DE112006000949T5

DE112006000949T5 - Laserschweisssystem

Info

Publication number: DE112006000949T5
Application number: DE112006000949T
Authority: DE
Inventors: Qiong Chen; Jamie Neo; Marjan S. Corvallis Amesbury
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2008-06-12
Also published as: WO2006115807A1; GB0721965D0; GB2440087B; US20060237129A1; US7897891B2; GB2440087A

Abstract

Ein Laserschweißsystem (10), das folgende Merkmale aufweist:
einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf (12), der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden (14) in demselben aufweist, wobei jede der Dioden (14) angepasst ist, um einen Laserstrahl (16) mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen, wobei die Laserstrahlen angepasst sind, um ein Arbeitsstück (18) zu schweißen, das eine erste Komponente (20) und zumindest eine andere Komponente (22) aufweist, die an die erste Komponente (20) geschweißt werden soll, wobei die erste Komponente (20) im Wesentlichen durchlässig gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist, wobei die zumindest eine andere Komponente (22) im Wesentlichen absorbierend gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist; und
eine Linse (17), die in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet ist, wobei die Linse (17) angepasst ist, um die Laserstrahlen zu zumindest einer anderen Linse (24) zu leiten, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse (17) beabstandet ist, wobei die zumindest eine...

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Laserschweißen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Laserschweißen.
Laserschweißen ist ein Schmelzschweißprozess, bei dem Materialien durch ein Schmelzen oder ein Erweichen der Grenzfläche zwischen den Teilen, die verbunden werden sollen, und durch ein Ermöglichen, dass dieselbe fest wird, verbunden werden. Ein intensiver Strahl einer Laserstrahlung wird auf das Material, das verbunden werden soll, fokussiert. Die Strahlung regt eine Resonanzfrequenz in den Molekülen der Teile an, die verbunden werden sollen, was zu einem Erwärmen des Materials führt. Die Strahlung, die durch Laserdioden erzeugt wird, kann verwendet werden, um Kunststoffteile zu schweißen, aber die Leistung, die einer einzelnen Laserdiode zugeordnet ist, kann in einigen Fällen unzureichend sein, um das Material, das verbunden werden soll, schnell und effizient zu schmelzen. Einige Laserschweißgeräte kombinieren die Ausgabe einer Anzahl von Laserdioden, um ein schnelles Erwärmen einer großen Fläche des Materials, das verbunden werden soll, zu erzeugen. Ein Verfahren zum Kombinieren der Laserstrahlung aus einer Bank von Laserdioden besteht darin, optische Fasern zu verwenden, um die Laserstrahlung zu einer Stelle durchzulassen, um eine ausreichende Strahlungsdichte zum Schweißen zu erzeugen. Die Flexibilität von optischen Fasern kann bei Anwendungen, bei denen ein Schweißen in drei räumlichen Dimensionen erwünscht ist, vorteilhaft sein.
Die Bank von Lasern eines Laserschweißsystems enthält 15 einzelne 50-Watt-Laserdioden für eine kombinierte Leistung von 750 Watt. Die Laserdioden, die in der Bank von Lasern spezifiziert sind, erzeugen jeweils eine kontinuierliche Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 808 nm mit einer spektralen Breite von weniger als 2,5 nm. Die vergleichsweise enge spektrale Breite kann vorteilhaft sein, wenn die Laser als ein Bumpquelle für Festkörperlaser verwendet werden, jedoch entspricht eine enge spektrale Breite im Allgemeinen einer Niedrigenergieverstärkungseffizienz bei Laserdioden.
In Abhängigkeit von der Anwendung können vergleichsweise hohe Wartungskosten für sowohl die Diodenlaser als auch für das Optische-Faser-Array vorhanden sein. Bei einer Massenproduktionsumgebung können erhebliche Kosten einer Stillstandszeit vorhanden sein, wenn eine der 15 Laserdioden oder optischen Fasern eine Neuausrichtung oder eine Wartung erfordert. Die Wartungszwischenzeit des Systems (MTBM des Systems; MTBM = mean time between maintenance) ist aufgrund der vergleichsweise großen Anzahl von Komponenten im Allgemeinen kürzer. Ein anderer möglicher Nachteil eines Optische-Faser-Arrays besteht in dem möglichen hohen Energieverlust während eines Strahltransports durch die Faser(n).
Eine Laserschweißvorrichtung kann durch ein Anordnen von Segmenten von Laserenergie in einem benachbarten, linearen Array, um eine im Wesentlichen kontinuierliche Linie von Laserenergie mit einer Länge zu erzeugen, die der Summe der Längen der einzelnen Lasersegmente nahe kommt, eine Linie von ausreichender Laserenergiedichte zum Schweißen erzeugen. Ein Schweißen kann vergleichsweise schnell durch ein Abtasten der Stücke, die geschweißt werden sollen, im Wesentlichen senkrecht zu der Laserlinie erreicht werden. Eine konsistente Schweißqualität entlang der Laserlinie kann durch ein Einstellen der Leistung an jeden einzelnen Laser, so dass die Laserenergie, die durch die geschweißten Teile absorbiert wird, für jedes Laserliniensegment im Wesentlichen gleich ist, erreicht werden. Jedoch kann eine individuelle Steuerung der Leistung an jede Laserdiode möglicherweise vergleichsweise teuer sein. So können einige Laserschweißer eine einzige Leistungssteuerung für das Array von Laserdioden bereitstellen; und in diesem Fall kann es, wenn ein Laser in Effizienz abfällt, bei einigen Beispielen gegebenenfalls nicht möglich sein, durch ein Erhöhen der Leistung an das Array zu kompensieren, ohne die Spezifikationen für die anderen Laserdioden in dem Array wahrscheinlich zu überschreiten. Eine Strategie zum Überwinden eines Effizienzverlustes bei einer Laserdiode kann darin bestehen, den Laserschweißer temporär aus dem Dienst zu nehmen und die weniger effiziente Laserdiode zu ersetzen.
