DE69328189T2

DE69328189T2 - Verfahren und vorrichtung zum schweissen und verschiedene wärmebehandlungen

Info

Publication number: DE69328189T2
Application number: DE69328189T
Authority: DE
Inventors: Yvon Rancourt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: EP0669863B1; AU5332494A; ATE190886T1; EP0669863A1; DE69328189D1; WO1994008750A1; US5478983A; CA2147607A1; ES2146620T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl paralleler, durchgehender Nähte.
In GB-A-2 183 522 ist ein Verfahren zum aufeinanderfolgenden Schweißen einer Vielzahl paralleler, durchgehender Nähte offenbart, welches die Schritte der Festlegung einer Schweißstation einschließlich eines Laserstrahlabgabesystems sowie der Bestimmung einer Arbeitsebene im Abstand vom Laserstrahlabgabesystem umfasst, wobei die Arbeitsebene innerhalb der Tiefenschärfe des Laserstrahlabgabesystems liegt und eine das Laserstrahlabgabesystem enthaltende Ebene schneidet, mit dem Laserstrahlabgabesystem ein Schweißbereich, einschließlich an der Schnittstelle der Arbeitsebene und der das Laserstrahlabgabesystem enthaltenden Ebene überstrichen wird, eine Vielzahl zu schweißender Nähte im Abstand voneinander und parallel zueinander gehalten wird, mindestens eine der Schweißstationen und die Vielzahl der zu schweißenden Nähte übereinstimmend im Verhältnis zueinander so bewegt werden, dass die Vielzahl der zu schweißenden Nähte nacheinander den Schweißbereich durchläuft. Dieses Dokument offenbart auch eine Vorrichtung zum Schweißen einer Vielzahl paralleler, durchgehender Nähte, um mehrere Werkstücke paarweise zu verbinden, die eine Aufspanneinrichtung umfasst, um die Werkstücke festzuhalten sowie die Werkstücke und die zu schweißenden Nähte im Abstand und parallel zueinander zu halten, eine Schweißeinrichtung, einschließlich eines Laserstrahlabgabesystems und einer Arbeitsebene, die von dem Laserstrahlabgabesystem einen Abstand hat und innerhalb der Tiefenschärfe des Laserstrahlabgabesystems liegt, sowie eine Einrichtung, mittels der das Laserstrahlabgabesystem in einer die Arbeitsebene schneidenden Ebene angebracht ist.
Es ist allgemein bekannt, dass das Schweißen von Faltenbälgen oder spreizbaren Blasen (in US-Patent 4 102 438 gezeigt) mittels Elektronenstrahl- oder Laserschweißtechniken hohe Kosten hat und ein zeitraubendes Verfahren ist, da es das wiederhol te Schweißen der Innendurchmesserkanten ebenso wie der Außendurchmesserkanten jedes einzelnen der den Faltenbalg bildenden ringförmigen Stücke aus Flachmaterial erfordert.
Anerkanntermaßen ist auch das Schweißen von Faltenbälgen mit verhältnismäßig großem Durchmesser (über 300 mm im Durchmesser), insbesondere wenn sie aus relativ dünnem Material hergestellt sind (± 0,13 mm) ein größeres Problem. Die durch die Wärmedehnung aufgrund des wiederholten Schweißens erzeugte Verformung führt zum Spannungen an der Schweißnaht, was es sehr schwer, wenn nicht gar unmöglich macht, fluiddichte Faltenbälge in größerem Maßstab herzustellen, ohne dabei eine hohe Ausschussrate zu erleiden.
Es ist ferner allgemein bekannt, dass das Legen einer zu schweißenden Naht mit Hilfe eines auf die Naht zentrierten, gebündelten, kreisförmigen Strahls durch Elektronenabtasten oder andere Verfahren die lineare Schweißgeschwindigkeit angesichts der dabei auftretenden Reaktionszeitverzögerung verringert, und dass dies Verfahren darauf beschränkt ist, dass nur jeweils eine Naht zur Zeit gelegt werden kann.
Es ist ebenfalls allgemein bekannt, dass es verhältnismäßig einfach ist, den Brennpunkt eines Elektronenstrahls von einem Elektronenstrahlschweißgerät mit hoher Geschwindigkeit (in kHz gemessen) abzutasten und zu steuern, da der Strahl elektromagnetisch abgelenkt und gebündelt wird, wenn er hauptsächlich zur Wärmebehandlung oder Oberflächenbearbeitung benutzt wird. Mit Lasergeräten erfolgt jedoch das Abtasten und Bündeln eines Laserstrahls mechanisch mittels Spiegeln oder Linsen, was die Geschwindigkeit und Präzision beschränkt. Es wurden große Fortschritte gemacht bei der Verbesserung der Oberflächenwärmebehandlung oder Oberflächenbearbeitung mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitsabtastung mittels Elektronenstrahl. Allerdings haben die hohen Kosten, die Kompliziertheit sowie die negative Auswirkung von Elektronenstrahlgeräten auf die Umwelt die Anwendung dieses Verfahrens in Grenzen gehalten.
Ein weiterer Faktor, der ernsthaft auf die Kosten beim Oberflächenbearbeiten, Glasieren, Plattieren, Legieren und Härten mittels Laser durchschlägt, ist der begrenzte Bereich, den ein gebündelter Laserstrahl auf der Arbeitsoberfläche abdeckt, so dass folglich eine Menge Abtastarbeit mittels des Strahls oder viele Bewegungen des Werkstücks erforderlich sind, um einen Arbeitsbereich abzudecken, der größer ist als der Durchmesser des gebündelten Strahls.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektronenstrahlschweißverfahren zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl von Nähten zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Laserschweißverfahren zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl von Nähten zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halte- und Trenneinrichtung zu schaffen, um das Schweißen einer Vielzahl von Nähten gleichzeitig zu ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halteeinrichtung zu schaffen, um das gleichzeitige Schweißen einer Vielzahl von Nähten zu ermöglichen, die aus ringförmigen Flachstücken für einen Faltenbalg gebildet sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Einrichtung eines Laserstrahlabgabesystems, um in der Arbeitsebene ein längliches Laserstrahlmuster zu erhalten, damit eine verbesserte Geschwindigkeit zum Legen einer Schweißnaht erzielt wird, die das gleichzeitige Schweißen einer Vielzahl von Nähten ermöglicht, damit das Oberflächenbehandeln, Glasieren, Plattieren, Legieren, Härten sowie die Oberflächenwärmetechnik mittels Laser verbessert wird, das heißt damit die Merkmale eines Elektronenstrahlschweißgeräts ohne die hohen Kosten und die negative Auswirkung auf die Umwelt erreicht werden, die bei Schweiß-, Wärmebehandlungs- oder Oberflächenbearbeitungstechniken mittels Elektronenstrahl auftreten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Laserstrahlabgabesystems, um in der Arbeitsebene verschiedene geometrische Formen, beispielsweise eine ringförmige oder "S"-Gestalt zu erzielen, damit eine Wirkung ähnlich wie beim Punktschweißen hervorgerufen wird oder verhältnismäßig kleine Stücke sofort geschweißt werden können, ohne dazu lineare Bewegungen zu machen, was die durch Wärmeverzerrung und die entstehenden Kosten hervorgerufenen negativen Auswirkungen verringert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Laserstrahlabgabesystem zu schaffen, um in der Arbeitsebene eine Vielzahl länglicher Strahlmuster zu erhalten, damit gleichzeitig eine Vielzahl im Abstand voneinander liegender Nähte geschweißt und eine Vielzahl von Bereichen von einem Werkstück oder verschiedenen Werkstücken gleichzeitig einer Wärmebehandlung oder Oberflächenbearbeitung unterzogen werden kann.
Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung zur Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung, zum Schneiden oder Schweißen, arbeitet mit mindestens einem Laserstrahl, wobei der Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung, dem Schneiden oder Schweißen zu unterziehende Werkstücke in einer Arbeitsebene angeordnet werden, die innerhalb der Tiefenschärfe des Laserstrahls liegt, und ein optisches Element den Laserstrahl unterbricht, um den Strahl mit einem anderen geometrischen Muster als einem kreisförmigen Fleck auf die Arbeitsebene zu projizieren.
Im einzelnen wird eine Anwendungszone bestimmt, deren Breite den Bereich der Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung oder einer Schweißung einschließt, und es wird das geometrische Strahlmuster festgelegt, welches mindestens die Anwendungszone überstreicht.
Ein Verfahren zum Schweißen einer Vielzahl paralleler, durchgehender Nähte auf Werkstücken gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf, dass eine Schweißstation bestimmt wird, die ein Laserstrahlabgabesystem einschließt, und eine Arbeitsebene, die von dem Laserstrahlabgabesystem einen Abstand hat und wobei die Arbeitsebene eine das Laserstrahlabgabesystem enthaltende Ebene schneidet, das Laserstrahlabgabesystem eine Schweißzone überstreicht, die innerhalb der Tiefenschärfe an der Schnittstelle der Arbeitsebene und der das Laserstrahlabgabesystem enthaltenden Ebene bestimmt ist, dass die zu schweißenden Nähte im Abstand voneinander und parallel zueinander gehalten werden und mindestens eine der Schweißstationen und die verschiedenen Werkstücke in Übereinstimmung so im Verhältnis zueinander bewegt werden, dass die zu schweißenden Nähte die Schweißzone durchlaufen, wodurch kontinuierlich auf den Werkstücken Schweißnähte gebildet werden.
Zu dem Verfahren gehört ein Lasererzeuger als Strahlungsschweißquelle, die einen Laserstrahl abgibt, der mit Hilfe optischer Elemente ein längliches Muster erzeugt, das mindestens die Schweißzone überstreicht.
