專利名稱：使用傳感器并借助填充材料用于材料接合式連接的接合設(shè)備的制作方法
使用傳感器并借助填充材料用于材料接合式連接的接合設(shè)
備本發(fā)明涉及一種借助填充材料用于材料接合式連接的接合設(shè)備，其具有將線材作為填充材料的供給裝置，所述供給裝置被設(shè)計(jì)為，在接合設(shè)備工作時(shí)以預(yù)設(shè)的進(jìn)給速度供給線材，并且所述接合設(shè)備具有包含至少兩條分射束的使線材熔化的能量射束的導(dǎo)向裝置。由DE102006056252A1已知一種設(shè)備，用于沿著通過能量射束使工件連接的工件接口對(duì)能量射束進(jìn)行導(dǎo)向。此外具有導(dǎo)向發(fā)生裝置(FUhrungfinder)，其在接口上預(yù)施加一個(gè)壓緊力。由EP1568435A1已知一種具有聚焦裝置的激光加工機(jī)。在此借助傳感器監(jiān)測(cè)工件的加工區(qū)。 DE102006060116A1示出一種激光加工頭。其為線材配設(shè)一個(gè)傳感器并借助傳感器測(cè)量作用在線材上的力。例如由DE102004025873A1已知一種前述類型的設(shè)備。在所述設(shè)備中將激光束分割成多條分射束，它們由聚焦透鏡聚焦在工作區(qū)內(nèi)。聚焦透鏡有中心孔，填充材料穿過它導(dǎo)弓I。亦即存在一個(gè)同軸的通孔。采用這種設(shè)計(jì)，當(dāng)接合縫的位置例如基于工件公差改變時(shí)，由熔化的線材制成的接縫并不能準(zhǔn)確地沿兩個(gè)工件的接合縫產(chǎn)生具有相同接縫質(zhì)量的接縫。接合設(shè)備在持續(xù)工作時(shí)不能足夠準(zhǔn)確地相對(duì)于即使僅發(fā)生最微小變化的接合縫進(jìn)行定位，也就是說，分射束和線材在沿著和橫向于接合設(shè)備的進(jìn)給方向上以及在垂直方向上(亦即圖I中的X、y和Z方向上)無法發(fā)生或僅發(fā)生可忽略的極微小的位移。這導(dǎo)致無法產(chǎn)生最佳的接縫深度和連接截面。本發(fā)明的目的是擁有一種可產(chǎn)生最佳接縫的接合設(shè)備。本發(fā)明為此目的采用一種如前述類型的接合設(shè)備，其中接合設(shè)備有第一傳感器用于測(cè)取線材的側(cè)向偏移，以及第二傳感器用于測(cè)取與線材的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量，其中，能量射束的導(dǎo)向裝置與第一和第二傳感器相連接并被配置為，根據(jù)第一和第二傳感器的輸出信號(hào)偏移和/或聚焦能量射束。按本發(fā)明，當(dāng)線材在接合縫內(nèi)的位置改變時(shí)，并不改變整個(gè)接合設(shè)備相對(duì)于要連接的工件及接合縫的位置，而僅修正能量射束相對(duì)于線材的位置。能量射束根據(jù)線材的位置(亦即沿圖I中的X和/或y方向)偏移和/或沿Z方向聚焦。特別是將能量射束偏移和/或聚焦，使線材位于所述至少兩個(gè)分射束之間。當(dāng)線材處于此位置時(shí)獲得最佳接縫。根據(jù)本發(fā)明，通過之后對(duì)能量射束在工作期間進(jìn)行可能的偏移和/或聚焦，補(bǔ)償要連接工件的公差。由此實(shí)現(xiàn)可復(fù)制的高接縫質(zhì)量并提高過程可靠性。優(yōu)選地，第一傳感器包含與供給裝置或線材相連接的傳感器，該傳感器被設(shè)計(jì)為能測(cè)取由線材的側(cè)向偏移引發(fā)的力，由此測(cè)取線材相對(duì)于接合縫的側(cè)向位置。在此，所使用的術(shù)語“側(cè)向”偏移在整個(gè)申請(qǐng)中應(yīng)理解為沿X或y方向的偏移。對(duì)于與取向無關(guān)的實(shí)施方式，探測(cè)沿X和y方向的力。
