DE602005002677T2

DE602005002677T2 - Verfahren und Vorrichtung zum robotunterstützten und ferngesteuerten Laserschweissen mit einer vereinfachten Kontrolle der Fokussierrichtung des Laserstrahles

Info

Publication number: DE602005002677T2
Application number: DE602005002677T
Authority: DE
Inventors: Roberto Menin
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: DE602005002677D1; EP1600244B2; ES2294586T5; JP2005334972A; US8148662B2; CA2502972A1; US20090230100A1; MXPA05005521A; BRPI0502062A; CN1701901A; US7560659B2; EP1600244A1; US20050263499A1; ATE374667T1; KR20060046185A; EP1600244B1; ES2294586T3; ITTO20040361A1; CN100500358C; DE602005002677T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 für ein roboterunterstütztes Laserschweißen, nämlich zum Verschweißen von Blechstrukturen, zum Beispiel Konstruktionen, die Anordnungen von Fahrzeugkarosserien oder Fahrgestellen bilden, oder auf Konstruktionen, die sich nicht auf das Gebiet der Kraftfahrzeuge bezieht.
Vor langer Zeit hatte der Anmelder Vorrichtungen zum Laserschweißen von Kraftfahrzeugstrukturen vorgeschlagen (siehe zum Beispiel europäische Patente Nr. EP 0 440 001 B1 und Nr. EP 0 440 002 B1 , die sich auf das so genannte "LASERGATE" System beziehen). Das Einsetzen des Laserschweißens für solche Anwendungen hat sich allerdings nicht unmittelbar nach dessen Vorschlag zu Beginn der 90iger Jahre verbreitet. Dies liegt hauptsächlich an der Tatsache, dass Tests, die mit den ersten Ausführungsformen von Laserschweißvorrichtungen vorgenommen wurden, das Vorhandensein verschiedener Probleme, die sich auf eine solche Technologie bezogen, gezeigt haben.
Ein erstes relevantes Problem ist eine Folge der weit verbreiteten Verwendung auf dem Automobilsektor von Blechen, die mit einer äußeren, zink-plattierten Schutzschicht versehen sind. Die Schicht führt zu der Erzeugung von Zinkdämpfen während des Laserschweißens, was oftmals eine gute Schweißqualität gefährdet.
Mit einem solchen Problem hat man sich im Detail in den europäischen Patentanmeldungen Nr. EP 1 238 748 A1 und Nr. EP 1 236 535 A1 befasst und darin offenbart, die zu demselben Anmelder gehören, die sich auf Vorrichtungen beziehen, die in einer einfachen und effizienten Art und Weise die vorstehend angegebenen Hindernisse beseitigen können, indem die Abgabe von Zinkdämpfen, die während des Schweißvorgangs erzeugt werden, vermieden wird. Eine andere Lösung für das Problem von Zinkdämpfen ist auch in der italienischen Patentanmeldung T02002A000760 , die zu dem Anmelder gehört, vorgeschlagen worden.
Es ist allerdings einige Zeit vergangen, bevor das vorstehend erwähnte technische Problem erkannt, studiert und vollständig gelöst wurde, was zumindest teilweise die lange Dauer erklärt, in der die Benutzung des Laserschweißens noch in der Entwicklung auf dem Automobilsektor war.
