專利名稱：模塊化激光混合式焊接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化激光混合式焊接頭，其中在至少一個組裝元件上設(shè)置各部件，如激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置，和用于焊接過程的燒嘴或焊炬的各元件，并且該焊接頭具有一用于形成橫向噴氣的裝置，該裝置經(jīng)由至少一個輸入管道和一個排出管道與一壓縮空氣供應(yīng)裝置連接。
背景技術(shù)：
用于激光混合式焊接過程的裝置，特別是激光混合式焊接頭是已知的，其中在至少一個裝配板上設(shè)有一激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或一光學(xué)聚焦裝置和一焊炬。其中為激光器或光學(xué)聚焦裝置配置一橫向噴氣導(dǎo)向裝置，用以形成橫向噴氣，該橫向噴氣導(dǎo)向裝置經(jīng)由至少一個輸入管道和一個排出管道與一壓縮空氣供應(yīng)裝置相連接。由于所謂的橫向噴氣，在焊接過程中產(chǎn)生的焊接飛濺物遠離激光器的鏡組或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置。其中輸入管道和排出管道設(shè)置在激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置的兩側(cè)。在利用這樣的裝置的焊接過程中借助于前置的激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置加熱工件的表面或通過激光束使焦點在工件表面的下方的相應(yīng)的聚焦已達到熔化或一焊透深度，此時通過隨后的電弧焊接過程實現(xiàn)焊透深度的進一步加大以及通過進給焊絲或附加材料形成一焊道。
在這種情況下不利的是，由于輸入管道和排出管道在兩側(cè)的設(shè)置需要顯著的占地面積，從而大大加大了這樣的激光混合式焊接頭的結(jié)構(gòu)尺寸。
此外，用于形成橫向噴氣的裝置是已知的，其中在激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置的兩側(cè)設(shè)有用于輸入的壓縮空氣的排氣元件和進氣元件，從而可以在排氣元件與進氣元件之間形成用于吸收松開的金屬部分的相應(yīng)的橫向噴氣，即氣流。
在這種情況下不利的是，由于這樣的構(gòu)造需要橫向噴氣的大面積的構(gòu)成，從而在橫向噴氣的區(qū)域內(nèi)形成很高的負(fù)壓并從而該負(fù)壓區(qū)必須相對于包括保護氣氛的焊接過程具有很大的距離，以便不會吸入保護氣氛。
在專利文獻US 5981 901 A、US 5814 786A和EP 0618 037 A中描述了用于激光焊接的方法和裝置，其中使用一橫向噴氣導(dǎo)向裝置用以擋住焊接飛濺物。該橫向噴氣導(dǎo)向裝置由一長形的殼體構(gòu)成，其中在殼體的一側(cè)面上設(shè)置一用于輸入壓縮空氣的壓縮空氣供應(yīng)裝置并由此在內(nèi)部形成一橫向噴氣，它在殼體的對面的一側(cè)面從殼體內(nèi)排出。此外，該殼體具有一通孔，用于通過該孔延伸的激光束。
在這種情況下不利的是，橫向噴氣導(dǎo)向裝置的這樣的構(gòu)成具有很大的占地面積或很大的結(jié)構(gòu)尺寸，因為在殼體的兩側(cè)實現(xiàn)壓縮空氣的輸入和排出。因此使用這樣的橫向噴氣導(dǎo)向裝置只在純激光焊接過程的情況下是可能的。
此外由WO 00/24 543 A已知一種激光混合式焊接頭，其中激光器設(shè)置在中心。在激光器的兩側(cè)經(jīng)由一共同的固定導(dǎo)軌分別設(shè)有一焊矩，它可以沿固定導(dǎo)軌調(diào)節(jié)。
在這種情況下不利的是，在這樣的結(jié)構(gòu)中不可能采用橫向噴氣導(dǎo)向裝置，從而在較短的焊接時間以后激光光學(xué)系統(tǒng)就被產(chǎn)生的焊接飛濺物污染并從而大大降低激光器功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于激光混合式焊接過程的裝置，特別是激光混合式焊接頭，其中構(gòu)成激光混合式焊接頭的緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸和簡單的構(gòu)造。
