DE10196087B3

DE10196087B3 - Lichtleiter zum Laserschweißen

Info

Publication number: DE10196087B3
Application number: DE10196087.5T
Authority: DE
Inventors: A. Grewell David; R. Bickford Justin; C. Lovett Donald; A. Rooney Paul
Original assignee: Branson Ultrasonics Corp
Current assignee: Branson Ultrasonics Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: AU2001255284A1; CH694939A5; US20020008089A1; US6528755B2; WO2001076807A1; JP2003530240A; DE10196087T1; CN1443103A

Abstract

Anordnung zum Erzeugen einer Schweißung, die ein transparentes Teil eines Werkstücks (18) mit einem absorbierenden Teil des Werkstücks (18) verbindet, mit:dem Werkstück (18),einer Laserquelle, die Laserstrahlung (2) erzeugt; undeinem Lichtleiter (14, 36), der eine Eintrittsfläche (22, 39) und eine Austrittsfläche (24, 37) aufweist, wobei die Laserstrahlung (2) an der Eintrittsfläche (22, 39) des Lichtleiters (14, 36) eintritt, den Lichtleiter (14) durchläuft und den Lichtleiter (14, 36) an der Austrittsfläche (24, 37) verlässt, wobeidie Austrittsfläche (24, 37) von dem Werkstück (18) beabstandet ist und zu einer Schweißzone ausgerichtet ist, wobei die Austrittsfläche (24, 37) einer Schweißkontur angepasst ist, wobei der Lichtleiter (14, 36) flexibel ist, um eine Ausrichtung des Lichtleiters (14, 36) zu der Schweißzone zu ermöglichen, wobei der Lichtleiter (14, 36) aus einem Material ausgebildet ist, das Laserstrahlung (2) streut, wenn die Laserstrahlung (2) von der Eintrittsfläche (22, 39) zu der Austrittsfläche (24, 37) des Lichtleiters läuft, und wobei der Lichtleiter (14, 36) aus einem Silikongummi oder aus einem transparenten Thermoplast ausgebildet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Laser- oder Infrarotschweißen von Teilen und insbesondere einen Leiter zum Übertragen von Laserenergie zu einer Schweißzone.
Diskussion
Das Gebiet des Schweißens von Teilen umfasst eine Vielzahl von Techniken, einschließlich Ultraschallschweißen, Hitzeschweißen und neuerdings ein Durch-Übertragungs-Infrarotschweißen (TTIr; Through Transmission Infrared) von Kunststoffteilen. Während des TTIr-Schweißens durchläuft Laserstrahlung geeigneter Wellenlänge ein erstes transparentes Kunststoffteil und trifft auf ein absorbierendes Polymer, wodurch das absorbierende Polymer bis zu einer kritischen Schmelztemperatur erhitzt wird. Wenn das absorbierende Polymerteil zu schmelzen beginnt, werden die Teile zusammengepreßt. Eine Schweißung oder Verklebung verbindet die Teile, wenn die Schmelze abkühlt.
