激光焊接设备及方法

专利名称：激光焊接设备及方法
技术领域：
本发明总体涉及一种进行激光焊接的设备和方法。
背景技术：
当前激光焊接被用于进行机器人焊接。日本专利No.3229834公开了这种焊接技术的例子，其中激光焊接设备被安装在用于照射激光束的机器人臂的前端。激光焊接设备被构造为远离焊点(welding point)移动并且转动位于激光焊接设备内的反射镜，由此使激光束照射预定焊点。这种类型的焊接被称作远程焊接。
然而，在激光焊接中，从被激光束照射的工件部分产生伴随洗脱金属(eluted metal)的气体。这种气体被称作烟。尤其地，当激光束照射在工件上时，工件(如钢板)上涂覆的防腐剂(如Zn)被等离子体化而产生离子。然后，这种离子在空气中漂浮之后被冷却以形成微粒。该微粒变成阻碍激光束的某种云状物质。由于这种烟使激光束施加到工件的热量不稳定，所以需要去除。
在传统的如日本特开平No.2004-1043所公开的激光焊接或处理中，为了从工件周围去除烟，安装了在工件上方产生气流的装置。

发明内容
在此教导用于激光焊接的设备和方法的实施例。这种设备的一个例子包括激光照射单元，其用于照射激光束；和第一流体喷射单元，其用于沿第一流体喷射方向喷射流体以从激光束到工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟；其中，所述第一流体喷射单元安装在所述激光照射单元。
在此教导的用于进行激光焊接的设备的另一个例子包括照射部件，其用于照射激光束；和喷射部件，其用于沿第一流体喷射方向喷射流体以从激光束到工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟。所述喷射部件与所述照射部件机械结合。
在此还教导方法。进行激光焊接的一种方法，其包含激光照射单元和至少一个流体喷射单元，所述方法包括将激光束照射到工件上；和从所述至少一个流体喷射单元沿从所述激光束到所述工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟的方向喷射流体。所述至少一个流体喷射单元安装在所述激光照射单元。


在此参照附图进行说明，其中在多个视图中，相同的附图标记始终表示相同的部分，其中图1是图解根据本发明实施例构造的远程焊接系统的示意图；图2是图解根据本发明实施例构造的远程焊接系统的控制系统的框图；图3a和图3b是图解根据本发明实施例的烟和空气喷射操作的侧视图；图4是图解空气喷嘴(喷射口)和从喷嘴喷出的空气喷射范围的图；图5是图解根据本发明第二实施例构造的远程焊接系统的示意图；
图6是示出根据第二实施例构造的远程焊接系统的控制系统的框图；图7是图解根据第二实施例的空气喷射操作的图；图8a和图8b是图解根据本发明第三实施例构造的远程焊接系统的操作的示意图；图9是图解根据本发明第四实施例构造的远程焊接系统的示意图；图10是图解当从激光出口侧看时激光加工头的示意图；图11是图解根据第四实施例构造的远程焊接系统的控制系统的框图；图12a至图12c是图解根据第四实施例的第一空气喷射操作的图；图13a和图13b是图解根据第四实施例的第二空气喷射操作的图；图14是图解根据本发明第五实施例构造的系统的示意图；图15是图解根据第五实施例的操作的侧视图；图16是图解根据本发明第六实施例构造的系统的示意图；图17a和图17b是图解试验装置的示意图；图18是图解进行激光焊接试验所得结果的图。
具体实施例方式
在上述传统的远程焊接中，通过机器人臂移动激光焊接设备，并且使从这种设备射出的激光束自由移动，以照射工件。如果在工件上安装用于去除烟的装置，则不能自由移动和使激光束照射在工件上。
相反地，本发明的实施例提供一种能够不阻碍激光照射地去除烟的用于进行激光焊接的设备和方法。
例如，在此教导的一种激光焊接设备可以照射激光束并沿激光束方向喷射流体，其中用于喷射流体的装置安装在用于照射激光的装置上。可将激光焊接设备设置成流体的喷射方向与被激光束照射的工件所在的方向对应。可沿垂直于激光束的方向喷射流体。
通过在激光照射装置上安装流体喷射装置，即使在沿许多方向照射激光束时，流体喷射装置也不会阻碍激光照射。这样，去除了烟。
以下将参照

本发明的实施例。
