WO2013053595A1 - Verfahren und vorrichtung zum fügen und trennen von werkstücken mit einem elektronenstrahl im nicht-vakuum - Google Patents

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WO2013053595A1
WO2013053595A1 PCT/EP2012/068855 EP2012068855W WO2013053595A1 WO 2013053595 A1 WO2013053595 A1 WO 2013053595A1 EP 2012068855 W EP2012068855 W EP 2012068855W WO 2013053595 A1 WO2013053595 A1 WO 2013053595A1
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WO
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electron beam
electrodes
workpiece
joining
arc
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Application number
PCT/EP2012/068855
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French (fr)
Inventor
Friedrich-Wilhelm Bach
Thomas Hassel
Alexander Beniyash
Rudolf Konya
Nils Murray
Original Assignee
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/10—Non-vacuum electron beam-welding or cutting

Definitions

  • the invention relates to a method for joining or separating workpieces with an electron beam in non-vacuum according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a joining and / or separating device with an electron beam generator according to the preamble of claim 8.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for joining or separating workpieces with an electron beam, which can be used much more easily in modern production plants.
  • This object is achieved according to claim 1 by a method for joining and / or separating workpieces with an electron beam in non-vacuum, wherein an electron beam is emitted by an electron beam generator and impinges on the workpiece or workpieces, wherein at least one arc is generated, at least on a portion of the electron beam from the electron gun to the workpiece along the electron beam at a distance from the center of the electron beam that the arc affects the electron beam.
  • the inventive method is designed to be carried out in a non-vacuum, so that no appropriate measures and components are required to produce and maintain a vacuum at the joining or separation point.
  • the method according to the invention can be implemented simply and cost-effectively by generating at least one arc, which influences the electron beam in accordance with the further characterizing features of claim 1.
  • the method can be carried out in particular directly in the atmosphere.
  • the arc can be generated directly in the air atmosphere.
  • a further advantage of the invention is its good usability in modern, robot-supported production plants.
  • the method according to the invention also allows the arc (s) to run outside the electron gun and to influence the electron beam.
  • This has the advantage that the electron beam can also be focused outside the electron gun by the arc or the arcs.
  • known proposals such. B.
  • the electron beam is shielded only within the electron beam gun. As soon as the electron beam leaves the electron beam gun, its intensity diminishes because it scatters. Therefore, in the prior art, only immediately after the exit of the electron beam can an adequate power for joining or separating Workpieces are provided, d. H. the usable working range is very low.
  • the present invention allows a much greater working range of the electron beam, as it can be favorably influenced by the arc outside the electron gun, in particular with respect to a dispersion of the electron beam.
  • the penetration depth of the electron beam when producing the weld or during separation can easily be increased by 50% compared to known methods and devices with the invention. This opens up considerably larger areas of application in the industrial automated machining of workpieces. In particular, the process can be carried out in the atmosphere.
  • a further advantage of the invention is that an electron beam generator with a reduced acceleration voltage can be used, which additionally has a favorable effect on the costs for the realization of the invention, as is the case with so-called "cosmetic seams" While electron beam guns with an acceleration voltage of 1 50 to 1 75 kV have hitherto had to be used, an electron beam gun with an acceleration voltage of only 60 to 80 kV can be used to implement the invention, which leads to further advantages For example, the X-ray protective measures can be reduced, resulting in further weight and cost savings and easier to implement, further improving the robot's capability of the device.
  • the electron beam strikes the workpiece in a more concentrated manner, so that it can penetrate comparatively deeper into the workpiece, since a higher power density is achieved by the reduction in the scattering and a focusing of the electron beam by the magnetic fields of the arc or of the arcs , compared to prior art methods.
  • the entire weld joint can be improved.
  • the arc or arcs can affect the electron beam in various ways, which can be combined with each other, as explained below.
  • At least a portion of the electron beam passes through the plasma formed by the arc.
  • This has the advantage that the electron beam is shielded by the plasma from the surrounding atmosphere, so that thereby caused Zer- scattering effects of the electron beam are minimized.
