專(zhuān)利名稱(chēng)：激光焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)使用激光束進(jìn)行焊接的激光焊接設(shè)備。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)程激光焊接已經(jīng)變得常見(jiàn)，在遠(yuǎn)程激光焊接中，通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人來(lái)焊接諸如工件等待加工物，所述機(jī)器人例如安裝有諸如掃描裝置或激光加工頭等的激光發(fā)射部件。在所述激光焊接中，利用來(lái)自于遠(yuǎn)離工件的位置的激光束照射工件而焊接工件。而且， 通過(guò)遠(yuǎn)程控制移動(dòng)機(jī)器人臂或轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于激光發(fā)射部件的反射鏡等使得工件的不同部分被激光束照射而在工件的期望的部位進(jìn)行焊接。當(dāng)為了焊接的目的而利用激光束照射金屬制的工件時(shí)，金屬蒸發(fā)以產(chǎn)生金屬蒸汽 (羽流(plume))，然后金屬蒸汽阻擋了激光束。這導(dǎo)致對(duì)從激光束施加到工件的熱量的穩(wěn)定性的損害，并且導(dǎo)致焊接質(zhì)量的劣化。為了解決該問(wèn)題，迄今已經(jīng)采取了下述焊接方法 在該方法中，將鼓風(fēng)機(jī)安裝在例如遠(yuǎn)離并且位于工件側(cè)方的位置處，鼓風(fēng)機(jī)將空氣(氣體) 吹在工件上，從而通過(guò)空氣吹走金屬蒸汽(羽流)。此外，日本特開(kāi)2007-268610號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種激光焊接設(shè)備，該設(shè)備具有如下構(gòu)造在該構(gòu)造中，通過(guò)從空氣噴嘴噴射的空氣吹走焊接煙塵(fume)，并且空氣噴嘴被安裝到激光加工頭，所述激光加工頭安裝到機(jī)器人臂的前端。在該激光焊接設(shè)備中，空氣噴嘴布置于工件的側(cè)方或布置于激光束的側(cè)方，并且空氣以橫穿激光束的方式噴射。

發(fā)明內(nèi)容
為了焊接工件，經(jīng)常存在工件被載置于工作臺(tái)上并且從上方由多個(gè)例如桿狀或板狀?yuàn)A具加壓的情況。在該情況下，工件的待焊接部位位于由多個(gè)夾具限定的凹進(jìn)區(qū)域中。因此，以激光束從上方照射在夾具限定的凹進(jìn)區(qū)域上的方式進(jìn)行焊接。在以此方式焊接由夾具加壓的工件的情況下，從布置于工件的側(cè)方的鼓風(fēng)機(jī)橫向地吹在工件上的空氣撞擊夾具的側(cè)面并且被夾具的側(cè)面阻擋，因此，不能流入夾具限定的凹進(jìn)區(qū)域中。結(jié)果，金屬蒸汽(羽流)殘留在夾具限定的凹進(jìn)區(qū)域中并且阻擋激光束。這可能損害焊接質(zhì)量。在從安裝于工件側(cè)方的鼓風(fēng)機(jī)將空氣橫向地吹在工件上的方法中，在工件的待焊接部位接近鼓風(fēng)機(jī)和遠(yuǎn)離鼓風(fēng)機(jī)的情況中，撞擊工件的待焊接部位的空氣量非常不同。因此，沒(méi)有被空氣吹走的剩余金屬蒸汽(羽流)的量在待焊接部位接近鼓風(fēng)機(jī)和遠(yuǎn)離鼓風(fēng)機(jī)的情況中不同。結(jié)果可能在工件的焊接部位之間引起焊接質(zhì)量的差異。此外，根據(jù)如何安裝夾具，空氣可能不均勻地撞擊工件。該情況也可能涉及工件的焊接部位之間的焊接質(zhì)量的差異。此外，日本特開(kāi)2007-268610號(hào)公報(bào)公開(kāi)的激光焊接設(shè)備具有下述構(gòu)造空氣噴嘴布置于工件的側(cè)方或激光束的側(cè)方，并且以橫穿激光束的方式噴射空氣。因此，日本特開(kāi) 2007-268610號(hào)公報(bào)公開(kāi)的激光焊接設(shè)備還可能引起與空氣從安裝于工件側(cè)方的鼓風(fēng)機(jī)橫向地吹在工件上的情況中類(lèi)似的問(wèn)題。另一方面，還存在當(dāng)利用激光束照射工件時(shí)飛濺物可能飛濺的問(wèn)題，飛濺物沖擊掃描裝置的防護(hù)玻璃罩并且損壞防護(hù)玻璃罩。鑒于例如上述問(wèn)題而提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的第一目的是提供一種通過(guò)可靠地移除由于利用激光束照射諸如工件等待加工物而產(chǎn)生的金屬蒸汽(羽流)而能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接的激光焊接設(shè)備。本發(fā)明的第二目的是提供一種甚至當(dāng)待焊接部位位于不同位置時(shí)也能使待加工物的所有多個(gè)焊接部位的焊接質(zhì)量均勻的激光焊接設(shè)備。本發(fā)明的第三目的是提供一種防止利用激光束照射待加工物而產(chǎn)生的飛濺物飛濺的激光焊接設(shè)備。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第一激光焊接設(shè)備包括激光發(fā)射部件，其用于利用所述激光束照射所述待加工物；支撐單元，其以所述激光發(fā)射部件被布置于所述待加工物上方的方式支撐所述激光發(fā)射部件；排氣部件，由所述支撐單元以所述排氣部件被布置于所述待加工物上方的方式支撐所述排氣部件，并且所述排氣部件朝向所述待加工物排出呈環(huán)形的氣體，所述呈環(huán)形的氣體包圍所述激光束的光軸；以及供氣源，其將氣體供給到所述排氣部件。