图1是图解远程焊接系统(以下，简称为“系统”)的示意图，其中安装了此处公开的激光焊接设备。
图1所示的远程焊接系统被构造为利用激光从远离工件的位置焊接工件。因此，所公开的远程焊接系统可在焊接夹具不与工件直接接触下进行焊接。该类型的焊接被称为远程焊接，其与点焊等传统焊接不同。
图1公开的是机器人1和用于照射激光束100的激光加工头或激光照射单元3。激光加工头3安装在机器人1的臂2的前端。光纤电缆6将激光束从激光振荡器5(激光束源；见图2)引导至激光加工头3。空气喷嘴或流体喷射单元7安装在激光加工头3。
对于激光振荡器5，例如采用YAG激光振荡器通过光纤电缆6引导激光束100。
机器人1是通用多轴机器人(也称为多关节机器人等)。机器人1可改变姿态，并使臂2的前端连同激光加工头3根据示教操作所提供的运动路径的数据沿多个方向移动。
在激光加工头3内设置照射方向改变器，例如用于允许激光束100的各种照射方向的反射镜11、用于将激光束100转换为平行光的准直透镜111和具有改变聚焦位置用聚光器112的透镜组12。
如图1所示，反射镜11可沿两个轴线方向转动。此外，反射镜11能够改变来自透镜组12的激光束100的照射方向。因此，转动反射镜11的驱动机构(未示出)设置在激光加工头3内。这种驱动机构对于本领域技术人员是公知的，因此这里不再进一步说明。
通过使用这种激光加工头3，从光纤电缆6的射出端61射出的激光束100可通过透镜组12被反射镜11反射，并沿焊接位置方向照射。从而，不用移动激光加工头3本身，激光加工头3就可改变激光束的照射方向。
空气喷嘴7喷射从分开安装的气泵75(示于图2)通过输气软管72引导的空气。此外，尽管喷射的流体被描述为干空气，但本发明不限于此。就是说，喷射的流体也可以是氮气、氦气等惰性气体。
将空气喷嘴7安装成由喷射空气产生的气流沿从激光加工头3侧朝向激光束100照射的工件200的方向。如所示，该方向也横穿(transverse to)激光束100。此外，空气喷嘴7被构造成可限定空气喷射范围。通过使用限定喷射范围的喷嘴，可以将空气喷嘴7安装成喷射空气不与工件200(图1中未示出)上的激光照射点P(即焊点)直接接触。以下将详细说明。
图2是图解系统控制的框图。控制系统包括用于控制激光振荡器5中激光输出接通/断开(laser power-on/off)等的激光控制器51、用于控制机器人1动作的机器人控制单元52和用于控制激光加工头3中的反射镜11和透镜组12的加工头控制单元53。
激光控制器51进行激光输出接通/断开和激光输出强度的调节等。激光控制器51根据来自机器人控制单元52的控制信号进行激光输出接通/断开。
在本发明的一个实施例中，除操作机器人1，机器人控制单元52还操作反射镜11和透镜组12，并输出激光输出接通/断开的控制信号等。此外，当提供操作机器人1的指令时，进行机器人1和反射镜11二者的操作。因此，机器人控制单元52基于称之为教学程序的指令数据，输出各种控制信号，以进行机器人和反射镜的操作。
加工头控制单元53基于来自机器人控制单元52的控制信号来控制激光加工头3内的反射镜11和透镜组12的操作。
开关76安装在气泵75，用于转换气泵75接通和断开操作。在本发明的一个实施例中，由于气泵75仅起到抽出空气的作用，因此当开始激光焊接操作时，如果手动接通开关以使空气抽至空气喷嘴7，则仅需要保持气泵75运行直至所有操作完成，而不管激光束的射出。然而，需要一提的是，本发明不限于此。例如，也可根据来自机器人控制单元52的控制信号自动地进行气泵75的接通/断开。在这种情况下，在机器人的教学程序中预先记录确定转换气泵75接通/断开的定时的指令。而且，也可包括开启时间。
图3a和图3b是图解远程焊接中的烟和空气喷射操作的图。图3a示出不喷射空气的情况，而图3b示出喷射空气的情况。另外，由于图3a和图3b用于图解空气喷射操作，所以简化了各组件的说明。
首先，如图3a所示，当不喷射空气时，在工件200的激光照射点P(焊点)，工件200被激光束加热。在远程焊接中，工件200的材料被气化而产生烟H。烟H在工件200和激光加工头3之间垂直上升，遮挡激光束100。
