DE102017128398B3 - Method and device for welding at least two films by means of laser - Google Patents

Method and device for welding at least two films by means of laser Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verschweißen von wenigstens zwei Folien mittels Laser. Um eine untere Folie (1) und eine obere Folie (2) innerhalb eines Schweißbereiches (SB) kraftschlüssig und damit spaltfrei aneinander zu legen, wird die zwischen zwei Klemmeinheiten (4.1), (4.2) über eine Klemmlänge (l) eingespannte obere Folie (2) durch Verstellung der Klemmeinheiten (4.1), (4.2) zueinander und / oder zu einer Auflage (3), auf der die untere Folie (1) aufliegt, in Richtung zur unteren Folie (1) hin gewölbt.

Figure DE102017128398B3_0000
The invention relates to a method and a device for welding at least two films by means of laser. In order to place a lower film (1) and an upper film (2) in a non-positive and therefore gap-free manner within a welding region (SB), the upper film clamped between two clamping units (4.1), (4.2) over a clamping length (l) ( 2) by adjusting the clamping units (4.1), (4.2) to each other and / or to a support (3) on which the lower foil (1) rests, curved in the direction of the lower film (1).
Figure DE102017128398B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung mit der wenigstens zwei Folien übereinander liegend mittels Laser verschweißt werden können.The invention relates to a method and a device with which at least two films can be superposed by means of laser welding.

Die Qualität einer Schweißverbindung hängt unter anderem davon ab, wie gut die beiden Schweißpartner in dem Bereich innerhalb dem sie verschweißt werden sollen, nachfolgend Schweißbereich genannt, in Kontakt stehen. Idealerweise liegen sie in diesem Bereich unter Druck spaltfrei aneinander, sodass die über einen der Schweißpartner eingetragene Energie ohne Widerstand in den anderen Schweißpartner geleitet wird. Problematisch hierbei ist, gleichzeitig in den Schweißbereich sowohl eine Andruckkraft einzubringen als auch einen ungehinderten Wärmeeintrag zu ermöglichen.The quality of a welded joint depends, among other things, on how well the two welding partners are in contact with each other in the area within which they are to be welded, referred to below as the welding area. Ideally, they lie in this area under pressure without gaps, so that the energy introduced via one of the welding partners is conducted without resistance into the other welding partner. The problem here is to bring both a pressure force at the same time in the welding area and to allow unhindered heat input.

Bei einem aus der Offenlegungsschrift DE 10 2014 212 003 A1 bekannten Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baueinheit wird ein Deckel mit einem elektronischen Bauteil verschweißt. Der Deckel weist eine Federgeometrie mit einer Ausbeulung auf, die beim Schweißen zum Bauteil orientiert ist. Zum Schweißen wird der Deckel dem Bauteil zugeführt, bis die Ausbeulung am Bauteil anliegt und anschließend unter einer Federkraft des Deckels an das Bauteil angedrückt. Das Anliegen wird optisch überwacht. Mit der Federgeometrie kann die Federkraft eingestellt und begrenzt werden, sodass das Bauteil nicht beschädigt wird.In one of the published patent application DE 10 2014 212 003 A1 known method for producing an electronic assembly, a lid is welded to an electronic component. The lid has a spring geometry with a bulge, which is oriented during welding to the component. For welding, the lid is supplied to the component until the bulge rests against the component and then pressed against the component under a spring force of the lid. The request is visually monitored. With the spring geometry, the spring force can be adjusted and limited, so that the component is not damaged.

Aus der Praxis ist es bekannt, die Schweißpartner um den Schweißbereich miteinander zu verspannen. Das kann über ortsfeste Verspanneinrichtungen, z.B. Niederhalter im weitesten Sinne oder mit dem Schweißwerkzeug mitgeführte Verspanneinrichtungen, z.B. federgelagerte Andruckrollen, erfolgen. Dabei wird eine Andruckkraft senkrecht auf die aneinandergrenzenden Oberflächen der Schweißpartner eingebracht. Das funktioniert bei steifen Schweißpartnern recht gut, jedoch bei Schweißpartnern wie Folien, die in Richtung ihre Dicke eine nur geringe Biegesteifigkeit aufweisen, nur unzureichend, sodass die Folien nicht gesichert spaltfrei miteinander verschweißt werden können.From practice it is known to clamp the welding partners around the welding area with each other. This can be done via fixed bracing devices, e.g. Downholder in the broadest sense or with the welding tool entrained Verspanneinrichtungen, e.g. spring-loaded pressure rollers, carried out. In this case, a pressing force is introduced perpendicular to the adjacent surfaces of the welding partners. This works well with rigid welding partners, but with welding partners such as foils, which have only a slight bending stiffness in the direction of their thickness, they are inadequate, so that the foils can not be welded together securely and without a gap.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu finden, mit dem wenigstens zwei Folien gesichert spaltfrei miteinander verschweißt werden können.It is the object of the invention to find a method by means of which at least two films can be securely welded together without a gap.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu finden, mit der wenigstens zwei Folien gesichert spaltfrei miteinander verschweißt werden können.It is also an object of the invention to find a device with which at least two films can be welded secured gap-free with each other.

