FR2636554A1 - Device for welding metal sheets or the like using a laser beam - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif de soudage de tôles ou analogues par un faisceau laser. The present invention essentially relates to a device for welding sheets or the like with a laser beam.
On connaît déjà des appareils de soudage par points permettant de souder des tôles et comportant par exemple des électrodes montées sur une pince elle-même montée sur un robot. Are already known spot welding devices for welding sheets and comprising for example electrodes mounted on a clamp itself mounted on a robot.
Mais ces appareils sont encombrants et la durée de l'opération de soudage est relativement longue d'autant plus qu'il convient de changer ou de retailler régulièrement les électrodes. However, these devices are bulky and the duration of the welding operation is relatively long, all the more so since the electrodes have to be changed or cut regularly.
On a également proposé des appareils de soudage de tôles à l'aide d'un faisceau laser délivré par une tête optique déplaçable le long de la ligne de soudure et assurant la focalisation du faisceau laser sur cette ligne. Apparatuses for welding sheets have also been proposed using a laser beam delivered by an optical head movable along the weld line and ensuring the focusing of the laser beam on this line.
Ces appareils permettent évidemment d'effectuer une soudure continue, mais ils sont généralement encombrants et, bien souvent, ne procurent pas la qualité de soudure recherchée surtout lorsque les tales doivent être soudées avec recouvrement et qu'il convient par conséquent d'appliquer une pression déterminée et régulière sur lesdites tales, au fur et à mesure du soudage. These devices obviously make it possible to carry out a continuous weld, but they are generally bulky and, very often, do not provide the desired quality of weld, especially when the sheets have to be welded with overlap and it is therefore necessary to apply pressure. determined and regular on said tales, as and when welding.
Aussi, la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispoai#tit# de soudage par faisceau laser qui est compact et permet d'obtenir une régularité et une qualité de soudure excellentes sur toute la ligne de soudure des tôles. Also, the present invention aims to remedy these drawbacks by proposing a dispoai # tit # of laser beam welding which is compact and makes it possible to obtain excellent regularity and quality of weld over the entire weld line of the sheets.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de soudage de tales ou analogues le long d'une ligne de soudure à l'aide d'un faisceau laser, et du type comprenant une tête optique déplaçable le long de cette ligne de soudure et assurant la focalisation du faisceau laser sur cette ligne, caractérisé en ce que, à ladite tete optique, est associé un système à au moins un galet-presseur susceptible d'exercer un effort déterminé sur les tôles à souder et monté relativement mobile sur un support déplaçable sur lequel est également montée la tete optique. To this end, the subject of the invention is a device for welding plates or the like along a weld line using a laser beam, and of the type comprising an optical head movable along this line of welding and ensuring the focusing of the laser beam on this line, characterized in that, with said optical head, is associated a system with at least one pressure roller capable of exerting a determined force on the sheets to be welded and mounted relatively mobile on a movable support on which the optical head is also mounted.
En d'autres termes, l'effort ou la pression du galet sur les tôles à souder pourra être réglé par déplacement de ce galet par rapport au support, ce déplacement entrarnant simultanément la tête optique retenue à la fois par le système à galet et par le support, étant entendu que c'est le déplacement du support le long de la ligne de soudure qui permettra le soudage le long de cette ligne en même temps que l'effort voulu sur les tales à souder. In other words, the force or the pressure of the roller on the sheets to be welded can be adjusted by displacement of this roller relative to the support, this displacement simultaneously entarnating the optical head retained both by the roller system and by the support, it being understood that it is the displacement of the support along the weld line which will allow the welding along this line at the same time as the desired force on the tales to be welded.
Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, le galet-presseur est situé immédiatement en avant du point d'impact du faisceau laser émis par la tête optique lorsque celle-ci se déplace le long de la ligne de soudure. According to another characteristic of this device, the pressure roller is located immediately in front of the point of impact of the laser beam emitted by the optical head when the latter moves along the weld line.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le support déplaçable précité est monté à l'extrémité du bras d'un robot actionnant simultanément le système à galet-presseur et la tete optique. According to yet another characteristic of the invention, the above-mentioned movable support is mounted at the end of the arm of a robot simultaneously actuating the pressure roller system and the optical head.
