具有相對(duì)于夾爪可運(yùn)動(dòng)的激光加工頭的激光加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于借助于激光束(3)激光加工工件(2)的設(shè)備(1)，該設(shè)備具有：激光加工頭(5)，其具有用于使所述激光束(3)聚焦到工件(2)上的加工光學(xué)系統(tǒng)(6)；設(shè)置用于夾緊所述工件(2)的夾爪(7)，其具有夾爪開(kāi)口(9)，所述激光束(3)能夠穿過(guò)該夾爪開(kāi)口聚焦到所述工件(2)上；不透光的外罩，該外罩在激光加工期間對(duì)外屏蔽在所述加工光學(xué)系統(tǒng)(6)和所述夾爪(7)之間經(jīng)過(guò)的激光束(3)；根據(jù)本發(fā)明，所述激光加工頭(5)和所述夾爪(7)是分別具有屏蔽件(11，12)的兩個(gè)單獨(dú)部分并且能夠相對(duì)于彼此這樣運(yùn)動(dòng)，使得所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)補(bǔ)充成為不透光的外罩。
【專利說(shuō)明】具有相對(duì)于夾爪可運(yùn)動(dòng)的激光加工頭的激光加工設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助于激光束激光加工工件的設(shè)備，其具有:激光加工頭，其具有用于使激光束聚焦到工件上的加工光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置用于夾緊工件的夾爪，該夾爪具有夾爪開(kāi)口，激光束穿過(guò)該夾爪開(kāi)口能夠聚焦到工件上；不透光的外罩，該外罩在激光加工期間對(duì)外屏蔽在加工光學(xué)系統(tǒng)和夾爪之間經(jīng)過(guò)的激光束。

【背景技術(shù)】
[0002]這種激光加工設(shè)備例如通過(guò)激光焊鉗已知。
[0003]在激光技術(shù)中主要的成本因素在于防激光地屏蔽工作區(qū)域的必要性。通常，這通過(guò)耗費(fèi)的防護(hù)外罩、機(jī)械人單元等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]此外，在激光焊接的領(lǐng)域內(nèi)已知激光焊接頭，其中，通過(guò)激光焊接頭或布置在該激光焊接頭上的部件本身產(chǎn)生了局部的屏蔽。工件在兩個(gè)激光焊接頭之間或在配屬于布置在該激光焊接頭上的部件的夾爪之間夾緊，其中，激光束穿過(guò)上部的夾爪的夾爪開(kāi)口聚焦到工件上。所述焊接光學(xué)系統(tǒng)可運(yùn)動(dòng)地支承在激光焊接頭中，所述激光焊接頭又牢固地固定在上部的夾爪上。在激光焊接頭和上部的夾爪之間漏斗形的井道用作對(duì)于激光束的防護(hù)外罩。附加地，一交叉噴射部處于防護(hù)外罩內(nèi)，以便保護(hù)位于焊接光學(xué)系統(tǒng)前方的防護(hù)玻璃以防激光焊接時(shí)的噴濺物。也就是說(shuō)，激光焊接頭和上部的夾爪形成一單元，該單元例如必須相互分開(kāi)地構(gòu)造以便清潔或者更換所述上部的夾爪。但在這種構(gòu)造中特別不利的是，對(duì)于每個(gè)焊接區(qū)段必須重新實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，因?yàn)閵A爪直接耦合到首先待運(yùn)行的光學(xué)系統(tǒng)上。這個(gè)過(guò)程不僅時(shí)間較長(zhǎng)，而且尤其與一在剛性方面相比較而言被認(rèn)為軟的一作為光學(xué)系統(tǒng)的操作媒介的機(jī)器人相聯(lián)系地，由于受限的定位準(zhǔn)確性和/或其它誤差來(lái)源而導(dǎo)致了夾爪和光學(xué)系統(tǒng)的定位超出所確定的公差。激光加工頭在集成上部的夾爪時(shí)由結(jié)構(gòu)所引起的較大的重量使得該問(wèn)題變得尖銳或需要用于確保定位準(zhǔn)確性的提高的耗費(fèi)。此外，通過(guò)固定在光學(xué)系統(tǒng)上作為防護(hù)外罩的上部的夾爪，預(yù)先給定在防激光的狀態(tài)下光學(xué)系統(tǒng)和工件之間的間距。