  • the plasma formed by the arc is characterized by a very low density of matter, in particular a significantly lower density than that of the air atmosphere, which has the advantage that significantly fewer molecules are in the way of the electron beam and can influence this than in the surrounding atmosphere.
  • the electron beam is influenced by the magnetic field formed by the arc.
  • the arc acts as a conductor.
  • the magnetic field generated around the current conductor formed by the arc acts at least in the subsection in which the arc runs along the electron beam, supporting and focusing on the electron beam as a result of the magnetic forces acting on the electrons of the electron beam.
  • the electron beam extends in the heat field generated by the arc. This also allows the electron beam to be additionally supported, i. H .
  • the heat field also counteracts dispersion of the electron beam.
  • At least three arcs are generated, which extend on at least a portion of the electron beam from the electron gun to the workpiece along the electron beam.
  • the at least three arcs are arranged at least near the point at which the electron beam is emitted by the electron gun around the electron beam.
  • these z. B. offset by 1 20 ° evenly around the electron beam in the region of the exit point of the electron beam from the electron gun.
  • the arcs initially run separately from one another and are at least partially united on their way to the workpiece.
  • the effect occurs that the electron beam, in turn, so to say attracts the arcs surrounding it on the way to the workpiece.
  • the arcs extend to the workpiece.
  • the arcs are combined in the region of the point of impact of the electron beam on the workpiece with the electron beam. This has the advantage that for Work increasingly towards more intense support of the electron beam through the arcs.
  • the energy acting on the workpiece by the arcs can also be used to support the joining or cutting of the workpiece, so that a plurality of mutual synergy effects can be utilized.
  • the electron beam in the region of the workpiece stabilized by a plasma formed by him or the arcs.
  • the electron beam runs in the central axis of the arcs.
  • the arc is generated starting from one or more first electrodes towards one or more second electrodes.
  • at least three first electrodes are arranged around the electron beam. This has the advantage that at least three arcs can be generated by such an arrangement of first electrodes, which are arranged around the electron beam at least in a certain section of the electron beam.
  • the first electrode or the first electrodes are arranged closer to the point at which the electron beam is emitted by the electron gun than the second electrode or the second electrodes.
  • the first electrode or the first electrodes are cathodes.
  • the second electrode or the second electrodes are anodes.
  • the current thus flows from the first to the second electrode.
  • the force acting direction of the magnetic field formed thereby is particularly suitable for supporting the electron beam.
  • the workpiece or the workpieces during the implementation of the method at least temporarily forms an electrode for the arc, in particular the anode.
  • This has the advantage that the arc or the arcs extend as far as the workpiece, so that the electron beam can be supported as far as the workpiece by the arc or the arcs.
  • the workpiece is then made of electrically conductive material workpiece or at least partially electrically conductive workpiece such. B. a metallic material.
  • one or more intermediate electrodes which are arranged between see the first electrode or the first electrode and the workpiece, the second electrode, and in a second phase of the method, the first phase follows, the workpiece forms at least part of the second electrodes or all the second electrodes.
  • the arc or the arcs can initially be established in a defined environment between the first electrodes and the intermediate electrodes. If these arcs stabilized, switching to the workpiece is done as second electrodes. The arcs then extend to the workpiece, which has the advantages of supporting the electron beam as explained above up to the workpiece. The fact that the arcs extend to the workpiece, the distance between the electron beam generator and the workpiece is bridged.
  • the power of the electron beam available to the workpiece for joining or cutting is substantially constant and practically does not vary depending on the distance between the electron gun and the workpiece as long as the distance is kept within certain limits. This results in an improved insensitivity of the method according to the invention with respect to small distance variations, as described for. B. occur on workpieces with uneven surface.
  • the plurality of arcs have substantially equally strong magnetic fields, wherein the current flow direction in the arcs is the same. This can be z. Example, be realized in that a current control is carried out in the arcs, so that the current flowing in the electric arcs are substantially equal. By substantially equal magnetic fields of the electron beam can be supported symmetrically.
  • the intermediate electrode or the intermediate electrodes can, for. B. be made of copper.
  • cathodes are particularly suitable tungsten cathodes, but also melting cathodes are advantageously used.