Somit wäre es wünschenswert, eine Vorrichtung zum Laserschweißen zu liefern, die die obigen Nachteile durch ein Liefern einer Vorrichtung, die eine längere Wartungszwischenzeit (MTBM), niedrigere Anfangskapitalkosten und einen energieeffizienteren Betrieb aufweist, im Wesentlichen überwindet.
Zusammenfassung
Ein Laserschweißsystem umfasst einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf, der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden aufweist, wobei jede der Dioden angepasst ist, um einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen. Die Laserstrahlen sind angepasst, um ein Arbeitsstück zu schweißen, das eine erste Komponente und zumindest eine andere Komponente aufweist, die an die erste Komponente geschweißt werden soll, wobei die erste Komponente im Wesentlichen durchlässig gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist, wobei die andere Komponente im Wesentlichen absorbierend gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist. Eine Linse ist in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet, wobei die Linse angepasst ist, um die Laserstrahlen zu zumindest einer anderen Linse zu leiten, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse beabstandet ist. Die andere Linse ist angepasst, um die Laserstrahlen zu einer vorbestimmten Breite und Länge zu formen, und ist ferner angepasst, um die Laserstrahlen zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie gebildet wird, die sich in einer Ebene befindet, die das Arbeitsstück enthält, wobei die Linie im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung einer Translation des Arbeitsstückes ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Objekte, Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch eine Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibungen und die Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, wenn auch nicht zwangsläufig identischen, Komponenten entsprechen. Zum Zwecke der Kürze sind Bezugszeichen, die eine vorhergehend beschriebene Funktion aufweisen, gegebenenfalls in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen dieselben auftauchen, nicht zwangsläufig beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserschweißsystems;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer wassergekühlten maskierten Druckplatte;
3 ist eine Querschnittsansicht der wassergekühlten maskierten Druckplatte von 2;
4 ist ein Graph, der eine Ausgabeleistung gegen Strom zeigt;
5 ist eine Abbildung von zwei kontinuierlichen Linien von Laserenergie mit einer variierenden Breite, die durch das Ausführungsbeispiel von 1 erzeugt werden;
6 ist eine alternative Abbildung einer kontinuierlichen Linie von Laserenergie, die durch das Ausführungsbeispiel von 1 erzeugt wird;
7 ist eine Seitenansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Linse und ein Ausführungsbeispiel eines Paares von zylindrischen Linsen und die Laserstrahlen, die sich durch dieselben bewegen, zeigt; und
8 ist eine Vorderansicht der Ansicht von 7 und von derselben um 90° gedreht.
Detaillierte Beschreibung
Es ist unerwartet und zufällig entdeckt worden, dass das Laserschweißsystem der vorliegenden Offenbarung eine längere Wartungszwischenzeit (MTBM), vergleichsweise niedrige Anfangskapitalkosten und einen energieeffizienteren Betrieb aufweist.
Es folgt eine allgemeine Beschreibung des Systems der vorliegenden Offenbarung, während eine detailliertere Beschreibung weiter unten ist. Der Gesamtbeitrag des Laserstapels (z. B. sechs Diodenlaser) kann im Gegensatz zu einem Überwachen von einzelnen Laserdioden überwacht werden. Die Strahlen aus den Laserdioden werden zu der im Wesentlichen gleichen Position projiziert (z. B. an einer Fokalebene F, um einen Strahl zu bilden, der dann durch ein optisches System geformt wird, um in eine vorbestimmte Abmessung eines Polymerarbeitsstückes zu passen (z. B. die Breite des Teiles sowie die erwünschte Laserenergiedichte). Zum Beispiel kann die maximale Ausgabeleistung jeder Laserdiode 80 W betragen und die Gesamtausgabeleistung bei einem vollen Strom sollte 480 W betragen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine niedrigere Ausgabeleistung (z. B. 70 W) spezifiziert sein, um die Lebensdauer der Laserdiode mögli cherweise zu maximieren. Wenn die Laserausgabeleistung anfängt, sich für einen Laser unter 80 W (oder was immer die Ausgabeleistung ist) zu verschlechtern, kann der Strom eingestellt werden, um den verschlechterten Laser zu kompensieren, im Wesentlichen ohne ein unerwünschtes Überwärmen einer oder mehrerer Flächen des Arbeitsstückes zu bewirken. So kann die Laserenergiedichte an der Arbeitsstückoberfläche vorteilhafterweise auf dem im Wesentlichen gleichen Pegel aufrechterhalten werden, um eine annehmbare Schweißqualität zu erreichen.
Sich nun auf 1 beziehend ist bei einem Ausführungsbeispiel ein Laserschweißsystem im Allgemeinen mit 10 bezeichnet. Das Laserschweißsystem 10 umfasst einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf 12, der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden 14 in demselben aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet ein lineares Array von sechs Laserdioden 14 einen im Wesentlichen vertikalen 6 X 1-Laserdiodenstapel; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass irgendeine geeignete Anzahl von Laserdioden 14 verwendet werden kann, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht und/oder geeignet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Laserkopf 12 eine Ausgabeleistung von ungefähr 480 Watt/6 Dioden auf.
Die Bezeichnung „Freiabstand-Strahllieferung", wie dieselbe hierin verwendet wird, wird im Weiten so aufgefasst, dass dieselbe bedeutet, dass die Laserstrahlen 16 nicht durch Faseroptiken, faseroptische Bündel oder dergleichen geleitet werden.