如果現(xiàn)在要改變相對(duì)于工件表面的聚焦位置，則這通過(guò)光學(xué)內(nèi)部的聚焦位置調(diào)節(jié)裝置來(lái)解決，該聚焦位置調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在激光加工頭中。由此，同樣引起具有已經(jīng)說(shuō)明的缺點(diǎn)的、相比較而言提高的重量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]與此相對(duì)地，本發(fā)明的任務(wù)在于，在開(kāi)始所提到類型的激光加工設(shè)備中在結(jié)構(gòu)緊湊的情況下確保激光安全地減少激光加工時(shí)間，并且同時(shí)尤其通過(guò)激光加工頭的重量減小來(lái)提高定位準(zhǔn)確性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)由此解決:激光加工頭和夾爪是分別具有屏蔽件的兩個(gè)單獨(dú)部分并且可以相對(duì)于彼此如此運(yùn)動(dòng)，使得所述兩個(gè)屏蔽件補(bǔ)充成為不透光的外罩。
[0007]夾爪可以通過(guò)在整體的結(jié)構(gòu)中設(shè)置的空隙或者但也可以通過(guò)由多個(gè)夾爪元件構(gòu)成的夾爪的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造夾爪開(kāi)口。除了所述具有夾爪開(kāi)口的(上部的)夾爪之外，也能夠通過(guò)在沒(méi)有對(duì)應(yīng)支架的情況下使用第二(下部的)夾爪來(lái)夾緊待加工的工件。所述夾爪布置必須對(duì)于激光來(lái)說(shuō)不透光地(“防激光地”)實(shí)施或相應(yīng)地屏蔽。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，激光加工頭和夾爪是兩個(gè)單獨(dú)的部件，它們可以相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)。在工件例如被夾緊在上部的和下部的夾爪之間之后，激光加工頭如此程度地下降到上部的夾爪上，直到所述兩個(gè)屏蔽件共同構(gòu)成不透光的外罩。
[0009]名稱“屏蔽件”通常可理解為這樣的裝置，所述裝置相應(yīng)在其布置于激光加工頭上或布置于夾爪上的布置方案中在一區(qū)段上沿著傳播方向周向地包圍激光束。
[0010]特別優(yōu)選地，在構(gòu)造不透光的外罩時(shí)激光加工頭和夾爪可以相對(duì)于彼此在縱向方向和/或橫向方向上運(yùn)動(dòng)，從而激光束可以通過(guò)激光加工頭和夾爪在縱向方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)聚焦到工件上并且可以通過(guò)在橫向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在工件上駛出所希望的加工形狀、例如焊接圖形。所述夾爪屏蔽件從內(nèi)直徑或內(nèi)輪廓開(kāi)始如此大地實(shí)施，使得激光束能夠駛出預(yù)先設(shè)置的焊接圖形(通常是一種幾毫米長(zhǎng)的筆直的或者波浪形的接縫、一種圓形的軌跡或者一種C形的軌跡(“夾子”))，而不會(huì)使激光束射到屏蔽件的內(nèi)壁上。集成到上部的夾爪中的屏蔽部使得耗費(fèi)的防護(hù)外罩成為多余并且意味著成本低廉的解決方案。上部的夾爪可以作為單獨(dú)的部件輕易地清潔和更換。
[0011]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述兩個(gè)屏蔽件管形地實(shí)施、尤其實(shí)施為剛性屏蔽管或者實(shí)施為在其縱向方向和/或橫向方向上柔性的屏蔽管(屏蔽軟管或者屏蔽折管)。為了構(gòu)造不透光的外罩，所述兩個(gè)屏蔽件能夠以其朝向于彼此的端部相互嵌接或者相互靠置。在工件被夾緊之后，激光加工頭如此程度地下降到上部的夾爪上，直到所述兩個(gè)屏蔽管相互嵌接或者以它們的管端部不透光地相互靠置，以便因此構(gòu)成對(duì)于激光加工所必需的不透光的外罩并且在激光束的整個(gè)的長(zhǎng)度上包圍經(jīng)聚焦的激光束。在屏蔽管相互嵌接的情況下，優(yōu)選夾爪屏蔽管伸入到激光加工頭屏蔽管中。