在此可以在接合設(shè)備上安裝光學(xué)傳感器，例如攝像頭。攝像頭安裝在接合設(shè)備上，其在線材后方攝影并且線材在光學(xué)元件上成像，用于檢測(cè)線材的光學(xué)重心。作為使線材在其上成像的光學(xué)元件，例如可使用四象限光電二極管(簡稱QPD)、位置靈敏探測(cè)器(簡稱PSD)或光電二極管單元(簡稱PDA)。由此探測(cè)線材相對(duì)于接合縫的側(cè)向位置(亦即線材沿X或y方向的位置)和特別是由面向接合縫的壓緊力而造成的線材變形。通過觀察接合縫相對(duì)于由能量射束的分射束所形成的光斑的相對(duì)位置，還可以探測(cè)接合縫的側(cè)向位置。可選的是，傳感器是一種發(fā)出電磁場(chǎng)的電感傳感器，其在延展導(dǎo)電材料內(nèi)，此處為線材內(nèi)引起渦流。振蕩器識(shí)別渦流的變化。由此可以探測(cè)出由于抵靠在接合邊棱上的壓緊力而造成線材的變形，并且獲得線材的側(cè)向位置。傳感器也可以是一種力傳感器。第一傳感器優(yōu)選地具有攝像頭和分析裝置，其中分析裝置分析由攝像頭產(chǎn)生的圖像，以測(cè)取線材相對(duì)于接合縫的位置。尤其是，借助像點(diǎn)的灰度 值特征，亦即像點(diǎn)的亮度或強(qiáng)度值和/或色度特征，測(cè)取接合縫的位置。第二傳感器優(yōu)選包含與供給裝置或線材相連接的傳感器，該傳感器被設(shè)計(jì)為能測(cè)取與線材的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量。在此，線材尤其在鮑登索或軟軸(Bowdenzug)內(nèi)導(dǎo)引，其中軟軸例如彎轉(zhuǎn)90°，由此消除推動(dòng)線材的力。軟軸在供給裝置區(qū)域內(nèi)固定在支架上，從而基于線材的進(jìn)給力而從接合縫上被擠開。所述的力可例如借助安裝在支架區(qū)內(nèi)的行程傳感器測(cè)取。這種行程傳感器可以是彈簧彈性元件，作用在線材上的進(jìn)給力決定它的彈簧壓縮量。線材也可以裝在管路內(nèi)，以取代軟軸?？蛇x地，在支架區(qū)域內(nèi)可以設(shè)置用于測(cè)取作用在線材上力的滾輪。通常，可以采用電阻應(yīng)變片、力傳感器、行程傳感器，用于測(cè)取與線材的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量。優(yōu)選地，設(shè)置有傳感器用于測(cè)取線材或供給裝置的垂直(亦即沿z方向)偏移。在此可以使用一種電容傳感器，其優(yōu)選地處于線材噴嘴內(nèi)。電容傳感器一般借助高頻振蕩回路工作，振蕩回路借助電容器產(chǎn)生電場(chǎng)。若一種固體材料靠近此電場(chǎng)，則導(dǎo)致電容改變并由此在振蕩回路內(nèi)造成強(qiáng)度的改變。一旦此強(qiáng)度超過閥值，便發(fā)出開關(guān)信號(hào)。同樣優(yōu)選地，是一種安裝在攝像頭內(nèi)用于測(cè)取垂直偏移的自相關(guān)傳感器。自相關(guān)傳感器定位在同軸的射束軌跡內(nèi)并且將光學(xué)元件調(diào)整為，使其始終清晰靈敏。由此，可以沿z方向光學(xué)調(diào)整設(shè)備。按優(yōu)選實(shí)施方式，能量射束的所述至少兩條分射束基本上相對(duì)于線材被對(duì)稱地導(dǎo)向，其中，在能量射束一個(gè)分射束與線材之間存在至少為5°的夾角。因?yàn)樵诜稚涫醒牍┙o線材，由此可以有效地供給線材并得到有足夠接縫深度的高質(zhì)量的接縫。線材或供給裝置位移的垂直作用方向沿接合設(shè)備的z軸延伸。這一作用方向也可以傾斜一個(gè)角度，從而使線材沿傾斜的能量射束位移。優(yōu)選地，設(shè)置有至少一個(gè)根據(jù)第一和第二傳感器的輸出信號(hào)聚焦的自動(dòng)聚焦模塊。