Die Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfüllt.The object is achieved for a method with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.Advantageous embodiments are given in the dependent claims 2 to 6.

Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 7 erfüllt.The object is achieved for a device with the features of claim 7.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen 8 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments are given in the dependent claims 8 to 11.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierzu zeigen:

  • 1a eine Prinzipdarstellung der straff gehaltenen oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei einem ersten Anordnungsabstand a1 und einer ersten Anordnungshöhe h1 der Klemmeinheiten 4.1, 4.2 zueinander bzw. zu der Auflage 3 in einer ersten Ausführung einer Vorrichtung,
  • 1b eine Prinzipdarstellung des Verformungszustandes der oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei einem zweiten Anordnungsabstand a2 , kleiner dem ersten Anordnungsabstand a1 , und der ersten Anordnungshöhe h1 der Klemmeinheiten 4.1, 4.2 zueinander bzw. zu der Auflage 3,
  • 1c eine Prinzipdarstellung des Verformungszustandes der oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei dem zweiten Anordnungsabstand a2 und einer zweiten Anordnungshöhe h2 , kleiner der ersten Anordnungshöhe h1 ,
  • 1d eine Prinzipdarstellung des Verformungszustandes der oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei dem zweiten Anordnungsabstand a2 und einer dritten Anordnungshöhe h3 , kleiner der zweiten Anordnungshöhe h2 ,
  • 2 eine Prinzipskizze einer vorteilhaften Ausführung einer Vorrichtung,
  • 3a eine Prinzipdarstellung der über Umlenkrollen 5 straff gehaltenen oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei einem ersten Anordnungsabstand a1 und einer ersten Anordnungshöhe h1 der Klemmeinheiten 4.1, 4.2 zueinander bzw. zu der Auflage 3,
  • 3b eine Prinzipdarstellung des Verformungszustandes der oberen Folie 2 und deren Relativlage zu der unteren Folie 1 bei einem zweiten Anordnungsabstand a2 , kleiner dem ersten Anordnungsabstandes a1 und der ersten Anordnungshöhe h1 der Klemmeinheiten 4.1, 4.2 zueinander bzw. zu der Auflage 3 und
  • 4 eine Prinzipskizze einer weiteren vorteilhaften Ausführung einer Vorrichtung.
The invention will be explained in more detail by means of embodiments with the aid of drawings. Show:
  • 1a a schematic representation of the tightly held top sheet 2 and their relative position to the lower film 1 at a first arrangement distance a 1 and one first arrangement height h 1 the clamping units 4.1 . 4.2 to each other or to the edition 3 in a first embodiment of a device,
  • 1b a schematic representation of the deformation state of the upper film 2 and their relative position to the lower film 1 at a second arrangement pitch a 2 , less the first arrangement distance a 1 , and the first arrangement height h 1 the clamping units 4.1 . 4.2 to each other or to the edition 3 .
  • 1c a schematic representation of the deformation state of the upper film 2 and their relative position to the lower film 1 at the second arrangement pitch a 2 and a second arrangement height h 2 , smaller than the first arrangement height h 1 .
  • 1d a schematic representation of the deformation state of the upper film 2 and their relative position to the lower film 1 at the second arrangement pitch a 2 and a third arrangement height h 3 , smaller than the second arrangement height h 2 .
  • 2 a schematic diagram of an advantageous embodiment of a device,
  • 3a a schematic representation of the over pulleys 5 Taut upper foil 2 and their relative position to the lower film 1 at a first arrangement distance a 1 and a first arrangement height h 1 the clamping units 4.1 . 4.2 to each other or to the edition 3 .
  • 3b a schematic representation of the deformation state of the upper film 2 and their relative position to the lower film 1 at a second arrangement pitch a 2 , less the first arrangement distance a 1 and the first arrangement height h 1 the clamping units 4.1 . 4.2 to each other or to the edition 3 and
  • 4 a schematic diagram of a further advantageous embodiment of a device.

Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren werden wenigstens eine untere und eine obere Folie 1, 2 mittels eines Laserstrahls 6 verschweißt. Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen wird nachfolgend immer nur von einer unteren Folie 1 (in den Zeichnungen als Punktlinie dargestellt) gesprochen, wobei hierfür auch in jedem Fall eine Vielzahl, z.B. zwanzig, übereinanderliegender unterer Folien 1 verstanden werden sollen. Die wenigstens eine untere Folie 1 und die obere Folie 2 können aus unterschiedlichem Material bestehen und unterschiedliche Dicken aufweisen.With a method according to the invention, at least one lower and one upper film are used 1 . 2 by means of a laser beam 6 welded. To simplify the description and the drawings below is always only a lower film 1 (Shown in the drawings as a dotted line), in which case also in each case a plurality, for example twenty, superimposed lower films 1 to be understood. The at least one lower foil 1 and the top sheet 2 can be made of different materials and have different thicknesses.

Zur Durchführung des Verschweißens wird die untere Folie 1 auf eine horizontal ausgerichtete Auflage 3 aufgelegt und die obere Folie 2 oberhalb der unteren Folie 1 angeordnet. Damit die beiden Folien 1, 2 wenigstens innerhalb eines Überlappungsbereiches, in dem der Schweißbereich SB liegt, dicht aneinander liegen und kein Fügespalt zwischen ihnen verbleibt, wird die obere Folie 2 gegen die untere Folie 1 gedrückt. Während des Schweißprozesses wird ein Laserstrahl 6 innerhalb des Schweißbereiches SB auf die obere Folie 2 gerichtet und relativ zu den beiden Folien 1, 2 eine Schweißnaht bildend geführt.To perform the welding, the lower film 1 on a horizontally oriented edition 3 put on and the top foil 2 above the bottom film 1 arranged. So that the two slides 1 . 2 at least within an overlap area in which the weld area SB lies, lie close to each other and no joint gap remains between them, the top sheet 2 against the bottom foil 1 pressed. During the welding process becomes a laser beam 6 within the welding area SB on the top sheet 2 directed and relative to the two slides 1 . 2 forming a weld forming.

Es ist erfindungswesentlich, dass die obere Folie 2 zwischen zwei Klemmeinheiten 4.1, 4.2 über eine Klemmlänge I geklemmt wird. Die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 sind oberhalb der Auflage 3, den Schweißbereich SB zwischen sich einschließend, angeordnet. Sie weisen einen zueinander verstellbaren orthogonalen Anordnungsabstand a und eine verstellbare Anordnungshöhe h zu der Auflage 3 auf. Indem der Anordnungsabstand a verringert wird, werden im entgegengesetzten Richtungssinn wirkende Kräfte längs in die obere Folie 2 eingebracht, wodurch sich die Folie zunehmend elastisch verformt, wobei sie sich über die Klemmlänge I wölbt und an die untere Folie 1 kraftschlüssig anlegt.It is essential to the invention that the upper film 2 between two clamping units 4.1 . 4.2 over a clamping length I is clamped. The two clamping units 4.1 . 4.2 are above the edition 3 , the welding area SB sandwiched between, arranged. They have a mutually adjustable orthogonal arrangement distance a and an adjustable arrangement height H to the edition 3 on. By the arrangement distance a is reduced, acting in the opposite direction forces are longitudinally in the top sheet 2 introduced, whereby the film deforms increasingly elastic, whereby they are over the clamping length I bulges and to the bottom foil 1 frictionally applied.

Hierfür gib es verschiedene Ausgangssituationen.There are different starting situations for this.