In der vorliegenden Beschreibung soll der Ausdruck "optische Elemente" sowohl durchlässige als auch reflektierende Elemente einschließen.
Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung oder zum Schweißen von Werkstücken gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung, Mittel, die eine Arbeitsebene bestimmen, in der die Werkstücke angeordnet werden, sowie mindestens ein optisches Element, welches einen solchen Platz im Pfad des Laserstrahls hat, dass ein anderes geometrisches Muster als ein kreisförmiger Fleck auf der Arbeitsebene geschaffen wird.
Das optische Element kann ein optisches Beugungselement sein, welches den Laserstrahl in eine Vielzahl von Strahlen unterteilt, die überlappte oder im Abstand voneinander liegende geometrische Muster in der Arbeitsebene hervorrufen.
Die Verwendung von zwei oder mehr Laserquellen wird gleichfalls in Betracht gezogen, ebenso wie das Hindurchlassen der Laserstrahlen durch das optische Element oder in Reihe angeordnete optische Elemente in dem Pfad, damit eine Vielzahl einander überlappender oder in gegenseitigen Abständen liegender geometrischer Muster auf der Arbeitsebene entsteht.
Eine Vorrichtung zum Schweißen einer Vielzahl paralleler, durchgehender Nähte zum paarweisen Verbinden mehrerer Werkstücke umfasst eine Aufspanneinrichtung, um die Werkstücke festzuhalten sowie die Werkstücke und die zu schweißenden Nähte im Abstand und parallel zu halten, eine Schweißeinrichtung mit einem Laserstrahlabgabesystem, die ein längliches Muster in der Arbeitsebene hat, wobei das längliche Muster eine Hauptachse besitzt, die mit der Schweißzone zusammenfällt, welche die Vielzahl der zu schweißenden Nähte überstreicht, und eine Arbeitsebene im Abstand von dem Laserstrahlabgabesystem, eine Einrichtung, mittels der das Laserstrahlabgabesystem in einer die Arbeitsebene schneidenden Ebene angebracht ist, eine Einrichtung, die der Schweißstation so zugeordnet ist, dass das Laserstrahlabgabesystem eine Schweißzone überstreichen kann, die die Kreuzung zwischen der Arbeitsebene und der das Laserstrahlabgabesystem enthaltenden Ebene einschließt, eine Einrichtung, mit der entweder die Schweißstation oder die Aufspanneinrichtung so bewegt wird, dass die zu schweißenden Nähte kontinuierlich die Schweißzone durchlaufen, wodurch auf den Werkstücken gleichzeitig Schweißnähte erzeugt werden.
Der Laserstrahl kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung für Behandlungen von Werkstücken außer dem Schweißen benutzt werden. Zum Beispiel können durch Erhöhen der Energie des Laserstrahls oder der Laserstrahlen in der Arbeitsebene die Werk stücke geschnitten werden. Wenn gewünscht, können die Werkstücke mit diesem Verfahren auch einer Oberflächenbearbeitung unterzogen werden, oder das Werkstück kann, insbesondere wenn es sich um Metall handelt, einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Was allen Fällen gemeinsam ist, ist dass der Zustand des Materials des Werkstücks durch Wärmeenergie mindestens teilweise geändert worden ist. Für Zwecke dieser Patentanmeldung soll der Ausdruck "zum teilweisen Ändern des Zustandes der Zusammensetzung eines Werkstücks mittels Wärmeenergie" Schneiden, Schweißen, Oberflächenbearbeitung, Wärmebehandlung, Oberflächenglasieren, Plattieren, Legieren und Härten umfassen.
Es wird ferner in Betracht gezogen, dass ein breiter und schmaler Laserstrahl den Kräuseleffekt während der Oberflächenbehandlung verringert. Folglich erhöht sich die Abkühlungsgeschwindigkeit des Metalls, wenn ein schmaler Strahl (das heißt schmal in Längsrichtung und breit in Querrichtung in Bezug auf den Behandlungsweg) die Oberfläche verlässt, da das Abkühlen des Metalls dann schneller ist als mit einem herkömmlichen großen Strahl. Vermutlich dringt der schmale Strahl tiefer in das Metall ein, um das Umformhärten zu verbessern. Wenn in der vorliegenden Beschreibung auf einen "länglichen" Strahl Bezug genommen wird, ist ein schmaler Strahl mit eingeschlossen.
Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Art der Erfindung wird nun auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise im Querschnitt gezeigte, perspektivische Ansicht, die eine typische ringförmige, gespreizte Blase bzw. einen solchen Faltenbalg darstellt;
Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Laserschweißen einer Unteranordnung, mit der der Innendurchmesser der äußeren konzentrischen Stufe ringförmiger Platten geschweißt wird;
Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Laserschweißen einer Unteranordnung, mit der der Außendurchmesser der inneren konzentrischen Stufe ringförmiger Platten geschweißt wird;
Fig. 4 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Laserschweißen einer Anordnung, mit der der Außendurchmesser der äußeren konzentrischen Stufe ringförmiger Platten und von Stirnplatten geschweißt wird, die den Faltenbalg bilden;
Fig. 5 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Laserschweißen einer Anordnung, mit der der Innendurchmesser der inneren konzentrischen Stufe von ringförmigen Platten und Stirnplatten geschweißt wird, die den Faltenbalg bilden;
Fig. 6 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Elektronenstrahlschweißen, mit der der Innendurchmesser der äußeren konzentrischen Stufe der ringförmigen Platten geschweißt wird;
Fig. 7 einen axialen Teilschnitt durch eine Aufspanneinrichtung zum Elektronenstrahlschweißen einer Unteranordnung, mit der der Außendurchmesser einer inneren Stufe ringförmiger Platten geschweißt wird;
Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Details der Aufspanneinrichtung für das Schweißen;
Fig. 9 eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Teilansicht eines Details der Aufspanneinrichtung für das Schweißen;
Fig. 10a einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Naht vor dem Schweißen;
Fig. 10b einen vergrößerten Teilschnitt durch eine geschweißte Naht;
Fig. 11 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines Details der Aufspanneinrichtung für das Schweißen;
Fig. 12a eine schematische Ansicht eines Laserstrahlabgabesystems zum Erzeugen eines länglichen Strahlmusters;
Fig. 12b eine weitere schematische Ansicht eines Laserstrahlabgabesystems zum Erzeugen eines länglichen Strahlmusters;
Fig. 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f und 13g schematische Ansichten von Laserstrahlabgabesystemen zum Erzeugen länglicher Strahlmuster oder sonstiger geometrischer Muster unter Verwendung eines Strahlteilers;
Fig. 14a und 14b schematische Ansichten von Laserstrahlabgabesystemen mit Verwendung einer Vielzahl von Laserquellen;
Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Laserstrahlabgabesystems mit Verwendung einer Vielzahl von Laserquellen und Faseroptiken; und
Fig. 16 eine vergrößerte Teilansicht eines Details aus Fig. 15.
Unter Hinweis auf Fig. 12a wird ein Laserstrahl 501 mittels eines ersten Spiegels oder einer Linse 502 in einen länglichen Strahl 503 umgewandelt. Der längliche Strahl 503 wird dann quer zur Längsachse 503a mittels eines zweiten Spiegels oder einer Linse 504 so gebündelt, dass ein insgesamt länglich gestalteter Strahl 505 in der Arbeitsebene erzeugt wird. Dieser längliche, gebündelte Strahl 505 ist besonders nützlich für die gleichzeitige Schmelzverschweißung einer Vielzahl von Nähten oder um eine Naht mit hoher Geschwindigkeit zu legen und durch Schmelzen zu verschweißen.
Der Strahl 501 kann auch mittels eines Spiegels oder einer Linse 502a, wie in Fig. 12b gezeigt, in einer Stufe in einen länglichen, gebündelten Strahl 505 umgewandelt werden. Der Vorteil der Verwendung einer Vielzahl von Linsen oder Spiegeln oder einer Kombination beider, wie in Fig. 12a gezeigt, besteht darin, dass die Längsabmessung der Achse 503a des länglichen, gebündelten Strahls 505 durch Variieren des Abstandes 504a zwischen der Linse oder den Spiegeln mit Hilfe einer Einstelleinrichtung auf unterschiedliche Größen geeicht werden kann.
In einer zweiten Alternative eines Laserstrahlabgabesystems wird unter Hinweis auf die Fig. 13a der Strahl 501 mittels eines Strahlteilers 506 in eine Vielzahl kreisförmiger, geteilter Strahlen 507 aufgeteilt, die insgesamt einander überlappen, und die dann mittels eines Fokalspiegels oder einer Linse 508 quer zur Längsachse 507a scharf eingestellt werden, um mindestens einen insgesamt länglichen, gebündelten Strahl 509 zu erzeugen.
Der Strahlteiler kann ein optisches Beugungselement sein, wie sie beispielsweise vom National Optics Institut von Sainte- Foy, Quebec, Kanada und Gentec, gleichfalls aus Sainte-Foy, Quebec, Kanada entwickelt wurden. Diese Elemente können von Gentec erhalten werden.
Die Vielzahl kreisförmiger, unterteilter Strahlen 507 kann parallel, konvergierend oder divergierend sein. Die Längsabmessung der Achse 507a des gebündelten Strahls 509 kann auf unterschiedliche Größen geeicht werden, wenn man einen konvergierenden oder divergierenden Strahlteiler benutzt, indem der Abstand 506a zwischen dem Strahlteiler 506 und dem Fokalspiegel oder der Linse 508 mit einer Einstelleinrichtung verändert wird. Bei Verwendung eines parallelen Strahlteilers kann der Abstand 506a zwischen dem Strahlteiler 506 und dem Fokalspiegel oder der Linse 508 ohne Beeinflussung des gebündelten Strahls 509 geändert werden. Das ist besonders hilfreich, wenn ein teleskopisches Strahlabgabesystem angewandt wird. Unter Hinweis auf Fig. 13b kann eine Vielzahl gebündelter, länglicher Strahlen 509a dadurch erzeugt werden, dass man die kreisförmigen, geteilten Strahlen 507 in Abstände voneinander bringt und dann gleichzeitig bündelt, um eine Vielzahl von Funktionen zu erfüllen. Wie zu sehen ist, divergieren die Strahlen.
