DE19848065C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen der Enden von rohrartigen Behältern, insbesondere von Tuben - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen der Enden von rohrartigen Behältern, insbesondere von TubenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen der Enden von
rohrförmigen Behältern, insbesondere von Tuben, nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Zahlreiche fließfähige oder pastöse Medien werden in Tuben verpackt, z. B.
Kosmetika, Zahnpasta, Schuhcreme, Salben und dergleichen. Die Tuben können
aus geeignetem metallischem Flachmaterial geformt sein, das plastisch
verformbar ist. Seit längerer Zeit wird - hauptsächlich aus ökonomischen
Gründen - Kunststoffmaterial verwendet.
Vor dem Abdichten des Endes des Vorformlings eines tubenartigen Behälters
wird dieser zunächst mit dem aufzunehmenden Material gefüllt. Die Entnahme
seite ist durch eine geeignete Kappe, einen Schraubverschluß oder dergleichen
abgeschlossen. Nach dem Befüllen erfolgt das Verschließen des Einfüllendes.
Bei plastisch verformbarem Flachmaterial ist bekannt, das Einfüllende entlang
einer Linie zu falten. Gegebenenfalls findet eine linienartige Verpressung im
Endbereich statt. Damit ist eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet. Bei
Kunststoffmaterial ist ein derartiges Verfahren nicht anwendbar. Vielmehr ist es
erforderlich, daß das aufeinandergelegte Ende verschweißt oder versiegelt wird.
Ein aus der DE 37 44 402 C2 bekanntes Verfahren zum Verschließen von tu
benartigen Behältern aus Kunststoffmaterial sieht vor, den Endabschnitt zu
nächst in geeigneter Weise durch Einwirkung von Wärme zu
erweichen oder anzuschmelzen, bevor mit Hilfe einer Preßvorrichtung eine
dichtende Naht hergestellt wird.
Das Erweichen wird dadurch herbeigeführt, daß ein Ring um das Einfüllende
herum angeordnet wird, der mit einer Reihe von Düsenöffnungen versehen ist,
über die heiße Luft auf die Außenwandung des Einfüllendes der Tube geblasen
wird. Da im Regelfall eine komplette Verschweißung erforderlich ist, muß er
hebliche Wärme von außen zugeführt werden, d. h. bis zu ca. 18 kW elektrische
Leistung. Dieses Verfahren wird heutzutage in der Verpackungsindustrie einge
setzt und ist unter der Bezeichnung "Hot-Air"-Verfahren bekannt.
Es ist ferner bekannt, apparativ analog zum Heißluftverfahren mit Hilfe von
Ultraschall oder Mikrowellenbestrahlung eine Erweichung bzw. Anschmelzung
des zu verschweißenden Endes vorzunehmen.
Bei allen Methoden ist es erforderlich, die Anschmelzung und die nachfolgende
Verpressung in nacheinanderfolgenden Produktionstakten durchzuführen, da die
Vorrichtung zum Anschmelzen des Materials räumlich nicht in Einklang mit der
Verpressungsvorrichtung gebracht werden kann. Zusätzlich ist es zumeist not
wendig, die zuerst aufgeheizten Tuben nach dem Verpressen wieder abzu
kühlen, da sonst eine ungewollte plastische Verformung entstehen und zusätz
lich das Produkt durch die Wärmebeeinflussung beeinträchtigt werden kann.
Aufgrund dieses zusätzlichen Kühlungsaufwandes ist dieses Verfahren außer
ordentlich unökonomisch.
Aus DE 22 61 388 ist ein Verfahren zum Anschweißen eines Endstücks aus
Kunststoff an einem rohrförmigen Kunststoffkörper bekanntgeworden, bei dem
das Endstück mit einem rohrartigen Abschnitt in den rohrartigen Körper einge
setzt wird. Mit Hilfe eines Lasers wird auf der Außenseite
des rohrartigen Körpers eine Bestrahlung vorgenommen, wobei
das Rohr mit dem Endstück rotiert. Eine Anpreßwelle preßt
den erwärmten Bereich zusammen und bewirkt eine Art Ver
schweißung.