然而，如图3b所示，当根据一个实施例喷射空气A时，从空气喷嘴7喷出的气流横穿照射的激光束100。因此，由工件200产生的烟H可被去除或吹散而不会垂直上升，激光束不被烟H遮挡。如图3b所示，尽管激光束的照射方向大体与工件所在的方向相对应，但当工件较小时，激光束的照射方向略微偏离后一方向。
接下来将说明喷射空气的喷射范围。
图4是图解空气喷嘴7和来自空气喷嘴7的空气A的喷射范围的图。从空气喷嘴7喷出的空气A的喷射范围取决于空气喷嘴7前端的喷射口形状。喷射范围是扩散流，例如，其从喷嘴前端向前150mm处直径为90mm，从喷嘴前端向前450mm处直径为245mm等，并且喷射范围可从喷嘴前端向前进一步成比例地扩大，以形成如图4所示的圆锥形状。此外，可在广范围上去除烟H。空气A的这种喷射范围被称作气锥图案(air conepattern)、气流图案等。
空气喷嘴7安装在加工头3，并与加工头3一起动作。如上所述，空气喷嘴7具有广的空气A的喷射范围。这样，可将空气喷嘴7构造成在机器人1或反射镜11的任何操作过程中使喷出空气横穿激光。在本发明的一个实施例中，空气喷嘴7安装在加工头3，使得激光照射点P不包括在由空气喷嘴7前端的喷射口限定的空气喷射范围内(图3b和图4中由线A表示的范围内)。同样地，在空气喷射范围内不包括激光照射点P在联机测试(in-line test)中起作用，该联机测试在相关技术中经常进行且普遍实践。
联机测试通过使用摄像机成像包括工件200的激光照射点P的区域以捕捉等离子体强度的变化，来判断焊接是否很好地进行。如果产生的等离子体被从空气喷嘴7喷射的空气吹散或去除，将会阻碍联机测试。由于如上所述对空气喷射范围有一定限制，所以气流不直接接触激光照射点P。因此，产生的等离子体不会被吹散或去除。
此外，尽管周围空气被卷入喷射空气的气流，使其对激光照射点P进行间接吹散或去除，但由于周围气流比直接气流弱，所以不会吹散或去除等离子体。因此，对本发明影响较小。因而，即使在通过监视激光焊接过程中产生的等离子体来进行联机测试时，也不阻碍联机测试地吹散或去除烟H，从而从激光束的照射路径上去除烟。
在本发明的一个实施例中，空气喷嘴7安装在激光加工头3。因此，即使在沿几个方向照射激光束时，空气喷嘴7也不阻碍激光照射，但能有效地去除烟H。由于空气的喷射范围被设定为使向激光照射点P喷射的空气不与激光照射点P直接接触，所以可去除烟H而不阻碍联机测试等。
图5是图解根据本发明第二实施例构造的系统的示意图。图6是图解根据第二实施例构造的系统的控制过程的框图。
在该系统中，两个空气喷嘴81和82安装在激光加工头3下方。两个空气喷嘴81和82的安装位置之一是第一位置，其位于机器人臂2连接激光加工头3的一侧。另一安装位置是第二位置，其位于与第一位置相对的激光加工头3的前端侧。换句话说，将两个空气喷嘴81和82安装成它们的空气喷射方向彼此正好相对。在该布置中，位置位于激光加工头3的下面。而且，安装位置不与发出激光束的激光射出口8干涉，从而也不阻碍激光束100。如所示，尽管不是必须的，两个空气喷嘴81和82与上述空气喷嘴7是一样的。
还参照图6，使用切换阀85，通过使用输气软管83和84分别将空气从气泵75引导至两个空气喷嘴81和82。切换阀85切换气路，以将空气输送至任一空气喷嘴81和82。利用来自机器人控制单元52的信号进行切换阀85的切换操作。因此，切换阀85的切换操作的指令也记录在机器人控制单元52的教学程序中。
与上述第一实施例一样，空气喷嘴81和82的空气喷射方向可对应于横穿激光束的方向。如所示，构造为使激光照射点P不包括在空气喷射范围内。其它特征与第一实施例的特征类似。因此，略去它们的说明。
图7是图解根据第二实施例的空气喷射操作的图。由于图7是用于图解空气喷射操作的，所以以简化的方式表示各组件。
所公开的系统被构造为，通过利用机器人1移动激光加工头3或通过移动反射镜11可移动激光照射点P。因此，在第二实施例中，为了喷射与移动激光照射点P的方向相反的空气，切换阀85被切换。换句话说，当沿箭头“a”所示的方向移动激光照射点P时，为了从空气喷嘴81喷出空气，切换阀85被切换。当沿箭头“b”所示的方向移动激光照射点P时，为了从空气喷嘴82喷出空气，切换阀85被切换。
这样，相对于激光照射点P移动方向向后吹散或去除由工件200产生的烟H。因此，当移动激光照射点P时，烟H不沿激光束的方向扩散，从而激光束不受烟H影响。