Unter Hinweis auf Fig. 13c ist ferner in Betracht gezogen worden, die kreisförmigen, geteilten Strahlen 507 so anzuordnen, dass andere Formen als die längliche in der Arbeitsebene hervorgerufen werden können, beispielsweise eine "S"-Gestalt, eine ovale, oder ein Ring. Ein Ringmuster 509b ist besonders nützlich, um das Äquivalent einer Punktschweißung zu erzeugen, ohne dabei die negativen Auswirkungen der Hinterschneidung zu erleben, die von Elektroden hervorgerufen werden. Außerdem kann ein sofortiges Schweißen oder Löten verhältnismäßig kleiner kreisförmiger Teile erzielt werden, ohne dass dazu kreisförmige Bewegungen gemacht werden müssen, wodurch eine Wärmeverzerrung ausgeschlossen wird, die bei verhältnismäßig dünnem Material besonders kritisch ist, und womit die Kosten für die mechanische Ausrüstung sich verringern.
Die Fig. 13e und 13f zeigen weitere Beispiele, einschließlich eines Paares ringförmiger Strahlen, die in Fig. 13e mit einem optischen Beugungselement erzeugt werden. Fig. 13f zeigt ein einziges optisches Element zur Schaffung eines ringförmigen Strahls und zur Größenbemessung desselben auf der Arbeitsebene.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines Laserstrahlabgabesystems wird unter Hinweis auf die Fig. 13d der Strahl 501 mit Hilfe einer Linse oder eines Spiegels 510 in einen primären länglichen Strahl 511 umgewandelt, der dann mittels eines Strahlteilers 512 in eine Vielzahl sekundärer länglicher Strahlen 513 aufgeteilt wird, die insgesamt miteinander ausgerichtet sind und dann mit Hilfe einer Linse oder eines Spiegels 514 quer zur Längsachse 513a gebündelt werden, um mindestens einen breiten, insgesamt länglichen, gebündelten Strahl 515 oder eine Vielzahl insgesamt länglicher, gebündelter Strahlen 515 zu erzeugen. Die Vielzahl der sekundären, länglichen Strahlen 513 kann parallel, konvergierend oder divergierend verlaufen. Die Längsabmessung der Achse 513a des gebündelten Strahls 515 kann bei Verwendung konvergierender oder divergierender Strahlteiler durch Veränderung des Abstandes 512a zwischen dem Strahlteiler 512 und dem Fokalspiegel oder der Linse 514 auf unterschiedliche Größen geeicht werden. Bei Verwendung eines parallelen Strahlteilers kann der Abstand 512a zwischen dem Strahlteiler 512 und dem Fokal spiegel oder der Linse 514 ohne Beeinflussung des gebündelten Strahls 515 geändert werden.
Die Fig. 14a und 14b zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Benutzung von drei Laserquellen, jeweils mit Laserstrahlen 601, 602 und 603. Die Laserstrahlen sind in beiden Fällen auf das optische Element 606 gerichtet. Das optische Element 606 kann ein optisches Beugungselement sein. Im Fall von Fig. 14a richtet das optische Element 606 die Strahlen so, dass sie einen größeren Bereich mit im wesentlichen der gleichen Dichte überstreichen, wobei ein längliches Muster geschaffen wird. Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung einer einzigen Laserquelle mit einem einzigen Laserstrahl die Energiedichte zum Ende der Hauptachse des länglichen Musters in der Arbeitsebene hin im Vergleich zur Dichte im mittleren Abschnitt verringert sein kann. Durch Auswahl eines geeigneten optischen Elements, in diesem Fall eines Beugungselements, kann die Energiedichteverteilung über die Bereichsweite hinweg gesteuert werden. Beispielsweise kann durch Vorsehen einer größeren Überlappung der Strahlen zu den Enden der Hauptachse eines länglichen Musters hin der Unterschied im Einfallswinkel ausgeglichen werden.
In Fig. 14b werden die drei Laserstrahlen vom optischen Beugungselement 606 so durchgelassen, dass sie sich über die gleiche Bereichsweite erstrecken, um die Laserdichte im vom Strahl überstrichenen Bereich zu erhöhen.
Die Anordnung von mindestens drei Laserstrahlen aus verschiedenen Laserquellen ermöglicht eine gleichmäßigere Verteilung der Energie über die Bereichsweite hinweg und erlaubt eine größere Bereichsweite. Es wird davon ausgegangen, dass für diese Arten von Anwendungsfällen die bevorzugte Laserquelle ein Nd:Yag-Laser wäre.
In den Fig. 15 und 16 ist eine Vielzahl von Laserquellen, beispielsweise Yag-Laser anhand von drei Laserstrahlen 701, 702 und 703 dargestellt, die vom Beugungselement 706 durchge lassen werden. Die Lichtübertragung zwischen dem optischen Beugungselement 706 und dem optischen Element 708 des Abgabesystems erfolgt über eine Faseroptik 707, wo die drei Strahlen übertragen werden. Wie in den Fig. 15 und 16 gezeigt ist, werden die vom Beugungselement 706 durchgelassenen Strahlen 707 auf eine Linse 711 gebündelt, welche die Laserstrahlen über ein schematisch bei 712 gezeigtes Faseroptikelement überträgt. Danach verlaufen die Strahlen durch ein optisches Element 708, welches schließlich die Strahlen bündelt. Es wird auf die Faseroptikabgabe von Laserstrahlen verwiesen, wie sie von Rofin Sinar aus Plymouth, MI, USA geliefert wird.
Ferner wird in Betracht gezogen, dass die drei Laserquellen alternierend so pulsierend arbeiten könnten, dass jeder Strahl in aufeinanderfolgenden Impulsen übertragen wird und damit die durchschnittliche Energieabgabe erhöht. Ein Laserstrahl höherer Energie kann, wie allgemein bekannt, durch das Pulsieren bei der Laserstrahlerzeugung zur Hervorbringung höherer Energiespitzen erhalten werden. Wenn man der Vielzahl von Lasererzeugern, die auf das optisches Beugungselement gerichtet sind, wie in Fig. 14a, 14b, 15 und 16 gezeigt, die richtige Reihenfolge gibt, kann eine nahezu konstante durchschnittliche höhere Energiedichte zum Schweißen, Schneiden, zur Oberflächenbearbeitung oder Wärmebehandlung der Werkstücke erzielt werden. Hier wird verwiesen auf von Gentec geleistete Arbeit im Sinne der Laserstrahlüberwachung [Laser Pulse Analyzer (LPA-1)].
Die in den Fig. 14a, 14b, 15 und 16 gezeigten Ausführungsbeispiele sind eine Möglichkeit, um eine Laserprojektion höherer Leistung zu erhalten.
Es wird nunmehr auf Ausführungsbeispiele in einer Technik zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl von Nähten verwiesen, insbesondere in Anwendung auf das Schweißen ringförmiger Faltenbälge, die komplizierter herzustellen sind als lineare Schweißnähte. Ein solcher Faltenbalg kann als Blase im US-Patent 4 102 438 verwendet werden.
In Fig. 1 ist ein ringförmiger Faltenbalg 10 gezeigt, der ringförmige Stirnplatten 12 und 14, eine ringförmige, äußere, konzentrische Stufe 16 sowie eine ringförmige, innere, konzentrische Stufe 18 umfasst. Jede Stufe 16 und 18 besteht aus einer akkordeonartigen Anordnung ringförmiger Stücke aus Flachmaterial oder Platten 19. Abwechselnde Schweißnähte am Innen- und Außendurchmesser in jeder Stufe und mit den Stirnplatten 12 und 14 vervollständigen den Faltenbalg. Wenn der ringförmige Faltenbalg 10 als spreizbare Blase wirkt, wird ein Fluideinlass 28 benutzt.
Die Außendurchmesser der Außenstufe 16 und die Stirnplatten 12 und 14 sind an Nähten 24 verschweißt. Die Innendurchmesser der Innenstufe 18 und Stirnplatten 12 und 14 sind an Nähten 26 verschweißt. Die Innendurchmesser der Außenstufe 16 sind an Nähten 20 verschweißt. Die Außendurchmesser der Innenstufe 18 sind an Nähten 22 verschweißt.
Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen erfolgt eine Verschweißung des Faltenbalges 10 oder mehrerer Faltenbälge 10 in vier Phasen wie folgt:
PHASE I: Gemäß Fig. 1, 2 und 6 wird die Außenstufe 16 an einer Schweißstation 100 für eine Unteranordnung paarweise am Innendurchmesser 20 zur Schaffung einer Unteranordnung 16A verschweißt, wie nachfolgend noch näher beschrieben. Fig. 2 bezieht sich auf ein Laserschweißverfahren und Fig. 6 auf ein Elektronenstrahlschweißverfahren.
PHASE II: Gemäß Fig. 1, 3 und 7 werden die Innenstufen 18 an einer Schweißstation 200 für eine Unteranordnung paarweise am Außendurchmesser 22 zu einer Unteranordnung 18A verschweißt, wie nachfolgend noch näher beschrieben. Fig. 3 bezieht sich auf ein Laserschweißverfahren und Fig. 7 auf ein Elektronenstrahlschweißverfahren.
PHASE III: Gemäß Fig. 1 und Fig. 4 wird eine Stirnplatte 12, eine Unteranordnung 16A der Außenstufe aus Phase I, eine Unteranordnung 18A der Innenstufe aus Phase II und eine Stirnplatte 14 an einer Schweißstation 300 für eine Gesamtanordnung zusammengesetzt, und Außendurchmesser der Stirnplatte 12, der Außenstufe 16 und der Stirnplatte 14 werden mit ihren entsprechenden, benachbarten Gegenstücken an Nähten 24 zu einem vorgeschweißten Faltenbalg 10a zusammengeschweißt, wie nachfolgend näher beschrieben.
PHASE IV: Gemäß Fig. 1 und 5 werden Innendurchmesser der Stirnplatte 12, der Innenstufe 18 und der Stirnplatte 14 des vorgeschweißten Faltenbalges 10a an einer Schweißstation 400 für eine Gesamtanordnung längs Nähten 26 mit ihren entsprechenden, benachbarten Gegenstücken zum Faltenbalg 10 zusammengeschweißt, wie nachfolgend näher beschrieben.

