Товаров:

На сумму:

Перейти в корзину

1. Технологии монтажа и обслуживания
2. Приборы для телекоммуникационных сетей
3. Монтаж и диагностика ВОЛС

Компания «Макстелком» первой в России разработала аппарат для сварки оптоволокна. Устройство по ряду показателей не уступает зарубежным аналогам и имеет свои ноу-хау. В саму компанию уже вложили i70 млн один из фондов РВК, структуры правительства Москвы и другие инвесторы.

Российская компания «Макcтелком» представила образец разработанного ею сварочного аппарата AFS-10 для монтажа оптоволоконных кабелей. Производство данного устройства планируется начать летом текущего года, переговоры об этом ведутся с площадками в Москве, Подмосковье, Перми и Калининградской области.

Сейчас в России подобные аппараты не производятся. В СССР для сварки оптоволоконных кабелей использовался аппарат «Сова», который по своим характеристикам морально устарел. Для прокладки кабелей в настоящее время используется оборудование азиатских производителей.

Соответствующее оборудование японских и корейских компаний (Sumitomo, Fitel, Swift, Fujikura) стоит от $4,8 тыс. до $6,5 тыс. Устройства китайских производителей — от $2,5 тыс.

В «Макcтелкоме» уверены, что их продукция иностранным аналогам по своим техническим характеристикам не уступает, а в условиях падения курса рубля у компании будет ценовое преимущество.

Стоимость AFS-10 составит i120-150 тыс. При этом устройство на 80% состоит из российских комплектующих, соответственно, дальнейшее падение рубля не приведет к его удорожанию. В то же время AFS-10, как и зарубежные аналоги, обладает компактными габаритами: 117x159x52 мм, вес — 835 г. Объем первой партии составит 10 тыс. штук, переговоры о продаже оборудования уже ведутся с «Ростелекомом» и МГТС.

Есть у разработчиков из «Макстелкома» и свои ноу-хау. Обычный сварочный аппарат примерно после 1 тыс. сварок надо относить в сервис-центр для очистки и замены электродов. В AFS-10 этого делать не нужно — достаточно самостоятельно сменить некий картридж, цена которого составляет всего около $10. В результате стоимость 100 сварок на аппарате «Макстелкома» оценивается в $3,2, тогда как на аппаратах японских и корейских производителей — $5-9,7.


Аппарат для сварки оптоволокна «Макстелком» AFS-10 на 80% состоит из российских комплектующих

Помимо технологии катриджей, «Макстелком» также запатентовал печку, которая нагревает необходимый для спайки кабелей пластик. Разработанная компанией печка обеспечивает больший нагрев, и, соответственно, уменьшает время спайки. Кроме того, аккумулятор AFS-10 можно подзаряжать не только от сетевого адаптера, но и от разъема mini-USB. В первом прототипе AFS-10 использовался еще и сенсорный экран, но впоследствии от него было решено отказаться.

В «Макстелкоме» надеются, что разработанный компанией аппарат поможет в распространении оптоволоконных кабелей не только в магистральных каналах, но и на уровне последней мили. Сейчас монтажники бояться использовать оптоволокна, предпочитая применять более простую в прокладке так называемую витую пару, но в компании хотят изменить эту тенденцию.

Искусственный интеллект помог сохранить редкий язык

Инновации для промышленности

Коммерческий директор «Союз-Телефонстроя» (занимается строительством сетей связи) Денис Касьяненко считает разработку «Макстелкома» весьма перспективной. «Цена AFS-10 выглядит конкурентоспособной, а габариты устройства даже меньше, чем у зарубежных производителей, — говорит Касьяненко. — Благодаря же технологии сменных картриджей нашему отделу эксплуатации будет гораздо проще работать. К тому же «Макстелком» обещает маркировать аппараты под крупных клиентов, что исключит ситуации, когда недобросовестные монтажники получают со склада оборудование и затем его подменяют».

Сварочные аппараты для оптоволокна осуществляют спайку либо оболочки кабеля (к числу таковых относится и AFS-10), либо его сердцевины. Первый тип аппаратов более простой, он допускает потерю сигнала в сваренном оптоволокне на уровне 0,05 дБ. Между тем, если речь идет не о каналах последней мили, а о магистральных каналах, то здесь требуется меньший уровень потерь — 0,02 дБ.

В таких случаях используют аппараты для сварки по сердцевине. В «Макcтелкоме» обещают сделать в следующем году такое устройство, при этом оно, в отличие от зарубежных аналогов, будет столь же компактных размеров, что и AFS-10.

«Макстелком» основан выпускниками МГТУ им. Н. Э. Баумана Максимом Гладиловым и Михаилом Колосянко. Компания уже успела привлечь ряд инвесторов. Структуры правительства Москвы предоставили компании субсидии на общую сумму i13 млн, а фонд Бортника выделил компании гранты.

Дроны, роботы и VR: какие инновации востребованы в металлургии

Инновации для промышленности

30% акций «Макстелком» приобрел фонд «Гражданские технологии ОПК» (управляет средствами РВК), еще 20% акций купил фонд Amalthera Capital Partners (создан бывшим вице-президентом телекоммуникационного подразделения «Альфа-групп» Евгением Думалкиным и предпринимателем Сергеем Бондаревым).

Всего в компанию было инвестировано i70 млн, при этом ее общая оценка составляет $8 млн. «Макстелком» намерен привлечь новых инвесторов и выйти на международный рынок. К 2017 г. компания хочет войти в ТОП-3 мировых производителей сварочных аппаратов для оптики и занять 10% рынка. Сам рынок стремительно растет: если в 2009 г. его объем составлял $300 млн, то в прошлом он достиг $467 млн, а к 2020 г. должен вырасти до $1 млрд.

• ИТ-маркетплейс Market.CNews: выбрать лучший из тысячи тариф на облачную инфраструктуру IaaS среди десятков поставщиков

Игорь Королев




Монтаж ВОЛС. Сварка оптоволокна — asp24.ru

В прошлых статьях мы говорили об этапах, предшествующих непосредственно сварке — разделке кабеля и подготовке оптических волокон. В сегодняшней статье — сам процесс сваривания волокон пошагово.

Сварка оптоволокна чем-то напоминает работу ювелира. Если даже подготовка волокон требует большой аккуратности и четкости движений, то что говорить непосредственно о процессе сварки. Только чистые руки, никакой пыли и ни в коем случае не трогаем очищенное волокно пальцами.

Убираем все лишнее и оставляем на рабочем столе:

1. Скалыватель.
2. Сварочный аппарат.
3. Емкость со спиртом, для протирки волокна.
4. Салфетки безворсовые.
5. Стриппер (для зачистки волокна, если понадобится).
6. Муфту или кросс (уже подготовленные).
7. Пинцет.
8. Изолента (для сбора осколков волокон и крепления переходов в кроссе).

 

Скалыватель

Скалыватель — это механическое высокоточное устройство. Основное назначение — создать как можно более плоскую и перпендикулярную оптоволокну поверхность скола.

Скалыватель — довольно дорогое устройство. Но его применение полностью оправдано. Вручную разломать оптоволокно пинцетом, или старым советским набором — лезвием и резиновым ластиком — и получить хотя бы сколько-нибудь ровный скол — невозможно. А ведь именно от качества скола зависит качество сварки.

Если вы попытаетесь сварить два не слишком ровно сколотых волокна, то получится примерно такое:

На снимке видно, что поверхности сколов попросту не соприкасаются, образовался «пузырь».

Каков принцип действия большинства скалывателей?
1. Оптоволокно (очищенное от лака)  закладывается в аппарат и фиксируется.
2. Ножом (в разных моделях скалывателей он может быть из твердой стали или алмазным) делается микроскопический надрез на волокне.
3. К волокну прилагается усилие, и, благодаря ему, волокно раскалывается в месте надреза (в идеале).

 

На практике один из самых неприятных моментов работы с устройством — это когда волокно ломается вовсе не в месте надреза, т.е. портится. Особенно часто такие фокусы скалыватель начинает выкидывать в холодной и влажной среде.

Как оценивается качество скалывателя?

При выборе устройства учитывается:

• насколько приближен к перпендикуляру угол скола;
• насколько ровную поверхность скола дает скалыватель;
• каков процент сломанных волокон;
• каков ресурс работы устройства;
• насколько продумана эргономика устройства.

 

Конечно же, скалыватели бывают разные — дешевые и дорогие, китайские и японские, специализированные и давно устаревшие. Общий совет при выборе:

Не экономьте на скалывателе, если есть возможность!

Потому что хороший скол — это 50% работы и успеха пайщика, и чем меньше будет брака, чем удобнее продуманы операции на скалывателе — тем быстрее будет идти работа.

Порядок действий при скалывании оптоволокна

• Зачищаем волокно от лака.
• Тщательно протираем салфеткой, смоченной спиртом — проворачивая вокруг оптоволокна, чтобы снять всю грязь.
• Аккуратно закладываем в канавку скалывателя по линейке. Важно его при этом не выпачкать. Граница, где заканчивается лаковое покрытие и начинается оголенное оптоволокно, должна приходиться на определенную цифру на линейке. Какую именно цифру — зависит от модели вашего сварочного аппарата, какая длина очищенного оптоволокна для него оптимальна. Если вы ее превысите — волокно нормально сварится, однако гильза КДЗС не будет полностью покрывать оголенную часть. Если же оно окажется слишком коротким, аппарат не спаяет концы.
• Скалываем волокно (в зависимости от модели аппарата — нажимаем на крышку или производим другое действие).
• Осторожно достаем волокно (если оно не сломалось в процессе скалывания) и ни в коем случае ничего не касаясь сколом, не цепляясь за бортики канавки ни в скалывателе, ни в сварочном аппарате, укладываем в сварочник. 

Если вы все-таки чего-то коснулись, можно попытаться очистить волокно — заново протереть салфеткой, а поверхностью скола «потыкать» в спиртовую салфетку (осторожно, чтобы не сломать волокно), после этого — в сухую. Но это не дает гарантии полного очищения.

А вот как выглядит на экране сварочного аппарата волокно с пылинкой на сколе и загрязненной поверхностью:

Правила безопасности

Сломавшиеся и сколотые кусочки оптоволокна — вовсе не безобидный мусор. Мелкие стеклянные «иголочки», попав в еду, могут повредить желудок или пищевод. Попав под кожу — очень сложно удаляются, так как крошатся при попытке их вытащить. Если же они попадут в кровоток — теоретически могут вызвать опасные последствия, добравшись до сердца.

Поэтому всегда собирайте отходы из скалывателя либо в специальный контейнер, либо в любую другую емкость и ни в коем случае не выбрасывайте их просто так.

По этой же причине нельзя есть во время работы.

Сварочный аппарат и сварка

Сварочный аппарат для оптических волокон — это сложное высокоточное устройство, полностью выполняющее процесс юстировки и сварки волокон.

О видах сварочных аппаратов можно написать отдельную большую статью. Если вкратце, то основная часть моделей на рынке представлена японскими (Fujikura, Sumitomo) и китайскими (Jilong, к примеру) разработками. Японские лучше, но существенно дороже. В принципе, если перед вами не стоит задача варить особо важные магистрали — вполне можно обойтись и хорошим китайским сварочником.

 

Вариант подороже, японский Fujikura FSM-60S:

Вариант подешевле, китайский Signal Fire AI-7. Устройство с хорошими показателями быстрого нагрева, постороено на новой технологии центрирования ядра, имеет в своем арсенале шесть сервоприводов и автофокус. Данный сварочный аппарат отвечает всем стандартам сращивания оптоволоконного кабеля известным на данный момент:

 

Порядок сварки в сварочном аппарате:
1. Сколотые очищенные волокна укладываются в специальные канавки и фиксируются зажимами. Гильза КДЗС надевается на волокна заранее.
2. Аппарат начинает передвигать волокна по направлению друг к другу до тех пор, пока не зафиксирует их в своей оптической системе.
3. Устройство подает на концы волокон короткий разряд, очищая от случайно попавшей пыли. Но если на концах сколов — жирные отпечатки пальцев или грязь, которую так просто не сдуешь, она только запекается и окончательно портит скол.
4. Далее сварочный аппарат сводит волокна для окончательной сварки — по трем координатам, с нарастающей точностью. Если на этом этапе умное устройство обнаружит неровность сколов или еще что-то, что помешает их качественно сварить — процесс сварки остановится, на экране сварочного аппарата появится соответствующее сообщение.
5. Если же все нормально, подается окончательный разряд, сколы оплавляются, и аппарат во время этого придвигает их уже вплотную друг к другу. Все, волокна спаяны.
6. Далее сварочный аппарат оценивает качество сварки по изображению места стыка под микроскопами оптической системы, и на просвет определяет затухание. Следующая стадия проверки — на прочность, устройство при этом пытается развести только что сваренные волокна в стороны. Однако многие эту функцию отключают, боясь что не остывшая до конца сварка может испортиться.
7. Пайщик достает спаянные волокна, надвигает гильзу КДЗС, закрывая место сварки и прилегающее оголенное оптоволокно, и кладет гильзу в печку для усаживания.
8. После извлечения из печки гильза выкладывается на специальную полочку, чтобы остыть. В горячем виде ее нельзя располагать в кассете — есть риск сломать оптоволокно, т.к. защищающая его гильза еще мягкая. Кроме того, класть ее куда-то кроме специально предназначенной полочки тоже нельзя — горячий пластик может прилипнуть. Именно поэтому и забывать ее в печке тоже нельзя — прилипнет. Вынимать гильзу из печки нужно сразу после сигнала таймера.

 

На фото — сваренное волокно. Хорошо видна точка, в которой преломляется свет — место сварки.

Важно помнить:

И сварочный аппарат, и скалыватель — дорогие и сложные устройства. Да, пайщики оптоволокна работают в самых разных условиях — в канализации, на чердаках, в поле, в мороз и дождь. Но при этом нужно беречь технику от падения и ударов. Ведь не зря их чемоданчики для переноса выложены изнутри пенопластом или толстой мягкой тканью. Фирма-производитель легко определит, перестало ли устройство работать «само» или этому предшествовало падение или удар. В последнем случае гарантии не будет.

Поэтому при работе всегда проверяйте — надежно ли стоит устройство? Надежно ли стоит стол, на котором расположен сварочник или скалыватель? И т.д. Собственно, зная цену хорошего сварочного аппарата, это даже нельзя назвать фанатизмом.

Важно также регулярно проводить техническое обслуживание устройств (многие профилактические действия предусмотрены в самом аппарате и выполняются по инструкции), а не использовать до последнего.

 

Источник

Сварочный аппарат для оптоволокна: как выбрать и использовать?

07.02.201907.02.2019 Екатерина

Время чтения: 6 минут

Многие из современных способов передачи данных требуют использования специальных оптических кабелей. К примеру, оптический кабель (он же оптоволокно) широко применяется при передаче высокоскоростного интернета. И чем больше потребность в быстрой передаче данных, тем востребованнее  сварка ВОЛС (волоконно-оптическая линия связи).

Для ВОЛС сварки необходимо не только обладать высокой квалификацией и навыками, но еще и иметь в арсенале достойный аппарат для сварки оптики. Выбор аппаратов для работы с ВОЛС не так велик, как те же инверторы для РДС сварки или полуавтоматы. Да и цена на такое оборудование начинается от нескольких тысяч долларов. Поэтому важно правильно определиться с выбором, чтобы покупка окупила себя сполна.

Содержание статьи

• Общая информация
• Выбор аппарата
  • Метод юстировки
  • Ручная или автоматическая юстировка
  • Тип оптоволокна и количество свариваемых волокон
  • Время работы, габариты и прочее
  • На что еще обратить внимание?
• Особенности применения
• Вместо заключения

Общая информация

Прежде чем мы приступим к выбору аппарата, необходимо разобраться с самим оптоволокном. В профессиональной среде его называют волоконно-оптическим кабелем, хотя так же распространены названия «оптика» или известное вам «оптоволокно».

Оптоволоконный кабель представляет собой множество прозрачных волокон, которые обладают светопроводящими особенностями и передают оптический сигнал. Оптические сигнал — это потоки фотонов, которые движутся с большой скоростью. Оптоволокно как раз и призвано передавать эти сигналы.

Волоконно-оптический кабель может иметь различное строение. Самый простой из кабелей состоит непосредственно из волокон, термоусадочной трубочки и изоляционного материала. Но такие кабели применяются редко. Зачастую используются более технологичные типы кабелей, у которых может быть множество дополнительных слоев. Кабель с большим количеством изоляционных слоев может без проблем передавать данные, даже находясь на дне океана.

Вообще, сфера применения оптоволоконных кабелей очень обширна. Они прокладывают под землей и под водой, подвешивают, монтируют внутрь приборов либо просто оставляют на виду. При этом для каждой задачи необходимо применять свой тип кабеля. Те же кабели, прокладываемые под грунтом, должны быть защищены с помощью специальной металлической муфты.

Выбор аппарата

Выбирая аппарат для сварки оптических волокон, внимательно ознакомьтесь с его характеристиками, особенностями и дополнительным функционалом.  Сейчас на рынке представлено много моделей, которые похожи друг на друга внешне, но техническая «начинка» и стоимость существенно отличаются.

Мы рекомендуем обратить внимание на следующие критерии:

Метод юстировки

В данном случае, юстировка — это выравнивание оптоволокна для формирования соединения. Существует около 5 способов юстировки, применяемых в современных аппаратах. Нельзя однозначно сказать, какой из них самый лучший. Но практика показала, что метод юстировки по оболочке волокна самый недорогой и при этом вполне допустимый даже при работе с городскими сетями. Такой аппарат для сварки оптоволокна стоит немного дешевле остальных, но пусть вас это не смущает. Они вполне функциональны.

Ручная или автоматическая юстировка

Автоматический сварочный аппарат для сварки оптики — это стандарт. Такие аппараты стоят дороже и способны без участия мастера выравнивать оптоволокно. Ручные аппараты так же встречаются, но уже намного реже. Их единственное достоинство — более низкая цена.  Мы рекомендуем не экономить на этом и брать автоматический аппарат.

Тип оптоволокна и количество свариваемых волокон

Существует множество типов оптоволоконных кабелей, предназначенных для определенной сферы применения. Вы должны знать, какую работу будете выполнять. Поскольку сварочный аппарат оптоволокна для сварки внутренних ВОЛС может быть не предназначен для сварки внешних ВОЛС.  Также обращайте внимание на то, какое количество волокон может сварить аппарат за одну сессию. Чем больше, тем шире ваши возможности.

Время работы, габариты и прочее

Это так же не менее важные характеристики, на которые нужно обратить внимание. К примеру, ультра компактные модели подойдут для частых выездных работ, когда приходится постоянно транспортировать аппарат. Также, чем больше комплектация у аппарата, тем лучше. Словом, все зависит от конкретной модели.

На что еще обратить внимание?

Оборудование для сварки оптоволокна может стоит либо дорого, либо очень дорого. Это узкоспециализированное оборудование, поэтому производители практически не используют маркетинговые схемы обмана покупателей. В большинстве случаев дорогой аппарат для сварки оптического волокна будет представлять собой отлично собранный технологичный прибор, который стоит своих денег. Поэтому не пытайте сэкономить и купить подделку. Ведь от функционала аппарата во многом зависит качество получаемых соединений.