尽管激光照射点P可沿两个方向(a方向和b方向)移动，还可以使激光照射点P沿不同于这两个方向的方向自由移动。因此，实际上可以做到从位于一侧的空气喷嘴喷射空气，使得相对激光照射点P的运动方向略微向后吹散或去除烟H。此外，在第二实施例中，尽管安装了两个空气喷嘴81和82，但所公开的发明不限于该特征。也可安装多于两个的空气喷嘴，例如，三个或四个空气喷嘴。这样，相对于激光照射点P的运动方向可更有效地向后吹散或去除烟H。
此外，尽管可利用机器人臂2通过反射镜和/或激光加工头3移动激光束的照射位置来移动激光照射点，但本发明不限于该特征。即，也可采用使激光束100照射在恒定位置的同时，通过移动工件200来移动激光照射点P的实施例，如第二实施例。
由于两个空气喷嘴81和82安装到激光加工头3，根据本发明第三实施例的系统与图5所示的系统相似。然而，第三实施例与第二实施例不同之处在于，第三实施例不具有切换阀85。因为第三实施例在其它方面类似于图5，所以未单独提供附图。
图8a和图8b是图解根据第三实施例构造的系统的操作的图。图8a是侧视图，图8b是激光出口图。图8a和图8b中的各组件以简化的方式表示。
在该第三实施例中，将空气喷嘴81和82的安装位置设定为使空气喷射位置彼此间隔开偏置宽度T，并且焊接过程中从两空气喷射位置喷射的空气如图8b所示。由于这个原因，所以不需要切换阀85。从空气喷嘴81和82喷射的空气产生如图8b所示的旋涡。通过离心力该旋涡用作吹散空气。因此，可利用旋涡吹散所产生的烟。
图9是图解根据本发明第四实施例构造的系统的示意图。图10是当从激光射出口侧看时激光加工头3的示意图。图11是图解根据第四实施例构造的系统的控制过程的框图。
第四实施例的系统被构造为使用于移动流体喷射位置的可动环91安装在激光加工头3的下面，并且空气喷嘴7安装在可动环91。其它特征与所述第一实施例的特征相似，因此，在此略去其说明。
可动环91可以是环状线性电动机、超声电动机等。通过使用可动环91，空气喷嘴7可绕激光喷射口8移动。因此，从空气喷射口7喷射的空气总是指向激光束侧。此外，由于也可使用传统电动机和齿轮机构，所以可动环91不限于线性电动机或超声电动机。可使用来自机器人控制单元52的指令操作可动环91，以改变空气喷嘴7的位置。因此，根据第四实施例的控制系统被构造为从机器人控制单元52向加工头控制单元53发送控制信号，用于移动可动环91和经由激光加工头3操作可动环91。
图12a和图12b是图解根据第四实施例的第一空气喷射操作的侧视图。图12c是当从激光加工头3的前端看时的前视图。在这些图中，各组件以简化方式表示。
如图12a所示，当空气喷嘴7被设置在机器人臂侧(第一位置)时，当沿箭头“a”所示方向移动激光照射点P时，可从与激光照射点P的移动方向相反的方向喷射空气。另一方面，如图12b所示，在当从机器人臂侧看时空气喷嘴7设置在前端侧(第二位置)的情况下，当沿箭头“b”所示方向移动激光照射点P时，可从与激光照射点P的移动方向相反的方向喷射空气。此外，如图12c所示，空气喷嘴7可设置在第一和第二位置之间的任意位置。因此，即使当沿箭头“c”所示的横向移动激光照射点P时，也可从与激光照射点P的移动方向相反的方向喷射空气。
根据第四实施例的第一操作，由于以激光射出口8为对象点，可将空气喷嘴7移至第一和第二位置之间的任意位置，因此即使当沿任意方向移动激光照射点P时，也可从与激光照射点P的移动方向相反的方向更有效地喷射空气。在该情况下，机器人控制单元52的教学程序需要记录用于根据激光照射点P的预定方向移动可动环91的指令。即使当移动工件200以便在使激光束100照射在恒定位置的同时移动激光照射点P时，也可类似地采用根据第四实施例的第一操作。
图13a和图13b是图解根据第四实施例的第二空气喷射操作的图。在这些图中，各组件以简化方式表示。
要进行焊接的工件200的形状可变化。例如，工件200可设置伸出部201或202。当工件200设置伸出部201或202时，可动环91可转动，使得空气喷嘴7在不与伸出部201或202干涉的位置移动。因而，根据第四实施例的第二操作，当工件200设置伸出部201、202时，或者甚至除了工件200还设置外围结构时，可以不与伸出部201、202干涉地使安装在激光加工头3的空气喷嘴7移动。这使得激光加工头3可自由地移动至希望的位置。