本發(fā)明的第一激光焊接設(shè)備能夠從待加工物上方將環(huán)形氣體吹在待加工物上。因此，甚至在待加工物在由夾具加壓的狀態(tài)下被焊接的情況下，第一激光焊接設(shè)備也能夠?qū)怏w吹到待加工物上的夾具限定的凹進(jìn)區(qū)域中，由此，能夠吹走該區(qū)域中的金屬蒸汽(羽流)。因此，第一激光焊接設(shè)備能夠可靠地移除阻擋激光束的金屬蒸汽(羽流)，并且能夠提高焊接質(zhì)量。此外，第一激光焊接設(shè)備能夠從待加工物上方將環(huán)形氣體吹在待加工物上。因此， 甚至在待加工物具有位于不同位置的多個(gè)待焊接部位的情況下，第一激光焊接設(shè)備也能夠通過(guò)將空氣吹在所有的部位上而吹走金屬蒸汽(羽流)。因此，第一激光焊接設(shè)備能夠使所有這些部位的焊接質(zhì)量均勻。此外，排氣部件由還支撐激光發(fā)射部件的支撐單元支撐。例如，在支撐單元是機(jī)器人并且激光發(fā)射部件由機(jī)器人的臂的前端部支撐的情況下，排氣部件也由機(jī)器人的臂的前端部支撐。結(jié)果，當(dāng)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人以移動(dòng)激光發(fā)射部件從而移動(dòng)激光束照射位置時(shí)，排氣部件也隨著激光發(fā)射部件移動(dòng)。因此，總是可以將氣體充分地吹在利用激光束照射而待焊接的部位上。由此，可以使待加工物的所有焊接部位的焊接質(zhì)量均勻。此外，從待加工物上方將環(huán)形氣體吹在待加工物上能夠使飛濺物被向下吹到遠(yuǎn)離待加工物的位置。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第二激光焊接設(shè)備具有如下特征，在本發(fā)明的第一激光焊接設(shè)備中，排氣部件包括殼體，其形成為環(huán)形并由所述支撐單元以所述殼體包圍所述激光發(fā)射部件或所述激光束的光軸的方式支撐；腔體，其在所述殼體的內(nèi)部形成為環(huán)形， 并且儲(chǔ)存從所述供氣源供給的氣體；內(nèi)環(huán)構(gòu)件，其形成為環(huán)形并且以包圍所述激光發(fā)射部件或所述激光束的光軸的方式安裝到所述殼體的下表面?zhèn)龋煌猸h(huán)構(gòu)件，其形成為環(huán)形并且具有比所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外徑大的內(nèi)徑，并且所述外環(huán)構(gòu)件以與所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件同軸線(xiàn)并且位于所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)的方式被安裝到所述殼體的下表面?zhèn)?；以及環(huán)形的排出口，其與所述腔體連通并且形成于所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面和所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面之間。本發(fā)明的第二激光焊接設(shè)備能夠以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)產(chǎn)生環(huán)形氣體流。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第三激光焊接設(shè)備具有如下特征，在本發(fā)明的第二激光焊接設(shè)備中，所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面以所述外周側(cè)端面的下邊緣比所述外周側(cè)端面的上邊緣接近所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的中心的方式傾斜，所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面以所述內(nèi)周側(cè)端面的下邊緣比所述內(nèi)周側(cè)端面的上邊緣接近所述外環(huán)構(gòu)件的中心的方式傾斜，以及通過(guò)所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面的傾斜和所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面的傾斜限定從所述排出口排出的氣體的排出方向。 本發(fā)明的第三激光焊接設(shè)備能夠以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)定氣體的排出方向。第三激光焊接設(shè)備特別地通過(guò)改變外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面的傾斜和內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面的傾斜能容易地改變氣體的排出方向。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第四激光焊接設(shè)備具有如下特征，在本發(fā)明的第二或第三激光焊接設(shè)備中，當(dāng)所述排出口限定的圓的圓心被設(shè)定為排氣基準(zhǔn)點(diǎn)、經(jīng)過(guò)所述排氣基準(zhǔn)點(diǎn)并且與所述圓垂直地交叉的直線(xiàn)被設(shè)定為排氣軸線(xiàn)時(shí)，以下述方式限定氣體的排出方向氣體聚集點(diǎn)被設(shè)定在位于所述排氣軸線(xiàn)上并且向下離開(kāi)所述排氣基準(zhǔn)點(diǎn)的距離比所述激光束的焦距的一半短的位置，并且從所述排出口排出的氣體在所述氣體聚集點(diǎn)聚集。