Сварочный аппарат оптических волокон должен быть хорошо собран. Не должно быть посторонних скрипов и непонятных звуков из корпуса устройства. Вы приобретаете профессиональный инструмент и просто не имеете права на ошибку. Поэтому внимательно осматривайте корпус и не забудьте включить аппарат перед покупкой, чтобы убедиться в его работоспособности.

Что касается производителей, что на данный момент наилучший  сварочный аппарат для оптоволокна — это японский аппарат. Они самые дорогие из всех, зато крайне надежны, технологичны и позволяют выполнять сварку высшего класса.

Особенности применения

Оптический сварочный аппараточень похож на робота, поскольку большинство сварочных операций он выполняет самостоятельно. Он также сам центрирует заготовки и определяет место будущего соединения. Но это не значит, что сварку оптоволокна можно доверить любому мастеру, вне зависимости от его квалификации.

Оптоволоконная сварка сложна и требует определенных знаний в этой области. Чтобы получить достойное соединение, вы должны правильно выполнить все подготовительные работы. К ним относится разделка волоконно-оптического кабеля, тщательная зачистка и скалывание волокон, монтаж волокон в аппарат на специальные зажимы.

Остальные действия в основном выполняет аппарат. Вам же нужно правильно его настроить, чтобы получить надежное соединение. Прибор для сварки оптоволокна всего лишь выполняет ваши команды, поэтому качества работ будет зависеть именно от мастера. Подготовка оптоволокна к сварке — это трудоемкая и точная работа, которая требует от вас максимальной концентрации.

Ранее мы уже рассказывали подробнее о применении аппарата для сварки оптики. Обязательно прочтите.

Читайте также: Сварка оптоволокна

Вместо заключения

Оптоволоконные кабели используются повсеместно. Их можно найти везде: и под землей, и под водой и даже в воздухе. Они необходимы для быстрой и бесперебойной передачи данных, например, высокоскоростного интернета. Для сварки оптоволокна необходимо обладать определенными навыками и знаниями в этой области.

Похожие публикации

Аппараты для сварки оптических волокон

• T-57
• T-72C
• T-400S
• FC-6S
• FC-6RS-C
• T-201eVS
• T-71C
• Контакты
• Заказать
+7 (800) 700-41-59

Sumitomo TYPE 57

Аппарат для работ с магистральными оптическими линиями связи

Сварочный аппарат Sumitomo T-57 с адаптивной юстировкой по сердцевине — новая удешевленная версия аппарата Type-72C, предназначенная для работ с магистральными оптическими линиями связи. Применена упрощенная в изготовлении оптическая система сведения волокон. С помощью встроенных микроскопов в автоматическом режиме производит анализ, юстировку оптических волокон и сваривает разрядом электрической дугой. Соединение получается с низкими потерями. Сварное соединение защищается с помощью КДЗС (комплект для защиты соединения) в термоусадочной печи.

6 сек.

среднее время сварки

1,9 кг

вес с аккумулятором BU-16

---

Sumitomo TYPE72C

Аппарат для сращивания оптических волокон

Компактный, легкий и быстрый сварочный аппарат для сращивания волокон оптического кабеля Магистральных и Внутригородских линий связи производства японской компании Sumitomo Electric.

5 сек.

среднее время сварки

от 9 сек.

время термоусадки

2.2 кг

вес с батареей BU-16

---

Sumitomo TYPE 400S

Сварочный аппарат с активными V (вэ образными) — канавками для монтажа оптической линии внутригородских линий и абонентских подключений к распределительной сети доступа оператора связи (интернет провайдера) технологий FTTH / FTTB. Нет необходимости в высокой квалификации монтажника ВОЛС для выполнения работ.

7 сек.

среднее время сварки

24 сек.

время термоусадки КДЗС

1,3 кг

вес с аккумулятором BU-15

---

---

Sumitomo FC-6S

Скалыватель оптического волокна

Простой и лёгкий в использовании скалыватель.

125 мкм

диаметр кварц. волокна

54 тыс.

сколов — срок службы лезвия

384 г

вес скалывателя

---

Sumitomo FC-6RS-C

Скалыватель оптического волокна

Простой и удобный скалыватель, оснащен механизмом поворота лезвия и контейнером для сбора волокна.

125 мкм

диаметр кварц. волокна

60 тыс.

сколов — срок службы лезвия

431 г

вес скалывателя

Sumitomo Type-201eVS

Аппарат для сварки оптических волокон

Самый быстрый, маленький и легкий в мире портативный аппарат с повышенной защитой от внешних воздействий. Для работы в сложных стесненных условиях.

11 сек.

время сварки волокон

30 сек.

время термоусадки

770 г

вес с батареей BU-12S

Посмотреть аналог

Sumitomo Type-71C

Аппарат для сварки оптических волокон

Сверхбыстрый аппарат с юстировкой оптических волокон по сердцевине и с беспроводным подключением. Для работы на городских и магистральных линиях связи.

7 сек.

сварка в быстром режиме

14 сек.

время термоусадки

2.1 кг

вес с батареей BU-11

Посмотреть аналог

---

Лучшая цена

Отправьте нам коммерческое предложение или счет от любой другой компании на кабельную арматуру и мы дадим условия лучше!

Помощь от дистрибутора

Оказываем финансовую поддержку постоянным заказчикам, особенно тем, кто участвует в реализации национальных проектов.

Оперативность

Крупнейший дистрибутор аппарат для сварки оптических волокон. Благодаря наличию больших объемов продукции на складе, мы гарантируем сжатые сроки поставок и оперативность отгрузки.

  Лучшая цена

Отправьте нам коммерческое
предложение или счет
от любой другой
компании на кабельную
арматуру и мы
дадим цену лучше!

  Помощь дистрибьюторам

Оказываем финансовую поддержку
постоянным
заказчикам,
особенно тем, кто
участвует в
реализации национальных проектов.

  Оперативность

Крупнейший дистрибьютор ССД в Сибири
и на Дальнем Востоке.
Благодаря наличию больших
объемов
продукции на складе,
мы гарантируем сжатые сроки поставок и
оперативность отгрузки.

Нужна помощь в выборе аппарата для сварки оптических волокон?

Оставьте свои контакты, чтобы получить
консультацию по всем
интересующим
вас вопросам.

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями политики конфиденциальности. Узнать больше

Спасибо, ваше сообщение отправлено.

Заказать аппарат для сварки оптических волокон

Сделать онлайн-заказ аппарата для сварки оптических волокон
очень просто. Для этого
заполните и отправьте
форму заказа.
Если у вас возникли вопросы,
укажите их в комментариях. После отправки
формы с вами свяжется
наш специалист
и
проконсультирует по всем вопросам.
Получить
подробную информацию также
возможно
по телефону горячей линии:

+7 (800) 700 4159

Спасибо, ваше сообщение отправлено.

Наши клиенты

Лидеры рынка оптоволоконной связи выбирают нас за первоклассное качество
кабельной продукции и за выгодные условия сотрудничества.

ОАО «МегаФон»

ОАО «ВымпелКом» (Билайн)

ОАО «Ростелеком»

ООО «Новотелеком» (Электронный город)

ООО «Сибирские сети»

Заказать звонок

Оставьте свои контакты, чтобы получить бесплатную консультацию по всем интересующим вас вопросам. Наш специалист перезвонит вам в самое ближайшее время.

Либо позвоните по телефону горячей линии: 8 (800) 700-41-59.

---

Заявка на патент США на ОПТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ЗАГОТОВКИ С МНОЖЕСТВОМ ЧАСТИЧНЫХ ЛУЧЕЙ, ИМЕЮЩИХ ОСНОВНУЮ ЗОНУ И КОЛЬЦЕВУЮ ЗОНУ В ПРОФИЛЕ ПУЧКА К РОДСТВЕННЫМ ЗАЯВКАМ

Настоящая заявка является продолжением международной заявки № PCT/EP2020/069130 (WO 2021/005061 A1), поданной 7 июля 2020 г. , и испрашивает преимущества по отношению к заявке на патент Германии № DE 10 2019 г.210 019.8, поданной 8 июля 2019 г. Вышеупомянутые заявки включены в настоящий документ посредством ссылки.

FIELD

Настоящее изобретение относится к оптическому устройству для лазерной сварки заготовки с множеством парциальных лучей, имеющих центральную зону и кольцевую зону в профиле луча.

Уровень техники

Оптическое устройство для лазерной сварки описано в DE 10261422 A1.

С помощью лазерной сварки (также называемой лазерной сваркой) можно изготавливать детали со сравнительно высокой скоростью сварки (скоростью подачи) и небольшой термической деформацией.

При лазерной сварке необходимо также обеспечить хорошее качество сварного шва. В процессе сварки возможно нежелательное образование брызг на сварном шве; аналогичным образом полученный сварной шов может иметь нежелательные выступы или нежелательные надрезы на кромках, и в целом может не достигаться желаемая механическая прочность. В результате производительность (скорость сварки) при лазерной сварке обычно ограничена. В DE 10261422 A1

описано разделение лазерного луча для лазерной сварки на два частичных луча, причем один из частичных лучей опережает другой частичный луч по отношению к направлению сварки. При этом лазерный пучок коллимируется и разделяется с помощью призмы, перемещаемой поперек направления луча. Один из частичных лучей проходит через линзу с изменением пятна, а оба частичных луча проходят через фокусирующую линзу. В результате должны быть получены сварные швы с улучшенным качеством.

Разделение лазерного луча на множество частичных лучей во время лазерной сварки также описано, например, в DE 10 2015 112 537 A1, WO 2018/099851 A1, DE 10 2016 105 214 A1, DE 10 2017 208 979 A1 или US. 2018/0185960 А1.

DE 10 2010 003 750 A1 описывает настройку характеристики профиля луча лазерного луча с многослойным волокном. В этом случае, в частности, первая часть исходного лазерного луча может быть введена в волокно с сердцевиной, а вторая часть — в кольцевое волокно, окружающее волокно с сердцевиной.

Многослойные волокна, например, также были раскрыты в US 2002/0172485 A1 или US 2006/0263024 A1. В WO 2016/205805 A1

описаны системы для лазерной сварки, в которых множество лазерных волокон может использоваться для множества лазерных лучей, и в которых предложены дифракционные оптические элементы для формирования луча.

Изобретатели пришли к выводу, что если лазерная сварка осуществляется как сварка с полным проплавлением, так что материал свариваемой детали плавится до нижней стороны заготовки, противоположной стороне падения лазерного луча, то необходимо добиться хорошего качества сварного шва как с верхней, так и с нижней стороны заготовки, например, в отношении образования брызг или вздутий.

РЕЗЮМЕ

В варианте осуществления настоящее раскрытие обеспечивает оптическое устройство, предназначенное для лазерной сварки заготовки. Оптическое устройство включает в себя: источник лазерного луча, выполненный с возможностью получения лазерного луча; коллимационный оптический блок, выполненный с возможностью коллимации предусмотренного лазерного луча источника лазерного луча; устройство разделения луча, выполненное с возможностью разделения коллимированного лазерного луча на множество частичных лучей, при этом устройство разделения луча имеет первое средство настройки, которое выполнено с возможностью переменной установки разделения коллимированного лазерного луча между множеством частичных лучей; и фокусирующий оптический блок, предназначенный для фокусировки частичных лучей на свариваемую деталь. Источник лазерного луча содержит волокно с многослойной оболочкой, имеющее сердцевину и, по меньшей мере, одно кольцевое волокно, а также второе средство настройки. Второе средство настройки выполнено с возможностью переменного разделения входного лазерного луча на первом конце многослойного волокна между волокном с сердцевиной и, по меньшей мере, одним кольцевым волокном. Второй конец многослойного волокна выполнен с возможностью обеспечения лазерного луча для коллимационного оптического блока. Устройство светоделителя выполнено с возможностью разделения коллимированного лазерного луча по меньшей мере на два передних частичных луча в зависимости от предусмотренного направления сварки и замыкающий частичный пучок. Передние частичные балки выстраиваются поперек предусмотренного направления сварки. Первое средство настройки сконфигурировано для осуществления настройки распределения энергии между по меньшей мере двумя передними частичными лучами и задним частичным лучом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предмет настоящего раскрытия будет описан ниже еще более подробно на основе иллюстративных чертежей. Все признаки, описанные и/или проиллюстрированные в данном документе, могут использоваться по отдельности или комбинироваться в различных комбинациях. Особенности и преимущества различных вариантов осуществления станут очевидными после прочтения следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют следующее:

РИС. 1 показывает схематическую иллюстрацию одного варианта осуществления оптического устройства в соответствии с изобретением;

РИС. 2 — схематический вид в косой проекции светоделительного устройства, выполненного в виде клиновидной пластины, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

РИС. 3 — схематический вид в косой проекции светоделительного устройства, выполненного в виде дифракционного оптического элемента в соответствии с вариантом осуществления изобретения, а также диаграмма высот дифракционного оптического элемента;

РИС. 4 схематически показывает изображение в фокусе первого варианта способа согласно варианту осуществления изобретения для лазерной сварки заготовки, в котором два передних частичных луча и задний частичный луч не перекрываются;

РИС. 5 схематически показывает изображение в фокусе второго варианта способа согласно варианту осуществления изобретения для лазерной сварки заготовки, в котором передние частичные лучи не перекрывают друг друга, а перекрывают замыкающие частичные лучи;

РИС. 6 схематически показывает изображение в фокусе третьего варианта способа и варианта осуществления изобретения для лазерной сварки заготовки, в котором передние частичные лучи не перекрывают друг друга, а перекрывают замыкающие частичные лучи;

РИС. 7 показывает схематическую диаграмму распределения энергии в профиле луча переднего частичного луча согласно варианту осуществления изобретения; и

РИС. 8 показана схема профиля показателя преломления многослойного волокна согласно варианту осуществления изобретения в поперечном сечении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают хорошее качество сварных швов в сочетании с относительно высокой скоростью подачи, в частности, для лазерной сварки с полным проплавлением.

Вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает оптическое устройство, которое отличается тем, что источник лазерного луча содержит волокно с многослойной оболочкой, имеющее сердцевину и, по меньшей мере, одно кольцевое волокно, а также второе средство настройки, при этом с помощью Во втором средстве настройки входной лазерный луч на первом конце волокна с многослойной оболочкой может переменным образом разделяться между волокном с сердцевиной и, по меньшей мере, одним кольцевым волокном, и при этом второй конец волокна с многослойной оболочкой обеспечивает лазерный луч для коллимационной оптической системы. блок, и при этом устройство светоделителя выполнено с возможностью разделения коллимированного лазерного луча по меньшей мере на два передних частичных луча по отношению к заданному направлению сварки и замыкающий частичный луч, при этом передние частичные лучи выстроены поперек относительно заданное направление сварки, и при этом первое средство настройки позволяет осуществлять настройку распределения энергии между, по меньшей мере, двумя ведущими g частичные лучи, с одной стороны, и задний частичный луч, с другой стороны.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения лазерная сварка может быть реализована с (по меньшей мере) двумя ведущими (передними) частичными лучами и задним (задним) частичным лучом. В этом случае распределение энергии между передними частичными лучами и задним частичным лучом может быть задано целенаправленно с помощью первого средства настройки. Использование многослойного волокна позволяет получить профиль балки на свариваемой детали с сердцевинной зоной (из сердцевинного волокна) и по крайней мере с одной кольцевой зоной (по крайней мере из одного кольцевого волокна) для соответствующих частичных балок. . Распределение энергии между центральной зоной и кольцевой зоной может целенаправленно регулироваться с помощью второго задающего устройства. Эти степени свободы позволяют оптимизировать процесс лазерной сварки, в частности для лазерной сварки с полным проплавлением заготовки или соединяемых частей заготовки.

В контексте изобретения требуется только один лазер, который генерирует входной лазерный луч, что особенно просто с конструктивной точки зрения. С оптическим устройством (по крайней мере) три копии лазерного луча, профилированного многослойным волокном, могут быть получены с помощью устройства разделения луча.

В рамках изобретения с ведущими частичными балками можно реализовать сварку с частичным проплавлением на верхней стороне заготовки. В этом случае профиль балки, соответственно установленный на передних частичных балках с помощью многослойного волокна, позволяет достичь особенно хорошего качества на верхней стороне шва. В частности, мощность лазера передних частичных лучей может быть распределена по сравнительно большой площади или ширине за счет того, что передние частичные лучи выстроены поперечно по отношению к направлению подачи (направлению сварки) и профилю луча. Сварка с полным проплавлением может быть реализована с замыкающим неполным пучком. В этом случае подготовка заготовки с помощью передних частичных балок позволяет получить хорошее качество шва и на нижней стороне заготовки.

В контексте настоящего изобретения, по сравнению с лазерной сваркой с простым ведущим частичным лучом и без установления профиля луча в соответствии с изобретением, может быть достигнута более высокая скорость подачи без возникновения соответствующих горбов или образования соответствующих надрезов ( в частности, на верхней стороне шва, но также и на нижней стороне) и без возникновения соответствующего образования брызг (в частности, на нижней стороне шва, но также и на верхней стороне).

Как правило, многослойное волокно реализуется как волокно 2 в 1, то есть с сердцевинным волокном и ровно одним кольцевым волокном. Кроме того, коллимированный лазерный луч обычно разделяется ровно на два передних частичных луча и задний частичный луч.

Второе средство настройки может, например, смещать входной лазерный луч относительно конца первого волокна поперек направления распространения луча или же изменять фокусировку входного луча таким образом, чтобы ширина входного луча изменялась на первом конец волокна; в этом отношении см. DE 10 2010 003 750 A1.

Входной лазерный луч предпочтительно генерируется твердотельным лазером.

В предпочтительном варианте осуществления оптическое устройство в соответствии с изобретением предусматривает, что светоделительное устройство образует зону отклонения для каждого частичного луча, и при этом с помощью первого установочного приспособления светоделительное устройство может перемещаться по меньшей мере в одном направлении. установка направления поперечно по отношению к направлению распространения коллимированного лазерного луча, при этом распределение энергии между парциальными лучами может задаваться путем перекрытия коллимированного лазерного луча с соответствующими зонами отклонения. Такие светоделительные устройства конструктивно просты, а также просты в обращении. Каждая из зон отклонения отклоняет часть площади поперечного сечения коллимированного лазерного луча в направлении, отличном от направления других зон отклонения (зона отклонения, соответственно, позволяет коллимированному лазерному лучу проходить без отклонения).

Одна из предпочтительных модификаций этого варианта осуществления предусматривает расположение зон отклонения для частичных балок вокруг общего центра, в частности, при этом одна зона отклонения для задней частичной балки занимает угловой интервал 180° вокруг общего центра, а две зоны отклонения ровно для двух передних неполных балок занимают по 90° вокруг общего центра, а направление установки проходит вдоль границы двух зон отклонения для двух передних неполных балок. При такой конструкции простым способом в отношении передних частичных лучей может быть осуществлено равномерное разделение между двумя частичными лучами, и одновременно может быть осуществлено разделение с переменной энергией между совокупностью передних частичных лучей, на одном стороны, а задний неполный луч, с другой стороны. Коллимированный лазерный пучок, ориентированный к общему центру, обеспечивает равномерное распределение энергии между совокупностью передних парциальных лучей, с одной стороны, и замыкающих парциальных лучей, с другой. Устройство светоделителя можно перемещать относительно коллимированного лазерного луча вдоль направления падения к зонам отклонения для передних частичных лучей, чтобы получить долю энергии более 50% для передних частичных лучей, или можно перемещать в сторону зону отклонения для заднего частичного луча, чтобы получить долю энергии, превышающую 50% для заднего частичного луча.