Während auf dem Gebiet des TTIr-Schweißens beträchtliche Fortschritte gemacht wurden, bleiben Schwierigkeiten bezüglich der Integrität und Gleichförmigkeit der Schweißung sowie der Steuerung der Übertragung der Laserenergie zu der Schweißzone, die einige der Schranken für die Verbreitung kommerzieller Anwendung des TTIr-Schweißens darstellen. In den meisten TTIr-Systemen wird ein Punktlaser entlang der Schweißlinie entweder durch Bewegung des Lasers oder des Werkstücks geführt. Eine alternative Lösung besteht darin, die gesamte Schweißzone durch eine koordinierte Ausrichtung von Laserdioden zu beleuchten. Dieser Lösungsweg der gleichzeitigen Beleuchtung liefert verschiedene Vorteile einschließlich der Geschwindigkeit, mit der die Schweißung erzeugt wird, und die Gleichförmigkeit der sich ergebenden Verbindung. Allerdings erfordert die gleichzeitige Beleuchtung der gesamten Schweißoberfläche eine genaue Ausrichtung der Laserdioden relativ zu dem Werkstück. Bei Schweißzonen, die eine lineare oder einfach geometrische Konfiguration haben, stellt die Ausrichtung der Dioden keine wesentliche Beeinträchtigung für die Benutzung der TTIr-Schweißtechnologie dar. Allerdings ist die Diodenausrichtung bei Schweißzonen mit komplexen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Krümmungen ein signifikantes Problem. Bei Schweißungen mit komplexen Krümmungen müssen die Diodenbefestigungsträger eine dreidimensionale Drehung und eine dreidimensionale Translation der Dioden für eine richtige Ausrichtung, ermöglichen. Der Aufbau des Trägers (engl. manifold) wird häufig für jede Anwendung unterschiedlich sein und bei manchen Beispielen hinsichtlich der Kosten prohibitiv sein.
Weitere Schweißanordnungen sind den Druckschriften DE 195 10 493 A1 , US 5 567 471 A , DE 199 42 250 A1 und DE 44 29 913 C1 zu entnehmen.
Eine zusätzliche Schwierigkeit bezüglich des Aufbaus des Dioden-Arrays besteht darin, dass die einzelnen Dioden innerhalb eines Arrays allgemein so ausgerichtet sind, dass sie sich ein wenig überlappen, um eine gleichmäßige Energie entlang der Schweißzone zu liefern. Bei diesem Aufbau bedeutet der Ausfall einer Diode oder eines Diodenelements, das Emitter genannt wird, dass ein Gebiet innerhalb der Schweißzone erzeugt wird, das einer geringeren Laserenergie während des Schweißens ausgesetzt ist. Eine Schwächung der Schweißung kann das Ergebnis sein. Während Rückkopplungsschaltungen eingesetzt werden können, um eine fehlerhafte Diode zu erkennen und die Herstellung einer großen Anzahl von fehlerhaften Teilen zu verhindern, sollte die ausgefallene Diode vor der weiteren Produktion ersetzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die obigen Schwierigkeiten werden gelöst durch eine Anordnung zum Erzeugen einer Schweißung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Erzeugen einer Schweißverbindung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 4.
Die vorliegende Erfindung konzentriert sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Laserstrahls auf eine Schweißzone zum Infrarot/Laserschweißen. Während die vorliegende Erfindung am besten zur Verwendung bei TTIr-Schweißungen anwendbar ist, kann sie auch in anderen Modi einer Infrarot/Laserschweißung, wie z.B. Oberflächenwärmeschweißen, eingesetzt werden. Die Erfindung erlaubt die Befestigung der Laserdioden in einer Konfiguration, die nicht direkt mit der Konfiguration der Schweißzone übereinstimmen muss. Die von jeder Diode erzeugte Laserenergie wird durch eine transparente flexible Materialplatte bzw. Materialschicht, die nachfolgend als Lichtleiter bezeichnet wird, übertragen. Die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche des Lichtleiters sind im allgemeinen glatt, um eine Streuung zu minimieren. Der Lichtleiter ist aus einem flexiblen Material ausgebildet, das eine innere Totalreflexion liefert. Der Lichtleiter besitzt eine Kontur derart, dass dessen Austrittsfläche der Schweißkontur angepasst ist, während die Dioden in einer unähnlichen Konfiguration, wie bspw. auf einem flachen Träger, angebracht werden können.