根據(jù)本發(fā)明的第四激光焊接設(shè)備，從排氣部件的排出口排出的氣體首先聚集在氣體聚集點(diǎn)，在逐漸發(fā)散的狀態(tài)下向下流動(dòng)，然后吹在待加工物上。以此方式，氣體能夠均勻地吹在具有待焊接部位的待加工物的表面的大范圍上。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第五激光焊接設(shè)備具有如下特征，在本發(fā)明的第二至第四激光焊接設(shè)備的任一種中，所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件和所述外環(huán)構(gòu)件能裝卸地安裝到所述殼體。在本發(fā)明的第五激光焊接設(shè)備中，能夠容易地將內(nèi)環(huán)構(gòu)件和外環(huán)構(gòu)件替換為另一內(nèi)環(huán)構(gòu)件和另一外環(huán)構(gòu)件。例如，通過(guò)準(zhǔn)備具有彼此不同的傾角的外周側(cè)端面的多個(gè)內(nèi)環(huán)構(gòu)件、準(zhǔn)備具有彼此不同的傾角的內(nèi)周側(cè)端面的多個(gè)外環(huán)構(gòu)件，從多個(gè)內(nèi)環(huán)構(gòu)件中選擇適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)并且從多個(gè)外環(huán)構(gòu)件中選擇適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)，并且將選出的內(nèi)環(huán)構(gòu)件和選出的外環(huán)構(gòu)件安裝到殼體，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定或改變氣體的排出方向。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第六激光焊接設(shè)備具有如下特征，在本發(fā)明的第二至第五激光焊接設(shè)備的任一種中，在所述殼體的外周側(cè)形成多個(gè)供氣口，所述供氣口與所述腔體連通，并且所述供氣口允許從所述供氣源供給的氣體流入所述腔體，以及所述多個(gè)供氣口在所述殼體的周向上以等間隔配置。本發(fā)明的第六焊接設(shè)備通過(guò)從等間隔地布置的多個(gè)氣體供給口將氣體供入腔體能使從腔體經(jīng)由排出口排出的氣體的流速均勻。特別地，甚至當(dāng)腔體的容量小時(shí)，也能使氣體的流速均勻。因此，可以將氣體均勻地吹在待加工物的所有待焊接部位上，從而可以吹走金屬蒸汽(羽流)。由此，在所有的部位都能實(shí)現(xiàn)均勻的焊接質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明，可以可靠地移除由于利用激光束照射待加工物而產(chǎn)生的金屬蒸汽 (羽流)，從而可以提高焊接質(zhì)量。此外，甚至在待加工物具有位于不同位置的多個(gè)待焊接部位的情況下，本發(fā)明也能使所有部位的焊接質(zhì)量均勻。此外，本發(fā)明能抑制由于利用激光束照射待加工物而產(chǎn)生的飛濺物的飛濺。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的整個(gè)激光焊接設(shè)備的圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的立體圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的仰視圖。圖4是示出當(dāng)從圖3中的箭頭表示的IV-IV方向看時(shí)吹風(fēng)機(jī)的剖視圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的殼體的仰視圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的內(nèi)環(huán)構(gòu)件的仰視圖。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的外環(huán)構(gòu)件的仰視圖。圖8是示出吹風(fēng)機(jī)的另一內(nèi)環(huán)構(gòu)件的一部分和吹風(fēng)機(jī)的另一外環(huán)構(gòu)件的一部分的剖視圖。圖9是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)中設(shè)定排氣方向的方法的說(shuō)明圖。圖10是示出來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的空氣吹在工件表面上的分布的說(shuō)明圖。圖11是示出來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備的吹風(fēng)機(jī)的空氣吹在工件上的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖12是示出在根據(jù)比較例的激光焊接設(shè)備中空氣吹在工件上的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的能代替內(nèi)環(huán)構(gòu)件和外環(huán)構(gòu)件的環(huán)形構(gòu)件的仰視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備。