在以下所述的用于激光混合焊接過程的裝置中規(guī)定，在至少一個組裝元件上設(shè)置各部件，如激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置，和用于電弧焊接過程的焊炬和/或用于焊絲的輸入裝置的各元件以及用于形成橫向噴氣的裝置，該裝置經(jīng)由至少一個輸入管道和一個排出管道與一壓縮空氣供應(yīng)裝置連接，并且用于橫向噴氣的壓縮空氣輸入管道和排出管道設(shè)置在兩個部件之間，特別是在激光器或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置與焊炬或用于焊絲的輸入裝置的各元件之間。在這種情況下有利的是，通過激光混合式焊接頭的特別構(gòu)成達到，沒有任何管道設(shè)置在各個部件的周圍和沒有任何管道一直設(shè)置到焊接過程的區(qū)域內(nèi)，因為這些全都在相對面與各部件相連接。借此由于沒有任何凸出的管道設(shè)在各個部件的周圍，達到使激光混合式焊接頭避免在物件上的懸掛狀態(tài)。其主要優(yōu)點在于，由于沒有必須要注意的凸出的管道或部分，可以對稱地使用激光混合式焊接頭而不改變機器人，特別是其編程序的導(dǎo)軌，因為激光混合式焊接頭可以對稱地構(gòu)成，以便與機器人，特別是與機器人臂的操縱器相固定，從而通過特別的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在還可以將激光混合式焊接頭用于難以接近的位置。
此外以下還描述了用于產(chǎn)生或形成橫向噴氣，特別是橫向噴射的具有殼體的橫向噴氣導(dǎo)向裝置，它優(yōu)選經(jīng)由至少一個輸入管道和一個排出管道與一用于輸入壓縮空氣的壓縮空氣供應(yīng)裝置相連接，并且橫向噴氣導(dǎo)向裝置的殼體具有一通孔，用于通過該孔延伸的激光束，其中規(guī)定，在孔的端面內(nèi)設(shè)有一排氣通道和一在對面的進氣通道，用于壓縮空氣，特別是用于橫向噴氣或橫向噴射，并且進氣通道具有比排氣通道較大的直徑或較大的橫截面積，以及為了橫向噴氣，在橫向噴氣導(dǎo)向裝置的一側(cè)面實現(xiàn)壓縮空氣向排氣通道和向進氣通道的輸入和排出。其中有利的是，通過橫向噴氣與橫向噴氣導(dǎo)向裝置的這樣的構(gòu)成產(chǎn)生一在殼體內(nèi)的封閉的系統(tǒng)，從而橫向噴射只在孔內(nèi)排出并從而在該孔的外部不產(chǎn)生任何的或只有很少的氣流。借此橫向噴氣或橫向噴氣導(dǎo)向裝置可以構(gòu)成相對于焊接過程，特別是相對于電弧焊接過程的很小的距離，從而大大減小激光混合式焊接頭的結(jié)構(gòu)尺寸并從而大大改進激光混合式焊接頭的操縱。
本發(fā)明的該目的這樣來達到，即燒嘴或焊炬由多個單個的模塊構(gòu)成，其中至少一個模塊，特別是燒嘴體，可改裝到很不同的焊接過程，特別是根據(jù)熔焊過程或釬焊過程上，如在權(quán)利要求1中所述。其中有利的是，無需很大的費用就可將激光混合式焊接過程匹配于很不同的焊接方法，如熔焊或釬焊。另一主要優(yōu)點還在于，通過激光混合式焊接頭的特別的構(gòu)成，在根據(jù)不同的焊接方法更換燒嘴體時達到自動化。


為了更好地理解本發(fā)明，借助于以下諸附圖中所示的實施例更詳細地說明本發(fā)明。附圖中圖1按照本發(fā)明的激光混合式焊接頭的構(gòu)造的簡化示意側(cè)視圖；圖2激光混合式焊接頭的外形的簡化示意端面視圖；圖3用于激光混合式焊接頭的橫向噴氣導(dǎo)向裝置的簡化示意俯視圖；圖4橫向噴氣導(dǎo)向裝置的按照圖3中線IV-IV截取的簡化示意剖面圖；圖5橫向噴氣導(dǎo)向裝置的按照圖3中線V-V截取的另一簡化示意剖面圖；圖6激光混合式焊接頭的另一實施例的簡化示意俯視圖；圖7激光混合式焊接頭的構(gòu)造的一個實施例的簡化示意圖；圖8按照圖7的激光混合式焊接頭的實施例，其中取去了遮蓋板；圖9用于激光釬焊方法的激光混合式焊接頭的另一實施例。
具體實施例方式
文中規(guī)定，在不同的描述的實施形式中同樣的部件具有同樣的標(biāo)記或同樣的構(gòu)件標(biāo)記，其中包括在整個的說明書中的公開內(nèi)容從意義上可以轉(zhuǎn)到具有同樣標(biāo)記或同樣構(gòu)件標(biāo)記的同樣部件上。同樣在說明書中所選定的位置說明，例如上面、下面和側(cè)面等針對直接描述的和示出的圖并且在位置改變時從意義上可轉(zhuǎn)到新的位置。此外，由所示的和描述的不同的實施例的單個特征或特征組合同樣可以構(gòu)成為獨立的、發(fā)明的或按照本發(fā)明的解法。
