DE19605018A1

DE19605018A1 - Verfahren zum Überwachen der Verschmutzung eines Schutzglases einer Laserschweißoptik beim Laserschweißen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19605018A1
Application number: DE19605018A
Authority: DE
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Verschmutzung eines Schutzglases einer Laserschweißoptik beim Laserschweißen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Durch führung eines derartigen Verfahrens, mit einem Laser, einer eine Fokussierlinse aufweisenden Arbeitsoptik und einem in Laserstrahlrichtung der Fokussierlinse nachgeordneten Schutzglas.

Optiken zum Laserschweißen werden mit Schutzgläsern vor entstehendem Rauch und Spritzern geschützt. Bei ungünstigen Bedingungen und auch bei längeren Bearbeitungszeiten eines Werkstücks verschmutzen die Schutzgläser zunehmend. Das kann das Schweißergebnis negativ beeinflussen, indem z. B. die Einschweißtiefe geringer wird, oder auch die Zerstörung des Schutzglases selbst durch erhöhte Absorption der transmittierten Laserstrahlung zur Folge habe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art sowie eine Anordnung zu seiner Durchführung derart zur Verfügung zu stellen, daß eine kritische Beeinflussung des Schweißergebnisses und/oder eine Zerstörung des Schutzglases selbst durch erhöhte Absorption der transmittierten Laserstrahlung infolge einer zu starken Verschmutzung des Schutzglases ausgeschlossen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit zunehmender Verschmutzung des Schutzglases ansteigende Anteil des transmittierten Laserlichtes, der transversal in das Schutzglas eingekoppelt wird, erfaßt und bei Erreichen eines bestimmten, an die Laserleistung angepaßten Schwell wertes des transversal eingekoppelten Anteils des trans mittierten Laserlichtes ein Signal elektronisch erzeugt wird, das den für das Schweißergebnis kritischen Ver schmutzungsgrad des Schutzglases und dessen erforderlichen Austausch anzeigt.

Vorteilhafterweise kann der Verschmutzungsgrad des Schutz glases On- oder Off-Line überprüft werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Ver fahrens zeichnet sich aus durch einen an der Stirnseite des Schutzglases so angebrachten Detektor, daß die an der Unterseite des Schutzglases gestreute Laserstrahlung von dem Detektor meßbar ist, und durch eine mit dem Ausgang des Detektors und der Laserquelle verbundene Elektronik, die eine Signalerzeugungseinrichtung einschließt, von der bei einem vom Detektor gemessenen Schwellwert des transversal in das Schutzglas eingekoppelten Anteils des trans mittierten Laserlichtes ein Signal erzeugbar ist, das den für das Schweißergebnis kritischen Verschmutzungsgrad des Schutzglases und dessen erforderlichen Austausch anzeigt.

Mit zunehmender Verschmutzung des Schutzglases beim Laserschweißen eines Werkstücks nimmt auch der Anteil des transmittierten Laserlichtes zu, der transversal in das Schutzglas eingekoppelt und fortlaufend von dem an der Stirnseite des Schutzglases angebrachten Detektor gemessen wird. Wird ein bestimmter Schwellwert des genannten Anteils erreicht, der an die Laserleistung angepaßt ist, wird durch eine an sich bekannte geeignete Elektronik das Signal für die kritische Verschmutzung des Schutzglases gegeben, das dann ausgetauscht werden muß. Auf diese Weise ist auf äußerst einfache Art eine kritische Beeinflussung des Schweißergebnisses und/oder eine Zerstörung des Schutz glases selbst durch erhöhte Absorption der transmittierten Laserstrahlung infolge einer zu starken Verschmutzung des Schutzglases verhinderbar.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 eine Ansicht eines durch Einbrand und Schweiß rauch Verschmutzungen aufweisenden Schutzglases, wobei der Verlauf der Laserstrahlung gezeigt ist, und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Detektor signals vom Verschmutzungsgrad des Schutzglases zeigt.