在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備1是用于通過(guò)利用激光束照射待加工物而焊接待加工物的設(shè)備。作為待加工物的工件5被載置于工作臺(tái)6上。 通過(guò)多個(gè)夾具7將工件5壓靠在工作臺(tái)6上。激光焊接設(shè)備1包括作為激光發(fā)射部件的掃描裝置11、機(jī)器人12、激光振蕩器14、 作為排氣部件的吹風(fēng)機(jī)16以及作為氣體供給源的空氣源17。掃描裝置11安裝到機(jī)器人 12的臂12A的前端部。激光振蕩器14經(jīng)由光纖15連接到掃描裝置11。此外，通過(guò)機(jī)器人12將掃描裝置11布置于由夾具7壓靠在工作臺(tái)6上的工件5的上方。由激光振蕩器14振蕩的激光束經(jīng)由光纖15被供給到掃描裝置11，激光束由設(shè)置于掃描裝置11的光學(xué)儀器(未示出)聚集，并且激光束從掃描裝置11入射在工件5上。防護(hù)玻璃罩IlA被安裝到掃描裝置11的下表面，使得防護(hù)玻璃罩IlA保護(hù)設(shè)置于掃描裝置11 的光學(xué)儀器免受飛濺物的撞擊。焊接操作員通過(guò)遠(yuǎn)程控制移動(dòng)機(jī)器人12的臂12A從而移動(dòng)掃描裝置11，或者通過(guò)遠(yuǎn)程控制移動(dòng)設(shè)置于掃描裝置11的光學(xué)儀器。這能夠改變利用掃描裝置11發(fā)出的激光束要照射的位置。例如，通過(guò)遠(yuǎn)程控制移動(dòng)設(shè)置于掃描裝置11的光學(xué)儀器能夠改變激光束的光軸L的方向。通過(guò)以此方式移動(dòng)利用激光束要照射的位置，即使當(dāng)工件5被固定到工作臺(tái)6時(shí)，也可以焊接工件5的多個(gè)部位。此外，吹風(fēng)機(jī)16是在工件5的待焊接的部分或該部分周?chē)悼諝釧的裝置，由此吹走由于激光束照射在工件5上而發(fā)生的金屬蒸汽(羽流)和飛濺物。吹風(fēng)機(jī)16由掃描裝置11的下部支撐，并且布置于載置在工作臺(tái)6上的工件5的上方。此外，如后所述，吹風(fēng)機(jī)16具有環(huán)形外廓，并且以包圍從掃描裝置11發(fā)出的激光束的光軸L的方式布置。此外，空氣源17經(jīng)由供氣管18連接到吹風(fēng)機(jī)16，并且對(duì)吹風(fēng)機(jī)16供氣。吹風(fēng)機(jī) 16接收來(lái)自空氣源17的空氣供給，并且朝向工件5排放環(huán)形空氣A，環(huán)形空氣A包圍激光束的光軸L。圖2、圖3和圖4均示出吹風(fēng)機(jī)16。圖5、圖6和圖7分別示出吹風(fēng)機(jī)16的殼體、 內(nèi)環(huán)構(gòu)件和外環(huán)構(gòu)件。如圖2所示，吹風(fēng)機(jī)16主要包括殼體21、內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件 27。殼體21例如由諸如金屬或耐熱樹(shù)脂等材料制成，并且形成為環(huán)形。多個(gè)安裝構(gòu)件 22安裝到殼體21的外周側(cè)面，由此，殼體21經(jīng)由安裝構(gòu)件22以包圍激光束的光軸L的方式安裝到掃描裝置11的下部。另一方面，如圖5所示，環(huán)形腔體23以遵循殼體21的環(huán)形外廓的形狀形成于殼體 21的內(nèi)部。腔體23在殼體21的下表面開(kāi)口，并且腔體23的開(kāi)口部分沿著腔體23的形狀形成為環(huán)形。在殼體21的外周側(cè)面，形成四對(duì)供氣口 24，并且各供氣口 M均與腔體23連通。 另一方面，如圖2所示，供氣管18連接到供氣口 M。因此，供自空氣源17的空氣經(jīng)過(guò)供氣管18經(jīng)由供氣口 M流入腔體23，并且被臨時(shí)儲(chǔ)存在腔體23中。注意，雖然未詳細(xì)地示出， 但是供氣管18的一端側(cè)連接到空氣源17，并且另一端側(cè)被分成分別連接到供氣口 M的多個(gè)管。此外，沿殼體21的周向以等間隔(例如，90度間隔)地彼此離開(kāi)的方式配置四對(duì)供氣口 M。該配置允許空氣從彼此不同的多個(gè)方向(例如，四個(gè)方向)同時(shí)流入腔體23。 這使得從腔體23經(jīng)由排出口四排出的空氣A能以勻速流動(dòng)。特別地，即使在腔體23的容量小的實(shí)施方式中，也允許從排出口四排出的空氣A勻速流動(dòng)。因此，可以將空氣A均勻地吹過(guò)工件5的所有多個(gè)待焊接部位并且由此吹走金屬蒸汽(羽流)。因此，可以使所有這些部位的焊接質(zhì)量均勻。如圖6所示，內(nèi)環(huán)構(gòu)件25例如由諸如金屬或耐熱樹(shù)脂等材料制成，并且形成為環(huán)形板。如圖3所示，通過(guò)使用螺釘沈?qū)?nèi)環(huán)構(gòu)件25可拆卸地安裝到殼體21的下表面21A 的內(nèi)周部分。特別地，如圖6所示，以預(yù)定的間隔在內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的全周形成多個(gè)小孔25B。 另一方面，如圖5所示，以與形成于內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的小孔25B對(duì)應(yīng)的方式在殼體21的下表面 21A的內(nèi)周部分形成多個(gè)螺釘孔21B。通過(guò)將螺釘沈經(jīng)由內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的小孔25B分別擰入殼體21的螺釘孔21B而將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25安裝到殼體21的下表面21A的內(nèi)周部分。通過(guò)將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25安裝到殼體21的下表面21A的內(nèi)周部分，以包圍激光束的光軸L的方式配置內(nèi)環(huán)構(gòu)件25。此外，如圖3所示，內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周部分覆蓋在殼體21的下表面2IA開(kāi)口的腔體23的開(kāi)口部分的內(nèi)周部分。