Aus der DE 44 14 156 A1 ist ein Verfahren zum Verschweißen
des Einfüllendes einer Tube bekannt, bei dem das Ende der
Tube nach deren Befüllung mittels Preßbacken zusammenge
drückt und in diesem Zustand anschließend verschweißt wird,
indem Wärmeenergie beispielsweise mittels eines Lasers au
ßenseitig aufgebracht wird. Um die Tube auf diese Weise zu
verlässig zu verschließen, muß das Material über seine ge
samte Dicke aufgeschmolzen werden, was nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Verschweißen der Enden von rohrartigen
Behältern, insbesondere von Tuben, zu schaffen, die für al
le gebräuchlichen Kunststoffarten für Tuben einzusetzen
ist, die einen geringen Energieverbrauch aufweist, eine ho
he Produktionsgeschwindigkeit gewährleistet und mit einfa
chen Mitteln erstellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1
und 7 gelöst.
Naturgemäß kann der Laserstrahl nur einen Lichtpunkt oder
-fleck auf der Umfangswand erzeugen. Da es erforderlich
ist, einen um den Umfang herum laufenden ringförmigen Flä
chenbereich zu erweichen, ist eine Relativdrehung zwischen
Laserstrahl und Behälter erforderlich, sofern nur ein La
serlichtpunkt genutzt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Heizvor
richtung einen Laser auf, dessen Strahl auf die innere Um
fangswand gerichtet ist. Ferner ist eine Drehantriebsvor
richtung vorgesehen, die eine Relativdrehung des Laser
strahls gegenüber des rohrartigen Behälters erzeugt, indem
das außerhalb des Behälters angeordnete optische Umlenkele
ment in Drehung um die eigene Achse, axial zur Einfallsach
se des Laserstrahls in Drehung versetzt wird. Der Drehpunkt
des Umlenkelements ist hierbei so angeordnet, daß der Spie
gelpunkt des Umlenkspiegels genau auf der rotationssymmet
rischen Achse des rohrförmigen Behälters liegt.
Dadurch, daß der Laserstrahl auf die Innenwand des rohrförmigen Behälters
gerichtet ist, wird der Vorteil erzielt, daß derjenige Flächenbereich des rohrför
migen Behälters erwärmt wird, der zur Verschweißung unmittelbar herangezo
gen wird.
Als Umlenkelement wird vorzugsweise ein Umlenkspiegel eingesetzt, der für
die jeweilig verwendete Wellenlänge optimiert ist. Der Umlenkspiegel ist
vorzugsweise so verstellbar, daß eine Veränderung des Auslenkwinkels erreich
bar ist. Durch die Winkelverstellung kann eine Anpassung an unterschiedliche
Durchmesser der Behälter auf die Weise vorgenommen werden, daß der Laser
lichtpunkt in der Rotationsebene nach dem Umlenkspiegel in der Höhe gegen
über dem Umlenkspiegel variiert werden kann. Adaptiert auf unterschiedliche
Radien der Behälter gegenüber dem zentralen Punkt des Umlenkspiegels kann
durch eine relative Verstellung der Laserlichtpunkte auf einen höheren Punkt
(als bei Behältern mit kleineren Radien) die größere Entfernung von der Behäl
terwandung kompensiert werden. Alternativ zur Winkelveränderung des Um
lenkelements kann auch die Verstellung des Umlenkelements linear entlang der
rotationssymmetrischen Achse des rohrartigen Behälters zur Verstellung der
relativen Höhe des Laserlichtpunktes in Erwägung gezogen werden.