Ein weiterer Anwendungsrahmen der vorliegenden Erfindung wird sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ergeben. Allerdings versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angegeben sind, rein darstellender Natur sind, da unterschiedliche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sich für den Durchschnittsfachmann aus der detaillierten Beschreibung ergeben werden.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden werden, wobei:

1 eine herkömmliche Diodenkonfiguration zum TTIr-Schweißen von Kunststoffteilen darstellt;
2 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Schweißeinstellung ist;
4 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Seitenansicht der Schweißeinstellung ist, die in 4 gezeigt ist;
6 eine Draufsicht eines Laserdiodenarrays gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Richtungsstreuung ist;
7 eine Draufsicht ähnlich der in 6 gezeigten ist, wobei die Erfindung eine Richtungsstreuung aufweist;
8 eine Draufsicht ist, die der in 6 gezeigten ähnlich ist, aber eine ausgefallene Diode aufweist;
9 eine Draufsicht ist, die der in 6 ähnlich ist, aber eine ausgefallene Diode aufweist;
10 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine Streulinse zwischen dem Diodenarray und der Eintrittsfläche des Lichtleiters aufweist;
11 eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung ist, wobei der Lichtleiter in zwei Dimensionen deformiert ist;
12 eine Seitenansicht der Diode und des in 11 gezeigten Lichtleiters ist;
13 eine Ansicht eines Diodenarrays ist, das den Lichtleiter verwendet, um die Laserenergie von dem Array in Richtung des Werkstücks zu übertragen; und
14 eine Ansicht einer repräsentativen Befestigungsstruktur für eine kreisförmige Schweißzone ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine allgemein übliche Praxis des Laserschweißens, wobei die Laserstrahlung 2 von einer Quelle, wie einer Diode 4, zum Schweißen von Teilen verwendet wird. Das Licht oder die Laserstrahlung 2 wird idealerweise zu 100 % von einem klaren transparenten Teil 10 eines zu schweißenden Kunststoffes durchgelassen, aber von einem anderen oder einem schwarzen Teil 12 absorbiert. Wie zuvor ausgeführt, wird zur Beleuchtung der gesamten Schweißoberfläche unter Verwendung dieser Lösung eine Reihe von Dioden zusammen Seite an Seite in einem Diodenarray positioniert, um eine Linie zu bilden, die der Kontur der Schweißlinie angepasst ist. Die Aufgabe der Ausrichtung und Befestigung der Dioden wird mit der Zunahme der Komplexität der Schweißzonengeometrie zunehmend schwieriger. Demgemäß besteht eines der Hauptprobleme bei der Verwendung herkömmlicher Diodenarrays in der Platzierung, Ausrichtung, Energiegleichförmigkeit und Befestigung der Dioden.
Die verbesserte Schweißtechnik und der Lichtleiter der vorliegenden Erfindung sind in 1 bis 14 dargestellt.
Wie gezeigt wird ein Lichtleiter 14 zwischen einer Laserdiode 16 und einem Werkstück 18 so platziert, dass er als ein zweidimensionales faseroptisches Kabel wirkt. Die Laserdiode 16 produziert eine Strahlungslinie 20, die innerhalb des Lichtleiters 14 zwischen einer Eintrittsfläche 22 und einer Austrittsfläche 24 bedingt durch die 100%ige innere Reflexion des Lichtleiters 14 gehalten wird. Der Lichtleiter 14 ist aus einer flexiblen Materialschicht (Materialplatte) hergestellt, wie bspw. Gummi, Silikongummi oder jedem transparenten Thermoplast, der geschmolzen oder in die gewünschte Form deformiert werden kann, wie in 11 und 12 gezeigt und nachfolgend beschrieben. Erfindungsgemäß ist der Lichtleiter 14 aus einem Silikongummi oder aus einem transparenten Thermoplast ausgebildet. Es ist auch möglich, den Lichtleiter 14 aus transparenten Fasern aufzubauen, die in einer Weise befestigt werden, um eine Geometrie ähnlich der einer Schicht auszubilden. Die Flexibilität des Lichtleiters 14 ermöglicht es, die Laserstrahlung auf eine Schweißzone ohne komplexe mechanische Vorrichtungen zur Ausrichtung oder Manipulation zu richten. Ferner ermöglicht die Flexibilität der Schicht relativ komplexe dreidimensionale Krümmungen innerhalb der Schweißkontur, an die relativ einfach und kostengünstig angepasst werden soll.