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如圖7所示，外環(huán)構(gòu)件27例如由諸如金屬或耐熱樹(shù)脂等材料制成，并且形成為環(huán)形板。如圖3所示，通過(guò)使用螺釘28將外環(huán)構(gòu)件27可拆卸地安裝到殼體21的下表面21A 的外周部分。特別地，如圖7所示，以預(yù)定的間隔在外環(huán)構(gòu)件27的全周形成多個(gè)小孔27B。 另一方面，如圖5所示，以與形成于外環(huán)構(gòu)件27的小孔27B對(duì)應(yīng)的方式在殼體21的下表面 21A的外周部分形成多個(gè)螺釘孔21C。通過(guò)將螺釘28經(jīng)由外環(huán)構(gòu)件27的小孔27B分別擰入殼體21的螺釘孔21C而將外環(huán)構(gòu)件27安裝到殼體21的下表面21A的外周部分。通過(guò)將外環(huán)構(gòu)件27安裝到殼體21的下表面21A的外周部分，以包圍激光束的光軸L并且與內(nèi)環(huán)構(gòu)件25同軸線(xiàn)的方式將外環(huán)構(gòu)件27配置在內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)。此外，如圖3所示， 外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周部分覆蓋在殼體21的下表面21A開(kāi)口的腔體23的開(kāi)口部分的外周部分。在內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27安裝到殼體21的下表面21A的狀態(tài)下，與腔體23 連通的環(huán)形排出口四形成于內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)端面25A和外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周側(cè)端面 27A之間。換個(gè)方式說(shuō)，外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)徑D2(參見(jiàn)圖7)大于內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外徑Dl (參見(jiàn)圖6)，因此，內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)端面25A和外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周側(cè)端面27A之間形成環(huán)形間隙。該環(huán)形間隙布置于與環(huán)形腔體23的開(kāi)口部分對(duì)應(yīng)的位置處，并與腔體23連通。 因此，環(huán)形間隙用作供給到腔體23的空氣被排出所經(jīng)過(guò)的排出口四。如圖4所示，內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的限定排出口四的外周側(cè)端面25A以下述方式傾斜外周側(cè)端面25A的下邊緣位于比上邊緣接近內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的中心的位置。此外，外環(huán)構(gòu)件27 的限定排出口四的內(nèi)周側(cè)端面27A以下述方式傾斜內(nèi)周側(cè)端面27A的下邊緣位于比上邊緣接近外環(huán)構(gòu)件27的中心的位置。利用內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)端面25A的傾斜以及外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周側(cè)端面27A的傾斜，限定從排出口四排出的空氣A的排出方向。后面將說(shuō)明如何設(shè)定空氣A的排出方向。在這方面，吹風(fēng)機(jī)16通過(guò)將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27調(diào)換成另一內(nèi)環(huán)構(gòu)件和另一外環(huán)構(gòu)件能改變從排出口四排出的空氣A的排出方向。例如，圖8A中的內(nèi)環(huán)構(gòu)件31的外周側(cè)端面比內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)端面(參見(jiàn)圖 4中由雙點(diǎn)劃線(xiàn)包圍的部分)更陡地傾斜(相對(duì)于水平面H的傾角α大)。此外，圖8A中的外環(huán)構(gòu)件32的內(nèi)周側(cè)端面比外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周側(cè)端面(參見(jiàn)圖4中由雙點(diǎn)劃線(xiàn)包圍的部分)更陡地傾斜。