Ein anderes relevantes Problem, das bei der Anwendung des Laserschweißens zum Zusammenbauen von Kraftfahrzeugstrukturen berücksichtigt werden muss, bezieht sich auf das Erfordernis nach einer Montage mit hoher Qualität unter kurzen Herstellungszeiten. Eine Montagestation für eine Fahrzeugkarosserie oder für eine Unteranordnung davon weist typischerweise eine Mehrzahl von Anordnungs- und Blockierungssystemen auf, um eine korrekte Position der Blechelemente der Konstruktion während des Schweißens sicherzustellen. Dabei ist offensichtlich ein minimaler Schwellwert für die Anzahl der Blockierungssysteme vorhanden, die für die Zwecke angeordnet werden können, unterhalb denen die Geometrie der Konstruktion nicht entsprechend sichergestellt wird, was demzufolge zu einem Montagevorgang mit geringer Qualität führt. Dies führt zu einer relativ "belegten" Schweißstation, die voll mit Blockiersystemen zusammen mit deren Kontrollvorrichtungen zum Umschalten davon zwischen einem offenen Ruhezustand und zu einem geschlossenen Betriebszustand und vice versa, ist. In Bezug auf einen Fall flexibler Schweißstationen, d. h. Stationen, die für verschiedene Typen oder Modelle oder Arten einer Konstruktion, die geschweißt werden soll, arbeiten, ist die Schweißstation auch mit Führungs- und Kontrolleinrichtungen für verschiedene Konstruktionen, die Blockiersysteme tragen, ausgestattet, die schnell gegeneinander in Abhängigkeit von dem Typ einer Karosserie oder einer Unteranordnung zu dem Zeitpunkt, zu dem sie in die Schweißstation führt, austauschbar sind. Die sich daraus ergebende relative Komplexität des Aufbaus der Schweißstation und deren Teile gestaltet offensichtlich die Arbeit der Arbeitsroboter kompliziert, die dazu verwendet werden, die Schweißeinrichtungen (elektrische Schweißkanonen in herkömmlichen Fällen, Laserköpfe zum Laserschweißen) nahe zu den verschiedenen Bereichen der Konstruktion, die geschweißt werden soll, zu bringen.
Sowohl in dem Fall der traditionellen Techniken mit elektrischen Schweißkanonen als auch des Laserschweißens sollten Roboter erfolgreich eine Reihe von Bereichen der Konstruktion, die geschweißt werden soll, erreichen, um die Schweißvorgänge, die ihnen zugewiesen sind, auszuführen. Deshalb sollte, nachdem die Konstruktion, die verschweißt werden soll, die Schweißstation erreicht hat, diese in der Station für eine Dauer verbleiben, die mindestens lang genug ist, um zuzulassen, dass jeder Roboter alle Vorgänge, die ihm zugewiesen sind, ausführt. Es ist offensichtlich, dass die Dauer, die in der Schweißstation benötigt wird, durch Erhöhen der Anzahl der Roboter verringert werden könnte, allerdings ist auch hier wieder ein Schwellwert in Bezug auf diese Möglichkeit aus sowohl ökonomischen Gründen als auch der Tatsache vorhanden, dass, über eine gegebene Anzahl von Robotern hinaus, jeder davon ein Hindernis für den Betrieb eines oder mehrerer Roboter ist, die sich benachbart zu diesem befinden.
Andererseits wird die Zeit, die durch jeden Roboter benötigt wird, um alle Schweißvorgänge auszuführen, die ihm zugeordnet sind, nicht nur aus der Summe der Zeiten, die für die verschiedenen Vorgänge erforderlich sind, sondern auch aus der Zeit, die jedes mal benötigt wird, um den Bereich, der geschweißt werden soll, zu erreichen, gebildet, und diese Zeit kann insbesondere dann sehr lang sein, wenn der Roboter einem relativ gewundenen Weg folgen muss, um irgendeine gegenseitige Beeinflussung mit Teilen der Konstruktion, die verschweißt werden soll, und mit verschiedenen Blockiersystemen, die darin in Eingriff gebracht sind, zu umgehen.
Andererseits sollte berücksichtigt werden, dass, zu Beginn der Verwendung eines Lasers zum Schweißen von Fahrzeugstrukturen, verfügbare Lasergeneratoren wesentlich weniger effizient und leistungsfähig als solche waren, die derzeit verfügbar sind. Mit der ersten Generation von Lasergeneratoren war es in jedem Fall notwendig, eine relativ nahe Position des Laserkopfs, der durch den Roboter getragen wurde, in Bezug auf die Konstruktion, die verschweißt werden soll, sicherzustellen, so dass, von diesem Gesichtspunkt aus gesehen, die Verwendung eines Lasers nicht besonders vorteilhaft in Bezug auf das traditionelle elektrische Punktschweißen war. Mit derzeit verfügbaren Lasersystemen öffnen dagegen neue, vielversprechende Lösungen den Weg zu einer sehr starken Verringerung der Herstellungskosten.