Es ist weiter zu bemerken, daß eine Drehung des bereits gefüllten rohrförmigen
Behälters aus verschiedenen Gründen ungünstig ist, da es bei den erforderlichen
Geschwindigkeiten wahrscheinlich ist, daß das Produkt aufgrund zentrifugal
wirkender Kräfte aus dem rohrartigen Behälter nach oben, zu dem offenen Ende
hin herausgedrückt wird. Aus diesem Grund wird der Laserstrahl bzw. der
Umlenkspiegel in Drehung versetzt. Vorzugsweise erfolgt eine Rotation des
mittleren Reflexionspunktes auf der Oberfläche des Umlenkspiegels in der
Längsachse des rohrartigen Behälters.
Mit einer geeigneten Anordnung von Laserumlenkspiegel und Behälter derart,
daß der Umlenkspiegel außerhalb des rohrförmigen Behälters angeordnet ist, ist
bei der Produktion lediglich erforderlich, den rohrförmigen Behälter unterhalb
des Umlenkspiegels zu positionieren, bevor der Erwärmungs- und Schweißvor
gang eingeleitet wird.
Ein zusätzlicher Nutzen ergibt sich, wenn statt einem zwei Umlenkelemente
eingesetzt werden. Dann wird auf der rotationssymmetrischen Achse des rohr
artigen Behälters ein Umlenkspiegel so angebracht, daß die Reflexion dieses
Umlenkspiegels den Laserstrahl genau um 90° aus der Rotationsachse des La
serstrahls versetzt, der koaxial zur rotationssymmetrischen Achse des rohrarti
gen Behälters einfällt. Im Zuge dieser versetzten Reflexion wird im Abstand des
Radius des kleinsten zu erwartenden rohrartigen Behälters von dem ersten Um
lenkelement ein zweites Umlenkelement angebracht, das die Aufgabe des ersten
Umlenkelements übernimmt. Hierdurch entsteht der Vorteil, daß mit dieser An
ordnung unter wesentlich flacheren Winkeln bei kleinen Radien der rohrartigen
Behälter gearbeitet werden kann und somit der Laserlichtpunkt nicht aufgrund
eines steilen Einfallswinkels in ein Ellipsoid verzerrt wird, wodurch das Ener
gieprofil und die Verschweißung nachteilig beeinflußt würde.
Die Anordnung mit zwei Umlenkspiegeln wird asymmetrisch rotiert, wobei der
erste Umlenkspiegel, analog der Ausgestaltung mit nur einem Umlenkelement,
achssymmetrisch zum rohrartigen Behälter angeordnet ist und das zweite Um
lenkelement auf einer rotationssymmetrischen Bahn läuft.
Da eine Rotation des Behälters nicht erforderlich ist und keine Teile aus dem
Weg der Preßbacken der Preßvorrichtung entfernt werden müssen, bevor der
Preßvorgang eingeleitet wird, und da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch nicht mehrere Produktionsschritte zur Verschweißung erforderlich sind, ist
die Produktionsgeschwindigkeit bei der Erfindung außerordentlich hoch.
In besonderen Fällen kann es zur Erzielung einer wirksamen bzw. schmuck
mäßigen Schweißnaht nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft sein,
eine weitere Antriebsvorrichtung vorzusehen. Diese erzeugt während der ko
axialen Rotation des Umlenkspiegels eine um 90° versetzte, linear oszillierende
Bewegung des Umlenkspiegels. Die erzeugte oszillierende Relativbewegung
von rohrförmigem Behälter und Laserstrahl führt beispielsweise zu einer wel
lenförmigen Verschweißungsnaht. Vorzugsweise wird die Haltevorrichtung des
rohrartigen Behälters in eine oszillierende Bewegung versetzt, so daß der Licht
punkt des Laserstrahls auf der Umfangswand des rohrförmigen Behälters eine
Wellenlinie erzeugt, wenn er gleichzeitig einer Rotation unterworfen ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine
Strahlformungsvorrichtung vorgesehen ist, die das Energieverteilungsprofil des
Laserstrahls für die jeweilige Verschweißung optimiert. Dies entspricht im
Regelfall einer in die Länge gezogenen, daher definiert, elliptisch ausgeformten.
