones ilustrativas, no se describen en detalle los procesos sobradamente conocidos, las estructuras de dispositivo sobradamente conocidas y las tecnologías sobradamente conocidas.
La terminología utilizada en el presente documento solo tiene el objeto de describir realizaciones ilustrativas particulares y no está concebida para ser limitativa. Como se utilizan en el presente documento, las formas en singular "un, "uno/a" y "el/la" pretenden incluir también las formas en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Los términos "comprende", "que comprende", "que incluye", y "que tiene" son inclusivos y, por lo tanto, especifican la presencia de características declaradas, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos y/o componentes, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos. Las etapas del método, los procesos y las operaciones del método descritos en el presente documento no requieren necesariamente su actuación en el orden particular analizado o ilustrado, a no ser que se identifique específicamente como un orden de actuación. También se ha de entender que pueden emplearse etapas adicionales, a menos que se indique lo contrario.
Cuando un componente, elemento o capa se dice que está "activado", "engranado a", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento o capa, puede estar directamente activado, engranado, conectado o acoplado al otro componente, elemento o capa, puede haber elementos o capas intermedios. En contraposición, cuando se menciona que un elemento está "directamente en", "engranado directamente a", "conectado directamente a" o "acoplado directamente a" otro elemento o capa, puede que no haya elementos o capas intermedios. Otras palabras utilizadas para describir la relación entre elementos deben interpretarse de manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.). Como se utiliza en el presente documento, el término "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los artículos enumerados asociados.
Aunque los términos primero, segundo, tercero, etc. pueden utilizarse en el presente documento para describir diversas etapas, elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estas etapas, elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben verse limitados por estos, a menos que se indique lo contrario. Estos términos pueden utilizarse solo para distinguir una etapa, elemento, componente, región, capa o sección de otra etapa, elemento, componente, región, capa o sección. Los términos como "primero", "segundo", y otros términos numéricos, cuando se usan en el presente documento, no implican una secuencia ni un orden, a no ser que el contexto lo indique claramente. Así, una primera etapa, elemento, componente, región, capa o sección analizada más adelante podría denominarse segunda etapa, elemento, componente, región, capa o sección sin alejarse de las enseñanzas de las realizaciones ilustrativas.
Los términos espacial o temporalmente relativos, como "antes", "después", "interior", "exterior", "debajo de", "bajo", "inferior", "encima", "superior", y similares, pueden utilizarse en el presente documento para facilitar la descripción con el fin de describir la relación de un elemento o característica con otro/s elemento/s o característica/s, como se ilustra en las figuras. Los términos espacial o temporalmente relativos pueden estar concebidos para abarcar diferentes orientaciones del dispositivo o sistema durante su uso o funcionamiento, además de la orientación representada en las figuras.
Debe entenderse para cualquier explicación de un método, composición, dispositivo o sistema que "comprende" determinadas etapas, ingredientes o características que, en ciertas variantes alternativas, también se contempla que dicho método, composición, dispositivo o sistema puede así mismo "consistir esencialmente en" las etapas, ingredientes o características enumerados, de modo que cualesquiera otras etapas, ingredientes o características que alterarían materialmente las características básicas y novedosas de la invención quedan excluidos de esta.
La tecnología según la presente divulgación proporciona métodos y aparatos para su uso en aplicaciones de soldadura por láser simultánea.
En muchos aspectos, las realizaciones descritas según la presente divulgación pueden usarse como parte de un sistema de soldadura por láser STTIr, como el sistema de soldadura por láser STTIr 100 descrito según la FIG. 1.
