JP2016500026A - 手操作可能な溶接ガン - Google Patents
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Abstract
Description
如何なる放出が圧力末端部の内部から外側で漏れないように、圧力末端部68は溶接されるワークピースのうちの1つを押圧して、レーザービームを囲むように構築される。このような特徴により、開示されたガンは通常の使用のすべての条件で最も安全であるクラス1レーザーとして分類される。アーム46と一緒にプレート54がすぐ下で述べられる複数の所定の位置に沿って移動する。
12 溶接ガン
14 外部ガイド
16 レーザーシステム
18 スリーブ
20 ガン支持体
22 プーリー
Claims (29)
- 2つ以上の重なる金属ピースを連結するための手操作可能なレーザー溶接ガンであって、
縦軸に沿って延在する細長い支持柱と、
前記支持柱に沿って軸方向に移動可能な光学ヘッドであって、該光学ヘッドの保護窓を通る経路に沿ってレーザービームを溶接ゾーン上に集光するように構成される光学系を備える光学ヘッドと、
前記保護窓から前記経路の下流に沿って前記支持柱に取付けられている第1アームであって、
定位置と前記第1アームが前記金属ピースの一つを押し付ける溶接位置との間で軸方向に移動するように前記光学ヘッドに結合されて、溶接の間に前記溶接ゾーンの外側にレーザー出射が漏れることを防止するために前記溶接ゾーンを囲み、
上流側の開放端及び下流側の開放端で構成された細長いトンネルであって、前記レーザービームと、加圧ガス状の媒体の軸方向に流れる第1ストリームと、前記第1ストリームの圧力より低く且つ空気渦が形成されるのを防止するように選択される第2圧力で軸方向に流れるガス状の媒体の第2ストリームと、によって軸方向に横断されるように構成された細長いトンネルを画定する内周面により構築された第1アームと、
前記トンネルの下流側の開放端と流体連通すると共に、前記トンネルの前記上流側の開放端と前記下流側の開放端との間に気圧勾配が生成される際に、前記トンネルから前記第1ストリーム及び前記第2ストリームを抽出するように操作可能であり、前記トンネル内の溶接破片が前記第1ストリーム及び前記第2ストリームと共に前記下流側の開放端から抜き出る第1真空源と、
を備える、レーザー溶接ガン。 - 前記支持柱に着脱可能に連結された第2静止アームと、
互いに整合されていると共に、前記第1アーム及び前記第2静止アームのそれぞれに着脱可能に取り付けられた第1圧力末端部及び第2圧力末端部と、
を更に備え、
前記第1圧力末端部及び前記第2圧力末端部は、レーザービームを用いた溶接作業の間、予め定められた力で、溶接されるそれぞれの金属ピースを押し付け、
前記第1圧力末端部及び前記第2圧力末端部のそれぞれが、該末端部の接触面より硬い材料から構成されており、前記接触面に固定されているか前記接触面に着脱自在に取り付けられている、請求項1に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記2静止アームが一緒に連結されてL字形状を画定する第1構成要素及び第2構成要素で構成されており、
前記2静止アームの前記第1構成要素が該静止アームを前記支持柱に着脱可能に結合するように構成されたファスナーユニットを備えて前記第1構成要素が前記縦軸に平行に延在する、請求項2に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記静止アームの前記第2構成要素は、前記静止アームの載置位置で前記縦軸に対して垂直に延在しており、
前記第2構成要素は、中空内部を画定する内側表面で構成される、請求項3に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記静止アームの前記第2構成要素の自由端と流体連通する真空ユニットを更に備え、
前記真空ユニットは、該真空ユニットから前記溶接破片を除去するのに十分な前記中空内部内の圧力差を生成するように操作可能である、請求項4に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記静止アームの前記第2構成要素に着脱自在に組み込まれており、溶接される前記金属ピースを通過して伝搬する光ビームを検出するように構成された光検出器を、更に備え、
測定された強度が基準値に合致しない場合には、前記レーザービームのパワーが調整されてシームの品質が向上されるように、反射光の強度が前記基準値に整合される、請求項4に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記静止アームは、溶接破片を受ける着脱可能な底部を有するように構成されており、前記溶接破片は、前記底部を移動させると該底部から除去される、請求項4に記載のレーザー溶接ガン。
- 前記縦軸に移動可能に載置されており、前記縦軸に直交する面内において延在する支持板を更に備え、
前記光学ヘッド及び前記第1アームが前記支持板に載置されており、該支持板から逆の軸方向に延在する、請求項1に記載のレーザー溶接ガン。 - 第1アームが、
周面を備え、前記下流側の開放端に向かって先細となっている円錐台形状を有するハウジングと、
前記下流側の開放端に向かって狭くなっており、且つ前記ハウジングの上流領域と軸方向に重なる周囲壁で構成される凹んだフランジと、
前記フランジの凹部に受けられており、それの上流端と重畳するように前記ハウジング内に軸方向に延在して前記フランジを有する大きな環状スペースと前記ハウジングを有する軸方向の細い通路を画定するT字状の管とで構成され、