Die Austrittsfläche 24 des Lichtleiters 14 ist beabstandet von dem Werkstück 18 und ausgerichtet, um zu gewährleisten, dass der Laserstrahl auf das Werkstück 18 an der passenden Stelle auftrifft. Wenn ausreichend Wärme in dem Werkstück 18 erzeugt wird, um eine adäquate Schmelzung entlang der inneren Fläche der transparenten und absorbierenden Teile 10 bzw. 12 zu liefern, wird die Bestrahlung abgeschaltet und es wird der Schmelze ermöglicht, zu vernetzen oder zu verkleben und dann zur Erzeugung der Schweißung zu verfestigen. Ein Misehen und Verfestigen der Schweißung wird allgemein durch Anwendung von Druck auf das Werkstück 18 unterstützt.
Wie zuvor angedeutet, überwindet die Erfindung viele Probleme im Stand der Technik, einschließlich der Platzierung, Ausrichtung und Befestigung des Diodenarrays sowie der Gleichförmigkeit der Energie, die von der Anordnung erzeugt wird. Die Beschreibung wird zunächst die bevorzugten Eigenschaften und Betriebsweisen des Lichtleiters 14 selbst diskutieren, gefolgt von der Energiegleichmäßigkeit, die durch Benutzung des Lichtleiters 14 erreicht wird, und ein beispielhaftes Verfahren und eine Struktur zur Ausrichtung der Austrittsfläche 24 des Lichtleiters 14 relativ zu dem Werkstück 18. Der Lichtleiter 14 ist gemäß einer erfindungsgemäßen Alternative aus einem flexiblen und transparenten Thermoplasten ausgebildet, der in seine gewünschte Form geschmolzen werden kann. Die Größe der Flexibilität, die von dem Lichtleiter 14 bereitgestellt wird, kann für jede geeignete Anwendung variiert werden. Tatsächlich ist sogar ein festes bzw. starres Lichtleitermaterial bei bestimmten Anwendungen besonders geeignet. Darüber hinaus kann der Lichtleiter 14 aus mehreren Faserschichten eines Materials bestehen, um die Lichtführungseigenschaften des Lichtleiters 14 zu optimieren, während eine adäquate strukturelle Unterstützung bereitgestellt wird.
Eine andere wichtige Eigenschaft des Lichtleiters 14 besteht darin, dass das Material eine nahezu 100%ige innere Reflexion bereitstellt, so dass der ganze Laserstrahl 20 innerhalb des Lichtleiters 14 gehalten wird. In diesem Fall besitzt der Lichtleiter 14 eine höhere optische Dichte als Luft.
Der Lichtleiter 14 kann bevorzugt Streuungseigenschaften besitzen, die einen gleichmäßigen Strahl über das gesamte Oberflächengebiet der Austrittsfläche 24 liefern. Die Eintritts- und die Austrittsfläche 22 bzw. 24 werden üblicherweise glatt poliert sein, um die Übertragung der Laserstrahlung 20 in und aus dem Lichtleiter 14 zu unterstützen. Allgemein ist es bevorzugt, dass die Eintritts- und die Austrittsfläche 22 bzw. 24 „optisch glatt“ sind, d.h., dass die Abbildungsqualität auf jeder Seite der Eintritts- und der Austrittsfläche 22 und 24 konsistent sind. Es wurde bestimmt, dass bei der Verwendung einer Kunststoffschicht als Lichtleiter 14 die Eintritts- oder Austrittsfläche 22 bzw. 24 mit Sandpapier poliert und dann mit einer Flamme überstrichen wird, um eine optisch glatte Kante zu erzeugen, um Lichtverluste zu minimieren. Trotz dieses Beispiels sind allgemein viele von Techniken im Stand der Technik bekannt, die verwendet werden können, um optisch glatte Kanten für andere Lichtleitermaterialien bereitzustellen. Eine andere verfügbare Technik zur Minimierung des Widerstands gegenüber Laserstrahlung 20 an der Eintritts- und der Austrittsfläche 22 bzw. 24, bspw. wenn der Lichtleiter 14 aus einem Silikongummi gebildet ist, besteht darin, eine Glasplatte oder ein anderes glattes und transparentes Material an der Eintrittsfläche 22 anzubringen, indem ein geeigneter Klebstoff, wie bspw. eine Silikondichtmasse, verwendet wird.