Pasando ahora a la FIG. 3 , se muestra una realización según la presente divulgación. En esta realización, cada tramo del haz de fibra óptica 304 dirige la luz láser desde una fuente de luz láser (como una fuente de luz láser 122), a través de la guía de ondas 306, a través de la pieza de plástico transmisiva que va a soldarse 308, donde es absorbida por la pieza de plástico absorbente que va a soldarse 310 para formar un punto de soldadura 302 en un punto a lo largo de la trayectoria de soldadura donde las piezas de plástico se sueldan entre sí. Debe entenderse que se forma un punto de soldadura 302 en cada punto a lo largo de la trayectoria de soldadura, donde la luz láser de un tramo individual del haz de fibra óptica 304 incide en la trayectoria de soldadura después de viajar a través de la guía de ondas. Los puntos de soldadura 302 definen colectivamente una línea de soldadura 314 de la soldadura (se muestra en línea discontinua en la FIG. 4). Como se utiliza en el presente documento, el término "ancho" o "ancho de soldadura", cuando se refiere a una soldadura, significa un ancho de la soldadura a lo largo de la línea de soldadura en cualquier punto aplicable, es decir, el ancho de la soldadura a través de la línea de soldadura en cualquier punto aplicable.
Como se utiliza en el presente documento, el término "tramo del haz de fibra óptica" significa una pluralidad de fibras ópticas de suministro de láser y puede incluir un tramo (tal como un tramo de un haz de suministro de láser) compuesto por una pluralidad de fibras ópticas de suministro de láser y/o un haz de suministro de láser compuesto por una pluralidad de tramos y/o compuesto por una pluralidad de fibras ópticas de suministro de láser. Se debe entender que, en este contexto, hay una parte 316 (aunque se observa que la parte puede aparecer como un círculo, elipse u otra forma, dependiendo de la forma de la guía de ondas, la parte 316 se ilustra diametralmente con líneas discontinuas en la FIG. 4) de la guía de ondas asociada 306 a cada tramo del haz de fibra óptica 304, que es donde la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica 304 viaja a través de la guía de ondas 306. Cuando la siguiente explicación se refiere a la guía de ondas 306 y a la fibra óptica de suministro de láser asociada 304, esta se refiere a la parte 316 de la guía de ondas 306 donde la luz láser de esa fibra óptica de suministro de láser 304 viaja a través de la guía de ondas 306. También debe entenderse que las partes 316 de la guía de ondas 306 podrían proporcionarse alternativamente por guías de ondas individuales.
En particular, cada punto de soldadura 302 tiene un ancho que es significativamente más pequeño que el ancho del tramo del haz de fibra óptica 304 que proporcionó la luz láser que formó ese punto de soldadura 302. Este punto de soldadura 302 significativamente estrechado se consigue haciendo que la parte 316 de guía de ondas 306 tenga un ancho 320 que es significativamente más estrecho que un ancho 322 del tramo del haz de fibra óptica asociado 304, tal como el diámetro del tramo del haz de fibra óptica 304 cuando el tramo del haz de fibra óptica 304 tiene una sección transversal circular, como en el ejemplo de las FIGS. 3 y 4. Dado que el tramo del haz de fibra óptica 304 es más ancho que la parte asociada 316 de la guía de ondas 306, solo una primera parte de la luz láser que sale del tramo del haz de fibra óptica entrará en la parte asociada 316 de la guía de ondas 306 y una segunda parte restante se esparcirá sobre los bordes externos de la parte asociada 316 de la guía de ondas 306 y no entrará en la parte asociada 316. Los planos de rebote reflectantes asociados 312 con cada tramo del haz de fibra óptica 304 reflejan la primera parte de luz láser y la segunda parte de luz láser viaja a través de la parte asociada 316 de la guía de ondas 306 hasta un punto de la trayectoria de soldadura a lo largo del cual las piezas 308, 310 se sueldan entre sí y forman un punto de soldadura 302. En un aspecto, al menos un plano de rebote reflectante está dispuesto en una salida 318 de cada tramo del haz de fibra óptica 304. En un aspecto, hay planos de rebote reflectantes 312 dispuestos en lados opuestos 324 de cada parte 316 de la guía de ondas 306 para que estos planos de rebote reflectantes 312 reflejan la luz láser en lados opuestos de la línea de soldadura 314. En un aspecto, los planos de rebote reflectantes 312 son parte de la guía de ondas 306. Los lados opuestos 324 se oponen entre sí a lo ancho 320 de la parte 316.