PHASE I

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, gehört zur Schweißstation 100 für eine Unteranordnung ein geschlossener Ring 140, der in einem Gebilde 170 drehbar gelagert ist, eine Basis 106, eine Säule 120, ein Klemmring 160 sowie eine Kammanordnung 600.
Das Gebilde 170 ist rechtwinklig zur Basis 106 angebracht und hat eine innere, ringförmige Wand 172, die an jeder Seite von ringförmigen Anschlagwänden 174 begrenzt ist. Die innere radiale Abmessung der ringförmigen Wand 172 und die axiale Abmessung zwischen den Anschlagwänden 174 ist so gewählt, dass der geschlossene Ring 140 ohne nennenswertes radiales oder axiales Spiel rotieren kann. Die vom inneren Rand 176 der ringförmigen Anschlagwände 174 begrenzte zentrale Öffnung ist so dimensioniert, dass die Klemmeinrichtung 114, der Klemmring 160, das Strahlabgabesystem 500 und die Kammhalteanordnung 600 hindurchbewegt werden können.
Der geschlossene Ring 140 hat eine horizontale Achse 141 und eine äußere Umfangswand 142, eine innere radiale Wand 143, eine äußere radiale Wand 144 und eine innere ringförmige Wand 145. An der äußeren Umfangswand 142 ist eine Verzahnung 146 zum Eingriff in eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung vorgesehen. Es ist auch in Betracht gezogen, die innere radiale Wand 143 mit entsprechender Verzahnung auszustatten, damit sie die gleiche Funktion erfüllen kann. Statt einer Verzahnung 146 kann auch ein Reibungseingriff erwogen werden. Eine Rotationsstufe von der Art, wie sie Newport, Klinger aus Irvine, Kalifornien, USA unter dem Modell RTN 350 herstellt, würde den geschlossenen Ring 140 einschließen und mit der gewünschten speziellen Drehgeschwindigkeit und der Anzahl Umdrehungen pro Schweißzyklus ausstatten.
Die innere Wand 145 des geschlossenen Ringes 140 ist an der der inneren radialen Wand 143 benachbarten Seite von einer ringförmigen Anschlagwand 147 begrenzt und an der der äußeren radialen Wand 144 benachbarten Seite von einer Führungswand 149. Der Innendurchmesser der ringförmigen Führungswand 149 ist so groß, dass er ein Hineinschieben der Außenstufe 16 ermöglicht, aber kein nennenswertes radiales Spiel zulässt, und die axiale Abmessung der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Führungswand 149 ist durch die Menge der darin zu schweißenden ringförmigen Platten 19 der Außenstufe bestimmt.
Der Innendurchmesser 148 der ringförmigen Anschlagwand 147 ist so groß, dass er ein geringfügiges Biegen der Außenstufe 16 in Richtung zur inneren radialen Wand 143 erlaubt, aber nicht das Hindurchrutschen der Platten 19 in der Stufe 16. Die äußere radiale Wand 144 kann mit Klemmeinrichtungen 114 angebracht sein. Erwogen wird auch, dass eine Klemmkraft 115 von einer Quelle außerhalb der Schweißstation für die Unteranordnung kommt. Im zuletzt genannten Fall wäre die Klemmeinrichtung 114 durch eine Klemmringhalteeinrichtung 117 ersetzt.
Zu dem Klemmring 160 gehört an der der Anschlagwand 147 des geschlossenen Ringes 140 zugewandten Seite eine Schubhülse 162 und an der der Klemmeinrichtung 114, 115 zugewandten Seite ein Versteifungsring 164.
Die Schubhülse 162 kann innerhalb der Führungswand 149 des Ringes 140 gleiten, und die Hülse kann sich axial frei bewegen, allerdings mit beschränktem radialem Spiel. Die Innenabmessung der Schubhülse 162 ähnelt dem Innendurchmesser 148 der Anschlagwand 147, so dass es auf diese Weise möglich ist, dass die Stufe 16 geringfügig in Richtung der äußeren radialen Wand 144 gebogen wird. Die axiale Abmessung der Schubhülse 162 des Klemmringes 160 ist so bemessen, dass beim Herandrücken des Klemmringes gegen die Stufe 16 mittels der Klemmeinrichtung 114 oder 115 der Versteifungsring 164 die äußere radiale Wand 144 des geschlossenen Ringes 140 nicht stört und die Stufe 16 zwangsläufig gegen die Anschlagwand 147 des geschlossenen Ringes 140 gepresst wird.
Der Versteifungsring 164 ist eine Verlängerung der Schubhülse 162 und mit dieser einstückig zu dem Klemmring 160 geformt und hat zwei radiale ebene Oberflächen 165, 165a. Die erste radiale ebene Oberfläche 165 ist der Schubhülse 162 benachbart, und die zweite radiale ebene Oberfläche 165a liegt auf der anderen Seite des Versteifungsringes 164 in Bezug auf die erste radiale ebene Oberfläche 165 und ist der Klemmeinrichtung 114 oder der Klemmkraft 115 zugewandt. Der Innen- und Außendurchmesser des Versteifungsringes 164 ist so gewählt, dass der Versteifungsring 164 den Kammhalter 600, das Strahlabgabesystem 500, die Klemmeinrichtung 114 oder den Innendurchmesser 176 der Anschlagwand des Gebildes 170 nicht stört.
Die Säule 120 ist auf der Basis 106 auf der Seite der inneren radialen Wand 143 des geschlossenen Ringes 140 angebracht und mit einer ebenen Oberfläche 122 zur Aufnahme der Kammanordnung 600 versehen, wie nachfolgend näher beschrieben. Die ebene Oberfläche 122 verläuft parallel zur axialen Achse 141 des geschlossenen Ringes 140 und rechtwinklig zur Basis 106.
Die Kammanordnung 600 soll nun unter Hinweis auf Fig. 2, 8 und 11 beschrieben werden. Zu der Kammanordnung 600 gehört ein Schaft 610, ein Zylinder 608, Zylinderbefestigungsbolzen 607, eine Scheibenhalteranordnung 630 sowie eine Spannschraube 631.
Der Schaft 610 ist eine rechteckige lange Stange mit einer ersten ebenen Oberfläche 614, die der ebenen Oberfläche 122 der Säule benachbart angebracht wird. Eine zweite ebene Oberfläche 616 ist an der anderen Seite des Schaftes in Bezug auf die erste ebene Oberfläche 614 und parallel zu derselben vorgesehen. Eine dritte ebene Oberfläche 618 steht rechtwinklig auf der ersten und zweiten ebenen Oberfläche 614 und 616 und parallel zur Basis 106, der sie zugewandt ist, wenn der Schaft 610 auf der ebenen Oberfläche 122 der Säule angebracht ist. Eine vierte ebene Oberfläche 620 ist oben auf dem Schaft 610 und parallel zur dritten ebenen Oberfläche 618 vorgesehen. Zwischen der ersten und zweiten ebenen Oberfläche 614 und 616 erstrecken sich durch den Schaft 610 in Längsrichtung längliche Schlitze 611, 611A, Schlitze, die sich insgesamt an den Enden des Schaftes 610 der inneren radialen Seitenwand 143 des geschlossenen Ringes 140 gegenüber befinden. Beim Anbringen des Schaftes 610 an der ebenen Oberfläche 122 stellt sich der Abstand zwischen den Schlitzen 611 und 611A so dar, dass der Schaft 610 gegenüber den Befestigungsbolzen 606 eine begrenzte axiale Bewegung ausführen kann. Die ebene Oberfläche 122 der Säule 120 ist mit Gewindelöchern zur Aufnahme der Befestigungsbolzen 606 versehen. Das in Bezug auf das erste Ende andere Ende des Schaftes 610 hat eine sich in Längsrichtung erstreckende, abgesetzte Anschlagwand 622 (Fig. 6), die zur zweiten ebenen Oberfläche 616 parallel und dieser zugewandt und mit einer in Querrichtung abgesetzten Anschlagwand 624 versehen ist. Die Anschlagwand 624 verläuft rechtwinklig zur Anschlagwand 622, ist dieser benachbart und dem zweiten Ende des Schaftes 610 zugewandt, um die Scheibenhalteranordnung 630 aufzunehmen, wie nachfolgend näher beschrieben.
Bei dem Zylinder 608 handelt es sich, wie aus Fig. 2 hervorgeht, um einen mittels Federkraft rückstellbaren, in einer Richtung wirksamen Fluidzylinder, der mit Bolzen 607 an der dritten ebenen Oberfläche 618 des Schaftes 610 angebracht ist. Aus dem Zylinder erstreckt sich ein Kolben 609, der der Scheibenhalteranordnung 630 zum Eingriff und zur Freigabe derselben zugewandt ist, wie weiter unten näher beschrieben. Die Längsachse des Zylinders 608 verläuft parallel zu den ebenen Oberflächen 616 und 618 des Schaftes 610. Der Schaft 610 ist mit Gewindelöchern für die Aufnahme der Bolzen 607 versehen. Wenn der Schaft 610 an der Säule 120 angebracht ist, erstreckt sich die Längsachse des Zylinders 608 also parallel zur Achse 141 und rechtwinklig zur radialen Ebene des geschlossenen Ringes 140. Der Zylinder 608 ist mit einem Fluideinlass und nicht gezeigten Steuerventilen versehen, um die vom Kolben 609 auf die Scheibenhalteranordnung 630 ausgehende Wirkung und Kraft zu steuern.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört zur Scheibenhalteranordnung 630 ein Scheibenhalter 632, Abstandscheiben 650 sowie ein Schubblock 670.
Der Scheibenhalter 632 hat die Form einer rechteckigen Stange, in der in einer ersten Seite 633 und einer benachbarten zweiten Seite 638 in Längsrichtung eine Kerbe 634 eingeschnitten ist. Die Anschlagwand 635, die zur ersten Seite 633 und zur Oberfläche 636, welche beide von der Kerbe 634 gebildet sind, senkrecht steht, sind derartig, dass bei einer Anbringung des Scheibenhalters 632 am Schaft 610 mit Hilfe von Spannschrauben 631 im Gewindeloch 637. Die Anschlagwand 635 des Scheibenhalters 632 an der abgesetzten Anschlagwand 622 des Schaftes 610 anliegt und die erste Seite 633 auf der Oberfläche 628 sitzt, die zwischen den abgesetzten Anschlagwänden 622 und 624 geschaffen ist. Die zweite Seite 638 erstreckt sich vor der zweiten ebenen Oberfläche 616 des Schaf tes 610, und die Oberfläche 636 des Scheibenhalters 632 stört die dritte ebene Oberfläche 618 des Schaftes 610 nicht. Der Scheibenhalter 632 hat ferner eine dritte Seite 639 rechtwinklig zur ersten Seite 633. Eine vierte Seite 640, die sich parallel zur ersten Seite 633 erstreckt, hat einen in Längsrichtung verlaufenden T-Schlitz 641 parallel zu den Seiten 633, 638 oder 639 für die Aufnahme einer Gegenstückabstandscheibe 650 und eines Schubblocks 670, wie noch näher beschrieben. Ein erstes Ende des Schlitzes 641 ist dem Kolben 609 des Zylinders 608 zugewandt, und ein zweites Ende desselben, an der anderen Seite des Scheibenhalters in Bezug auf das erste Ende, hat eine Stirnwand 642. Die Stirnwand besitzt zwei parallele ebene Oberflächen 643, 644 mit der gleichen Umrissform in Querrichtung wie die ersten drei Seiten 638, 633, 639. Die erste ebene Oberfläche 643, welche dem zweiten Ende des Scheibenhalters 632 benachbart ist, erstreckt sich über die vierte Seite 640 rechtwinklig zu den Seiten 638, 633, 639 hinaus so, dass sie die Abstandscheibe 650 entgegen axialen Kräften abstützt, wie weiter unten noch näher beschrieben. Ein Teil der zweiten ebenen Oberfläche 644, von gleicher Abmessung wie die erste ebene Oberfläche 643, ruht an der abgesetzten Anschlagwand 624 des Schaftes 610, wenn der Scheibenhalter 632 am Schaft 610 angebracht ist. Folglich erstreckt sich die Längsachse des Scheibenhalters 632 parallel zur Achse 141 des geschlossenen Ringes 140, wenn der Halter 630 am Schaft 610 befestigt ist.