In einer ersten Ausgangssituation wird die obere Folie 2 in einer Klemmlänge I geklemmt, die gleich einem ersten Anordnungsabstand a1 ist, den die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 zu Beginn des Verfahrens zueinander aufweisen, wie in 1a zu sehen. Anschließend werden die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 horizontal relativ aufeinander zu bewegt, womit sich der Anordnungsabstand a, vom ersten Anordnungsabstand a1 beginnend, verringert. Die obere Folie 2 verbiegt sich elastisch, wie in 1b gezeigt, über die Klemmlänge I, indem sie sich symmetrisch zu einer gedachten Mittelinie M, die die Folie 2 über die Klemmlänge I halbiert, zur unteren Folie 1 hin wölbt. Wird nur eine der beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 oder beide nicht um einen gleichen Betrag bewegt, verschiebt sich die Relativlage der Mittellinie M gegenüber der Auflage 3 und damit zur unteren Folie 1. Grundsätzlich kann auch so das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, jedoch werden die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 vorteilhaft symmetrisch um einen gleichen Betrag, vorteilhaft synchron, verstellt. Indem die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 vertikal zur Auflage 3 hin verstellt und / oder weiter horizontal aufeinander zu verstellt werden, nähert sich die obere Folie 2 der unteren Folie 1 an bis sie, wie in 1c dargestellt, entlang der Mittellinie M die untere Folie 1 berührt. Beginnend von der Mittellinie M her legt sich die obere Folie 2 zunehmend an die untere Folie 1 an und wird damit flächig an die untere Folie 1 angedrückt, bis sie vollständig innerhalb des Schweißbereiches SB anliegt, wie in 1d gezeigt. Die untere Folie 1 und die obere Folie 2 liegen nunmehr über den gesamten Schweißbereich SB kraftschlüssig aneinander. Jetzt wird der Laserstrahl 6 in den Schweißbereich SB auf die obere Folie 2 gerichtet. Dabei wird zwischen dem Laserstrahl 6 und der Auflage 3 eine Relativbewegung vollzogen, die eine Bewegungsbahn beschreibt, entlang der eine Schweißnaht erzeugt wird. Die Schweißnaht kann beliebig innerhalb des Schweißbereiches SB liegen oder auch den gesamten Schweißbereich SB flächig ausfüllen, da die obere Folie 2 mit einer flächig wirkenden Andruckkraft an die untere Folie 1 gedrückt wird. Bevorzugt wird sie entlang der Mittellinie M eingebracht. Der Schweißbereich SB kann dann schmal um die Mittellinie M gehalten werden.In a first situation, the top sheet is 2 in a clamping length I clamped equal to a first arrangement distance a 1 is the two clamping units 4.1 . 4.2 at the beginning of the process to each other, as in 1a to see. Subsequently, the two clamping units 4.1 . 4.2 moved horizontally relative to each other, bringing the arrangement distance a , from the first arrangement distance a 1 starting, decreasing. The top sheet 2 bends elastically, as in 1b shown over the clamping length I by being symmetrical to an imaginary median line M that the foil 2 over the clamping length I halved, to the bottom film 1 arching out. Will only one of the two clamping units 4.1 . 4.2 or both are not moved by an equal amount, the relative position of the centerline shifts M opposite the edition 3 and thus to the bottom film 1 , In principle, the method according to the invention can also be carried out in this way, but the two clamping units become 4.1 . 4.2 advantageously symmetrically by the same amount, advantageously synchronously, adjusted. By the two clamping units 4.1 . 4.2 vertical to the support 3 adjusted towards and / or further horizontally adjusted to each other, the upper film approaches 2 the lower slide 1 until you, as in 1c shown along the center line M the bottom foil 1 touched. Starting from the midline M The upper foil lays down 2 increasingly to the bottom film 1 and thus becomes flat against the lower foil 1 pressed down until completely within the welding area SB is present, as in 1d shown. The bottom foil 1 and the top sheet 2 now lie over the entire welding area SB non-positively to each other. Now the laser beam is 6 in the welding area SB on the top sheet 2 directed. It is between the laser beam 6 and the edition 3 completed a relative movement, which describes a trajectory along which a weld is produced. The weld can be anywhere within the weld area SB lie or even the entire welding area SB fill flat, as the top sheet 2 with a two-dimensional pressure force on the lower foil 1 is pressed. It is preferred along the center line M brought in. The welding area SB can then narrow around the midline M being held.

Alternativ wird in einer zweiten Ausgangssituation die obere Folie 2 über eine Klemmlänge I geklemmt, die größer dem ersten Anordnungsabstand a1 ist. Die obere Folie 2 wird dann nicht straff zwischen den beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 geklemmt, sondern wölbt sich bereits in Richtung der Auflage 3 aus. Anschließend läuft das Verfahren analog dem beschriebenen Verfahrensablauf ab.
Das Verfahren mit der zweiten Ausgangssituation zu beginnen, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die obere Folie 2 in Form von konfektionierten Blättern per Hand oder maschinell in die beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 eingelegt wird. Die Klemmeinheiten 4.1, 4.2 müssten dann lediglich vertikal verstellbar sein, was insbesondere ihren mechanischen Aufbau vereinfachen würde.Alternatively, in a second situation, the top sheet 2 over a clamping length I clamped, the larger the first arrangement distance a 1 is. The top sheet 2 will not be tight between the two clamping units 4.1 . 4.2 clamped, but arches already in the direction of the edition 3 out. Subsequently, the process proceeds analogously to the described procedure.
The method starting with the second starting situation is particularly advantageous when the upper film 2 in the form of prefabricated sheets by hand or by machine in the two clamping units 4.1 . 4.2 is inserted. The clamping units 4.1 . 4.2 would then only have to be vertically adjustable, which would simplify in particular their mechanical structure.