Jede der Dioden 14 ist angepasst, um einen Kontinuierliche-Welle-Laserstrahl 16 mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen. Die Laserstahlen 16 sind angepasst, um ein Arbeitsstück 18 zu schweißen, das eine erste Komponente 20 und zumindest eine andere Komponente(n) 22, die an die erste Komponente 20 geschweißt werden soll, aufweist. Die erste Komponente 20 ist gegenüber der vorbe stimmten Wellenlänge im Wesentlichen durchlässig; und die andere Komponente 22 ist gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge im Wesentlichen absorbierend. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung „durchlässig" oder „im Wesentlichen durchlässig", wie dieselbe hierin verwendet wird, nicht 100%ig durchlässig bedeuten soll. Ein Material, das ungefähr von 75% bis ungefähr 100% der Lichtenergie durchlässt, kann für eine Verwendung bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen geeignet sein. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung „absorbierend" oder „im Wesentlichen absorbierend", wie dieselbe hierin verwendet wird, ein Material bedeuten soll, das im Wesentlichen alle Lichtenergie (z. B. ungefähr 90% des Lichts in ungefähr 0,2 mm der Grenzfläche 21 zwischen den Komponenten 20 und 22), die dasselbe nicht reflektiert, absorbiert.
Es sei darauf hingewiesen, dass irgendwelche geeignete Polymermaterialien für die Komponenten 20 und 22 verwendet werden können, vorausgesetzt, dass die Komponente 20 im Wesentlichen durchlässig und die Komponente 22 im Wesentlichen absorbierend ist. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Materialien, die für die Komponente 20 oder 22 verwendet werden, die folgenden geeignet modifizierten Materialien (d. h. ein Formulieren der Materialien, damit dieselben die erwünschten optischen Eigenschaften aufweisen): Acrylnitrilbutadienestyrol (ABS; ABS = acrylonitrilebutadiene styrene), Polypropylen (PP; PP = polypropylene), Polyethylenterephthalat (PET; PET = polyethylene terephthalate), glycolmodifiziertes Polyethylenterephthalat (PETG; PETG = glycol modified polyethylene terephthalate), Polyphenylenoxid (PPO; PPO = polyphenylene oxide), Flüssigkristallpolymer (LCP; LCP = liquid crystal polymer) und/oder Mischungen derselben.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Komponente 20 aus den folgenden Materialien gebildet, die modifiziert sind, um im Wesentlichen durchlässig zu sein: Acrylnitrilbutadienestyrol (ABS), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), PETG, Polyphenylenoxid (PPO) und/oder Mischungen derselben.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Komponente 22 aus den folgenden Materialien gebildet, die modifiziert sind, um im Wesentlichen absorbierend zu sein: Acrylnitrilbutadienestyrol (ABS), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyphenylenoxid (PPO), Flüssigkristallpolymer (LCP) und/oder Mischungen derselben.
Zumindest eine Linse 17 ist in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet, wobei die Linse 17 angepasst ist, um die Laserstrahlen 16 zu zumindest einer anderen Linse 24 zu leiten und/oder zu fokussieren, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse 17 beabstandet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Linse 17 irgendeine geeignete Linse sein kann; bei einem Ausführungsbeispiel jedoch ist die Linse 17 eine zylindrische fokussierende Linse.
Die Linse(en) 24 sind angepasst, um die Laserstrahlen 19 zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren und sind, nach einem Durchlaufen durch die Fokalebene F, angepasst, um die Laserstrahlen 19 zu einer vorbestimmten Breite und Länge d zu formen, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 gebildet wird, die sich in einer Ebene befindet, die das Arbeitsstück 18 enthält. Die Linie 15 ist im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung W (weiter unten erörtert) einer Translation des Arbeitsstücks 18. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abstand zwischen der Linse 17 und dem linearen Array und zwischen der Linse 17 und der Linse 24 irgendein geeigneter Abstand sein kann, wie es für eine bestimmte Anwendung erwünscht und/oder geeignet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel jedoch reicht der Abstand zwischen der Linse 17 und dem linearen Array von ungefähr 0,1 cm bis ungefähr 10 cm; und der Abstand zwischen der Linse 17 und der Linse(en) 24 reicht von ungefähr 0,1 cm bis ungefähr 20 cm.
Die Achse A der Linse(n) 24 ist im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung W einer Translation des Arbeitsstücks 18. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Linse 24 eine zylindrische fokussierende Linse, die angepasst ist, um die Laserstrahl-19-Dichte einzustellen und eine Strahldivergenz im Wesentlichen zu reduzieren. Eine derartige Reduzierung einer Strahldivergenz kann um irgendeinen erwünschten Betrag erfolgen. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt diese Strahldivergenz +/– ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 mm.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Linse 24 ein Paar von zylindrischen fokussierenden Linsen (wie in 7 und 8 gezeigt).
Die kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 ist im Allgemeinen in einer Ebene, die das Arbeitsstück 18 enthält, und ist im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung W einer Translation des Arbeitsstücks 18. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Richtung W in/aus der Seite. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 in einer Ebene, die die Grenzfläche 21 zwischen der ersten Komponente 20 und der anderen Komponente 22 enthält (wie gezeigt).