通過自動(dòng)聚焦模塊，有目的地改變能量射束，因而改變能量射束的分射束。在此，還可以彼此獨(dú)立地改變各分射束。此外，自動(dòng)聚焦模塊可例如設(shè)計(jì)為聚光透鏡、球面透鏡或彼此交叉的圓柱形透鏡?？梢愿淖兺哥R系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，亦即焦點(diǎn)，使焦點(diǎn)或處于要連接工件表面的上方，或處于其下方。尤其是，所述至少兩條分射束各自的焦點(diǎn)離線材的距離保持恒定?？梢栽O(shè)一個(gè)或多個(gè)以反射鏡和/或平面平行板形式的作用裝置，它們偏移和/或分割能量射束。反射鏡和/或平面平行板相對(duì)于能量射束設(shè)置成一個(gè)角度，由此改變能量射束的射束軌跡。同樣優(yōu)選的是，在釬焊或熔焊過程前或在此過程期間，有目的地將反射鏡和/或平面平行板旋轉(zhuǎn)到不同位置。在這種情況下使分射束相對(duì)于線材末端定向。按一種實(shí)施方式，在接合設(shè)備上設(shè)置有促動(dòng)器，其可使部分接合設(shè)備沿垂直方向(亦即z方向)位移。由此改變接合設(shè)備相對(duì)于要連接工件的距離。部分接合設(shè)備優(yōu)選地可以繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。為此在激光準(zhǔn)直器與激光聚焦器之間安裝有回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器用于校正側(cè)向位置。
尤其設(shè)有探測(cè)元件，其可以探測(cè)作用在探測(cè)元件上的垂直和/或側(cè)向力。優(yōu)選地，線材被促動(dòng)器或彈簧彈性元件施加朝向所要產(chǎn)生的接縫的作用力。由此在線材的末端朝所要產(chǎn)生接縫的方向作用一個(gè)近似恒定的力，從而可以產(chǎn)生均勻的接縫。按一種實(shí)施方式，設(shè)有帶有切口的噴嘴，借助該噴嘴供給線材。在此，切口沿進(jìn)給方向(X方向)開設(shè)在噴嘴內(nèi)。因此，當(dāng)線材具有較長自由長度時(shí)，允許線材沿X方向運(yùn)動(dòng)。能量射束的導(dǎo)向裝置優(yōu)選地設(shè)置為，使能量射束橫向于和沿進(jìn)給方向，亦即沿y和X方向偏移。因此原則上可以沿兩個(gè)方向測(cè)量和偏移。此外，依據(jù)本發(fā)明，能量射束可以根據(jù)第一和第二傳感器的輸出信號(hào)在加工平面內(nèi)保持離線材命中點(diǎn)有恒定的距離。可以同軸于線材和/或能量射束向接合過程輸送保護(hù)氣體或空氣。輸送的氣體用作過程氣體和/或在緊隨所述過程地冷卻受熱負(fù)荷的工件。由從屬權(quán)利要求表明其他特征和優(yōu)點(diǎn)。以下借助附圖
所示的實(shí)施方式描述本發(fā)明。在附圖中圖I示出附帶坐標(biāo)系的兩個(gè)要連接的構(gòu)件的示意圖；圖2示出本發(fā)明所述接合設(shè)備的側(cè)視圖；圖3示出本發(fā)明所述具有探測(cè)元件的接合設(shè)備的局部透視圖；圖4示出能量射束和線材的俯視圖；圖5示出接合設(shè)備的側(cè)視示意圖；圖6示出圖I中用X標(biāo)示區(qū)域的放大圖；以及圖7示出用于供給線材的噴嘴的放大圖。圖I示出兩個(gè)部分搭接的工件10，所述兩個(gè)工件10應(yīng)在接合縫11的區(qū)域內(nèi)互相連接。坐標(biāo)系表明了方向，其中所產(chǎn)生的接縫12沿X方向延伸，垂直方向用z表示并且用y表示垂直于所產(chǎn)生的接縫的方向，即垂直于X方向。圖2示出兩個(gè)部分搭接的工件10，所述兩個(gè)工件10在圖2所示的右段中已經(jīng)通過接縫12互相連接。