[0012]在該實(shí)施方式的一種有利的改進(jìn)方案中，所述兩個(gè)屏蔽件的相互嵌接的端部可以相對(duì)于彼此橫向移動(dòng)。為此，嵌接的屏蔽件的外直徑相應(yīng)地小于另一屏蔽件的內(nèi)直徑，由此在所述兩個(gè)相互嵌接的端部之間存在足夠用于橫向移動(dòng)的間隙。在另一種有利的改進(jìn)方案中，所述兩個(gè)屏蔽件的相互靠置的端部磁性地或者氣動(dòng)地相互保持。
[0013]為了在激光加工時(shí)在結(jié)構(gòu)類型盡可能緊湊的情況下側(cè)向地屏蔽由加工過(guò)程所反射的激光束以及過(guò)程光，有利的是:夾爪屏蔽管的開(kāi)口朝向夾爪開(kāi)口錐形地逐漸縮細(xì)，即構(gòu)成屏蔽漏斗，該屏蔽漏斗因此適配于光束形狀。但除了光束形狀之外也要考慮光束引導(dǎo)，從而例如在激光加工頭傾翻時(shí)可優(yōu)選夾爪屏蔽管在該夾爪屏蔽管錐形地逐漸縮細(xì)之前首先朝向夾爪開(kāi)口錐形地敞開(kāi)。在此，光束屏蔽部所需的幾何形狀不強(qiáng)制性地僅僅通過(guò)夾爪屏蔽管來(lái)構(gòu)造，而是也可以由與激光加工頭的屏蔽管的相互配合得出。因?yàn)樗鰞蓚€(gè)屏蔽管相互嵌接程度越大，則屏蔽越有效，因此夾爪屏蔽管的管長(zhǎng)度為至少大約50mm、優(yōu)選至少大約100mm，以便能夠提供相應(yīng)的搭接區(qū)域，并且在激光加工期間使一個(gè)屏蔽管至少大約20mm、優(yōu)選至少大約50mm伸入到另一個(gè)屏蔽管中。在所述搭接部上能夠通過(guò)激光加工頭沿著該搭接部簡(jiǎn)單地運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)不同的聚焦位置。
[0014]優(yōu)選地，所述兩個(gè)屏蔽件中的至少一個(gè)具有柔性密封元件，該密封元件在所構(gòu)造的外罩中不透光地靠置在另一個(gè)屏蔽件上。所述柔性密封元件可以例如通過(guò)環(huán)形的泡沫塊或者通過(guò)具有柔性刷毛的環(huán)形防護(hù)刷來(lái)構(gòu)成。柔性密封元件在一定的限度上具有與屏蔽管的不同形狀和/或大小實(shí)施方案相匹配的能力。替代地，伸進(jìn)彼此的屏蔽管在其直徑上能夠是可變的，從而屏蔽管在搭接區(qū)域中至少在部分區(qū)段上不透光地靠置并且因此構(gòu)造成沿著周向(幾乎)持續(xù)的接觸區(qū)域。為此，例如所述屏蔽管中的一個(gè)對(duì)另一個(gè)屏蔽管施加引力(磁力、吸力)。由于力作用的原因，承受力的屏蔽管的直徑膨脹，如這可以另外通過(guò)彈性的實(shí)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。術(shù)語(yǔ)“彈性的”在本文中不局限于材料特性，而是也能夠表示結(jié)構(gòu)決定的特性(屏蔽管上的搭接部，該搭接部可以“被斷開(kāi)”)。優(yōu)選地，屏蔽管的接觸區(qū)域的接觸面中至少一個(gè)具有彈性的可變形性，所述彈性的可變形性尤其就接觸區(qū)域的透光性而言確?；蛘咧辽俑倪M(jìn)了接觸面的靠置。在這里也可以考慮柔性密封元件。同樣地，夾爪屏蔽管自身能夠沿著光束傳播方向一至少在一部分區(qū)段上一幾何形狀可變地或可運(yùn)動(dòng)地實(shí)施，并且然后可以從激光加工頭的屏蔽管偏轉(zhuǎn)出來(lái)?？赡艿膶?shí)施方案為波紋管、伸縮抽頭等。
[0015]在一種有利的變型方案中，屏蔽管錐形地成形，以便在直徑不同的情況下也通過(guò)唯一地相互駛?cè)雭?lái)構(gòu)成不透光的/防激光的區(qū)域。在這種情況下，在使用不同的直徑時(shí)形成的、參照工件的聚焦位置偏差可以被考慮，如果是非故意的，則可以進(jìn)行校正。如果能夠在屏蔽管之間建立保持力，所述保持力使屏蔽管的位置相對(duì)于彼此(例如磁性地或者氣動(dòng)地)固定，并且如果夾爪屏蔽管幾何形狀可變地或可運(yùn)動(dòng)地實(shí)施，則根據(jù)待實(shí)施的應(yīng)用，激光加工頭相對(duì)于夾爪開(kāi)口占據(jù)多個(gè)相對(duì)位置和/或在所述相對(duì)位置中移動(dòng)。