Предпочтение отдается варианту, в котором светоделительное устройство выполнено с преломляющим оптическим элементом, в частности, при этом светоделительное устройство образует клиновидную пластину, имеющую множество зон отклонения, образующих наклон относительно направления распространения луча коллимированного лазерного луча и которые имеют различную ориентацию по отношению к направлению распространения луча. Такой светоделитель прост по конструкции и интуитивно понятен в обращении. Отмечено, что зона отклонения клиновидной пластины также может быть выполнена без наклона по отношению к направлению распространения луча, либо клиновидная пластина не перекрывает часть поперечного сечения коллимированного рентгеновского пучка для формирования неотклоненный парциальный пучок.

В альтернативном варианте светоделительное устройство выполнено с дифракционным оптическим элементом, в частности светоделительное устройство имеет множество дифракционных зон, образующих пилообразные решетки, при этом пилообразные решетки имеют различную ориентацию по отношению к направлению распространения луча направления коллимированного лазерного луча и/или иметь другую конструкцию. Дифракционный оптический элемент прост в изготовлении и может быть выполнен сравнительно компактно. Пилообразная решетка образована поверхностью светоделительного устройства в виде профиля высоты (профиля толщины). Зона дифракции также может быть выполнена без пилообразных решеток, либо светоделительное устройство может не перекрывать часть поперечного сечения коллимированного рентгеновского пучка для формирования неотклоняемого парциального пучка. Каждая из зон дифракции (зоны отклонения) отклоняет часть площади поперечного сечения коллимированного лазерного луча в другом направлении, чем другие зоны дифракции.

Вариант осуществления настоящего изобретения также включает способ лазерной сварки заготовки, в котором заготовку сваривают посредством множества частичных лучей вдоль направления сварки, этот способ характеризуется тем, что заготовку сваривают по меньшей мере с двумя передними частичными балками по отношению к направлению сварки и задней частичной балкой, при этом каждая из передних частичных балок имеет профиль балки с центральной зоной и по меньшей мере одной кольцевой зоной, лежащей вокруг центральной зоны, при этом передняя часть частичные лучи выстроены поперек направления сварки, и при этом, в случае передних частичных лучей, интегральная мощность лазера в соответствующей центральной зоне больше, чем интегральная мощность лазера в соответствующей по меньшей мере одной кольцевой зоне, и при этом передние частичные балки производят сварной шов с частичным проваром на заготовке, а задняя частичная балка — сварной шов с полным проплавлением.

Способ по указанному выше варианту осуществления изобретения позволяет сваривать заготовку или ее заготовочные части с высоким качеством шва как с верхней стороны заготовки, так и с нижней стороны заготовки с высокой скоростью подачи ( скорость сварки) при сварке с полным проплавлением. В частности, можно свести к минимуму вздутие и образование надрезов на сварном шве (в частности, на верхней стороне, но также и на нижней стороне), а также на низком уровне образования брызг (в частности, на нижней стороне, а также на верхней стороне). .

В контексте изобретения, в случае соответствующего (ведущего) парциального луча, центральной зоне выделяется большая суммарная мощность лазера, чем, по меньшей мере, одной кольцевой зоне. Ограничение мощности в кольцевой зоне благоприятно сказывается на качестве сварного шва на верхней стороне; в частности, в результате может снизиться динамика сварочной ванны. Центральная зона позволяет обеспечить достаточную глубину сварки, в том числе в условиях сварки с частичным проплавлением на ведущей неполной балке.

Распределение мощности между центральной зоной и по меньшей мере одной (обычно ровно одной) кольцевой зоной может быть выбрано специально для желаемого применения. Например, в случае частичного луча суммарная мощность лазера в соответствующей центральной зоне составляет не менее 60 %, предпочтительно не менее 65 %, особенно предпочтительно не менее 70 %, а суммарная мощность лазера в соответствующих по меньшей мере одна кольцевая зона составляет максимум 40%, предпочтительно максимум 35%, особенно предпочтительно максимум 30%, в каждом случае относительно общей мощности падающего лазера парциального луча.

Более того, как правило, распределение энергии между передними частичными лучами (VT) и задним частичным лучом (NT) составляет от 40% VT/60% NT до 60% VT/40% NT.

Свариваемая деталь (или две части заготовки, которые должны быть сварены вместе) обычно имеют толщину листового металла от 1 мм до 4 мм в месте сварки.

Частичные лучи с центральной зоной и кольцевой зоной обычно имеют двухступенчатый цилиндрический профиль излучения. В этом случае интенсивность лазерного излучения в соответствующей кольцевой зоне по существу однородна, например, в диапазоне +/-20%, предпочтительно +/-10%, около среднего значения интенсивности лазерного излучения в кольцевой зоне; аналогичным образом, интенсивность лазерного излучения в соответствующей центральной зоне является по существу однородной, например, в диапазоне +/-40%, предпочтительно +/-20%, вокруг среднего значения интенсивности лазерного излучения в центральной зоне (в данном случае, можно не принимать во внимание переходы между центральной зоной и кольцевой зоной и между кольцевой зоной и окружением/опционально дополнительной кольцевой зоной, в которых интенсивность лазерного излучения изменяется «приблизительно», но которые составляют лишь небольшую часть облучаемой области, как правило, в каждом случае меньше более 15%, предпочтительно менее 10% по сравнению с прилегающей центральной зоной или кольцевой зоной).

Обычно предусматривается, что настройка распределения энергии между передними частичными лучами, с одной стороны, и задними частичными лучами, с другой стороны, может быть выполнена с помощью первого средства настройки, и что настройка распределения энергии между соответствующими кольцевыми зонами и соответствующими зонами сердцевины может осуществляться с помощью второго установочного устройства.

Это можно использовать для изменения распределения энергии во время процесса сварки на соответствующей заготовке, чтобы оптимизировать сварку на разных стадиях процесса сварки, например, чтобы сварка во время прожига заготовки лазерным лучом осуществляется иначе, чем сварка поперек сварного шва. Аналогичным образом можно оптимизировать процесс сварки при сварке соответствующей детали с помощью контура управления с настройкой, при этом сварка контролируется с помощью датчика; например, можно выполнить регулировку в сторону определенного (среднего) размера ванны расплава и/или в сторону конкретной (например, минимальной) амплитуды колебаний ванны расплава и/или конкретной частоты колебаний ванны расплава.

Кроме того, можно сваривать заготовки разных типов, при этом первое и второе установочное приспособления настраиваются по-разному в зависимости от типа заготовки. Для этого возможно, что для типа свариваемой детали будут опробованы различные распределения энергии между по крайней мере двумя передними и задними частичными балками, а также различные распределения энергии между соответствующими кольцевыми зонами и соответствующими зонами сердцевины. в контрольных сварных швах и качество полученной сварки оценивают в каждом случае, в частности, с учетом образования брызг при сварке и выпуклости и/или частоты надрезов полученного сварного шва с учетом верхней и нижней стороны, и что набор оптимальных распределений энергии для данного типа заготовки определяют на основе пробных сварных швов, в частности, при этом множество заготовок этого типа затем сваривают с использованием набора оптимальных распределений энергии.

Способ согласно изобретению может осуществляться, в частности, на вышеописанном оптическом устройстве согласно изобретению.

В одном предпочтительном варианте способа согласно изобретению для лазерной сварки заготовки предусмотрено, что замыкающая частичная балка также имеет профиль балки с центральной зоной и по меньшей мере одной кольцевой зоной, лежащей вокруг центральной зоны. Это позволяет простым образом генерировать передний частичный луч и задний частичный луч из одного и того же входного лазерного луча, который подвергается формированию луча, например, с помощью многослойного волокна. Кроме того, этот профиль балки также благоприятно влияет на качество нижней стороны шва.

Предпочтение отдается дальнейшему развитию этого варианта, предусматривающему, что входной лазерный пучок подается в первый конец многослойного волокна, имеющего сердцевину и, по крайней мере, одно кольцевое волокно, в результате чего лазерный пучок выполнен доступным на втором конце многослойного волокна, при этом коллимированный лазерный луч генерируется из лазерного луча с помощью коллимационного оптического блока, при этом по меньшей мере два передних частичных луча и задний частичный луч генерируются из коллимированного лазера луч с помощью светоделительного устройства, и при этом частичные лучи фокусируются на заготовке с помощью фокусирующего оптического блока. В результате можно простым способом сгенерировать желаемый профиль луча для ведущего частичного луча, а также для заднего частичного луча с основной и кольцевой зонами только из одного входного луча (и, соответственно, с использованием только одного лазера).

В предпочтительном варианте предусмотрено, что на заготовке кольцевые зоны передних частичных балок в каждом случае перекрывают кольцевую зону задней частичной балки, но не центральную зону замыкающей частичной балки. Соответственно, передние частичные лучи и задний частичный луч в целом образуют непрерывную область, освещаемую лазерным излучением на заготовке. Это уменьшает температурные градиенты в ванне расплава и, таким образом, уменьшает динамику ванны расплава.

В одном предпочтительном варианте предусмотрено, что на заготовке кольцевые зоны передних частичных балок перекрываются между зонами сердечника в направлении, поперечном по отношению к направлению сварки. По меньшей мере передние парциальные лучи образуют на изделии непрерывную область, освещаемую лазерным излучением. Тем самым могут быть уменьшены температурные градиенты поперек направления подачи, в частности, в ванне расплава, и общая динамика ванны расплава может быть снижена.

В предпочтительном дальнейшем развитии этого варианта предусмотрено, что перекрытие кольцевых зон передних частичных балок выполнено таким образом, что кольцевая зона соответственно одной передней частичной балки по существу простирается до центральной зоны соответственно другой передний частичный луч, но не перекрывает центральную зону соответственно другого переднего частичного луча. Это дополнительно снижает температурные градиенты в ванне расплава и позволяет избежать, в частности, локального подвода высокой мощности. Динамика ванны расплава может быть дополнительно снижена.

Предпочтение также отдается варианту, который предусматривает, что на заготовке выполняется следующее для диаметра DK соответствующей центральной зоны и диаметра DR соответствующей кольцевой зоны:

• • 2*DK≤DR≤5 *DK,
  • предпочтительно 2,5*DK≤DR≤4,5*DK,
  • особенно предпочтительно 3*DK≤DR≤4*DK. Эти соотношения размеров привели к особенно хорошему качеству сварного шва. Энергия лазера может быть распределена по достаточной площади в кольцевых зонах, и в то же время может быть достигнута достаточная глубина сварки, для которой особое значение имеет мощность лазера в зонах сердцевины.

Также предпочтение отдается варианту, в котором на заготовке справедливо следующее для диаметра DK соответствующей сердцевинной зоны и диаметра DR соответствующей кольцевой зоны:

• • 200 мкм≤DK≤ 600 мкм и 600 мкм≤DR≤1800 мкм, предпочтительно
  • 225 мкм≤DK≤500 мкм и 750 мкм≤DR≤1500 мкм, особенно предпочтительно
  • 250 мкм≤DK≤400 мкм и 900 мкм≤DR≤1500 мкм . Эти соотношения размеров, в свою очередь, привели к особенно хорошим качествам сварного шва, в частности, в случае свариваемых листов толщиной от 1 мм до 4 мм.

Объем настоящего изобретения также включает использование вышеописанного оптического устройства согласно изобретению в вышеописанном способе согласно изобретению. В результате возможна лазерная сварка с хорошим качеством сварного шва и высокой производительностью (скоростью подачи), при этом распределение мощности между ведущими парциальными лучами и замыкающим парциальным лучом, а также между по крайней мере одной кольцевой зоной/кольцевым волокном и сердцевиной зональное/сердцевинное волокно можно гибко адаптировать для оптимизации процесса лазерной сварки.

Дополнительные преимущества изобретения очевидны из описания и чертежей. Аналогичным образом, согласно изобретению упомянутые выше признаки и те, которые будут объяснены далее, могут использоваться в каждом случае по отдельности или в виде множества в любых желаемых комбинациях. Показанные и описанные варианты осуществления не следует понимать как исчерпывающее перечисление, а скорее они носят иллюстративный характер для описания изобретения.

РИС. 1 схематично показано в качестве примера оптическое устройство 9.0003 1 согласно варианту осуществления изобретения для лазерной сварки заготовки 2 . Левая часть оптического устройства 1 на фиг. 1 показан здесь в увеличенном виде по сравнению с правой частью аппарата 1 , чтобы обеспечить лучшее понимание, и переход увеличения находится в области многослойного волокна 8 (см. пунктирную конус).

Оптическое устройство 1 содержит источник лазерного луча 3 для создания лазерного луча 4 , имеющего определенный профиль луча, в данном случае с центральной зоной и кольцевой зоной, окружающей последнюю.

Для этой цели источник лазерного луча 3 содержит твердотельный лазер 5 , который дает здесь коллимированный входной лазерный луч 6 . Входной лазерный луч 6 соединяется с первым (со стороны входа) концом 7 волокна многослойного волокна 8 . Многослойное волокно 8 здесь имеет сердцевинное волокно 9 и кольцевое волокно 10 , окружающее последнее; следует отметить, что одно или несколько дополнительных кольцевых волокон, окружающих кольцевое волокно 10 , также могут быть предусмотрены в других вариантах осуществления. Клин 11 , состоящий из материала, прозрачного для входного лазерного луча 6 , но преломляющего свет, проецируемый здесь на входной лазерный луч 6 . В результате часть 12 входного лазерного луча 6 отклонен. Отклоненная часть 12 и неотклоненная оставшаяся часть 13 входного лазерного луча 6 фокусируются на первом конце волокна 7 с помощью фокусирующей линзы 14 , при этом отклоненная часть 12 кольцевое волокно 10 и недеформированная оставшаяся часть 13 соединяются с волокном 9 сердцевины.

По длине многослойного волокна 8 (что показано в сокращенном виде на схематическом изображении) мощность лазера связанных частей 12 , 13 входного лазерного луча 6 распределяется (в зависимости от режимов лазера и длина многооболочного волокна) по существу равномерно между всем поперечным сечением сердцевинного волокна 9 и кольцевого волокна 10 . В результате на втором (выходном) конце 15 многослойного волокна 8 , лазерный луч 4 доступен с так называемым двухступенчатым цилиндрическим профилем луча (в этом отношении также см. ниже).

Профилированный лазерный луч 4 , полученный от источника лазерного луча 3 на втором конце волокна 15 , затем коллимируется (параллелизуется) коллимационным оптическим блоком 16 . Коллимационный оптический блок 16 здесь выполнен с коллимационной линзой 17 ; в других вариантах осуществления, например, также может использоваться комбинация из двух скрещенных цилиндрических линз. Устройство светоделителя 19 затем разделяет коллимированный лазерный луч 18 по меньшей мере на три частичных луча 20 a, 20 b, , а именно два передних частичных луча и задний частичный луч (не все частичные лучи непосредственно видно на фиг. 1; подробнее об этом см. ниже). Светоделительное устройство 19 здесь выполнено в виде клиновой пластины 21 , имеющей множество зон отклонения 22 а, 22 б выполнены с разными наклонами. Клиновая пластина 21 состоит из материала, прозрачного для лазерного луча 18 , но преломляющего свет. Соответственно частичные лучи 20 а, 20 b отклоняются (незначительно) в разные стороны. Частичные лучи 20 a, 20 b затем фокусируются на заготовке 2 с помощью фокусирующего оптического блока 23 , который здесь выполнен с фокусирующей линзой 24 . Пятна лучей 25 а, 25 b частичных лучей 25 а, 25 b смещены относительно друг друга в результате различных отклонений частичные лучи 20 a, 20 b на светоделительном устройстве 19 . Световые пятна 25 а, 25 b имеют профиль луча, формируемый источником лазерного луча 3 и, в частности, многослойным волокном 8 (в этом отношении также см. фокусные изображения ниже).

Клиновая пластина 21 может перемещаться с помощью механизма, предпочтительно моторизованного механизма, более подробно не показанного, вдоль направления установки ER и второго направления R 2 , идущего перпендикулярно плоскости чертежа; направление установки ER и второе направление R 2 оба проходят поперек направления распространения AR коллимированного лазерного луча 18 и дополнительно перпендикулярно друг другу. В результате пропорции (энергетические пропорции) парциальных лучей 20 a, 20 b , полученных из коллимированного лазерного луча 18 , могут быть изменены. Клиновая пластина 21 или светоделительное устройство 19 , включая дополнительный механизм, соответственно обозначаются как первое установочное приспособление 9.0003 26 , что позволяет установить распределение мощности между частичными лучами 20 a, 20 b, и в этом случае, в частности, между ведущими частичными лучами, с одной стороны, и с другой стороны, замыкающие частичные лучи.

Клин 11 может перемещаться с помощью дополнительного механизма, предпочтительно моторизованного механизма, вдоль первого направления R 1 , идущего поперек направления AR распространения входного лазерного луча 6 . В результате пропорции (энергетические пропорции) частей 12 и 13 входного лазерного луча 6 могут быть изменены. Клин 11 , включая механизм, соответственно обозначается как второе установочное устройство 27 , которое позволяет задавать распределение мощности между сердцевинным волокном 9 (или центральной зоной профиля пучка) и кольцевым волокном. 10 (или кольцевая зона балочного профиля).

РИС. 2 схематично показана примерная клиновидная пластина 21 , которую можно использовать в контексте варианта осуществления изобретения в качестве светоделительного устройства 19 для коллимированного лазерного луча 18 (ср. пунктирную линию границы ).

Клиновая пластина 21 здесь имеет три зоны отклонения 31 , 32 , 33 вокруг центра 34 ; клиновидная пластина 21 выполнена в основном в форме круглого диска. Нижняя сторона клиновой пластины 21 здесь выполнен плоско и перпендикулярно направлению AR распространения коллимированного лазерного луча 18 . Однако на верхней стороне зоны отклонения 31 , 32 , 33 выполнены с другим наклоном или ориентацией относительно направления распространения AR.

Зона отклонения 31 занимает угловой интервал 180° вокруг центра 34 . Зона прогиба 31 ориентирован верхней стороной перпендикулярно направлению распространения AR/z-направлению (т. е. «без» наклона). Часть коллимированного лазерного луча 18 , падающая на эту зону отклонения 31 , не отклоняется верхней стороной клиновидной пластины 21 из-за почти перпендикулярного падения. Эта часть образует задний частичный луч. Отмечается, что согласно изобретению зона отклонения 31 также может быть выполнена без материала, т. е. связанная с ней часть коллимированного лазерного луча 18 проходит через клиновидную пластину 21 («полуэлемент»), более подробно не показан.

Зона отклонения 32 занимает угловой интервал 90° вокруг центра 34 . Верхняя сторона зоны отклонения 32 слегка наклонена относительно верхней стороны зоны отклонения 31 или относительно плоскости, перпендикулярной направлению распространения AR (=направлению z) коллимированного лазерного луча 18 , например, на -0,30° относительно направления x и на -0,12° относительно направления y. Часть коллимированного лазерного луча 18 , падающая на зону отклонения 32 , отклоняется из-за этого наклона. Эта часть образует передний частичный луч.

