雷射焊接設備的製作方法
2023-05-30 08:03:31
專利名稱：雷射焊接設備的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種雷射焊接設備，該設備能夠高速地完成雷射焊接作業。更具體地，本發明涉及一種能夠高速地完成雷射焊接的雷射焊接設備。
背景技術：
近年來，在汽車工業中使用雷射焊接來裝配車身。該雷射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。從該掃描器照射雷射束。雷射焊接通常需要高速性能並且需要所照射的雷射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雷射焊接設備，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
人們發現關於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於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於掃描鏡的旋轉軸上，由於用於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於掃描器坐標系的原點的實際位置。如果發生這種不同，則雷射撞擊工件的位置將偏離實際想要瞄準的位置，並且在雷射焊接過程中雷射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，所以限制了雷射焊接的高速性能並且難以高速地執行雷射焊接。本發明的一個目的是提供一種能夠高速地完成雷射焊接作業的雷射焊接設備。鑑於已知技術的狀態，本發明的一方面是提供一種雷射焊接設備，該雷射焊接設備包括多軸機器人，其具有臂；和掃描器，其安裝於所述多軸機器人的所述臂的末端。所述掃描器包括用於將雷射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雷射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。
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雷射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(雷射束加工點)的距離之間的關係的曲線圖；圖4為根據圖示的實施例的雷射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為用於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。
具體實施例方式現在將參考
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於示例，並非用於限制本發明，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雷射焊接設備100。雷射焊接設備100主要包括多軸機器人110、掃描器或雷射加工頭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基於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，雷射加工頭或掃描器120能夠沿多個方向移動。交流伺服電機M被構造並配置成旋轉一定量，該旋轉量對應於機器人控制裝置140發出的命令中所指定的移動量。脈衝編碼器輸出的脈衝信號被進給到機器人控制單元52。不言而喻，雷射焊接設備100中使用的電機M和編碼器並不受這些特定的裝置的限制，還能夠使用除伺服電機和脈衝編碼器之外的裝置。掃描器120構成雷射焊接設備100的雷射束照射部。掃描器120安裝於多軸機器人110的臂的作業端112。配置掃描器120以使雷射束照射到工件(例如，車門、發動機罩、 行李艙或車的其它部件)的作業點170 (雷射照射位置)。