Bei vielen Anwendungen kann es erwünscht sein, die Laserenergie innerhalb des Lichtleiters 14 in einem größeren Umfang zu streuen oder zufällig zu verteilen, als dies durch den Körper des Lichtleiters 14 selbst geliefert wird. Bei diesen Beispielen kann die Eintritts- oder die Austrittsfläche 22 bzw. 24 des Lichtleiters 14 vorbereitet sein, um eine gerichtete spezifische Streuung zu liefern. Bspw. kann die Streuung, die von dem Lichtleiter 14 in eine Richtung geliefert wird, vergrößert werden, wie in dem mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichneten Gebiet gezeigt, wie bspw. durch Verkratzen der Eintrittsfläche 22 in einer Umfangsrichtung mit Sandpapier (4). Das Verkratzen kann so vorgenommen werden, dass die in der Seitenansicht in 5 dargestellte Streuung die gleiche ist wie in 3 gezeigt. Viele allgemein im Stand der Technik bekannten Techniken können eingesetzt werden, um die Eintritts- oder Austrittsfläche 22 bzw. 24 zu verkratzen, einschließlich chemischer Ätztechniken ähnlich zu jenen, die in der Lithographie verwendet werden. Die gerichtete bzw. Richtungsstreuung ermöglicht es dem Licht, durch die Dicke der Schicht zu streuen, um damit jegliche Energiedichtevariation quer zum Lichtwellenleiter 14 zu reduzieren oder zu eliminieren. Das Endergebnis ist eine gleichmäßigere Energieverteilung auf der Schweißfläche. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, das „Übersprühen“ des Laserlichts an den Kanten zu maskieren. Eine andere Technik, die verwendet werden kann, um das Licht zufallsmäßig zu verteilen, besteht in der Verwendung vieler Fasern, die im Hinblick auf den Eingangs- und den Ausgangsort zufällig vermischt sind.
Zusätzliche Vorteile, die durch die gerichtete Streuung geliefert werden, umfassen eine Reduzierung der negativen Wirkungen einer ausgefallenen Diode oder eines Emitters und umfassen eine höhere Gleichmäßigkeit, wenn mehrere Dioden eingesetzt werden. Insbesondere erzeugt der Laserdioden-16- und Lichtwellenleiter- 14-Auf bau ohne gerichtete Streuung (6) mehrere Spitzen und Täler als Ergebnis der lokalen Wirkungen der Dioden 16. Zusätzlich, wie in 8 gezeigt, kann ein sich ergebender „toter Punkt“ 25 innerhalb der Schweißzone erzeugt werden, wenn eine Diode 16 in dieser Konfiguration ausfällt. Diese „toten Punkte“ 25 führen zu nicht ausreichender Wärme, die dem Werkstück 18 zugeführt wird, und damit zu einer nicht gleichmäßigen Schweißung. Wie in 7 und 9 gezeigt, weitet die gerichtete Streuung oder die zufällige Verteilung, die von dem Lichtleiter 14 geliefert wird, die Laserstrahlung 20 über den gesamten Lichtleiter 14 auf, und mit der geeigneten Lichtleiterlänge 14 und der inneren Streuung gibt es, wenn überhaupt, nur wenige Spitzen und Täler, die durch die lokalen Wirkungen der Dioden 16 erzeugt werden. Zusätzlich, wie in 9 gezeigt, gibt es keinen „toten Punkt“, der in der Schweißstelle erzeugt wird, wenn eine Diode 16 in dieser Konfiguration ausfällt.