Зона отклонения 33 также занимает угловой интервал 90° вокруг центра 34 . Верхняя сторона зоны отклонения 33 также немного наклонена относительно верхней стороны зоны отклонения 9. 0003 31 или относительно плоскости, перпендикулярной направлению распространения AR (=направлению z) коллимированного лазерного луча 18 , но зеркально-симметрично относительно плоскости xz по сравнению с зоной отклонения 32 . Зона отклонения 33 наклонена, например, на +0,30° относительно направления x и на -0,12° относительно направления y. Часть коллимированного лазерного луча 18 , падающая на зону отклонения 33 отклоняется из-за этого наклона. Эта часть образует дополнительный передний частичный пучок.

В относительном положении клиновидной пластины 21 по отношению к коллимированному лазерному лучу 18 , как показано, в котором положение коллимированного лазерного луча 18 центрировано в центре 34 клиновидной пластины 21 , каждый из двух передних частичных лучей будет иметь долю мощности 25%, а задний частичный луч будет иметь долю мощности 50% от общей мощности лазера.

Для изменения этих пропорций мощности клиновидная пластина 21 может быть перемещена из показанного центрального положения, по крайней мере, вдоль направления выдвижения ER вдоль границы 35 двух зон отклонения 32 , 33 . Направление расширения ER проходит параллельно направлению x. Перемещая клиновидную пластину 21 (относительно лазерного луча 18 ) в положительном направлении x, можно увеличить долю мощности заднего частичного луча и уменьшить долю мощности передних частичных лучей. наоборот.

Предпочтительно, клиновидная пластина 21 может быть дополнительно перемещена из показанного положения (и независимо от смещения вдоль направления выдвижения ER) дополнительно во втором направлении R 2 , которое проходит вдоль границы 36 между зона отклонения 31 и зоны отклонения 32 , 33 . Второе направление R 2 проходит параллельно направлению y. Перемещая клиновую пластину 21 (относительно лазерного луча 18 ) в положительном направлении y можно увеличить долю мощности переднего луча зоны отклонения 32 и уменьшить долю мощности ведущего луча зоны отклонения 33 , наоборот; в этом случае пропорция мощности заднего парциального луча остается неизменной.

Различные эффекты прогиба зон прогиба 31 , 32 , 33 клиновой пластины 21 основаны на преломлении света, и клиновидная пластина 21 соответственно рассматривается как преломляющий оптический элемент 37 .

В качестве альтернативы возможно также выполнение светоделительного устройства 19 с дифракционным оптическим элементом 40 ; в этом отношении см. схематическая примерная иллюстрация на фиг. 3. Дифракционный оптический элемент 40 изготовлен из материала, прозрачного для лазерного луча 18 , но преломляет свет; он, в свою очередь, имеет плоскую нижнюю сторону, лежащую перпендикулярно направлению распространения AR. Дифракционный оптический элемент 40 также образует зоны 31 , 32 , 32 , 33 отклонения, которые генерируют из коллимированного лазерного луча 18 частичные лучи, направленные в разных направлениях. Однако различные эффекты отклонения зон отклонения 31 , 32 , 33 в основном основаны на дифракции коллимированного лазерного луча 18 , поэтому зоны отклонения 31 , 32 , 33 также называют дифракционными зонами 41 , 42 ,

3 43 43 .



В показанном варианте лазерный луч 18 не отклоняется в зоне дифракции 41 , так как дифракционный оптический элемент 40 выполнен планарным (с постоянной локальной высотой h, т.е. без пилообразной формы). решетка) на его верхней стороне. Следует отметить, что согласно варианту осуществления изобретения дифракционная зона 41 также может быть выполнен без материала, т.е. соответствующая часть коллимированного лазерного луча 18 проходит мимо дифракционного оптического элемента 40 («полуэлемент»).

В зоне дифракции 42 , напротив, на верхней стороне установлена ​​пилообразная решетка с локально изменяемой высотой (или локально изменяемой толщиной дифракционного оптического элемента 40 в направлении распространения луча AR) дифракционный оптический элемент 40 ; ср. профиль высоты внизу, на котором локальная высота h (в направлении z) нанесена относительно местоположения вдоль направления сечения a (см. пунктирную плоскость сечения A). В случае дифракционного оптического элемента 40 в зоне дифракции 42 линии используются для указания, где локальная высота h в каждом случае одинакова и максимальна. Линии слегка наклонены (здесь примерно на +15°) относительно направления y, что приводит к соответствующему небольшому отклонению лазерного луча 18 в районе дифракционной зоны 42 . Линии проходят перпендикулярно изображенному направлению сечения а, и пилообразный профиль неоднократно падает вдоль этой линии сечения и неоднократно резко поднимается вверх.

Зона дифракции 43 аналогично также имеет пилообразный профиль. Последняя с линиями, указывающими локальную высоту, которая в каждом случае одинакова и максимальна, наклонена относительно направления у диаметрально противоположно дифракционной зоне 9.0003 42 , здесь с его линиями примерно на -15° относительно направления y, в результате чего здесь создается соответствующее диаметрально противоположное небольшое отклонение лазерного луча 18 .

В остальном функционирование светоделительного устройства 19 с фиг. 3 аналогично устройству светоделителя по фиг. 2.

РИС. 4-6 схематически иллюстрируют примерные изображения фокусировки, которые можно использовать в контексте изобретения. На изображениях в фокусе показаны частичные лучи 20 а — 20 в направляют на верхнюю сторону заготовки при лазерной сварке и с помощью фокусирующего оптического блока фокусируют на заготовку или ее поверхность в расположение поверхности, соответствующее плоскости чертежа.

В показанных вариантах, в каждом случае по отношению к заданному относительному направлению сварки (направлению подачи) SR, две передние частичные балки 20 b, 20 c и задний ближний свет 20 a . Передние частичные балки 20 b, 20 c здесь расположены по прямой линии относительно поперечного направления QR; поперечное направление QR проходит перпендикулярно направлению сварки SR.

Все частичные лучи 20 a, 20 b, 20 c обычно генерируются из одного и того же входного лазерного луча, который получил определенный профиль луча в результате прохождения через многослойное волокно; все частичные лучи 20 a, 20 b, 20 c соответственно также имеют профиль балки. Профиль луча содержит в каждом случае центральную зону 50 , в которой присутствует по существу постоянная плотность мощности LDK («интенсивность») лазерного излучения, и кольцевую зону 51 , в которой также по существу постоянная плотность мощности LDR присутствует лазерное излучение; дополнительные кольцевые зоны также могут быть предусмотрены в других вариантах.

Частичные лучи 20 a, 20 b, 20 c в основном проходят через одни и те же оптические элементы (в частности, фокусирующий оптический блок) после светоделительного устройства, так что частичные лучи балки 20 а, 20 б, 20 в имеют одинаковый размер на заготовке. Диаметры DK основной зоны 50 и DR кольцевой зоны 51 можно измерить на заготовке (или на верхней стороне заготовки). DK обычно составляет от 200 мкм до 600 мкм, часто около 300 мкм. Кроме того, DR обычно составляет от 600 мкм до 1800 мкм, часто около 700 мкм.

С помощью устройства первой настройки (см. рис. 1) для всех частичных лучей 20 a — 20 c мощность лазера может быть перераспределена в каждом случае между центральной зоной 50 и кольцевая зона 51 ; мощность лазера ИЛК, интегрированная по площади активной зоны 50 («интегральная интенсивность») здесь больше, чем мощность лазера ILR, интегрированная по площади кольцевой зоны 51 ; обычно верно, что ILK:ILR≥60:40 или даже ILK:ILR≥70:30. Для отношения DR/DK обычно верно, что 2≤DR/DK≤5, обычно где 3≤DR/DK≤4.

С помощью второго средства настройки (см. рис. 1) мощность лазера может быть перераспределена между совокупностью передних парциальных лучей 20 b, 20 c, с одной стороны и замыкающая балка 20 а, с другой стороны; мощность лазера VT, интегрированная по площади всех передних частичных лучей 20 b, 20 c , и мощность лазера NT, интегрированная по площади заднего частичного луча 20 a , обычно приблизительно равна равны по величине; обычно верно, что VT:NT≤60:40 и VT:NT≥40:60.

С ведущими неполными балками 20 б, 20 в, заготовка выплавляется с верхней стороны, при этом область ванны расплава, образованная передними балками 20 б, 20 6 в 90 не расширяется до нижней стороны заготовки («сварка с частичным проплавлением»). Задний неполный пучок образует область ванны расплава, которая простирается до нижней стороны заготовки («сварка с полным проплавлением»). Комбинация ведущих неполных лучей 20 b, 20 c с замыкающей балкой 20 a позволяет получить сварной шов особенно высокого качества и, в частности, имеет высокую механическую прочность, малую выпуклость и незначительное насечки в сочетании с небольшим образованием брызг в процессе сварки на верхней и нижней сторонах заготовки. В этом случае процесс сварки можно оптимизировать за счет настройки распределения мощности.

РИС. 4 показан вариант, в котором две передние частичные балки 20 b, 20 c не перекрывают друг друга, причем передние частичные балки 20 b, 24

также не перекрывают друг друга. не перекрывать задний ближний свет 20 a. Следует отметить, однако, что здесь в направлении сварки SR кольцевая зона 51 замыкающей балки 20 а, по отношению к направлению сварки SR, достигает между кольцевыми зонами 51 передних полубалок 20 b, 20 c.

В этом варианте исключается добавление лазерной мощности различных парциальных лучей. Это может помочь сохранить низкую динамику расплавленной ванны и, в частности, избежать образования брызг в первую очередь на верхней стороне заготовки. Этот вариант часто предпочтительнее при относительно небольшой толщине заготовки, например, при толщине заготовки от 1 мм до 2,5 мм.

РИС. 5 показан вариант, в котором передние частичные балки 20 b, 20 c еще раз не перекрываются. Однако здесь в зонах перекрытия 52 передние частичные лучи 20 b, 20 c перекрывают задние частичные лучи 20 a 50 90 266 в области кольцевых зон. ; однако центры частичных лучей 20 а, 20 b и 20 a, 20 c настолько далеки друг от друга, что остаточные области 55 неперекрывающихся кольцевых зон 51 все еще остаются зоны перекрытия между каждым случаем 903 52 и две основные зоны 50 частичных балок 20 а, 20 б и 20 а, 3 6 с. 2 3 3

В этом варианте сплошная область, освещаемая лазерным излучением, образована совокупностью парциальных лучей. Это может способствовать уменьшению температурных градиентов в ванне расплава и уменьшению выпуклости полученного сварного шва или образования надрезов. Этот вариант часто предпочтительнее при средней толщине заготовки, например, при толщине заготовки от 2,5 мм до 3,2 мм.

РИС. 6 показан вариант, в котором передние частичные балки 20 b, 20 c перекрываются в поперечном направлении QR в районе кольцевых зон 51 , но не по отношению к зонам сердцевины 50 , ср. зона перекрытия 53 . Однако в показанном варианте зона 53 перекрытия проходит в каждом случае до соприкосновения с зонами 50 сердцевины. Кроме того, передние частичные лучи 20 б, 20 в перекрытие замыкающей балки 20 а в районе кольцевых зон 51 . Зоны перекрытия 52 из частичных пучков 20 A, 20 B и 20 A, 20 C — это в качестве результата, что не наносит Zone, что не наносит Zone DO DI DI DO DO DI DO до основных зон 51 ; причем в зоне перекрытия 54 здесь происходит перекрытие кольцевых зон 51 всех трех частичных балок 20 а, 20 б, 20 в.

В этом варианте в результате сложения мощности лазера двух парциальных лучей на сравнительно больших площадях и даже трех парциальных лучей в области перекрытия 54 можно добиться локального увеличения плотности мощности лазера. лазерное излучение. В результате можно добиться большего проникновения в заготовку, в частности, в области перекрытия двух передних частичных балок. За счет этого облегчается сварка с полным проплавлением с замыкающим неполным лучом и, в частности, она становится доступной даже при относительно высоких скоростях сварки и/или относительно большой толщине заготовки. Этот вариант часто предпочтительнее при относительно большой толщине заготовки, например, при толщине заготовки от 3,2 мм до 4 мм.

РИС. 7 иллюстрирует в качестве примера профиль интенсивности 60 ведущего частичного луча, который можно использовать в контексте способа согласно варианту осуществления изобретения на заготовке. Соответствующий профиль интенсивности, как правило, предоставляется и для заднего частичного луча на изделии. Интенсивность I (мощность лазера на единицу площади) отложена на оси ординат как функция местоположения x, при этом ось x проходит через центр лазерного луча (при x=0).

Профиль интенсивности 60 здесь представляет собой двухступенчатый цилиндрический профиль излучения; его можно получить, используя волокно с двойной оболочкой (в этом отношении см. фиг. 8).

Профиль интенсивности 60 имеет центральную зону 50 , внутри которой присутствует высокая, по существу постоянная интенсивность I 1 здесь приблизительно 2,1 Вт/см ² ; интенсивность в центральной зоне 50 обычно колеблется максимум на 40%, предпочтительно максимум на 20%, вокруг средней интенсивности центральной зоны 9. 0003 50 . Центральная зона 50 окружена кольцевой зоной 51 , внутри которой присутствует более низкая, также по существу постоянная интенсивность 12 , составляющая примерно 0,4 Вт/см ² ; интенсивность в кольцевой зоне 51 обычно колеблется не более чем на 20 % относительно средней интенсивности кольцевой зоны 51 . Интенсивность резко падает в переходной области 61 от центральной зоны 50 к кольцевой зоне 51 ; в этом случае интенсивность там может упасть даже ниже 12 . Интенсивность также резко падает в следующей переходной области 62 от кольцевой зоны 51 к внешнему окружению, здесь (при отсутствии дополнительной центральной зоны) до нуля. Переходные области 61 , 62 обычно имеют малую ширину B 1 , B 2 по сравнению с диаметром DK центральной зоны 50 или с шириной BR кольцевой зоны 51 , например, где B 1 ≤0,3*DK или B 1 ≤0,2*DK, или где B 2 ≤0,3*BR или B 2 ≤0,2*BR.

РИС. 8 схематично иллюстрирует в качестве примера конструкцию многооболочного волокна 8 в области сердцевины 9 и кольцевого волокна 10 («волокно с двойной оболочкой» или волокно «2 в 1») согласно к варианту осуществления изобретения. В качестве альтернативы также можно использовать многослойное волокно, имеющее еще большее количество кольцевых волокон. Положение x в поперечном сечении многооболочного волокна 8 отложен по оси абсцисс, а показатель преломления n (для длины волны, используемой лазером) отложен по оси ординат; центр многослойного волокна 8 расположен в точке x=0.

Материал оптического волновода, имеющий высокий, в данном случае равномерный показатель преломления nKR, расположен внутри сердцевины волокна 9 и внутри кольцевого волокна 10 . Первая оболочка 70 , состоящая из материала первой оболочки с показателем преломления нМ 1 расположен между сердцевинным волокном 9 и кольцевым волокном 10 . В этом случае nM 1 значительно меньше, чем nKR; в результате на первой оболочке 70 достигается полное внутреннее отражение лазерного излучения, введенного в сердцевину 9 и кольцевое волокно 10 . Вторая оболочка 71 , состоящая из материала второй оболочки с показателем преломления nM 2 , расположена вокруг кольцевого волокна 9.0003 10 . В этом случае nM 2 , в свою очередь, значительно меньше nKR, чтобы обеспечить полное внутреннее отражение лазерного излучения и на второй оболочке 71 . Более того, в показанном варианте нМ 1 несколько ниже, чем нМ 2 .

В показанном примерном варианте осуществления (внешний) радиус сердцевины волокна 9 составляет приблизительно 50 мкм, а внешний радиус кольцевого волокна 10 составляет приблизительно 300 мкм.

Хотя предмет настоящего раскрытия был проиллюстрирован и подробно описан на чертежах и в предшествующем описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как иллюстративные или иллюстративные, а не ограничивающие. Любое сделанное здесь утверждение, характеризующее изобретение, также следует рассматривать как иллюстративное или иллюстративное, а не ограничительное, поскольку изобретение определяется формулой изобретения. Следует понимать, что изменения и модификации могут быть сделаны специалистами в данной области техники в пределах объема следующей формулы изобретения, которая может включать любую комбинацию признаков из различных вариантов осуществления, описанных выше.

Термины, используемые в пунктах формулы изобретения, следует толковать как имеющие самое широкое разумное толкование, согласующееся с предшествующим описанием. Например, использование артикля «а» или «the» при введении элемента не следует интерпретировать как исключение множества элементов. Аналогичным образом, упоминание «или» следует интерпретировать как включающее, так что упоминание «А или В» не исключает «А и В», если только из контекста или вышеприведенного описания не ясно, что только одно из А и Б предназначены. Кроме того, повторение «по крайней мере одного из A, B и C» следует интерпретировать как один или несколько элементов группы, состоящей из A, B и C, и не следует интерпретировать как требование по крайней мере одного из каждого из элементов. перечисленных элементов A, B и C, независимо от того, связаны ли A, B и C как категории или иным образом. Кроме того, перечисление «A, B и/или C» или «по крайней мере один из A, B или C» следует интерпретировать как включающее любой единичный объект из перечисленных элементов, например, A, любое подмножество из перечисленных элементов, например, A и B или весь список элементов A, B и C.

Список эталонных знаков

1 Оптическое аппарат

2 Производительность

3

6 Входной лазерный луч (обеспечиваемый лазером)

7 Первый конец волокна

8 Многослойное волокно

9 Сердцевина волокна

1150 10 Кольцо волокна

11 Wedge

12 Отвраченная часть (из входного лазерного луча)

13 Отсутствие 15 Второй конец световода

16 Коллимационный оптический блок

17 Коллимационная линза

18 Коллимированный лазерный луч

9 10005

20 A (Trailing) Частичный луч

20 B (ведущий) Частичный луч

C (LEADENT). ПАРТИЧЕСКИЙ БЕРНА A Зона отклонения

22 B Зона отклонения

23 Фокусировка оптической единицы

24 Focusing Lens

9128

6565.0266 Beam Spot

25 B BEAM SPOT

26 Первая установка

27 Второй настройки

31 Зона отклонения (Периптивная партия) 9000

9 31 Зона отклонения (Печальная часть. неполный луч)

33 Зона отклонения (передний неполный луч)

34 Центр (светоделительное устройство)

35 Граница

36 360004 Граница

37 Преломляющий оптический элемент

40 Дифрактивный оптический элемент

41 Зона дифракции (Тяжелая частичная пучка)

42 Зона Дифракции (Leading Partial Beam)

42 Diffraction Diffrach передний частичный луч)

50 Центральная зона

51 Кольцевая зона

52 Зона перекрытия (передний/задний частичный луч)

53 Зона перекрытия (ведущий/ведущий частичный луч)

54 Зона перекрытия (три частичных луча)

55 Остаточная область (из зоны кольца без перекрытия)

60 Профиль интенсивности

60 Профиль интенсивности

60 . 61 Переходная область

62 Переходная область

70 Первая облицовка

71 Вторая облицовка

Площадь секции

Управление секции (в дифференциальном оптикальном элементе.0005

AR Направление распространения/направление распространения луча

DK Диаметр центральной зоны

DR Диаметр кольцевой зоны

ER Направление установки

h Локальная высота

I Интенсивность

I Интенсивность

Интегрированная мощность лазера 85 ILR01 Зона интегрированного лазера 85 ILK90 мощность лазера кольцевой зоны

n Показатель преломления

QR Поперечное направление

R 1 Первое направление

R 2 Второе направление

SR Направление сварки

x, y, z Пространственные координаты

Устройство и способ автоматического выравнивания сварочного аппарата для стыковой сварки заготовок

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройству и способу выравнивания сварочного аппарата по зазору между противолежащими кромками по меньшей мере двух деталей, подлежащих сварке встык, и, в частности, к устройству и способу автоматического совмещения сварочного устройства с центром зазора между противолежащими кромками по меньшей мере двух соединяемых деталей при относительном движении между ними. сварочное устройство и обрабатываемые детали, при этом устройство включает в себя систему визуального отображения, которая эффективно изолирована от точки сварки и воздействия на нее сварки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В самых разнообразных применениях в производстве и обработке стали часто желательно или необходимо соединить вместе листы или полосы из стали или подобных материалов, таких как сплавы или подобные, например, сваркой. Это также может включать соединение листов из другого материала или толщины для изготовления детали на заказ или «подгонки». Такое соединение может быть выполнено с помощью обычного оборудования для шовной сварки, аппаратов для дуговой сварки, высокоэнергетических лазеров, устройств для электронно-лучевой или плазменно-дуговой сварки.