工件的被雷射束撞擊的部分被熔化並焊接。掃描器120基於特有的掃描器坐標系操作。作業點170的坐標根據機器人坐標係指定。因此，掃描器120配備有用於精準地將雷射束照射到作業點170的光學系統。通過操作該光學系統，雷射束在X軸方向和Y軸方向(機器人坐標系)上掃描，且雷射束的焦點位置可以在Z軸方向(機器人坐標系)上調整。掃描器120配備有三個交流伺服電機以在三個方向，即X軸方向、Y軸方向和Z軸方向(掃描器坐標系)上移動雷射束。因此，掃描器120能夠在三個方向上改變雷射束的聚焦位置。隨後將解釋掃描器120在機器人坐標系和掃描器坐標系之間的轉換方法和掃描器120的構成特徵的詳細描述。機器人控制裝置140將掃描器120的坐標系(掃描器坐標系)的原點設定成與下面的交點重合該交點是雷射束的光軸和掃描器120的光學系統的構成元件之中的固定於該光學系統的元件之間的交點。通過將掃描器120的坐標系的原點設定成與雷射束的光軸和掃描器120的光學系統之中的固定於該光學系統的構成元件之間的交點重合，並使用隨後描述的計算方法來執行在焦距方向上的控制，能夠使用線性計算來確定掃描器120的位置。換言之，使用線性近似來計算擴展透鏡(eXpenderlens)123(隨後描述)在光路方向上的移動量和焦點距離的改變量。結果，能夠關於作業點170更加容易地控制多軸機器人 110，並且能夠高速地完成高精度的焊接作業。因此，多軸機器人110的控制更簡單，且該多軸機器人110能夠高速地並精確地沿示教點走線。機器人控制裝置140控制多軸機器人 110的6個交流伺服電機的操作，使得掃描器120的坐標系的原點沿著多軸機器人110的提前存儲的示教路徑通過。掃描器控制裝置150控制掃描器120的光學系統的3個交流伺服電機的操作，使得從掃描器120射出的雷射束精確地照射在工件的作業點170上。中央處理器160發送同步操作命令(例如，以相同的控制循環時間間隔和相同的時點)到機器人控制裝置140和掃描器控制裝置150。機器人控制裝置140和掃描器控制裝置150以相同的控制速度和相同的控制循環時間處理來自中央處理器160的操作命令。 按此方式，多軸機器人110和掃描器120平行操作，就好像它們由單個控制裝置驅動一樣。圖2是示出圖1的掃描器120的更多細節的示意圖。掃描器120包括光纖122、擴展透鏡123、焦點位置調節裝置126。焦點位置調節裝置126配備有用於驅動擴展透鏡123 的交流伺服電機124和滾珠絲槓125。掃描器120還包括準直透鏡128、反射鏡130、聚焦透鏡131和雷射束掃描裝置136。雷射束掃描裝置136配備有第一掃描鏡132、用於旋轉第一掃描鏡132的交流伺服電機133、第二掃描鏡134和用於旋轉第二掃描鏡134的交流伺服電機135。光纖122配置並構造成向擴展透鏡123照射雷射束。該雷射束由雷射振蕩器(未示出)產生。焦點位置調節裝置126起沿著雷射束的光軸方向(圖2中以箭頭示出的豎直方向)移動擴展透鏡123的作用。該擴展透鏡123配置成沿著雷射束的光軸方向移動並起調節焦距的作用。從光纖122射出的雷射束的擴散角根據擴展透鏡的位置而改變。結果，改變了雷射束的焦距，並且作業點沿著圖2所示的Z軸方向移動。擴展透鏡123由交流伺服電機124和滾珠絲杆125移動。準直透鏡128起準直經過擴展透鏡123的擴散雷射束的作用。反射鏡130使從準直透鏡128射出的準直的雷射束改向成朝著雷射束掃描裝置136。在雷射束掃描裝置136 中，從反射鏡130到達的雷射束首先被第一掃描鏡132反射，然後被第二掃描鏡134反射， 從而指向作業點。第一掃描鏡132連接至交流伺服電機133的旋轉軸，使得第一掃描鏡132 能夠通過交流伺服電機133繞旋轉軸的旋轉中心軸線轉動。當轉動第一掃描鏡132時，雷射束撞擊的位置沿著圖2所示的X軸方向移動，從而改變作業點的位置。第二掃描鏡134 連接至交流伺服電機135的旋轉軸，使得第二掃描鏡134能夠通過交流伺服電機135繞旋轉軸的旋轉中心軸線轉動。