從殼體21拆下內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27，然后將內(nèi)環(huán)構(gòu)件31和外環(huán)構(gòu)件32替代地安裝到殼體21，能夠使得從排出口四排出的空氣A的排出方向比從通過(guò)將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27安裝到殼體21而形成的排出口四排出的空氣A的排出方向接近與水平面H垂直的方向。圖8Β中的內(nèi)環(huán)構(gòu)件33的外周側(cè)端面比內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)端面(參見(jiàn)圖4)更和緩地傾斜(相對(duì)于水平面H的傾角α小)。此外，圖8Β中的外環(huán)構(gòu)件34的內(nèi)周側(cè)端面比外環(huán)構(gòu)件27的內(nèi)周側(cè)端面(參見(jiàn)圖4)更和緩地傾斜。從殼體21拆下內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27，然后將內(nèi)環(huán)構(gòu)件33和外環(huán)構(gòu)件34替代地安裝到殼體21，能夠使得從排出口四排出的空氣A的排出方向比從通過(guò)將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27安裝到殼體21而形成的排出口四排出的空氣A的排出方向接近水平方向。通過(guò)拆下螺釘沈和28能夠容易地從殼體21拆下內(nèi)環(huán)構(gòu)件25、31和33以及外環(huán)構(gòu)件27、32和34。因此，容易執(zhí)行內(nèi)環(huán)構(gòu)件25、31和33以及外環(huán)構(gòu)件27、32和34的調(diào)換操作。通過(guò)在內(nèi)環(huán)構(gòu)件25、31和33之間以及在外環(huán)構(gòu)件27、32和34之間調(diào)換能夠容易地改變從排出口四排出的空氣A的排出方向。圖9示出設(shè)定吹風(fēng)機(jī)16中的空氣A的排出方向的方法，圖10示出吹風(fēng)機(jī)16吹在工件表面上的空氣A的分布。期望以下述方式設(shè)定吹風(fēng)機(jī)16中的空氣A的排出方向。特別地，如圖9所示，工件的表面W被設(shè)定為平面，從掃描裝置的激光發(fā)射器13發(fā)射的激光束的焦距D 3被設(shè)定在600mm，因此將激光發(fā)射器13布置于距離工件的表面W 600mm的部位。 此外，以使得排出口四距離工件的表面W 600mm的方式布置吹風(fēng)機(jī)16。在上述理想設(shè)定狀態(tài)中，假定由環(huán)形排出口四限定的圓的圓心被設(shè)定為排氣基準(zhǔn)點(diǎn)P1，并且經(jīng)過(guò)排氣基準(zhǔn)點(diǎn)Pl并且與該圓形垂直地交叉的直線(xiàn)被設(shè)定為排氣軸線(xiàn)Q。在此情況下，優(yōu)選地以下述方式設(shè)定吹風(fēng)機(jī)16中的空氣A的排出方向空氣聚集點(diǎn)P2被設(shè)定在位于排氣軸線(xiàn)Q上并且從排氣基準(zhǔn)點(diǎn)Pl向下離開(kāi)的距離D4比激光束的焦距D3的一半短的位置，并且從排出口四排出的空氣A聚集在空氣聚集點(diǎn)P2。以此方式設(shè)定空氣A的排出方向，使得從排出口四排出的空氣A首先聚集在空氣聚集點(diǎn)P2，在逐漸發(fā)散的狀態(tài)下向下流動(dòng)，然后吹在工件上。以此方式，空氣A能夠均勻地吹在工件的表面W的大范圍上。特別地，如圖10所示，吹在工件的表面W上的空氣A的流速在區(qū)域R2至R9的范圍變得相等，并且流速是恰當(dāng)值(例如，當(dāng)中央?yún)^(qū)域Rl的流速是 19. Om/s時(shí)，周?chē)鷧^(qū)域R2至R9的流速是4. 5m/s至5. Om/s)，其中所述區(qū)域R2至R9均在水平方向上距離排氣軸線(xiàn)Q與表面W彼此交叉的點(diǎn)P3大致100mm。從示出激光焊接設(shè)備的理想設(shè)定狀態(tài)的圖9與示出激光焊接設(shè)備1的實(shí)際設(shè)定狀態(tài)的圖1的比較可以理解，在實(shí)際設(shè)定狀態(tài)中，吹風(fēng)機(jī)16布置得比掃描裝置11低并且排出口四位于比掃描裝置11的激光發(fā)射器13低的位置。然而，在圖1所示的實(shí)際設(shè)定狀態(tài)中可以通過(guò)以下述方式設(shè)定吹風(fēng)機(jī)16中的空氣A的排出方向而如圖10所示恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定吹在工件5的表面上的空氣A的分布排氣基準(zhǔn)點(diǎn)和空氣聚集點(diǎn)之間的距離比圖9所示的理想設(shè)定狀態(tài)下的排氣基準(zhǔn)點(diǎn)Pl和空氣聚集點(diǎn)P2之間的距離D4短。實(shí)踐中，可能需要根據(jù)工件5的高度或工件5的表面的不規(guī)則形狀調(diào)節(jié)吹在工件 5的表面上的空氣A的分布。為該調(diào)節(jié)而全部必須要做的是如上所述，通過(guò)將內(nèi)環(huán)構(gòu)件25 替換為另一內(nèi)環(huán)構(gòu)件31、33等并將外環(huán)構(gòu)件27替換為另一外環(huán)構(gòu)件32、34等來(lái)改變空氣 A的排出方向。如現(xiàn)在為止所述的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備1能夠從工件5的上方將環(huán)形空氣A吹在工件5上。