專利名稱：激光焊接設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過使用激光束進行焊接的激光焊接設備。
背景技術：
遠程激光焊接已經變得常見，在遠程激光焊接中，通過遠程控制機器人來焊接諸如工件等待加工物，所述機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，利用來自于遠離工件的位置的激光束照射工件而焊接工件。而且， 通過遠程控制移動機器人臂或轉動設置于激光發(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行焊接。當為了焊接的目的而利用激光束照射金屬制的工件時，金屬蒸發(fā)以產生金屬蒸汽 (羽流(plume))，然后金屬蒸汽阻擋了激光束。這導致對從激光束施加到工件的熱量的穩(wěn)定性的損害，并且導致焊接質量的劣化。為了解決該問題，迄今已經采取了下述焊接方法 在該方法中，將鼓風機安裝在例如遠離并且位于工件側方的位置處，鼓風機將空氣(氣體) 吹在工件上，從而通過空氣吹走金屬蒸汽(羽流)。此外，日本特開2007-268610號公報公開了一種激光焊接設備，該設備具有如下構造在該構造中，通過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器人臂的前端。在該激光焊接設備中，空氣噴嘴布置于工件的側方或布置于激光束的側方，并且空氣以橫穿激光束的方式噴射。

發(fā)明內容
為了焊接工件，經常存在工件被載置于工作臺上并且從上方由多個例如桿狀或板狀夾具加壓的情況。在該情況下，工件的待焊接部位位于由多個夾具限定的凹進區(qū)域中。因此，以激光束從上方照射在夾具限定的凹進區(qū)域上的方式進行焊接。在以此方式焊接由夾具加壓的工件的情況下，從布置于工件的側方的鼓風機橫向地吹在工件上的空氣撞擊夾具的側面并且被夾具的側面阻擋，因此，不能流入夾具限定的凹進區(qū)域中。結果，金屬蒸汽(羽流)殘留在夾具限定的凹進區(qū)域中并且阻擋激光束。這可能損害焊接質量。在從安裝于工件側方的鼓風機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機和遠離鼓風機的情況中，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機和遠離鼓風機的情況中不同。結果可能在工件的焊接部位之間引起焊接質量的差異。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量的差異。此外，日本特開2007-268610號公報公開的激光焊接設備具有下述構造空氣噴嘴布置于工件的側方或激光束的側方，并且以橫穿激光束的方式噴射空氣。因此，日本特開 2007-268610號公報公開的激光焊接設備還可能引起與空氣從安裝于工件側方的鼓風機橫向地吹在工件上的情況中類似的問題。另一方面，還存在當利用激光束照射工件時飛濺物可能飛濺的問題，飛濺物沖擊掃描裝置的防護玻璃罩并且損壞防護玻璃罩。鑒于例如上述問題而提出本發(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生的金屬蒸汽(羽流)而能實現(xiàn)高質量焊接的激光焊接設備。本發(fā)明的第二目的是提供一種甚至當待焊接部位位于不同位置時也能使待加工物的所有多個焊接部位的焊接質量均勻的激光焊接設備。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生的飛濺物飛濺的激光焊接設備。為了解決這些問題，本發(fā)明的第一激光焊接設備包括激光發(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，第一激光焊接設備也能夠將氣體吹到待加工物上的夾具限定的凹進區(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量。此外，第一激光焊接設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待焊接部位的情況下，第一激光焊接設備也能夠通過將空氣吹在所有的部位上而吹走金屬蒸汽(羽流)。因此，第一激光焊接設備能夠使所有這些部位的焊接質量均勻。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，在支撐單元是機器人并且激光發(fā)射部件由機器人的臂的前端部支撐的情況下，排氣部件也由機器人的臂的前端部支撐。結果，當遠程控制機器人以移動激光發(fā)射部件從而移動激光束照射位置時，排氣部件也隨著激光發(fā)射部件移動。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離待加工物的位置。為了解決這些問題，本發(fā)明的第二激光焊接設備具有如下特征，在本發(fā)明的第一激光焊接設備中，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，其在所述殼體的內部形成為環(huán)形， 并且儲存從所述供氣源供給的氣體；內環(huán)構件，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)構件，其形成為環(huán)形并且具有比所述內環(huán)構件的外徑大的內徑，并且所述外環(huán)構件以與所述內環(huán)構件同軸線并且位于所述內環(huán)構件的外周側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環(huán)構件的外周側端面和所述外環(huán)構件的內周側端面之間。本發(fā)明的第二激光焊接設備能夠以簡單結構產生環(huán)形氣體流。