JP4537763B2 - レーザ・ビームを使用したスポット溶接のための方法と装置 - Google Patents
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Description
a)溶接すべき材料の溶接領域にレーザ・ビームを導き、
b)溶接の展開(進展)をモニタするように、溶接すべき材料の溶接領域の表面状態の特性である少なくとも1つの物理パラメータの値を測定し、
c)操作b)で正確に測定した物理パラメータの値の展開を関数としてレーザ・ビームの特性を調整する
ことからなる第1のステップを特徴とする、上に示したタイプの溶接方法が提供される。
Claims (19)
- 少なくとも溶接すべき材料を準備する第1のステップと、溶接間、レーザ・ビームが少なくとも部分的にその動作状態が維持される引き続く第2の溶接ステップとを含む、レーザ・ビーム(3、32)を使用して少なくとも1つのスポットを溶接するスポット溶接方法であって、前記第1のステップが、前記第2のステップの実施に適した予め定めた条件を得るように、前記溶接すべき材料の少なくとも溶接領域(33)の表面状態(4)を修正するように行われ、前記第1のステップが、前記第2のステップの実施に先立って前記予め定めた条件を得るように、
a)前記溶接すべき材料の前記溶接領域(33)にレーザ・ビーム(3、32)を導き、
b)前記溶接すべき材料の前記溶接領域(33)の前記表面状態(4)の特性である少なくとも1つの物理パラメータ(BR;NR)の値を測定し、そしてこの値をモニターし、
c)操作b)中にモニターした少なくとも1つの前記物理パラメータ(BR;NR)の値の関数として前記レーザ・ビーム(3、32)の特性(LM)を調整することからなるスポット溶接方法。 - 前記第1のステップの間、前記操作b)の前に、前記物理パラメータ(BR)の初期値を正確に測定する較正フェーズが先行し、前記操作b)が、前記第1のステップの間の変化が前記物理パラメータ(BR)の値の変化に関連している第2のパラメータ(NR)を決めるため、前記測定した物理パラメータの値を、詳細には前記初期値との関係で処理するステップをさらに含み、前記操作c)の間、前記レーザ・ビーム(3、32)の前記特性(LM)が、前記第2のパラメータ(NR)の関数として調整されることを特徴とする請求項1に記載のスポット溶接方法。
- 前記予め定めた条件が、前記溶接すべき材料の前記溶接領域(33)の、前記第1のステップ終了時に溶融状態になる領域(5)の前記表面(4)のレベルにおける寸法(D1)からなり、その寸法(D1)が、前記第1のステップ終了時における前記計算されたパラメータ値(NRSTOP)の関数であることを特徴とする請求項2に記載のスポット溶接方法。
- 前記較正フェーズ(b)の終了後、前記レーザ・ビームが前記溶接領域(33)に放出する出力(LM)が、時間を関数として直線的に増加することを特徴とする請求項2または3に記載のスポット溶接方法。
- 値が測定される前記物理パラメータ(BR)が、前記第1のステップの間、前記溶接すべき材料で反射する光のレベルの変化に関連して変化することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 前記物理パラメータ(BR)が、前記溶接領域(33)の前記表面(4)に対して直角をなす方向から測定されることを特徴とする請求項5に記載のスポット溶接方法。
- 請求項1に記載の前記操作c)の間に調整される前記レーザ・ビーム(3、32)の前記特性が、レーザ・ビーム(3、32)の出力(LM)からなることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 前記処理ステップで決められる前記第2のパラメータの予め定めた値(NRSTOP)が得られると、前記レーザ・ビーム(3、32)の前記出力(LM)が少なくとも10%減少し、前記予め定めたの値(NRSTOP)が前記第1のステップの終了に対応することを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 前記操作b)の間、前記溶接領域(33)の温度の変化に関連して変化する追加物理パラメータの値が同じく測定され、請求項1に記載の前記操作c)における前記レーザ・ビーム(3、32)の前記特性(LM)の設定を改善することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 前記第1のステップの間、請求項1に記載の前記操作a)〜c)が連続的に実施されることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 金属部品または金属合金部品の溶接に適用される請求項1から10のいずれかに記載のスポット溶接方法。
- 前記金属と金属合金が、それぞれ銅、銀、金、アルミニウム、銅ベリリウム(CuBe)、黄銅、青銅からなるグループからそれぞれ選択される請求項11に記載のスポット溶接方法。
- レーザ・ビームを使用した、制御回路(30)によって制御され、かつ、溶接すべき材料の少なくとも1つの溶接領域(33)の方向にレーザ・ビーム(3、32)を放出することができるレーザ源(31)を備えたスポット溶接装置であって、前記溶接すべき材料の前記溶接領域(33)の表面状態を修正し、このような表面を溶接する第2のステップの実施に適した予め定めた条件を得るようになされた第1のステップすなわち準備ステップを含む2つの連続するステップでスポット溶接を実行するための制御手段(34〜37)をさらに備え、その制御手段(34〜37)が、前記溶接すべき材料の前記溶接領域(33)の前記表面状態の少なくとも物理パラメータ(BR)特性の値を測定するための手段(34、36)を有し、かつ、前記測定した値を表す、前記物理パラメータ(BR)の値の変化をモニタすることができる制御回路(37)に送信される第1の信号を生成し、
また、前記予め定めた条件を得るために、前記第1のステップ実施中に放出される前記レーザ・ビーム(3、32)の特性を調整するように、前記制御回路(37)が、前記物理パラメータ(BR)の値の変化を関数とした、前記レーザ源(31)の前記制御回路(3
0)に送信される第2の信号を生成するようになされたスポット溶接装置。 - 前記調整手段(34〜37)が、さらに予備較正フェーズ(b)を実行するようになされ、その間、前記レーザ・ビーム(3、32)の前記特性(LM)が一定であり、それにより前記物理パラメータ(BR)の初期値を正確に測定することができ、前記制御回路(37)が、前記物理パラメータ(BR)の測定値を処理し、かつ、前記物理パラメータ(BR)の値に関連して変化する第2のパラメータ(NR)を決めるように、前記初期値を考慮し、また、前記制御回路(37)によって生成され、かつ、前記レーザ源(31)の前記制御回路(30)に送信される前記第2の信号が、前記第2のパラメータ(NR)の値の関数であることを特徴とする請求項13に記載のスポット溶接装置。
- 前記調整手段が、前記溶接すべき材料で反射する光のレベルに関連する物理パラメータ(BR)の値を測定するための第1の光センサ(34)を備えたことを特徴とする請求項13または14に記載のスポット溶接装置。
- 前記調整手段が、前記レーザ源(31)と前記溶接領域(33)の間の光路に放出される前記レーザ・ビーム(3、32)の前記出力(LM)を測定するための第2の光センサ(35)をさらに備えたことを特徴とする請求項15に記載のスポット溶接装置。
- 前記調整手段が、前記溶接領域(33)の温度を測定するための赤外放射センサ(36)を備えたことを特徴とする請求項13から16のいずれかに記載のスポット溶接装置。
- 前記装置が、前記レーザ・ビーム(3、32)が前記装置から放出される機械加工ヘッドを備え、その中にすべての前記センサ(34〜36)が配列されたことを特徴とする請求項16または17に記載のスポット溶接装置。
- 前記装置が適切なインタフェースを介して前記装置を制御するためのコンピュータ(38)に接続されたことを特徴とする請求項13から18のいずれかに記載のスポット溶接装置。
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