[0016]除了屏蔽管相互嵌接之外，也能通過(guò)屏蔽管的端面在周向上不透光地相互靠置來(lái)防激光地屏蔽。所述兩個(gè)屏蔽管在過(guò)程時(shí)間期間連接的確?？梢詸C(jī)械式地、但優(yōu)選通過(guò)保持力、尤其磁性地或者氣動(dòng)地(“吸引”)進(jìn)行。該原則也能轉(zhuǎn)用于具有相互嵌接的屏蔽管的實(shí)施方式，其中，在這種情況下屏蔽管的端面不相互靠置，而是屏蔽管中的至少一個(gè)在端側(cè)上和/或在為此所設(shè)置的凸肩上靠置在第二屏蔽管的凸肩上。在使用幾何形狀可變的或可運(yùn)動(dòng)的夾爪屏蔽管時(shí)，可以通過(guò)由相互嵌接而形成的搭接區(qū)域進(jìn)行引導(dǎo)，從而能夠減小用于靠置所需的保持力。
[0017]優(yōu)選地，屏蔽管或者屏蔽軟管由吸附材料構(gòu)造或者至少在該屏蔽管或者屏蔽軟管的、沿著激光束的傳播方向包圍該激光束的(內(nèi))表面上以吸附材料涂裝或涂層。
[0018]為了保護(hù)所述加工光學(xué)系統(tǒng)以防焊接噴濺物，所述兩個(gè)屏蔽件之一具有交叉噴射部，該交叉噴射部在相應(yīng)的屏蔽件中橫向于管軸線穿過(guò)經(jīng)聚焦的激光束吹氣。為了使壓力空氣消耗最小化，所述交叉噴射部盡可能只有在相應(yīng)的部位被焊接時(shí)運(yùn)行。在夾爪屏蔽管中的布置中，交叉噴射部有利地安裝在焦平面上方大約30mm至50mm處。這種接近焦點(diǎn)的交叉噴射部的優(yōu)點(diǎn)在于:激光束在焦點(diǎn)附近具有比加工光學(xué)系統(tǒng)附近更小的橫截面，并且因此能夠使用相應(yīng)更短的交叉噴射噴嘴。此外，利用焦點(diǎn)附近的交叉噴射部能夠非常有效地禁止了尤其在焊接時(shí)隨著長(zhǎng)焦距而產(chǎn)生的金屬蒸氣火舌。
[0019]優(yōu)選地，在產(chǎn)生激光束的激光器的安全回路中連接一接近開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)所述兩個(gè)屏蔽件相互不透光地連接時(shí)，所述接近開(kāi)關(guān)才開(kāi)啟激光束的接通。
[0020]也能夠在激光器的安全回路中連接一傳感器，所述傳感器詢問(wèn)被夾緊在夾爪之間的工件的存在，并且只有當(dāng)工件被夾緊時(shí)才開(kāi)啟激光束的接通。
[0021]因?yàn)楹竿敢惨馕吨赡艿陌踩珕?wèn)題，因此在第二夾爪的情況下，該第二夾爪具有被連接到激光器的安全回路中的溫度傳感器，該溫度傳感器在第二夾爪過(guò)度加熱時(shí)(例如在不受控制地焊透工件時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)所述過(guò)度加熱)關(guān)斷激光束，。
[0022]此外，在激光器的安全回路中可以連接有至少一個(gè)與激光波長(zhǎng)一致的光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器在探測(cè)到不受控制地放出的激光束時(shí)關(guān)斷該激光束。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的激光加工設(shè)備的改進(jìn)方案規(guī)定了:對(duì)于多個(gè)相互鄰近地存在的焊接接縫使用由多個(gè)并排地布置的管開(kāi)口或屏蔽漏斗構(gòu)成的屏蔽結(jié)構(gòu)，這些管開(kāi)口或屏蔽漏斗必要時(shí)也可以相互搭接。如果在單焊接之間規(guī)定其它夾緊部位，則通過(guò)這種措施能夠在激光加工頭不重新定位的情況下在激光加工頭的運(yùn)行的意義中執(zhí)行多次單焊接，更確切地說(shuō)，在焊接光學(xué)系統(tǒng)位置固定地布置在激光加工頭中的情況下例如通過(guò)激光焊接頭傾翻來(lái)執(zhí)行，或者在加工光學(xué)系統(tǒng)(例如掃描器光學(xué)系統(tǒng))可運(yùn)動(dòng)地支承在激光加工頭中的情況下通過(guò)加工光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行，或在掃描器光學(xué)系統(tǒng)的情況下通過(guò)掃描器鏡的運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)由權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)和附圖得出。以上所提到的和還要進(jìn)一步解釋的特征也能夠單獨(dú)地或者多個(gè)任意組合地得到應(yīng)用。所示出的和所說(shuō)明的實(shí)施方式不理解為最終的列舉，而更確切地說(shuō)具有用于描述本發(fā)明的示例性特征。附圖示出:
[0025]圖1根據(jù)本發(fā)明的激光焊接設(shè)備的第一實(shí)施方式，該激光焊接設(shè)備具有兩個(gè)相互嵌接的剛性的屏蔽管作為用于激光束的外罩；
[0026]圖2第一實(shí)施方式的改型；
[0027]圖3根據(jù)本發(fā)明的激光焊接設(shè)備的第二實(shí)施方式，該激光焊接設(shè)備具有一剛性的和一柔性的屏蔽管作為用于激光束的外罩；和
[0028]圖4第二實(shí)施方式的改型。

【具體實(shí)施方式】
[0029]在圖1中所示出的設(shè)備I用于借助于激光束3激光焊接一工件2、更確切地說(shuō)尤其在車體范圍內(nèi)激光焊接。
[0030]激光焊接設(shè)備I具有:用于產(chǎn)生激光束3的激光器4 ;激光焊接頭5，其具有用于將激光束3聚焦到工件2上的焊接光學(xué)系統(tǒng)6 ;夾緊裝置，其具有上部和下部的夾爪7、8，在所述上部和下部的夾爪之間夾緊所述工件2。激光束3穿過(guò)上部夾爪7的夾爪開(kāi)口 9聚焦到工件2上。激光焊接頭5相對(duì)于夾爪7、8可任意地在空間上運(yùn)動(dòng)，即例如可沿著主軸線X、Y、Z移動(dòng)地且可繞著軸線A、B傾翻地支承。
[0031]激光焊接頭5在其激光束射出側(cè)10上(即圖1中在該激光焊接頭的底側(cè)上)通過(guò)一在四周環(huán)繞著被射出的激光束3的剛性屏蔽管11向下延長(zhǎng)，并且所述上部夾爪7在其背離工件2的側(cè)上(即圖1中在該上部夾爪的上側(cè)上)通過(guò)一銜接到夾爪開(kāi)口 9上的剛性屏蔽管12向上延長(zhǎng)。夾爪屏蔽管12的外直徑小于激光焊接頭屏蔽管(“屏蔽罩”)11的內(nèi)直徑，因此至少在激光焊接期間所述夾爪屏蔽管12能夠伸入到激光焊接頭屏蔽管11中。如在圖1中所示出地，夾爪屏蔽管12的管開(kāi)口 13朝著夾爪開(kāi)口 9相應(yīng)于聚焦的激光束3持續(xù)地錐形或漏斗形地逐漸縮細(xì)。優(yōu)選地，夾爪屏蔽管12至少大約10mm長(zhǎng)并且在激光焊接期間至少大約50mm伸入到激光焊接頭屏蔽管11中。伸進(jìn)彼此的屏蔽管11、12的搭接部選擇得越大，則它們的防護(hù)作用越大。替代地，所述兩個(gè)屏蔽管11、12也能夠柔性地構(gòu)造，即構(gòu)造為屏蔽軟管。
[0032]為了不透光地密封存在于所述兩個(gè)伸進(jìn)彼此的屏蔽管11、12之間的環(huán)狀間隙14，在激光焊接頭屏蔽管11的內(nèi)側(cè)上設(shè)置有以環(huán)狀防護(hù)刷形式的柔性密封元件15，該柔性密封元件的朝內(nèi)指向的徑向刷子16靠置在夾爪屏蔽管12上。盡管為了產(chǎn)生局部的焊接輪廓會(huì)不可避免地發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但柔性密封元件15在兩個(gè)屏蔽管11、12之間仍確保了不透光的密封，從而至少不能再射出具有危險(xiǎn)功率密度的指向的激光束。
[0033]為了保護(hù)所述焊接光學(xué)系統(tǒng)6以防焊接噴濺物，在夾爪屏蔽管12中、更確切地說(shuō)優(yōu)選在焦平面上方大約30mm至50mm處設(shè)置一壓力空氣交叉噴射部17。交叉噴射部17橫向于夾爪屏蔽管12的管軸線穿過(guò)經(jīng)聚焦的激光束3吹氣到安裝在該夾爪屏蔽管12上的盒部18中，該盒部或是具有抽吸裝置或是具有迷宮式的氣流引導(dǎo)裝置，通過(guò)這些裝置能夠使交叉噴射氣體以小的壓力損耗朝外導(dǎo)出，并且同時(shí)通過(guò)迷宮式結(jié)構(gòu)使來(lái)自過(guò)程的光束能夠不再或僅僅還非常大幅被減弱地朝外穿出。交叉噴射部17盡可能僅僅與相應(yīng)部位上被焊接相等長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行。因?yàn)榧す馐?在焦點(diǎn)附近具有比焊接光學(xué)系統(tǒng)6附近小的橫截面，因此能使用相應(yīng)較短的交叉噴射噴嘴。由此，一方面減少壓力空氣消耗，并且另一方面非常有效地禁止了焊接時(shí)隨著長(zhǎng)焦距而產(chǎn)生的金屬蒸汽火舌。替代地也可能的是:交叉噴射部17布置在激光焊接頭屏蔽管11中進(jìn)而布置在焊接光學(xué)系統(tǒng)6附近。