Los planos de rebote reflectantes 312 comprenden preferentemente material que refleja, en vez de absorber la luz láser utilizada en aplicaciones STTIr. Por consiguiente, los planos de rebote reflectantes incluyen espejos láser, superficies de metal pulido y superficies de reflexión interna total. Los planos de rebote reflectantes 312 redirigen la luz láser lejos de las piezas 308, 312 que van a soldarse para evitar la soldadura no deseada de esta y lejos de la fuente de luz láser 122 o tramo del haz de fibra óptica 304 para evitar dañar el sistema láser. Normalmente, los planos de rebote reflectantes 312 se colocan en el extremo (por ejemplo, la salida 318) de cada tramo del haz de fibra óptica 304 y una entrada de cada parte 316 de guía de ondas 306.
Las guías de ondas adecuadas según la presente divulgación comparten dos atributos principales. En primer lugar, cada parte 316 de guía de ondas 306 tiene un ancho que es más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibra óptica asociado 304. En segundo lugar, cada parte 316 de guía de ondas 306 debe ser lo suficientemente largo para homogeneizar la luz láser que viaja a través de la parte 316 de guía de ondas 306, permitiendo así una soldadura uniforme. En un ejemplo, cada parte 316 de la guía de ondas 306 tiene un ancho uniforme a lo largo de su longitud.
Con referencia a la FIG. 4 , se muestra una vista alternativa de la realización divulgada en la FIG. 3. Como debe apreciarse, en aplicaciones STTIr, los diversos tramos de los haces de fibra óptica 304 transmiten simultáneamente luz láser desde una fuente de luz láser a través de las partes asociadas 316 de la guía de ondas 306 a través de las piezas 308, 310 que van a soldarse, lo que da como resultado un área de soldadura generalmente definida por un lado de salida de la guía de ondas 306, en donde el lado de salida está definido por el lado más cercano a las piezas 308, 312 que van a soldarse. Cada parte 316 de la guía de ondas 306 debe extenderse lo suficiente en una dirección vertical para homogeneizar la luz láser que pasa a través de las piezas 308, 310 que van a soldarse.
Además, en aplicaciones de STTIr, una guía de ondas se puede configurar para proporcionar una longitud de soldadura de cualquier forma deseada o predeterminada. Por lo tanto, aunque la guía de ondas 306 que se muestra en la FIG. 4 parece recta a lo largo de su longitud, debe entenderse que la guía de ondas 306 puede ser curvilínea. De manera similar, aunque la guía de ondas 306 que se muestra en la FIG. 4 parece plana, debe entenderse que la guía de ondas 306 puede tener cualquier orientación, tridimensionalidad u otros giros a lo largo de una referencia plana. Se prevé además que la guía de ondas 306 no necesite tener un ancho fijo en toda la guía de ondas, teniendo una o más partes 316 de la guía de ondas 306 diferentes anchos que una o más de las otras partes 316. Por lo tanto, se prevé que la línea de soldadura resultante no necesite tener un ancho constante, y que el ancho en un punto dado a lo largo de la línea de soldadura puede depender del ancho de la parte 316 de la guía de ondas 306 adyacente a ese punto dado a lo largo de la línea de soldadura, cualquier propagación angular resultante y del ancho del tramo del haz de fibra óptica 304 no redirigido por el plano de rebote reflectante 312 en ese punto en particular. Además, la forma de salida de la guía de ondas se puede configurar según lo garanticen los parámetros o preferencias de soldadura, tal como un triángulo, punto o mancha.
La guía de ondas puede ser positiva o negativa o cualquier combinación de las dos. Una guía de ondas positiva utiliza un medio sólido que transmite la luz láser y guía la luz mediante una reflexión interna total. Una guía de ondas negativa transmite a través de un vacío, gas, líquido o sólido, pero se basa en paredes reflectantes para guiar la luz láser.