為了連接這兩個(gè)工件使用接合設(shè)備14沿接合縫11在X方向(見圖I)上移動(dòng)。接合設(shè)備14具有固定組件15、構(gòu)件16和包含探測(cè)元件46和供給裝置19的組件17，其中在固定組件15與構(gòu)件16之間是具有回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器40的回轉(zhuǎn)軸42。構(gòu)件16和組件17可以繞回轉(zhuǎn)軸42旋轉(zhuǎn)。在構(gòu)件16與組件17之間是可在z方向上移動(dòng)的伸縮臂29。在組件17上安裝供給裝置19，通過供給裝置19以預(yù)設(shè)的進(jìn)給速度供給填充材料，尤其是線材18。同時(shí)，探測(cè)元件46與供給裝置19固定連接。此外，接合設(shè)備14具有用于至少一條使填充材料熔化的能量射束的導(dǎo)向裝置21。填充材料在工件10接合時(shí)熔化。在圖2中以虛線箭頭標(biāo)示出，導(dǎo)向裝置21與供給裝置19的運(yùn)動(dòng)相耦合，以下就此詳細(xì)說明。能量射束優(yōu)選地是激光束，并且通過準(zhǔn)直透鏡形式的第一自動(dòng)聚焦模塊20、多個(gè)反射鏡22、24 (圖2中表示三個(gè))和透鏡形式的第二自動(dòng)聚焦模塊25進(jìn)行聚焦和/或偏移，使之形成兩條分射束26，所述分射束26在從接合設(shè)備14射出后基本對(duì)稱地延伸至線材18，其中在能量射束的一條分射束26與線材18之間存在一個(gè)至少為5°的夾角α。尤其是，第一自動(dòng)聚焦模塊20 (示意表示在圖2中)形成一條直徑可調(diào)的平行定向的激光束。激光束的直徑可以沿著箭頭所示的平行于光學(xué)軸線的方向通過移動(dòng)第一自動(dòng)聚焦模塊20進(jìn)行調(diào)整。在激光束借助第一反射鏡22轉(zhuǎn)向后，通過兩個(gè)錯(cuò)開設(shè)置的反射鏡24進(jìn)行射束分割。為此目的，這兩個(gè)錯(cuò)開設(shè)置的反射鏡24僅將一半伸入激光束內(nèi)，并且只引導(dǎo)一條分射束26，亦即半條激光束，轉(zhuǎn)向到第二自動(dòng)聚焦模塊25上確定位置。第二條半條激光束，亦即第二分射束26，同樣被錯(cuò)開設(shè)置的第二個(gè)反射鏡24反射至第二自動(dòng)聚焦模塊25上，并由 此射向第二自動(dòng)聚焦模塊25的另一個(gè)位置。通過所述錯(cuò)位設(shè)置，為加工點(diǎn)形成兩條獨(dú)立的分射束26。在分割射束的轉(zhuǎn)向裝置內(nèi)固定反射鏡24的支架，可以在裝配時(shí)在任意方向上校準(zhǔn)反射鏡24。此外，借助這種校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可以就兩條分射束調(diào)整其強(qiáng)度分配。這一系統(tǒng)既可以對(duì)稱調(diào)整，亦即將兩條分射束調(diào)整為相同強(qiáng)度，也可以使每條分射束具有不同強(qiáng)度。也就是說，此光學(xué)鏡片系統(tǒng)有兩個(gè)自動(dòng)聚焦模塊。第一自動(dòng)聚焦模塊20用于使發(fā)散的激光束準(zhǔn)直，亦即使激光束平行定向，以及用于調(diào)整射束光斑尺寸。第二自動(dòng)聚焦模塊25是聚光透鏡，借助它使兩條分射束26聚焦并偏移，從而使它們彼此疊加地移動(dòng)。為此，第二自動(dòng)聚焦模塊25用于聚焦。第二自動(dòng)聚焦模塊25沿ζ方向與供給裝置19的運(yùn)動(dòng)相耦合。尤其是，在圖2中以虛線箭頭標(biāo)示出，供給裝置19通過伸縮臂29與導(dǎo)向裝置21連接。