  • the first and / or second electrodes may be formed as ring electrodes, through which the electron beam is passed, or as individual electrodes. In the case of single electrodes, these z. B. have conical tips.
  • a joining and / or separating device with an electron gun, the is arranged to emit an electron beam on a workpiece or multiple workpieces, wherein the joining and / or separating means comprises an arc generator which is adapted to generate at least one arc, at least on a portion of the electron beam from the electron gun to the workpiece along the electron beam at such a distance from the center of the electron beam that the arc affects the electron beam.
  • the joining and / or separating device can be realized more cost-effectively compared to known devices and be used more flexibly, as already explained above for the inventive method.
  • the arc generator has one or more first electrodes and one or more second electrodes, wherein the first electrode or the first electrodes are arranged closer to the point at which the electron beam is emitted by the electron gun. as the second electrode and the second electrodes, respectively.
  • the first electrode or first electrodes are cathodes and the second electrode or the second electrodes are anodes.
  • the joining and / or separating device has one or more neutrons which are arranged in the direction of the electron beam between the first electrodes and the second electrodes.
  • the arc generator has an electrical energy supply device for supplying the first and second electrodes with electrical energy and a control unit, wherein the control unit is configured to control the energy supply from the power supply device to the first and second electrodes such that at least an arc from the first to the second electrodes is generated and maintained. If multiple arcs are generated, it is advantageous if the control unit is designed to be multichannel, in order to regulate several separate arcs separated from one another with regard to the energy supply.
  • the control unit can have the regulation of the energy supply, in particular in the form of a current regulator, by means of which the current flowing through the arc is regulated to a desired value.
  • the control unit may, in particular, comprise a serial, self-regulating control circuit for regulating the supply of energy from the energy supply device to the first and second electrodes.
  • control unit z. B. have a computer, z. In the form of a microprocessor or microcontroller on which a computer program is executed, thereby carrying out the method.
  • the joining and / or separating device has one or more intermediate electrodes, which are arranged between the first electrode or the first electrodes and the workpiece and / or during a first phase of the operation of the joining and / or or separation means forming the second electrodes, and in at least one power supply line from the power supply means to the intermediate electrode or one of the intermediate electrodes, a power supply breaker is arranged, which is controllable via the control unit, wherein the control unit is adapted to generate the arc from the first electrodes to the intermediate electrodes to actuate the power supply breaker, whereby at least one of the intermediate electrodes is disconnected from the power source.
  • the power supply breaker may, for. B. be implemented as a switch with on / off function or as a switch, z. B. as an electromechanical switch or as a semiconductor switch.
  • the power supply device is electrically connected to the workpiece or connectable, for. Example, via a switch, so that in a second phase of the operation of the joining and / or separating device, which follows the first phase, the workpiece forms at least a portion of the second electrode or all the second electrodes.
  • Figure 1 - a joining and / or separating device in the first phase of operation
  • Figure 3 an arrangement of first electrodes in a plan view
  • FIG. 1 shows a joining and / or separating device in a first operating phase in a lateral view. Hatched elements are shown in a sectional view.
  • the joining and / or separating device has an electron beam generator 1, for. B. a Elektronenstrahlkan- none of the type PTR25-1 75-TU. From the electron gun 1 exits at a point 9, an electron beam 2.
  • the electron beam 2 is directed onto a workpiece 4, 5 and impinges there.
  • the workpiece 4, 5 may, for. B. consist of two parts to be connected via a welded joint 23.
  • the joining and / or separating device furthermore has as first electrodes three cathodes 7 which are arranged around the electron beam 2.
  • the cathodes 7 are each offset by an angle of 1.degree. To 20.degree., As can be seen in the plan view (from the perspective of the electron gun 1) in FIG.
  • the cathodes 7 can z. B. rod-shaped and, as also shown in Figure 3, have peaks 30, z. B. cone-shaped tips.
  • the cathodes 7 are arranged with respect to their longitudinal axes at an angle of approximately 90 ° to the direction of the electron beam 2.
  • the cathodes 7 can also be arranged in a different positive or negative angle.
  • the neutrons 16, 18, 20 are not connected to a potential, i. H . they are floating.