Suivant un mode de réalisation préféré, le système à galet-presseur comprend un bras ou analogue portant ledit galet à l'une de ses extrémités et actionnable par une biellette montée à rotation sur le support précité et dont l'une des extrémités est articulée sur ledit bras, tandis que l'autre extrémité de la biellette est articulée sur un vérin solidaire dudit support. According to a preferred embodiment, the pressure roller system comprises an arm or the like carrying said roller at one of its ends and actuable by a rod mounted for rotation on the aforementioned support and one of whose ends is articulated on said arm, while the other end of the link is articulated on a jack integral with said support.
On précisera ici que le galet-presseur est solidaire d'une plaque fixée de manière amovible et démontable sur le bras portant ce galet. It will be specified here that the pressure roller is integral with a plate fixed in a removable and removable manner on the arm carrying this roller.
Sur le bras portant le galet-presseur est fixé un rail coulissant dans au moins un patin ou analogue solidaire du support précité. On the arm carrying the pressure roller is fixed a sliding rail in at least one shoe or the like secured to the aforementioned support.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tête optique est montée sur le support par des moyens permettant le déplacement relatif de cette tête par rapport au support lors du déplacement du bras portant le galet par rapport audit support. According to another characteristic of the invention, the optical head is mounted on the support by means allowing the relative movement of this head relative to the support during the movement of the arm carrying the roller relative to said support.
Les moyens précités sont constitués par une tige solidaire de la tête optique et montée coulissante dans un élément de guidage fixé sur le support. The aforementioned means consist of a rod secured to the optical head and slidably mounted in a guide element fixed on the support.
Le dispositif de l'invention est encore caractérisé en ce qu'au moins un tube d'amenée du faisceau laser est fixé sur la tête optique qui est mobile en rotation par rapport au support dans l'élément de guidage précité et dans une bague ou analogue fixée sur le système à galet-presseur. The device of the invention is further characterized in that at least one tube for feeding the laser beam is fixed to the optical head which is movable in rotation relative to the support in the aforementioned guide element and in a ring or analog attached to the pressure roller system.
On précisera encore que la rotation de la tête optique est limitée par un détecteur solidaire du support précité et coopérant avec des moyens, tels que des pattes, solidaires de ladite tête. It will also be specified that the rotation of the optical head is limited by a detector secured to the aforementioned support and cooperating with means, such as lugs, secured to said head.
Ainsi, on évitera avantageusement une détérioration par contact entre le tube d'amenée du faisceau laser et le support dans le cas où le dispositif se déplacerait au-delà de la ligne de soudure. Thus, a deterioration by contact between the laser beam supply tube and the support is advantageously avoided in the event that the device moves beyond the weld line.
Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels
- la figure i est une vue très schématique et en élévation de l'ensemble du dispositif conforme à cette invention et piloté par un robot
- la figure 2 est une vue en élévation, avec coupes partielles et arrachements, et à plus grande échelle, du système avec galet et de la tête optique, tous les deux associés à un support déplaçable par ledit robot
- la figure 3 est une vue suivant la flèche III de la figure 2
- la figure 4 est une vue en élévation de la tête optique seule avec son équipement
- la figure 5 illustre à plus grande échelle et avec coupes partielles les moyens commandant le déplacement vertical du système avec galet par rapport au support
- la figure 6 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne VI-VI de la figure 5 ; et
- la figure 7 est une vue schématique et de dessus de la tête optique et illustre les moyens permettant de limiter angulairement la rotation de ladite tête.However, other characteristics and advantages of the invention will appear better in the detailed description which follows and refers to the appended drawings, given solely by way of example, and in which
- Figure i is a very schematic view in elevation of the entire device according to this invention and controlled by a robot
- Figure 2 is an elevational view, with partial sections and cutaway, and on a larger scale, of the system with roller and the optical head, both associated with a support movable by said robot
- Figure 3 is a view along arrow III of Figure 2
- Figure 4 is an elevational view of the optical head alone with its equipment
- Figure 5 illustrates on a larger scale and with partial sections the means controlling the vertical movement of the system with roller relative to the support
- Figure 6 is a sectional view taken substantially along the line VI-VI of Figure 5; and
- Figure 7 is a schematic top view of the optical head and illustrates the means for angularly limiting the rotation of said head.