固定有探測(cè)元件46的伸縮臂29可以沿ζ方向調(diào)整(見圖2中的箭頭)。第二自動(dòng)聚焦模塊25也可以沿ζ方向調(diào)整(見圖2中的箭頭)。第二自動(dòng)聚焦模塊25根據(jù)伸縮臂29的偏移進(jìn)行移動(dòng)。由此保證，以一個(gè)角度相互匯聚的分射束26始終沿X和y方向以及相對(duì)于線材18具有相同的位置。調(diào)整時(shí)尤其使用電動(dòng)促動(dòng)器45。圖3用透視側(cè)視圖表示能量射束的兩條分射束26，在此可以看出，每條分射束26在俯視圖(見圖4)中呈半圓形或半殼形，其中線材18沿進(jìn)給方向X處于兩個(gè)半圓形或半殼形分射束26之間。在此位置，當(dāng)接合設(shè)備14工作時(shí)達(dá)到接縫12期望的深度。在加工光學(xué)系統(tǒng)處于裝配狀態(tài)時(shí)，使用者可以設(shè)定半圓或半殼沿X方向相對(duì)于線材的位置，以及同樣設(shè)定兩個(gè)半月體在X方向上彼此的間距。在圖5不意地不出，能量射束的導(dǎo)向裝置21與第一傳感器28和第二傳感器30連接，以下就此詳細(xì)說明。導(dǎo)向裝置21被設(shè)計(jì)為，使能量射束的分射束26根據(jù)兩個(gè)傳感器28、30的信號(hào)偏移和/或聚焦。尤其是，通過改變一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)聚焦模塊的位置和/或一個(gè)或多個(gè)反射鏡22的位置，使分射束2側(cè)向偏移。例如通過調(diào)整自動(dòng)聚焦模塊，改變分射束26的焦點(diǎn)。通過一條或多條分射束26的側(cè)向偏移，校正能量射束的位置。如圖4所示，分射束26可以相對(duì)于線材18的末端定位，以使所述線材18精確地定位在兩條分射束26之間。
如所述內(nèi)容，導(dǎo)向裝置20接收第一傳感器28的信號(hào)。第一傳感器28測(cè)取線材18的側(cè)向偏移，亦即線材18沿y方向的偏移。第一傳感器28具有圖2中不意表不的攝像頭32。攝像頭32安裝在接合設(shè)備14上并產(chǎn)生線材18的圖像。所產(chǎn)生的圖像由分析裝置34借助灰度值特征進(jìn)行分析，以測(cè)取線材18相對(duì)于接合縫11的位置并由此測(cè)取線材18的側(cè)向偏移量。然后，根據(jù)所獲得的線材18的側(cè)向偏移量，使能量射束偏移(沿X和/或y方向)和/或聚焦(沿y方向)。由此，當(dāng)線材18離接合邊緣的距離改變時(shí)，不必改變整個(gè)接合設(shè)備14相對(duì)于接合邊緣的距離，而是只須改變能量射束相對(duì)于線材末端的位置。
可選的是，安裝在接合設(shè)備14上的攝像頭32可在線材18后方為其攝影。之后，線材18的圖像在一個(gè)光學(xué)元件(未表示)上成像并且分析裝置34可以測(cè)取線材18的側(cè)向偏移。作為使線材18在其上成像的光學(xué)元件，可使用例如四象限光電二極管(簡稱QPD)、位置靈敏探測(cè)器(簡稱PSD)或光電二極管單元(簡稱PDA)。線材18的側(cè)向偏移也可以借助電感式傳感器測(cè)取。這種電感式傳感器發(fā)出一個(gè)在線材18內(nèi)引起渦流的電磁場(chǎng)。預(yù)設(shè)的振蕩器可以識(shí)別渦流的變化。由此可以測(cè)取線材18的側(cè)向偏移并向?qū)蜓b置21發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。同樣優(yōu)選的是，可以借助激光三角測(cè)量法測(cè)取線材18的位置。在激光三角測(cè)量法中，從光源射出的射束射向線材，接著反射的射束被接收器接收。