图14是图解根据本发明第五实施例构造的系统的示意图。如图14所示，在激光加工头3的前端形成空气流路95。空气喷嘴7安装在空气流路95内。在空气流路95的内壁和空气喷嘴7之间形成间隙。此外，在空气流路95内激光加工头3的外壳安装散热片96。
图15是图解根据第五实施例的操作的图。如果从安装在空气流路95内的空气喷嘴7喷射空气，则周围空气“a”被气流吸入。因此，空气流路95内也产生气流，接触散热片96，从而有效冷却激光加工头3的外壳。在激光加工头3内部设有光学系统。激光加工头3的内部被密封，以防止灰尘进入。随后，当激光束100通过激光加工头3的内部时，不可避免地发生加热。这种加热可以通过冷却激光加工头3的外壳而有效地消除。
此外，根据第五实施例的系统具有在空气流路95内安装空气喷嘴7的简单结构。在冷却激光加工头3的同时可以吹散或去除烟H。此外，将空气喷射控制设定为能够以与第一实施例类似的简单方式操作气泵75。因此，不需要特殊的控制。
图16是图解根据本发明第六实施例构造的系统的示意图。如图16所示，空气喷嘴303和304形成流体喷射单元且被安装成沿着透镜玻璃保护罩(lens protecting glass)306喷射空气，该透镜玻璃保护罩安装在形成激光照射单元的激光加工头3的激光射出口8。还安装偏转板305，用于沿横穿激光束100的方向偏转从空气喷嘴303和304喷射的空气。以该方式，能够防止激光加工过程中产生溅出物S附着到激光加工头3的透镜玻璃保护罩306。同时，可使喷射空气被偏转，从而去除烟H。因此，可减少透镜玻璃保护罩306的污染，以降低清洁处理的频率和提高透镜玻璃保护罩306的使用寿命。此外，可使用喷射空气去除烟H，从而降低能量消耗。
如果靠近透镜玻璃保护罩306的上部空气喷嘴303的压力比远离透镜玻璃保护罩306的下部空气喷嘴304的压力高，则可控制气流方向，使加压空气指向下。因此，可使溅出物S被向后向下推，远离透镜玻璃保护罩306，从而有效防止溅出物附着到透镜保护罩306。
在图17a和图17b中说明一边吹烟H一边进行激光焊接的实施例。图17a和图17b是示出试验装置的示意图。为了进行本发明实施例的试验，制备试验装置，其中，可改变高度和方向的空气喷嘴7安装在激光加工头3。该试验装置能够改变从工件200到空气喷嘴7的高度D，同时保持从工件200到激光加工头3的高度。
采用图17a所示的第一实施例中的试验装置，将从空气喷嘴7喷射的空气设定为沿横穿激光束100的方向，同时将激光照射点P设定为不被包括在喷射空气的喷射范围内。然后，在改变高度D的同时进行激光焊接。
在图17b所示的第二实施例中，将从空气喷嘴7喷射的空气设定为沿横穿激光束100的方向。然后，在改变高度D的同时进行激光焊接。
在第一和第二实施例中激光焊接条件相同。从激光加工头3的激光射出口8到工件200的激光照射点P的距离为560mm，激光功率为4kW。此外，聚光器(激光照射点P)的直径为0.7mm，喷射空气压为0.5Pa。此外，空气流速为180升/分钟，工件200的上板210是没有任何镀层的钢板，其宽度为1.4mm。工件200的下板211是宽度为0.65mm的镀锌钢板。
图18是图解根据上述条件利用激光焊接进行的试验结果的图。该图示出了功率时间密度和空气喷嘴7的高度D之间的关系。功率时间密度可如下表达功率时间密度＝激光功率/聚光面积/焊接速度。
从第一实施例的试验结果可以了解到，由于不管从工件200到空气喷嘴7的高度D，烟H没有漂浮地被散开，所以功率时间密度大体恒定。
在第二实施例中，当从工件200到空气喷嘴7的高度D较低时，烟H没有垂直上升，功率时间密度较低。然而，随着高度D增大，烟H垂直上升。因而，功率时间密度提高。换句话说，尽管第二实施例在空气喷射位置位于工件200周围时是有效的，但当空气喷射位置远离工件200以提高烟H的漂浮程度时，功率时间密度逐渐提高。因此，如果提高烟H的漂浮程度，则激光照射变得不稳定。