Wie Fig. 9 zeigt, hat die Abstandscheibe 650 zwei ebene, parallele Oberflächen 651, 652. Deren Umriss schließt ein T- Profil im oberen Teil 653 ein. Das T-Profil ist so gestaltet, dass es mit dem T-Schlitz 641 des Scheibenhalters 632 in Längsrichtung frei, aber mit begrenztem Spiel in Querrichtung in Eingriff tritt, wenn die ebenen Oberflächen 651, 652 rechtwinklig zu den Seiten 633, 638 oder 639 des Scheibenhalters 632 projiziert werden. Ein unterer Abschnitt 654 der Abstandscheibe 650 ist insgesamt rechteckig und steht bei 655 vom Boden des T in Richtung der Seite 638 vor, so dass die Stirnwand des Vorsprunges 655, wenn sich die Abstandscheibe 650 im Scheibenhalter 632 befindet, im wesentlichen in der Ebene der Seite 638 liegt und die Oberkante des Vorsprungs 655 die Oberfläche 640 des Scheibenhalters 632 freigibt, wenn die Abstandscheibe 650 in den Scheibenhalter 632 eingesetzt wird. Die Höhe 657 des unteren Abschnitts 654, das heißt desjenigen Teils, der sich unterhalb der Oberfläche 640 erstreckt, ist so bemessen, dass ein Eingriff zwischen Paare arbeitender Teile erfolgt, wie nachfolgend näher beschrieben. Der untere Teil 654 kann ein Nasenprofil, beispielsweise einen Vorsprung 656 haben, der in Richtung der Seite 639 hervorragt. Die Nase oder der Vorsprung 656 ist so bemessen, dass im Fall der Trennung arbeitender Teile mittels der Abstandscheibe 650 das Niveau der vorgeschweißten Naht 658 (Fig. 11 und 8) gerade oberhalb der Oberkante des Vorsprungs 656 liegt. Der untere Abschnitt des Teils 654 der Abstandscheibe 650 kann gerade sein, was nicht gezeigt ist, um geradlinige arbeitende Teile zu trennen; konkav wie bei 659 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 gezeigt, um kreisförmige arbeitende Teile am Außendurchmesser zu trennen; oder konvex bei 660, um ringförmige arbeitende Teile am Innendurchmesser derselben zu trennen.
Der Schubblock 670 hat insgesamt den gleichen Umriss in Querrichtung wie die Abstandscheiben 650, was eine Bewegung in Längsrichtung mit begrenztem Spiel in Querrichtung ermöglicht. Neben und parallel zu der Abstandscheibe 650 erstreckt sich eine erste ebene Oberfläche 671, während eine zweite ebene Oberfläche 672 parallel zur ersten ebenen Oberfläche 671 an der entgegengesetzten Seite des Schubblocks 670 vorgesehen ist. Das Ende 672 ist größer als das Ende 671, um eine konische Ausnehmung 673 vorsehen zu können, damit der Kolben 609 des Zylinders 608 aufgenommen werden kann, wenn der Zylinder 608 und der Scheibenhalter 632 am Schaft 610 angebracht werden und der Schubblock 670 in den Scheibenhalter 632 eingesetzt wird. Der Kolben 609 hat ein dem Hohlraum 673 angepasstes, konisches Ende. Der Längsabstand zwischen der ersten und zweiten ebenen Oberfläche 671 und 672 ist so groß, dass die ebenen Oberflächen 671, 672, wenn der Kolben 609 auf den Schubblock 670 drückt, rechtwinklig zu den Seiten 638, 636 und 639 des Scheibenhalters 632 bleiben.
Für den Scheibenhalter 632, die Abstandscheibe 650 und den Schubblock 670 können auch andere Gestaltungen als ein T- Schlitz in Betracht gezogen werden, vorausgesetzt die Funktion bleibt gleich.
Auf die Beschreibung der Bauelemente der Schweißstation 100 folgt nun ein Hinweis auf den Lade- und Schweißvorgang der Station. In einer ersten Stufe wird ein Paar oder eine Vielzahl von Paaren ringförmiger Außenstufen 16 von der äußeren radialen Wand 144 axial in die Führungswand 149 des geschlossenen Ringes 140 eingesetzt, der es der Stufe 16 erlaubt, in axialer Richtung frei, aber mit begrenztem radialem Spiel eingeschoben zu werden, so dass Stufen 16 mit dem geschlossenen Ring 140 konzentrisch bleiben. Die Schubhülse 162 des Klemmringes 160 wird anschließend eingesetzt und die Klemmeinrichtung 114 so gegen die zweite radiale Fläche 165a des Versteifungsringes 164 des Klemmringes 160 angelegt, dass der Klemmring 160 axial gegen die Stufe 16 und gegen die Anschlagwand 147 des geschlossenen Ringes 140 drückt und im Einklang mit dem geschlossenen Ring 140 mit Stufen 16 in Reibungseingriff tritt, wodurch die Stufen 16 so in Eingriff stehen, dass sie sich gemeinsam mit dem geschlossenen Ring 140 drehen. Jede Stufe besteht aus mindestens einem Paar ringförmiger Platten 19.
Danach werden Abstandscheiben 650 im Scheibenhalter 632 angebracht, wobei der Schubblock 670 die Scheibenhalteranordnung 630 vervollständigt. Die Abstandscheiben 650 werden zwischen Plattenpaare 19 eingesetzt, wobei die Stirnwand 642 des Scheibenhalters 632 in Richtung des Klemmringes 160 weist und die Längsachse der Scheibenhalteranordnung 630 parallel zur Achse 141 des geschlossenen Ringes 140 verläuft. Danach werden die Abstandscheiben 650 so eingesetzt, dass auf die Stirnwand 642 an einem Ende eine Abstandscheibe 650, ein Paar Platten 19, eine Abstandscheibe 650, ein weiteres Paar Plat ten 19 usw. folgt, um mit einer Abstandscheibe 650 und dem Schubblock 670 zu enden. Die erste und letzte Abstandscheibe 650, die der Stirnwand 642 bzw. dem Schubblock 670 benachbart sind, werden als Reibungsscheiben herangezogen.
Zwischen einem Paar oder mehreren Paaren äußerer Unteranordnungen 16a kann ein Abstandring 130 benutzt werden, um eine durch die Abstandscheiben 650 erzeugte axiale Durchbiegung, durch die Räume 138 entstehen, auszugleichen. Angesichts der linearen Schweißgeschwindigkeit und der Verfestigungszeit des Schmelzbades, die so gewählt sind, dass beim gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl von Nähten 34, wie noch beschrieben wird, verbindet sich das individuelle Schmelzbad jedes Paares von Unteranordnungen wegen der Abstandelemente 650 nicht mit dem benachbarten, ehe es sich verfestigt hat. Der Abstandring 130 ist ein geschlossener Ring, der zwei radiale, insgesamt ebene, parallele Oberflächen 133, 134, eine Umfangswand 131 und eine Innenwand 132 hat. Der Durchmesser der äußeren Umfangswand 131 ist so groß, dass der Abstandring 130 in der Führungswand 149 frei gleiten kann, allerdings mit begrenztem radialem Spiel. Der Innendurchmesser der Innenwand 132 ist ähnlich wie der Innendurchmesser 148 der Anschlagwand 147 des geschlossenen Ringes 140. Die gegenseitige Trennung der beiden radialen, insgesamt ebenen Oberflächen 133, 134 bestimmt den axialen Ausgleich der Stufe 16.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird am Schaft 610 der Kammanordnung 600 mit Hilfe der Spannschraube 631 befestigt (Fig. 8), und des Steuerventil des Zylinders 608 wird betätigt, damit der Kolben 609 des Zylinders 608 mit dem Schubblock 670 in Längsrichtung in Eingriff tritt und dadurch benachbarte Abstandscheiben 650 gegen benachbarte Plattenpaare 19 schiebt, um die zu schweißenden Nähte zu bilden. Die Schlitze 611 und 611a ermöglichen eine solche Einstellung der Kammanordnung 600, dass die Scheibenhalteranordnung 630 mit den zu schweißenden, arbeitenden Teilen axial zentriert werden kann.
Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, wird das Laserstrahlabgabesystem 500 innerhalb des Innenumfanges der ringförmigen Außenstufe 16 so bewegt, dass sich die Längsachse 503a, 507a, 513a des länglichen, gebündelten Laserstrahls 505, 509, 515 (siehe Fig. 2, 12a, 12b, 13a, 13b) insgesamt parallel zur Längsachse der zweiten Seite 638 des Scheibenhalters 632 erstreckt und insgesamt rechtwinklig zur relativen Richtung 676 der zu verschweißenden arbeitenden Teile sowie axial zentriert über den Nähten 20 oder der Vielzahl zu schweißender Nähte, und der längliche, gebündelte Strahl 505, 509, 515 liegt etwas über dem Niveau 658 der vorgeschweißten Naht (Fig. 11), und mit der Antriebseinrichtung ist der Eingriff hergestellt, so dass der geschlossene Ring 140 und die Stufe 16 sich in der relativen Richtung 676 drehen.
Es ist gezeigt, dass sich die Laserstrahlanordnung 500 von der rechten Seite der Rotationsstufe erstreckt, während sie sich in der Tat von links in Fig. 2 nähern könnte. Die Anordnung 500 könnte auch an der linken Seite ortsfest sein.
Die Abstandscheiben 650 stehen mit den Platten 19 in Reibungseingriff, was die zu schweißenden Nähte mittels der vom Zylinder 608 auf den Schubblock 670 und damit auf die Abstandscheibe 650 ausgeübte Kraft zusammenhält und die nicht zu schweißenden Nähte voneinander trennt. Der Laserstrahl wird erregt, so dass eine Nahtschweißung 34 oder eine Vielzahl von Nahtschweißungen 34 gleichzeitig vor der Scheibenhalteranordnung 630 bei 20 gebildet wird, um eine Unteranordnung 16a der Außenstufe oder eine Vielzahl von Unteranordnungen 16a der Außenstufe zu erzeugen. Diejenigen Teile des gebündelten länglichen Strahls 505, 509, 515, die zufällig Zwischenräumen zwischen geschweißten Nähten 34 zugewandt sind, werden defokussiert und verlieren damit rasch an fokaler Dichte zwischen denjenigen Seiten der Werkstücke, die nur geringfügig konvergent sind.
Wenn statt der Klemmeinrichtung 114 eine äußere Klemmkraft 115 angewandt wird, wird diese Klemmkraft 115 vor dem Einrücken der Antriebseinrichtung aufgebracht.
Der Abstand 674 des gebündelten Strahls von der zweiten Seite 638 des Scheibenhalters 632 bestimmt bis zur Grenze der Kapillarität des zu schweißenden, geschmolzenen Materials die Größe des Radius 30 (Fig. 10b). Die Laserimpulsrate und die lineare Schweißgeschwindigkeit bestimmen die Schweißteilung 32 der geschweißten Naht 34.
In den nächsten beiden Schritten wird das Verfahren umgekehrt.
Der Laserstrahl wird abgeschaltet und das Laserstrahlabgabesystem aus der Schweißstation 100 herausgezogen.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird vom Schaft 610 und von der Stufe 16a weggezogen. Die Klemmeinrichtung 114 und der Klemmring 160 werden entfernt und die Unteranordnung 16a der Außenstufe wird vom Ring 140 abgenommen.
Beim obigen Beispiel wurde ein CO2-Laser gezeigt. Wahrscheinlich wäre aber ein Nd:Yag-Laser wirksamer, da ein Yag-Laserstrahl leichter zu übertragen ist, beispielsweise mittels Faseroptik.
Unter Hinweis auf die Fig. 6, 8, 9, 10 und 11 wird nun ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein Elektronenstrahlschweißverfahren statt eines Laserschweißverfahrens angewandt wird. Eine Elektronenstrahlpistole 700 wird auf das zu schweißende Werkstück vor der Seitenwand 638 des Scheibenhalters 632 gerichtet, und nach dem Einrücken der Antriebseinrichtung wird der Elektronenstrahl erregt und insgesamt parallel zur Seitenwand 638 des Scheibenhalters 632 und zwar relativ von Seiten des Schubblocks 670 zur Seite der Stirnwand 642 geschwenkt und dann entregt, um auf die Seite des Schubblocks 670 zurückzukehren, wo er erneut erregt wird, um in Richtung der Seite der Stirnwand 642 geschwenkt zu werden usw. Diese Technik des Abtastens mittels Strahl macht es möglich, dass eine Naht oder eine Vielzahl von Nähten praktisch gleichzeitig geschweißt werden. Die Hochgeschwindigkeitsabtastung ergibt ein ähnliches Ergebnis wie mit einem länglichen Laserstrahl, der mit einer Abtastfrequenz pulsiert. Die Abtastrichtung kann umgekehrt werden, wenn die Elektronenstrahlpistole 700 insgesamt rechtwinklig zur Achse 141 gerichtet ist.
Der Abstand 674 des gebündelten Strahls von der Seite 638 des Scheibenhalters 632 bestimmt bis zur Grenze der Kapillarität des zu schweißenden, geschmolzenen Materials die Größe des Radius 30 (Fig. 10a); die Elektronenstrahlabtastrate und die lineare Schweißgeschwindigkeit bestimmen die Schweißteilung 32 der geschweißten Naht 34.