前記環状スペースと前記通路とが流体連通され、ガス状の媒体の前記第1ストリームが前記環状スペースに入り、前記ハウジングの下流端に向かって前記通路を通って前記トンネルに更に軸方向に流れ込む、請求項1に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記支持柱に沿って前記支持板を移動させるように操作可能な第1アクチュエータと、
シームに所望の長さを提供するように操作可能な第2アクチュエータと、
前記シームに正弦波状を提供するように操作可能であり、且つ前記支持板に移動可能に結合された第3アクチュエータと、
を更に備える、請求項8に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記第1アクチュエータは、複数の離間した連続的な位置の中の一つに前記支持板を直線的に移動させるように操作可能であり、
前記複数の離間した連続的な位置は、
前記変位可能なアームが第1距離で前記溶接ゾーンから離間する定位置と、
前記変位可能なアームが前記第1距離より小さな第2距離で前記溶接ゾーンから離間する開位置と、
前記変位可能なアームが前記開位置と前記溶接ゾーンとの間に位置する閉位置と、
前記変位可能なアームが所望の力でワークピースを押し付ける把持位置と、を含む、請求項10に記載のレーザー溶接ガン。 - 前記第1アクチュエータは、前記開位置と前記閉位置の間における前記支持板の線速度より早い線速度で前記定位置と前記開位置との間に前記支持板を移動させるように操作可能である、請求項11に記載のレーザー溶接ガン。
- 最高数kWレベルのパワーを有するレーザービームを出射するファイバーレーザーをさらに備える、請求項1に記載のレーザー溶接ガン。
- 前記レーザー溶接ガンのハウジングを外部ガイドに連結する懸架装置を更に備え、
該懸架装置は、前記レーザー溶接ガンが
前記縦軸の周囲を回転するように、
前記縦軸に交差して延在する垂直軸の周囲を回転するように、
前記縦軸及び前記垂直軸に交差して延在する枢支軸に対して傾くように、そして
溶接されるワークピースの方へ線形に移動し、且つワークピースから離れて線形に移動するように操作可能であるように構成されている、請求項1に記載のレーザー溶接ガン。 - 変位可能なアームを有するレーザー手操作可能なガンによって、2つ以上の金属ピースを溶接する方法であって、
前記アームの内部表面によって画定されるトンネルを介してレーザー出射をガイドするステップと、
前記トンネルを介して加圧ガス状の媒体の第1ストリームを導くステップであって、前記第1アームが前記ガンの支持柱に移動可能に載置されるステップと、
前記トンネルの上流端及び下流端の間に気圧勾配を生成するステップと、
前記気圧勾配を生成するステップと同時に、前記第1ストリームより低く、且つ前記トンネル内に渦動を引き起こすには不十分である圧力下でガス状の媒体の第2ストリームを前記トンネルにもたらして、前記第1ストリームと平行して前記第2ストリームをガイドするステップであって、前記第1ストリーム及び前記第2ストリームは、下流端を通って出るステップと、
前記アームから上流に載置されており、前記アームと共に移動可能な光学ヘッドを介して溶接ゾーンにレーザービームを導くステップと、を備え、
前記第1ストリーム及び前記第2ストリームが、前記トンネルを通って前記光学ヘッドへ流れる溶接破片の少なくとも一部を前記トンネルの前記下流端を介して運び出して前記溶接破片と前記光学ヘッドの保護窓との間の衝突を実質的に最小化する、2つ以上の金属ピースを溶接する方法。 - 前記溶接ゾーンにビームを導く前に溶接されるワークピースの方へ前記支持柱に沿って第1アームを前進させるステップをさらに有する、請求項15に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- 前記第1アームを前進させるステップは、
第1速度で定位置から閉位置まで前記溶接ゾーンに向かって第1アームをガイドするステップと、
前記第1速度より低い第2速度で前記開位置から前記閉位置まで前記第1アームを移動させるステップと、
前記第1アームを前記閉位置から圧力末端部がワークピースを促して把持位置まで前進させるステップと、を含む、請求項16に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。 - 前部のワークピース上の前記第1アームの圧力と、前記第1アームの前記把持位置における前部ワークピースと前記圧力末端部との間の接触と、を制御するステップを更に備える、請求項17に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- 前部ワークピースと前記圧力末端部とが接触しない場合、レーザー出射を防止するステップを更に備える、請求項18に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- L字状の静止アームを前記支持柱に着脱可能に取り付けるステップを更に備え、前記第1アームが支持柱に沿って移動するときそれぞれのアームの圧力末端部が整列配置される、請求項15に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- 前記静止アームの前記圧力末端部を通って該静止アームの中空内部に落下する溶接破片を除去するステップを更に備える、請求項20に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- 前記溶接破片を除去するステップが、
