JP2009525186A5

JP2009525186A5 -

Info

Publication number: JP2009525186A5
Application number: JP2008552777A
Authority: JP
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2012-04-12

Description

本発明の第２の開示によれば、前記目的は、金属部品、特に「工業用ブランク」の溶接のために、本発明によるレーザービーム溶接ヘッドを、ハンドリングシステム、特にフォールディングアーム式多軸ロボットと共に用いる使用により解決される。一方、本発明によるレーザービーム溶接ヘッドの使用によって、溶接すべき金属部品を有するシーム溶接の動的な位置精度はかなり増加し、他方、この使用によって、経済的なフォールディングアーム式多軸ロボットの使用が可能となる。これは、「工業用ブランク」の溶接で特に有利となる。「工業用ブランク」は、他の金属部品での溶接によって製造される金属部品、又は、それぞれ、荷重に耐えるように設計されている半製品を成形するためのシートであり、シーム溶接の正確な位置合わせは、「工業用ブランク」の許容荷重について重要な役割を果たす。溶接半径が一部分において６０ｍｍより小さく、そして±０．１５ｍｍのシーム溶接の位置決めの精度を要求するが、本発明によるレーザービーム溶接ヘッドの使用によって、高品質である「工業用ブランク」の迅速かつ経済的な製造を可能にする。

Claims

溶接ビーム（２）用の少なくとも１つのビーム路と第１測定位置（９）においてシーム溶接位置を光学的に獲得する手段とを有する、金属部品を溶接するためのレーザービーム溶接ヘッド（１）であって、
シーム溶接位置を光学的に獲得する前記手段によって、少なくとも溶接方向（６）において、溶接ビーム（２）の溶接位置（８）の先方を第１測定位置（９）が進行する配置を可能にし、そして、少なくとも、基準位置からのシーム溶接の横方向のずれに応じて、溶接ビーム（２）の溶接位置（８）を補正するための補正信号を発生し、
発生する補正信号を直接使用して、溶接ビーム（２）の溶接位置（８）を補正する手段（７）を作動することができるような方法で、先方を進行する第１測定位置（９）から溶接ビーム（２）の溶接位置（９）までの距離間隔を選択する前記レーザービーム溶接ヘッド（１）において、
溶接位置を変更するために、溶接ビーム（２）のビーム路内に、補正信号により作動することが可能である少なくとも１つのアクチュエーター素子（７）を備えること、及び前記アクチュエーター素子として、少なくとも１つの角度調節可能ミラー（７）を備えることを特徴とする、前記レーザービーム溶接ヘッド。
第１測定位置（９）から溶接ビーム（２）の溶接位置（８）までの距離間隔が、最大３ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
光学的に位置を獲得する手段として、第１画像処理手段（１２）を備え、そして第１測定位置（９）において、シーム溶接に対して横方向に進行するレーザーライン（１１）を投影する第１ラインプロジェクター（１０）を備え、前記第１画像処理手段のビーム路（１３）内において、レーザーラインの波長に調節するフィルター素子（１４）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
第１ラインプロジェクター（１０）用の光源として、近赤外範囲の波長を有するレーザー光源を備え、そして第１画像処理手段（１２）のビーム路（１３）内の光学的フィルター素子（１４）が、８０５ｎｍの波長において最大透過を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
第１画像処理手段（１２）の観測軸（１９）に対して所定の角度で、第１測定位置（９）上に、レーザーライン（１１）を投影することができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
第１画像処理手段（１２）のビーム路（１３）内に、さらなる光学的素子を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
溶接方向において、溶接ビーム（２）の溶接位置の後方を進行する第２測定位置（１８）を光学的に獲得するさらなる手段を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
第２測定位置（１８）を光学的に獲得するために、第２測定位置における第２レーザーライン（１７）投影用の第２ラインプロジェクター（１６）、及び前記第２測定位置（１８）の観測用の第２画像処理手段を備え、そして前記第２ラインプロジェクター（１６）の前記レーザーライン（１７）を、第２画像処理手段の観測軸に対して所定の角度で測定位置上に投影することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
同じ波長を有するレーザーラインを発する第１及び第２ラインプロジェクター（１０，１５）を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
溶接ビーム（２）を結合するために、レーザービーム溶接ヘッド（１）内にファイバーカプラー（３）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッド。
金属部品を溶接するために、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレーザービーム溶接ヘッドを、ハンドリングシステムと共に用いる使用。
金属部品のビーム溶接方法であって、
溶接ビームの溶接位置の先方を進行する第１測定位置での光学的な獲得手段の使用により、シーム溶接位置を決定し、そして、基準位置からのシーム溶接位置のずれに依存する、補正信号を発生し、
第１測定位置と溶接ビームの位置との距離間隔が小さく、そして前記補正信号を直接使用して、溶接ビームの溶接位置を補正する手段を作動する前記ビーム溶接方法において、
少なくとも補正信号の使用により、レーザービーム溶接ヘッドの溶接ビームのビーム路内の少なくとも１つのアクチュエーター素子を作動すること、及び前記アクチュエーター素子として、角度調節可能ミラーを作動することを特徴とする、前記方法。
第１測定位置と溶接ビームの位置との距離間隔を、最大３ｍｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
第１ラインプロジェクターが、シーム溶接に対して横方向にレーザーラインを投影し、そして、第１画像処理手段が第１測定位置を光学的に評価するものであって、画像処理手段のビーム路内に配置され、かつレーザーラインの波長に調節するフィルター素子が、第１測定位置の光学的測定信号をフィルターすることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法。
第１画像処理手段に対する角度で第１レーザーラインを第１測定位置上に投影し、そして光切断法に従って、画像処理手段により第１測定位置の評価を行うことを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
ラインプロジェクターが、近赤外線範囲の波長を有するレーザーラインを発することを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
溶接方向において、溶接ビームの溶接位置の後方を進行する第２測定位置において、作り出されるシーム溶接の光学的な獲得を行うことを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
作り出されるシーム溶接の光学的な獲得のために、第２ラインプロジェクターが第２測定位置においてレーザーラインを投影するものであって、前記第２測定位置において、第２画像処理手段の観測軸に対する角度で前記レーザーラインを投影し、そして第２測定位置での測定の評価のために光切断法を使用することを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。