[发明专利]使用传感器并借助填充材料用于材料接合式连接的接合设备

说明书

本发明涉及一种借助填充材料用于材料接合式连接的接合设备，其具有将线材作为填充材料的供给装置，所述供给装置被设计为，在接合设备工作时以预设的进给速度供给线材，并且所述接合设备具有包含至少两条分射束的使线材熔化的能量射束的导向装置。

由DE102006056252A1已知一种设备，用于沿着通过能量射束使工件连接的工件接口对能量射束进行导向。此外具有导向发生装置(Führungfinder)，其在接口上预施加一个压紧力。

由EP1568435A1已知一种具有聚焦装置的激光加工机。在此借助传感器监测工件的加工区。

DE102006060116A1示出一种激光加工头。其为线材配设一个传感器并借助传感器测量作用在线材上的力。

例如由DE102004025873A1已知一种前述类型的设备。在所述设备中将激光束分割成多条分射束，它们由聚焦透镜聚焦在工作区内。聚焦透镜有中心孔，填充材料穿过它导引。亦即存在一个同轴的通孔。

采用这种设计，当接合缝的位置例如基于工件公差改变时，由熔化的线材制成的接缝并不能准确地沿两个工件的接合缝产生具有相同接缝质量的接缝。接合设备在持续工作时不能足够准确地相对于即使仅发生最微小变化的接合缝进行定位，也就是说，分射束和线材在沿着和横向于接合设备的进给方向上以及在垂直方向上(亦即图1中的x、y和z方向上)无法发生或仅发生可忽略的极微小的位移。这导致无法产生最佳的接缝深度和连接截面。

本发明的目的是拥有一种可产生最佳接缝的接合设备。

本发明为此目的采用一种如前述类型的接合设备，其中接合设备有第一传感器用于测取线材的侧向偏移，以及第二传感器用于测取与线材的进给相关联的量，其中，能量射束的导向装置与第一和第二传感器相连接并被配置为，根据第一和第二传感器的输出信号偏移和/或聚焦能量射束。

按本发明，当线材在接合缝内的位置改变时，并不改变整个接合设备相对于要连接的工件及接合缝的位置，而仅修正能量射束相对于线材的位置。能量射束根据线材的位置(亦即沿图1中的x和/或y方向)偏移和/或沿z方向聚焦。特别是将能量射束偏移和/或聚焦，使线材位于所述至少两个分射束之间。当线材处于此位置时获得最佳接缝。根据本发明，通过之后对能量射束在工作期间进行可能的偏移和/或聚焦，补偿要连接工件的公差。由此实现可复制的高接缝质量并提高过程可靠性。

优选地，第一传感器包含与供给装置或线材相连接的传感器，该传感器被设计为能测取由线材的侧向偏移引发的力，由此测取线材相对于接合缝的侧向位置。在此，所使用的术语“侧向”偏移在整个申请中应理解为沿x或y方向的偏移。对于与取向无关的实施方式，探测沿x和y方向的力。

在此可以在接合设备上安装光学传感器，例如摄像头。摄像头安装在接合设备上，其在线材后方摄影并且线材在光学元件上成像，用于检测线材的光学重心。作为使线材在其上成像的光学元件，例如可使用四象限光电二极管(简称QPD)、位置灵敏探测器(简称PSD)或光电二极管单元(简称PDA)。由此探测线材相对于接合缝的侧向位置(亦即线材沿x或y方向的位置)和特别是由面向接合缝的压紧力而造成的线材变形。通过观察接合缝相对于由能量射束的分射束所形成的光斑的相对位置，还可以探测接合缝的侧向位置。

可选的是，传感器是一种发出电磁场的电感传感器，其在延展导电材料内，此处为线材内引起涡流。振荡器识别涡流的变化。由此可以探测出由于抵靠在接合边棱上的压紧力而造成线材的变形，并且获得线材的侧向位置。传感器也可以是一种力传感器。

第一传感器优选地具有摄像头和分析装置，其中分析装置分析由摄像头产生的图像，以测取线材相对于接合缝的位置。尤其是，借助像点的灰度值特征，亦即像点的亮度或强度值和/或色度特征，测取接合缝的位置。

第二传感器优选包含与供给装置或线材相连接的传感器，该传感器被设计为能测取与线材的进给相关联的量。

在此，线材尤其在鲍登索或软轴(Bowdenzug)内导引，其中软轴例如弯转90°，由此消除推动线材的力。软轴在供给装置区域内固定在支架上，从而基于线材的进给力而从接合缝上被挤开。所述的力可例如借助安装在支架区内的行程传感器测取。这种行程传感器可以是弹簧弹性元件，作用在线材上的进给力决定它的弹簧压缩量。线材也可以装在管路内，以取代软轴。可选地，在支架区域内可以设置用于测取作用在线材上力的滚轮。通常，可以采用电阻应变片、力传感器、行程传感器，用于测取与线材的进给相关联的量。

优选地，设置有传感器用于测取线材或供给装置的垂直(亦即沿z方向)偏移。