【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的焊接光学器件以及一种根据权利要求13所述的焊接设备。
技术介绍
1、对于焊接铜和钢材料的标准应用，例如将所谓的发卡(haarnadel，发夹)焊接在电动机的定子上和将所谓的罐盖(盖子)焊接在所谓的电池罐(电池盒)上时，已知使用通快激光和系统技术有限公司以名称“brightline weld”销售的技术进行单点光斑标准焊接和单点光斑焊接。
2、在铝材料(型材焊接)中，还已知使用双焦点光斑用于线性焊缝，该焊接与方向相关并且其中光斑之间的间距可以是固定地或可变地设定的。此外，已知用于铝材料(例如热交换器、压铸件)的与方向无关的焊接的四点光斑焊接，然而其中光斑之间的间距是固定的。
3、由此已知与不同的焊接情况或应用适配的各种焊接方法，其中使用一个、两个或四个光斑(spots)。
4、值得期望的是，提供特别简单且成本有效的焊接方法，该焊接方法为不同的焊接情况或应用提供最佳的焊接结果。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的在于提供一种经改进的焊接方法，该焊接方法尤其可以尽可能简单且灵活地实施。
2、该目的通过根据权利要求1所述的焊接光学器件来实现。对应地，提出一种用于形成(formen)焊接设备的加工头的加工射束的焊接光学器件，其中焊接光学器件具有准直透镜和聚焦透镜。焊接光学器件还具有用于在至少一个待加工的工件上形成加工射束的n个光斑的射束成形插件。射束成形插件在此具有底面和与底面相对的k≥3的
3、由该至少三个侧面形成的射束成形插件是特别成本有效且简单的可能性方案，以将加工头的加工射束分成n个光斑，并且由此在焊接不同的材料和工件几何形状时改善焊接品质。在此，仅需要更换对应的焊接设备中的焊接光学器件，以便使焊接设备以由此实现的n个光斑的焊接方法执行。
4、在此，射束成形插件具有k个侧面会聚、即相交的点或平顶(plateau)。点或平顶与底面相对。点或平顶可以具有射束成形插件内的点离底面的最大距离。点不会产生单独的光斑，因此侧面的数量k可以与光斑的数量n一致，而在平顶的情况下，产生附加的、尤其居中的光斑。平顶还可以被描述为平面或上侧，该平面或上侧构成附加的面，该面将与底面相对的侧面相互连接。平顶例如可以具有圆形、矩形(尤其正方形)、多边形或类似的形状。
5、在此，光斑的数量和/或光斑相对于彼此的排列可以是相应预定义的，尤其通过射束成形插件的几何形状、尤其侧面的数量和布置确定，如下文详细所述。对应地，可以通过简单地更换整个焊接光学器件或射束成形插件来改变光斑的数量和/或排列，由此提供使焊接方法适配不同的焊接情况和应用的高度灵活性。
6、侧面尤其分别彼此邻接或彼此邻近地布置。因此，在每种情况下，相邻的侧面可以共享一条边。侧面尤其可以从底面凸起，非常特别地朝向共同点(如彼此接触的尖端)的方向延伸。侧面每个都可以相对于底面成一定角度，以便会聚在共同点或平顶上。非常特别地，角度可以不同于90°。对于每个侧面而言，角度还可以是相同的。
7、k个的多个侧面(尤其与底面一起)可以基本上构造射束成形插件的角锥体形状(pyramidenform)或圆锥体形状(kegelform)。在圆锥体形状的情况下，存在几乎无限多个或至少非常大量的侧面，例如20个、50个、100个或更多个侧面，使得形成圆锥体形状、尤其轴锥镜作为射束成形插件。为了形成角锥体形状或圆锥体形状，侧面每个都可以在共同点(尤其呈尖端的形式)处会聚，如上文已阐述的。
8、n个光斑可以是n≥3的多个光斑或基本上环形的光斑。在此可以提出的是，加工射束在至少一个待加工的工件上或与另一个工件待焊接的工件上的相应光斑通过射束成形插件的相应侧面形成。因此，在有k＝3个侧面时，光斑的数量可以是n＝3。然而，光斑的数量还可以大于n＝3，例如n＝4、n＝5或更多，由此还伴随着更多数量的侧面。侧面在此尤其是指射束成形插件的面，这些面在射束成形插件的底面与和该底面相对的尖端或平顶之间延伸。在环形光斑的情况下(环形光斑尤其可以由具有圆锥体形状的射束成形插件(非常特别呈轴锥镜的形式)形成)，存在多个光斑，这些光斑共同组成环形形状。
9、侧面分别可以具有三边的几何形状。根据角锥体的底面形状(例如圆形或正圆形或四边形)，三边的几何形状可以被设计成三角形或具有两个直边和一个圆边。
10、焊接光学器件例如可以是固体光学器件或扫描仪光学器件。扫描仪光学器件可以配备有一个或多个反射镜，借助于这些反射镜，加工射束可以在扫描仪光学器件的扫描场中偏转。由此，在加工头不相对于至少一个工件行进的情况下，加工射束也可以行进，以形成期望的焊缝。当然，替代性地或附加地，仍可以设置有用于使加工头和/或至少一个工件行进的对应的移动装置。
11、优选地，射束成形插件在加工射束的射束传播方向上布置在准直透镜和聚焦透镜之前。换言之，射束成形插件可以布置在(焊接设备的)射束源(例如具有其中引导的导光光缆)与准直透镜之间。这允许射束成形插件相对于准直透镜的可移位性，以改变各个光斑彼此之间的间距。替代性地例如可以实现，将射束成形插件布置在准直透镜与聚焦透镜之间。
12、对应地特别有利的是，射束成形插件与移位装置耦合，该移位装置被配置成使射束成形插件沿加工射束的射束传播轴线移位和/或相对于准直透镜移位。因此，射束成形插件可以沿与射束传播轴线重合的移位装置的移位轴线移位，以改变各个光斑或各个光斑的射束轴线的间距。在此，移位装置可以配备有例如电动驱动装置。此外，移位装置可以与控制装置耦合或配备有控制装置，以便自动控制射束成形插件的移位。通过针对相应的焊接情况调节(例如可以由材料和工件厚度、尤其板厚度决定)光斑间距的这种灵活性，还可以提高工艺安全性，并且可以确保高品质的焊缝。
13、进一步有利的是，在焊接铝材料时，可以产生特别介质紧密的焊接。当在焊接光学器件或焊接设备中使用射束偏转装置、尤其扫描仪装置时，还可以使用更有利的系统技术，因为借助于移位装置可以调节光斑间距，因此可以省去高动态的轴运动学机制。有利地，还可以使用能够单独参数化或控制临界位置(如焊接半径小)的焊接过程控制回路。