Como se ha indicado anteriormente, la tecnología descrita anteriormente es adecuada para su uso como parte de un sistema de soldadura por láser STTIr, tal como el sistema de soldadura por láser STTIr 100 que se muestra en la FIG.
1. En este sistema STTIr modificado, se contempla que los tramos del haz de fibra óptica 304 reemplazarían a los tramos del haz de suministro de láser 10 y la guía de ondas 306, junto con los planos de rebote reflectantes 312, reemplazaría a la guía de ondas 30. Un sistema STTIr modificado de este tipo proporcionaría anchos de soldadura significativamente más estrechos que los posibles con un sistema STTIr convencional que utiliza tramos del haz de fibra óptica de tamaño similar. Se contempla además que, en un sistema de este tipo, la luz láser aplicada en las piezas que se van a soldar formaría una longitud de soldadura con un ancho de soldadura significativamente más estrecho que el ancho de soldadura posible con un sistema STTIr convencional. Y como se ha analizado anteriormente, dependiendo de los parámetros de la guía de ondas 306, la línea de soldadura resultante podría generarse con muchas formas, incluyendo ser lineal, curvilínea, continua, discontinua, con giros y presentar una longitud de soldadura tridimensional. Según otro aspecto, tal línea de soldadura podría producirse con una guía de ondas que tenga la forma necesaria para producir la forma deseada, tal como un triángulo, punto o mancha. Según otro aspecto más, el ancho de la línea de soldadura podría variar a lo largo de la trayectoria de la línea de soldadura, en la medida en que el ancho de la guía de ondas y/o los planos de rebote reflectantes correspondientes cambien a lo largo de la guía de ondas.
La descripción anterior de las realizaciones se ha proporcionado con fines de ilustración y descripción. No está concebida para ser exhaustiva o limitar la divulgación. Los elementos o características individuales de una realización particular no se limitan generalmente a esa realización particular, sino que, cuando corresponda, son intercambiables y pueden usarse en una realización seleccionada, aunque no se muestre o describa específicamente. Estos también se pueden modificar de muchas formas. Tales modificaciones no deben considerarse una desviación de la divulgación, y todas estas modificaciones están destinadas a quedar incluidas dentro del alcance de la invención, tal y como se define en las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un método para soldar una pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de una trayectoria de soldadura en un sistema de soldadura por láser simultánea, teniendo el sistema de soldadura por láser simultánea una pluralidad de haces de suministro de láser, incluyendo cada haz de suministro de láser al menos un tramo del haz de fibra óptica (304) y una guía de ondas (306) dispuesta entre los tramos del haz de fibra óptica (304) y la pluralidad de piezas de trabajo, comprendiendo el método:
dirigir la luz láser desde al menos una fuente de luz láser (122) a través de cada tramo del haz de fibra óptica (304) a una parte (316) de la guía de ondas (306) asociada con ese tramo del haz de fibra óptica (304); proporcionar a cada parte (316) de la guía de ondas (306) un ancho que sea más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibra óptica (304) con el que está asociada esa parte de la guía de ondas (306); y
proporcionar un plano de rebote reflectante (312) para cada tramo del haz de fibra óptica (304) en una salida del tramo del haz de fibra óptica (304) y reflejar con el plano de rebote reflectante (312) para cada tramo del haz de fibra óptica (304) una primera parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica (304), y hacer que una segunda parte de la luz láser de ese tramo del haz de fibra óptica (304) viaje a través de la parte (316) de la guía de ondas (306) asociada con ese tramo del haz de fibra óptica (304) hasta la trayectoria de soldadura para así proporcionar una soldadura donde la segunda parte de la luz láser impacte en la trayectoria de soldadura con un ancho que sea más estrecho que el ancho de ese tramo del haz de fibra óptica (304).