因此，甚至在工件5由夾具7加壓的狀態(tài)被焊接的情況下， 仍可以將空氣A吹到由工件5上的夾具7限定的凹進(jìn)區(qū)域中，從而將所述區(qū)域中的金屬蒸汽(羽流)吹到外部。因此，可以移除將阻擋激光束的金屬蒸汽(羽流)從而提高焊接質(zhì)量。此外，根據(jù)激光焊接設(shè)備1，從工件5的上方將環(huán)形空氣A吹在工件5上使得飛濺物被向下吹到遠(yuǎn)離工件5的位置。這可以防止掃描裝置11的防護(hù)玻璃罩IlA由于飛濺物撞擊在防護(hù)玻璃罩IlA上而被損壞。這里，根據(jù)圖11和圖12，將具體地說(shuō)明激光焊接設(shè)備1的操作效果。圖11示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備1中空氣吹金屬蒸汽(羽流)等的狀態(tài)。圖12示出在根據(jù)比較例的激光焊接設(shè)備中空氣吹金屬蒸汽(羽流)等的狀態(tài)。
根據(jù)比較例的激光焊接設(shè)備101，如圖12所示，鼓風(fēng)機(jī)113布置于工件5的側(cè)面， 并且鼓風(fēng)機(jī)113從工件5的側(cè)面將空氣A吹在工件5上。因此，空氣A不流入由工件5上的夾具7限定的凹進(jìn)區(qū)域中，結(jié)果，在該區(qū)域中剩余金屬蒸汽(羽流)V。剩余的金屬蒸汽 (羽流)V阻擋從掃描裝置11發(fā)射的激光束的照射，由此，可能損害焊接質(zhì)量。此外，在激光焊接設(shè)備101中，掃描裝置111的防護(hù)玻璃罩IllA可能被沖擊在防護(hù)玻璃罩IllA上的飛濺物S損壞。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備1中，如圖11所示，從工件5 的上方排向工件5的空氣A流入由工件5上的夾具7限定的凹進(jìn)區(qū)域中，并且該區(qū)域中的金屬蒸汽(羽流)V被空氣A吹出該區(qū)域。結(jié)果，工件5由處于穩(wěn)定狀態(tài)的激光束充分地照射，由此，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接。此外，在激光焊接設(shè)備1中，飛濺物S被從工件5上方由排向工件5的空氣A向下吹落到遠(yuǎn)離工件5的位置。結(jié)果，顯著地減少了飛濺物S對(duì)掃描裝置 11的防護(hù)玻璃罩IlA的沖擊。而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光焊接設(shè)備1能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作效果。環(huán)形空氣A能夠從工件5上方吹在工件5上。因此，甚至在工件5具有在彼此不同的位置處的多個(gè)焊接部位的情況下，通過(guò)將空氣A吹在所有部位上能夠吹走金屬蒸汽(羽流)。因此，在所有的這些部位能夠使焊接質(zhì)量均勻。而且，掃描裝置11和吹風(fēng)機(jī)16由機(jī)器人12的臂12A的前端部分支撐。結(jié)果，當(dāng)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人12以移動(dòng)掃描裝置11并且移動(dòng)激光束照射位置時(shí)，吹風(fēng)機(jī)16也隨著掃描裝置11移動(dòng)。因此，總是可以將空氣A充分地吹在通過(guò)激光束照射焊接的部分上。由此， 可以使工件5的所有焊接部位的焊接質(zhì)量均勻。通過(guò)將如下情況作為示例說(shuō)明了上文的實(shí)施方式通過(guò)將外環(huán)構(gòu)件27配置于內(nèi)環(huán)構(gòu)件25的外周側(cè)，吹風(fēng)機(jī)16具有形成于內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27之間的環(huán)形排出口四，但是本發(fā)明不限于該情況。例如，如圖13所示，可以使用形成有弧形狹縫41A的單個(gè)環(huán)形構(gòu)件41替代內(nèi)環(huán)構(gòu)件25和外環(huán)構(gòu)件27。例如，沿周向以窄間隔形成弧形長(zhǎng)狹縫41A能夠形成總體上基本環(huán)形的狹縫，由此獲得環(huán)形排出口。此外，通過(guò)將吹風(fēng)機(jī)16由掃描裝置11支撐的情況作為示例說(shuō)明了上述實(shí)施方式， 但是本發(fā)明不限于此。吹風(fēng)機(jī)16可以由機(jī)器人12的臂12A的一部分支撐?？蛇x地，掃描裝置11和吹風(fēng)機(jī)16可以不由機(jī)器人12支撐，而由支柱、基座等支撐，或者可以從高位置垂下。而且，通過(guò)將吹風(fēng)機(jī)16朝向工件5排出空氣的情況作為示例說(shuō)明了上述實(shí)施方式，但是可以使用其他氣體代替空氣。而且，例如還可以在空氣源17和吹風(fēng)機(jī)16之間設(shè)置流速調(diào)節(jié)閥等以調(diào)節(jié)從空氣源17供給到吹風(fēng)機(jī)16的空氣量，從而能夠改變從排出口四排出的空氣A的流速。