[0034]為了激光焊接工件2，首先將工件2如此夾緊在夾爪7、8之間，使得待焊接的焊接圖形位于夾爪開(kāi)口 9內(nèi)部。接著，激光焊接頭6駛近并且以其激光焊接頭屏蔽管11如此程度地下降到夾爪屏蔽管12上，直到所述夾爪屏蔽管大約50mm伸入到激光焊接頭屏蔽管11中。在接通所述交叉嗔射部17之后接通所述激光束3,該激光束為了在工件2上構(gòu)造所希望的焊接圖形于是被偏轉(zhuǎn)，更確切地說(shuō)，在焊接光學(xué)系統(tǒng)6位置固定地布置在激光焊接頭5中的情況下通過(guò)使整個(gè)激光焊接頭5運(yùn)動(dòng)或傾翻、或者在焊接光學(xué)系統(tǒng)6 (例如掃描器光學(xué)系統(tǒng))可運(yùn)動(dòng)地支承在激光焊接頭5中的情況下通過(guò)僅僅所述焊接光學(xué)系統(tǒng)6的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0035]在激光焊接頭屏蔽管11中布置有被連接到激光器4的安全回路20中的接近開(kāi)關(guān)21，該接近開(kāi)關(guān)只有當(dāng)夾爪屏蔽管12伸入到激光焊接頭屏蔽管11中足夠程度時(shí)，才開(kāi)啟激光束3的接通。
[0036]此外，在激光器4的安全回路20中連接有布置在下部的夾爪7上的傳感器22，該傳感器詢問(wèn)被夾緊在夾爪7、8之間的工件2的存在并且只有當(dāng)工件2實(shí)際被夾緊時(shí)，才開(kāi)啟激光束3的接通。
[0037]因?yàn)楹竿敢惨馕吨赡艿陌踩珕?wèn)題，因此下部的夾爪8應(yīng)由盡可能實(shí)心的部件組成并且具有被連接到激光器4的安全回路20中的溫度傳感器23，當(dāng)下部的夾爪8超過(guò)一預(yù)先確定的溫度時(shí)，該溫度傳感器關(guān)斷所述激光束3。
[0038]最后，在激光器4的安全回路20中也還連接至少一個(gè)與激光波長(zhǎng)一致的光電探測(cè)器24，該光電探測(cè)器在探測(cè)到不受控制地放出的激光束的情況下關(guān)斷激光束3。如在圖1中所示出地，光電探測(cè)器24可以例如布置在柔性密封元件14下方的激光焊接頭屏蔽管11上或者布置在上部的夾爪7上。
[0039]在圖2中所示出的激光焊接設(shè)備I與圖1的激光焊接設(shè)備的區(qū)別僅僅在于:在這里夾爪屏蔽管12具有三個(gè)無(wú)側(cè)向搭接地相鄰布置的管開(kāi)口 13a-13c，所述管開(kāi)口分別在上方銜接到上部的夾爪7的夾爪開(kāi)口 9a-9c上。激光束3選擇性地指向到朝著相應(yīng)的夾爪開(kāi)口 9a-9c錐形地逐漸縮細(xì)的管開(kāi)口 13a-13c之一中，這在焊接光學(xué)系統(tǒng)6可運(yùn)動(dòng)地支承在激光焊接頭5中的情況下可以通過(guò)僅僅該焊接光學(xué)系統(tǒng)6的運(yùn)動(dòng)或在掃描器光學(xué)系統(tǒng)的情況下可以通過(guò)掃描器鏡的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。以此方式可以使激光焊接頭5從一個(gè)位置出發(fā)并且在該激光焊接頭或所述激光焊接頭的懸掛部運(yùn)行的意義中不重新定位地在工件2上執(zhí)行多次單焊接。在這種情況下，優(yōu)選所述交叉噴射部布置在激光焊接頭屏蔽管11中。替代地，管開(kāi)口 13a-13c也能夠在其上方區(qū)域內(nèi)搭接。
[0040]在圖3中所示出的激光焊接設(shè)備I與在圖1中所示出的實(shí)施方式的區(qū)別在于:在這里激光焊接頭屏蔽管11的下管端部Ila在內(nèi)側(cè)上朝下錐形地敞開(kāi)，并且所述夾爪屏蔽管12在其縱向和橫向上柔性地實(shí)施，即實(shí)施為例如屏蔽軟管或波紋管，并且該夾爪屏蔽管的上管端部12a在外側(cè)上朝外錐形地逐漸縮細(xì)。在此，下管端部Ila和上管端部12a具有相同的錐度。上管端部12a由環(huán)形的永久磁鐵形成，而下管端部Ila由鐵磁性材料形成。為了激光焊接工件2，激光焊接頭5以其錐形管端部Ila沿著Z方向如此程度地下降到夾爪屏蔽管12的錐形管端部12a上，直到所述兩個(gè)錐形管端部lla、12a相互嵌接并且最終在周圍相互靠置。在該靠置中，所述兩個(gè)錐形的管端部lla、12a通過(guò)起作用的磁力來(lái)保持。相互靠置的管端部lla、12a的錐度可以已經(jīng)是足夠不透光的連接，從而能夠省去柔性密封元件。通過(guò)激光焊接頭5的繼續(xù)下降可以壓縮所述柔性?shī)A爪屏蔽管12并且因此縮短了加工光學(xué)系統(tǒng)6和工件2之間在Z方向上的間距，而無(wú)需在此使所述兩個(gè)管端部11a、12a相互松開(kāi)進(jìn)而且斷開(kāi)該不透光的連接。