Das System 10 kann ferner ein Arbeitsstück positionierendes Bauglied 28 und/oder translierendes Bauglied 32 umfassen, im Allgemeinen in Verbindung mit einer geeigneten Hebevorrichtung 30 mit einem vorbestimmten Druck (unten weiter erörtert), die angepasst sind, um aufeinanderfolgende benachbarte Flächen des Arbeitsstücks 18, die geschweißt werden sollen, im Wesentlichen kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitdauer in einem vorbestimmten Abstand von dem Laserkopf 12 zu platzieren. Die Zeitmenge, die das Arbeitsstück 18 der Linie 15 ausgesetzt ist, kann irgendeine geeignete Zeitmenge sein; bei einem Ausführungsbeispiel kann eine derartige Zeit von ungefähr 1 Sekunde bis zu ungefähr 50 Sekunden reichen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abstand von dem Arbeitsstück 18 zu dem Laserkopf 12 variiert werden kann, wie es erwünscht ist. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt der Abstand zwischen dem Laserkopf 12 und dem Arbeitsstück 18 zwischen ungefähr 0,32 cm (1/8 Zoll) und ungefähr 25,4 cm (10 Zoll). Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen dem Laserkopf 12 und dem Arbeitsstück 18 ungefähr 17,8 cm (7 Zoll). Die Geschwindigkeit, mit der das Arbeitsstück 18 unter die Linie 15 geführt wird, kann ebenfalls irgendeine geeignete Geschwindigkeit sein, die ausreichend ist, um die Komponenten 20, 22 im Wesentlichen gleichmäßig zu schweißen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Geschwindigkeit, mit der das Arbeitsstück 18 unter die Linie 15 geführt wird, und die Anzahl von Durchgängen durch ein Berücksichtigen der folgenden Faktoren (unter anderen Faktoren) bestimmt werden können: der Schmelzpunkttemperatur der Materialien, die für die Komponenten 20, 22 verwendet werden, und der erwünschten Verbindungszusammenfalltiefe. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine derartige Geschwindigkeit zwischen ungefähr 8 mm/sek und ungefähr 50 mm/sek liegen, und die Durchgänge können von ungefähr 1 bis ungefähr 5 reichen. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Arbeitsstück 18 zweimal unter die Linie 15 geführt wird, beträgt die Geschwindigkeit ungefähr 19 mm/sek.
Es sei darauf hingewiesen, dass die kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 irgendeine Wellenlänge aufweisen kann, die geeignet ist, um die Materialien, aus denen die Komponenten 20, 22 gebildet sind, zu schweißen. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Kontinuierliche-Welle-Wellenlänge (CW-Wellenlänge; CW = continuous wave) der Laserstrahlen 16, die durch die Dioden 14 emittiert werden, und somit die Wellenlänge der Linie 15, zwischen ungefähr 780 nm CW und ungefähr 840 nm CW (dies ist der Bereich einer Durchlässigkeit durch die Komponente 20 und einer Absorption durch die Komponente 22). Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt diese Wellenlänge ungefähr 808 nm CW. Die Spektralbreite der Strahlen 16, 19/Linie 15 kann weniger als ungefähr 10 nm betragen. Bei einem Ausführungs beispiel reicht die Spektralbreite von ungefähr 5 nm bis ungefähr 7 nm. Es ist unerwartet und vorteilhafterweise festgestellt worden, dass durch ein Wählen von Materialien, aus denen die Komponenten 20, 22 gebildet sind, die eine vergleichsweise breite Absorption aufweisen, die Spektralbreite auf die unmittelbar oben erwähnten Parameter gelockert werden kann. Somit können vergleichsweise kostengünstigere und zuverlässigere Diodenlaser 14 bei einem Ausführungsbeispiel(en) wie hierin offenbart verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Komponente 20 und die zweite Komponente 22 jeweils aus zumindest einem Polymermaterial gebildet, vorausgesetzt, dass ein derartiges Material(en) gegenüber der Wellenlänge der Linie 15 durchlässig bzw. absorbierend ist. Das Arbeitsstück 18 ist angepasst, um durch ein partielles Schmelzen und Erweichen des Materials benachbart zu der Grenzfläche 21 zwischen der ersten Komponente 20 und der anderen Komponente 22 geschweißt zu werden, und ein Ermöglichen, dass die Materialien benachbart zu der Grenzfläche 21 fest werden, wodurch das Arbeitsstück 18 aus den geschweißten Komponenten 20, 22 gebildet wird.
Das Laserschweißsystem 10 kann ferner eine obere Druckplatte 26 umfassen (ein Beispiel für dieselbe ist eine wassergekühlte Druckplatte 42), die wirksam zwischen der Linse(n) 24 und der ersten Komponente 20 des Arbeitsstücks 18 angeordnet ist. Die wassergekühlte Druckplatte 42 ist unten unter Bezugnahme auf 2 und 3 detailliert erörtert. Das System 10 kann optional einen Rückkopplungssteuermechanismus C (schematisch in 1 gezeigt) umfassen, der angepasst ist, um eine optische Leistung der kontinuierlichen Linie von Laserenergie 15 zum Steuern einer Eingabeleistung an das lineare Array von zumindest zwei Dioden 14 rückzukoppeln. Bei einem Ausführungsbeispiel wirkt ein geeigneter Ablenkungsmechanismus 34 als eine Strahl-Spaltungseinrichtung, um zumindest einen Teil eines Strahls 19 zu einem geeigneten Leistungsüberwachungsgerät zu re flektieren/umzulenken, das angepasst ist, um die Lichtmenge in den kombinierten Strahlen 19 zu überwachen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Leistungsüberwachungsgerät ein Leistungsmesser 36. Ein Beispiel für einen derartigen Ablenkungsmechanismus 34 ist ein Glasbauglied, das angepasst ist, um den Strahl 19 zu spalten, wie oben beschrieben. Ein Beispiel für eine derartige Strahlspaltung/☐umlenkung beträgt ungefähr 4% der Strahlen 19. Wenn der Leistungsmesser 36 einen Abfall bei der optischen Ausgabeleistung aus dem Laserkopf 12 erfasst (wenn z. B. eine Leistung aus einer der Laserdioden 14 unter die spezifizierte Ausgabe derselben driftet), kann die Gesamtausgabeleistung des Laserkopfs 12 eingestellt werden, um das Geringerwerden/den Verlust der Leistung aus einer oder mehreren Dioden 14 zu kompensieren.
Bei einem alternativen optionalen Ausführungsbeispiel kann die Linie 15 visuell/optisch überwacht werden (manuell oder automatisch), und wenn die Linie 15 nicht von einer vorbestimmten Dichte und/oder Breite ist, kann die Ausgabeleistung des Laserkopfs 12 wie erwünscht eingestellt werden.