En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit qu'un dispositif selon cette invention est commandé par un robot R dont le bras I porte à son extrémité 2 un support 3 auquel sont associés une tête optique 4 et un système 5 avec galet-presseur 6 susceptible d'exercer un effort déterminé sur deux tôles à souder reposant sur un élément de supportage ou une maquette de positionnement repéré en 7. Referring first to Figure 1, we see that a device according to this invention is controlled by a robot R whose arm I carries at its end 2 a support 3 with which are associated an optical head 4 and a system 5 with pressure roller 6 capable of exerting a determined force on two sheets to be welded resting on a support element or a positioning model identified at 7.
L'effort appliqué par le galet-presseur 6 sur les tôles est exercé suivant l'axe X-X', lequel axe est orthogonal à l'axe Y-Y' du bras 1 du robot R. Le support 3 est fixé sur l'extrémité du bras 1 par vissage (non représenté), et cela de façon à permettre le décalage angulaire du support 3 par rapport au bras 1, par exemple de 300 en 300. The force applied by the pressure roller 6 on the sheets is exerted along the axis X-X ', which axis is orthogonal to the axis YY' of the arm 1 of the robot R. The support 3 is fixed on the end of the arm 1 by screwing (not shown), and this so as to allow the angular offset of the support 3 relative to the arm 1, for example from 300 to 300.
Le robot R est bien entendu programmé pour que les mouvements du bras 1 entraînent le système 5 avec galet-presseur 6 et la tête optique 4 le long de la ligne de soudure qui est perpendiculaire au plan de la figure 1. The robot R is of course programmed so that the movements of the arm 1 drive the system 5 with pinch roller 6 and the optical head 4 along the weld line which is perpendicular to the plane of FIG. 1.
Comme on le voit bien sur les figures 2 et 3, le galet-presseur 6 est situé immédiatement en avant du point d'impact 8 du faisceau laser L émis par la tête optique 4 lorsque l'ensemble système 5 à galet 6 et tête optique 4 se déplace en suivant la ligne le long de laquelle doit être effectuée la soudure sur les tôles (non représentées). L'axe optique, c'est-à-dire l'axe du faisceau laser L est incliné par rapport à l'axe X-X' suivant un angle A sensiblement égal à 10. comme on le voit sur la figure 3. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the pressure roller 6 is located immediately in front of the point of impact 8 of the laser beam L emitted by the optical head 4 when the system assembly 5 with roller 6 and optical head 4 moves along the line along which the welding must be carried out on the sheets (not shown). The optical axis, that is to say the axis of the laser beam L is inclined relative to the axis XX ′ at an angle A substantially equal to 10. as can be seen in FIG. 3.
Le système 5 à galet-presseur 6 est monté relativement mobile par rapport au support 3 de la façon qui sera décrite maintenant en se reportant plus particulièrement aux figures 5 et 6. The presser roller system 5 6 is mounted relatively movable relative to the support 3 in the manner which will now be described with particular reference to FIGS. 5 and 6.
Le galet-presseur 6 est fixé sur une plaque 9 fixée de manière amovible et démontable à l'aide de vis 10 par exemple sur un bras 11 qui est verticalement mobile par rapport au support 3. The pressure roller 6 is fixed on a plate 9 fixed in a removable and removable manner using screws 10 for example on an arm 11 which is vertically movable relative to the support 3.
Le montage du galet-presseur 6 sur la plaque 9 permet un remplacement du galet beaucoup plus aisé que s'il était fixé directement à l'extrémité du bras 11. The mounting of the pressure roller 6 on the plate 9 makes it possible to replace the roller much easier than if it was fixed directly to the end of the arm 11.
Ce bras 11 est actionnable par une biellette 12 montée à rotation, comme on le voit en 13 sur la figure 5, sur le support 3. This arm 11 can be actuated by a rod 12 mounted for rotation, as seen at 13 in FIG. 5, on the support 3.
L'une. 14 des extrémités de la biellette 12 est articulée sur le bras 11, tandis que l'autre extrémité 15 de la biellette 12 est articulée sur un vérin 16 solidaire du support 3, comme on le voit mieux sur la figure 2. Moon. 14 of the ends of the link 12 is articulated on the arm 11, while the other end 15 of the link 12 is articulated on a jack 16 secured to the support 3, as best seen in FIG. 2.