Die zweite Ausgangssituation kann auch geschaffen werden, wenn die obere Folie 2 als Endlosband entlang der Klemmeinheiten 4.1, 4.2 und die untere Folie 1 als Endlosband über die zweite der Klemmeinheiten 4.2 schrittweise weiter transportiert werden. Die obere Folie 2 wird dann gemeinsam mit dem verschweißten Teil der unteren Folie 1 in der zweiten Klemmeinheit 4.2 geklemmt gehalten, während sie in einer Vorschubrichtung VR durch die geöffnete erste Klemmeinheit 4.1 auf die zweite Klemmeinheit 4.2 hin befördert und elastisch verformt wird, bis sie mit dem noch nicht verschweißten Teil der unteren Folie 1 in Berührung kommt, bevor die erste Klemmeinheit 4.1 geschlossen wird. Anschließend werden wie zuvor beschrieben die Klemmeinheiten 4.1, 4.2 vertikal zur Auflage 3 hin verstellt und / oder weiter horizontal aufeinander zu verstellt, so dass sich die obere Folie 2 innerhalb des Schweißbereiches SB zunehmend an die untere Folie 1 anlegt und damit flächig an die untere Folie 1 angedrückt wird, bis sie vollständig innerhalb des Schweißbereiches SB anliegt.The second initial situation can also be created when the top sheet 2 as an endless belt along the clamping units 4.1 . 4.2 and the bottom foil 1 as an endless belt over the second of the clamping units 4.2 be transported gradually. The top sheet 2 is then shared with the welded part of the lower foil 1 in the second clamping unit 4.2 held clamped while moving in a feed direction VR through the opened first clamping unit 4.1 on the second clamping unit 4.2 transported and elastically deformed until it with the not yet welded part of the lower film 1 comes into contact before the first clamping unit 4.1 is closed. Subsequently, as described above, the clamping units 4.1 . 4.2 vertical to the support 3 adjusted and / or further horizontally adjusted to each other, so that the upper film 2 within the welding area SB increasingly to the bottom film 1 applies and thus flat to the lower film 1 is pressed until completely within the welding area SB is applied.

Für den Fall, dass die untere Folie 1 und auch die obere Folie 2 als Endlosbänder vorliegen, kann die obere Folie 2 zwischen den zwei Klemmeinheiten 4.1, 4.2 über außerhalb des Schweißbereiches SB angeordnete Umlenkrollen 5 geführt werden, sodass die obere Folie 2 innerhalb des Schweißbereiches SB dicht über der unteren Folie 1 geführt wird und für die zwei Klemmeinheiten 4.1, 4.2 nur kurze Verstellwege in Richtung der Anordnungshöhe h erforderlich sind, um die obere Folie 2 im Schweißbereich SB an die untere Folie 1 anzulegen.In the event that the bottom foil 1 and also the top foil 2 exist as endless belts, the upper film 2 between the two clamping units 4.1 . 4.2 beyond the welding area SB arranged pulleys 5 be guided so that the top sheet 2 within the welding area SB just above the bottom foil 1 is guided and for the two clamping units 4.1 . 4.2 only short adjustment paths in the direction of the arrangement height H necessary to the top sheet 2 in the welding area SB to the bottom foil 1 to apply.

Unabhängig von der Ausgangssituation und von der Verstellung der beiden Klemmeinheiten 4.1, 4.2 werden die untere und die obere Folie 1, 2, sofern sie Endlosbänder darstellen, hinter dem Schweißbereich SB gemeinsam transportiert. Jeweils nach einem Schweißvorgang werden die untere und die obere Folie 1, 2 weiter transportiert. Dazu werden die Klemmeinheiten 4.1, 4.2 gelöst und in ihre Ausgangslage zurückversetzt, um nach einem Transportweg gleich der Klemmlänge I die obere Folie 2 erneut zu klemmen. Das Verfahren kann dann erneut durchgeführt werden.Regardless of the initial situation and the adjustment of the two clamping units 4.1 . 4.2 Be the bottom and the top film 1 . 2 if they represent endless belts, behind the welding area SB transported together. After each welding process, the lower and the upper film are 1 . 2 transported further. These are the clamping units 4.1 . 4.2 dissolved and returned to their original position, after a transport equal to the clamping length I the top sheet 2 to clamp again. The process can then be performed again.

Das Verfahren hat grundsätzlich den Vorteil, dass innerhalb des Schweißbereiches SB eine Andruckkraft zwischen der unteren Folie 1 und der oberen Folie 2 erzeugt wird, ohne dass innerhalb des Schweißbereiches SB Mittel zur Erzeugung einer Andruckkraft angeordnet sind, sodass der Laserstrahl 6 ungehindert auf die obere Folie 2 gerichtet werden kann.The method basically has the advantage that within the welding area SB a pressing force between the lower foil 1 and the top sheet 2 is generated without being within the welding area SB Means are arranged for generating a pressing force, so that the laser beam 6 unhindered on the upper foil 2 can be directed.