為了解決這些問題，本發(fā)明的第三激光焊接設備具有如下特征，在本發(fā)明的第二激光焊接設備中，所述內環(huán)構件的外周側端面以所述外周側端面的下邊緣比所述外周側端面的上邊緣接近所述內環(huán)構件的中心的方式傾斜，所述外環(huán)構件的內周側端面以所述內周側端面的下邊緣比所述內周側端面的上邊緣接近所述外環(huán)構件的中心的方式傾斜，以及通過所述內環(huán)構件的外周側端面的傾斜和所述外環(huán)構件的內周側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備能夠以簡單結構設定氣體的排出方向。第三激光焊接設備特別地通過改變外環(huán)構件的內周側端面的傾斜和內環(huán)構件的外周側端面的傾斜能容易地改變氣體的排出方向。為了解決這些問題，本發(fā)明的第四激光焊接設備具有如下特征，在本發(fā)明的第二或第三激光焊接設備中，當所述排出口限定的圓的圓心被設定為排氣基準點、經過所述排氣基準點并且與所述圓垂直地交叉的直線被設定為排氣軸線時，以下述方式限定氣體的排出方向氣體聚集點被設定在位于所述排氣軸線上并且向下離開所述排氣基準點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聚集。根據(jù)本發(fā)明的第四激光焊接設備，從排氣部件的排出口排出的氣體首先聚集在氣體聚集點，在逐漸發(fā)散的狀態(tài)下向下流動，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。為了解決這些問題，本發(fā)明的第五激光焊接設備具有如下特征，在本發(fā)明的第二至第四激光焊接設備的任一種中，所述內環(huán)構件和所述外環(huán)構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備中，能夠容易地將內環(huán)構件和外環(huán)構件替換為另一內環(huán)構件和另一外環(huán)構件。例如，通過準備具有彼此不同的傾角的外周側端面的多個內環(huán)構件、準備具有彼此不同的傾角的內周側端面的多個外環(huán)構件，從多個內環(huán)構件中選擇適當?shù)囊粋€并且從多個外環(huán)構件中選擇適當?shù)囊粋€，并且將選出的內環(huán)構件和選出的外環(huán)構件安裝到殼體，可以適當?shù)卦O定或改變氣體的排出方向。為了解決這些問題，本發(fā)明的第六激光焊接設備具有如下特征，在本發(fā)明的第二至第五激光焊接設備的任一種中，在所述殼體的外周側形成多個供氣口，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)明的第六焊接設備通過從等間隔地布置的多個氣體供給口將氣體供入腔體能使從腔體經由排出口排出的氣體的流速均勻。特別地，甚至當腔體的容量小時，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現(xiàn)均勻的焊接質量。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生的金屬蒸汽 (羽流)，從而可以提高焊接質量。此外，甚至在待加工物具有位于不同位置的多個待焊接部位的情況下，本發(fā)明也能使所有部位的焊接質量均勻。此外，本發(fā)明能抑制由于利用激光束照射待加工物而產生的飛濺物的飛濺。


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

本發(fā)明的實施方式。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備。在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備1是用于通過利用激光束照射待加工物而焊接待加工物的設備。作為待加工物的工件5被載置于工作臺6上。 通過多個夾具7將工件5壓靠在工作臺6上。激光焊接設備1包括作為激光發(fā)射部件的掃描裝置11、機器人12、激光振蕩器14、 作為排氣部件的吹風機16以及作為氣體供給源的空氣源17。掃描裝置11安裝到機器人 12的臂12A的前端部。激光振蕩器14經由光纖15連接到掃描裝置11。此外，通過機器人12將掃描裝置11布置于由夾具7壓靠在工作臺6上的工件5的上方。由激光振蕩器14振蕩的激光束經由光纖15被供給到掃描裝置11，激光束由設置于掃描裝置11的光學儀器(未示出)聚集，并且激光束從掃描裝置11入射在工件5上。防護玻璃罩IlA被安裝到掃描裝置11的下表面，使得防護玻璃罩IlA保護設置于掃描裝置11 的光學儀器免受飛濺物的撞擊。焊接操作員通過遠程控制移動機器人12的臂12A從而移動掃描裝置11，或者通過遠程控制移動設置于掃描裝置11的光學儀器。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，通過遠程控制移動設置于掃描裝置11的光學儀器能夠改變激光束的光軸L的方向。通過以此方式移動利用激光束要照射的位置，即使當工件5被固定到工作臺6時，也可以焊接工件5的多個部位。此外，吹風機16是在工件5的待焊接的部分或該部分周圍吹空氣A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。吹風機16由掃描裝置11的下部支撐，并且布置于載置在工作臺6上的工件5的上方。此外，如后所述，吹風機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經由供氣管18連接到吹風機16，并且對吹風機16供氣。