[发明专利]根据焊枪控制激光单元的激光电弧复合焊接方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于激光电弧复合焊接的方法，其中对用于产生激光束 的激光单元以及用于产生电弧的焊枪供应能量且对它们进行控制。

本发明还涉及一种用于激光电弧复合焊接的装置，所述装置包括用于产 生激光束的激光单元、用于产生电弧的焊枪、激光单元的供电单元和焊枪的 供电单元，以及用于控制激光单元和焊枪的至少一个控制单元。

所述焊枪优选被构造用于实施MIG(金属-惰性气体)/MAG(金属- 活性气体)焊接工艺。

WO 02/40211 A1描述了一种用于激光复合焊接工艺的激光复合焊接头， 其包括用于产生激光束的激光单元和用于产生电弧的焊枪以及焊丝供应装 置。目前为止，这种类型的装置体积相对较大，因此只能用作用于机器人应 用的焊接装置，而不能用作手持装置。

JP 2002113588 A和JP 2002103075 A描述了激光电弧复合焊接装置，其 称作激光复合焊接单元。激光复合焊接单元将激光的优点(例如，快速和向 工件的良好热量输入)以及常规焊接方法(例如，MIG(金属-惰性气体) 焊接方法)的优点(例如，良好的间隙跨连能力)结合在一起。

它们的缺点在于需要向激光单元供应相对较多的能量。在目前可获得的 激光电弧复合焊接装置中，对激光单元的控制伴随着固定的任务，即，控制 用于产生电弧的焊枪。

因此，本发明的目的在于提供上述方法和上述装置，所述方法和装置能 够实现激光束与电弧的最佳组合，从而保证最佳焊接结果、最大焊接速度、 尽可能高的安全性以及尽可能小的能量消耗。已知系统的缺点将能够得到避 免或减少。

对于方法而言，本发明的目的是按照如下方式实现的：将激光单元作为 焊枪的函数进行控制。将激光单元作为焊枪的函数进行控制将总是能够进行 最佳调节以适应各种要求。

为了实现将激光单元作为焊枪的函数进行控制，本发明的另一个特征在 于，在焊接过程中监控电弧的参数且在达到限定的电弧参数偏差时使激光单 元停止工作。因此，保证激光束将在消弧后立即熄灭，消弧可以通过电弧参 数的限定偏差而识别。对于未点火电弧，要防止产生或持续存在激光束的情 况，这种情况会导致伤害或损坏，特别是使用手动焊枪时。事实上，由于在 大多数情况下激光都包括不可见的红外光，因此被激光束伤害的风险增大。 因此，使用手动焊枪时必须特别小心，从而防止激光对操作者或其他人造成 伤害。

为了检测电弧的状态，可以使用电弧的电流和/或电弧的电压作为电弧的 参数。

根据本发明的又一特征，在预定的时间段内在电弧参数达到限定偏差时 使激光单元停止工作。由此，在至少暂时发生电弧短路的焊接过程中，激光 器的完全中断可以得以减少或避免。在这一方面，将所述预定时间段调节至 比焊接工艺中通常发生的电弧短路的历时时间更长。例如，在不存在电弧但 是检测到电流的短路情况下，激光束继续保持激活状态，在电弧变得过长或 消失的情况下，电流或电压阈值将会被超过且激光束将会被熄灭。

上述安全性也通过如下方式得以提高：仅仅在电弧点火后才启动激光单 元，所述点火通过已经达到限定值并且因此已经达到电弧的限定状态的电弧 参数而被识别。通过这一措施，用于产生激光束的相对较高的能量输入也将 被最小化。激光束将仅在电弧点火之后才被激活且特别是在焊接工艺(例如 MIG焊接工艺)结束时起的限定时间段之后又被熄灭。依靠手动焊接方法， 例如，使用者不能在焊接过程之前或之后漫不经心地激活激光束。而且，保 证了使用者在激活激光束之前将焊枪放在实施焊接工艺所必需的位置。通过 测量电弧的功率和电压，还保证了焊枪例如相对于工件定位在必要角度，因 为从特定的角度偏差，即，如果例如使用者将焊枪倾斜，则将拉出或形成更 长的电弧，因此，限定的电流或电压阈值将会被超过且在焊接工艺期间将无 法对激光束进行点火或使其熄灭。因此，以简单的方式再次保证了激光复合 单元的安全。

有利地，在电弧点火后，特别是在已经达到电弧的限定状态后，以一定 时间延迟启动激光单元。由此，以简单的方式提高安全性，因为没有点火的 电弧，就无法激活激光束。使用手动焊枪时激光束被不期望地激活的风险例 如得以排除，因此基本上使通过不适当地操作手动焊枪而造成伤害的风险降 至最低。