PHASE II

Es wird auf Fig. 1, 3, 8, 9, 10 und 11 verwiesen. Zu einer Schweißstation 200 gehört ein geschlossener Ring 240, der auf einer Welle 270 zur Umdrehung um dieselbe drehbar gelagert ist, ein mit der welle 270 integrierter Pfosten 203, eine Basis 206, eine Säule 220, ein Klemmring 260 und eine Kammanordnung 600. In der Phase II sind diejenigen Elemente, die Elementen in der Phase I ähneln, mit entsprechenden Bezugszeichen unter Erhöhung um 100 gekennzeichnet.
Die Welle 270 ist am Pfosten 203 angebracht und der Pfosten 203 an der Basis 206, so dass die Achse 271 der Welle 270 parallel zur Basis 206 verläuft, und die Welle 270 hat eine äußere Umfangswand 272, die an jeder Seite von ringförmigen Anschlagwänden 274 begrenzt ist. Die äußere Abmessung der Umfangswand 272 und die axiale Abmessung zwischen der Anschlagwand 274 sind so groß, dass der geschlossene Ring 240 sich drehen kann, ohne dass er nennenswertes radiales oder axiales Spiel hat. Der Außendurchmesser 276 der ringförmigen Anschlagwände 274 ist so groß, dass die Klemmeinrichtung 214, der Klemmring 260, die Strahlabgabeanordnung 500 und die Kammhalteranordnung 600 vorbeipassen.
Die Rotationsstufe ähnelt der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen, außer dass gewisse Ausdrücke umgekehrt und die Bezugszeichen um 100 erhöht sind.
Die im Zusammenhang mit Phase I beschriebene Kammanordnung 600 ist in der gleichen Weise wie beschrieben an der ebenen Oberfläche 222 angebracht, das heißt sie ist an der ebenen Oberfläche 222 der Säule 220 befestigt.
Nachdem die Bauelemente der Schweißstation 200 beschrieben wurden, wird nunmehr auf das Lade- und Schweißverfahren an dieser Station hingewiesen.
Ein Plattenpaar oder eine Vielzahl von Paaren ringförmiger Platten, die die Stufe 18 bilden, wird von der äußeren radialen Wand 244 an der Führungswand 249 des geschlossenen Ringes 240 aus axial eingeführt. Die Schubhülse 262 des Klemmringes 260 wird anschließend eingesetzt und die Klemmeinrichtung 214 gegen die zweite radiale Oberfläche 265a des Versteifungsringes 264 des Klemmringes 260 so angelegt, dass der Klemmring 260 die Platten der Stufe 18 gegen die Anschlagwand 247 des geschlossenen Ringes 240 schiebt und mit den Platten der Stufe 18 gemeinsam mit dem geschlossenen Ring 240 in Reibungseingriff tritt, wodurch die ringförmigen Platten zur gemeinsamen Umdrehung mit dem geschlossenen Ring 240 ein Eingriff gelangen.
Abstandscheiben 650 werden im Scheibenhalter 632 mit dem Schubblock 670 zur Schaffung der Scheibenhalteranordnung 630 angebracht. Die Abstandscheiben 650 werden zwischen Plattenpaare der Stufe 18 genauso eingeschoben, wie das bei der Stufe 16 in Phase I der Fall war.
Zwischen einem Paar oder einer Vielzahl von Paaren innerer Platten kann ein Abstandring 230 benutzt werden, um eine von der Abstandscheibe 650 hervorgerufene radiale Abbiegung auszugleichen.
Das in der Phase II verwendete Schweißgerät bzw. die Schweißtechnik sind identisch mit Phase I.
Das Laserstrahlabgabesystem 500 wird außerhalb des Außenumfanges der ringförmigen Innenstufe 18 so bewegt, dass der längliche, gebündelte Laserstrahl oder die Vielzahl länglicher gebündelter Strahlen in Längsrichtung insgesamt parallel zur Längsachse der Seite 638 des Scheibenhalters 632 und insgesamt rechtwinklig zur relativen Richtung 676 der zu verschweißenden arbeitenden Teile verlaufen und über den zu verschweißenden Nähten oder der Vielzahl zu verschweißender Nähte axial zentriert sind. Die Antriebseinrichtung rückt ein, der geschlossene Ring 240 und die Platten 18 drehen sich in Richtung 676 von der Seite 639 zur Seite 638 des Scheibenhalters 632, und der Laserstrahl wird erregt, so dass eine Nahtschweißung 34 oder eine Vielzahl von Nahtschweißungen 34 gleichzeitig vor der Scheibenhalteranordnung 630 bei 22 gebildet werden, um eine Unteranordnung 18a der Innenstufe oder eine Vielzahl von Unteranordnungen 18a zu schaffen.
In den beiden nächsten Schritten wird das Verfahren umgekehrt.
Der Laserstrahl wird abgeschaltet, das Laserstrahlabgabesystem wird von der Schweißstation 200 weggezogen.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird vom Schaft 610 und von der Stufe 18 zurückgezogen. Die Klemmeinrichtung 214 und der Klemmring 260 werden entfernt, und die Unteranordnung 18a der Innenstufe wird vom geschlossenen Ring 240 abgezogen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7, 8, 9, 10 und 11 wird eine Elektronenstrahlpistole 700 auf den Außendurchmesser der zu verschweißenden Innenstufe 18 insgesamt rechtwinklig zur Achse 271 der Welle 270 gerichtet. Das Elektronenstrahlschweißverfahren ist das gleiche wie in Phase I beschrieben.

PHASE III

Gemäß Fig. 1 und 4 gehört zur Schweißstation für die Gesamtanordnung eine Rotationsstufe ähnlich der in Phase I und II beschriebenen, wobei im Vergleich zu Phase II lediglich die Bezugszeichen um 100 gehöht wurden.
Die in Phase 1 beschriebene Kammanordnung 600 ist an der ebenen Oberfläche 322 angebracht.
Nach Beschreibung der Bauelemente der Schweißstation 300 wird nunmehr auf das Lade- und Schweißverfahren an dieser Station hingewiesen.
Die ringförmige Stirnplatte 12, die Unteranordnung 18a der Innenstufe, die Unteranordnung 16a der Außenstufe sowie die ringförmige Stirnplatte 14 werden in dieser Reihenfolge von der äußeren radialen Wand 344 aus axial eingeführt. Die äußere Führungswand 349 des geschlossenen Ringes 340 hält die Stirnplatten 12, 14 und die Unteranordnung 18a mit begrenztem radialem Spiel und hält dadurch die Unteranordnung 18a und die Stirnplatten 12, 14 mit dem geschlossenen Ring 340 konzentrisch. Eine nicht gezeigte temporäre Führungseinrichtung kann verwendet werden, um die äußere Unteranordnung 16a mit den Stirnplatten 12, 14 radial zu zentrieren und dadurch die äußere Unteranordnung 16a mit dem geschlossenen Ring 340 konzentrisch zu halten. Danach wird die Schubhülse 362 des Klemmringes 360 eingeführt und die Klemmeinrichtung 314 gegen die zweite radiale Oberfläche 365a des Versteifungsringes 364 des Klemmringes 360 so angelegt, dass der Klemmring 360 die Stirnplatten 12 und 14 und die äußere Unteranordnung 16a axial gegen die Anschlagwand 347 des geschlossenen Ringes 340 schiebt und mit den Abdeckungen 12, 14 und der äußeren Unteranordnung 16a gemeinsam mit dem geschlossenen Ring 340 in Reibungseingriff tritt, wodurch die Stirnplatten 12, 14 und die äußere Unteranordnung 16a so in Eingriff gelangen, dass sie sich im Einklang mit dem geschlossenen Ring 340 drehen.
Abstandscheiben 650 werden im Scheibenhalter 632 mit dem Schubblock 670 angebracht, um die Scheibenhalteranordnung 630 zu erhalten. Die Abstandscheiben 650 werden zwischen Plattenpaaren am Umfang der ringförmigen Stirnplatten 12, 14 und der äußeren Unteranordnung 16a eingeführt, wobei die Stirnwand 642 des Scheibenhalters 632 in Richtung des Klemmringes 360 weist. Eine Abstandscheibe 650 wird gegen die Stirnwand 642, der Stirnplatte 14 und einer Platte der äußeren Unteranordnung 16a benachbart eingesetzt. Dann werden die folgenden Abstandscheiben 650 jedem Paar Platten benachbart eingesetzt und mit einer Platte von der äußeren Unteranordnung 16a und der Stirnplatte 12 als einem Paar und einer Abstandscheibe 650 und dann dem Schubblock 670 aufzuhören. Die erste und letzte Abstandscheibe 650 neben der Stirnwand 642 und dem Schubblock 670 werden als Reibungsscheiben herangezogen.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird am Schaft 610 der Kammanordnung 600 mit Hilfe der Spannschraube 631 angebracht und das Steuerventil des Zylinders 608 aktiviert, so dass der Kolben 609 des Zylinders 608 in Längsrichtung mit dem Schubblock 670 in Eingriff tritt und dadurch die benachbarte Abstandscheibe 650 gegen ein benachbartes Gegenstück schiebt, welches gegen sein zu verschweißendes, benachbartes Gegenstück schiebt, welches wiederum die benachbarte Abstandscheibe 670 weiterschiebt, und so weiter, bis zur relativ letzten Abstandscheibe, die an der Stirnwand 642 ruht.
Das in der Phase III benutzte Schweißgerät bzw. Verfahren ist identisch mit Phase I.
Das Laserstrahlabgabesystem 500 wird in Bezug auf die Schweißstation 300 für die Unteranordnung außerhalb des Außenumfanges eines ringförmigen, vorgeschweißten Faltenbalges 10a bewegt, um den Schweißschritt durchzuführen.
Der Laserstrahl wird abgeschaltet und das Laserstrahlabgabesystem aus der Schweißstation 300 zurückgezogen.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird aus dem Schaft 610 und auch aus dem vorgeschweißten Faltenbalg 10a herausgezogen, die Klemmeinrichtung 314 und der Klemmring 360 werden abgenommen, und die vorgeschweißten Faltenbälge 10a oder eine Vielzahl vorgeschweißter Faltenbälge 10a wird aus dem geschlossenen Ring 340 herausgezogen.