當轉動第二掃描鏡134時，雷射束撞擊的位置沿著如圖所示的 Y軸方向(圖2中，Y軸垂直於紙面)移動，從而改變作業點的位置。因此，通過根據工件的作業點的三維坐標控制(移動)擴展透鏡123、第一掃描鏡 132和第二掃描鏡134，能夠控制雷射束以完成對工件的精確的雷射焊接，該工件的作業點在三維變化。當作業點的位置只在Z軸方向稍微改變時，如果照射在作業點上的雷射束的輸出強度只在預定的範圍內變化，則沒有必要移動擴展透鏡123。由於設置於第一掃描鏡132和第二掃描鏡134的表面塗層的狀態的效果，第一掃描鏡132和第二掃描鏡134關於雷射的反射率根據反射角而變化。為了在作業點獲得必要的雷射輸出強度，反射角限制在預定的角度範圍內。該角度範圍一般為大約士 10度。交流伺服電機124起驅動擴展透鏡123的作用，交流伺服電機133起驅動第一掃描鏡132的作用，交流伺服電機135起驅動第二掃描鏡134的作用，為了確保能夠快速且精確地控制擴展透鏡123和掃描鏡132和134，交流伺服電機124、交流伺服電機133和交流伺服電機135都設計成與用於驅動多軸機器人110的臂的交流伺服電機相比具有低的慣性比和高的解析度。因此，擴展透鏡123、第一掃描鏡132和第二掃描鏡134能夠快速移動，並且雷射束能夠精確地照射於作業點。結果，能夠提高焊接質量，並且能夠減少掃描器120的光學系統的尺寸、重量和成本。交流伺服電機124通過滾珠絲杆125連接至擴展透鏡123，該滾珠絲杆125起具有大減速比的減速器的作用。交流伺服電機124非常快速且高精度地移動擴展透鏡123。因此，交流伺服電機124具有低慣性比和高解析度。類似地，交流伺服電機133的旋轉軸通過具有大減速比的減速器133A連接至第一掃描鏡132，並且交流伺服電機135的旋轉軸通過具有大減速比的交流伺服電機135A連接至第二掃描鏡134。因此，為了快速且精確地移動第一掃描鏡132和第二掃描鏡134，交流伺服電機133和交流伺服電機135必需具有低慣性比和高解析度。因此，擴展透鏡123、第一掃描鏡132和第二掃描鏡134中的每個都通過具有高減速比的減速器連接至交流伺服電機的旋轉軸。因此，擴展透鏡123、第一掃描鏡132和第二掃描鏡134能夠快速地響應交流伺服電機的操作，且雷射束能夠以精確的方式照射到作業點上。結果，能夠提高焊接質量，並且能夠減少掃描器的光學系統的尺寸、重量和成本。更具體地說，雷射束必需以10-150mm/s的速度沿著每個作業點掃描，並以 3000-6000mm/s的速度在作業點之間移動。為了滿足這些需求，掃描器120的交流伺服電機具有比多軸機器人110的交流伺服電機優越得多的加速/減速性能和解析度。為了達到這種高加速/減速性能，需要掃描器120的交流伺服電機在加速或減速期間經歷極小的慣量。更具體地說，相對於接近3 1的正常的慣性比，該慣性比必須是 1 1或更小。同時，為了達到高解析度，掃描器120的每個交流伺服電機通過具有高減速比的減速器連接，因為如果只使用一個通常的光學編碼器，則相對於作業點的解析度是不夠的。 當使用這種減速器時，必須儘可能地減少該減速器的摩擦效果。因此，減速器的減速比設定成使得每個交流伺服電機的最大額定旋轉速度對應於作業點的3000-6000mm/s的雷射束移動速度。多軸機器人110中使用的電機和掃描器120中使用的電機都是交流伺服電機。僅使用交流伺服電機能使待使用的命令集(set of command)更加統一。結果，能夠使用單個中央處理器160以相同的控制速度和相同的控制循環時間來控制機器人控制裝置140和掃描器控制裝置150。更具體地說，根據中央處理器160發出的操作(移動)命令，機器人控制裝置140 能夠控制多軸機器人110的移動，使得多軸機器人110以精確方式按照預示教路徑走線。同時，根據中央處理器160發出的操作命令，掃描器控制裝置150能夠控制掃描器120，使得雷射束照射的位置可以按照預存儲的作業點路徑走線。簡而言之，多軸機器人110和掃描器 120的任務能夠輕易地分開，使得掃描器120的位置由機器人控制裝置140控制，並且作業點由掃描器120走線。