Die Idee, die hinter dieser Entwicklung steckt und die der Gegenstand von ersten Tests gewesen ist, die durch den Anmelder vorgenommen wurden, besteht in der Handhabung des Laserkopfs mit einem Roboter, Halten davon unter einem vorgegebenen Abstand von der Konstruktion, die verschweißt werden soll, und in einer Anordnungseinrichtung für eine Richtung, die ermöglicht, die Fokussierrichtung des Laserstrahls so zu orientieren, um letzteren entlang der Konstruktion, die verschweißt werden soll, in einer Richtung und unter einer Geschwindigkeit zu verschieben, die nicht direkt von der Richtung der Geschwindigkeit abhängen, mit der der Roboter den Laserkopf verschiebt. Dies wird offensichtlich nicht nur zum Bewegen des Laserstrahls in Bezug auf die Konstruktion, die verschweißt werden soll, in einem gegebenen Bereich ausgenutzt, um eine Schweißnaht zu erhalten, sondern auch und insbesondere für ein schnelles und effizientes Verschweißen von verschiedenen Bereichen der Konstruktion, die verschweißt werden sollen, und zwar während der Verschiebung des Kopfs, die durch den Roboter ausgeführt wird.
Ein Verfahren für ein Laserschweißen und eine Vorrichtung für ein Laserschweißen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 sind aus der EP 1 228 835 A1 bekannt.
Das bekannte System wendet allerdings einen "kartesischen" Roboter und nicht einen "anthropomorphen" Roboter an, und er ist zu dem Roboter "hinzugefügt" und nicht in diesen integriert.
Eine ähnliche Lösung, obwohl sie mit einer Vorrichtung ausgeführt ist, die in die Roboter-Konstruktion "integriert" ist, ist weiterhin der Gegenstand des früheren italienischen Patents, das angemeldet wurde, gewesen. Die Lösung, wie sie in der europäischen Patentanmeldung EP 1 228 835 A1 , die vorstehend erwähnt ist, offenbart ist, ist allerdings sehr komplex, insbesondere darin, dass sie sich auf die Vorrichtung zum Fokussieren und Orientieren des Laserstrahls und dessen Steuereinrichtungen bezieht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Laserschweißen anzugeben, die die vorstehend angegebene Grundidee in einer einfachen und effizienten Art und Weise ausnutzen können, insbesondere gekennzeichnet durch einen extrem einfachen Aufbau und Betrieb.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 und/oder durch eine Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Charakteristika der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Möglichkeit, den Fokussierkopf unter einem Abstand von dem Teil, das verschweißt werden soll, zu halten, ermöglicht eine starke Vereinfachung der Bewegungsbahn des Kopfs, die durch den Roboter während des Schweißens ausgeführt wird. Während des Schweißschritts "fliegt" der Laserkopf über das Teil, das verschweißt werden soll, unter einem Abstand, während gleichzeitig der fokussierte Laserstrahl so orientiert wird, um die Schweißnaht in den verschiedenen Bereichen des Teils auszuführen.
Als eine Regel kann der Fokussierkopf in Bezug auf die Konstruktion, die verschweißt werden soll, unter einer Geschwindigkeit verschoben werden, die höher als die Geschwindigkeit ist, mit der der Laserstrahl eine Schweißerhebung erzeugen sollte. Das bedeutet, dass, wenn jede Erhebung bzw. jeder Schweißpunkt geschweißt wird, die Fokussierrichtung so variiert wird, dass der Laserstrahl noch auf die Naht, die gerade gebildet wird, gerichtet ist, wenn der Kopf bereits aus dem Bereich herausgegangen ist, wo die Naht erzeugt werden soll. Demzufolge ist, wenn die Naht abgeschlossen ist, der Laserkopf bereits weitergegangen und deshalb kann das Schweißen einer neuen Naht durch plötzliches Ändern der Richtung, in der der Laserstrahl hinweist, begonnen werden, um so letzteren gerade in den Bereich zu bringen, in dem die neue Schweißnaht begonnen werden muss.
Weiterhin wird, gemäß der Erfindung, das Ergebnis mit einer Vorrichtung erreicht, die einen äußerst einfachen Aufbau besitzt, die eine Zusatzeinrichtung ist, die an dem Gelenk eines mehrachsigen, anthropomorphen Roboters installiert wird, und die einen vereinfachten Aufbau besitzt, da sie eine Achse für ein Oszillieren der Fokussierrichtung des Laserstrahls besitzt. Dieses Ergebnis wird entweder dadurch erreicht, dass eine Tragestruktur für den Fokussierkopf angeordnet wird, oder dadurch, dass eine optische Einrichtung (zum Beispiel ein oszillierender Spiegel) für die Oszillation des fokussierten Strahls angeordnet wird.
Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, ersichtlich werden, die nur anhand eines nicht einschränkenden Beispiels angegeben wird.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Arbeitsroboters, der mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
2 zeigt eine schematische Ansicht, die die verschiedenen Positionen darstellt, die durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung während eines Schweißvorgangs eingenommen werden.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein einen Arbeitsroboter irgendeines bekannten Typs. Der Anmelder hat für eine lange Zeit Arbeitsroboter des "anthropomorphen" Typs unter Verwendung einer Reihe von Elementen, die drehbar oder gelenkig in Bezug zueinander entsprechend den jeweiligen Reihen der Achsen (typischerweise sechs) montiert sind, hergestellt und vermarktet. Jede der Achsen ist einem elektrischen Steuermotor zugeordnet. Elektrische Motoren werden durch eine Steuereinheit 2 gesteuert, die mit dem Roboter verbunden ist. Die Einheit 2 kann die elektrischen Motoren so steuern, um die gelenkige Roboterstruktur räumlich so zu verschieben, um das äußerste Ende des Roboters, oder "das Gelenk", zu irgendeinem Punkt in einem räumlichen Volumen zu bringen, dem eine Form und Größe gegeben ist.
In dem Fall der Erfindung ist eine Hilfsvorrichtung 3 an dem Robotergelenk montiert, wobei die Vorrichtung einen Fokussierkopf 4, um einen Laserstrahl, der von einer Laserquelle kommt (nicht in der Zeichnung dargestellt), und der durch ein optisches Faserbündel 5 zu der Vorrichtung 3 geführt ist, auf einen Schweißfleck oder -bereich W zu fokussieren. In 1 ist das optische Faserbündel 5 außerhalb der Roboterstruktur angeordnet. Allerdings kann das optische Faserbündel zumindest teilweise innerhalb der Roboterstruktur angeordnet werden, wie dies in den früheren Patentanmeldungen, die zu demselben Anmelder gehören, vorgesehen und vorgeschlagen ist.
Die Vorrichtung 3 besitzt, wie 1 zeigt, einen vereinfachten Aufbau, der einen Basisbereich 6, der so ausgelegt ist, um steif mit dem Robotergelenk verbunden zu sein, und einen Bereich 7, der den Fokussierkopf 4 enthält, der auf dem Bereich 6 ruht, der um eine Achse 8 oszilliert, umfasst. Der Grundrahmen 6 ist auch mit Motoren irgendeines bekann ten Typs ausgestattet, um die Oszillation des Rahmens 7, der den Fokussierkopf 4 trägt, um die Achse 8 zu steuern. Die Motoren werden durch eine gesonderte Steuereinheit, die mit der Robotersteuereinheit 2 in Verbindung steht, gesteuert, oder sie können auch durch elektrische Einrichtungen gesteuert werden, die in die Robotersteuereinheit 2 integriert sind, um eine Steuerung der Vorrichtung entsprechend den Erfordernissen, die nachfolgend spezifiziert sind, sicherzustellen.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 9 global eine Konstruktion, die verschweißt werden soll, zum Beispiel ein Paar von gepressten Blechen, die so ausgelegt sind, um miteinander entlang deren Umfang durch Anbringen einer Reihe von Schweißpunkten, verbunden zu werden. Ein Beispiel solcher Anwendungen ist das Verschweißen der Konstruktion einer Motorfahrzeugtür. Die Erfindung kann allerdings auch außerhalb des Kraftfahrzeugsektors verwendet werden.
2 stellt die verschiedenen Positionen dar, die durch die Vorrichtung 3 während eines Schweißvorgangs eingenommen werden, in denen eine Mehrzahl von Schweißpunkten 10 ausgeführt werden, wobei die Punkte in einer Linie und unter einem vorgegebenen Längsabstand ausgerichtet sind.