圖1至5中示出裝置，特別是激光混合式焊接頭1的一個實施例以及一特別構(gòu)成的組裝元件2用于裝配激光混合式焊接頭1的各個部件。
在按照本發(fā)明的激光混合式焊接頭1中以特別的相互組合采用或使用由現(xiàn)有技術(shù)已知的在市場出售的元件或組件。其中在如示意表示的、與機器人，特別是與機器人臂3相連接的組裝元件2上設(shè)有一激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置和用于電弧焊接過程6的焊炬5的各元件、或一用于焊絲的輸入裝置或一電極以及一用于形成橫向噴氣8的橫向噴氣導(dǎo)向裝置7，它經(jīng)由至少一個輸入管道9和一個排出管道10與壓縮空氣供應(yīng)裝置(未示出)相連接。
在按照本發(fā)明的激光混合式焊接頭1中，組裝元件2由一成型件11，按照圖2中所示，構(gòu)成有用于激光混合式焊接頭1的各個部件的各個固定槽12。成型件11構(gòu)成為使其具有一在中心延伸的貫穿通道13，它優(yōu)選構(gòu)成為排出管道10或與其相連接并且平行于該通道13設(shè)有兩個其他的通道14、15，它們優(yōu)選構(gòu)成為輸入管道9或與其相連接。因此使橫向噴氣8的輸入的壓縮空氣的輸入管道9和排出管道10，如示意示出的，可以設(shè)置在兩個部件，特別是在激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置與焊炬5的各元件之間，其中在圖1和2所示的實施例中輸入管道9和排出管道10現(xiàn)在結(jié)合于組裝元件2，特別是成型件11中，因此橫向噴氣8的壓縮空氣的輸入和排出在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的一側(cè)實現(xiàn)。但在隨后描述的和示出的圖6的實施例中輸入管道9和排出管道10不再結(jié)合于組裝元件2或成型件11中，而是平行于成型件11延伸地設(shè)置，其中它再次設(shè)置在兩個部件，特別是在激光器4與焊炬5之間。在該按照圖6的實施例中成型件11不具有任何內(nèi)部的通道13至15。
為了達到成型件11與機器人，特別是機器人臂3的操縱器16的最好的固定，成型件11經(jīng)由固定裝置17與機器人的操縱器16相連接，如其在圖1中所示。其中在機器人，特別是機器人臂3的操縱器16與成型件11之間設(shè)有一卸載裝置18。該卸載裝置18用于在有關(guān)的壓力施加到激光混合式焊接頭1上時，如其例如在激光混合式焊接頭1撞到物件上的情況下，經(jīng)由卸載裝置18可使激光混合式焊接頭1相應(yīng)地退讓，其中為了啟動卸載裝置18需要花費確定的力。這樣的卸載裝置18的主要優(yōu)點在于，將激光混合式焊接頭1保持在一確定的狀態(tài)或位置，其中在一確定的力作用到激光混合式焊接頭1上時，后者經(jīng)由卸載裝置18退讓，同時在施加力以后激光混合式焊接頭1經(jīng)由卸載裝置18重新回到原來的狀態(tài)或位置。
焊炬5的各元件由一燒嘴體19和一固定體20構(gòu)成，其結(jié)合成用于一市場出售的燒嘴的全部的構(gòu)件。焊炬5由一用于構(gòu)成MIG/MAG(熔化極惰性氣體保護焊/熔化極活性氣體保護焊)焊接過程，即電弧焊接過程6的MIG/MAG焊矩構(gòu)成，其中相對于由現(xiàn)有技術(shù)已知的燒嘴只改變焊炬5的各個元件，使可以在成型件11上簡單地固定和調(diào)節(jié)固定體20并且經(jīng)由燒嘴體19達到使焊絲可靠地輸向電弧焊接過程6以及使輸入的焊絲21與能量，特別是與電流和電壓很好地接觸。
此外，在燒嘴體19與固定體20之間設(shè)有另一卸載裝置22，從而如以上所述，當(dāng)一有關(guān)的力施加到燒嘴體19上時使燒嘴體19能夠相對于固定體20作相應(yīng)的運動。其中將該卸載裝置22設(shè)計成使得比在用于整個的激光混合式焊接頭1的卸載裝置18中所需要的力顯著小的力作用到燒嘴體19上就足以產(chǎn)生相應(yīng)的運動。
所采用的卸載裝置18、22具有一傳感器(未示出)，它在卸載裝置18、22啟動時產(chǎn)生一相應(yīng)的信號。對此卸載裝置18、22，特別是各傳感器與一用于機器人和/或焊接設(shè)備的控制裝置(未示出)相連接，從而在一個或兩個傳感器啟動時其可由控制裝置識別。借此可以例如停止機器人臂3，即激光混合式焊接頭1的繼續(xù)運動或焊接過程，由此防止在有關(guān)的力作用下各個部件的損壞。