[0041]在圖4中所示出的激光焊接設(shè)備I與在圖3中所示出的實(shí)施方式的區(qū)別在于:在這里所述管端部I la、12a非錐形地實(shí)施，而是夾爪屏蔽管12的上管端部12a在激光焊接頭屏蔽管11的下管端部Ila中可縱向移動(dòng)地引導(dǎo)。為了激光焊接工件2，激光焊接頭5以其管端部Ila沿著Z方向下降到夾爪屏蔽管12的管端部12a上，直到該夾爪屏蔽管12以其上管端部12a足夠遠(yuǎn)地推入到激光焊接頭屏蔽管11的下管端部Ila中并且以合適的方式(例如機(jī)械地、磁性地、氣動(dòng)地等等)保持在該位置中。在外側(cè)上布置在上管端部12a上的、以環(huán)形防護(hù)刷形式的柔性密封元件15使所述兩個(gè)屏蔽管11、12附加地不透光地相對(duì)于彼此密封。通過(guò)降低或者抬高所述激光焊接頭5可以改變所述柔性?shī)A爪屏蔽管12的長(zhǎng)度并且因此調(diào)節(jié)加工光學(xué)系統(tǒng)6和工件2之間在Z方向上的間距。由于柔性?shī)A爪屏蔽管12的原因以及所述兩個(gè)管端部lla、12a的防傾斜的連接的原因，也可以通過(guò)所述激光焊接頭5沿著X-Y方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)在激光焊接頭5和夾爪7之間的X-Y橫向運(yùn)動(dòng)，而無(wú)需在此使所述兩個(gè)管端部lla、12a相互松開(kāi)或者斷開(kāi)所述不透光的連接。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助于激光束(3)激光加工工件(2)的設(shè)備(1)，其具有: -激光加工頭(5)，所述激光加工頭具有加工光學(xué)系統(tǒng)￠)，用于使所述激光束(3)聚焦到工件⑵上， -夾爪(7)，所述夾爪設(shè)置用于夾緊所述工件(2)，所述夾爪具有夾爪開(kāi)口(9;9a-9c)，所述激光束(3)能夠穿過(guò)所述夾爪開(kāi)口聚焦到所述工件(2)上，和 -不透光的外罩，所述外罩在激光加工期間對(duì)外屏蔽在所述加工光學(xué)系統(tǒng)(6)和所述夾爪(7)之間延伸的激光束(3)， 其特征在于， 所述激光加工頭(5)和所述夾爪(7)是分別具有屏蔽件(11，12)的兩個(gè)能夠相互無(wú)關(guān)地運(yùn)動(dòng)的單獨(dú)部件并且能夠在所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)不補(bǔ)充成為所述不透光的外罩的位置與所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)補(bǔ)充成為所述不透光的外罩的位置之間相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，即使在構(gòu)成所述不透光的外罩的情況下，所述激光加工頭(5)和所述夾爪(7)也能夠相對(duì)于彼此沿著縱向方向和/或橫向方向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)構(gòu)造為管形，尤其構(gòu)造為剛性的屏蔽管或者構(gòu)造為在其縱向方向和/或橫向方向上柔性的屏蔽管。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，為了構(gòu)造所述不透光的外罩，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)以其相互朝向的端部(11a，12a)相互嵌接或者相互靠置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)相互嵌接至少大約20mm、特別優(yōu)選至少大約50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)的相互嵌接的端部(11a，12a)能夠相對(duì)于彼此橫向移