Поскольку качество сварного шва должно быть, по крайней мере, эквивалентно основному металлу по механическим и микроструктурным свойствам, важно оптимизировать качество сварного шва во многих современных передовых технологиях. В частности, качество сварного шва может влиять на общую микроструктуру, микротвердость, свойства при растяжении, формуемость, усталостную прочность и вязкость разрушения, которые напрямую влияют на общую ценность процесса соединения и характер получаемых соединяемых деталей. В свою очередь, способность сварочного аппарата точно отслеживать зазор между двумя соединяемыми листами имеет решающее значение для обеспечения оптимального сварного шва, особенно при высокоскоростной сварке с использованием остро сфокусированных энергетических лучей, когда точка приложения сварного шва должна постоянно поддерживаться в строгом соответствии с центром зазора.

Равномерный профиль сварного шва в значительной степени определяется не только регистрацией противоположных проксимальных кромок соединяемых деталей, но и способностью системы слежения компенсировать неправильное расположение зазора между двумя соприкасающимися деталями. в переводном смысле. Соответственно, были предприняты значительные усилия по разработке практичных и надежных систем отслеживания швов для использования в таких приложениях.

Одним из подходов к отслеживанию свариваемого зазора является использование контактных датчиков. Такие системы обычно используют физические характеристики заготовок и/или прилегающий к ним зазор в качестве механической направляющей для механизма скольжения или качения, с которым связана сварочная головка. Система слежения этой конструкции предшествует сварочной головке или расположена сбоку от нее и занимает значительный физический объем вблизи точки сварки (или зоны сварки). Реализация контактных систем может варьироваться от простых механических конструкций, в которых поступательное движение заготовок создает выравнивающую поперечную силу на манипуляторе сварочной головки, до сложных электромеханических систем с компьютерным управлением, в которых усилия на датчике воспринимаются электронным способом и используются для активации. приводные двигатели. Однако эти системы часто теряют контакт со швом, что может нарушить работу устройства слежения и ухудшить качество сварки. Как правило, такие системы ограничены низкими скоростями сварки и конкретными приложениями (например, там, где существуют заранее определенные или контролируемые физические характеристики соединяемых деталей и их смежного зазора), и они подвержены колебаниям чувствительности, а также повреждению от тепла, износ и другие злоупотребления.

Соответственно, были предприняты попытки использования различных бесконтактных датчиков для преодоления вышеупомянутых ограничений, при этом предоставляя больше информации о сварном соединении (особенно о его кромках). В то время как система контактных датчиков может обнаруживать только заданное количество (например, одну или две) точек вдоль зазора, бесконтактный датчик может многократно сканировать зазор, подлежащий сварке, чтобы обеспечить эффективную «карту» свариваемого зазора. геометрия зазора. Были исследованы многие бесконтактные сенсорные среды, в том числе те, которые используют магнетизм и электромагнетизм (нежелательные и вихретоковые типы), гидротехнику и пневматику, распространение звука, а также видимые и инфракрасные изображения. В этой области в последнее время серьезное внимание уделяется использованию видимых изображений и датчиков дуги.

Датчик дуги, на примере Abshire, et al. патент США. № 4806732, основан на том, что электрические характеристики дуги зависят от расстояния между сварочной головкой и заготовкой. Таким образом, движение сварочной головки вперед и назад поперек зазора вызывает переменную электрическую реакцию (напряжение дуги и/или ток), которую можно электронно проанализировать для распознавания деталей зазора. Это выгодно, потому что нет датчика заметного размера, который блокировал бы сварочную головку, и считывание выполняется в точке сварки. С другой стороны, в системах обнаружения дуги сварочная головка или дуга должны колебаться поперек зазора или стыка, и небольшие электрические изменения может быть трудно обнаружить и отличить от изначально флуктуирующих характеристик дуги. Кроме того, соединение не может быть измерено до зажигания дуги для предварительного позиционирования горелки (поскольку электрические характеристики дуги не могут быть измерены до тех пор, пока сварочная головка не окажется между заготовками), а размерное разрешение системы также ограничено.

Визуальные системы визуализации также использовались в различных системах слежения. Одну из таких систем обычно называют системой неструктурированного освещения, в которой устройство визуализации просматривает область сварки (обычно стык перед точкой сварки) с общим освещением, например, обеспечиваемым сварочной дугой или вспомогательным источником света. источник света высокой интенсивности. Изображение анализируется в соответствии с различными уровнями освещенности для выявления признаков, характерных для препарирования сустава. Этот тип системы визуальной визуализации был особенно эффективен для сварки стыковых соединений, когда между стыкуемыми плоскими деталями существует определенный зазор. Хотя такие системы являются бесконтактными, система визуализации, как правило, направлена ​​на область впереди (или впереди) точки сварки и, таким образом, может считаться интрузивной в зону сварки и высоконаправленной.

Визуальное изображение также использовалось в системах слежения, которые обеспечивают структурированные световые системы, имеющие определенный образец световой проекции. В этих системах свет может быть сфокусированным лучом или плоскостью или несколькими плоскостями света, проецируемыми под углом к ​​системе формирования изображения. Распознавание конкретной длины световой волны позволяет определить характер отражения света от заготовки, что, в свою очередь, позволяет выполнить расчет оптической триангуляции для определения точки или точек на заготовке. Это позволяет системе проецирования и визуализации анализировать различные диапазоны разрешения контура области сустава. Светопроекционное устройство обычно представляет собой стробоскопическую лампу высокой интенсивности или лазер, интенсивность или определенную длину волны которого можно различить даже при наличии дуги. Структурированная световая система также обычно определяет область, расположенную перед зоной сварки, и также может считаться интрузивной в зону сварки и направленной, хотя и бесконтактной. Кроме того, такие системы обычно усложняются тем, что требуют дополнительной компьютерной памяти и программного обеспечения для выполнения алгоритмов для использования с методами триангуляции.

Примером структурированной световой системы, описанной выше, является система датчика оптического профиля Seampilot производства Oldelft Corporation of America. Помимо использования методов триангуляции, система Seampilot сравнивает показания камеры отраженного контролируемого света с запрограммированными шаблонами или заранее определенными шаблонами отражений, хранящимися в компьютере, посредством чего вносятся поправки в положение сварочного аппарата для компенсации показаний камеры, которые не соответствуют сохраненные образцы шаблонов. Таким образом, система Seampilot вызывает регулировку положения сварочного аппарата только в ответ на сравнение с предварительно определенными образцами шаблонов (иногда это называют конструкцией с замкнутым контуром). Таким образом, в дополнение к другим недостаткам этой системы, как описано выше, точность этой системы ограничена точностью запрограммированного шаблона или шаблонов, доступных для сравнения, и адаптация системы к новым приложениям по своей природе громоздка.

Другая система, которая рассматривалась в отрасли, включает визуальную систему, расположенную коаксиально с зоной сварки, как описано в статье Р. В. Ричардсона, Д. А. Гутоу, Р. А. Андерсона и Д. Ф. Фаузена, озаглавленной «Просмотр сварочной ванны для коаксиальной дуговой сварки для мониторинга процесса». Контроль.» (Журнал сварки, март 1984 г., стр. 43-50). В частности, система визуализации этой конструкции была интегрирована в само устройство сварочной горелки. Таким образом, эта конфигурация отличается от системы формирования изображения, внешней по отношению к сварочной горелке, которая обычно устанавливается отдельно от оси сварочной горелки и ориентируется под косым углом по отношению к оси сварочной горелки. Однако, как и во всех системах технического зрения предшествующего уровня техники, возможности визуализации и контроля этой коаксиальной системы ухудшаются из-за невозможности контролировать дым, брызги и другие остатки сварки, которые изначально присутствуют в непосредственной близости от зоны сварки.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание устройства для выравнивания сварочного аппарата по центру зазора, определяемого противолежащими кромками по меньшей мере двух соединяемых деталей, причем устройство использует визуальную визуализацию. система, которая преодолевает проблемы в системах технического зрения и устройствах выравнивания, ранее доступных в отрасли.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства для выравнивания сварочного устройства по центру зазора, образованного противолежащими кромками по меньшей мере двух соединяемых деталей, что обеспечивает высокоскоростную сварку, так что затраты на сварку одной детали могут быть снижены. сведен к минимуму.

Еще одной целью настоящего изобретения является регулировка сварочного устройства и/или заготовок в поступательном направлении для сохранения выравнивания сварочного устройства по центру зазора, образованного противолежащими кромками заготовок.

Также задачей настоящего изобретения является создание простого, надежного, недорогого и эффективного устройства для выравнивания сварочного аппарата по центру зазора, образованного противолежащими кромками по меньшей мере двух соединяемых деталей.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство для выравнивания сварочного аппарата по центру зазора, образованного противолежащими кромками по меньшей мере двух соединяемых деталей, при этом относительное движение между сварочным аппаратом и зазор заготовки происходит вдоль продольной оси, по существу параллельной зазору, так что проксимальные кромки заготовок могут быть соединены вдоль зазора во время относительного движения путем образования сварного шва. Устройство предпочтительно включает в себя систему формирования изображения для определения местоположения центра зазора относительно заданной двумерной системы координат путем отслеживания изображения зоны обзора вдоль зазора ниже зоны сварки. Затем это изображение преобразуется в выходной сигнал, который взаимодействует с системой управления с обратной связью, вызывая поступательные корректировки позиционирования сварочного устройства и/или зазора заготовки, чтобы сварочное устройство и центр зазора всегда были должным образом выровнены. Кроме того, система визуализации эффективно изолирована от зоны сварки за счет использования оптической системы с большим увеличением, конструкции кожуха, независимого источника света и потока инертного газа, подаваемого в зону сварки в виде направленной струи для отвода дым, брызги и другой сварочный мусор из зоны обзора и устранить блики, вызванные сварочным шлейфом во время сварки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Хотя описание завершается формулой изобретения, в которой конкретно указывается и четко заявляется настоящее изобретение, предполагается, что то же самое будет лучше понято из следующего описания, взятого вместе с приложенным чертежом, на котором:

РИС. 1 представляет собой упрощенный схематический вид с частичным вырывом устройства автоматического выравнивания, изображенного вместе с устройством для лазерной сварки;

РИС. 2 представляет собой вид в перспективе предпочтительного варианта выполнения автоматического выравнивающего устройства, показанного на фиг. 1, показанный вместе с устройством для лазерной сварки;

РИС. 3 представляет собой частичный вид сзади гентри, изображенного на фиг. 2, на котором задняя крышка гентри, система обзора и лазерная фокусирующая оптика удалены для ясности;

РИС. 4 представляет собой поперечное сечение фиг. 3 по линии 4—4;

РИС. 5 представляет собой частичный вид сбоку устройства автоматического выравнивания, изображенного на РИС. 2;

РИС. 6 представляет собой график, изображающий примерный выходной сигнал в аналоговой форме, который может быть получен системой управления устройства автоматической настройки по настоящему изобретению;

РИС. 7 представляет собой график, изображающий примерный выходной сигнал по фиг. 4 после преобразования в цифровую форму;

РИС. 8 представляет собой блок-схему системы управления устройством автоматической центровки по настоящему изобретению; и

РИС. 9 представляет собой частичный вид в перспективе устройства автоматического выравнивания, в котором зазор между заготовками подсвечивается сзади.

cl ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для выравнивания по настоящему изобретению будет объяснено в связи с применением лазерной сварки, хотя его можно использовать с любым типом другого подходящего сварочного устройства (такого как обычное оборудование для шовной сварки, сварочное оборудование, аппарат для дуговой сварки или аппарат для электронно-лучевой или плазменно-дуговой сварки), предназначенный для соединения противолежащих кромок по крайней мере двух заготовок.

Теперь подробно обратимся к чертежам, на которых одинаковые цифры обозначают одни и те же элементы на всех чертежах. На фиг. 1 показано схематическое упрощенное представление устройства 10 выравнивания, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, используемого в лазерной сварке. ИНЖИР. 2 показаны дополнительные детали предпочтительного расположения устройства 10 выравнивания в сочетании с таким оборудованием для лазерной сварки. Как показано на фиг. 2, устройство 10 выравнивания предпочтительно содержит рабочий стол 15, имеющий портальную конструкцию 18, расположенную над ним. Портал 18 изображен как содержащий полую поперечину 22, а также механическую каретку 23, расположенную с возможностью перемещения вдоль поперечины 22 с помощью шарико-винтовой передачи (см. фиг. 3 и 4).

В частности, механическая каретка 23 направляется вдоль поперечной балки 22 с помощью захватов 24 на направляющих 25. Двигатель 26 приводит в движение шарико-винтовую передачу 27 с резьбой, которая входит в зацепление с обратной резьбой на механической каретке 23, и заставляет механическую каретку 23 двигаться линейно как шарик винт 27 вращается. На фиг. 3 показано, что отражающее зеркало 36 расположено на механической каретке 23, чтобы все время поддерживать совмещение с отражающим зеркалом 29, независимо от перемещения механической каретки 23. Конечно, любая аналогичная конструкция каретки/опорного рельса может использоваться вместе с кареткой 23. Как будет видно, портал 18 и подвижная каретка 23 могут быть предусмотрены для обеспечения поперечного перемещения сварочного или режущего устройства по столу 15, но это не является критическим.

Лазер 30 (например, лазер модели EFA 53, доступный от Coherent General, который представляет собой 2,5-киловаттный лазер на углекислом газе с осевым потоком) предпочтительно направляет луч высокой мощности 31 на отражающее зеркало 28, которое ориентировано так, чтобы вызвать луч высокой мощности 31 должен отражаться вверх ко второму отражающему зеркалу 29, а затем вбок в полую часть поперечины 22. Из соображений безопасности между отражающим зеркалом 29 и поперечиной 22 может быть предусмотрен канал 33, закрывающий пучок 31.

Механизм фокусировки лазера, включающий в себя оптику (обозначенную позицией 35), предоставляется вместе с механической кареткой 23 и совмещен с третьим отражающим зеркалом 36, которое предназначено для приема луча высокой мощности 31 и перенаправления его в зону сварки под ним. Примерная интегральная система для механизма 35 лазерной фокусировки доступна под названием модели Accucutter System от компании Laser Mechanics, Inc. из Саутфилда, штат Мичиган. В частности, механизм 35 лазерной фокусировки включает в себя фокусирующую линзу 38, через которую мощный лазерный луч 31 направляется вниз. к рабочему столу 15. Как лучше всего видно на фиг. 1, фокусирующая линза 38 удерживается оправой 40 объектива, при этом по меньшей мере часть оправы 40 объектива предпочтительно охлаждается водой для предотвращения перегрева фокусирующей линзы 38 при использовании. Любое количество различных линз, имеющих различные диаметры и фокусные расстояния, может быть использовано, если необходимо, для получения высококачественных лазерных сварных швов и/или разрезов. Фокусирующие линзы с фокусным расстоянием десять дюймов (254 мм) и пять дюймов (127 мм) успешно использовались в испытаниях настоящего изобретения.

В качестве альтернативы, специалистам в данной области техники будет понятно, что механизм 35 лазерной фокусировки может быть заменен внеосевым параболическим зеркальным отражателем. Компания Rofin Sinar, Inc. из Плимута, штат Мичиган) может использоваться для фокусировки лазерного луча 31 высокой мощности в направлении зоны сварки.

Следует отметить, что, хотя настоящее изобретение показано и описано как устройство выравнивания для сварки, оно может быть адаптировано для лазерной резки в тех случаях, когда траектория реза предварительно отмечена на заготовке. Хорошо известно, что лазерную резку и лазерную сварку можно выполнять с помощью одного лазерного устройства, просто регулируя по необходимости вспомогательный газ и давление. Кроме того, настоящее изобретение одинаково применимо ко всем видам применения сварки и не предназначено для ограничения лазерными устройствами.

Как видно на фиг. 5, лазерный фокусирующий механизм 35 предпочтительно включает в себя корпус 41 фокусирующей линзы, имеющий средства (например, резьбу) для крепления коаксиального сопла 42 к его самой нижней части. Корпус 41 фокусирующей линзы и/или сопло 42 также могут включать в себя отверстие (не показано) для подачи вспомогательного газа по желанию. На дистальном конце сопла 42 также может быть предусмотрен подающий наконечник 45 для более точного контроля и концентрации подачи вспомогательного газа в зону сварки/резки. Подающий наконечник 45 может быть особенно желателен для сварки тонкого материала (например, толщиной менее 2,5 миллиметров), когда подается инертный газ (например, гелий, аргон и т. д.) и устанавливается относительно низкое давление в наконечнике.

Снова ссылаясь на ФИГ. 1 и 2, рабочий стол 15 предпочтительно включает в себя первый стол 50 перемещения, установленный на нем с возможностью перемещения для возвратно-поступательного движения вдоль поперечной оси (например, оси Y, как показано стрелкой) на ФИГ. 1. Второй стол 52 перемещения предпочтительно возвышается над первым столом 50 перемещения для обеспечения возвратно-поступательного движения в продольном направлении (например, вдоль продольной оси x), перпендикулярном поперечной оси y. Эти таблицы перевода и их перемещение будут более подробно обсуждаться ниже.

Первая и вторая заготовки 55 и 56 показаны на фиг. 2, которая поддерживается по существу в плоскости электромагнитным прижимным устройством 60 и вспомогательными прижимными магнитами 62, как описано в одновременно находящейся на рассмотрении заявке, озаглавленной «Способ и устройство для автоматического выравнивания проксимальных кромок листов, подлежащих стыковой сварке», «, поданный четной датой на имя Гэри Л. Нейхейзела и др. Для предварительного выравнивания заготовок 55 и 56 предусмотрены упоры 63, при этом заготовка 56 сначала устанавливается на электромагнитный прижим 60 и вспомогательные прижимные магниты 62 так, чтобы она упиралась в упоры 63. После этого заготовка 55 размещается на вспомогательном захвате. — прижимные магниты 62 так, чтобы противоположные кромки 65 и 66 заготовок 55 и 56 по существу упирались в электромагнитное прижимное устройство 60. Затем активируется электромагнитное прижимное устройство 60, чтобы еще больше привести противолежащие кромки 65 и 66 в упор и магнитно удерживать заготовки. 55 и 56 в таком положении.

