ロボット溶接システム – 検流計溶接ヘッド

コリメート集束ヘッドは機械装置を支持プラットフォームとして使用し、機械装置内を前後に移動して、異なる軌道で溶接を実現します。溶接精度はアクチュエータの精度に依存するため、精度が低い、応答速度が遅い、慣性が大きいなどの問題があります。検流計スキャン システムは、モーターを使用してレンズを偏向します。モーターは一定の電流で駆動され、高精度、小さい慣性、高速応答などの利点があります。光ビームがガルバノメータレンズに照射されると、ガルバノメータの偏向によりレーザビームの反射角が変化します。したがって、レーザービームはガルバノメーターシステムを介して走査視野内の任意の軌道を走査できます。ロボット溶接システムで使用される垂直ヘッドは、この原理に基づいた応用です。

の主なコンポーネントは、検流計走査システムビーム拡張コリメータ、集束レンズ、XY 2 軸走査検流計、制御ボード、ホスト コンピュータ ソフトウェア システムです。走査検流計は主に、高速往復サーボ モーターによって駆動される 2 つの XY 検流計走査ヘッドを指します。 2 軸サーボ システムは、コマンド信号を X 軸と Y 軸のサーボ モーターに送信することにより、XY 2 軸走査検流計を駆動してそれぞれ X 軸と Y 軸に沿って偏向します。このようにして、XY 2 軸ミラー レンズの組み合わせ動作により、制御システムは、ホスト コンピューター ソフトウェアのプリセット グラフィックスのテンプレートと設定されたパス モードに従って、検流計ボードを介して信号を変換し、迅速に移動することができます。ワークピースの平面上で走査軌道を形成します。

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集光レンズとレーザーガルバノメータの位置関係により、ガルバノメータの走査モードは前方フォーカス走査（左図）と後方フォーカシング走査（右図）に分けられます。レーザー光が異なる位置に偏向する（光の伝播距離が異なる）ときの光路差の存在により、前回の集束走査プロセスにおけるレーザー焦点面は、左図に示すように半球状の曲面になります。右図にバックフォーカス走査方式を示します。対物レンズはフラットフィールドレンズです。フラットフィールドレンズは特別な光学設計を採用しています。

ロボット溶接システム

光学補正を導入することで、レーザービームの半球状の焦点面を平面に調整することができます。バックフォーカススキャンは、主に、レーザーマーキング、レーザー微細構造溶接など、高い加工精度が要求され、加工範囲が狭いアプリケーションに適しています。スキャン領域が増加するにつれて、レンズの口径も増加します。技術的および材料的な制限により、大口径レンズの価格は非常に高価であり、この解決策は受け入れられません。対物レンズの前にあるガルバノメータ走査システムと 6 軸ロボットの組み合わせは、ガルバノメータ装置への依存を軽減し、かなりの程度のシステム精度と良好な互換性を実現できる実現可能なソリューションです。このソリューションはほとんどのインテグレータで採用されており、フライング溶接と呼ばれることがよくあります。ポールの洗浄を含むモジュールバスバーの溶接にはフライングアプリケーションがあり、柔軟かつ効率的に加工形式を増やすことができます。

フロントフォーカススキャンであってもリアフォーカススキャンであっても、レーザービームの焦点を制御してダイナミックフォーカスを行うことはできません。フロントフォーカススキャンモードでは、加工対象のワークが小さい場合、集束レンズに一定の焦点深度範囲があるため、小型フォーマットでのフォーカシングスキャンが可能です。しかし、走査面が大きい場合、レーザ焦点深度の上下限を超えて外周付近の点がボケてしまい、加工面に焦点を合わせることができなくなります。したがって、走査面上の任意の位置にレーザービームを十分に集束させる必要があり、視野が広い場合、固定焦点レンズの使用では走査要件を満たすことができません。

ダイナミックフォーカス方式は、焦点距離を必要に応じて変更できる光学系です。そこで、ダイナミックフォーカスレンズを用いて光路差を補償することで、凹レンズ（ビームエキスパンダー）が光軸に沿って直線的に移動して焦点位置を制御し、被加工面の光路差を動的に補償します。さまざまな位置で。 2D ガルバノメータと比較して、3D ガルバノメータの構成は主に「Z 軸光学システム」を追加しています。これにより、3D ガルバノメータは溶接プロセス中に焦点位置を自由に変更し、溶接を調整することなく空間曲面溶接を行うことができます。 2Dガルバノメータと同様に工作機械やロボットなどのキャリアの高さを変えることで焦点位置を調整します。

ダイナミックフォーカスシステムにより、デフォーカス量変更、スポットサイズ変更、Z軸フォーカス調整、3次元処理が可能です。

作動距離は、レンズの最前面の機械的エッジから対物レンズの焦点面または走査面までの距離として定義されます。これを対物レンズの有効焦点距離 (EFL) と混同しないように注意してください。これは、レンズ系全体が屈折すると仮定される仮想的な面である主面から光学系の焦点面までの距離で測定されます。