Das Laserschweißsystem 10 kann ferner eine wassergekühlte, wärmeleitende, maskierte Druckplatte 42 umfassen, die wirksam zwischen der Linse(n) 24 und der ersten Komponente 20 angeordnet ist und angepasst ist, um selektiv ein Durchlassen der kontinuierlichen Linie von Laserenergie 15 zu blocken, wodurch ein unerwünschtes Erwärmen des Arbeitsstücks 18 (z. B. bei Flächen des Arbeitsstücks 18, bei denen ein Schweißen unerwünscht ist) im Wesentlichen verhindert wird.
Sich nun auf 2 und 3 zusammen beziehend umfasst die wassergekühlte Druckplatte 42 bei einem Ausführungsbeispiel einen Rahmen, der eine innere Öffnung durch denselben aufweist, und zumindest einen Wasserkühlungsdurchgang 72, 74 in einer äußeren Peripherie des Rahmens. Es sei darauf hingewiesen, dass der Rahmen aus irgendeinem geeigneten Material und mit irgendeiner geeigneten Größe, Form und/oder Konfiguration gebildet sein kann. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Rahmen aus einer oder mehreren Schichten aus Aluminium, Kupfer, anderen geeignet hochleitfähigen Metallen, Legierungen derselben und/oder Kombinationen derselben gebildet.
Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, weist der Rahmen ein oberes Bauglied 54 auf, das über Befestigungsdurchbohrungen 56 an ein unteres Bauglied anbringbar ist, und die Kühlungsdurchgänge 72, 74 sind in dem unteren Rahmenbauglied. Eine erste Schicht 68 aus einem im Wesentlichen hochdurchlässigen Material wird durch den Rahmen gestützt und bedeckt im Wesentlichen die innere Öffnung, wie es gezeigt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass „hochdurchlässig" oder „im Wesentlichen hochdurchlässig" wie hierin definiert ein Material bedeuten soll, das mehr als ungefähr 85% des Lichts, das auf dasselbe auftrifft, durchlässt. Einige Beispiele für hochdurchlässige Materialen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt darauf, Quarz, Glas, klaren Kunststoff (Beispiele für denselben umfassen Polykarbonat, Acryl und/oder Kombinationen derselben) und/oder Kombinationen derselben.
Eine Maske 66 ist in einer vorbestimmten Konfiguration an der ersten Schicht 68 aus durchlässigem Material errichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Maske 66 aus irgendeinem geeigneten Material und mit irgendeiner geeigneten Dicke gebildet sein kann und durch irgendwelche geeignete Mittel, z. B. durch irgendwelche geeignete Aufbringungstechniken, errichtet werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel reicht die Maske 66 in Dicke von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 50 Mikronen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Maske 66 eine Dicke von ungefähr 5 Mikronen auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Maske 66 aus irgendeinem geeigneten, im Wesentlichen nichtdurchlässigen, hochreflektierenden Material gebildet sein kann. Wie hierin verwendet, soll „hochreflektierend" ein Material bedeuten, das zumindest 90% des Lichts, das auf dasselbe auftrifft, reflektiert. Beispiele für derartige Materialien umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf, Gold, Chrom, hochpoliertes Aluminium, hochpoliertes Silber und/oder Kombinationen derselben. Die Bezeichnung „hochpoliert" soll bedeuten, dass das Material einen Spiegelschliff aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Maske 66 Gold. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Schicht aus Silber (um bei einer Haftung der Goldschicht zu helfen) zwischen der Schicht aus Gold und der ersten durchlässigen Schicht 68 errichtet, um die Maske 66 zu bilden.
Eine zweite Schicht 70 aus einem im Wesentlichen hochdurchlässigen Material, z. B. Quarz, kann durch den Rahmen gestützt und an der Maske 66/ersten Schicht 68 errichtet werden, falls dies erwünscht ist. Die zweite Schicht 70 kann vorteilhafterweise eine gewisse Abnutzung der Platte 42 im Wesentlichen verhindern.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die ersten 68 und zweiten 70 Schichten aus Quarz gebildet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Schichten 68 und 70 von irgendeiner geeigneten Dicke sein können. Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die erste Schicht 68 aus hochdurchlässigem Material in Dicke zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 2,0 mm; und die zweite Schicht 70 aus hochdurchlässigem Material liegt in Dicke zwischen ungefähr 3,0 mm und ungefähr 20,0 mm.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Wasser optional vorgekühlt, bevor dasselbe in einen oberen Kühlungswassereinlass 58 und/oder einen unteren Kühlungswassereinlass 64 eintritt (wenn mehr als ein Kühlungsdurchgang benutzt wird). Das Wasser/abgekühlte Wasser (wenn abgekühltes Wasser verwendet wird) ist angepasst, um durch den Wasserkühlungsdurchgang(-durchgänge) 72 und/oder 74 und durch einen Auslass (Auslässe) 60 und/oder 62 zu zirkulieren, wodurch Wärme von der Druckplatte 42 entfernt wird. Wenn abgekühltes Wasser verwendet wird, kann dasselbe auf irgendeine geeignete Temperatur gekühlt sein; und bei einem Ausführungsbeispiel ist das Wasser auf eine Temperatur gekühlt, die zwischen ungefähr 12°C und ungefähr 18°C liegt.
Bei einem Ausführungsbeispiel, das sowohl die oberen 74 als auch die unteren 72 Wasserkühlungsdurchgänge verwendet, ist der obere Wasserkühlungsdurchgang 74 angepasst, um Wärme zu entfernen, die im Wesentlichen in einem oberen Bereich der Druckplatte 42 erzeugt wird, durch eine Absorption durch die Maske 66. Der untere Wasserkühlungsdurchgang 72 ist angepasst, um Wärme zu entfernen, die im Wesentlichen in einem unteren Bereich der Druckplatte 42 erzeugt wird, durch einen Kontakt mit dem Arbeitsstück 18.