结果，可以了解到烟H被吹散或去除，从而形成没有烟H阻碍的恒定焊接状态。根据本发明通过吹散或去除烟H，可在短时间内完成焊接并进行有效焊接。特别地，从激光加工头3所在的上侧向工件200所在的下侧喷射空气。因此，不管喷嘴和工件之间的距离，可有效地吹散或去除烟H。空气的喷射方向指向下，从而适于能够以不同位置或姿态改变激光照射长度的远程焊接。尽管激光照射长度设为560mm，显然这样的长度是可以是不同的。如果激光照射长度变长，则可通过改变空气喷射压力和/或喷射空气的流速来适应。
尽管上面描述了本发明的实施例，所公开的本发明不限于这些实施例示出的那些。例如，在每个实施例中，虽然采用了多轴机器人，也可以采用各种类型的机器人。此外，本发明也可应用于采用固定激光加工头而不是机器人的情况等。此外，由于本发明可应用于采用激光的任何类型的加工，所以本发明不限于激光焊接。
上述实施例构造成喷射空气。在远程焊接中，由于激光的聚焦长度较长，所以可加长从激光加工头到焊点的长度。也可沿其间的各种方向进行照射。由于需要高压和高流速，以在这样的广范围上吹散或去除烟，所以需要大量流体。这样，使用空气最为经济。如前面提到的那样，喷射的流体不限于空气。可选择使用氮气或氦气等惰性气体。当各种其它流体从流体喷射器喷出时(与采用空气类似)，也可有效地使烟散开。
为了容易理解本发明，对上述实施例进行了说明，但本发明不限于此。相反地，本发明意欲覆盖包含在所附权利要求范围内的各种变型和等同配置，其范围符合最广泛的解释，使得包含法律允许的所有这样的变型和等同结构。
权利要求
1.一种用于进行激光焊接的设备，其包括激光照射单元，其用于照射激光束；和第一流体喷射单元，其用于沿第一流体喷射方向喷射流体以从激光束到工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟；其中，所述第一流体喷射单元安装在所述激光照射单元。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，将所述第一流体喷射单元安装成所述流体的喷射方向大体对应于所述工件的方向。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，将所述第一流体喷射单元安装成所述工件上的激光照射点不包括在所述流体的喷射范围内。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括所述激光照射单元的照射方向改变单元，所述照射方向改变单元可采用反射镜改变所述激光束的照射方向。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述激光照射单元安装在机器人臂。
6.根据权利要求5所述的设备，还包括流体喷射位置移动单元，其可移动所述第一流体喷射单元。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述流体喷射位置移动单元还包括在所述机器人臂的第一位置；和在所述激光照射单元上的与所述第一位置相对的第二位置；其中，所述流体喷射位置改变单元可将所述第一流体喷射单元从所述第一位置移动到所述第二位置。
8.根据权利要求5所述的设备，还包括至少一个第二流体喷射单元，其用于沿各自流体喷射方向喷射所述流体以从所述路径去除所述烟，每个第二流体喷射单元安装在所述激光照射单元，且各自流体喷射方向均不同于所述第一流体喷射方向；和切换单元，其可切换流路以允许所述流体从任何一个所述流体喷射单元喷出。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，将所述第一流体喷射单元定位成沿与所述激光照射点的移动方向相反的方向并横穿所述激光束地喷射所述流体。