通過按此方式分割任務，多軸機器人110和掃描器120各自的任務得以清晰地定義，並且多軸機器人110和掃描器120的性能特徵能夠專門化，以便達到最佳的裝置結構。由於中央處理器160在相同的控制循環時間和相同的時點向機器人控制裝置140 和掃描器控制裝置150發出操作命令，所以用於多軸機器人110的示教路徑的命令和用於掃描器120的作業點路徑的命令得以同步。結果，可以在操作多軸機器人110的同時容易地操作掃描器120，並且即使工件具有複雜的三維形狀也能完成精確、高速的雷射焊接。圖3是圖示擴展透鏡123的移動距離和聚焦透鏡131到作業點的距離之間的關係的曲線圖。在圖3中，上面的曲線表示當擴展透鏡123具有IOOOmm的焦距(f = 1000mm) 時獲得的關係，而下面的曲線表示當擴展透鏡123具有800mm的焦距(f = 800mm)時獲得的關係。從圖3中可以清晰地看出，擴展透鏡123的移動距離和聚焦透鏡131到作業點的距離之間的關係能夠近似地使用二次曲線來逼近。無論是使用了具有IOOOmm焦距(f = 1000mm)的擴展透鏡123還是使用了具有800mm焦距(f = 800mm)的擴展透鏡123，這都成立。兩個擴展透鏡123都具有近似Imm的焦距誤差。如果從光纖122射出的雷射束的射束質量是5-20mm-mrad，則在作業點附近能夠獲得2-5mm的焦點深度。結果，二次曲線近似導致的焦點位置的誤差基本上對雷射焊接沒有影響。因此，如果掃描器120的坐標系的原點設置於聚焦透鏡131 (在光學系統中是被固定著的元件)，則當焦點距離通過移動擴展透鏡123而變化時，能夠使用二次曲線來近似焦點距離。在本實施例中，鑑於焦點距離能夠使用二次曲線來近似，掃描器120的坐標系的原點設置於聚焦透鏡131和雷射束的光軸之間的交點。即使移動了第一掃描鏡132和第二掃描鏡134，焦點距離也能夠使用二次曲線來近似。由於能夠使用二次曲線來近似焦點距離，使得將多軸機器人110定位在示教路徑上更加容易，以及將從掃描器120射出的雷射束定位到作業點上更加容易，因為掃描器120的三個軸相對於作業點的位置能夠線性計算。通過線性計算，能夠使用反饋控制容易地實時控制這些軸。關於多軸機器人110，必須使用正向運動學和逆向運動學來執行反饋控制，以便知道作業端的當前位置。當設定掃描器120的坐標系的原點於固定於光學系統內的聚焦透鏡131上時，使用逆向運動學能夠在單個計算中精確地計算多軸機器人110的作業端的當前位置，即在單個計算中獲得分析結果。因此，減少了由機器人控制裝置140承擔的計算負載。反之，如果掃描器120的坐標系的原點設置於非固定於光學系統內的元件，例如， 擴展透鏡123、第一掃描鏡132或第二掃描鏡134，則分析結果不能在單個計算中獲得，且作業端的當前位置不能使用單個計算獲得。反而，機器人控制裝置140必須使用重複的正向運動學和逆向運動學計算來執行反饋控制。因此，增加了由機器人控制裝置140承擔的計算負載，並且降低了執行高速焊接作業的能力。現在參考圖4所示的流程圖和圖5所示的草圖解釋根據本實施例的雷射焊接設備的操作。圖4為根據本實施例的雷射焊接設備執行的控制操作的流程圖，而圖5是用於解釋圖4所示的流程圖表示的控制過程的草圖。
操作流程基於這樣的假設已經示教了多軸機器人110的移動路徑和掃描器120 的作業點路徑。現在簡要地解釋示教多軸機器人110的路徑和掃描器120的作業點路徑的過程。驅動多軸機器人110的臂時要求的移動速度和響應完全不同於驅動掃描器120的擴展透鏡123、第一掃描鏡132和第二掃描鏡134時要求的移動速度和響應。因此，將用於經過作業點的路徑示教給多軸機器人110，且將用於照射雷射束到作業點上的作業點路徑示教給掃描器120。多軸機器人110的移動路徑和掃描器120的作業點路徑被分別示教並存儲於中央處理器160。現在將參考圖5詳細解釋示教移動路徑和作業點路徑的過程。首先，將移動路徑的起始點Pl示教給多軸機器人110，並且將作業點路徑的起始點Wl示教給掃描器120。接著，將移動位置(點)P2和用於從點Pl移動到點P2的移動速度Vl示教給多軸機器人110。 