PHASE IV

Gemäß Fig. 5, 8, 9, 10 und 11 gehört zu der Schweißstation 400 für die Gesamtanordnung ein geschlossener Ring 440, der an einem Gebilde 470 drehbar so gelagert ist, dass er sich in demselben dreht, wobei auf einer Basis 406 eine Säule 420 angebracht ist. Außerdem ist ein Klemmring 460 und eine Kammanordnung 600 vorgesehen. Elemente, die denjenigen der Phase I, II und III entsprechen, haben Bezugszeichen, die im Vergleich zu Phase III um 100 erhöht sind.
Die in Phase I beschriebene Kammanordnung 600 ist an einer ebenen Oberfläche 422 angebracht.
Ein vorgeschweißter Faltenbalg 10a wird von der äußeren radialen Wand 444 innerhalb der Führungswand 449 des geschlossenen Ringes 440 axial eingeführt. Am Innendurchmesser 12, 14 und der inneren Unteranordnung 18a wird eine nicht gezeigte zeitweilige Führungseinrichtung eingeführt, so dass die innere Unteranordnung mit dem geschlossenen Ring 440 konzentrisch gehalten wird. Dann wird anschließend die Schubhülse 462 des Klemmringes 460 eingeschoben und die Klemmeinrichtung 414 gegen die zweite radiale Oberfläche 465a des Versteifungsringes 464 des Klemmringes 460 so angelegt, dass der Klemmring 460 die Stirnplatten 12 und 14 und die innere Unteranordnung 18a axial gegen die Anschlagwand 447 des geschlossenen Ringes 440 schiebt und mit den Stirnplatten 12, 14 und der inneren Unteranordnung 18a gemeinsam mit dem geschlossenen Ring 440 so in Reibungseingriff tritt, dass die Abdeckungen 12, 14 und die innere Unteranordnung 18a zur gemeinsamen Umdrehung mit dem geschlossenen Ring 440 in Eingriff stehen. Danach wird der zeitweilige Führungsring entfernt.
Im Scheibenhalter 632 angebrachte Abstandscheiben 650 werden zwischen Plattenpaare am inneren Umfang der ringförmigen Stirnplatten 12, 14 und der inneren Unteranordnung 18a eingeführt. Die Abstandscheiben 650 werden so eingeführt, dass eine Stirnwand 642 einer Abstandscheibe 650 benachbart und neben einer Stirnplatte 14 und einer Platte einer inneren Unteranordnung 18a liegt. Dann wird eine Abstandscheibe 650 eingesetzt und danach ein Paar Platten, um mit einer Platte von der inneren Unteranordnung 18a und der Stirnplatte 12 aufzuhören, und dann eine Abstandscheibe 650 und der Schubblock 670. Die erste und letzte Abstandscheibe 650, die der Stirnwand 642 bzw. dem Schubblock 670 benachbart sind, werden als Reibungsscheiben herangezogen.
Zwischen vorgeschweißten Faltenbälgen 10a oder einer Vielzahl vorgeschweißter Faltenbälge 10a kann ein Abstandring 430 benutzt werden, um die durch die Abstandscheibe 650 verursachte radiale Abbiegung auszugleichen. Das im Zusammenhang mit Phase IV beschriebene Schweißverfahren und die entsprechende Vorrichtung sind identisch mit Phase I.
Das Laserstrahlabgabesystem 500 wird zum Durchführen des Schweißens innerhalb des ringförmigen, vorgeschweißten Faltenbalges 10a bewegt.
Der Laserstrahl wird abgeschaltet und das Laserstrahlabgabesystem aus der Schweißstation 400 herausgezogen.
Die Scheibenhalteranordnung 630 wird aus dem Schaft 610 und dem Faltenbalg 10 herausgezogen. Die Klemmeinrichtung 414 und der Klemmring 460 werden abgenommen und der Faltenbalg 10 aus dem geschlossenen Ring 440 herausgezogen.
Es ist auch in Erwägung gezogen worden, dass die Säule 120, 220, 320, 420 und die Kammanordnung 600 an der der äußeren radialen Wand 144, 244, 344, 444 benachbarten Seite vorgesehen sein könnten.
Anstelle des Zylinders 608 können auch andere Schubeinrichtungen in Erwägung gezogen werden, sofern die Funktion des Andrückens der Abstandscheiben gegen benachbarte, zu verschweißende Werkstücke so erhalten bleibt, dass die zu verschweißenden Werkstücke zusammengehalten werden und untereinander beabstandet bleiben, bis sich die geschweißten Nähte 34 verfestigt haben.

Claims

1. Verfahren zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl paralleler kontinuierlicher Nähte (24), umfassend die Schritte des Definierens einer Schweißstelle mit einem System zum Liefern eines Laserstrahls, wobei der Laserstrahl ein längliches Muster bildet, wobei die Hauptachse seitlich verläuft und mindestens der Schweißbereich überspannt wird, und des Bestimmens einer Arbeitsebene in Abstand von dem System (500) zum Liefern eines Laserstrahls, wobei sich die Arbeitsebene innerhalb der Brennweite des Systems (500) zum Liefern eines Laserstrahls befindet und eine Ebene schneidet, welche das System (500) zum Liefern eines Laserstrahls umfaßt, wobei mit dem System (500) zum Liefern eines Laserstrahls ein Schweißbereich überspannt wird, welcher an der Schnittstelle der Arbeitsebene und der Ebene enthalten ist, welche das System (500) zum Liefern eines Laserstrahls enthält, wobei eine Vielzahl zu schweißender Nähte (24) in Abstand und parallel gehalten wird, wobei mindestens eine der Schweißstellen und die Vielzahl zu schweißender Nähte in Übereinstimmung derart relativ zueinander bewegt werden, daß die Vielzahl zu schweißender Nähte durch den Schweißbereich hindurchtritt, wobei das System (500) zum Liefern eines Laserstrahls erregt wird, wodurch die geschweißten Nähte gleichzeitig gebildet werden.

2. Schweißverfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl zu schweißender Nähte auf Werkstücken ausgebildet wird, welche die Gestalt von Folien aufweisen, und jedes Paar der Folien aneinander gehalten wird, um eine zu schweißende Naht längs aneinanderliegender Kanten der Folien auszubilden, wobei eine Vielzahl von Paaren von Folien in einer Parallelbeziehung in Abstand zu den zu schweißenden Nähten gehalten wird, wobei diese in einem freiliegenden Zustand zum Hindurchführen durch den Schweißbereich gehalten werden.

3. Schweißverfahren nach Anspruch 2, wobei die Schweißstelle stationär ist und die Paare von Werkstückfolien, welche aneinander gehalten werden, durch den Schweißbereich hindurch relativ zu der Schweißstelle bewegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend ein Hindurchführen des Laserstrahls durch ein erstes optisches Element, welches den Strahl derart projiziert, daß dieser das längliche Muster bei der Arbeitsebene und in dem Schweißbereich ausbildet, und ein Überspannen des Schweißbereichs, um eine Vielzahl von Nähten gleichzeitig durch den Laserstrahl zu schweißen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend ein Hindurchführen des Laserstrahls durch eine Teilereinrichtung, welche den Strahl in eine Vielzahl von Strahlen teilt, wobei die Vielzahl von Strahlen durch eine weitere Bündelungsobjektiveinrichtung hindurchgeführt werden, um den Strahl derart zu modifizieren, daß dieser mindestens ein fokussiertes längliches Muster bildet, wobei die Hauptachse des länglichen Musters mit dem Schweißbereich zusammenfällt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Nähten gleichzeitig geschweißt wird, um einen Faltenbalg auszubilden, umfassend die Schritte, zunächst eine erste und eine zweite ringförmige Endplatte mit Außen- und Innendurchmessern vorzubereiten, eine Außenstufe ringförmiger Platten vorzusehen, deren jede einen Außendurchmesser aufweist, welcher dem Außendurchmesser der ersten und zweiten Endplatte ähnlich ist, eine Innenstufe ringförmiger Platten vorzusehen, deren jede einen Innendurchmesser aufweist, welcher dem Innendurchmesser der ersten und zweiten Endplatte ähnlich ist; erstens, eine der Außen- und Innenstufen dadurch zusammenzuschweißen, daß zunächst benachbarte Paare der Platten verbunden werden, um zu schweißende Nähte längs der Innenkanten der Außenstufe bzw. der Außenkanten der Innenstufe zu bilden, eine Schweißstelle mit einem System zum Liefern eines Laserstrahls und einer Arbeitsebene an der Schweißstelle zu definieren, welche sich in Abstand von dem System zum Liefern eines Laserstrahls innerhalb der Brennweite des Systems zum Liefern eines Laserstrahls befindet, wobei ferner die Arbeitsebene eine Ebene schneidet, welche das System zum Liefern eines Laserstrahls enthält, wobei das System zum Liefern eines Laserstrahls einen Schweißbereich an der Schnittstelle der Arbeitsebene und der Ebene überspannt, welche das System zum Liefern eines Laserstrahls enthält, die zu schweißenden Nähte der Paare von Platten in Abstand und parallel zu halten, die eine der Außen- und Innenstufen der Platten in einer kreisförmigen Kurve relativ zu der Schweißstelle derart zu bewegen, daß die zu schweißenden Nähte durch den Schweißbereich an der Schweißstelle hindurchtreten, wodurch die Vielzahl von Nähten an den Innenkanten der Platten der Außenstufe geschweißt werden, während die zu schweißenden Nähte parallel und in Abstand gehalten werden, um eine äußere Teilanordnung zu bilden, und an den Außenkanten der Platten der Innenstufe gehalten werden, um eine innere Teilanordnung zu bilden; zweitens, die andere der Außen- und Innenstufen zu schweißen; drittens, die erste und die zweite Endwand anzuordnen, wobei die äußere und die innere Teilanordnung dazwischen sandwichartig eingelegt werden, und zu schweißende Nähte mit Paaren der jeweiligen Außenkanten der Endplatten und benachbarter Platten der äußeren Teilanordnung zu bilden, während die Paare zu schweißender Nähte in einer Parallelbeziehung in Abstand gehalten werden, und die zu schweißenden Nähte durch den Schweißbereich in einer kreisförmigen Kurve hindurchzuführen und zu schweißende Nähte mit den Innenkanten der Endplatten und den benachbarten Platten der inneren Teilanordnung und dazwischenliegenden Platten zu bilden, wobei die zu schweißenden Nähte in einer Beziehung in Abstand parallel gehalten werden und die zu schweißenden Nähte durch den Schweißbereich in einer kreisförmigen Kurve hindurchgeführt werden, wodurch mindestens ein zusammengesezter Faltenbalg ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das System zum Liefern eines Laserstrahls eine Objektiveinrichtung umfaßt, wodurch der Laserstrahl bei der Arbeitsebene mindestens zu einem generell länglichen Muster umgewandelt wird, welches mit dem Schweißbereich zusammenfällt und quer zu der Richtung der zu schweißenden Nähte verläuft, wodurch eine Vielzahl geschweißter Nähte gleichzeitig erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schweißstelle außerhalb der inneren Teilanordnung angeordnet wird, wenn die Außenkanten der inneren Teilanordnung geschweißt werden, und außerhalb des zusammengesetzten Faltenbalgs angeordnet wird, wenn die Nähte der Außenkanten der äußeren Teilanordnung und der Endplatten geschweißt werden, wobei der Schweißbereich mit einer kreisförmigen Kurve der Außenkanten der jeweiligen Teilanordnungen zusammenfällt und die Schweißstelle teilweise in einer Mittelöffnung angeordnet ist, welche durch die ringförmigen Teilanordnungen gebildet wird, wenn die Innenkanten der äußeren Teilanordnung geschweißt werden und die Innenkanten des angeordneten Faltenbalgs geschweißt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der auszubildende Faltenbalg aus einer ersten und einer zweiten Endplatte und einer äußeren und einer inneren Teilanordnung zusammengesetzt wird, wobei jede Teilanordnung mindestens ein Paar ringförmiger Platten umfaßt, so daß mindestens zwei geschweißte Nähte auf den Außenkanten der äußeren Teilanordnung und den Innenkanten der inneren Teilanordnung mit den Endplatten gebildet werden, und mindestens eine geschweißte Naht auf den Innenkanten vier äußeren Teilanordnung und den Außenkanten der inneren Teilanordnung gebildet wird.