Электромагнитное прижимное устройство 60, вспомогательные прижимные магниты 62 и упоры 63 предпочтительно неподвижно прикреплены рядом с верхней поверхностью второго стола 52 перемещения таким образом, чтобы положение поддерживаемых заготовок 55 и 56 можно было корректировать перемещением любого стола 50 или в таблице 52. Следует отметить, что, хотя такие магнитные прижимы предпочтительнее для сведения к минимуму количества мешающих деталей, обычно связанных с механическими зажимами и т.п., их можно заменить любыми средствами для удержания заготовок в упоре.

Как лучше всего показано на РИС. 1 заготовки 55 и 56 расположены по существу в плоскости, в результате чего между противоположными краями 65 и 66 заготовок 55 и 56 образуется зазор G соответственно. Соседние заготовки не обязательно должны быть практически плоско ориентированы для применения предмета изобретения (например, сварка заготовок, расположенных нормально друг к другу или сконфигурированных для образования неплоского объекта, такого как цилиндр), однако большинство операций лазерной сварки и резки обычно выполняется на краях заготовок, удерживаемых в положениях, по существу, плоских и перпендикулярных лазерному лучу. Следует также понимать, что хотя зазор G может быть по существу однородным по своей продольной длине L, противоположные кромки 65 и 66, вероятно, будут иметь некоторые неровности, такие как небольшой изгиб и т.п., особенно когда заготовки 55 и 56 обрезаются обычными методами резки. .

Как описано выше, луч 31 направляется через фокусирующую линзу 38 соосно через сопло 42 и подающий наконечник 45. Соответственно, заготовки 55 и 56 должны располагаться так, чтобы центр С зазора G совпадал с точкой попадания большой мощности луч 31. Эта точка удара будет называться точкой сварки и обозначена как 68 на фиг. 1. Хотя для простоты центр С показан линией, следует понимать, что центральная точка зазора G будет смещаться в поперечном направлении вдоль продольной длины L из-за местных неровностей. Центральные точки зазора G по длине L образуют центральную линию C. Поскольку сварка обычно выполняется более чем в одной точке, точку сварки можно более правильно называть зоной или зоной сварки, и они будут обозначаться таким образом взаимозаменяемо. здесь.

Первоначально выравнивание центральной линии C с движением стола 52 перемещения в направлении x выполняется путем пульсации луча высокой мощности 31 в начале и конце зазора G во время установки, сравнивая воображаемую прямую линию, проходящую между началом и конечные точки с направлением движения для таблицы 52 перемещения и компенсацией любого смещения между ними. Такие компенсации выполняются путем регулировки стола 50 перемещения в направлении y. предпочтительно компенсация несоосности может выполняться автоматически с помощью программируемого контроллера, который подает питание на двигатели 72 и 73 в соответствии с необходимостью осуществления коррекции после того, как координаты конечных импульсов были заданы компьютеру (обсуждается далее) по отношению к сварному шву.

Для формирования оптимального сварного шва по длине L зазора G между заготовками 55 и 56 обеспечивается относительное перемещение между точкой или зоной сварки 68 и заготовками 55 и 56 вдоль продольной оси, по существу параллельной осевой линии С, зазор G и ось х. Хотя такое относительное движение может быть обеспечено за счет перемещения луча 31 и точки сварки 68 вдоль центральной линии С, оно будет включать деликатное вращение отражающего зеркала 36 или перемещение рамы 18 вдоль рабочего стола 15, что не является предпочтительным. Обеспечение подвижности балки 31 в направлении х приводит к ненужной сложности и затратам на устройство 10 выравнивания, а также может поставить под угрозу надежность. В частности, луч 31 должен оставаться в пределах чистой пригодной для использования апертуры линзы 38 при любом вращении зеркала 36, при этом линза 38 удерживается в фиксированном положении. В противном случае, если луч 31 сдвинут слишком далеко от центра линзы 38, чтобы сместить зону сварки ниже нее, в луч 31 будут внесены аберрации, что приведет к увеличению размера точки его падения. Это, в свою очередь, приведет к снижению удельной мощности балки 31 в зоне сварки 68 и может привести к неполной сварке заготовок 55 и 56.

В предпочтительном варианте второй поступательный стол 52 перемещается в продольном направлении таким образом, что заготовки 55 и 56 продвигаются ниже точки сварки 68 в направлении, по существу параллельном продольной оси центральной линии C и зазору G. Следует отметить, что высокие скорости сварки (т. е. относительное движение между зазором G и механизмом фокусировки лазера 35), а также однородные сварные швы. Выравнивающее устройство по настоящему изобретению обеспечивает и то, и другое за счет непрерывного поддержания выравнивания между точкой 68 сварки и центральной линией С зазора G, работая со скоростью до 15 метров в минуту в обоих направлениях x и y. Конечно, более высокие скорости сварки возможны, если используется более высокая мощность лазера или сваривается более тонкий материал. Однако точные и надежные системы движения для скоростей выше 15 метров в минуту могут стать непомерно дорогими и труднодоступными. Двигатели 72 и 73 (например, шаговые двигатели) используются для обеспечения движения второго и первого столов перемещения 52 и 50 соответственно и, в свою очередь, заготовок 55 и 56 по длине L зазора G.

Система визуального формирования изображений (обозначенная в целом позицией 75 на фиг. 2) предназначена для обнаружения центральной линии C зазора G. Как показано на фиг. 1, система 75 визуализации содержит камеру 77 линейного сканирования (например, доступную от EG&G Reticon of Sunnyvale, CA), например, имеющую 2048 элементов и расстояние между соседними элементами в 13 микрон в своей матрице) в качестве предпочтительного средства для приема отраженного уровней освещенности в определенной области 78 обзора, при этом изображение промежутка G формируется на линейной матрице 80 отдельных элементов или пикселей внутри камеры 77.

Хотя обычное использование камер линейного сканирования в системах технического зрения для сварки само по себе не является уникальным, до сих пор такие системы располагались в непосредственной близости от точки сварки, что приводило к неточному обзору из-за агрессивной среды, примыкающей к сварному шву. зоны, такие как дым, брызги, мусор от сварки и блики от сварочного шлейфа. В визуальной системе 75 по настоящему изобретению используется оптическая система 82 с большим увеличением (например, доступная от Titan Tool Supply Company, Inc. , Буффало, штат Нью-Йорк, например, имеющая зум-объектив с «эффективной» системой из двух линз, которая работает в таким же образом, как микроскоп с большим рабочим расстоянием) в сочетании с камерой 77 линейного сканирования. В частности, оптическая система 82 с большим увеличением включает в себя линзу 83 объектива и линзу 85 окуляра. Как показано на фиг. 1, сварной шов (который включает в себя зазор G и часть заготовок 55 и 56) в зоне обзора 78 является объектом объектива 83, а реальное изображение 87 сварного шва обеспечивается между объективом 83 и объективом 85 окуляра. Это реальное изображение является объектом линзы 85 окуляра, и затем реальное изображение принимается линейной матрицей 80 и анализируется схемой датчика 89.камеры 77 с линейным сканированием. Для ясности изображение 91 линейной матрицы для сварного шва проецируется назад в зону обзора 78. Следует понимать, что, как это практикуется в предшествующем уровне техники, может быть установлено множество независимых линз. объединены для работы в качестве линзы 83 объектива и линзы 85 окуляра. В любом случае, как отмечалось выше, эта система будет работать как «эффективная» двухлинзовая система микроскопа с большим рабочим расстоянием.

Оптическая система 82 с большим увеличением, а также наклон системы обзора 75 относительно заготовок 55 и 56 и лазерная фокусирующая оптика 35 помогают располагать зону обзора 78 ближе к зоне сварки 68 без физического вмешательства между системой обзора 75 и лазерной фокусировкой механизм 35. Одновременно большее расстояние отступа (или расстояние от зоны сварки 68) для камеры линейного сканирования 77 обеспечивается за счет использования оптической системы с большим увеличением 82.

Кроме того, вместо того, чтобы полагаться на свет от сварочного шлейфа мощного лазерного луча 31 для освещения зоны обзора, предпочтительно предусмотреть независимый источник 84 света. Источник 84 света подает свет для системы 75 визуального формирования изображения. В предпочтительном варианте источник 84 света подает свет в зрительную щель G с помощью оптической системы 82 с большим увеличением посредством когерентного оптоволоконного пучка 86 и кольцевого оптоволоконного осветителя 88, установленного вокруг самый нижний конец оптической системы 82 с большим увеличением. Такое расположение обеспечивает постоянное и по существу равномерное освещение коаксиально области 78 обзора, одновременно облегчая четкое представление об отражении такого однородного света в области 78 обзора камерой 77 линейного сканирования. предсказуемое и равномерное приложение коаксиального света к области 78 обзора, а за счет обеспечения по существу беспрепятственного обзора такой области обзора с помощью камеры 77 линейного сканирования можно формировать и отслеживать более точное и надежное изображение из диффузно рассеянного света.

Понятно, что источником 84 света может быть лазер с определенной монохроматической длиной волны (например, гелий-неоновый лазер с длиной волны 6328 Ангстрем). Затем система 75 визуального формирования изображения может быть снабжена узкополосным фильтром, настроенным на длину волны освещающего лазера, как это известно специалистам в данной области техники. Таким образом, на матрице 80 будет сфокусирован свет только с желаемой длиной волны света, что уменьшит любые помехи от внешнего света (например, излучение от сварочного шлейфа).

В качестве альтернативы источник 95 света может быть расположен таким образом, чтобы он освещал область 78 обзора сзади, например, из-под заготовок 55 и 56 и через зазор G (см. фиг. 9). Как видно на фиг. 9, источник 95 света представляет собой флуоресцентную лампу, содержащуюся в электромагнитном прижимном устройстве 60, которое имеет покрытие 96, позволяющее освещать только область 97. Зона 97 имеет отверстие шириной 98, которое позволяет обеспечивать освещение вверх от нее между вспомогательными прижимными магнитами 62 и в направлении зазора G между заготовками 55 и 56. Предпочтительно, чтобы источник света 95 проходят по всей продольной длине зазора G в этом варианте, но источник 95 света может иметь меньшую длину и перемещаться вдоль зазора G до тех пор, пока он освещает зону обзора 78 для камеры 77 линейного сканирования. Устройство с подсветкой может позволить системе 75 визуализации более точно контролировать область 78 обзора, например, когда кромки 65 и 66 заготовок 55 и 56, находящиеся напротив, имеют несколько закругленный профиль верхней поверхности по отношению к нижней поверхности из-за тупых режущих лезвий. Закругленные края имеют тенденцию рассеивать падающий свет таким образом, что фактическая ширина зазора оказывается завышенной, и, таким образом, снижается способность любого такого устройства различать и определять фактическую топографию зазора между такими заготовками. Заднее освещение обеспечивает прием относительно большого количества света непосредственно через зазор G средствами просмотра, такими как камера 77 с линейным сканированием, что позволяет более четко определить расположение проксимальных краев.

После того как камера 77 линейного сканирования сформировала изображение на линейной матрице 80 сварного шва в зоне обзора 78, она может передать видеосигнал на контроллер 90, как показано на фиг. 1. Контроллер 90 может представлять собой любое электронное устройство (такое как Videk Model 20), способное принимать видеосигнал или видеосигнал от камеры или аналогичного средства просмотра, а затем преобразовывать этот видеосигнал в выходной сигнал, который можно использовать для определения относительное расположение и ширина w зазора G. В частности, контроллер 90 работает для преобразования данных из линейного массива 80 (т. е. местоположения пикселя) области 78 обзора в выходное напряжение или поток цифровых данных. Как показано на блок-схеме на фиг. 8, осциллограф 100 можно использовать для контроля видеосигнала путем выборки его с контроллера 90 или непосредственно с камеры 77. Поскольку устройство юстировки по настоящему изобретению предпочтительно является полностью автоматическим, включение осциллографа или аналогичного монитора выходного сигнала не является обязательным. требуется в процедурах сбора или использования данных как таковых. Однако осциллограф 100 предпочтительнее использовать в качестве диагностического инструмента для упрощения наблюдения за работой системы. В частности, как будет видно, надлежащий контроль с помощью осциллографа или аналогичного устройства считывания данных позволяет оператору определить, правильно ли работает устройство юстировки.

Пример типичного необработанного аналогового видеосигнала 99, который может появиться на осциллографе 100, показан на фиг. 6. Как показано, «пики» (высокие уровни выходного напряжения V), обозначенные позициями 101 и 102, соответственно, означают интенсивность рассеянного света, отраженного от деталей 55 и 56 в зоне обзора 78. Свет предпочтительно концентрируется в зоне обзора 78, которая ограничивается заданной частью заготовок 55 и 56, непосредственно примыкающих к их соответствующим противолежащим кромкам 65 и 66.

В частности, было обнаружено, что поле зрения или зона обзора полоски примерно в одну четверть дюйма (6 миллиметров) хорошо работают для получения разрешения примерно 0,0001–0,0002 дюйма (0,0025–0,005 миллиметра) (т. е. примерно от 1 до 2 пикселя) с описанной здесь оптикой. Камера 77 линейного сканирования может сканировать зону обзора 78 со скоростью до 1000 сканирований в секунду, хотя предполагается, что скорость сканирования 30 сканирований в секунду будет использоваться в производстве, чтобы позволить использовать менее интенсивный и менее дорогой источник света. Поле зрения и скорость сканирования, выбранные для любого конкретного приложения, могут варьироваться и будут частично основываться на предполагаемой желаемой скорости работы, общем качестве стыковых проксимальных краев в зазоре G, желаемом разрешении, требованиях и возможностях массива линейного сканирования. , отражательная и рассеивающая характеристики поверхностей заготовок, интенсивность источника света и т. д.

Концентрируя освещение в заданной области, можно свести к минимуму влияние постороннего и случайного света от других источников. Кроме того, камера 77 строчной развертки имеет регулируемое поле активного обзора в зависимости от того, где наиболее равномерное освещение и зазор G расположены в пределах общего поля 79 зрения (см. фиг. 6) камеры 77 строчной развертки. Поле зрения камеры 77 линейного сканирования предпочтительно может быть лишь немного больше, чем сам зазор G (что показано границами «оконных» линий 108 и 109).на фиг. 6 и 7). Пиксели, заданные линиями 108 и 109 «окна», определяют ту область массива 80, которая активна (и, следовательно, та область поля зрения, которая активна), из которой будут приниматься данные для дальнейшей обработки. Эти пределы активных пикселей или линии 108 и 109 «окна» устанавливаются в контроллере 90.

Кроме того, как показано на фиг. 6 пунктирная линия 105 определяет пороговое напряжение (соответствующее минимальному освещению, ниже которого должен опускаться уровень освещения) до того, как будут инициированы корректировки совмещения центральной линии С зазора и лазерного луча 31 высокой мощности. Например, когда уровень отраженной засветки от заготовок 55 и 56 ниже порогового напряжения 105 для всей активной области, это может свидетельствовать о том, что источник света 84 перегорел, иначе не обеспечивает требуемый уровень света, или поле зрения камеры 77 линейного сканирования может находиться за пределами заготовок.

РИС. 7 представляет собой графическое представление цифрового преобразования или потока цифровых данных, обеспечиваемого контроллером 90 из необработанного аналогового видеовхода. Представление является результатом сравнения необработанного видеосигнала 99 с пороговым напряжением 105 (на фиг. 6). Промежуток видеосигнала 99 и его отношение к порогу 105 контролируются для определения требуемых корректировок выравнивания, если таковые имеются. Как необработанное аналоговое видео, так и преобразованный цифровой поток могут одновременно отображаться на осциллографе 100.

Как видно из области 110 на ФИГ. 6 уровень освещенности между заготовками 55 и 56 (как видно между областями 101 и 102) чрезвычайно низок, что свидетельствует о наличии между ними зазора G. Уровень рассеянного света, принимаемого решеткой 80, низок в зазоре G, потому что зазор G действует как хороший поглотитель падающего на него освещения. Ширина w области 110 определяет ширину зазора G, чтобы можно было определить центральную линию С. В частности, центральная линия С зазора G обозначена линией С на фиг. 6 и точка С на фиг. 7. Другие уровни выходного напряжения иллюстрируют более низкие уровни отраженного или другого неизбежного падающего внешнего света вдоль оси у, например, в точках 106 и 107 сигнала управления камерой 9.9 ближе к периферии зоны обзора 78. За счет установления порогового уровня напряжения 105 система способна различать концентрированный свет, направленный оптоволоконным осветителем 88 коаксиально на зону обзора 78, и несущественный отраженный свет от деталей 55 и 56 в пределах поле зрения камеры 77 линейного сканирования.

При получении сигнала выходного напряжения (такого, как показано на фиг. 7) от контроллера 90, указывающего, что относительное положение центральной линии C (т. е. на полпути между точками e и e’ на фиг.7) промежутка G сместился с последнего указанного места, сигнал в поле зрения 79камеры 77 линейного сканирования указывает на неправильное расположение центральной линии С промежутка. Контроллер 90 (который контролирует область 110) посылает сигнал на компьютер 140 (или, альтернативно, на единую интерфейсную плату, такую ​​как интерфейсы модели DAS-16 и DAS-16F, изготовленные компанией MetraByte Corporation, Тонтон, Массачусетс), который затем активирует приводную плату 142, чтобы послать сигнал двигателю 73 для смещения первого стола 50 перемещения и/или механической каретки 23, пропорционально смещению зазора G для коррекции, тем самым поддерживая выравнивание центральную линию С с помощью мощного лазерного луча 31. Такая коррекция относительного положения центральной линии С может быть осуществлена ​​во время относительного движения между устройством 10 юстировки и зазором G, во время сварки или резки в результате изменения положения или формы зазора G (что может произойти, если проксимальные кромки были обрезаны обычными косыми ножницами или другими некачественными методами резки), или перекос линии стыкового шва между заготовками 55 и 56 по их продольной длине Л.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения компьютер 140 включает в себя плату 141 привода x для создания движения с помощью стола 52 перемещения вдоль оси x и плату 142 привода y, которая в конечном итоге получает сигнал от контроллера камеры 90 для регулировки первого стола перемещения 50. в направлении y (см. фиг. 1 и 2). Поскольку оси перемещения первого и второго столов 50 и 52 перемещения предпочтительно ориентированы перпендикулярно друг другу в конфигурации координат x-y, перемещение стола 50 перемещения непосредственно вызывает изменения в положении заготовок 55 и 56 и, следовательно, центральной линии C. зазора G, перпендикулярно продольной оси зазора G. Когда зазор G заготовок 55 и 56 и точка сварки 68 перемещаются относительно друг друга для выполнения сварки вдоль зазора G, столы перемещения 50 и 52 могут автоматически и непрерывно регулироваться для оптического совмещать относительные положения точки 68 сварки и осевой линии С разрыва в ответ на команды от компьютера 140 и платы 142 привода Y. Соответственно, устройство 10 выравнивания является активным устройством, что означает, что система 75 визуализации не запрограммирована заранее для сравнения сигналов с запрограммированными шаблонами. или т.п. Скорее, это живая система, которая реагирует на каждое приложение подобно искусственному интеллекту.

Компьютер 140 (например, интерфейсная плата модели VB2100 от Girard Electronics и IBM PC AT) также предпочтительно запрограммирован на компенсацию внутренних задержек при инициировании или прекращении лазерного луча высокой мощности 31 или при первоначальной фокусировке камеры 77 линейного сканирования непосредственно вдоль зазора G. Поскольку оптическая система 82 с большим увеличением предпочтительно расположена под косым углом к ​​точке 68 сварки, а зона обзора 78 расположена на расстоянии в продольном направлении вниз по осевой линии C от точки 68 сварки, компенсация этого фактического расстояния и присущих временных задержек между коррекциями требуется при конкретная точка и относительное движение между сварочным аппаратом и зазором G также должны учитываться соответствующими алгоритмами в компьютере 140.