與此同時，將掃描器120走線的作業點的路徑M(圖5所示的半圓路徑)、終止點W2和作業 (雷射束移動)速度V示教給掃描器120。多軸機器人110從點Pl移動到點P2的速度Vl設定成獨立於掃描器120的作業速度V。優選地，將移動速度Vl和作業速度V設定成使得在多軸機器人110從點Pl移動到點P2的同時掃描器120完成雷射焊接。現在將根據圖4的流程圖解釋根據本實施例的雷射焊接設備的操作。在步驟SlO中，中央處理器160從內部存儲裝置中獲取用於多軸機器人110和掃描器120的示教值。更具體地說，中央處理器160獲取用於多軸機器人110的起始點P1、終止點P2和移動速度VI，所有的這些都提前存儲於存儲裝置中。此外，中央處理器160獲取用於掃描器120的起始點W1、終止點W2和作業速度V，所有的這些都提前存儲於存儲裝置中。在步驟Sll中，中央處理器160根據從存儲裝置獲得的用於多軸機器人110的示教值創建用於多軸機器人110的示教移動路徑。更具體地說，中央處理器160創建對應於機器人控制裝置140的每個控制循環的通過點(圖5中以虛線畫出的點Pl和P2之間的三個點)。在步驟S12中，中央處理器160根據從存儲裝置獲得的用於掃描器120的示教值創建用於掃描器120的示教作業點路徑。更具體地說，中央處理器160創建對應於掃描器控制裝置150的每個控制循環的通過點(圖5中以虛線畫出的點Wl和W2之間的三個點)。在步驟S13中，中央處理器160將用於多軸機器人110的移動路徑的點配置成時間序列，並且將步驟S12中創建的用於掃描器120的工作點路徑的點配置成時間序列。在步驟S14中，中央處理器160將用於多軸機器人110的移動路徑的時間序列發送到機器人控制裝置140，並將用於掃描器120的示教路徑的時間序列發送到掃描器控制裝置150。機器人控制裝置140在相同的控制循環時間和相同的時點將從中央處理器160接收的移動路徑發送到多軸機器人110，從而使多軸機器人110沿著點Pl和P2之間的移動路徑定位。同時，掃描器控制裝置150在相同的控制循環時間和相同的時點將從中央處理器 160接收的作業點路徑發送到掃描器120，從而使雷射束沿著點Wl和W2之間的作業點路徑掃描。換言之，在作業點路徑的點被發送到掃描器120的同時移動路徑的點被發送到多軸機器人110，使得多軸機器人110和掃描器120以同步方式移動。如圖5所示，當雷射束沿著作業點路徑M從點Wl移動到點W2時，多軸機器人110 只沿著移動路徑從點Pl移動到點P』 1，並且在焊接完成後仍然在到達點P2之前還有一小段距離。在步驟S15中，中央處理器160確定是否已經完成了整個移動路徑和整個作業點路徑。如果還未完成整個移動路徑和整個作業點路徑(步驟S15的結果為否)，則中央處理器160繼續執行步驟S14。也就是說，如果雷射束還未從點Wl移動到點W2並完成作業點路徑M的焊接，並且多軸機器人110還未從移動路徑的點Pl移動到點P2，則中央處理器 160繼續執行步驟S14。同時，如果已經完成了整個移動路徑和整個作業點路徑(步驟S15 的結果為是)，則中央處理器160結束雷射焊接。利用根據本實施例的雷射焊接設備能夠獲得的一些可能的效果列出如下。由於掃描器的坐標系的原點設定成與雷射束的光軸和光學系統的構成元件之中的被固定著的元件之間的交點重合，所以多軸機器人的控制更加簡單，並且該多軸機器人能夠精確地且高速地按照示教點走線。由於多軸機器人是由機器人控制裝置控制，掃描器是由掃描器控制裝置控制，並且機器人控制裝置和掃描器控制裝置被設計成在相同的控制循環時間和相同的時點發出操作命令，所以多軸機器人的操作(移動)和掃描器的操作是分別控制的，但是這種操作能夠輕易地同步。結果，該設備能夠以高精度高速地完成雷射焊接。通過根據作業點的三維坐標控制(移動)擴展透鏡和兩個掃描鏡，能夠控制雷射束在工件上完成精確的雷射焊接，該工件上的作業點在三維變化。由於用於驅動擴展透鏡和兩個掃描鏡的電機比用於驅動多軸機器人的臂的電機具有低的慣性比和高的解析度，雷射束能夠以精確的方式照射在作業點上。