在按照本發(fā)明的激光混合式焊接頭1中，橫向噴氣導(dǎo)向裝置7固定在成型件11的一個端面23上，從而在按照圖1所示的實施例中經(jīng)由通道14和15輸入的壓縮空氣和經(jīng)由通道13排出的壓縮空氣直接進入橫向噴氣導(dǎo)向裝置7中。為此在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的內(nèi)部設(shè)有相應(yīng)的通道24至26，其由橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的殼體27實現(xiàn)。其中通道24至26設(shè)置在殼體27的一個側(cè)面，從而只在該側(cè)面的區(qū)域必須設(shè)置有關(guān)的管道，特別是通道13至15或輸入管道9和排出管道10。
橫向噴氣導(dǎo)向裝置7在所示的實施中，如其特別在圖3至5中所示，具有優(yōu)選的L式形狀，以使橫向噴氣導(dǎo)向裝置7優(yōu)選在激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置或一防護玻璃罩29的下方一確定的距離28處延伸或構(gòu)成，其中防護玻璃罩29具有用于激光器4的有關(guān)的防護玻璃監(jiān)測。此外，橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的殼體27具有一孔30或空隙，在其中形成橫向噴氣8，亦即橫向噴氣導(dǎo)向裝置7具有一孔30，激光器4的示意表示的激光束31穿過該孔30發(fā)射，其中在優(yōu)選相對于激光束31為90°角度的方向穿過孔30流出壓縮空氣并從而在孔30內(nèi)形成橫向噴射32。
對此，橫向噴氣導(dǎo)向裝置7詳細示出于圖3至5中，其中圖3中示出殼體27的俯視圖而圖4和5分別示出按照圖3中剖面線IV-IV和V-V截取的殼體27的端面視圖。
橫向噴氣導(dǎo)向裝置7在這里可以例如由單件的或多件的鋁或塑料制的鑄件或壓鑄件構(gòu)成。當(dāng)然有可能采用各種任意的由現(xiàn)有技術(shù)已知的殼體27的構(gòu)造，其中僅僅必須具有孔30的相應(yīng)構(gòu)成，其中孔30在該殼體的內(nèi)部與通道24至26相連通。因此在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的殼體27內(nèi)通道24至26設(shè)置成成型件11的通道13至15的延長部，亦即輸入管道和排出管道9、10的延長部，其中這些通道向孔30的方向延伸并在端面構(gòu)成通向孔30的一個排氣通道33和一個位于對面的進氣通道34，亦即在橫向噴射導(dǎo)向裝置7的殼體27內(nèi)設(shè)有通孔30用于通過孔30延伸的激光束31，其中在孔30的端面設(shè)有排氣通道33和一個在對面的進氣通道34用于壓縮空氣，特別是用于橫向噴氣8或橫向噴射32。
由此達到使輸入的壓縮空氣經(jīng)由排氣通道33流出而進入孔30內(nèi)并在對面的一側(cè)再流入進氣通道34內(nèi)，因此壓縮空氣在孔30內(nèi)產(chǎn)生或形成一氣流，特別是橫向噴射32。其中通道24至26的導(dǎo)向以及排氣和進氣通道33、34的形式可以任意構(gòu)成并且不限于所示的實施例。僅僅必須確保在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的孔30內(nèi)形成橫向流動，亦即所謂的橫向噴氣8。
有利的方式是將殼體27構(gòu)成使在一端面或側(cè)面實現(xiàn)壓縮空氣的輸入和排出。但也可以在殼體27的不同的，特別是對置的端面或側(cè)面實現(xiàn)壓縮空氣的輸入和排出。
此外，有可能將殼體27構(gòu)成長方形的或L形的，其中孔30穿過殼體27延伸并在兩個對置的端面上大致垂直地定位。此外，殼體27可以具有另一通道用以排出壓縮空氣的至少一個分流。通過壓縮空氣沿至少兩個分流排出可以更容易地排除灰塵粒子或焊接粒子。