  • the Neutroden can z. B. be formed as copper rings.
  • Below the described arrangement of the Neutroden 16, 18, 20 and the insulators 17, 19 is an annular anode 8, which is effective as an intermediate electrode in the first phase of operation of the joining and / or separating device.
  • the annular anode 8 and the cathode 7 may, for. B. be made of tungsten.
  • the annular anode 8 is isolated via a further insulator 21 with respect to the neutrode 20.
  • the insulators 17, 19, 21 may, for. B. made of Teflon or ceramic.
  • the joining and / or separating device has a power supply device 1 1, z. B. a power source or a voltage source.
  • the electrical power supply device 1 1 is connected to a control unit 1 0.
  • the control unit 1 0 is connected to electrical lines 1 2 with the cathodes 7.
  • the control unit 10 is connected via a respective electrical line 1 2 with a cathode 7, so that separate electrical circuits can be realized.
  • the power supply device 1 1 is electrically connected via a power supply line 22 via a power supply breaker 1 3 with the annular anode 8.
  • the power supply breaker 13 is shown in this case as a switch with an on / off function, with other implementations, with which a current flow through the power supply line 22 can be interrupted, can be provided.
  • the power supply breaker 1 3 can be controlled by the control unit 10 via a control line 14.
  • the power supply device 1 1 is further connected via a power supply line 1 5 with the workpiece 4, 5, which should represent a common ground potential in the example shown.
  • arcs 3 are generated between the cathodes 7 and the annular anode 8. These run at least in a section 6 along the electron beam 2.
  • the power supply breaker 13 is turned on, so that a current from the control unit 10 via the energy supply supply lines 12 to the cathodes 7, from these via the arcs 3 to the annular anode 8 and back via the power supply breaker 13 and the power supply line 22 to the power supply device 1 1 can flow.
  • the control unit 10 actuates the power supply breaker 13 via the control line 14, so that the power supply line 22 is disconnected and there is no more galvanic connection between the annular anode 8 and the energy supply device 1 1.
  • the second operating phase is introduced, which is shown in FIG.
  • the arcs 3 now go directly to the workpiece 4, 5, which now acts as a second electrode for the arcs 3.
  • the arcs 3 extend along a lengthened section 6 along the electron beam 2 and strike the workpiece 4, 5 in the region of the weld seam 23 to be produced.
  • the arcs 3 approach toward the workpiece 4, 5 the electron beam 2, which runs centrally between the arcs 3, continues to converge in the vicinity of the workpiece 4, 5 with the electron beam 2.
  • FIG. 3 shows the cathodes 7 from the perspective of the electron gun 1.
  • the electron beam 2 extending centrally between the cathodes 7 can be seen.
  • FIG. 4 shows the electron beam 2 and the three arcs 3.
  • Arrows with dashed lines represent the magnetic fields generated by the arcs 3.
  • the magnetic fields of the arcs 3 in the same direction around them as the outer magnetic field formed by the electron beam 2, which is also shown by arrows with dashed lines.