Während des Verfahrensablaufs wird der Roboter 1 so gesteuert, um die Vorrichtung 3 entlang einer Bahn L und mit einer Geschwindigkeit V, die, als eine Regel, höher als die Geschwindigkeit ist, unter der jeder Schweißpunkt 10 erzeugt werden sollte, zu verschieben. Die Steuervorrichtung variiert, während der Roboter die Vorrichtung 3 entlang der gradlinigen Bewegungsbahn L unter einer Geschwindigkeit V verschiebt, die Richtung des fokussierten Strahls F so, dass sich der Bereich W, der durch den Strahl F beleuchtet wird, entlang der Konstruktion 9 unter einer Geschwindigkeit V_w entsprechend zu der Geschwindigkeit, unter der der Schweißpunkt erzeugt werden sollte, verschiebt. Das bedeutet, dass, während der Verschiebung der Vorrichtung 3 entlang der Bahn L (nach rechts in Bezug auf 2), die Richtung des fokussierten Strahls F in Uhrzeigerrichtung (noch unter Bezugnahme auf 2) oszilliert wird, so dass der fokussierte Strahl F den Schweißpunkt 10AB erzeugt, während sich die Vorrichtung 3 von der Position A zu der Position B in 2 verschiebt.
Der fokussierte Strahl F wird, wenn der Schweißpunkt 10AB fertig gestellt ist, plötzlich so oszilliert, um zu dem Anfangsende des neuen Schweißpunkts 10CD gebracht zu werden, während die Vorrichtung 3 die Position C erreicht hat. Diese plötzliche Oszillation führt dazu, dass sich der Teilbereich, der durch den Strahl F beleuchtet ist, unter einer sehr hohen Geschwindigkeit V_v von dem abschließenden Ende des Schweißpunkts 10AB zu dem Anfangsende des Schweißpunkts 10CD verschiebt. Wiederum wird der Schweißpunkt bzw. die Schweißperle 10CD mit dem Roboter 1 ausgeführt, der die Vorrichtung 3 unter einer Geschwindigkeit V höher als die Geschwindigkeit verschiebt, unter der sich der beleuchtete Bereich des Teils entlang des Teils verschiebt, um so den Schweißpunkt 10CD zu erzeugen. Wenn die Vorrichtung 3 die Position D erreicht, hat der fokussierte Strahl F das abschließende Ende der Naht 10CD erreicht und ist bereit, unmittelbar zu der Anfangsposition des Schweißpunkts 10EG zu oszillieren, und zwar entsprechend der Position E der Vorrichtung 3. Nun wird ein neuer Schweißpunkt 10EG so ausgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wenn der fokussierte Strahl F nahe zu dem abschließenden Ende des Schweißpunkts 10EG gelangt, befindet sich die Vorrichtung 3 in einer Position G, wogegen der fokussierte Strahl wieder in Uhrzeigerrichtung von der Richtung, die er in der Position B hatte, zu der Richtung, die er in der Position G hält, gedreht wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung, die vorstehend beschrieben sind, nutzen das Grundprinzip eines Fernlaserschweißens über ein starkes Vereinfachen der Konstruktion für dessen Ausführung dank der Tatsache aus, dass der Roboter von irgendeinem Typ sein kann und dass an ihm die äußerst vereinfachte Fokussier- und Ausrichtungsvorrichtung angebracht ist, die eine Steuerachse 8 besitzt.
Es ist deutlich, dass die Vorrichtung 3 sowohl Einrichtungen, die das Oszillieren um die Achse 8 der Konstruktion, die den Fokussierkopf 4 trägt, ermöglichen, als auch alternative optische Einrichtungen, zum Beispiel einen oszillierenden Spiegel, der die Oszillation der Ausrichtungsrichtung des fokussierten Strahls F ohne Oszillieren der entsprechenden Tragestruktur ermöglicht, aufweisen kann.