10.根据权利要求1所述的设备，还包括至少一个第二流体喷射单元，其用于沿各自流体喷射方向喷射所述流体以从所述路径去除所述烟；其中，当同时从所述流体喷射单元喷射流体时，产生旋涡。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括围绕所述激光照射单元的流体流路，其中，所述第一流体喷射单元安装在所述流体流路内。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括安装在所述激光照射单元的激光射出口的透镜玻璃保护罩，其中，所述第一流体喷射单元具有定位成沿着所述透镜玻璃保护罩喷射所述流体的第一流体喷嘴；和定位成沿所述第一流体喷射方向偏转所述流体的偏转板，所述第一流体喷射方向横穿所述激光束。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括多个流体喷嘴，其包括安装在两个位置的所述第一流体喷嘴，第一位置靠近所述透镜玻璃保护罩，第二位置远离所述透镜玻璃保护罩；其中，安装在所述第一位置的所述第一流体喷嘴以第一压力喷射流体；安装在所述第二位置的所述多个喷嘴中的第二个喷嘴以第二压力喷射流体；所述第一压力高于所述第二压力。
14.一种用于进行激光焊接的设备，其包括照射部件，其用于照射激光束；和喷射部件，其用于沿第一流体喷射方向喷射流体以从激光束到工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟；其中，所述喷射部件与所述照射部件机械结合。
15.一种用于进行激光焊接的方法，其包含激光照射单元和至少一个流体喷射单元，所述方法包括将激光束照射到工件上；和从所述至少一个流体喷射单元沿从所述激光束到所述工件的路径去除所述工件上通过照射所述激光束产生的烟的方向喷射流体；其中，所述至少一个流体喷射单元安装在所述激光照射单元。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述工件上所述流体的喷射范围之外设置激光照射点。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括采用反射镜改变所述激光束的照射方向。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括在机器人臂安装所述激光照射单元。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括移动所述至少一个流体喷射单元，以沿与所述工件上的激光照射点的移动方向相反的方向喷射所述流体。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述至少一个流体喷射单元移动到其不与所述工件和所述工件的外围结构干涉的位置。
21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一个流体喷射单元包括各自具有不同的流体喷射方向的第一流体喷射单元和第二流体喷射单元，所述方法还包括将流路切换至允许所述流体从所述第一或所述第二流体单元喷出，从而所述流路与所述工件上的激光照射点的移动方向相反。
22.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一个流体喷射单元包括各自具有不同的流体喷射方向的第一流体喷射单元和第二流体喷射单元，所述方法还包括通过同时从所述第一和所述第二流体喷射单元喷射所述流体产生旋涡。
23.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述激光照射单元包括激光射出口和安装在所述激光射出口的透镜玻璃保护罩，所述方法还包括沿着所述透镜玻璃保护罩喷射所述流体和沿横穿所述激光束的方向偏转所述流体。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括设定第一流体喷嘴的第一压力，其中，所述第一流体喷嘴与所述透镜玻璃保护罩相距第一距离；和设定第二流体喷嘴的第二压力，其中，所述第二流体喷嘴与所述透镜玻璃保护罩相距第二距离；其中，所述第一压力高于所述第二压力，所述第一距离小于所述第二距离。
全文摘要
减小焊接产生的烟的影响的激光焊接设备及方法。空气喷嘴安装在激光加工头。将来自空气喷嘴的空气的喷射方向设定成使空气横穿从激光加工头照射的激光束流动，同时气流避免与工件上的激光照射点直接接触。
文档编号B23K26/04GK101032786SQ20071008673
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月9日
发明者坂本刚, 冈田和也, 森川靖, 长谷川隆久 申请人:日产自动车株式会社