Ein Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel(en) hierin umfasst ein Heben der ersten Komponente 20 und der anderen Komponente 22 gegen eine Druckplatte 26, 42; und ein Halten der Komponenten 20, 22 zusammen unter einem vorbestimmten Druck, während das Arbeitsstück positionierende 28 und translierende Bauglied 32 das Arbeitsstück 18 durch ein im Wesentlichen kontinuierliches Platzieren von aufeinanderfolgenden benachbarten Flächen des Arbeitsstücks 18, die geschweißt werden sollen, in einem vorbestimmten Abstand von dem Laserkopf 12 für eine vorbestimmte Zeitdauer abtasten lässt, wobei das Arbeitsstück 18 durch die kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 abgetastet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass irgendein geeigneter Druck verwendet werden kann, wie es erwünscht ist und von der bestimmen Anwendung abhängt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Druck zwischen ungefähr 30 psi und ungefähr 90 psi liegen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt der Druck ungefähr 60 psi.
Das Verfahren umfasst ferner ein partielles Schmelzen und Verbinden der ersten Komponente 20 und der anderen Kompo nente 22 an einer Schweißgrenzfläche 21 zwischen denselben durch Wärme, die durch die kontinuierliche Linie von Laserenergie 15 erzeugt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Arbeitsstück 18 ein oder mehrere Male abgetastet werden kann, wie es erwünscht oder von den bestimmten Materialien abhängig ist, die für die Komponenten 20, 22 verwendet werden, und/oder wie es von der bestimmten Anwendung abhängig ist. Ein Abtasten des Arbeitsstücks 18 mehr als einmal kann in einigen Fällen eine Gleichmäßigkeit einer Haftungsstärke an der Schweißgrenzfläche 21 im Wesentlichen verbessern.
Ein Verfahren zum Verwenden des Laserschweißsystems 10 umfasst ein Setzen des Laserkopfs 12 auf eine vorbestimmte Strahldivergenz, Ausgabeleistung, Betriebsstrom und/oder Temperatur. Die Energiedichte der Linie 15 kann durch ein Variieren des Abstands zwischen dem Arbeitsstück 18 und dem Laserkopf 12 eingestellt werden. Das Arbeitsstück 18 kann dann abgetastet werden, wie es oben erörtert ist.
4 ist ein Graph, der die Ausgabeleistung des Laserkopfs 12 gegen Strom bei dem Laserschweißsystem 10 der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Bediener und/oder ein Computer (nicht gezeigt), der den Rückkopplungsmechanismus C steuert, diese Informationen (hier graphisch dargestellt) verwenden, um zu bestimmen, ob eine Eingabeleistung an den Laserkopf 12 eingestellt werden sollte
5 zeigt zwei Abbildungen einer variierenden Breite der kontinuierlichen Linie von Laserenergie 15. Die Kontinuität der Linie 15 ist im Wesentlichen gleichmäßig. Die Linie 15 kann zu irgendeiner geeigneten Länge d (wie in 1 gezeigt) und/oder Breite variiert werden. Wie es in 6 gezeigt ist, beträgt die Abmessung der Linie 15 bei einem Ausführungsbeispiel ungefähr 8,6 cm (3,4 Zoll) (Länge d) mal ungefähr 0,25 cm (0,1 Zoll) (Dicke der Linie 15) an dem Arbeitsstück 18 (z. B. an der Grenzfläche 21).
Sich nun auf 7 beziehend ist dort eine Seitenansicht (entlang der schnellen Achse der Laserstrahlen 16 genommen) gezeigt, und wobei ein Ausführungsbeispiel der Linse 17 (z. B. eine zylindrische fokussierende Linse); ein Ausführungsbeispiel eines Paares von zylindrischen Linsen 24; sowie die Laserstrahlen 16, 19, die sich durch dieselbe bewegen, gezeigt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass eine oder mehrere zusätzliche Linsen jedem von den bzw. einer Mehrzahl der Strahlen 16 vor der Linse 17 zugeordnet sein können oder nicht. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Strahlen 19 zu einer Breite von ungefähr 0,42 cm (1/6 Zoll) fokussiert.
8 ist eine Vorderansicht der Ansicht von 7, 90° von derselben gedreht (entlang der langsamen Achse der Laserstrahlen 16 genommen). Diese Ansicht zeigt die Strahlen 19, die zu der Linie 15 aufgefächert sind, die eine erwünschte Länge d aufweist (der Bezugsbuchstabe d ist in 1 gezeigt).
Es sei darauf hingewiesen, dass das Ausführungsbeispiel(e) der vorliegenden Offenbarung viele Vorteile aufweisen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, derjenigen, die hier und oben erwähnt sind. Das System 10 der vorliegenden Offenbarung ermöglicht einen im Wesentlichen gleichmäßigen, homogenen Strahl/Linie 15 an dem Arbeitsstück 18. Dieser im Wesentlichen homogene Strahl/Linie 15 hilft dabei, die wesentliche Gleichmäßigkeit der Energiedichte entlang im Wesentlichen der gesamten Länge d der Linie sicherzustellen. So ist die Energiedichte entlang der Länge d des Strahls/der Linie 15 der Durchschnitt der Energie von zumindest zwei (bei einem Ausführungsbeispiel sechs) Laserdioden. Das System 10 ermöglicht ferner eine Echtzeitprozessüberwachung durch ein Steuern des Gesamtbetrags der mehreren Laserdioden 14 anstatt eines einzelnen Lasers 14.