Wie aus dem Prinzipaufbau der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 1 hervorgeht, wird beim Laser schweißen eines Werkstücks 1 die von einem Laser 2 aus gesandte Laserstrahlung 3 von einer in einer Arbeitsoptik 4 integrierten Fokussierlinse 5, der in Laserstrahlrichtung ein Schutzglas 6 nachgeordnet ist, auf der Oberfläche 7 des Werkstücks 1 im Schweißpunkt 8 fokussiert. An einer Stirn seite 9 des Schutzglases 6 ist, wie insbesondere auch Fig. 2 verdeutlicht, ein Detektor 10 angebracht, von dem die an der Unterseite 11 des Schutzglases 6 gestreute bzw. der transversal in das Schutzglas 6 eingekoppelte Anteil 3a des transmittierten Laserlichtes 3 fortlaufend gemessen wird. Mit der Bildung zunehmender Verschmutzungen 12 durch Einbrand und Schweißrauch an der Unterseite 11 des Schutz glases 6 nimmt auch der transversal in letzteres einge koppelte Anteil 3a der transmittierten Laserstrahlung 3 zu. Der Ausgang 13 des Detektors 10 ist, wie Fig. 1 zeigt, mit dem Laser 2 über eine geeignete Elektronik 14 verbunden, in der eine Einrichtung 15 zur Erzeugung eines Signals bei einem vom Detektor 10 erfaßten Schwellwert des Anteils 3a des transversal in das Schutzglas 6 eingekoppelten Laser lichtes 3 integriert ist. Das bei dem Schwellwert, der an die Laserleistung angepaßt ist, erzeugte Signal signali siert einen für das Schweißergebnis und/oder eine Zerstö rungsgefahr des Schutzglases 6 kritischen Verschmutzungs grad des letzteren sowie den erforderlichen Austausch des Schutzglases 6 der Arbeitsoptik 4 der Anordnung.

Das Diagramm gemäß Fig. 3 verdeutlicht die Abhängigkeit des Detektorsignals von dem Verschmutzungsgrad des Schutzglases 6.

Bezugszeichenliste

1 Werkstück
2 Laser
3 Laserstrahlung
3a Anteil des transversal eingekoppelten Laserlichtes
4 Arbeitsoptik
5 Fokussierlinse
6 Schutzglas
7 Oberfläche des Werkstücks
8 Schweißpunkt
9 Stirnseite des Schutzglases
10 Detektor
11 Unterseite des Schutzglases
12 Verschmutzungen
13 Detektorausgang
14 Elektronik
15 Signalerzeugungseinrichtung

Claims

1. Verfahren zum Überwachen der Verschmutzung eines Schutzglases einer Laserschweißoptik beim Laserschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit zunehmender Ver schmutzung des Schutzglases ansteigende Anteil des transmittierten Laserlichtes, der transversal in das Schutzglas eingekoppelt wird, erfaßt und bei Erreichen eines bestimmten, an die Laserleistung angepaßten Schwellwertes des transversal eingekoppelten Anteils des transmittierten Laserlichtes ein Signal elektronisch er zeugt wird, das den für das Schweißergebnis kritischen Verschmutzungsgrad des Schutzglases und dessen erforder lichen Austausch anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungsgrad des Schutzglases On- oder Off-Line überwacht wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, mit einem Laser, einer eine Fokussierlinse aufweisenden Arbeitsoptik und einem in Laserstrahlrichtung der Fokussierlinse nachgeordneten Schutzglas, gekennzeich net durch einen an einer Stirnseite (9) des Schutzglases (6) so angebrachten Detektor (10), daß die an der Unter seite (11) des Schutzglases (6) gestreute Laserstrahlung (3a) von dem Detektor (10) meßbar ist, und durch eine mit dem Ausgang (13) des Detektors (10) und der Laserquelle (2) verbundene Elektronik (14), die eine Signalerzeugungs einrichtung (15) einschließt, von der bei einem vom Detektor (14) gemessenen Schwellwert des transversal in das Schutzglas (6) eingekoppelten Anteils (3a) des trans mittierten Laserlichtes (3) ein Signal erzeugbar ist, das den für das Schweißergebnis kritischen Verschmutzungsgrad des Schutzglases (6) und dessen erforderlichen Austausch anzeigt.