Es ist auch deutlich, dass, durch die Grundidee, obwohl die Grundidee der Erfindung dieselbe bleibt, Aufbaudetails und Ausführungsformen in weitem Umfang in Bezug auf das jenige, das nur anhand eines Beispiels beschrieben und dargestellt worden ist, variieren können, allerdings ohne das Grundkonzept der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zum Laserschweißen einer Konstruktion, die aus Blechelementen besteht, wobei – ein mehrachsiger Arbeitsroboter (1) angeordnet ist, der eine Mehrzahl elektrischer Motoren umfasst, die die Bewegung von Elementen des Roboters um die Achsen, zusammen mit einer programmierbaren elektronischen Steuereinheit (2) zum Programmieren der elektrischen Motoren, um ein Endelement des Roboters in irgendeine Position zu verschieben, mit irgendeiner Orientierung und auf irgendeiner Bahn innerhalb eines gegebenen, dreidimensionalen räumlichen Volumens, steuern, – an dem Endelement des Arbeitsroboters (1) eine Hilfsvorrichtung (3) montiert ist, um einen Laserstrahl, der von einer Laserquelle ausgeht, zu fokussieren, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, um den fokussierten Laserstrahl (F) durch Oszillieren von diesem um eine Oszillationsachse (8) zu orientieren, – der Arbeitsroboter (1) so gesteuert wird, um die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang einer gegebenen Bahn (L) nahe zu, obwohl nicht angrenzend an, verschiedene Bereiche der Konstruktion, die verschweißt werden soll, zu verschieben, – die Richtung des fokussierten Laserstrahls (F), während die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang der gegebenen Bahn (1) verschoben wird, mittels der Hilfsvorrichtung (3) variiert wird, um den Bereich (W) der Konstruktion, die verschweißt werden soll, die durch den fokussierten Laserstrahl (B) bestrahlt ist, entlang einer Bahn und/oder unter einer Geschwindigkeit, die nicht direkt von der sich verschiebenden Bahn und der Geschwindigkeit der vorstehend angegebenen Hilfsvorrichtung (3) abhängt, zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass – die Hilfsvorrichtung (3) so ausgelegt ist, um den fokussierten Laserstrahl (F) durch Oszillieren von diesem um eine einzelne Oszillationsachse (8) zu orientieren, – der Arbeitsroboter (1) so gesteuert wird, um die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang einer gradlinigen Bahn (L) parallel zu einer Richtung, entlang der eine Anzahl von Schweißpunkten (10) erhalten werden soll, und orthogonal zu der einzelnen Oszillationsachse (8) zu verschieben, – die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang der gradlinigen Bahn unter einer Geschwindigkeit (V) verschoben wird, die höher als die Geschwindigkeit ist, unter der jeder Schweißpunkt (10) erzeugt werden soll, – die Richtung des fokussierten Strahls (F), während der Roboter die Hilfsvorrichtung (3) entlang der gradlinigen Bahn (L) unter der Geschwindigkeit (V) verschiebt, um die einzelne Oszillationsachse (8) so oszilliert wird, dass sich der Bereich (W), der durch den Strahl (F) bestrahlt ist, entlang der Konstruktion, die verschweißt werden soll, unter einer Geschwindigkeit (V_w) entsprechend zu der Geschwindigkeit, unter der ein Schweißpunkt erzeugt werden soll, verschiebt, – der fokussierte Strahl (F), wenn ein Schweißpunkt (10) abgeschlossen wurde, unmittelbar so oszilliert wird, um auf das Anfangsende eines neuen Schweißpunkts, der erstellt werden soll, gebracht zu werden, so dass sich der Bereich der Konstruktion, der durch den Strahl (F) bestrahlt wird, unter einer sehr hohen Geschwindigkeit (V_v) von dem Abschlussende des vorherigen Schweißpunkts (10AB) zu dem Anfangsende des neuen Schweißpunkts (10CD), der erstellt werden soll, verschiebt.