吹風機 16接收來自空氣源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均示出吹風機16。圖5、圖6和圖7分別示出吹風機16的殼體、 內環(huán)構件和外環(huán)構件。如圖2所示，吹風機16主要包括殼體21、內環(huán)構件25和外環(huán)構件 27。殼體21例如由諸如金屬或耐熱樹脂等材料制成，并且形成為環(huán)形。多個安裝構件 22安裝到殼體21的外周側面，由此，殼體21經由安裝構件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的內部。腔體23在殼體21的下表面開口，并且腔體23的開口部分沿著腔體23的形狀形成為環(huán)形。在殼體21的外周側面，形成四對供氣口 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的空氣經過供氣管18經由供氣口 M流入腔體23，并且被臨時儲存在腔體23中。注意，雖然未詳細地示出， 但是供氣管18的一端側連接到空氣源17，并且另一端側被分成分別連接到供氣口 M的多個管。此外，沿殼體21的周向以等間隔(例如，90度間隔)地彼此離開的方式配置四對供氣口 M。該配置允許空氣從彼此不同的多個方向(例如，四個方向)同時流入腔體23。 這使得從腔體23經由排出口四排出的空氣A能以勻速流動。特別地，即使在腔體23的容量小的實施方式中，也允許從排出口四排出的空氣A勻速流動。因此，可以將空氣A均勻地吹過工件5的所有多個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量均勻。如圖6所示，內環(huán)構件25例如由諸如金屬或耐熱樹脂等材料制成，并且形成為環(huán)形板。如圖3所示，通過使用螺釘沈將內環(huán)構件25可拆卸地安裝到殼體21的下表面21A 的內周部分。特別地，如圖6所示，以預定的間隔在內環(huán)構件25的全周形成多個小孔25B。 另一方面，如圖5所示，以與形成于內環(huán)構件25的小孔25B對應的方式在殼體21的下表面 21A的內周部分形成多個螺釘孔21B。通過將螺釘沈經由內環(huán)構件25的小孔25B分別擰入殼體21的螺釘孔21B而將內環(huán)構件25安裝到殼體21的下表面21A的內周部分。通過將內環(huán)構件25安裝到殼體21的下表面21A的內周部分，以包圍激光束的光軸L的方式配置內環(huán)構件25。此外，如圖3所示，內環(huán)構件25的外周部分覆蓋在殼體21的下表面2IA開口的腔體23的開口部分的內周部分。
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如圖7所示，外環(huán)構件27例如由諸如金屬或耐熱樹脂等材料制成，并且形成為環(huán)形板。如圖3所示，通過使用螺釘28將外環(huán)構件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，以預定的間隔在外環(huán)構件27的全周形成多個小孔27B。 另一方面，如圖5所示，以與形成于外環(huán)構件27的小孔27B對應的方式在殼體21的下表面 21A的外周部分形成多個螺釘孔21C。通過將螺釘28經由外環(huán)構件27的小孔27B分別擰入殼體21的螺釘孔21C而將外環(huán)構件27安裝到殼體21的下表面21A的外周部分。通過將外環(huán)構件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并且與內環(huán)構件25同軸線的方式將外環(huán)構件27配置在內環(huán)構件25的外周側。此外，如圖3所示， 外環(huán)構件27的內周部分覆蓋在殼體21的下表面21A開口的腔體23的開口部分的外周部分。在內環(huán)構件25和外環(huán)構件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環(huán)構件25的外周側端面25A和外環(huán)構件27的內周側端面 27A之間。換個方式說，外環(huán)構件27的內徑D2(參見圖7)大于內環(huán)構件25的外徑Dl (參見圖6)，因此，內環(huán)構件25的外周側端面25A和外環(huán)構件27的內周側端面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的開口部分對應的位置處，并與腔體23連通。 因此，環(huán)形間隙用作供給到腔體23的空氣被排出所經過的排出口四。如圖4所示，內環(huán)構件25的限定排出口四的外周側端面25A以下述方式傾斜外周側端面25A的下邊緣位于比上邊緣接近內環(huán)構件25的中心的位置。此外，外環(huán)構件27 的限定排出口四的內周側端面27A以下述方式傾斜內周側端面27A的下邊緣位于比上邊緣接近外環(huán)構件27的中心的位置。利用內環(huán)構件25的外周側端面25A的傾斜以及外環(huán)構件27的內周側端面27A的傾斜，限定從排出口四排出的空氣A的排出方向。后面將說明如何設定空氣A的排出方向。在這方面，吹風機16通過將內環(huán)構件25和外環(huán)構件27調換成另一內環(huán)構件和另一外環(huán)構件能改變從排出口四排出的空氣A的排出方向。例如，圖8A中的內環(huán)構件31的外周側端面比內環(huán)構件25的外周側端面(參見圖 4中由雙點劃線包圍的部分)更陡地傾斜(相對于水平面H的傾角α大)。此外，圖8A中的外環(huán)構件32的內周側端面比外環(huán)構件27的內周側端面(參見圖4中由雙點劃線包圍的部分)更陡地傾斜。