[发明专利]人工激光焊接金属部件的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请是2005年8月30日提交的题为“激光器控制系统(LaserControl System)”的美国专利申请11/215277的部分继续申请，此处通过引用将其全部内容包含于本文之中。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术。具体地，本发明涉及人工激光焊接金属部件、同时用安全控制系统保护使用者的方法。

背景技术

激光器产生用于不同的工业应用(如激光焊接)的激光。激光焊接技术适于恢复损坏的金属部件和连接多个金属部件。就恢复损坏的金属部件而言，使用期间的化学和摩擦蚀损可导致工业金属部件的损坏。这类损坏一般包括金属部件上的裂纹或孔，而这些裂纹或孔导致金属部件不能正常工作。作为用新部件代替损坏的金属部件的替代形式，可以通过焊接处理(如激光焊接)来恢复损坏的金属部件，其中，熔化填充金属，并将它们熔合到裂纹和孔以封闭上述损伤。然后，可以将恢复的金属部件重新用于特定的工业应用。

由于激光束的固有性质，已经执行了大量的安全措施来保护使用者，使其免于收到身体上的伤害。出于安全上的考虑，美国国家标准学会(ANSI)提出了ANSI Z136.1-2000，该标准提供了关于多种激光器的安全使用的指南和建议。一种用于避免因偶然接触激光束而导致的伤害和烧伤的常见技术涉及使用自动激光焊接系统，该系统避免了使用者与激光的直接交互。自动激光焊接系统试图通过计算机视觉、神经网络和计算机算法来模拟人工焊接。然而，因为所需的部件配置的多样性，仍然需要能在较好地操控部件的同时降低使用者受到伤害的风险的激光焊接技术。

发明内容

本发明涉及利用产生激光束的激光器焊接金属部件的方法。该方法包括使用者用手向邻近金属部件且处于激光束的路径上的处理位置人工进给填充材料的连续部分。该方法也包括产生激光束(该激光束熔化人工进给的填充材料的连续部分)，并冷却填充材料的熔化的连续部分，从而使得熔化的连续部分熔合到金属部件。而且，该方法包括根据感测的使用者的手相对于激光束的位置来控制激光束的强度。

附图说明

图1为激光器装置的侧视图，该装置包括处于收缩位置的具有手套的激光控制安全系统。

图2为激光器装置的侧视图，该装置包括处于收缩位置的具有手套的激光控制安全系统，并包括金属管和填充材料供应线轴(spool)。

图3为激光器装置的侧视图，该装置包括在激光焊接处理期间处于部分伸展位置的、具有手套的激光控制安全系统。

图4为激光器装置的侧视图，该装置包括处于伸展位置的具有手套的激光控制安全系统。

图5为激光器装置的侧视图，该装置包括处于收缩位置的具有手套的另一种激光控制安全系统。

图6为激光器装置的侧视图，该装置包括在激光焊接处理期间处于部分伸展位置的、具有手套的另一种激光控制安全系统。

图7为激光器装置的侧视图，该装置包括处于伸展位置的具有手套的另一种激光控制安全系统。

具体实施方式

图1-4为激光器装置10的侧视图，该装置是适于通过激光辐射来焊接金属部件的工业激光系统。在本文中，术语“焊接”是指通过加热(如来自激光辐射的热)将至少两个金属部件连接在一起的技术，并包括使用填充材料的恢复焊接和钎焊。激光器装置10包括底座12，壳体14，激光器16，激光束18，控制20，踏板激励器22和安全系统24。

图1-3示出了处于离开激光束18的、并处于标定的危险区域28之外的偏移位置的使用者的手26，其中，激光器16产生工作水平强度的激光束18来焊接金属部件。图4示出了处于激光束18的标定的危险区域28之内的使用者的手。如以下讨论的，当使用者的手26在激光束18的标定的危险区域28之内移动时，安全系统24控制激光器16来将激光束18的强度从工作水平降低到备用水平。这样便降低了因暴露在激光束18下而造成潜在伤害的风险。