因?yàn)楣庠磁c接收器之間的距離保持不變而且是已知的，所以由此可以獲得線材的位置并向?qū)蜓b置21發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。此外，如所述內(nèi)容，導(dǎo)向裝置21還收到第二傳感器30的信號(hào)。第二傳感器30檢測(cè)與線材18的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量并且具有一個(gè)在圖6放大圖中所示的傳感器35。傳感器35被設(shè)置用于測(cè)取作用在線材18末端的力。線材18在軟軸36內(nèi)導(dǎo)引，其中軟軸36彎轉(zhuǎn)90°，以達(dá)到消除使線材18移動(dòng)的作用力的目的。軟軸36的端部固定在支架38上，從而基于線材18的進(jìn)給力將其從要產(chǎn)生的接合縫12處推開。所述力可例如借助傳感器35測(cè)取。傳感器35例如是一個(gè)彈簧彈性元件，在接合邊緣區(qū)域內(nèi)作用在線材上的進(jìn)給力決定其彈簧壓縮量。還可以使用電阻應(yīng)變片取代彈簧彈性元件，以測(cè)取與線材的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量。線材18也可以裝在一個(gè)特殊形狀的管內(nèi)并且沿ζ軸軸向抵觸在接合過程平面上。為此特殊形狀的細(xì)管可以以較小的摩擦力導(dǎo)引線材，但與此同時(shí)可以傳遞由于沿ζ方向距離的變化所產(chǎn)生的力。所述線材導(dǎo)引模塊被設(shè)計(jì)為，可以沿任意方向(x、y和ζ方向)進(jìn)行設(shè)置。同樣可以設(shè)置線材的自由長度。此外，所述線材導(dǎo)引模塊可以固定在伸縮臂上并且具有用于探測(cè)ζ方向上的位移和位置的傳感器。通過抵觸在加工面上的線材18傳遞所述位移。所述信號(hào)用于為透鏡系統(tǒng)20、24預(yù)先設(shè)定位移量?？蛇x的是，也可以設(shè)置能測(cè)取作用在線材18上力的滾輪。如所述內(nèi)容，能量射束的分射束26根據(jù)兩個(gè)傳感器28、30的信號(hào)偏移和/或聚焦，為的是如圖4所示使線材18的末端在分射束26之間準(zhǔn)確定位。較長的自由長度使線材18彎折。因此線材18在通過分射束26形成的空隙內(nèi)游動(dòng)，而這又促成了最佳熔化。由此，線材18可基于其較長的自由長度在X方向上略有前后彈動(dòng)。圖2中示出回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器40，借助它可使部分接合設(shè)備14繞回轉(zhuǎn)軸42旋轉(zhuǎn)，以改變線材18和分射束26的側(cè)向位置。側(cè)向的過程控制或?qū)?y方向)通過回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器40實(shí)現(xiàn)。通過力的控制實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)向。在此，線材18側(cè)面支靠在接縫上。在這種情況下產(chǎn)生的力由力傳感器測(cè)量，并通過相應(yīng)的調(diào)整再傳給回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器40用于預(yù)先設(shè)定位移量。在接合設(shè)備14上還具有促動(dòng)器44，可使部分接合設(shè)備14沿垂直方向(亦即沿ζ方向)運(yùn)動(dòng)。此夕卜，可借助另一個(gè)促動(dòng)器45對(duì)第二自動(dòng)聚焦模塊25如所述在垂直方向上進(jìn)行調(diào)整。