10. Vorrichtung zum gleichzeitigen Schweißen einer Vielzahl paralleler kontinuierlicher Nähte (24) zum Verbinden ver schiedener Werkstücke (12, 24) in Paaren, umfassend eine Steuereinrichtung (214, 260) zum Halten der Werkstücke und zum Halten der zu schweißenden Nähte in einer Parallelbeziehung in Abstand, wobei die Schweißeinrichtung ein System (500) zum Liefern eines Laserstrahls mit einem länglichen Muster bei der Arbeitsebene umfaßt, wobei das längliche Muster eine Hauptachse aufweist, welche mit dem Schweißbereich zusammenfällt, welche die Vielzahl zu schweißender Nähte überspannt, und eine Arbeitsebene in Abstand von dem System (500) zum Liefern eines Laserstrahls und innerhalb der Brennweite des Systems (500) zum Liefern eines Laserstrahls, eine Einrichtung, welche das System (500) zum Liefern eines Laserstrahls in einer Ebene anbringt, welche die Arbeitsebene schneidet, eine Einrichtung, welche derart mit der Schweißstelle verbunden ist, daß das System (500) zum Liefern eines Laserstrahls einen Schweißbereich an der Schnittstelle der Arbeitsebene und der Ebene überspannen kann, und eine Einrichtung zum Bewegen entweder der Schweißstelle oder der Steuereinrichtung derart, daß die zu schweißenden Nähte durch den Schweißbereich hindurchtreten, wodurch eine Vielzahl geschweißter Nähte gleichzeitig gebildet wird, umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wodurch die Werkstücke die Gestalt dünner Platten mit Kanten aufweisen und die geschweißten Nähte bei den aneinanderliegenden Kanten von Paaren von Platten zu bilden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung, um die Nähte in Abstand und parallel zu halten, eine Kammanordnung umfaßt, welche auf der Steuereinrichtung abgebracht ist, wobei der Kamm eine erste Halteeinrichtung und eine Stoßeinrichtung und eine Vielzahl von Abstandhalterplatten, welche durch die Halteeinrichtung gehalten werden, umfaßt, wobei die Halteeinrichtung eine Längsachse aufweist und die Abstandhalterplatten längs der Längsachse der Halterung beweg lich, aber gegen eine Bewegung in andere Richtungen festgehalten sind, wobei die Halteeinrichtung derart befestigt ist, daß die Längsachse davon quer zu der Bewegungsrichtung der zu schweißenden Nähte verläuft und in unmittelbarer Nähe des Schweißbereichs angeordnet ist, die Abstandhalterplatten derart angepaßt sind, daß diese zwischen Paaren von Werkstücken bei den zu schweißenden Nähten eingefügt sind, und eine Einrichtung zum Ausüben eines Drucks auf die Abstandhalterplatten längs der Längsachse der Halterung, um die Kanten der Paare, welche die zu schweißenden Nähte bilden, eng aneinanderzuhalten, wenn diese in den Schweißbereich eintreten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung, um die Nähte in Abstand und parallel zu halten, die Halteeinrichtung umfaßt, welche durch einen Block definiert ist, wobei eine Spur in der Längsachse der Halterung definiert ist und die Abstandhalterplatten in der Spur in der Halterung längs der Längsachse gleiten können, aber gegen eine Bewegung in der Beförderungsrichtung der zu schweißenden Nähte festgehalten sind, und eine Kolben- und Zylinderanordnung bei der Längsachse der Halterung vorgesehen ist, wobei der Zylinder an der Kammanordnung angebracht ist und der Kolben derart angepaßt ist, daß dieser eine der Abstandhalterplatten in einer Reihe gegen die Stoßeinrichtung auf der Halterung stößt, wodurch ein Druck von einem ersten Abstandhalterblatt zu einem Paar zu schweißender Werkstücke zu einem weiteren Abstandhalterblatt und anschließend zu einem weiteren Paar zu schweißender Werkstücke übertragen wird, und so weiter, und die Werkstücke, welche zu schweißende Nähte bilden, sich relativ zu dem Kamm in den Schweißbereich in unmittelbarer Nähe der Halterung bewegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Werkstücke die Gestalt ringförmiger Platten mit kreisförmigen Außen- und Innenkanten aufweisen, wobei die Innenkante eine kreisförmige Öffnung definiert, die Steuervorrichtung ein erstes stationäres freies Element in einem ringförmigen Rad drehbar in dem Rahmenelement umfaßt, das Rad eine Sitzeinrichtung zum Aufnehmen der ringförmigen zu schweißenden Platten aufweist, eine Klemmeinrichtung mit der Radeinrichtung verbunden ist, um die zu schweißenden Platten derart mit dem Rad zu verklemmen, so daß, wenn sich das Rad innerhalb des befestigten Rahmens dreht, sich die Platten mit dem Rad drehen, wobei vorbestimmte Kanten der Platten durch den Schweißbereich hindurchtreten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Rad in dem Fall, daß die Außenkanten der ringförmigen Platten geschweißt werden, einen in Umfangsrichtung definierten Sitz zum Aufnehmen der Innenkanten der Platten aufweist, so daß die Außenkanten freiliegen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Rad einen inneren Sitz zum Aufnehmen der ringförmigen Platten aufweist, so daß die Außenkanten der ringförmigen Platten innerhalb des Sitzes in dem Rad aufgenommen werden und die Innenkanten der ringförmigen Kanten freiliegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuervorrichtung zum Zusammensetzen eines Faltenbalgs geschaffen wird, wobei der Faltenbalg aus einem Paar von Endplatten aufgebaut ist, welche eine äußere Teilanordnung ringförmiger Platten mit einem Außendurchmesser, welcher dem Außendurchmesser der Endplatten ähnlich ist, und eine innere Teilanordnung, welche aus ringförmigen Platten mit einem dem Innendurchmesser der Endplatten gleichen Innendurchmesser aufgebaut ist, sandwichartig umgeben, wobei das Rad um den äußeren Umfang davon herum einen Sitz aufweist, welcher derart angepaßt ist, daß dieser eine Anordnung der Endplatten, welche die Unteranordnungen sandwichartig umgeben, derart aufnimmt, daß die Außendurchmesserkanten der Endplatten und Teilanordnungen freiliegen und durch den Schweißbereich hindurchtreten, und Klemmeinrichtungen auf dem Rad vorgesehen sind, welche derart angepaßt sind, daß diese die Endplatten und die Teilanordnungen anklemmen, um den Faltenbalg auszubilden.

18. Vorrichtung nach Abspruch 16, wobei das Rad einen Innensitz aufweist, um mindestens ein Paar ringförmiger Endplatten aufzunehmen, welche mindestens äußere und innere Teilanordnungen ringförmiger Platten zum Ausbilden eines Faltenbalgs sandwichartig umgeben, wobei die Endplatten und die inneren und äußeren Teilanordnungen innerhalb des Sitzes des Rads gehalten werden, wobei die Innenkanten der Endplatten und Innenkanten einer inneren Teilanordnung freiliegen und derart angepaßt sind, daß diese durch den Schweißbereich hindurchtreten, und das Rad eine Klemmeinrichtung zum Abklemmen der Endplatten und der inneren und äußeren Teilanordnungen in dem in dem Rad definierten Sitz aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Schweißstelle ein bewegliches Basiselement umfaßt, an welchem das System zum Liefern eines Laserstrahls relativ zu der Basis beweglich angebracht ist, wobei das bewegliche Basiselement derart angepaßt ist, daß sich dieses zu einer Position in unmittelbarer Nähe des Außenumfangs des Rads in der Steuervorrichtung bewegt, so daß der Schweißbereich an den Außenkanten der Platten in unmittelbarer Nähe der Einrichtung zum Halten der Nähte in Abstand und in Beförderungsrichtung davon angeordnet werden kann.

20. Vorrichtung nach Abspruch 16, wobei die Schweißstelle einen Schweißkopf umfaßt, welcher relativ zu der Steuervorrichtung beweglich ist und welcher innerhalb der Öffnung eingeschoben werden kann, welche durch die Innenkanten der bei der Steuervorrichtung angebrachten Platten definiert ist, wobei ferner der Kopf, welcher das System zum Liefern eines La serstrahls umfaßt, derart angeordnet ist, daß sich der Schweißbereich an der Innenkante der zu schweißenden Nähte befindet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das System zum Erzeugen und Liefern eines Laserstrahls optische Elemente umfaßt, um den Laserstrahl derart umzuwandeln, daß dieser ein längliches Muster bei der Arbeitsebene aufweist und das längliche Muster eine mit dem Schweißbereich zusammenfallende Hauptachse aufweist, welche die Vielzahl der zu schweißenden Nähte überspannt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die optischen Elemente eine erste Strahlteilereinrichtung, welche den Laserstrahl in eine Vielzahl von Strahlen teilt, und zweite optische Elemente umfaßt, um einen generell länglich geformten Strahl zu erzeugen, welcher bei der Arbeitsebene fokussiert ist, wobei sich die Hauptachse der länglichen Form bei der Längsachse des Schweißbereichs befindet.