14、还优选的是，光斑的数量n至少是侧面的数量k。例如射束成形插件具有k＝4个侧面，则光斑的数量n至少为n＝4或更多。非常特别地，光斑的数量n还可以与侧面的数量k相对应。
15、在此特别有利的是，侧面的数量k至少或恰好是k＝4。光斑的数量n由此尤其也可以是n＝4。由此提供具有4个光斑的对称多光斑加工射束，该加工射束能够实现基本上与方向无关的加工或焊接。
16、在特定的应用中可以有利的是，射束成形插件是截角锥体状或截圆锥体状的。换言之，射束成形插件的角锥体形状是具有平坦上侧或平顶而不是点的截角锥体(pyramidenstumpf)或角锥体，或是具有平坦上侧或平顶而不是点的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于形成焊接设备(100)的加工头(60)的加工射束(1)的焊接光学器件(10)，其中所述焊接光学器件(10)具有准直透镜(20)和聚焦透镜(30)，其特征在于，所述焊接光学器件(10)还具有用于在至少一个待加工的工件(5)上形成所述加工射束(1)的n个光斑(4)的射束成形插件(40)，其中，所述射束成形插件(40)具有底面(43)和与所述底面(43)相对的k≥3的多个侧面(41)，所述侧面会聚在所述射束成形插件(40)的共同尖端(42)或共同平顶上。
2.根据权利要求1所述的焊接光学器件(10)，其中k个的所述多个侧面(41)基本上构造所述射束成形插件(40)的角锥体形状或圆锥体形状。
3.根据权利要求1或2所述的焊接光学器件(10)，其中所述侧面(41)每个都具有三边的几何形状。
4.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述n个光斑(4)是n≥3的多个光斑(4)或基本上环形的光斑(4)。
5.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)在所述加工射束(1)的射束传播方向(3
6.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)与移位装置(50)耦合，该移位装置被配置成将所述射束成形插件(40)沿所述加工射束(1)的射束传播轴线(2)和/或相对于所述准直透镜(20)移位。
7.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述光斑(4)的数量n至少是侧面(41)的数量k。
8.根据权利要求7所述的焊接光学器件(10)，其中侧面(41)的数量k至少为k＝4。
9.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)是截角锥体状或截圆锥体状的。
10.根据权利要求1至8之一所述的焊接光学器件(10)，其中共同点(42)是所述射束成形插件(40)的尖端(42)或凹陷部(42)。
11.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)具有基本上平坦的底面(43)。
12.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)具有圆形的底面(43)。
13.一种用于接合至少两个工件(5)的焊接设备(100)，所述焊接设备包括用于将加工射束(1)对准所述至少两个工件(5)的加工头(60)和根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)。
14.根据权利要求13所述的焊接设备(100)，其中所述加工头(60)具有激光光缆(61)，所述激光光缆具有内部光纤纤芯(62)和外部光纤纤芯(63)。
15.根据权利要求14所述的焊接设备(100)，其中所述加工头(60)具有用于所述激光光缆(61)的能够相对于所述准直透镜(20)调整的光缆插头，和/或所述射束成形插件(40)能够相对于所述激光光缆(61)的光缆插头调整。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于形成焊接设备(100)的加工头(60)的加工射束(1)的焊接光学器件(10)，其中所述焊接光学器件(10)具有准直透镜(20)和聚焦透镜(30)，其特征在于，所述焊接光学器件(10)还具有用于在至少一个待加工的工件(5)上形成所述加工射束(1)的n个光斑(4)的射束成形插件(40)，其中，所述射束成形插件(40)具有底面(43)和与所述底面(43)相对的k≥3的多个侧面(41)，所述侧面会聚在所述射束成形插件(40)的共同尖端(42)或共同平顶上。
2.根据权利要求1所述的焊接光学器件(10)，其中k个的所述多个侧面(41)基本上构造所述射束成形插件(40)的角锥体形状或圆锥体形状。
3.根据权利要求1或2所述的焊接光学器件(10)，其中所述侧面(41)每个都具有三边的几何形状。
4.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述n个光斑(4)是n≥3的多个光斑(4)或基本上环形的光斑(4)。
5.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)在所述加工射束(1)的射束传播方向(3)上布置在所述准直透镜(20)和所述聚焦透镜(30)之前。
6.根据前述权利要求之一所述的焊接光学器件(10)，其中所述射束成形插件(40)与移位装置(50)耦合，该移位装置被配置成将所述射束成形插件(40)沿所述加工射束(1)的射束传播轴线(2)和/或相对于所述准直透镜(20)移位。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·豪格，D·弗拉姆，C·蒂尔科恩，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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