Es ist keine Faser oder Faserbündel/-Array vorhanden, und entlang des optischen Weges wird wenig Leistung verloren. Ferner liegt ein niedrigerer Kühlungswasserverbrauch vor (ein vergleichendes Beispiel beträgt 0,08 Gallonen/min für das System 10 gegen 0,8 Gallonen/min für ein System, das die vorliegende Offenbarung nicht ausführt). Ferner noch liegen ein niedrigerer Leistungsverbrauch, zumindest zum Teil aufgrund von wenigeren verwendeten Dioden 14, und eine Ausgabeleistung, die ungefähr 40% höher ist (im Vergleich zu einem faseroptischen System), vor.
Während mehrere Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden sind, ist es für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig, dass die offenbarten Ausführungsbeispiele modifiziert werden können. Somit soll die vorhergehende Beschreibung als beispielhaft und nicht als einschränkend betrachtet werden.
Zusammenfassung
Ein Laserschweißsystem (10) umfasst einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf (12), der ein lineares Array von Laserdioden (14) aufweist, wobei jede (14) einen Laserstrahl (16) erzeugt, der angepasst ist, um ein Arbeitsstück (18) zu schweißen, das eine erste Komponente (20) und zumindest eine andere Komponente (22) aufweist, die an die Komponente (20) geschweißt werden soll. Die Komponente (20) ist im Wesentlichen durchlässig gegenüber der Laserstrahlwellenlänge, und die Komponente (22) ist im Wesentlichen absorbierend gegenüber der Wellenlänge. Eine Linse (17) ist von dem linearen Array von Laserdioden (14) beabstandet und ist angepasst, um Laserstrahlen (19) zu zumindest einer anderen Linse (24) zu leiten, die von der Linse (17) beabstandet ist, wobei die Linse (24) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu einer vorbestimmten Breite und Länge zu formen, wobei die Linse (24) ferner angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) gebildet wird, die in einer Ebene ist, die das Arbeitsstück (18) enthält, wobei die Linie (15) im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung (W) einer Translation des Arbeitsstücks (18) ist.

Claims

Ein Laserschweißsystem (10), das folgende Merkmale aufweist: einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf (12), der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden (14) in demselben aufweist, wobei jede der Dioden (14) angepasst ist, um einen Laserstrahl (16) mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen, wobei die Laserstrahlen angepasst sind, um ein Arbeitsstück (18) zu schweißen, das eine erste Komponente (20) und zumindest eine andere Komponente (22) aufweist, die an die erste Komponente (20) geschweißt werden soll, wobei die erste Komponente (20) im Wesentlichen durchlässig gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist, wobei die zumindest eine andere Komponente (22) im Wesentlichen absorbierend gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist; und eine Linse (17), die in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet ist, wobei die Linse (17) angepasst ist, um die Laserstrahlen zu zumindest einer anderen Linse (24) zu leiten, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse (17) beabstandet ist, wobei die zumindest eine andere Linse (24) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu einer vorbestimmten Breite und Länge zu formen, wobei die zumindest eine andere Linse (24) ferner angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) gebildet wird, die in einer Ebene ist, die das Arbeitsstück (18) enthält, wo bei die Linie (15) im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung (W) einer Translation des Arbeitsstücks (18) ist.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß Anspruch 1, das ferner ein das Arbeitsstück (18) positionierendes (28) und translierendes (32) Bauglied aufweist, das angepasst ist, um aufeinanderfolgende benachbarte Flächen des Arbeitsstücks (18), die geschweißt werden sollen, im Wesentlichen kontinuierlich in einem vorbestimmten Abstand von dem Laserkopf (12) für eine vorbestimmte Zeitdauer zu platzieren.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner einen Rückkopplungssteuermechanismus (C) aufweist, der angepasst ist, um eine Leistung der kontinuierlichen Linie von Laserenergie (15) zum Steuern einer Eingabeleistung an das lineare Array von zumindest zwei Dioden (14) rückzukoppeln.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das lineare Array sechs Laserdioden (14) umfasst und einen im Wesentlichen vertikalen 6 X 1-Laserdiode(14)-Stapel aufweist, und bei dem die kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) in einer Ebene ist, die eine Grenzfläche (21) zwischen der ersten Komponente (20) und der zumindest einen anderen Komponente (22) enthält.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Linse (17) eine zylindrische fokussierende Linse ist, und bei dem die zumindest eine andere Linse (24) ein Paar von zylindrischen fokussierenden Linsen ist, die angepasst sind, um die Dichte der Laserstrahlen (19) einzustellen und eine Strahldivergenz zu reduzieren.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) eine Wellenlänge, die zwischen ungefähr 780 nm und ungefähr 840 nm liegt, und eine Spektralbreite, die von ungefähr 5 nm bis ungefähr 7 nm reicht, aufweist.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner eine wassergekühlte Druckplatte (42) aufweist, die wirksam zwischen der zumindest einen anderen Linse (24) und der ersten Komponente (20) des Arbeitsstücks (18) angeordnet ist, wobei die wassergekühlte Druckplatte (42) folgende Merkmale aufweist: einen Rahmen, der eine innere Öffnung durch denselben und zumindest einen Wasserkühlungsdurchgang (72, 74) in einer äußeren Peripherie des Rahmens aufweist; eine erste Schicht (68) aus einem im Wesentlichen durchlässigen Material, die durch den Rahmen gestützt ist und die innere Öffnung im Wesentlichen bedeckt; eine Maske (66), die aus einem nichtdurchlässigen, hochreflektierenden Material gebildet ist und in einer vorbestimmten Konfiguration an der ersten Schicht (68) aus im Wesentlichen durchlässigem Material errichtet ist; und eine zweite Schicht (70) aus einem im Wesentlichen durchlässigen Material, die durch den Rahmen gestützt ist und an der Maske (66) errichtet ist; wobei die Druckplatte (42) angepasst ist, um ein Durchlassen der kontinuierlichen Linie von Laserenergie (15) selektiv zu blocken, wodurch ein unerwünschtes Erwärmen des Arbeitsstücks (18) im Wesentlichen verhindert wird.