Gauß'schen Kurve, d. h. dem transversalen, elektromagnetischen Mode 00 Profil
eines Laserstrahls. Auf diese Weise wird ein weicher Übergang zwischen der
Schmelzzone und der umgebenden, nicht umzuschmelzenden Zone erzeugt,
wodurch eine spannungsarme und saubere Schweißnaht gewährleistet wird.
Für die Erzeugung eines wirksamen Laserstrahls sieht eine Ausgestaltung der
Erfindung einen CO2-Laser vor. Die Standardwellenlänge dieses Lasers liegt
zwischen 9 und 12 µm. Bei diesem Wellenlängenbereich ist eine komplette
Umschmelzung des Materials zu erwarten.
Wird ein Laser mit einer Wellenlänge um 1 µm herum verwendet, ergibt sich
eine Tiefenwirkung des Laserstrahls, mittels derer zuerst das Material des rohr
artigen Behälters im Inneren erwärmt wird und von dort an, dem Temperatur
koeffizienten des Materials folgend, die Materialschichten von innen nach
außen. Das heißt der Laserstrahl durchdringt die oberen Materialschichten, ohne
diese anzuschmelzen und bewirkt erst in den inneren Materialschichten eine
Schmelzwirkung. Dieses Verfahren kann bei bestimmten für den CO2-Wellen
längenbereich durchlässigen Kunststoffen verwendet werden.
Vorzuziehen ist allerdings im Regelfall bei den meisten Kunststoffen eine Wel
lenlänge von 10 µm, um eine sichere und vollständige Verschweißung zu errei
chen, darüber hinaus ist diese Wellenlänge kostengünstig mit einem Kohlen
stoffdioxid-Laser zu erreichen.
Je nach Art des für den tubenartigen Behälter verwendeten Materials tritt ein
Teil der Laserstrahlung durch die Behälterwandung hindurch und trägt daher
zur Erwärmung des Materials nicht bei.
Um den hindurchgetretenen Strahlungsanteil ebenfalls verfügbar zu machen,
sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß mit dem Umlenkelement ein
Reflektor gekoppelt ist, der die hindurchtretende Laserstrahlung zurück auf den
Umfang des Nutzbereichs reflektiert. Um zu verhindern, daß die reflektierte
Strahlung unmittelbar zurück in den Laserresonator gelangen kann und diesen
beschädigt oder seinen Betrieb gefährden kann, ist es vorteilhaft, den reflek
tierten Strahl auf eine Stelle zu richten, die gegenüber der Auftreffstelle des La
serstrahls in Umfangsrichtung um einen gewissen Betrag versetzt liegt. Bei die
ser Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch erforderlich, daß der äußere Re
flexionsspiegel entfernt werden muß, bevor ein Verpressen in der Preßvorrich
tung stattfindet. Es ist jedoch auch denkbar, den Halter für den rohrartigen Be
hälter zum Verpressen abzusenken, bevor die Preßbacken zur Einwirkung ge
langen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Heizvorrichtung in gerin
gem Abstand zur Preßvorrichtung anzuordnen, um eine Relativbewegung zwi
schen äußerem Reflektor und tubenartigem Behälter zu vermeiden.