橫向噴氣導(dǎo)向裝置7，特別是構(gòu)成的橫向噴氣8的目的是，使在焊接過程中產(chǎn)生的焊接飛濺物遠離激光器4的鏡組或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置或遠離在該部件前面設(shè)置的防護玻璃罩29，如示意表示的。此時橫向噴氣8設(shè)置在激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置的下方，亦即設(shè)置在激光器4與激光器4或焊炬5的實施焊接過程的區(qū)域之間。橫向噴氣導(dǎo)向裝置7，特別是橫向噴氣8構(gòu)成使由其產(chǎn)生橫向噴射32，特別是氣流，如圖3中以箭頭示意表示的。橫向噴氣8，特別是橫向噴射32優(yōu)選具有在100與600m/s之間的流速和/或在2.5與6巴之間的噴氣壓力。在這種情況下橫向噴氣8可產(chǎn)生超音速流，其中在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7內(nèi)構(gòu)成一所謂拉瓦爾(Laval)噴管(即進氣錐管)。
為了使橫向噴射32，特別是壓縮空氣可以從激光混合式焊接頭1區(qū)域，特別是從電弧焊接過程6的區(qū)域排走，在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7中設(shè)置一用于排出橫向噴射32的有關(guān)通道26，即經(jīng)由橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的通道24、25在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的孔30內(nèi)產(chǎn)生的橫向噴射32流入通道26并由其繼續(xù)導(dǎo)入成型件11中的通道13，特別是導(dǎo)入排出管道10，從而由橫向噴射32吸收的焊接飛濺物，特別是向激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置方向散射的材料經(jīng)由排出管道10被從激光混合式焊接頭1的區(qū)域排走。其中排出管道10例如與一抽氣裝置相連接，從而在排出管道10內(nèi)形成一相應(yīng)的負(fù)壓，亦即由橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的孔30內(nèi)抽吸橫向噴射32。為了使橫向噴射32可以經(jīng)由進氣通道更好地排走，進氣通道34比排氣通道33具有更大的容積。
在這樣的激光混合式焊接頭1中重要的是，實現(xiàn)了在離電弧焊接過程6的一確定的距離處設(shè)置橫向噴氣8，因為在電弧焊接過程6中形成一相應(yīng)的保護氣氛并從而當(dāng)橫向噴氣導(dǎo)向裝置7過小的距離時該保護氣氛由于圍繞橫向噴氣8形成的負(fù)壓而被吸向橫向噴氣8的方向。因此電弧焊接過程6不可能再在必需的保護氣氛下進行。
通過橫向噴氣8的這樣的構(gòu)成，借助于橫向噴氣導(dǎo)向裝置7在殼體27內(nèi)形成幾乎是封閉的系統(tǒng)，從而在橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的外部不形成任何的或只有形成很少的氣流。借此橫向噴氣8或橫向噴氣導(dǎo)向裝置7構(gòu)成相對于焊接過程，特別是相對于電弧焊接過程6的很小的距離，從而大大減小激光混合式焊接頭1的結(jié)構(gòu)尺寸并從而大大改進激光混合式焊接頭的操縱。當(dāng)然有可能將這樣的橫向噴氣導(dǎo)向裝置7也在其他的應(yīng)用中，例如在一純激光焊接過程中用于保護激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置免受煙霧或分離的金屬部分的影響。主要優(yōu)點在于，橫向噴射32只產(chǎn)生在孔30內(nèi)并從而在孔30的外部不產(chǎn)生任何的或只產(chǎn)生很少的氣流。
