[發明專利]激光焊接設備

有效

• 申請號: 201080006558.0
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN102307697A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 吉川暢廣;石塚俊彥
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/04;B23K26/20
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

相關申請的引用

本申請要求于2009年3月13日提交的日本專利申請No.2009-061724的優先權。日本專利申請No.2009-061724的全部公開通過引用包含于此。

技術領域

本發明總體上涉及一種激光焊接設備，該設備能夠高速地完成激光焊接作業。更具體地，本發明涉及一種能夠高速地完成激光焊接的激光焊接設備。

背景技術

近年來，在汽車工業中使用激光焊接來裝配車身。該激光焊接是使用多軸機器人來執行的，該多軸機器人的末端(作業端)安裝有掃描器。從該掃描器照射激光束。激光焊接通常需要高速性能并且需要所照射的激光束具有很高的位置精度。例如，日本特開2006-187803號公報中公開了一種激光焊接設備，該公報提出了通過操作與沿著兩個軸(方向)移動的掃描器結合的多軸機器人來滿足這些需求的技術。

發明內容

人們發現關于上述專利公開中提出的技術，掃描器的坐標系的原點設定成與掃描鏡的旋轉中心軸線重合，該掃描鏡設計成在該掃描器的光路上沿著兩個軸移動。多軸機器人在任意時間都能夠基于機器人的坐標系的原點來確定掃描器的坐標系的原點。機器人控制裝置執行多軸機器人的臂以及掃描鏡的角度和焦點距離的聯合控制。

因為掃描器的坐標系的原點設定為位于掃描鏡的旋轉軸上，由于用于使掃描鏡沿兩個軸線移動的移動部件的動作的影響和裝配設備的精確程度的影響，由多軸機器人確定的掃描器坐標系的原點的位置有時候不同于掃描器坐標系的原點的實際位置。如果發生這種不同，則激光撞擊工件的位置將偏離實際想要瞄準的位置，并且在激光焊接過程中激光束的定位精度將下降。

此外，因為多軸機器人的臂以及掃描鏡的角度和焦距都是由相同的機器人控制裝置控制的，所以限制了激光焊接的高速性能并且難以高速地執行激光焊接。

本發明的一個目的是提供一種能夠高速地完成激光焊接作業的激光焊接設備。

鑒于已知技術的狀態，本發明的一方面是提供一種激光焊接設備，該激光焊接設備包括：多軸機器人，其具有臂；和掃描器，其安裝于所述多軸機器人的所述臂的末端。所述掃描器包括用于將激光束照射到工件上的光學系統。所述掃描器包括預設的坐標系，所述坐標系的原點與所述激光束的光軸和所述光學系統的被固定著的元件之間的交點重合。

附圖說明

現在參考形成此原始公開的一部分的附圖：

圖1為根據一個圖示的實施例的激光焊接設備的簡化示意圖。

圖2為示出圖1的掃描器的更多細節的簡化示意圖；

圖3為圖示擴展透鏡的移動距離和聚焦透鏡到作業點(激光束加工點)的距離之間的關系的曲線圖；

圖4為根據圖示的實施例的激光焊接設備的中央處理器所執行的控制操作的流程圖；以及

圖5為用于說明中央處理器在進行圖4所示的操作流程時所執行的處理的草圖。

具體實施方式

現在將參考附圖說明選用的實施例。本領域技術人員將從本公開清楚地了解到以下實施例的說明僅僅用于示例，并非用于限制本發明，本發明由所附的權利要求書和它們的等同方案所限定。

首先參考圖1，示意性地圖示了根據一個圖示的實施例的激光焊接設備100。激光焊接設備100主要包括多軸機器人110、掃描器或激光加工頭120、機器人控制裝置140、掃描器控制裝置150和中央處理器160。如圖1所示，多軸機器人110具有臂，該臂具有多個關節部(articulating?section)。多軸機器人110為六軸機器人(也稱作“多關節機器人”)，關節部之間的關節限定六個運動軸。在關節部之間的每個關節的軸處設置電機M(例如，交流伺服電機)和編碼器(未示出)。因此，多軸機器人110具有6個交流伺服電機M(圖1中只表示出4個)和6個自由度。多軸機器人110基于特有的機器人坐標系操作。結果，通過改變多軸機器人110的位置的姿態，臂的末端，即，激光加工頭或掃描器120能夠沿多個方向移動。交流伺服電機M被構造并配置成旋轉一定量，該旋轉量對應于機器人控制裝置140發出的命令中所指定的移動量。脈沖編碼器輸出的脈沖信號被進給到機器人控制單元52。不言而喻，激光焊接設備100中使用的電機M和編碼器并不受這些特定的裝置的限制，還能夠使用除伺服電機和脈沖編碼器之外的裝置。