從殼體21拆下內環(huán)構件25和外環(huán)構件27，然后將內環(huán)構件31和外環(huán)構件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將內環(huán)構件25和外環(huán)構件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中的內環(huán)構件33的外周側端面比內環(huán)構件25的外周側端面(參見圖4)更和緩地傾斜(相對于水平面H的傾角α小)。此外，圖8Β中的外環(huán)構件34的內周側端面比外環(huán)構件27的內周側端面(參見圖4)更和緩地傾斜。從殼體21拆下內環(huán)構件25和外環(huán)構件27，然后將內環(huán)構件33和外環(huán)構件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將內環(huán)構件25和外環(huán)構件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。通過拆下螺釘沈和28能夠容易地從殼體21拆下內環(huán)構件25、31和33以及外環(huán)構件27、32和34。因此，容易執(zhí)行內環(huán)構件25、31和33以及外環(huán)構件27、32和34的調換操作。通過在內環(huán)構件25、31和33之間以及在外環(huán)構件27、32和34之間調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示出設定吹風機16中的空氣A的排出方向的方法，圖10示出吹風機16吹在工件表面上的空氣A的分布。期望以下述方式設定吹風機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的方式布置吹風機16。在上述理想設定狀態(tài)中，假定由環(huán)形排出口四限定的圓的圓心被設定為排氣基準點P1，并且經過排氣基準點Pl并且與該圓形垂直地交叉的直線被設定為排氣軸線Q。在此情況下，優(yōu)選地以下述方式設定吹風機16中的空氣A的排出方向空氣聚集點P2被設定在位于排氣軸線Q上并且從排氣基準點Pl向下離開的距離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P2。以此方式設定空氣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P2，在逐漸發(fā)散的狀態(tài)下向下流動，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，并且流速是恰當值(例如，當中央區(qū)域Rl的流速是 19. Om/s時，周圍區(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Q與表面W彼此交叉的點P3大致100mm。從示出激光焊接設備的理想設定狀態(tài)的圖9與示出激光焊接設備1的實際設定狀態(tài)的圖1的比較可以理解，在實際設定狀態(tài)中，吹風機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所示的實際設定狀態(tài)中可以通過以下述方式設定吹風機16中的空氣A的排出方向而如圖10所示恰當?shù)卦O定吹在工件5的表面上的空氣A的分布排氣基準點和空氣聚集點之間的距離比圖9所示的理想設定狀態(tài)下的排氣基準點Pl和空氣聚集點P2之間的距離D4短。實踐中，可能需要根據(jù)工件5的高度或工件5的表面的不規(guī)則形狀調節(jié)吹在工件 5的表面上的空氣A的分布。為該調節(jié)而全部必須要做的是如上所述，通過將內環(huán)構件25 替換為另一內環(huán)構件31、33等并將外環(huán)構件27替換為另一外環(huán)構件32、34等來改變空氣 A的排出方向。如現(xiàn)在為止所述的，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備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)從而提高焊接質量。此外，根據(jù)激光焊接設備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離工件5的位置。這可以防止掃描裝置11的防護玻璃罩IlA由于飛濺物撞擊在防護玻璃罩IlA上而被損壞。這里，根據(jù)圖11和圖12，將具體地說明激光焊接設備1的操作效果。圖11示出在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備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備101，如圖12所示，鼓風機113布置于工件5的側面， 并且鼓風機113從工件5的側面將空氣A吹在工件5上。因此，空氣A不流入由工件5上的夾具7限定的凹進區(qū)域中，結果，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，可能損害焊接質量。此外，在激光焊接設備101中，掃描裝置111的防護玻璃罩IllA可能被沖擊在防護玻璃罩IllA上的飛濺物S損壞。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備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，實現(xiàn)高質量的焊接。此外，在激光焊接設備1中，飛濺物S被從工件5上方由排向工件5的空氣A向下吹落到遠離工件5的位置。結果，顯著地減少了飛濺物S對掃描裝置 11的防護玻璃罩IlA的沖擊。