Das Laserschweißsystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem abgekühltes Wasser angepasst ist, um durch den zumindest einen Wasserkühlungsdurchgang (72, 74) zu zirkulieren, wodurch Wärme von der Druckplatte (42) entfernt wird, und bei dem der zumindest eine Wasserkühlungsdurchgang (72, 74) folgende Merkmale aufweist: einen oberen Wasserkühlungsdurchgang (74), der angepasst ist, um Wärme zu entfernen, die im Wesentlichen in einem oberen Bereich der Druckplatte (42) erzeugt wird, durch eine Absorption durch die Maske (66); und einen unteren Wasserkühlungsdurchgang (72), der angepasst ist, um Wärme zu entfernen, die im Wesentlichen in einem unteren Bereich der Druckplatte (42) erzeugt wird, durch einen Kontakt mit dem Arbeitsstück (18).
Ein Verfahren zum Herstellen von geschweißten Arbeitsstücken (18) unter Verwendung eines Laserschweißsystems (10), wobei das Laserschweißsystem (10) folgende Merkmale aufweist: einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf (12), der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden (14) in demselben aufweist, wobei jede der Dioden (14) angepasst ist, um einen Laserstrahl (16) mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen, wobei die Laserstrahlen angepasst sind, um ein Arbeitsstück (18) zu schweißen, das eine erste Komponente (20) und zumindest eine andere Komponente (22) aufweist, die an die erste Komponente (20) geschweißt werden soll, wobei die erste Komponente (20) im Wesentlichen durchlässig gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist, wobei die zumindest eine andere Komponente (22) im Wesentlichen absorbierend gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist; und eine Linse (17), die in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet ist, wobei die Linse (17) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu zumindest einer anderen Linse (24) zu leiten, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse (17) beabstandet ist, wobei die zumindest eine andere Linse (24) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu einer vorbestimmten Breite und Länge zu formen, wobei die zumindest eine andere Linse (24) ferner angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) gebildet wird, die in einer Ebene ist, die das Arbeitsstück (18) enthält, wobei die Linie (15) im Wesentlichen orthogonal zu einer Richtung (W) einer Translation des Arbeitsstücks (18) ist; wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Heben der ersten Komponente (20) und der zumindest einen anderen Komponente (22) gegen eine Druckplatte (42); Halten der ersten Komponente (20) und der zumindest einen anderen Komponente (22) zusammen unter einem vorbestimmten Druck, während ein das Arbeitsstück (18) positionierendes (28) und translierendes (32) Bauglied aufeinanderfolgende benachbarte Flächen des Arbeitsstücks (18), die geschweißt werden sollen, im Wesentlichen kontinuierlich in einem vorbestimmten Abstand von dem Laserkopf (12) für eine vorbestimmte Zeitdauer platziert, wobei das Arbeitsstück (18) durch die kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) abgetastet wird; und partielles Schmelzen und Verbinden der ersten Komponente (20) und der zumindest einen anderen Komponente (22) an einer Schweißgrenzfläche (21) zwischen denselben durch Wärme, die durch die kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) erzeugt wird.
Ein Verfahren zum Verwenden eines Laserschweißsystems (10), wobei das System folgende Merkmale aufweist: einen Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopf (12), der ein lineares Array von zumindest zwei Laserdioden (14) in demselben aufweist, wobei jede der Dioden (14) angepasst ist, um einen Laserstrahl (16) mit einer vorbestimmten Wellenlänge und Spektralbreite zu erzeugen, wobei die Laserstrahlen angepasst sind, um ein Arbeitsstück (18) zu schweißen, das eine erste Komponente (20) und zumindest eine andere Komponente (22) aufweist, die an die erste Komponente (20) geschweißt werden soll, wobei die erste Komponente (20) im Wesentlichen durchlässig gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist, wobei die zumindest eine andere Komponente (22) im Wesentlichen absorbierend gegenüber der vorbestimmten Wellenlänge ist; und eine Linse (17), die in einem vorbestimmten Abstand von dem linearen Array beabstandet ist, wobei die Linse (17) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu zumindest einer anderen Linse (24) zu leiten, die in einem vorbestimmten Abstand von der Linse (17) beabstandet ist, wobei die zumindest eine andere Linse (24) angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu einer vorbestimmten Breite und Länge zu formen, wobei die zumindest eine andere Linse (24) ferner angepasst ist, um die Laserstrahlen (19) zu der im Wesentlichen gleichen Stelle zu fokussieren, wodurch eine kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) gebildet wird, die in einer Ebene ist, die das Arbeitsstück (18) enthält, wobei die Linie (15) im Wesentlichen orthogonal zu ei ner Richtung (W) einer Translation des Arbeitsstücks (18) ist; wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Setzen des Freiabstand-Strahlliefer-Laserkopfs (12) auf eine vorbestimmte Strahldivergenz, Ausgabeleistung, Betriebsstrom und Temperatur; Messen einer Ausgabeleistung des Laserkopfes (12); Kompensieren eines erfassten Energiedrifts durch ein Erhöhen der Leistung an den Laserkopf (12); Einstellen einer Dichte der kontinuierlichen Linie von Laserenergie (15) durch ein Variieren des Abstands zwischen dem Arbeitsstück (18) und dem Laserkopf (12); und Halten der ersten Komponente (20) und der zumindest einen anderen Komponente (22) zusammen unter einem vorbestimmten Druck, während ein das Arbeitsstück (18) positionierendes (28) und translierendes (32) Bauglied aufeinanderfolgende benachbarte Flächen des Arbeitsstücks (18), die geschweißt werden sollen, im Wesentlichen kontinuierlich in dem Abstand von dem Laserkopf (12) für eine vorbestimmte Zeitdauer platziert, wobei das Arbeitsstück (18) durch die kontinuierliche Linie von Laserenergie (15) abgetastet wird.