Один алгоритм, используемый в настоящем изобретении, включает расчет изменений скорости вдоль оси Y, т. е. перпендикулярно продольной оси зазора G. Этот алгоритм скорости или скорости включает в себя непрерывную выборку положения области 78 обзора вдоль линии обзора. 79 (см. рис. 5) в сочетании с зоной сварки 68 во время относительного движения между заготовками 55 и 56 и точкой сварки 68.

После центрирования поля зрения 78 и точки сварки 68 на зазоре G, система технического зрения 75 и лазерная фокусировка оптику 35 располагают по отношению к заготовкам 55 и 56 таким образом, чтобы зона обзора 78 находилась в начальной продольной точке по длине зазора G (если требуется высокая скорость сварки, при которой ускорение заготовок 55 и 56 не может достичь требуемой скорости за расстояние d, система 75 обзора и лазерная фокусирующая оптика 35 могут быть расположены относительно заготовок 55 и 56 для разбега в зазоре G). Как только начало зазора G достигает зоны сварки 68, начинается сварка и скорость заготовок 55 и 56 через стол перемещения 50 по оси y рассчитывается как: V _y = (Δy)(V _x /d),

, где Δy — изменение положения по оси y между исходной центральной точкой и при последующем просмотре системой технического зрения 75. V _x — скорость заготовок 55 и 56 по оси x к точке сварки 68, а d — расстояние между зоной обзора 78 и точкой сварки 68 (как лучше видно на фиг. 5). Предполагается, что компьютер 140 будет иметь значения V _× и d, предварительно запрограммированные в нем. После этого, когда скорость заготовок 55 и 56 изменяется по оси y, изменения скорости будут рассчитываться как: важно для обеспечения своевременной регулировки заготовок 55 и 56, чтобы зона сварки 68 всегда была выровнена с центральной линией С. Фокусирующая оптика 35 лазера (т. е. положение самого луча 31) может в качестве альтернативы регулироваться механической кареткой 23 для поддержания такого выравнивания либо в качестве альтернативы, либо в дополнение к регулировке выравнивания с помощью таблиц перемещения 50 и 52. Было обнаружено, что зрение зону 78 можно удобно расположить на расстоянии приблизительно 1,25 дюйма (около 31,75 мм) от точки сварки 68. Хотя обычно предпочтительно располагать зону обзора 78 как можно ближе к зоне сварки 68, чтобы оптимизировать точность коррекции, следует помнить, что чем ближе зона обзора 78 находится к зоне сварки 68, тем больше вероятность того, что сварочный дым, брызги и посторонний свет будут мешать четкому обзору системой 75 обзора.

Кроме того, устройство 10 выравнивания предпочтительно включает фиксирующее устройство для поддержания постоянной скорости изменения (или вектора регулирования) для заготовок 55 и 56, перпендикулярных центральной линии С зазора, для интерполяции продолжающегося выравнивания в конце сварного шва после того, как удаленная область обзора 78, проходит дистальный конец зазора G. Например, одно фиксирующее устройство включает в себя алгоритм в компьютере 140 для сохранения самых последних параметров регулировки зазора G в этой области.

Вместо того, чтобы использовать первый поступательный столик 50 для обеспечения относительного движения перпендикулярно продольной оси зазора G (т. е. вдоль оси y), можно перемещать механическую каретку 23, чтобы таким образом регулировать фокусирующую линзу 38, прикрепленную к механизму 35 лазерной фокусировки. Также следует понимать, что система 75 технического зрения также соединена с механической кареткой 23 (как показано на фиг. 2), так что она совершает то же движение, что и механизм 35 лазерной фокусировки, в зависимости от обстоятельств. В этом варианте осуществления контроллер 9 камеры0 посылает сигнал на компьютер 140, который затем посылает сигнал на плату привода 142 для соответствующей регулировки механической каретки 23. Следует отметить, что перемещение мощного лазерного луча 31, хотя и распространено в предшествующем уровне техники, не является предпочтительным, поскольку может вызвать проблемы с выравниванием мощного лазерного луча 31 с апертурой фокусирующей линзы 38 и может увеличить стоимость. и сложности всей системы. Однако можно предусмотреть сервопривод зеркала или пьезоэлектрический двигатель 200 (как показано на фиг. 1), чтобы слегка регулировать ориентацию отражающего зеркала 36 для обеспечения надлежащего совмещения луча высокой мощности 31 с фокусирующей линзой 38.

Другой вариант выполнения устройства для выравнивания, выполненного в соответствии с настоящим документом, может осуществлять коррекцию выравнивания за счет комбинации как механизма 35 лазерной фокусировки, так и стола 50 перемещения, при этом часть компенсации неправильного позиционирования центральной линии С зазора и точки 68 сварки может быть достигается путем перемещения механической каретки 23 для регулировки механизма 35 фокусировки лазера и точки сварки 68, а уравновешивание любой необходимой компенсации может быть выполнено путем перемещения стола 50 перемещения для регулировки осевой линии С зазора. Для такой конструкции потребуются две платы привода Y внутри компьютера 140. реагирует на сигналы компьютера 140.

Кожух 150 также предпочтительно соединяется с самым нижним концом оптической системы 82 с большим увеличением, ближайшим к области 78 обзора, чтобы дополнительно сконцентрировать освещение области 78 обзора. Кожух 150 также служит для обеспечения защитной функции для оптической системы 82, так как он по существу изолирует оптические элементы от сварочного мусора и т.п. Кожух 150 обычно может иметь форму усеченного конуса и может быть соединен с оптической системой 82 с помощью кольцевого зажима или аналогичных средств. Предполагается, что для кожуха 150 можно использовать любой из нескольких материалов, при этом полированный алюминий или любой материал с тонким слоем материала с высокой отражающей способностью, такой как алюминиевая фольга, предпочтительнее для увеличения концентрации света в области обзора 78.

Как упоминалось ранее, предпочтительно располагать зону обзора системы выравнивания как можно ближе к зоне сварки, чтобы получить наиболее точное мгновенное выравнивание сварочного устройства по центральной линии зазора между двумя или более заготовками для быть сварены. С другой стороны, непосредственная близость к зоне сварки подвергает высокочувствительную и, как правило, дорогую оптическую систему воздействию неблагоприятных условий процесса сварки. До сих пор общепринятой практикой было определение местоположения зоны обзора на безопасном расстоянии от зоны сварки, что компенсировало снижение точности повышенной безопасностью/защитой оптики. Однако уникальная конструкция настоящего выравнивающего устройства обеспечивает минимальное расстояние между зоной 78 обзора и зоной 68 сварки с оптимальными характеристиками безопасности и защиты.

В частности, для того, чтобы эффективно расположить зону обзора 78 на «безопасном» расстоянии от зоны сварки 68, наиболее эффективно подавать струю 160 инертного газа рядом с зоной сварки или точкой 68, по существу, параллельно центральной линии С и в направлении как правило, вдали от области 78 обзора. Кроме того, предпочтительно, чтобы струю 160 инертного газа подавали в направлении, по существу нормальном к приложению сварочной энергии (например, перпендикулярном лазерному лучу или плазменной дуге). Однако точное размещение и направление одной или нескольких форсунок, создающих струю 160, не имеет решающего значения, пока результирующий вектор струи 160 проходит через зону сварки и удаляется от зоны обзора 78 и по существу пересекается с направлением падения луча 31. в зоне сварки 68. Таким образом, форсунка 160 отводит сварочный шлейф, дым, брызги и другой мусор от зоны обзора 78 для более точного обзора камерой 77 с линейным сканированием. При этом форсунка 160 обеспечивает защиту эффективно разнесенной зоны обзора. 78 дальше от зоны сварки 68, не требуя фактического физического расстояния между ними.

Как лучше всего показано на РИС. 1 линия 165 подачи газа подает регулируемый инертный газ под давлением из источника инертного газа (не показан). Чтобы дополнительно улучшить подачу инертного газа из линии 165 подачи, чтобы инертный газ представлял собой направленную струю, на выходе из линии 165 подачи предусмотрено сопло 175, предпочтительно в положении, на некотором расстоянии от зоны сварки 68 и зоны обзора 78. Предпочтительно питающая линия 165 соединена с оптикой 82 с большим увеличением, так что сопло 175 расположено рядом с зазором G, как показано на фиг. 2. Примеры инертных газов, которые были успешно использованы в этом приложении, включают гелий и аргон.

Также предпочтительно, чтобы струя 160 проходила непосредственно над зоной обзора 78, как правило, вдоль зазора G, поскольку она направлена ​​к точке сварки 68, чтобы одновременно гарантировать, что зона обзора 78 будет относительно свободна от пыли или других посторонних включений. вещество, которое может поставить под угрозу оптимальный обзор зазора G. Направленное применение инертного газа не только выдувает дым и другие остатки сварочного материала из оптической системы 82 с большим увеличением, чтобы улучшить видимость области обзора 78, но также устраняет блики в строчной развертке. камеры 77 за счет уменьшения сварочного шлейфа в точке сварки 68 (гелий особенно эффективен для уменьшения сварочного шлейфа).

Основным преимуществом применения инертного газа в месте сварки 68 также является минимизация потребности в дорогих и сложных фильтрах, которые часто требуются в системах визуализации для устранения паразитного излучения при сварке. Применение инертного газа таким образом может также устранить необходимость обеспечения защитного газа для сварочного устройства. Хотя показано, что струя 160 питается от одного источника и одного сопла, расположенного ниже по потоку от кожуха 150, следует понимать, что любое количество струйных струй и/или сопел может в равной степени использоваться для достижения эффективного расстояния между зоной обзора 78 и зону сварки 68 таким образом, чтобы шлейф сварки, дым и другой мусор были направлены в сторону от зоны обзора 78.

После демонстрации и описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения дальнейшие модификации устройства для выравнивания точки сварки и центра зазора между двумя заготовками могут быть выполнены путем соответствующих модификаций специалистом в данной области без отступления от объем настоящего изобретения. Было упомянуто несколько потенциальных модификаций, и другие будут очевидны специалистам в данной области техники. Соответственно, объем настоящего изобретения следует рассматривать с точки зрения следующих пунктов формулы изобретения конструкции и действия, показанных и описанных в описании и чертежах.

US 20030205684A1 — Ультразвуковой сварочный аппарат, оптический датчик и датчик вращения для ультразвукового сварочного аппарата

• • Оповещение
• • Штифт

Первый пункт формулы изобретения

Патентные изображения

1. Ультразвуковой сварочный аппарат, включающий;

• люлька, на которую в сваях устанавливаются две свариваемые и свариваемые заготовки и которая может вращаться вокруг оси, вертикальной к поверхности сварки указанной свариваемой детали;

  сварочный хонинговальный станок, который выполняет сварку с использованием сверхзвуковой сварки в состоянии зажатия двух заготовок между указанной опорой; и

  лазерный датчик трансмиссионного типа, который измеряет неподвижную часть обрабатываемых деталей после сварки путем облучения лазерным светом, идущим параллельно указанной поверхности сварки, и указанный лазерный датчик трансмиссионного типа измеряет неподвижную часть заготовки. деталь после сварки, которая вращается на люльке, при условии, что указанный сварочный инструмент отделен от детали после сварки.

Просмотреть все претензии

• 0 Ходатайства

Подпишитесь на InorStart с бесплатной пробной версией

• Accused Products

Подпишитесь на InorStart с бесплатной пробной версией

• Резюме

Предоставить аппарат для ультразвуковой сварки, который может удовлетворить вышеупомянутые требования и который может автоматически выполнять как измерение торцевого отклонения заготовки после сварки, так и сварку заготовок, например, барабан для магнитного лента.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается аппарат для ультразвуковой сварки, включающий: ложемент, на котором в штабелях установлены две свариваемые и привариваемые заготовки, и который может вращаться вокруг оси, вертикальной к поверхности сварки указанной привариваемой заготовки; сварочный хонинговальный станок, который выполняет сварку с использованием сверхзвука в состоянии зажатия двух заготовок между упомянутой люлькой; и лазерный датчик трансмиссионного типа, который измеряет неподвижную часть заготовки после сварки путем облучения лазерным светом, идущим параллельно поверхности сварки, и лазерный датчик трансмиссионного типа измеряет неподвижную часть заготовки после сварки. , который вращается на люльке, при условии, что сварочный хон находится отдельно от заготовки после сварки.

• 15 Цитаты

• Просмотреть как результаты поиска

• 16 претензий

• 1. Ультразвуковой сварочный аппарат, включающий;
  • ложемент, на котором в штабелях установлены две заготовки для сварки и для сварки и который может вращаться вокруг оси, вертикальной к поверхности сварки указанной детали для сварки; сверхзвуковой в состоянии зажатия двух заготовок между упомянутой люлькой; и лазерный датчик трансмиссионного типа, который измеряет неподвижную часть заготовки после сварки путем облучения лазерным светом, который проходит параллельно указанной поверхности сварки, и указанный лазерный датчик трансмиссионного типа измеряет неподвижную часть заготовки после сварки. сварка, которая вращается на люльке, при условии, что указанный сварочный хонинговальный станок отделен от обрабатываемой детали после сварки.
  • Просмотр зависимых пунктов (2, 3, 4, 5, 6)
  • • 2. Аппарат для ультразвуковой сварки по п.1, отличающийся тем, что указанная опора состоит из вращающегося стола, на котором установлена ​​указанная заготовка, и неподвижного стола, который прикреплен к неподвижной системе и поддерживает вращающийся стол с возможностью вращения.
    • 3. Аппарат ультразвуковой сварки по п.2, отличающийся тем, что указанный поворотный стол состоит из опорной части, которая поддерживает указанную заготовку и имеет цилиндрическую форму с дном, и которая установлена ​​с возможностью вращения на указанном неподвижном столе, позиционирующая цилиндр, который вставлен во внутренний цилиндр указанной монтажной детали и используется для управления позиционированием заготовки, поворотный шарнир, который получает вращательный момент от оси вращения неподвижного стола, и болт, который соединяет эти компоненты заодно.
    • 4. Аппарат для ультразвуковой сварки по п.2, отличающийся тем, что указанный неподвижный стол состоит из основания, прикрепленного к неподвижной системе, оси вращения, которая поддерживается с возможностью вращения радиальным шарикоподшипником с перевернутым и нижним расположением внутри отверстия, которое образовано в перпендикулярном направлении в центре указанного основания.
    • 5. Аппарат для ультразвуковой сварки по п.1, отличающийся тем, что указанный лазерный датчик проходного типа расположен сбоку от указанной заготовки и излучает свет, световой поток которого имеет поверхность, параллельную указанной оси вращения указанной колыбели, и которая проходит параллельно заготовке на высоте, где свет падает на заготовку.
    • 6. Аппарат для ультразвуковой сварки по п.3, отличающийся тем, что упомянутый цилиндр позиционирования состоит из магнитного материала.
• 7. Датчик вращения для ультразвукового сварочного аппарата, определяющий вращение ротора, содержащий;
  • светоизлучающее средство, которое излучает свет на объект обнаружения, который вращается с вращением упомянутого ротора, светоприемное средство, которое принимает свет, излучаемый упомянутым светоизлучающим средством.
  • Просмотр зависимых пунктов формулы (8, 9, 10, 11)
  • • 8. Датчик вращения для аппарата ультразвуковой сварки по п.7, отличающийся тем, что указанное светоизлучающее средство и светоприемное средство расположены в положении, когда обращены к детектирующей части, выполненной на указанном роторе, а свет перпендикулярен указанному Детектирующая часть излучается светоизлучающим средством.
    • 9. Датчик вращения для ультразвукового сварочного аппарата по п.7, отличающийся тем, что указанная детектирующая часть представляет собой углубление, образованное на указанном роторе, а указанное светоприемное средство принимает свет, который излучается указанным светоизлучающим средством и отражается указанной депрессией.
    • 10. Датчик вращения для аппарата ультразвуковой сварки по п.7, отличающийся тем, что указанная детектирующая часть представляет собой отверстие, выполненное на указанном роторе, а указанное светоприемное средство принимает свет, который проходит через указанное отверстие.
    • 11. Датчик вращения для аппарата ультразвуковой сварки по п.7, отличающийся тем, что указанный ротор представляет собой бобину для намотки магнитной ленты, а указанная детектирующая часть представляет собой углубление, выполненное на внутренней стороне фланцевой части указанной катушки , и который используется для выхода воздуха.
• 12. Способ обнаружения вращения ротора с использованием датчика вращения для аппарата ультразвуковой сварки, который состоит из светоизлучающих средств, излучающих свет на объект обнаружения, который вращается при вращении упомянутого ротора, и светоприемное средство, которое принимает свет, излучаемый указанным светоизлучающим средством, при этом вращение ротора обнаруживается на основе периода времени, затрачиваемого на то, что свет, излучаемый светоизлучающим средством, принимается указанным светоприемным средством.
• 13. Способ настройки оптического датчика для аппарата ультразвуковой сварки, заключающийся в настройке расположения указанного оптического датчика, имеющего светоизлучающие средства, излучающие свет на объект обнаружения, и светоизлучающие средства, принимающие свет излучаемого указанным светоизлучающим средством, при этом установлен регулирующий элемент, который прерывает часть света, испускаемого светоизлучающим средством, и формирует светоприемное изображение, на которое воздействует указанный регулирующий элемент, с использованием света, который принимается в указанном световом — приемное средство, способ, включающий этап:
  • первый процесс регулировки, в котором светоизлучающее средство и светоприемное средство перемещают вокруг оси, вертикальной к направлению излучения света, и регулируют положение светоизлучающего средства и светоприемного средства на основе света — получение изображения, которое изменяется при перемещении светоизлучающих и светоприемных средств; второй процесс регулировки, при котором светоизлучающие и светоприемные средства перемещаются вокруг оси, параллельной светоизлучающим. направлении и регулирует положение светоизлучающего средства и светоприемного средства на основе светоприемного изображения, которое изменяется при перемещении светоизлучающего средства и светоприемного средства.
• 14. Оптический датчик для аппарата ультразвуковой сварки, включающий;
  • светоизлучающая часть, которая излучает свет на объект обнаружения, светоприемная часть, которая принимает свет, испускаемый указанной светоизлучающей частью и на который воздействует указанный объект обнаружения, соединительная часть, на которую надеты светоизлучающая часть и указанный установлены светоприемная часть и регулировочная часть, которая вращается вокруг двух осей.
  • Просмотр зависимых пунктов (15, 16)
  • • 15. Оптический датчик для аппарата ультразвуковой сварки по п.14, отличающийся тем, что указанная соединительная часть имеет форму пластины с заданной плоскостностью, а указанная светоизлучающая часть и указанная светоприемная часть установлены на лицевой стороне оба его конца в состоянии, когда светоизлучающая часть и светоприемная часть обращены друг к другу.
    • 16. Оптический датчик для аппарата ультразвуковой сварки по п.14, отличающийся тем, что указанная регулировочная часть состоит из;
      • первую базовую ступень, первую подвижную ступень, которая скользит по кругу по верхней поверхности указанной первой базовой ступени, вторую базовую платформу, которая закреплена на верхней поверхности указанной первой подвижной ступени, и вторую подвижную платформу, на которую соединительная часть закреплена и скользит по кругу на верхней поверхности упомянутой второй базовой ступени.