On comprend donc que l'actio~nnement du vérin 16 pourra permettre au galet-presseur 6 d'exercer un effort réglable sur les tôles, la course de déplacement vertical du galet-presseur pouvant être d'environ 10 mm. It is therefore understood that the actio ~ nment of the cylinder 16 may allow the pressure roller 6 to exert an adjustable force on the sheets, the vertical displacement stroke of the pressure roller may be about 10 mm.
En se reportant à la figure 6, on voit un rail 17 fixé sur le bras 11 portant le galet-presseur 6 par l'intermédiaire de la plaque 9, ledit rail coulissant dans deux patins ou analogues 18 solidaires du support 3. Referring to FIG. 6, one sees a rail 17 fixed on the arm 11 carrying the pressure roller 6 by means of the plate 9, said rail sliding in two pads or the like 18 secured to the support 3.
Ainsi, comme on le comprend, le système 5 à galet-presseur 6 est mobile et réglable par rapport au support 3, et la tete optique 4 est solidaire du système 5 dans ce mouvement, son montage sur le support 3 est réalisé grâce aux moyens qui seront décrits ci-après. Thus, as can be understood, the pressure roller system 5 6 is movable and adjustable relative to the support 3, and the optical head 4 is secured to the system 5 in this movement, its mounting on the support 3 is achieved by means which will be described below.
Comme cela apparaît clairement sur les figures 2 et 4, la tête optique 4 comporte à sa partie supérieure une tige 19 montée coulissante dans un élément de guidage 20 fixé par des vis 21 par exemple sur le support 3. As clearly appears in FIGS. 2 and 4, the optical head 4 has at its upper part a rod 19 slidingly mounted in a guide element 20 fixed by screws 21 for example on the support 3.
Ainsi, la tête optique 4 pourra se déplacer par rapport au support lors du déplacement du bras 11 portant le galet 6 par rapport à ce support. Thus, the optical head 4 can move relative to the support during the movement of the arm 11 carrying the roller 6 relative to this support.
La tête optique 4 peut à sa partie inférieure pivoter dans une bague ou analogue 22 solidaire du système 5 à galet-presseur 6. Plus précisément, et comme on le voit bien sur les figures 3 et 4, la bague 22 constitue une pièce comprenant la bague proprement dite et une plaque 23 fixée, par des vis par exemple, sur le bras 11 portant le galet-presseur 6 par l'intermédiaire de la plaque 9. The optical head 4 can, at its lower part, pivot in a ring or the like 22 integral with the pressure roller system 5 6. More precisely, and as can be seen in FIGS. 3 and 4, the ring 22 constitutes a part comprising the ring proper and a plate 23 fixed, by screws for example, to the arm 11 carrying the pressure roller 6 by means of the plate 9.
Ainsi, la tête optique 4 pourra tourner par rapport au support 3 grâce à la tige 19, et également par rapport au bras -11 portant le galet-presseur 6, lors du déplacement de l'ensemble le long de la ligne de soudure. Thus, the optical head 4 can rotate relative to the support 3 thanks to the rod 19, and also relative to the arm -11 carrying the pressure roller 6, during the displacement of the assembly along the weld line.
Cette rotation de la tête optique 4 est nécessaire par le fait que le faisceau laser L est amené par un tube 24 (figures 1 et 2) solidaire de ladite tête, ce tube 24 étant lui-même relié de façon articulée à d'autres tubes (non représentés) dont le dernier est relié à la source d'émission du faisceau laser (non représentée). Il en résulte que, lors du déplacement du support 3 par le robot R, la tête optique 4 doit nécessairement pouvoir tourner avec le tube 24 pour ne pas détériorer l'ensemble.This rotation of the optical head 4 is necessary due to the fact that the laser beam L is brought by a tube 24 (FIGS. 1 and 2) integral with said head, this tube 24 itself being articulated in connection with other tubes. (not shown), the latter of which is connected to the emission source of the laser beam (not shown). It follows that, during the movement of the support 3 by the robot R, the optical head 4 must necessarily be able to rotate with the tube 24 so as not to damage the assembly.
En se reportant à la figure 7, on voit que la rotation de la tête optique 4 peut être limitée angulairement par un détecteur 25 solidaire du support 3. Referring to FIG. 7, it can be seen that the rotation of the optical head 4 can be limited angularly by a detector 25 secured to the support 3.