Die notwendige Rotationsgeschwindigkeit zur Erzielung einer möglichst opti
malen, vollständigen Verschweißung hängt direkt von allen anderen Parametern
der Vorrichtung ab, insbesondere von der Kunststoffart und der zur Verfügung
stehenden Laserleistung. Die Werte hierfür lassen sich bisher nur experimentell
ermitteln. Bei einer Laserquelle von etwa 100 Watt Ausgangsleistung einer Ver
schweißungsnahtbreite von etwa 5 mm und einem Tubus aus Polyethylen mit 28
mm Durchmesser erbringt eine Rotation von etwa 450 Umdrehungen pro Mi
nute eine ausreichende Qualität der Verschweißung. Die Rotationsgeschwindig
keit ist je nach Laserleistung, Nahtbreite, Wellenlänge, Tubenmaterial und
Strahlprofil anzupassen.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Vorrichtung ist apparativ
relativ wenig aufwendig und benötigt vor allen Dingen sehr wenig Energieein
satz. Der durchschnittliche elektrische Energiebedarf der Vorrichtung beträgt
ca. 1 kW. Ferner wird das Füllgut im rohrförmigen Behälter nicht beeinträchtigt
und spritzt bei dem Erwärmungsvorgang auch nicht heraus. Bei der Verwen
dung eines Umlenkspiegels, der den Laserstrahl gegen die Umfangswandung
des rohrförmigen Behälters richtet, findet durch seine Rotation eine Selbstreini
gung statt, sollte sich Material an der Spiegelfläche absetzen. Wie weithin be
kannt, besteht auch die Möglichkeit, die Strahlvorrichtung durch eine für die
eingesetzte Wellenlänge vollständig transmissive Schutzplatte zusätzlich abzu
schließen. Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe
Produktionsgeschwindigkeit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung nach
der Erfindung.
Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 3 in perspektivischer Ansicht.
Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach
der Erfindung.
Fig. 6 zeigt perspektivisch die Vorrichtung nach Fig. 5.
In Fig. 1 ist ein rohrartiger Behälter 10 zu erkennen, der aus einem rohrförmigen
Mantel 12 besteht und einem Schraubverschluß 14 an einem Ende, mit dem der
Behälter 10 verschlossen ist. Die Art des Verschlusses hat hier keine Bedeu
tung. Wesentlich ist, daß Füllgut 16 im rohrförmigen Behälter 10 nicht nach
unten austreten kann.
Eine nicht näher dargestellte Haltevorrichtung 18 hält den Behälter 10 am Ver
schluß 14 in aufrechter Lage. Die Haltevorrichtung 18 kann z. B. linear bewegt
werden, beispielsweise in Richtung der Zeichenebene. Es versteht sich, daß die
Haltevorrichtung 18 eine Vielzahl von derartigen Behältern halten kann, um sie
nacheinander in eine Position zu bringen, die in der Fig. 1 dargestellt ist. Die
Befüllung des Behälters 10 mit dem Füllgut 16 erfolgt in einer separaten Sta
tion.
Das obere Ende des Behälters 10 bzw. des Mantels 12 ist offen, wie bei 20 an
gedeutet. Oberhalb des Behälters 10 ist ein Umlenkspiegel 22 angeordnet, über
den eine Laserlichtquelle 24 ihren Strahl 26 auf die Innenwandung des Mantels
12 richtet. Der Spiegel 22 rotiert um die Längsachse des rohrförmigen Behälters
10, wobei der Reflexionspunkt des Spiegels 22 auf dieser Achse liegt. Dadurch
wird ein ringförmiger Bereich der Innenwandung im Öffnungsbereich bestrahlt
und bei entsprechender Energie des Laserstrahls 26 erwärmt. In Fig. 2 ist der
Umlenkspiegel 22 angedeutet, wie er bei 28 um die Längsachse des Behälters
10 drehbar gelagert ist, wobei die Welle 30 ein Zahnrad 32 aufweist, das mit ei
nem Zahnrad 34 kämmt, das von dem Antriebsmotor 36 angetrieben ist. Die
Drehzahl des Spiegels 22 beträgt einige Umdrehungen pro Minute, kann jedoch
viel höher sein, je nach Energie des Laserstrahls 26.