• Спецификация

×

Обратная связь

Категория: Сообщить о проблемеОтзывы о данныхНеобходима помощьПредложения по функциямДругие отзывы




Используйте эту форму, чтобы оставить отзыв или задать любые вопросы о RPX Insight.




Прикрепить файлы) Поддерживаемые файлы: .png .jpg .gif .pdf .xls .xlsx Общий лимит загрузки: 10 МБ




Включить URL этой страницы

>

×

Благодарим вас за отзыв

Рекомендации по прецизионной лазерной наносварке

GUENTER HUMMELT

Лазерная сварка с большим успехом используется в макро- и микроприложениях. Многие установки в мире, производящие миллиарды сварных швов в день, являются доказательством эффективности этой технологии. Теперь тенденция к наносборке создает новый сценарий, требующий еще одного уровня сверхмалого смещения сварного шва. В то время как такие преимущества, как механическая стабильность и нечувствительность к внешним факторам, должны быть сохранены, деформация из-за применения энергии лазера и результирующий локальный нагрев должны быть минимизированы или компенсированы до доли микрона.

Нанометровая точность

Ввод синего лазерного излучения в одномодовое волокно без потери мощности требует смещения положения деталей менее чем на 0,1 мкм (РИСУНОК 1). Создание многоканального датчика для космических миссий требует такой же точности, а также повышенной устойчивости к ударам и вибрации, а также юстировка охладителя Стирлинга — интересные примеры, которые сочетают в себе необходимость минимального смещения сварного шва с газонепроницаемой шовной сваркой.

Чрезвычайно тщательная разработка не только поставщиком производственной системы, но и разработчиком устройств обеспечивает стабильные производственные процессы для таких критически важных устройств.

Почему деформация?

При воздействии лазерного излучения с достаточной плотностью мощности происходит расплавление металла и образование жидкой сварочной ванны. При остывании объем металла сжимается, вызывая деформацию. Такая миниатюрная деформация может привести к смещению двух деталей, которые были выровнены до идеального положения перед процедурой сварки.

Введение энергии лазера

Для большинства устройств, чувствительных к смещению, механическая стабильность менее важна, чем сохранение положения во время сварки с малым смещением. Следовательно, токопроводящая сварка предпочтительнее, так как она требует меньшей оптической мощности от 500 кВт/см² до 1 МВт/см² по сравнению со сваркой с замочной скважиной, которая имеет значительно более высокую удельную мощность в диапазоне нескольких мегаватт на квадратный сантиметр. При токопроводящей сварке лазерный луч проникает в материал примерно на такую ​​же глубину, как его диаметр на мишени.

В большинстве случаев для сварки металлов используются твердотельные лазеры, излучающие луч с длиной волны около 1,06 мкм (РИСУНОК 2). Мощность, генерируемая в лазерном резонаторе, может быть оптически разделена на два или три луча с одинаковым уровнем мощности. Количество одновременных точек сварки выбирается в соответствии с геометрией устройства, чтобы энергия лазера подавалась симметрично.

Как правило, оптимальные результаты обеспечивают мощность менее 1 кВт в течение 2–3 мс на точку сварки диаметром 300 мкм. Оптическая мощность должна регулироваться между лучами с отклонением менее 1% для критических приложений.

Типы сварных соединений

Для сварки двух деталей можно выбрать пару конфигураций. В любом случае две поверхности сварки должны образовывать тесный контакт без зазора, чтобы минимизировать требуемую энергию сварки.

Угловая сварка наиболее подходит для лазерной сварки с минимальным сдвигом. Лазерный луч направляется на линию контакта двух заготовок под углом 45°. Поскольку заготовки образуют угол 90°, небольшое отклонение положения двух деталей не влияет на сдвиг. В этой конфигурации меньшая заготовка не должна иметь фаски, поскольку лазерные лучи будут неравномерно поглощаться двумя заготовками. Падение лазерного луча позволяет повторять токопроводящую сварку.

Сварка с проплавлением требует идеального контакта между двумя деталями. Воздушный зазор будет препятствовать плавильной ванне и, следовательно, отрицательно повлияет на проникновение в нижние детали. Для проплавляющей сварки требуется большая пиковая мощность, что приводит к большему смещению сварного шва.

Стыковая сварка не подходит для малосменной точной сварки. Механические допуски двух деталей делают практически невозможным поддержание повторяемой геометрии для каждой точки сварки.

Дизайн устройства

Дизайн заготовок должен соответствовать нескольким простым правилам. Во-первых, материал двух частей должен быть пригоден для лазерной сварки. Подходящими материалами являются большинство нержавеющих сталей с низким содержанием серы и углерода, ковар и никель. Следует избегать золочения, так как оно стекает в сварочную ванну и приводит к образованию микротрещин, ухудшающих газонепроницаемость и механическую устойчивость.

Лазерным лучам необходим беспрепятственный доступ к местам сварки, которые должны располагаться симметрично. Лазерные лучи всегда должны попадать на весь материал — следует избегать фасок или других углублений (РИСУНОК 3). Идеально ровные поверхности сварки позволяют избежать коробления деталей при сборке.

Проект производственной системы

Производственная система для малосменной сварки обеспечивает стабильную и воспроизводимую фиксацию соединяемых деталей. В большинстве случаев перед лазерной сваркой для окончательной сборки выполняется активный процесс юстировки с разрешением 20 нм.

Для достижения наилучшего результата используются две, три или даже больше сварных балок. Эта конфигурация служит для однородного и сбалансированного применения лазерной энергии.

Для заготовок круглой формы наилучшие характеристики обеспечивают три сварных луча под углом 120° друг к другу. Эта геометрия позволяет использовать сварочные процессы с наименьшим сдвигом.

Для плоских заготовок достаточно двух сварочных головок. Они ориентированы симметрично вдоль оси устройства. Цель состоит в том, чтобы избежать эффекта надгробной плиты, то есть наклона заготовки, если используется только один луч.

Сварочная оптика с ПЗС-камерой

Сварочная оптика фокусирует лазерный луч до размера пятна 200 или 300 мкм. Пятна большего размера используются редко, поскольку целью является сварка с малой сменой, а большие пятна сварки, требующие более высокой общей энергии, не выгодны.

Сварочные головки работают с коллинеарной ПЗС-камерой. Корректируются различные фокальные плоскости видимого спектра и инфракрасного луча сварки. В процессе регулировки четкое изображение с камеры указывает на то, что сварочная головка установлена ​​в правильное фокусное положение.

Кроме того, проецируемое перекрестие будет совмещено с центром точки сварки таким образом, чтобы оно идеально совпадало с лазерным лучом (РИСУНОК 4).

Таким образом, алгоритмы машинного зрения можно использовать для автоматизированной и правильной настройки оптики сварного шва в пространстве — как для фокусировки, так и для точного попадания на границу между двумя соединяемыми деталями.

Лазерная сварка всегда должна происходить в перетяжке луча с точностью до 10 мкм, чтобы поддерживать постоянную плотность мощности. Если луч на мишени не в фокусе, плотность мощности быстро меняется и образуется неравномерная сварочная ванна.

Поскольку прочный контакт между свариваемыми поверхностями является одним из ключевых факторов малосменной сварки, конструкция машины должна соответствовать этому важному фактору.

Проверенный метод регулировки цилиндрических деталей для обеспечения наилучшей параллелизма — куполообразный воздушный подшипник. Части перемещаются в контакте с заданной силой и автоматически регулируются, когда одна из частей плавает на воздушном подшипнике. Как только поверхности отрегулированы на параллельность, угловое положение фиксируется, и можно выполнять активное выравнивание. В качестве альтернативы, конструкция карданного крепления регулирует две части.

В плоской установке заранее заданные смещения компенсируют ожидаемое смещение сварного шва. Чем лучше допуск деталей, тем точнее можно установить это корректирующее смещение.

Коррекция смещения сварного шва

Если свариваемая деталь демонстрирует сдвиг в процессе наносварки, дальнейшее приложение энергии сварки в противоположном месте изгибает деталь обратно в желаемое положение. В этом процессе используется эффект неизбежной усадки. Чтобы определить правильную величину мощности и времени корректирующего лазерного импульса, требуется тщательное экспериментирование, пока не будут найдены оптимальные параметры. Этот процесс называется лазерной микрорегулировкой (LIMA).

Формирование сварных соединений для наноструктур требует конструкции деталей, оптимизированной для лазерной сварки. Система сварки должна учитывать специфику детали. Желательно, чтобы разработчик наноструктур и производитель сварочной системы работали вместе с самого начала проекта для получения оптимального результата.

GUENTER HUMMELT   (guenter.hummelt @nanosystec. net ) — технический директор nanosystec GmbH, Гросс-Умштадт, Германия; www.nanosystec.com .

ProByLas AG — Модульные решения для лазерной сварки пластмасс

Распечатать Эл. адрес

ProByLas AG предлагает машины и модули машин для лазерной сварки пластмасс. Благодаря своей модульности готовые к использованию машины «под ключ» могут быть сконфигурированы специально для свариваемых деталей и требований заказчика. Для специального машиностроения все необходимые модули для лазерной сварки пластика доступны отдельно.

Лазерная сварка пластика: точная и лаконичная — чистая и экологичная

Сварка пластика лазером позволяет получить точные и чистые сварные швы, что особенно важно для медицинских устройств. Энергия, необходимая для плавления пластика, является очень локальной без какого-либо теплового воздействия на близлежащие области, например, термочувствительные реагенты. По сравнению с ультразвуковой сваркой не образуются частицы и не создаются вибрации, которые могут повредить чувствительные конструкции или электронику поблизости.

Поскольку для сварки требуется очень мало энергии и не используются растворители, как в случае с клеями, этот метод оказывает незначительное воздействие на окружающую среду и может считаться «экологичным».

Поддержка от лабораторных испытаний до послепродажного обслуживания

ProByLas AG не только поставляет машины, но и поддерживает своих клиентов на протяжении всего жизненного цикла продукта. В прикладной лаборатории материалы и детали-прототипы клиентов проверяются на предмет осуществимости, прежде чем инвестировать в машину. Также предлагается мелкосерийное производство, например, для всестороннего тестирования или проверки медицинского устройства.

В послепродажном периоде регулярное техническое обслуживание и поиск и устранение неисправностей помогают покупателю получить максимально возможное время безотказной работы или модернизацию машины для других или новых продуктов.

Предоставление всех типов процессов лазерной сварки пластмасс

Благодаря широкому ассортименту различной оптики ProByLas AG может применять и предоставлять своим клиентам все различные методы лазерной сварки:

• Контурный процесс с точечной оптикой, которая может быть дополнительно пирометр для бесконтактного измерения температуры
• Квазиодновременный процесс с гальвосканером и датчиками на зажимном узле для определения траектории установки во время сварки
• Одновременный процесс с помощью специальной оптики, преобразующей лазерный луч в геометрию сварного шва, например кольцевая оптика, линейная оптика, плоская оптика или дифракционная оптика (DOE)
• Круговая сварка с радиальной оптикой или вращением деталей под точечной оптикой
• Сварка с помощью шариковой оптики фольги, технического текстиля или тонких пластин без зажимного устройства .

Turnkey S — компактный и модульный настольный станок

Небольшой и компактный станок Turnkey S уникален по своим размерам и гибкости на рынке. Комплектация машины выбирается в зависимости от свариваемых деталей и требований заказчика.

Может быть оснащен лазерами различной мощности и системами движения. С помощью сервоосей для контурной обработки можно покрыть площадь 100×150 мм, а с дополнительной осью Z также можно достичь различных уровней высоты. С сканирующей оптикой для квазисинхронной сварки возможна площадь до 100×100 мм.

Зажимное устройство может быть установлено на разной высоте и оснащено дополнительными датчиками для контроля процесса и качества. Для размещения деталей в зажимном узле имеется выдвижной ящик или делительно-поворотный стол.

Turnkey M — рабочая станция для больших пластиковых деталей

Turnkey M основан на той же модульной конструкции, что и Turnkey S, но с большими размерами, подходящими для более высоких деталей. С помощью сервоосей можно сваривать контурным способом детали размером до 500х400 мм. С оптикой сканера в квазиодновременном технологическом процессе возможны детали размером до 350×350 мм.

Модульные компоненты для специального машиностроения

Если детали слишком велики для «под ключ М» или готовые к использованию машины не соответствуют требованиям, также отдельно доступны все необходимые модули для лазерной сварки пластмасс для специального машиностроения. Под названием продукта «Модула» предлагаются различные лазерные блоки, оптика, зажимные устройства и системы перемещения. Логика управления и пользовательский интерфейс находятся внутри лазерного блока, поэтому изготовителю специального оборудования необходимо выполнить только корпус лазерного сейфа и перемещение деталей внутрь и наружу.

Товары и услуги

• Лазерные технологии

Контактная информация

ProByLas AG
Технопарк Люцерн
Платц 4
CH-6039 Корень D4
Швейцария

Тел: +41 41 541 91 70

Эл. адрес: [электронная почта защищена]

URL-адрес: www.probylas.com

Пример лазерной сварки пластика: микрожидкостные каналы для диагностического прибора. Для прототипирования лучше всего использовать контурный процесс, а в больших количествах — маскирующий процесс.

Пример лазерной сварки пластика: сварка по окружности соединителя на трубе с радиальной оптикой или процессом вращения. Прессовая посадка между трубкой и соединителем вместо зажимного узла.

Пример лазерной сварки пластика: одноразовый блок фильтров, состоящий из нескольких частей. Мембрана фильтра герметично зажата между приваренными пластинами и герметично соединена с корпусом.

Modular Turnkey S — слева: со сканирующей оптикой, пневматическим зажимом и поворотным столом для обработки деталей; справа: с точечной оптикой, включая пирометр, пневматический зажим, оси xy и выдвижной ящик для заготовок.

Модульные компоненты для специального машиностроения: лазерные блоки, в том числе системы управления и контроля безопасности, различные виды оптики, узлы фиксации и системы перемещения.

Сделать запрос

Имя

Фамилия

Адрес электронной почты



Справочная






Разработка медицинского оборудования является продуктом Progressive Media International. Юридический адрес: 40-42 Хаттон-Гарден, Лондон, Англия, EC1N 8EB. © 2022, Все права защищены.

Политика конфиденциальности

Мы обновили нашу политику конфиденциальности. В последнем обновлении объясняется, какие файлы cookie и как мы их используем на нашем сайте. Чтобы узнать больше о файлах cookie и их преимуществах, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности. Имейте в виду, что части этого сайта не будут работать правильно, если вы отключите файлы cookie. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь к использованию нами файлов cookie в соответствии с нашей политикой конфиденциальности, если вы не отключили их.

Последние источники нацелены на приложения для электромобилей

26 апр 2022

Лазеры с синим диодом, с регулируемым режимом работы и сверхбыстрые лазеры демонстрируют перспективность сложных процессов сварки и резки.

Blue power: новый источник мощностью 3 кВт Laserline

Майк Хэтчер из Мюнхена
Применение лазеров в электромобильности было в центре внимания в день открытия торговой выставки LASER World of Photonics, и несколько ведущих фирм отрасли стремились показать, что становится возможным благодаря их новейшим источникам.

На панельной сессии под названием «Нет электронной мобильности без лазеров» — вряд ли кто-то на мюнхенском мероприятии будет оспаривать этот вывод — докладчики подробно рассказали о бесчисленных проблемах, с которыми сталкивается отрасль, и о том, как широкий спектр лазеров может помогите их преодолеть.

На Луну?
Масштабы одной из таких задач описал Райнер Рамсайер из гиганта автозапчастей Robert Bosch. Рамсайер, эксперт немецкой компании по сварке и лазерным технологиям, указал на сложность требований к сварке компонентов топливных элементов.

Невероятно, но для этого потребовалась бы общая длина сварки около 400 метров для одного транспортного средства, при этом Рамсейер указал, что увеличение производства до 1 миллиона таких транспортных средств будет равно расстоянию между Землей и Луной.

Несмотря на эту ошеломляющую возможность, Bosch по-прежнему считает лазеры предпочтительной технологией для перехода отрасли на электромобили, а Рамсейер отмечает важность глубины проплавления и надежности сварного шва для продуктов для силовых агрегатов, производимых фирмой.

И, ​​безусловно, нет недостатка в вариантах, поскольку Рамсейер рассматривает появление синего и зеленого лазеров как положительное развитие для приложений, требующих небольшой глубины сварки.

«У лазеров большой потенциал, но глубокое понимание процесса имеет решающее значение», — заключил Рамсейер. «Речь идет не только о лазере, речь идет об одновременной разработке продукта и производственного процесса.

Синяя силовая игра
Среди последних вариантов лазера, появившихся на рынке, — источник синего света мощностью 3 кВт от производителя мощных диодов Laserline. Дебютировав на выставке в Мюнхене в этом году, 445 нм «LDM Blue» также был предметом презентации Матиаса Шлетта из компании.

Шлетт отметил быстрый прогресс в области синих промышленных лазеров, в частности, для сварки меди. Компания Laserline повысила максимальный уровень мощности с 1 кВт в 2018 году до 2 кВт в 2020 году, а также улучшила качество луча. Шлетт ожидает, что эти выходные мощности будут продолжать увеличиваться, как и ранее инфракрасные диодные лазеры.

Одним из целевых приложений является сварка шпилечных контактов с помощью новейшего лазера мощностью 3 кВт, способного сваривать компоненты значительно большего размера. «Голубой лазер действительно позволяет упростить оборудование и системы для сварки шпилек», — сказал он присутствующим.

«В случае сварки замочной скважиной электрических проводников, таких как медные шпильки, можно обрабатывать большие поперечные сечения с умеренным подводом тепла, используя только синие лазеры», — добавила фирма в релизе с подробным описанием новой системы.

«Там, где по-прежнему требуются гибридные решения, сочетающие синий и инфракрасный лазеры, сегодня требуется меньше инфракрасной энергии».

Помимо шпилек, источник также может найти применение в производстве силовой электроники, сборке аккумуляторных элементов и для сварки медных шин — металлических полос, обеспечивающих электрические контакты в отдельных аккумуляторных элементах.

На шинопроводы также нацелена компания Trumpf, промышленный лазерный гигант, представивший новую сварочную систему, которая, как утверждается, поможет расширить модельный ряд электромобилей.

«Эта новая система для сварки шин, основанная на лазере TruDisk 8000 мощностью 8 кВт, сочетает в себе новую обрабатывающую оптику, новые датчики глубины провара и программное обеспечение», — объявила компания со штаб-квартирой в Дитцингере.

«Все компоненты оптимально согласованы. Система ускоряет производство аккумуляторных элементов и снижает процент брака. Улучшенное качество соединения между элементами снижает электрическое сопротивление, тем самым увеличивая запас хода электромобиля».

Гибкие балки
Выступая на форуме панели приложений, Фальк Нагель из подразделения Coherent Rofin-Sinar подчеркнул, что длина волны инфракрасного излучения по-прежнему является лучшим вариантом для сварки с глубоким проплавлением, и подчеркнул дополнительные возможности лазера компании с регулируемым кольцевым режимом (ARM) мощностью 10 кВт для электронной сварки. приложения для мобильности.

Подобно аналогичным системам других крупных лазерных компаний, динамическое формирование луча, возможное с ARM, дает пользователям значительный контроль над тем, где и когда мощность луча доставляется к цели.