Ce détecteur peut coopérer avec des moyens tels que des pattes 26 elles-m8me solidaires de la tête optique 4, et cela de façon que la rotation de cette dernière soit limitée à un angle de 158C par exemple. Par conséquent la rotation de la tête optique 4 et donc du tube 24 d'amenée du faisceau laser L sera limitée, de sorte que ce tube ne risquera pas d'être endommagé, ce qui serait le cas si la rotation de la tête 4 était trop importante.This detector can cooperate with means such as lugs 26 themselves secured to the optical head 4, and this so that the rotation of the latter is limited to an angle of 158C for example. Consequently, the rotation of the optical head 4 and therefore of the tube 24 for supplying the laser beam L will be limited, so that this tube will not risk being damaged, which would be the case if the rotation of the head 4 were too important.
En se reportant notamment aux figures 3 et 4, on voit que l'extrémité basse de la tête optique 4 comporte une buse 27 qui peut être montée par vissage, ce qui permet son réglage en hauteur en fonction par exemple de i'épaisseur des tales à souder, étant bien entendu qu'un moyen de blocage de cette buse peut être prévu. Referring in particular to Figures 3 and 4, we see that the lower end of the optical head 4 has a nozzle 27 which can be mounted by screwing, which allows its height adjustment depending for example on the thickness of the tales to be welded, it being understood that a means for blocking this nozzle can be provided.
La tête optique comporte une chambre centrale repérée en 28 sur les figures, cette chambre contenant, comme connu en soi, un miroir de réflexion du faisceau laser L arrivant par le tube 24, vers la buse 27, ledit miroir pouvant être de toute nature appropriée. The optical head comprises a central chamber marked at 28 in the figures, this chamber containing, as known per se, a mirror for reflecting the laser beam L arriving via the tube 24, towards the nozzle 27, said mirror possibly being of any suitable nature .
Dans le cas où la chambre 28 est équipée d'un miroir plan, une ou plusieurs lentilles assurant la focalisation du faisceau laser seront agencées entre la chambre et la buse 27. Si on utilise un miroir parabolique assurant lui-même la focalisation du faisceau, la lentille est remplacée par un hublot permettant de protéger ladite chambre contre d'éventuelles remontées de poussières. In the case where the chamber 28 is equipped with a plane mirror, one or more lenses ensuring the focusing of the laser beam will be arranged between the chamber and the nozzle 27. If a parabolic mirror is used ensuring the focusing of the beam, the lens is replaced by a window making it possible to protect said chamber against possible rising of dust.
Au-dessus de la bague 22 permettant à la tête optique 4 de s'orienter automatiquement au cours du déplacement du support 3, est prévue une entrée 29 pour un gaz de refroidissement de ladite tête optique. Des moyens 30 sont également prévus pour effectuer les réglages nécessaires des éléments équipant la chambre 28. Above the ring 22 allowing the optical head 4 to orient itself automatically during the movement of the support 3, an inlet 29 is provided for a gas for cooling said optical head. Means 30 are also provided for making the necessary adjustments to the elements equipping the chamber 28.
On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif de soudage par faisceau laser comprenant essentiellement un galet-presseur et une tête optique associés l'un à l'autre et mobiles par rapport à un support qui permet leurs déplacements le long d'une ligne de soudure, la soudure effectuée étant d'une régularité et d'une qualité remarquables en raison notamment de l'effort déterminé et précis que peut exercer le galet-presseur sur les pièces ou tôles à souder. A laser beam welding device has therefore been produced according to the invention essentially comprising a pressure roller and an optical head associated with each other and movable relative to a support which allows their movements along a line of welding, the welding carried out being of remarkable regularity and quality due in particular to the determined and precise force which the pressure roller can exert on the parts or sheets to be welded.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.
L'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. The invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| FR8812277A FR2636554B1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | DEVICE FOR WELDING SHEETS OR THE LIKE BY A LASER BEAM |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8812277A FR2636554B1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | DEVICE FOR WELDING SHEETS OR THE LIKE BY A LASER BEAM |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2636554A1 true FR2636554A1 (en) | 1990-03-23 |
| FR2636554B1 FR2636554B1 (en) | 1992-12-04 |
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ID=9370181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8812277A Expired - Fee Related FR2636554B1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | DEVICE FOR WELDING SHEETS OR THE LIKE BY A LASER BEAM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2636554B1 (en) |
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- 1988-09-20 FR FR8812277A patent/FR2636554B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| FR2636554B1 (en) | 1992-12-04 |
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