Darüber hinaus hat es den Vorteil, dass eine flächig wirkende Andruckkraft erzeugt wird, sodass die obere Folie 2 innerhalb des Schweißbereiches SB vollflächig und spaltfrei gesichert anliegt.In addition, it has the advantage that a two-dimensional pressure force is generated, so that the upper film 2 within the welding area SB fully secured and gap-free secured.

Das Verfahren ist auch bevorzugt geeignet, wenn die obere und die untere Folie nicht plan sondern dreidimensional, z.B. wellenförmig, miteinander verschweißt werden sollen.The method is also preferably suitable when the top and bottom foils are not planar but three-dimensional, e.g. wavy, to be welded together.

Eine einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschweißen einer unteren und einer oberen Folie 1, 2 ist in den 1a -1d gezeigt.A simple embodiment of a device according to the invention for welding a bottom and an upper film 1 . 2 is in the 1a - 1d shown.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist gleich einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik eine Auflage 3 zum horizontalen Auflegen einer unteren Folie 1 und eine Einrichtung zum Richten eines Laserstrahls 6 in einen Schweißbereich SB auf. Als erfindungswesentlich weist die Vorrichtung darüber hinaus zwingend eine erste und eine zweite Klemmeinheit 4.1, 4.2 auf, die zwischen sich den Schweißbereich SB einschließend, in einem zueinander verstellbaren orthogonalen Anordnungsabstand a, und einer verstellbaren Anordnungshöhe h gegenüber der Auflage 3 verstellbar sind. Die erste Klemmeinheit 4.1 und die zweite Klemmeinheit 4.2 dienen der Anordnung und Verformung einer oberen Folie 2 oberhalb der unteren Folie 1. Über die Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit 4.1, 4.2 kann die geklemmte obere Folie 2, von einer Mittellinie M her beginnend, abgesenkt und an die untere Folie 1 anlegt werden. Je größer der Höhenabstand der oberen Folie 2 zur unteren Folie 1 ist, desto größer müssen die Verstellwege für die Klemmeinrichtungen 4.1, 4.2 sein, damit die obere Folie 2 über den Schweißbereich SB an die untere Folie 1 angelegt werden kann.A device according to the invention has a support similar to a device according to the prior art 3 for horizontal application of a lower foil 1 and means for directing a laser beam 6 in a welding area SB on. As essential to the invention, the device moreover necessarily a first and a second clamping unit 4.1 . 4.2 on, the welding area between them SB including, in a mutually adjustable orthogonal arrangement distance a , and an adjustable arrangement height H opposite the edition 3 are adjustable. The first clamping unit 4.1 and the second clamping unit 4.2 serve the arrangement and deformation of an upper foil 2 above the bottom film 1 , About the adjustment of the first and second clamping unit 4.1 . 4.2 can the clamped top sheet 2 , from a midline M starting, lowered and attached to the lower foil 1 be invested. The greater the height distance of the upper foil 2 to the lower slide 1 is, the larger the adjustment for the clamping devices 4.1 . 4.2 be so the top sheet 2 over the welding area SB to the bottom foil 1 can be created.

In der in 2 gezeigten Ausführung einer Vorrichtung sind zum Zwecke der Reduzierung der Länge der Verstellwege der Klemmeinrichtungen 4.1, 4.2 vorteilhaft zwischen der ersten und der zweiten Klemmeinheit 4.1, 4.2 Umlenkrollen 5 angeordnet, sodass die obere Folie 2 bereits vor der Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit 4.1, 4.2, siehe hierzu 3a, über den Schweißbereich SB mit einem Bandabstand b kleiner der Anordnungshöhe h angeordnet ist. Mit der Verringerung des Anordnungsabstandes a legt sich die obere Folie 2 an die untere Folie 1 an, wie in 3b gezeigt.In the in 2 shown embodiment of a device are for the purpose of reducing the length of the adjustment of the clamping devices 4.1 . 4.2 Advantageously between the first and the second clamping unit 4.1 . 4.2 guide rollers 5 arranged so that the top sheet 2 even before the adjustment of the first and second clamping unit 4.1 . 4.2 , see also 3a , over the welding area SB with a band gap b smaller the arrangement height H is arranged. With the reduction of the arrangement distance a puts the top foil 2 to the bottom foil 1 on, as in 3b shown.

Vorteilhaft sind die Umlenkrollen 5 horizontal zueinander verstellbar, um die Vorrichtung an Schweißbereiche SB verschiedener Größe anzupassen.Advantageously, the pulleys 5 horizontally adjustable to each other to the device at welding areas SB to adapt to different size.