通過橫向噴氣導(dǎo)向裝置7的特別構(gòu)成還達到為激光器4只提供一有限的作用面積，因為通過橫向噴氣導(dǎo)向裝置7，特別是通過殼體27自動地?fù)踝》蛛x的金屬部分或焊接飛濺物或煙霧并從而只在激光束31穿過其發(fā)射的孔30的區(qū)域內(nèi)，這些部分可能向激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置的方向前進。對此該部分的大部分被殼體27擋住，其中其余的部分通過橫向噴射32被輸入孔30內(nèi)。因此焊接飛濺物向激光器4方向的前進幾乎是不可能的。其中重要的還在于，通過將該空間限制到孔30上現(xiàn)在能夠簡單地構(gòu)成和簡單地產(chǎn)生橫向噴氣8，因為它不再必須大面積地作用，即不象它在現(xiàn)有技術(shù)的敞開的系統(tǒng)中那樣的情況。對此有可能例如，將橫向噴氣導(dǎo)向裝置7或殼體27構(gòu)成使其至少部分地圍繞配置的激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置或通過殼體27的相應(yīng)的構(gòu)成包括殼體27至激光器4的距離28，從而可以阻止灰塵或其他外來物體向要保護的部分，如激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置方向的側(cè)面侵入并且只有經(jīng)由孔30的一個入口是可能的。在這方面有可能在該區(qū)域，即在激光器4與橫向噴氣導(dǎo)向裝置7之間形成超壓，其中該超壓從輸入管道9中分流出來。這可以以簡單的形式這樣來實現(xiàn)，即至少通道24或25之一具有至少一個向激光器4的方向的孔，借此輸入的壓縮空氣的一部分可以經(jīng)由該孔排向激光器4的方向并從而在該區(qū)域在殼體27的上方可以形成相應(yīng)的超壓。
此外，按照本發(fā)明的激光混合式焊接頭1具有一個或多個指示器35，如示意表示的，借其指示各部件相互間的位置，亦即從一預(yù)定的位置或原始點起它可以沿X、Y和Z的方向相互調(diào)節(jié)各部件，特別是激光器4和焊炬5，其中該調(diào)節(jié)過程可經(jīng)由指示器35顯示或讀出，從而隨時可以再次相互重復(fù)兩部件的校準(zhǔn)。借此可以為不同的焊接過程調(diào)節(jié)激光混合式焊接頭1，其中可以以簡單的形式返回到有關(guān)的原始值。
在這種情況下有可能例如，使各個部件，特別是激光器4和焊炬5與一由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于機械的調(diào)節(jié)位移的電子記錄裝置或測量裝置(未示出)相連接，其中記錄裝置的該值可經(jīng)由指示器35顯示。為此有可能將指示器35直接設(shè)置在激光混合式焊接頭1上或例如一中央控制器中，其中為此記錄裝置經(jīng)由導(dǎo)線向指示器35或控制裝置傳送數(shù)值。因此達到，隨時再現(xiàn)激光混合式焊接頭1按電子方式的調(diào)節(jié)是可能的。當(dāng)然有可能，在將各個部件相應(yīng)地固定到一電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)上時可以使調(diào)節(jié)自動化，從而僅僅只有移動值必須校準(zhǔn)，對此經(jīng)由有關(guān)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)節(jié)。
為了完整性還應(yīng)指出，各個部件經(jīng)由線路與有關(guān)的供給裝置相連接，如示意表示的。為此激光器4經(jīng)由一輸電線36與有關(guān)的能源相連接。此外，焊炬5經(jīng)由一軟管束37與焊接設(shè)備相連接。也有可能代替用于激光器4的能源將其直接連接于焊接設(shè)備，其中激光器4和焊炬5用的能量均由焊接設(shè)備供給。
通過激光混合式焊接頭1的特別構(gòu)成使得沒有任何管道一直設(shè)置到焊接過程的區(qū)域，因為這些全都在相對面與各部件相連接。借此由于沒有任何凸出的管道設(shè)在各個部件的周圍，達到使激光混合式焊接頭1避免在管道或物件上的懸掛狀態(tài)。因此也提供這樣的可能性，即由于沒有必須注意的凸出的管道或部分，可以對稱地使用激光混合式焊接頭而不改變機器人，特別是其編程序的導(dǎo)軌，從而通過特別的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在還可以將激光混合式焊接頭1用于難以接近的位置。
在按照圖6的另一實施例中，示出激光混合式焊接頭1的俯視圖，其中再次在中心設(shè)有成型件11。如上所述，在該成型件11上固定各個部件。
如以上所述，輸入管道9和排出管道10不再結(jié)合于組裝元件2或成型件11中，而是平行于成型件11延伸地設(shè)置或固定在成型件11上，其中它們設(shè)置在兩個部件，特別是在激光器4與焊炬5之間或在它們之間延伸。在該實施例中成型件11不具有任何內(nèi)置的通道13至15。