Der Spiegel 22 kann auch in seiner Winkelstellung verändert werden, wie durch
Doppelpfeil 23 angedeutet. Hierdurch wird eine Anpassung an den Radius des
Behälters 10 erhalten, denn die Höhe des Lichtpunktes an der Behälterwandung
ändert sich entsprechend. Alternativ kann auch der Spiegel 22 in seiner Höhe
verstellt werden. Dies ist durch Pfeil 25 in Fig. 1 angedeutet, wobei Laserquelle
24 und Spiegel 22 eine Einheit sind.
Während der Relativrotation von Laserstrahl 26 und Behälter 10 kann außerdem
eine translatorische Bewegung stattfinden, z. B. in der Form, daß die Haltevor
richtung 18 in Längsrichtung des Behälters 10 oszillierend angetrieben wird,
wie durch den Doppelpfeil 38 angedeutet. Die entsprechende Antriebsvorrich
tung ist nicht dargestellt. Auf diese Weise wird ein wellenförmiger Bereich der
Innenwandung des Behälters 10 bestrahlt.
Mit der beschriebenen Vorrichtung kann mithin ein Umfangbereich der Innen
wandung erwärmt und angeschmolzen werden, so daß bei der sich an den Ferti
gungsgang anschließenden Verpressung in einer Preßvorrichtung mittels
Backen 40, 42 das zuvor offene Ende 20 des Behälters 10 zusammengepreßt
und verschweißt wird.
Die gezeigte Vorrichtung ist nicht beschränkt auf die Anwendung von Kunst
stoffmaterial für die rohrförmigen Behälter, vielmehr kann auch metallisches
Material in Frage kommen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind Teile, die mit denen nach
Fig. 1 und 2 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, denen ein "a"
hinzugesetzt ist. Man erkennt, daß ein erster Umlenkspiegel 22a vorgesehen ist,
dessen Rotationsachse mit der Längsachse des rohrförmigen Behälters 12a ko
axial ist und in der Achse des Laserstrahls 26a liegt. Der Strahl wird vom Spie
gel 22a auf einen weiteren Umlenkspiegel 46 abgelenkt, der knapp oberhalb des
rohrförmigen Behälters 12a angeordnet ist in einem seitlichen bzw. radialen Ab
stand. Dieser Abstand entspricht einem Maß, das gleich ist dem kleinsten Ra
dius eines zu verschweißenden Behälters 12a. Die Halterung des Spiegels 46 ist
über einen Arm 48 mit der Halterung des Spiegels 22a verbunden. Dadurch ro
tiert der Spiegel 46 zusammen mit dem Spiegel 22a, so daß in gleicher Weise
wie zu Fig. 1 beschrieben, ein linien- oder ringförmiger Bereich auf der Innen
wandung des Behälters 12a bestrahlt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil,
daß die Auftreffrichtung des Laserstrahls auf die Behälterwandung viel steiler
ist als dies für einen einzelnen Spiegel 22 gemäß Fig. 1 der Fall sein kann. Da
durch wird eine gleichmäßigere Energieverteilung bei höherer Strahlungs
leistung erhalten.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 werden Teile, die mit denen
nach Fig. 1 und 2 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, denen ein
"b" hinzugefügt ist.
Die Anordnung des Umlenkspiegels 22b entspricht annähernd derjenigen nach
den Fig. 1 bzw. 3 und 4, d. h. die Drehachse des Spiegels 22b liegt auf der glei
chen Achse wie die des Behälters 12b und fällt zusammen mit der Achse des
Laserstrahls 26b. Ein zweiter Umlenkspiegel 50 befindet sich außerhalb des Be
hälters 12b. Seine Halterung ist über einen Winkelarm 52 mit der Halterung für
den Spiegel 12b verbunden, so daß beide Spiegel 22b, 50 gemeinsam rotieren.
Der Spiegel 50 ist so angeordnet, daß er den durch die Wandung des Behälters
12b hindurchtretenden Strahl annähernd in die gleiche Richtung zurück reflek
tiert. Der Lichtpunkt des vom Spiegel 50 kommenden reflektierten Strahls liegt
in gleicher Höhe wie der Lichtpunkt des vom Spiegel 22b kommenden Strahls,
ist jedoch in Umfangsrichtung leicht versetzt, damit nicht eine Rückreflexion in
den Resonator des Lasers erfolgt.
