[发明专利]具有能摆动的压紧辊的激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于以透射技术将由塑料制成的工件连接起来的 激光装置，这种激光装置具有加工头，所述加工头具有针对激光束的 聚焦装置。在此，离工件最近的聚焦装置具有构造为辊子的以能够旋 转的方式得到支承的圆柱形透镜，该圆柱形透镜使所述激光束沿一个 唯一的轴线聚焦并且在一围绕着激光束的入射处的区域中线形地挤压 所述工件。

背景技术

在透射技术中，有待连接的工件的彼此邻接的接触面在激光束的 作用下熔化并且在随后的冷却中在压力下彼此相连接。这种使用激光 束的塑料焊接的方法得到普遍公开。在该焊接方法中重要的是，在焊 接过程中将工件彼此夹紧在一起，因为对于良好的焊接连接来说重要 的前提不仅是能量的计量，而且是在有待连接的表面之间的直接的机 械接触。此外，从实践中在大量不同的实施方式中公开了激光装置。

尤其对于三维的焊接轮廓而言，在应该在整个焊接轮廓的范围内 同时向工件施加足够的接触压力时，用传统的夹紧件来夹紧工件这种 做法经证实是麻烦的。为此从现有技术中公开，将激光束引导到有待 连接的位置上并且同时通过机器人操纵的加工头对工件进行机械挤 压。

专利文件EP 1 405 713 B1公开了一种激光装置，在该激光装置中 要么逐点地精确地在激光束入射的位置上要么也面状地在围绕着激光 束的入射处的区域中或者沿横向于激光束的相对运动的线条来对工件 进行挤压。这提供这样的可能性，也就是将所需要的夹紧力同时用激 光束沿能够编程的焊接轮廓持续地但始终逐点地沿一条线条或者在特 定的区域中施加到恰好进行焊接过程并且在实际上需要夹紧力的位置 上。可以进行三维运动的加工头能够实现这一点，该加工头能够相对 于工件以保持相同的间距来运动并且承担机械的压紧力以及激光能量 的传递工作。

加工头与有待焊接的工件之间的相对运动不断地在机械接触下进 行，而其中在激光束的入射处优选通过对红外线辐射来说透明的辊子 来挤压工件。比如由玻璃或塑料制成的压紧辊是加工头的用于激光束 的聚焦装置的组成部分。该压紧辊由此具有圆柱形透镜的光学性能， 而圆柱形透镜则将激光束线形地沿一根唯一的轴线聚焦到工件的接触 面上。作为压紧辊起作用的圆柱形透镜以能够旋转的方式固定在加工 头上，用于防止不必要的机械摩擦。在离开焊接轮廓时，圆柱形透镜 以滚动的运动在工件的表面上运动，其中激光束可以作为线条沿进给 方向或者横向于进给方向入射到工件上。

对工件进行挤压的圆柱形透镜在公开的激光装置上以能够在中心 旋转的方式支承在两个端面上，其中透镜的相对于加工头的位置不能 改变。圆柱形透镜的中轴线相对于加工头的纵轴线并且由此也相对于 聚焦装置的光学轴线固定地调节到位并且优选与这二者形成90度的 角。为了压紧力以及激光束可以理想地作用于工件，在此需要以预先 给定的速度沿焊接轮廓来导引加工头并且在这过程中始终使该加工头 垂直于正要连接的位置定向。为此，由机器人系统对加工头的运动进 行精确控制，机器人系统按照所编程的设定值来确定加工头的相对于 工件的运动速度、运动行程及定向。在三维的工件轻微变形或者说工 件上有较小不平之处的情况下，加工头以及由此起挤压作用的圆柱形 透镜的经过编程的姿势有别于理想的相对于工件的位置，这降低了所 产生的焊缝的质量。

发明内容

根据这种现有技术，本发明的任务是，提出一种方案，利用该方 案总是在工件上保证均匀的压紧力。

按本发明，该任务通过一种具有权利要求1所述特征的激光装置 得到解决。其它有利的设计方案可从从属权利要求中获得。

按照本发明，加工头具有用于能够旋转的圆柱形透镜的摆动悬架。 这能够使圆柱形透镜总是精确地相切地抵靠在工件的与所述加工头对 置的表面上。由此由所述加工头施加的压紧力始终垂直地传入所述工 件中，从而在所有焊接处以相同的方式以指定的程度对所述工件进行 挤压。

如果所述加工头的相对于工件的姿势不是绝对垂直，那么，一旦 所述圆柱形透镜碰到工件，它就自动地围绕着自身中心偏转。由此所 述圆柱形透镜有能力自主地改变其相对于所述加工头的定向，其中这 种连接的方式不允许所述圆柱形透镜的虚拟的旋转轴线沿加工头的运 动方向进行运动而仅仅允许沿所述加工头的纵轴线的方向定向。所述 圆柱形透镜因而仅仅可以围绕着一根垂直于所述加工头的运动方向的 轴线翻转。