此外，通過這樣的設(shè)置確保，再次得到激光混合式焊接頭1的對稱的結(jié)構(gòu)而無凸出的管道。由于為各個部件的固定使用市場出售的固定裝置，略去結(jié)構(gòu)的特別描述，因為其大致相同于上述在圖1至5中的實施例。
僅僅應(yīng)指出，在所示的圖1至6的實施例中各部件，特別是激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置以及焊炬5安裝到組裝元件2，特別是成型件11的兩側(cè)，反之在現(xiàn)有技術(shù)中激光混合式焊接頭構(gòu)成使激光器和焊矩只設(shè)置在一裝配板的一側(cè)，對此在對面的一側(cè)實現(xiàn)與機器人，特別是與機器人臂的連接。由于這樣的設(shè)置構(gòu)成一過寬的并從而難以操縱的激光混合式焊接頭1。
圖7至9中示出模塊化激光混合式燒嘴或模塊化激光混合式焊接頭1的另一實施例，其中在至少一個組裝元件2上，特別是在成型件11上設(shè)置各部件如激光器4或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置以及用于焊接過程的燒嘴或焊炬5的各元件。此外，模塊化激光混合式燒嘴具有用于構(gòu)成橫向噴氣8(未示出)的裝置，特別是橫向噴氣導(dǎo)向裝置7，它經(jīng)由至少一個輸入管道9和一個排出管道10與一壓縮供應(yīng)裝置(未示出)相連接。
燒嘴或焊炬5由多個單個模塊構(gòu)成，其中至少一個模塊，特別是燒嘴體19根據(jù)很不同的焊接過程，特別是根據(jù)熔焊過程或釬焊過程是可重裝的。在這種情況下現(xiàn)在通過更換燒嘴體19其可以設(shè)計成用于構(gòu)成MIG/MAG焊接方法、TIG/WIG(鎢極惰性氣體保護焊)焊接方法、雙絲焊接方法、等離子焊接方法或用于激光冷絲釬焊、激光熱絲釬焊和無電弧的激光焊接，亦即對于不同的焊接過程可以將不同的燒嘴體19與焊炬5的一個模塊相連接，從而利用同一個激光混合式焊接頭1可以實施不同的方法，而此時不必更換整個的焊炬5，特別是模塊。
因此以有利的方式可以達到根據(jù)很不同的焊接方法很迅速地重裝激光混合式燒嘴。一特別的優(yōu)點主要在于，由于模塊化的構(gòu)成燒嘴體19的更換可以自動化，并從而這樣的更換可以通過一更換工具來實現(xiàn)，如其在機器人技術(shù)中所通用的。其中已表明特別有利的是，可能附加的部件或附加模塊，例如一外部的焊絲輸入裝置或另一焊炬5或燒嘴體19，未示出，已經(jīng)固定在成型件11上或與燒嘴體19相連接，從而沒有必要再進行機械上的改變或校準(zhǔn)。
焊炬5由一驅(qū)動模塊40、一固定模塊41和一燒嘴19構(gòu)成，其中可連接其他的附加模塊，例如一外部的焊絲輸入模塊。為了可以實現(xiàn)燒嘴體19的更換，燒嘴體19經(jīng)由一連接裝置42，特別是經(jīng)由螺旋連接或插塞連接與焊炬5的固定模塊41相連接。各個模塊，特別是驅(qū)動模塊40和固定模塊41固定在成型件11上，對此燒嘴體19固定在焊炬的固定模塊41上。因此在交換燒嘴體19時在成型件11上固定的模塊的位置保持不變，從而相對于激光器4，特別是相對于激光束的校準(zhǔn)不變。借此使得可以相應(yīng)地構(gòu)成其他的燒嘴體19的長度，從而可以隨時實施最好的焊接過程。各個燒嘴體19優(yōu)選總是制有同樣的燒嘴長度并構(gòu)成為精密構(gòu)件。但此時燒嘴體19可以具有不同的形式，其例如在圖9中顯而易見的。在該實施形式中燒嘴體19設(shè)計用于釬焊過程，其中以和熔焊過程不同的角度實現(xiàn)焊料，特別是焊絲21的輸入。
此外，有可能將附加模塊同樣固定在成型件11上。為此可以在成型件上預(yù)裝相應(yīng)的固定裝置，從而自動的組裝或拆卸再次是可能的。通過用于釬焊和熔焊的焊炬5的組合構(gòu)成現(xiàn)在有可能在釬焊過程中建立保護氣氛，因為為此的全部的輸入管道均是現(xiàn)有的。
為了有條理性，最后應(yīng)指出，為了更好地理解激光混合式焊接頭1將其及其構(gòu)件部分地不按比例和/或放大和/或縮小地示出。
由說明書可以得知基于獨立發(fā)明的解法的目的。
首先圖1、2、3、4、5、6中所示各個實施形式和措施可以構(gòu)成獨立的按照本發(fā)明的解法的目標(biāo)。由這些圖的詳細描述可以得知與此有關(guān)的按照本發(fā)明的目的和解法。