Claims (13)
1. Verfahren zum Verschweißen der Enden von rohrartigen,
mit einem fließfähigen Medium gefüllten Behältern,
insbesondere von Tuben, aus durch Wärme erweichbarem
bzw. schmelzbarem dünnwandigem flachen Material, bei
dem der rohrförmige Behälter so gehalten wird, daß das
zu verschweißende zunächst offene Ende zugänglich ist,
der rohrförmige Behälter am zugänglichen Ende über ei
nen Umfangsbereich auf eine Temperatur erwärmt wird,
bei der er verschweißbar ist, und das erwärmte Ende an
schließend entlang einer länglichen quer zur Längs
erstreckung des Behälters verlaufenden Schweißnaht zu
sammengepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der rohrförmige Behälter (10) stationär gehalten wird,
- b) ein Laserstrahl über ein Umlenkelement (22) außer halb des rohrförmigen Behälters (10) auf die Innenwand des rohrartigen Behälters (10) gerichtet wird und
- c) das Umlenkelement (22) in Drehung versetzt wird zur Erwärmung des Umfangbereiches.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Umlenkelement (22) um die Achse des rohrförmigen
Behälters (10) gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß eine weitere Antriebsvorrichtung eine oszil
lierende Relativbewegung (38) von rohrförmigem Behäl
ter (10) und Laserstrahl (26) während der Rotation er
zeugt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein CO2-Laser verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Lasers zwi
schen 0,3 und 20 µm liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Rotation minde
stens eine Umdrehung pro Minute beträgt.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorstehenden Ansprüche, mit einer Haltevorrich
tung, in welcher der rohrförmige Behälter stationär so
gehalten ist, daß das zu verschweißende nach oben zei
gende Ende zugänglich ist, einem oberhalb des Behäl
ters drehbar gelagerten Umlenkelement, das von einer
Drehantriebsvorrichtung in Drehung gesetzt wird, einem
Laser, dessen Strahl auf das Umlenkelement gerichtet
ist derart, daß der von dem Umlenkelement kommende La
serstrahl auf die Innenseite des Behälters nahe dem
oberen Ende gerichtet wird und einen Umfangsbereich
des Behälters erwärmt, und einer Preßvorrichtung, die
das obere Ende des Behälters zusammenpreßt zur Bildung
einer quer zur Achse des Behälters verlaufenden
Schweißnaht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Umlenkelement ein Umlenkspiegel (22) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Umlenkelement zwecks Anpassung an
den Durchmesser des rohrförmigen Behälters so ver
stellbar ist, daß eine Veränderung des Auslenkwinkels
erzeugt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Umlenkelement ein Reflek
tor gekoppelt ist, der auf der Außenseite des rohrför
migen Behälters angeordnet ist für die Reflexion der
durch die Behälterwandung hindurchtretenden Strahlung
zurück auf den bestrahlten Umfangsbereich.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor so angeordnet ist, daß die reflek
tierte Strahlung an einer Stelle am Behälter auf
trifft, die in Umfangsrichtung gesehen gegenüber der
Auftreffstelle der vom Umlenkelement kommenden Strah
lung versetzt liegt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster Umlenkspiegel in der Achse des Laser
strahls und ein zweiter Umlenkspiegel darunter, jedoch
radial versetzt dazu, angeordnet ist, von dem der La
serstrahl auf die Innenwandung des rohrförmigen Behäl
ters gerichtet wird, wobei die beiden Umlenkspiegel um
die Längsachse des rohrförmigen Behälters in Rotation
versetzt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand des zweiten Umlenkspiegels von der
Achse des Laserstrahls etwa gleich dem Radius des
kleinsten rohrförmigen Behälters ist.
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