2. El método de la reivindicación 1, en donde hacer que la segunda parte de luz láser de cada tramo del haz de fibra óptica (304) viaje a través de su parte asociada (316) de la guía de ondas (306) incluye homogeneizar con la parte asociada de la guía de ondas la luz láser que viaja a través de la guía de ondas.
3. El método de la reivindicación 1, que incluye posicionar los tramos del haz de fibra óptica (304) y la guía de ondas (306) para soldar la pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de la trayectoria de soldadura, siendo la soldadura continua a lo largo de una línea de soldadura.
4. El método de la reivindicación 1, que incluye posicionar los tramos del haz de fibra óptica (304) y la guía de ondas (306) para soldar la pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de la trayectoria de soldadura, teniendo la soldadura una línea de soldadura lineal.
5. El método de la reivindicación 1, que incluye posicionar los tramos del haz de fibra óptica (304) y la guía de ondas (306) para soldar la pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de la trayectoria de soldadura, teniendo la soldadura una línea de soldadura curvilínea.
6. El método de la reivindicación 1, que incluye posicionar los tramos del haz de fibra óptica (304) y la guía de ondas (306) para soldar la pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de la trayectoria de soldadura, siendo la soldadura discontinua a lo largo de una línea de soldadura.
7. El método de la reivindicación 1, en donde reflejar la primera parte de luz láser por cada plano de rebote reflectante (312) incluye reflejar la primera parte de luz láser lejos de la fuente de luz láser (122).
8. Un sistema de soldadura por láser simultánea para soldar una pluralidad de piezas de trabajo juntas a lo largo de una trayectoria de soldadura, comprendiendo el sistema de soldadura por láser simultánea:
un banco de láser que tiene una fuente de luz láser (122);
una pluralidad de haces de suministro de láser, en donde cada haz de suministro de láser incluye al menos un tramo del haz de fibra óptica (304);
una guía de ondas (306) que tiene una parte (316) asociada con cada tramo del haz de fibra óptica (304), en donde cada parte (316) de la guía de ondas (306) tiene un ancho que es más estrecho que el ancho del tramo del haz de fibras ópticas (304) con el que está asociada esa parte (316) de la guía de ondas (306), estando dispuesta la guía de ondas (306) entre la pluralidad de piezas de trabajo y los tramos del haz de fibra óptica (304); extendiéndose los tramos del haz de fibra óptica (304) entre el banco de láser y la guía de ondas (306), dirigiéndose la luz láser de la fuente de luz láser (122) del banco de láser a través de los tramos del haz de fibra óptica (304) hacia la guía de ondas (306);
un plano de rebote reflectante (312) asociado con cada tramo del haz de fibra óptica (304) y dispuesto en una salida de ese tramo del haz de fibra óptica (304), estando cada plano de rebote reflectante (312) configurado para reflejar una primera parte de luz láser del tramo del haz de fibra óptica (304) con el que está asociado ese plano de rebote reflectante (312);
estando cada parte de la guía de ondas (306) configurada para proporcionar una trayectoria a través de la cual viaja la luz láser del tramo del haz de fibra óptica (304) asociado con esa parte y para dirigir esa luz láser a la trayectoria de soldadura, en donde el ancho de una soldadura donde impacta una segunda parte de la luz láser es más estrecho que el ancho de ese tramo del haz de fibra óptica.
9. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde cada parte (316) de la guía de ondas (306) homogeneiza la luz láser que viaja a través de esa parte.
10. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde la soldadura a lo largo de la trayectoria de la soldadura es una línea de soldadura continua.
11. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde la soldadura a lo largo de la trayectoria de la soldadura es una línea de soldadura lineal.
12. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde la soldadura a lo largo de la trayectoria de la soldadura es una línea de soldadura curvilínea.
13. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde la soldadura a lo largo de la trayectoria de la soldadura es una línea de soldadura discontinua.
14. El sistema de soldadura por láser simultánea de la reivindicación 8, en donde que cada plano de rebote reflectante (312) refleja la luz láser alejándola de la fuente de luz láser (122).
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