Vorrichtung zum Laserschweißen einer Konstruktion, die aus Blechelementen besteht, die aufweist: – einen mehrachsigen Arbeitsroboter (1), der eine Mehrzahl elektrischer Motoren, die die Bewegung der Elemente des Roboters um die Achsen steuert und mit einer programmierbaren elektronischen Steuereinheit (2) zum Steuern der elektri schen Motoren, um zu einem Endelement des Roboters (1) in irgendeiner Position, mit irgendeiner Orientierung und auf irgendeiner Bahn innerhalb eines gegebenen, dreidimensionalen räumlichen Volumens zu verschieben, umfasst, – wobei auf dem Endelement des Arbeitsroboters eine Hilfsvorrichtung (3), um einen Laserstrahl (F), der von einer Laserquelle ausgeht, zu fokussieren, montiert ist, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, um den fokussierten Laserstrahl (F) durch Drehen von diesem um eine Oszillationsachse (8) zu orientieren, wobei die Hilfsvorrichtung (3) weiterhin Einrichtungen aufweist, um die Oszillation zu steuern, die durch die elektronischen Steuereinrichtungen gesteuert werden, – wobei die Steuereinheit so programmiert ist, um die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang einer gegebenen Bahn nahe zu, obwohl nicht angrenzend an, verschiedene Bereiche der Konstruktion, die verschweißt werden sollen, zu verschieben, – wobei die Robotersteuereinheit und die elektronische Steuereinrichtung, um die Orientierung des fokussierten Laserstrahls (F) zu führen, so programmiert sind, um die Ausrichtungsrichtung des fokussierten Strahls (F) zu variieren, während die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) durch den Roboter entlang der gegebenen Bahn verschoben wird, um den Bereich (W) der Konstruktion, die verschweißt werden soll, die durch den fokussierten Laserstrahl (B) bestrahlt ist, mit einer Geschwindigkeit und/oder einer Bahn, die nicht direkt von der Verschiebegeschwindigkeit und der Bahn der Hilfsvorrichtung (3) abhängen, zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass – die Hilfsvorrichtung (3) so ausgelegt ist, um den fokussierten Laserstrahl (F) durch Oszillieren von diesem um eine einzelne Oszillationsachse (8) zu orientieren, – die Robotersteuereinheit so programmiert ist, um die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang einer gradlinigen Bahn (L) parallel zu einer Richtung, entlang der eine Anzahl von Schweißpunkten (10) erhalten werden soll, und orthogonal zu der einzelnen Oszillationsachse (8) zu verschieben, – die Robotersteuereinheit so programmiert ist, um die vorstehend angegebene Hilfsvorrichtung (3) entlang der gradlinigen Bahn unter einer Geschwindigkeit (V), die höher als die Geschwindigkeit ist, unter der jeder Schweißpunkt (10) erzeugt werden soll, zu verschieben, – die elektronischen Steuereinrichtungen so programmiert sind, dass, während der Roboter die Hilfsvorrichtung (3) entlang der gradlinigen Bahn (L) unter der Geschwindigkeit (V) verschiebt, die Richtung des fokussierten Strahls (F) um die einzelne Oszillationsachse (8) so oszilliert wird, dass sich der Bereich (W), der durch den Strahl (F) bestrahlt ist, entlang der Konstruktion, die verschweißt werden soll, unter einer Geschwindigkeit (V_w) entsprechend zu der Geschwindigkeit, unter der ein Schweißpunkt erzeugt werden soll, verschiebt, – die elektronischen Steuereinrichtungen so programmiert sind, dass, wenn einmal ein Schweißpunkt (10) fertig gestellt worden ist, der fokussierte Strahl (F) unmittelbar so oszilliert wird, um auf das Anfangsende eines neuen Schweißpunkts, der erstellt werden soll, gebracht zu werden, so dass sich der Bereich der Konstruktion, der durch den Strahl (F) bestrahlt ist, unter einer sehr hohen Geschwindigkeit (V_v) von dem Abschlussende des vorherigen Schweißpunkts (10AB) zu dem Anfangsende des neuen Schweißpunkts (10CD), der erstellt werden soll, verschiebt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (3) einen Basisabschnitt (6), der steif mit einem Robotergelenk verbunden ist, und einen Rahmen (7), der in einer oszillierenden Art und Weise auf dem Basisbereich (6) um die eine Oszillationsachse (8) ruht, wobei Motoren zum Steuern der Oszillation vorgesehen sind, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oszillierende Rahmen (7) einen Fokussierkopf (4) für den Laserstrahl trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Fokussierkopf, der steif mit dem Basisbereich (3) verbunden ist, und optische Einrichtungen, die innerhalb des fokussierenden Kopfs oszillieren, um so den fokussierten Laserstrahl (F) zu oszillieren, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl von der Laserquelle zu der Hilfsvorrichtung (3) über ein optisches Faserbündel (5) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Faserbündel (5) insgesamt außerhalb der Roboterstruktur angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Faserbündel (5) zumindest teilweise innerhalb der Roboterstruktur angeordnet ist.