Die Oberfläche der Auflage 3 stellt eine Planfläche dar, wenn die obere und die untere Folie 1, 2 eben miteinander verschweißt werden. Sie kann aber auch dreidimensional geformt sein, gleich einer Matrize als Formwerkzeug für Tiefziehverfahren. Vorteilhaft ist die Oberfläche wellenförmig geformt und im 3D-Druck hergestellt, wie in 4 dargestellt.The surface of the overlay 3 represents a plane surface when the top and bottom foils 1 . 2 just be welded together. But it can also be shaped in three dimensions, equal to a die as a mold for thermoforming. Advantageously, the surface is wavy shaped and manufactured in 3D printing, as in 4 shown.

Die Auflage 3 ist vorteilhaft ein Vakuum-Luft-Tisch, sodass die obere Folie 2 während des Anlegens der unteren Folie 1 und des eigentlichen Schweißvorganges auf der Auflage 3 flächig fixiert werden kann.The edition 3 is beneficial a vacuum-air table, so that the top sheet 2 during the application of the lower foil 1 and the actual welding process on the support 3 can be fixed flat.

Vorteilhaft sind die erste und zweite Klemmeinheit 4.1, 4.2 so ausgelegt, dass die obere Folie 2 vollständig über eine Breite orthogonal zu der Mittellinie M der oberen Folie 2 geklemmt wird, sodass es während der Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit 4.1, 4.2 nicht zu Verwindungen der oberen Folie 2 kommen kann.Advantageously, the first and second clamping unit 4.1 . 4.2 designed so that the top sheet 2 completely across a width orthogonal to the centerline M the top sheet 2 is clamped so that it during the adjustment of the first and second clamping unit 4.1 . 4.2 not to twisting the top sheet 2 can come.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
untere Folielower foil
22
obere Folieupper foil
33
Auflageedition
4.14.1
erste Klemmeinheitfirst clamping unit
4.24.2
zweite Klemmeinheitsecond clamping unit
55
Umlenkrolleidler pulley
66
Laserstrahllaser beam
SBSB
Schweißbereichwelding area
aa
veränderbarer Anordnungsabstandchangeable arrangement distance
hH
veränderbare Anordnungshöhevariable arrangement height
II
Klemmlängeclamping length
bb
Bandabstandbandgap
VRVR
Vorschubrichtungfeed direction
MM
Mittelliniecenter line

Claims (11)