設(shè)置在線材18前方的探測(cè)元件46 (見圖2和3)測(cè)取作用的垂直和/或側(cè)向(亦即沿ζ方向和沿y方向的)力，并由此測(cè)取接合設(shè)備14相對(duì)于要連接工件10的位置。探測(cè)元件可以沿任意方向調(diào)整并可具有一個(gè)通道(未表示)，在產(chǎn)生連接期間可通過該通道供給助焊劑和/或添加氣體。供給裝置19借助促動(dòng)器48(示意性地表示在圖2中)被施加朝向所要制造的接縫12的作用力，由此將線材18貼靠在要連接的工件10上。圖7示出噴嘴50，通過其供給線材18。在噴嘴50內(nèi)沿進(jìn)給方向(x方向)開設(shè)有一個(gè)隙縫或切口 52。所述切口 52使線材18在X方向上具有較長的自由長度或較大的自由度并使其可沿進(jìn)給方向位移，與此同時(shí)由于線材18在y方向上具有較短的自由長度，故可以沿此方向更準(zhǔn)確地定位線材18。在加工過程中，可以同軸于線材和/或能量射束輸送保護(hù)氣體或空氣(未表不)。 輸送的氣體用作過程氣體和/或緊隨所述過程地冷卻受熱負(fù)荷的工件。除自動(dòng)聚焦模塊和反射鏡外，還可以設(shè)置兩塊平面平行的板(未表示)。借助這些平面平行的板可以偏移能量射束。
權(quán)利要求
1.一種借助填充材料用于材料接合式連接的接合設(shè)備，其具有將線材(18)作為填充材料的供給裝置，所述供給裝置被設(shè)計(jì)為，在接合設(shè)備(14)工作時(shí)以預(yù)設(shè)的進(jìn)給速度供給線材(18)，并且所述接合設(shè)備(14)還具有用于包含至少兩條分射束(26)的使線材(18)熔化的能量射束的導(dǎo)向裝置(21)， 其特征在于， 接合設(shè)備(14)具有第一傳感器(28)用于測(cè)取線材(18)的側(cè)向偏移，以及第二傳感器(30)用于測(cè)取與線材(18)的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量，其中，能量射束的導(dǎo)向裝置(21)與第一和第二傳感器(28、30)連接并配置為，根據(jù)第一和第二傳感器(28、30)的輸出信號(hào)偏移和/或聚焦能量射束。
2.如權(quán)利要求I所述的接合設(shè)備，其特征在于，第一傳感器(28)包含與供給裝置(19) 或線材(18)相連接的傳感器，該傳感器被設(shè)計(jì)用于測(cè)取由線材(18)的側(cè)向偏移引起的力。
3.如權(quán)利要求I所述的接合設(shè)備，其特征在于，第一傳感器(28)具有攝像頭(32)和分析裝置(34)，其中分析裝置(34)分析由攝像頭(32)生成的圖像，以測(cè)取線材(18)的側(cè)向偏移。
4.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，第二傳感器(30)包含與供給裝置(19)或線材(18)相連接的傳感器(35)，該傳感器被設(shè)計(jì)用于測(cè)取與線材(18)的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量。
5.如權(quán)利要求4所述的接合設(shè)備，其特征在于，線材(18)在軟軸(36)內(nèi)導(dǎo)引，其中，面向線材末端的軟軸(36)的末端固定在支架(38)上并且傳感器(35)被配置和設(shè)計(jì)為，可測(cè)取作用在軟軸(36)上的力。
6.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，具有用于測(cè)取線材(18)或供給裝置(19)的垂直偏移的傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的接合設(shè)備，其特征在于，用于測(cè)取垂直偏移的傳感器是電容傳感器。