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)的相互嵌接或者相互靠置的端部(11a，12a)磁性地或者氣動(dòng)地保持在彼此上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，一個(gè)屏蔽件(11)的嵌接端部(Ila)在內(nèi)側(cè)上朝著背離于另一個(gè)屏蔽件(11)的方向錐形地逐漸縮細(xì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的激光加工設(shè)備,其特征在于,一個(gè)屏蔽件(12)的嵌接端部(12a)在外側(cè)上朝著另一個(gè)屏蔽件(11)的方向錐形地逐漸縮細(xì)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述夾爪屏蔽件(12)的長(zhǎng)度為至少大約50mm、優(yōu)選至少大約100mm。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述夾爪屏蔽件(12)的開(kāi)口(13)朝所述夾爪開(kāi)口(9)錐形地逐漸縮細(xì)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述夾爪屏蔽件(12)構(gòu)造為在其縱向方向和/或橫向方向上柔性的屏蔽管，并且所述激光加工頭屏蔽件(11)構(gòu)造為剛性的屏蔽管。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)中至少一個(gè)具有柔性密封元件(15)、尤其具有配備柔性刷毛(16)的防護(hù)刷，所述密封元件在構(gòu)造外罩時(shí)不透光地靠置在另一個(gè)屏蔽管(12，11)上。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)之一具有交叉噴射部(17)用于保護(hù)所述加工光學(xué)系統(tǒng)(6)。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，將一接近開(kāi)關(guān)(21)連入一產(chǎn)生所述激光束(3)的激光器(4)的安全回路(20)中，只有當(dāng)所述兩個(gè)屏蔽件(11，12)相互不透光地連接時(shí)，所述接近開(kāi)關(guān)才釋放所述激光束(3)的接通。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，將一傳感器(22)連入一產(chǎn)生所述激光束(3)的激光器(4)的安全回路(20)中，所述傳感器詢問(wèn)借助于所述夾爪(7)夾緊的工件(2)的存在，并且只有當(dāng)工件(2)被夾緊時(shí)才釋放所述激光束(3)的接通。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，設(shè)置兩個(gè)夾爪(7，8)，在所述兩個(gè)夾爪之間能夠夾緊一工件(2)，并且第二夾爪(8)具有一連接到產(chǎn)生所述激光束(3)的激光器(4)的安全回路(20)中的溫度傳感器(23)，在超過(guò)所述第二夾爪(8)的預(yù)先確定的溫度時(shí)所述溫度傳感器關(guān)斷所述激光束(3)。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，設(shè)置至少一個(gè)連接到產(chǎn)生所述激光束(3)的激光器(4)的安全回路(20)中的光電探測(cè)器(24)，所述光電探測(cè)器與激光波長(zhǎng)一致并且在探測(cè)到不受控制地放出的激光束時(shí)關(guān)斷所述激光束(3)。
19.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述夾爪屏蔽件(12)具有多個(gè)相互并排地布置的管開(kāi)口(13a-13c)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述管開(kāi)口(13a-13c)至少部分地相互搭接。
【文檔編號(hào)】B23K26/082GK104379297SQ201380009692
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
【發(fā)明者】M·胡翁克 申請(qǐng)人:通快激光有限責(zé)任公司