此外，可以在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)和在不脫離從說(shuō)明書(shū)可讀出的本發(fā)明的精神或構(gòu)思的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)馗淖儽景l(fā)明，并且涉及所述改變的激光焊接設(shè)備仍包含于本發(fā)明的技術(shù)思想內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接設(shè)備，其用于通過(guò)利用激光束照射待加工物而焊接所述待加工物，所述激光焊接設(shè)備包括激光發(fā)射部件，其用于利用所述激光束照射所述待加工物；支撐單元，其以所述激光發(fā)射部件被布置于所述待加工物上方的方式支撐所述激光發(fā)射部件；排氣部件，由所述支撐單元以所述排氣部件被布置于所述待加工物上方的方式支撐所述排氣部件，并且所述排氣部件朝向所述待加工物排出呈環(huán)形的氣體，所述呈環(huán)形的氣體包圍所述激光束的光軸；以及供氣源，其將氣體供給到所述排氣部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接設(shè)備，其特征在于，所述排氣部件包括殼體，其形成為環(huán)形并由所述支撐單元以所述殼體包圍所述激光發(fā)射部件或所述激光束的光軸的方式支撐；腔體，其在所述殼體的內(nèi)部形成為環(huán)形，并且儲(chǔ)存從所述供氣源供給的氣體； 內(nèi)環(huán)構(gòu)件，其形成為環(huán)形并且以包圍所述激光發(fā)射部件或所述激光束的光軸的方式安裝到所述殼體的下表面?zhèn)?；外環(huán)構(gòu)件，其形成為環(huán)形并且具有比所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外徑大的內(nèi)徑，并且所述外環(huán)構(gòu)件以與所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件同軸線(xiàn)并且位于所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)的方式被安裝到所述殼體的下表面?zhèn)龋灰约碍h(huán)形的排出口，其與所述腔體連通并且形成于所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面和所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光焊接設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面以所述外周側(cè)端面的下邊緣比所述外周側(cè)端面的上邊緣接近所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的中心的方式傾斜，所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面以所述內(nèi)周側(cè)端面的下邊緣比所述內(nèi)周側(cè)端面的上邊緣接近所述外環(huán)構(gòu)件的中心的方式傾斜，以及通過(guò)所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面的傾斜和所述外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面的傾斜限定從所述排出口排出的氣體的排出方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的激光焊接設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述排出口限定的圓的圓心被設(shè)定為排氣基準(zhǔn)點(diǎn)、經(jīng)過(guò)所述排氣基準(zhǔn)點(diǎn)并且與所述圓垂直地交叉的直線(xiàn)被設(shè)定為排氣軸線(xiàn)時(shí)，以下述方式限定氣體的排出方向氣體聚集點(diǎn)被設(shè)定在位于所述排氣軸線(xiàn)上并且向下離開(kāi)所述排氣基準(zhǔn)點(diǎn)的距離比所述激光束的焦距的一半短的位置，并且從所述排出口排出的氣體在所述氣體聚集點(diǎn)聚集。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的激光焊接設(shè)備，其特征在于， 所述內(nèi)環(huán)構(gòu)件和所述外環(huán)構(gòu)件能裝卸地安裝到所述殼體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的激光焊接設(shè)備，其特征在于， 在所述殼體的外周側(cè)形成多個(gè)供氣口，所述供氣口與所述腔體連通，并且所述供氣口允許從所述供氣源供給的氣體流入所述腔體，以及所述多個(gè)供氣口在所述殼體的周向上以等間隔配置。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光焊接設(shè)備。吹風(fēng)機(jī)與掃描裝置一起被設(shè)置于工件上方，并且吹風(fēng)機(jī)朝向工件排出呈環(huán)形的空氣，呈環(huán)形的空氣包圍從掃描裝置發(fā)射的激光束的光軸。吹風(fēng)機(jī)的殼體形成為環(huán)形，環(huán)形腔體形成于殼體，內(nèi)環(huán)構(gòu)件安裝到殼體的下表面，外環(huán)構(gòu)件安裝到內(nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)，并且在內(nèi)環(huán)構(gòu)件和外環(huán)構(gòu)件之間形成環(huán)形排出口?？諝獾呐懦龇较蛴蓛?nèi)環(huán)構(gòu)件的外周側(cè)端面的傾斜和外環(huán)構(gòu)件的內(nèi)周側(cè)端面的傾斜限定。
文檔編號(hào)B23K26/14GK102441736SQ201110302989
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者小林學(xué), 岸野左知生 申請(qǐng)人:鈴木株式會(huì)社