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的激光焊接設備1能夠實現(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焊接部位的情況下，通過將空氣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量均勻。而且，掃描裝置11和吹風機16由機器人12的臂12A的前端部分支撐。結果，當遠程控制機器人12以移動掃描裝置11并且移動激光束照射位置時，吹風機16也隨著掃描裝置11移動。因此，總是可以將空氣A充分地吹在通過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量均勻。通過將如下情況作為示例說明了上文的實施方式通過將外環(huán)構件27配置于內環(huán)構件25的外周側，吹風機16具有形成于內環(huán)構件25和外環(huán)構件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的單個環(huán)形構件41替代內環(huán)構件25和外環(huán)構件27。例如，沿周向以窄間隔形成弧形長狹縫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，通過將吹風機16由掃描裝置11支撐的情況作為示例說明了上述實施方式， 但是本發(fā)明不限于此。吹風機16可以由機器人12的臂12A的一部分支撐。可選地，掃描裝置11和吹風機16可以不由機器人12支撐，而由支柱、基座等支撐，或者可以從高位置垂下。而且，通過將吹風機16朝向工件5排出空氣的情況作為示例說明了上述實施方式，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和吹風機16之間設置流速調節(jié)閥等以調節(jié)從空氣源17供給到吹風機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，可以在權利要求書的范圍內和在不脫離從說明書可讀出的本發(fā)明的精神或構思的范圍內適當?shù)馗淖儽景l(fā)明，并且涉及所述改變的激光焊接設備仍包含于本發(fā)明的技術思想內。
權利要求
1.一種激光焊接設備，其用于通過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)權利要求1所述的激光焊接設備，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，其在所述殼體的內部形成為環(huán)形，并且儲存從所述供氣源供給的氣體； 內環(huán)構件，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)構件，其形成為環(huán)形并且具有比所述內環(huán)構件的外徑大的內徑，并且所述外環(huán)構件以與所述內環(huán)構件同軸線并且位于所述內環(huán)構件的外周側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環(huán)構件的外周側端面和所述外環(huán)構件的內周側端面之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的激光焊接設備，其特征在于，所述內環(huán)構件的外周側端面以所述外周側端面的下邊緣比所述外周側端面的上邊緣接近所述內環(huán)構件的中心的方式傾斜，所述外環(huán)構件的內周側端面以所述內周側端面的下邊緣比所述內周側端面的上邊緣接近所述外環(huán)構件的中心的方式傾斜，以及通過所述內環(huán)構件的外周側端面的傾斜和所述外環(huán)構件的內周側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)權利要求2或3所述的激光焊接設備，其特征在于，當所述排出口限定的圓的圓心被設定為排氣基準點、經過所述排氣基準點并且與所述圓垂直地交叉的直線被設定為排氣軸線時，以下述方式限定氣體的排出方向氣體聚集點被設定在位于所述排氣軸線上并且向下離開所述排氣基準點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聚集。
5.根據(jù)權利要求2-4中任一項所述的激光焊接設備，其特征在于， 所述內環(huán)構件和所述外環(huán)構件能裝卸地安裝到所述殼體。
6.根據(jù)權利要求2-5中任一項所述的激光焊接設備，其特征在于， 在所述殼體的外周側形成多個供氣口，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)明涉及激光焊接設備。吹風機與掃描裝置一起被設置于工件上方，并且吹風機朝向工件排出呈環(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。吹風機的殼體形成為環(huán)形，環(huán)形腔體形成于殼體，內環(huán)構件安裝到殼體的下表面，外環(huán)構件安裝到內環(huán)構件的外周側，并且在內環(huán)構件和外環(huán)構件之間形成環(huán)形排出口?？諝獾呐懦龇较蛴蓛拳h(huán)構件的外周側端面的傾斜和外環(huán)構件的內周側端面的傾斜限定。
文檔編號B23K26/14GK102441736SQ201110302989
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2010年10月1日
發(fā)明者小林學, 岸野左知生 申請人:鈴木株式會社