Verfahren zum Laserstrahl-Schweißen von Folien, bei dem eine obere Folie (2) an wenigstens eine unterhalb der oberen Folie (2) horizontal auf einer Auflage (3) angeordnete untere Folie (1) innerhalb eines Schweißbereiches (SB) kraftschlüssig angelegt und während des Richtens eines Laserstrahls (6) in den Schweißbereich (SB) verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten und einer zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2), die mit einem ersten Anordnungsabstand (a1) zueinander und einer ersten Anordnungshöhe (h1) über der Auflage (3) angeordnet sind und zwischen sich den Schweißbereich (SB) einschließen, die obere Folie (2) über eine Klemmlänge (l) geklemmt wird, wobei entweder die Klemmlänge (l) größer dem ersten Anordnungsabstand (a1) ist, sodass sich die obere Folie (2) in Richtung der Auflage (3) auswölbt, und die Klemmeinheiten (4.1), (4.2) vertikal zur Auflage (3) hin verstellt und / oder horizontal aufeinander zu verstellt werden, oder die Klemmlänge (l) gleich dem ersten Anordnungsabstand (a1) ist, sodass die obere Folie (2) straff zwischen den beiden Klemmeinheiten (4.1), (4.2) geklemmt ist, und die erste und zweite Klemmeinheit (4.1), (4.2) horizontal aufeinander zu oder horizontal aufeinander zu und vertikal zur Auflage (3) hin verstellt werden, sodass sich die obere Folie (2) an die wenigstens eine untere Folie (1) kraftschlüssig anlegt.Method for laser-beam welding of films, in which an upper film (2) is frictionally applied to at least one lower film (1) arranged horizontally on a support (3) underneath the upper film (2) within a welding region (SB) and during the Direction of a laser beam (6) in the welding area (SB) is welded, characterized in that between a first and a second clamping unit (4.1), (4.2) with a first arrangement distance (a 1 ) to each other and a first arrangement height (h 1 ) are arranged above the support (3) and enclose between them the welding region (SB), the upper film (2) is clamped over a clamping length (l), either the clamping length (l) being greater than the first arrangement distance (a 1 ) is, so that the upper sheet (2) bulges in the direction of the support (3), and the clamping units (4.1), (4.2) adjusted vertically to the support (3) and / or horizontally adjusted to each other, or the Kle mm length (l) is equal to the first arrangement distance (a 1 ), so that the upper film (2) is tautly clamped between the two clamping units (4.1), (4.2), and the first and second clamping unit (4.1), (4.2) horizontal towards each other or horizontally towards each other and vertically to the support (3) to be adjusted so that the upper film (2) to the at least one lower film (1) frictionally applies. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Folie (2) in der zweiten Klemmeinheit (4.2) geklemmt gehalten wird, während sie in einer Vorschubrichtung (VR) durch die geöffnete erste Klemmeinheit (4.1) auf die zweite Klemmeinheit (4.2) hin befördert wird, bis sie mit der unteren Folie (1) in Berührung kommt, bevor die erste Klemmeinheit (4.1) geschlossen wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the upper film (2) is kept clamped in the second clamping unit (4.2) while being conveyed in a feed direction (VR) through the opened first clamping unit (4.1) towards the second clamping unit (4.2) it comes into contact with the lower film (1) before the first clamping unit (4.1) is closed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Folie (2) zwischen der ersten und der zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) über außerhalb des Schweißbereiches (SB) angeordnete Umlenkrollen (5) geführt wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the upper film (2) between the first and the second clamping unit (4.1), (4.2) over outside the welding area (SB) arranged deflection rollers (5) is guided. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) symmetrisch zu einer gedachten Mittellinie (M) der oberen Folie (2) über die Klemmlänge (l) erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that the adjustment of the first and second clamping unit (4.1), (4.2) takes place symmetrically to an imaginary center line (M) of the upper film (2) over the clamping length (l). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) synchron erfolgt.Method according to Claim 4 , characterized in that the adjustment of the first and second clamping unit (4.1), (4.2) takes place synchronously. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine untere Folie (1) vor oder während des kraftschlüssigen Anlegens der oberen Folie (2) verformt wird, indem sie an eine dreidimensional geformte Oberfläche der Auflage (3) gedrückt oder gezogen wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the at least one lower film (1) is deformed before or during the frictional application of the upper film (2) by being pressed or pulled against a three-dimensionally shaped surface of the support (3). Vorrichtung zum Laserstrahl-Schweißen von Folien, mit einer Auflage (3) zum horizontalen Auflegen wenigstens einer unteren Folie (1) und einer Einrichtung zum Richten eines Laserstrahls (6) in einen Schweißbereich (SB), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Klemmeinheit (4.1), (4.2) vorhanden sind, die, zwischen sich den Schweißbereich (SB) einschließend, in einem zueinander verstellbaren Anordnungsabstand (a) und einer gegenüber der Auflage (3) verstellbaren Anordnungshöhe (h) zum Klemmen einer oberen Folie (2) über eine Klemmlänge (l) oberhalb der wenigstens einen unteren Folie (1) vorhanden sind, womit über die Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) die geklemmte obere Folie (2) innerhalb des Schweißbereiches (SB) an die wenigstens eine untere Folie (1) kraftschlüssig angelegt werden kann.Apparatus for laser-beam welding of films, comprising a support (3) for laying horizontally at least one lower film (1) and a device for directing a laser beam (6) into a welding region (SB), characterized in that a first and a second Clamping unit (4.1), (4.2) are present, which, between them the welding area (SB) enclosing, in a mutually adjustable arrangement distance (a) and with respect to the support (3) adjustable assembly height (h) for clamping an upper film (2 ) are provided over a clamping length (l) above the at least one lower foil (1), whereby by means of the adjustment of the first and second clamping unit (4.1), (4.2) the clamped upper foil (2) within the welding region (SB) to the at least one lower film (1) can be applied non-positively. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) Umlenkrollen (5) angeordnet sind, sodass die obere Folie (2) bereits vor der Verstellung der ersten und zweiten Klemmeinheit (4.1), (4.2) innerhalb des Schweißbereiches (SB) mit einem Bandabstand (b) kleiner der Anordnungshöhe (h) angeordnet ist.Device after Claim 7 characterized in that between the first and the second clamping unit (4.1), (4.2) deflection rollers (5) are arranged, so that the upper film (2) already before the adjustment of the first and second clamping unit (4.1), (4.2) within the welding area (SB) with a band gap (b) smaller than the arrangement height (h) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (5) horizontal zueinander verstellbar sind, um die Vorrichtung an Schweißbereiche (SB) verschiedener Größe anzupassen.Device after Claim 8 characterized in that the deflection rollers (5) are mutually horizontally adjustable in order to adapt the device to welding areas (SB) of different sizes. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Auflage (3) dreidimensional geformt ist.Device after Claim 7 characterized in that a surface of the support (3) is shaped three-dimensionally. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (3) ein Vakuum-Luft-Tisch ist.Device after Claim 7 or 10 , characterized in that the support (3) is a vacuum-air table.
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