Ein gerichtetes Streuen oder zufälliges Verteilen kann ferner verbessert oder auf eine spezifische Anwendung zugeschnitten werden, indem eine separate Linse 31 stromaufwärts der Eintrittsfläche 22 (10) oder stromabwärts der Austrittsfläche 24 platziert wird. Streuungslinsen dieses Typs sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
Wie zuvor ausgeführt, besteht ein Hauptvorteil, der durch den Lichtleiter 14 geliefert wird, darin, dass der Ort und das Muster der Laserenergie, die die Austrittsfläche 24 des Lichtleiters 14 verlässt, auf die spezifische Anwendung und insbesondere die spezifische Geometrie der Schweißzone zugeschnitten werden. Die flexible Schicht kann eine zweidimensionale oder dreidimensionale Krümmung besitzen, die leicht an komplexe Schweißzonengeometrien anpassbar ist. Eine beispielhafte zweidimensionale Krümmung ist in 11 und 12 dargestellt. Insbesondere stellt 12 eine 100%ige innere Reflexion dar, die von dem Lichtleiter 14 geliefert wird, um die allgemeine Ausrichtung und Gleichmäßigkeit des Laserstrahls zu ändern, der aus der Austrittsfläche 24 des Lichtleiters 14 austritt. Dies macht es möglich, die Laserstrahlung 20 auf die Schweißzone zu richten ohne komplexe mechanische Vorrichtungen zur Ausrichtung und Manipulation der Laserdioden 16. Die Dioden 16 können auf beinahe jeder Struktur einschließlich eines flachen Trägers aufgebracht werden. Es soll angemerkt werden, dass es eine Grenze hinsichtlich des Betrags der Krümmung, die der Lichtleiter 14 bereitstellen kann, gibt, und diese Grenze ist abhängig von der Anwendung und den relativen Brechungsindizes zwischen der Anwendung und dem Lichtleiter 14. Bspw. kann für einen Lichtleiter 14, der aus Silikongummi oder Kunststoff gefertigt ist, bei dem ein 90%iger Verlust der Laserstrahlung 20 durch den Lichtleiter 14 akzeptiert wird, ein Krümmungsradius zumindest 0,5 Inch (1,27 cm) sein.
Eine beispielhafte Befestigungsanordnung ist in 13 und 14 dargestellt. Speziell ist eine Vielzahl von Laserdioden 30 auf einem flachen Verteiler 32 angebracht und ausgerichtet, um die Laserenergie in Richtung einer zentralen Öffnung 34 in dem Verteiler 32 zu projizieren. Lichtleiter 36 sind positioniert, um die Laserenergie, die durch jede Diode 30 erzeugt wird, aufzunehmen, und die Energie durch eine rechtwinklige Krümmung und in die Öffnung 34 zu übertragen. Wie am besten in 14 dargestellt ist, kann ein Ende 37 des Lichtleiter 36, der die Austrittsfläche bildet, mit einer Befestigungsstruktur gekoppelt werden, wie bspw. einem Zylinder 38, um die verschiedenen Lichtleiter 36 in einer Konfiguration zu sichern, die der Schweißzone angepasst ist. Bei diesen dargestellten Ausführungsformen sind die Austrittsenden 37 jedes Lichtleiters 36 mit dem Befestigungszylinder 38 durch Verwendung eines Klebstoffs gekoppelt, um sie an eine kreisförmige Schweißzone anzupassen. Verschiedene andere Befestigungsvorrichtungen und Anordnungen können verwendet werden, um die Austrittsflächen 37 einer beliebigen Anzahl von Lichtleitern 36 zu positionieren, um sie an komplexe geometrische Konfigurationen einer Schweißzone anzupassen. 14 zeigt auch, dass die Eintrittsflächen 39 der Lichtleiter 36 mittels Silikongummi oder Silikondichtmasse mit einer zusätzlichen Schicht 40 gekoppelt werden kann, die aus einem transparenten Material, vorzugsweise einer Glasschicht, wie bspw. einem Objektträger, ausgebildet ist, um die Streuungseigenschaften der Eintrittsfläche 39 weiter an die spezifische Anwendung anzupassen, wie zuvor diskutiert.
Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Durchschnittsfachmann wird einfach aus dieser Diskussion erkennen und aus den begleitenden Zeichnungen und den Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen ausgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Anordnung zum Erzeugen einer Schweißung, die ein transparentes Teil eines Werkstücks (18) mit einem absorbierenden Teil des Werkstücks (18) verbindet, mit: dem Werkstück (18), einer Laserquelle, die Laserstrahlung (2) erzeugt; und einem Lichtleiter (14, 36), der eine Eintrittsfläche (22, 39) und eine Austrittsfläche (24, 37) aufweist, wobei die Laserstrahlung (2) an der Eintrittsfläche (22, 39) des Lichtleiters (14, 36) eintritt, den Lichtleiter (14) durchläuft und den Lichtleiter (14, 36) an der Austrittsfläche (24, 37) verlässt, wobei die Austrittsfläche (24, 37) von dem Werkstück (18) beabstandet ist und zu einer Schweißzone ausgerichtet ist, wobei die Austrittsfläche (24, 37) einer Schweißkontur angepasst ist, wobei der Lichtleiter (14, 36) flexibel ist, um eine Ausrichtung des Lichtleiters (14, 36) zu der Schweißzone zu ermöglichen, wobei der Lichtleiter (14, 36) aus einem Material ausgebildet ist, das Laserstrahlung (2) streut, wenn die Laserstrahlung (2) von der Eintrittsfläche (22, 39) zu der Austrittsfläche (24, 37) des Lichtleiters läuft, und wobei der Lichtleiter (14, 36) aus einem Silikongummi oder aus einem transparenten Thermoplast ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, ferner mit einem Trägeraufbau, wobei die Laserquelle mit dem Trägeraufbau verbunden ist, wobei die Laserstrahlung (2) von der Laserquelle in eine Richtung projiziert wird, die nicht zu der Schweißzone ausgerichtet ist, wobei der Lichtleiter (14, 36) eine Krümmung aufweist und flexibel ist.
Anordnung nach Anspruch 1, ferner mit einer optisch transparenten Platte, die mit der Eintrittsfläche (22, 31) des Lichtleiters (14, 36) verbunden ist.
Verfahren zum Erzeugen einer Schweißverbindung, die ein erstes Teil mit einem zweiten verbindet: Anbringen einer Laserquelle an einem Trägeraufbau, wobei die Laserquelle Laserstrahlung (2) erzeugt; Verbinden eines Eintrittsendes eines Lichtleiters (14, 36) mit der Laserquelle so, dass die Laserstrahlung (2) in den Lichtleiter (14, 36) gelangt; Positionieren eines Austrittsendes des Lichtleiters (14, 36) beabstandet zu den Teilen und in Ausrichtung zu der auszubildenden Schweißverbindung, wobei das Austrittsende eine Austrittsfläche (24, 37) aufweist, die einer Schweißkontur angepasst ist, Übertragen von Laserstrahlung (2) durch den Lichtleiter (14, 36); und der Laserstrahlung (2) ermöglichen, den Lichtleiter (14, 36) zu verlassen und auf die Teile aufzutreffen, um die Schweißverbindung zu erzeugen, wobei der Übertragungsschritt ein Streuen der Laserstrahlung (2) umfasst, wenn diese durch den Lichtleiter (14, 36) übertragen wird, und wobei der Lichtleiter (14, 36) aus einem transparenten Thermoplast oder aus einem Silikongummi ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verbindungsschritt ein Verbinden einer Vielzahl von Laserquellen an dem Trägeraufbau umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Lichtleiter (14, 36) flexibel ist, um eine Ausrichtung des Lichtleiters (14, 36) zu den Teilen zu ermöglichen.