前記中空内部の中に圧力差を生成するステップを含み、前記溶接破片が前記L字状の静止アームの自由端を通って、前記中空内部から導かれる、請求項21に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。 - 前記溶接破片を除去するステップが、
前記静止アームの底部を取り出すステップを含み、該底部に蓄積された前記溶接破片に接近する請求項21に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。 - 溶接されるワークピースを通って伝搬するレーザーの出射を検出するステップと、
検出された前記出射のピークパワーを決定するステップと、
検出された前記出射の平均パワーを決定するステップと、
前記ピークパワーと前記平均パワーとの間の比率を計算して、前記比率と基準値とを整合させるステップと、
計算された前記比率に対応してレーザーの出力パワーを変更して、必要に応じて、レーザービームのパワーを調整して溶接点の品質を改善するステップと、を更に備える、請求項15に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。 - ウォーブリング周波数と前記レーザービームによって製造されるシーム溶接の長さを制御するステップを更に備える、請求項15に記載の2つ以上の金属ピースを溶接する方法。
- 予め定められた強さの溶接点で複数の重複されたワークピースを溶接する方法であって、
溶接ゾーン内に溶接点を形成するために十分なパワーを有するレーザービームを出力するステップと、
前記溶接ゾーンを通って該溶接ゾーンの背面に伝搬する光を検知するステップと、
検知された前記光に対応する信号を生成するステップと、
前記信号を基準値と比較するステップと、
予め定められた強さの溶接点が生成されるように、レーザー源のパワーを増減するステップと、
を備える、ワークピースを溶接する方法。 - 予め定められた強さの溶接点で一つ以上の金属ピースを連結するための手操作可能なレーザー溶接ガンであって、
光のビームを出射するレーザー源と、
ワークピースを連結する溶接点を生成するように溶接ゾーンに向かって光を導くように構成されたトンネルを形成する内部を備える少なくとも一つのアームと、
前記溶接ゾーンの背面に位置する光トラップと、
前記光トラップに結合されており、前記溶接ゾーンを通って伝搬する光を検出して、該光を検出すると信号を出力するように操作可能な光検出器と、
検出された前記光を受けて該検出された光を基準値と比較するように操作可能であり且つ、前記ビームのパワーを調整して前記予め定められた強さの溶接点を製造するよう、前記レーザー源に結合される制御信号を出力するように操作可能な制御装置と、を備える、手操作可能なレーザー溶接ガン。 - 予め定められた距離で互いから離間する2つ以上の金属ピースを連結するための溶接ガンであって、
縦軸に沿って延在する細長い支持柱と、
前記支持柱に沿って軸方向に移動可能な光学ヘッドであって、ある経路に沿ってレーザービームを溶接ゾーン上に集光するように構成される光学系を備える光学ヘッドと、
前記経路に沿って前記支持柱に載置されて、溶接位置に前記光学ヘッドと共に移動可能な第1アームであって、前記溶接位置において、溶接の間に前記溶接ゾーンの外にレーザー出射が逃げることを防止し、前記金属ピース間で前記予め定められた距離を保つように、前記第1アームが予め定められた力で前記出射ソーンの前の前方の金属ピースを押し付ける第1アームと、
前記溶接ゾーンの背面上の後方の金属ピースと並列すると共に内部を有するレーザー出射トラップであって、前記内部は、前記溶接ゾーンを通過して伝搬する光出射を受けて、該受けた光出射が該レーザー出射トラップの外に漏れるのを防止する、レーザー出射トラップと、
前記レーザー出射トラップと結合されて前記内部内の前記光出射を検出するように操作可能なセンサーと、
前記センサーからの信号を基準値に合わせて、前記金属ピース間に前記予め定められた距離を維持するように前記力を調整するための制御信号を出力する制御装置と、を備える溶接ガン。 - 予め定められた強さの溶接点で2つ以上の金属ピースを連結するための溶接ガンであって、
縦軸に沿って延在する細長い支持柱と、
前記支持柱に沿って軸方向に移動可能であり、ある経路に沿ってレーザービームを溶接ゾーンに集光させるように構成された光学系を備える光学ヘッドと、
前記経路に沿って前記支持柱に載置されて、溶接位置に前記光学ヘッドと共に移動可能な第1アームであって、溶接の間に前記溶接ゾーンの外にレーザー出射が逃げることを防止するように、前記溶接位置において、前記第1アームが予め定められた力で前記出射ソーンの前の前方の金属ピースを押し付ける第1アームと、
前記溶接ゾーンの背面上の後方の金属ピースと並列すると共に内部を有するレーザー出射トラップであって、前記内部は、前記溶接ゾーンを通過して伝搬する光出射を受けて、該受けた光出射が前記レーザー出射トラップの外に漏れるのを防止する、レーザー出射トラップと、
前記レーザー出射トラップと結合されて前記内部内の前記光出射を検出するように操作可能なセンサーと、
前記センサーからの信号を受けて、該信号を基準値と合わせて、光出射のパワーを調整するための制御信号を出力する制御装置と、
を備える溶接ガン。
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