8.如權(quán)利要求6所述的接合設(shè)備，其特征在于，用于測(cè)取垂直偏移的傳感器是安裝在攝像頭中的自相關(guān)傳感器。
9.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，能量射束的至少兩條分射束(26)基本上相對(duì)于線材(18)對(duì)稱地被導(dǎo)向，其中，在能量射束的分射束(26)與線材(18)之間存在一個(gè)至少為5°的夾角(α )。
10.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，具有至少一個(gè)自動(dòng)聚焦模塊(20、25)，其根據(jù)第一和第二傳感器(28、30)的輸出信號(hào)聚焦能量射束。
11.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，具有一個(gè)或多個(gè)以反射鏡(22,24)和/或平面平行板形式存在的作用裝置，用以偏移和/或分割能量射束。
12.如權(quán)利要求10所述的接合設(shè)備，其特征在于，在接合設(shè)備上具有使部分接合設(shè)備(14)可沿垂直方向位移的促動(dòng)器(44、45)。
13.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，部分接合設(shè)備(14)可借助回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(40)繞回轉(zhuǎn)軸(42)旋轉(zhuǎn)。
14.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，具有探測(cè)元件(46)，其可以探測(cè)作用在探測(cè)元件(46)上的垂直和/或側(cè)向力。
15.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，供給裝置(19)可借助促動(dòng)器(48)被施加朝向所要產(chǎn)生的接縫(12)的作用力。
16.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，能量射束的導(dǎo)向裝置(21)被配置為，使能量射束橫向于和沿進(jìn)給方向偏移。
17.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接合設(shè)備，其特征在于，設(shè)有帶有切口(52)的噴嘴(50)，借助該噴嘴供給線材(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助填充材料(18)用于材料接合式連接的接合設(shè)備(14)，其具有將線材(18)作為填充材料的供給裝置，所述供給裝置被設(shè)計(jì)為，在接合設(shè)備(14)工作時(shí)以預(yù)設(shè)的進(jìn)給速度供給線材(18)，并且所述接合設(shè)備(14)還具有用于包含至少兩條分射束(26)的使線材(18)熔化的能量射束的導(dǎo)向裝置(21)。所述接合設(shè)備(14)具有第一傳感器用于測(cè)取線材(18)的側(cè)向偏移以及第二傳感器用于測(cè)取與線材(18)的進(jìn)給相關(guān)聯(lián)的量，其中能量射束的導(dǎo)向裝置(21)與第一和第二傳感器連接并配置為，根據(jù)第一和第二傳感器的輸出信號(hào)偏移和/或聚焦能量射束。
文檔編號(hào)B23K26/03GK102648070SQ201080055318
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者H.霍尼格, I.哈施克, J.伯恩德爾, S.沃爾特, T.基施克 申請(qǐng)人:寶馬股份公司, 掃描音速M(fèi)i有限責(zé)任公司