結果，能夠提高焊接質量，並且能夠減少掃描器的光學系統的尺寸、重量和成本。只使用交流伺服電機能夠使待使用的命令集更加統一。結果，能夠使用單個中央處理器以相同的控制速度和相同的控制循環時間來控制機器人控制裝置和掃描器控制裝置。擴展透鏡和兩個掃描鏡中的每一個都通過具有高減速比的減速器連接至相應的交流伺服電機的旋轉軸。因此，擴展透鏡和兩個掃描鏡能夠快速地響應交流伺服電機的操作，且雷射束能夠以精確的方式照射於作業點上。結果，能夠提高焊接質量，並且能夠減少掃描器的光學系統的尺寸、重量和成本。雖然只有選定的實施例才被選用來圖示本發明，但是本領域技術人員將從本公開清晰地認識到，在不脫離如所附的權利要求書所限定的本發明的範圍的情況下，能夠進行各種修改和變型。例如，能夠根據需要和/或期望來改變各種部件的尺寸、形狀、位置或定向。顯示為直接連接或互相接觸的部件能夠在它們之間布置有中間結構。一個元件的功能能夠由兩個元件執行，反之亦然。沒有必要在一個特定實施例中同時表現所有的優點。區別於現有技術的、 單獨或結合其它特徵的每個特徵也應當被視為申請人的進一步發明的單獨描述，包括由這些特徵所實現的結構的和/或功能的概念。因此，根據本發明的實施例的前述描述只是用於提供示例，並非用於限制由所附的權利要求書和它們的等同方案所限定的本發明的目的。
權利要求
1.一種雷射焊接設備，其包括 多軸機器人，其具有臂；以及掃描器，其安裝於所述多軸機器人的所述臂的末端，所述掃描器包括用於將雷射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雷射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。
2.根據權利要求1所述的雷射焊接設備，其特徵在於， 所述光學系統的所述被固定著的元件是聚焦透鏡。
3.根據權利要求1所述的雷射焊接設備，其特徵在於，所述雷射焊接設備還包括 機器人控制裝置，其控制所述多軸機器人的操作以使所述臂沿著示教的移動路徑移動，使得所述掃描器的坐標系的原點沿著所述示教的移動路徑移動；以及掃描器控制裝置，其控制所述掃描器的所述光學系統的操作，使得所述雷射束照射到所述工件的作業點。
4.根據權利要求3所述的雷射焊接設備，其特徵在於，所述雷射焊接設備還包括中央處理器，其發出操作命令，使得所述機器人控制裝置和所述掃描器控制裝置以同步的方式操作。
5.根據權利要求1所述的雷射焊接設備，其特徵在於， 所述掃描器的所述光學系統還包括擴展透鏡，其通過沿著所述雷射束的光軸方向移動來調節焦點距離； 準直透鏡，其準直從所述擴展透鏡出來的所述雷射束；以及一對掃描鏡，其使從所述準直透鏡出來的所述雷射束在所述工件上掃描。
6.根據權利要求5所述的雷射焊接設備，其特徵在於， 所述擴展透鏡連接至電機的旋轉軸；每個掃描鏡都連接至電機的旋轉軸；以及每個所述電機與用於驅動所述多軸機器人的所述臂的電機相比都具有低的慣性比和高的解析度。
7.根據權利要求6所述的雷射焊接設備，其特徵在於，驅動所述擴展透鏡的電機和驅動所述掃描鏡的電機都是交流伺服電機，所述擴展透鏡和所述掃描鏡中的每一個均通過具有高減速比的減速器連接至相應的一個交流伺服電機的旋轉軸。
8.根據權利要求5所述的雷射焊接設備，其特徵在於，所述掃描器的所述光學系統使用線性近似來計算所述擴展透鏡在所述雷射束的所述光軸方向上的移動量和計算所述焦點距離的改變量。
全文摘要
提供一種雷射焊接設備(100)，其設置有具有臂的多軸機器人(110)和安裝於該多軸機器人的臂的末端的掃描器(120)。掃描器(120)包括用於將雷射束照射到工件上的光學系統。掃描器(120)包括預設的坐標系，該坐標系的原點與雷射束的光軸和光學系統的被固定著的元件(131)之間的交點重合。
文檔編號B23K26/20GK102307697SQ201080006558
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月24日 優先權日2009年3月13日
發明者吉川暢廣, 石塚俊彥 申請人:日產自動車株式會社