附圖標(biāo)記清單1 激光混合式焊接頭20 固定體2 組裝元件21 焊絲3 機器人臂22 卸載裝置4 激光器 23 端面5 焊矩24 通道6 電弧焊接過程25 通道7 橫向噴氣導(dǎo)向裝置26 通道8 橫向噴氣(Crossjet) 27 殼體9 輸入管道28 距離10 排出管道29 防護玻璃罩11 成型件 30 孔12 固定槽 31 激光束13 通道32 橫向噴射14 通道33 排氣通道15 通道34 進氣通道16 操縱器 35 指示器17 固定裝置36 輸電線18 卸載裝置37 軟管束(Abschaltvorrichtung)19 燒嘴體(Brennerkoerper) 40 驅(qū)動模塊41 固定模塊42 連接模塊
權(quán)利要求
1.一種模塊化激光混合式焊接頭(1)，其中，在至少一個組裝元件(2)上設(shè)置各個部件，如激光器(4)或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置，和用于焊接過程的燒嘴或焊炬(5)的各元件，并且該焊接頭具有一用于形成橫向噴氣(8)的裝置，該裝置經(jīng)由至少一個輸入管道(9)和一個排出管道(10)與一壓縮空氣供應(yīng)裝置相連接；其特征在于，燒嘴或焊炬(5)由多個單個的模塊構(gòu)成，其中至少一個模塊，特別是燒嘴體(19)，可改裝到很不同的焊接過程，特別是熔焊過程或釬焊過程上。
2.按照權(quán)利要求1所述的模塊化激光混合式焊接頭，其特征在于，燒嘴或焊炬(5)，特別是燒嘴體(19)設(shè)計成用于構(gòu)成MIG/MAG焊接方法、TIG/WIG焊接方法、雙絲焊接方法、等離子焊接方法或用于激光冷絲釬焊、激光熱絲釬焊、無電弧的激光焊接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的模塊化激光混合式焊接頭，其特征在于，在焊炬(5)的、特別是燒嘴體(19)的構(gòu)成中為釬焊建立保護氣氛。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項或多項所述的模塊化激光混合式燒嘴，其特征在于，燒嘴體(19)經(jīng)由一連接模塊(42)，特別是經(jīng)由一螺旋連接或插塞連接與焊炬(5)的一固定模塊(41)相連接。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項或多項所述的模塊化激光混合式燒嘴，其特征在于，焊炬由一驅(qū)動模塊(40)、一固定模塊(41)和燒嘴體(19)構(gòu)成，其中可連接其他的附加模塊，例如一外部的焊絲輸入模塊。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項或多項所述的模塊化激光混合式燒嘴，其特征在于，各個模塊，特別是驅(qū)動模塊(40)和固定模塊(41)固定在成型件(11)上，對此燒嘴體(19)固定在焊炬(5)的固定模塊(41)上。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項或多項所述的模塊化激光混合式燒嘴，其特征在于，附加模塊同樣固定在成型件(11)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模塊化激光混合式焊接頭(1)，其中，在至少一個組裝元件(2)上設(shè)置各個部件，如激光器(4)或激光光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)聚焦裝置，和用于焊接過程的燒嘴或焊炬(5)的各元件，并且該焊接頭具有一用于形成橫向噴氣(8)的裝置，該裝置經(jīng)由至少一個輸入管道(9)和一個排出管道(10)與一壓縮空氣供應(yīng)裝置相連接。燒嘴或焊炬(5)由多個單個的模塊構(gòu)成，其中至少一個模塊，特別是燒嘴體(19)可改裝到很不同的焊接過程，特別是熔焊過程或釬焊過程上。
文檔編號B23K9/173GK1769000SQ20051012460
公開日2006年5月10日 申請日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月16日
發(fā)明者赫伯特·施陶費爾, 曼弗雷德·呂爾內(nèi)斯?fàn)? 格哈德·米斯巴赫, 曼弗雷德·許賓格, 沃爾夫?qū)す諣? 埃瓦爾德·貝格爾 申請人:弗羅紐斯國際有限公司