[发明专利]激光焊接设备

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2009年3月13日提交的日本专利申请No.2009-061724的优先权。日本专利申请No.2009-061724的全部公开通过引用包含于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种激光焊接设备，该设备能够高速地完成激光焊接作业。更具体地，本发明涉及一种能够高速地完成激光焊接的激光焊接设备。

背景技术

近年来，在汽车工业中使用激光焊接来装配车身。该激光焊接是使用多轴机器人来执行的，该多轴机器人的末端(作业端)安装有扫描器。从该扫描器照射激光束。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，日本特开2006-187803号公报中公开了一种激光焊接设备，该公报提出了通过操作与沿着两个轴(方向)移动的扫描器结合的多轴机器人来满足这些需求的技术。

发明内容

人们发现关于上述专利公开中提出的技术，扫描器的坐标系的原点设定成与扫描镜的旋转中心轴线重合，该扫描镜设计成在该扫描器的光路上沿着两个轴移动。多轴机器人在任意时间都能够基于机器人的坐标系的原点来确定扫描器的坐标系的原点。机器人控制装置执行多轴机器人的臂以及扫描镜的角度和焦点距离的联合控制。

因为扫描器的坐标系的原点设定为位于扫描镜的旋转轴上，由于用于使扫描镜沿两个轴线移动的移动部件的动作的影响和装配设备的精确程度的影响，由多轴机器人确定的扫描器坐标系的原点的位置有时候不同于扫描器坐标系的原点的实际位置。如果发生这种不同，则激光撞击工件的位置将偏离实际想要瞄准的位置，并且在激光焊接过程中激光束的定位精度将下降。

此外，因为多轴机器人的臂以及扫描镜的角度和焦距都是由相同的机器人控制装置控制的，所以限制了激光焊接的高速性能并且难以高速地执行激光焊接。

本发明的一个目的是提供一种能够高速地完成激光焊接作业的激光焊接设备。

鉴于已知技术的状态，本发明的一方面是提供一种激光焊接设备，该激光焊接设备包括：多轴机器人，其具有臂；和扫描器，其安装于所述多轴机器人的所述臂的末端。所述扫描器包括用于将激光束照射到工件上的光学系统。所述扫描器包括预设的坐标系，所述坐标系的原点与所述激光束的光轴和所述光学系统的被固定着的元件之间的交点重合。

附图说明

现在参考形成此原始公开的一部分的附图：

图1为根据一个图示的实施例的激光焊接设备的简化示意图。

图2为示出图1的扫描器的更多细节的简化示意图；

图3为图示扩展透镜的移动距离和聚焦透镜到作业点(激光束加工点)的距离之间的关系的曲线图；

图4为根据图示的实施例的激光焊接设备的中央处理器所执行的控制操作的流程图；以及

图5为用于说明中央处理器在进行图4所示的操作流程时所执行的处理的草图。

具体实施方式

现在将参考附图说明选用的实施例。本领域技术人员将从本公开清楚地了解到以下实施例的说明仅仅用于示例，并非用于限制本发明，本发明由所附的权利要求书和它们的等同方案所限定。

首先参考图1，示意性地图示了根据一个图示的实施例的激光焊接设备100。激光焊接设备100主要包括多轴机器人110、扫描器或激光加工头120、机器人控制装置140、扫描器控制装置150和中央处理器160。如图1所示，多轴机器人110具有臂，该臂具有多个关节部(articulating section)。多轴机器人110为六轴机器人(也称作“多关节机器人”)，关节部之间的关节限定六个运动轴。在关节部之间的每个关节的轴处设置电机M(例如，交流伺服电机)和编码器(未示出)。因此，多轴机器人110具有6个交流伺服电机M(图1中只表示出4个)和6个自由度。多轴机器人110基于特有的机器人坐标系操作。结果，通过改变多轴机器人110的位置的姿态，臂的末端，即，激光加工头或扫描器120能够沿多个方向移动。交流伺服电机M被构造并配置成旋转一定量，该旋转量对应于机器人控制装置140发出的命令中所指定的移动量。脉冲编码器输出的脉冲信号被进给到机器人控制单元52。不言而喻，激光焊接设备100中使用的电机M和编码器并不受这些特定的装置的限制，还能够使用除伺服电机和脉冲编码器之外的装置。