  • the magnetic fields of the arcs 3 generate the center of the electron beam 2 towards acting forces 40, which are simplified here represented by three arrows. This leads to an advantageous stabilization and focusing of the electron beam 2 over an extended path up to the workpiece 4, 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen oder Trennen von Werkstücken (4, 5) mit einem Elektronenstrahl (2) im Nicht-Vakuum, wobei ein Elektronenstrahl (2) von einem Elektronenstrahlerzeuger (1) abgegeben wird und auf das Werkstück (4, 5) bzw. die Werkstücke (4, 5) auftrifft, wobei wenigstens ein Lichtbogen (3) erzeugt wird, der wenigstens auf einem Teilabschnitt (6) des Elektronenstrahls (2) von dem Elektronenstrahlerzeuger (1) zu dem Werkstück (4, 5) entlang des Elektronenstrahls (2) in einem solchen Abstand vom Zentrum des Elektronenstrahls (2) verläuft, dass der Lichtbogen (3) den Elektronenstrahl (2) beeinflusst. Die Erfindung betrifft ferner eine Füge- und/oder Trenneinrichtung mit einem Elektronenstrahlerzeuger.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM FÜGEN UND TRENNEN VON WERKSTÜCKEN MIT EINEM ELEKTRONENSTRAHL IM NICHT -VAKUUM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen oder Trennen von Werkstücken mit einem Elektronenstrahl im Nicht-Vakuum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft ferner eine Füge- und/oder Trenneinrichtung mit einem Elektronenstrahlerzeuger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Verfahren und Vorrichtungen zum Fügen, z. B. durch Schweißen, von Werkstücken mittels Elektronenstrahlen sind bekannt, z. B. aus der DE 1 199 41 6 A1 . Bei solchen Elektronenstrahlschweißanlagen ist zur Aufrechterhaltung des E- lektronenstrahls ein Vakuum nötig, was ungünstig ist für moderne, Robotergestützte Fertigungsanlagen . Aus der US 2006/0043075 A1 geht der Vorschlag hervor, einen Elektronenstrahl durch ein von einem Plasmagenerator erzeugtes Plasma von der Umgebung abzuschirmen. Der dort vorgeschlagene Aufbau ist für einen Einsatz in der automatisierten Fertigung unter Verwendung von Ferti- gungsrobotern zu komplex.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Fügen oder Trennen von Werkstücken mit einem Elektronenstrahl anzugeben, die wesentlich einfacher in modernen Produktionsanlagen einsetz- bar sind. Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zum Fügen und oder Trennen von Werkstücken mit einem Elektronenstrahl im NichtVakuum, wobei ein Elektronenstrahl von einem Elektronenstrahlerzeuger abgegeben wird und auf das Werkstück bzw. die Werkstücke auftrifft, wobei we- nigstens ein Lichtbogen erzeugt wird, der wenigstens auf einem Teilabschnitt des Elektronenstrahls von dem Elektronenstrahlerzeuger zu dem Werkstück entlang des Elektronenstrahls in einem solchen Abstand vom Zentrum des E- lektronenstrahls verläuft, dass der Lichtbogen den Elektronenstrahl beeinflusst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darauf ausgerichtet, im Nicht-Vakuum ausgeführt zu werden, so dass keine entsprechenden Maßnahmen und Bauteile erforderlich sind, um ein Vakuum an der Füge- oder Trennstelle herzustellen und aufrechtzuerhalten . Hierdurch kann das erfindungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig realisiert werden, indem wenigstens ein Lichtbogen erzeugt wird, der gemäß den weiteren kennzeichnenden Merkmalen des An- Spruchs 1 den Elektronenstrahl beeinflusst. Das Verfahren kann insbesondere direkt in der Atmosphäre durchgeführt werden . So kann der Lichtbogen direkt in der Luftatmosphäre erzeugt werden . Dies erlaubt auch eine einfache und kostengünstige Realisierung einer entsprechenden Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist deren gute Einsetz- barkeit in modernen, Roboter-gestützten Produktionsanlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es auch, dass der oder die Lichtbögen außerhalb des Elektronenstrahlerzeugers verlaufen und den Elektronenstrahl beeinflussen. Dies hat den Vorteil, dass der Elektronenstrahl auch au- ßerhalb des Elektronenstrahlerzeugers durch den Lichtbogen bzw. die Lichtbögen fokussiert werden kann. Bei bekannten Vorschlägen, wie z. B.
US 2006/0043075 A1 erfolgt eine Abschirmung des Elektronenstrahls nur innerhalb der Elektronenstrahlkanone. Sobald der Elektronenstrahl die Elektro- nenstrahlkanone verlässt, verringert sich dort seine Intensität, weil er sich zer- streut. Daher kann beim Stand der Technik nur unmittelbar nach Austritt des Elektronenstrahls eine adäquate Leistung zum Fügen oder Trennen von Werkstücken bereitgestellt werden, d . h. die nutzbare Arbeitsreichweite ist sehr gering. Im Gegensatz hierzu erlaubt die vorliegende Erfindung eine deutlich größere Arbeitsreichweite des Elektronenstrahls, da dieser auch außerhalb des Elektronenstrahlerzeugers von dem Lichtbogen günstig beeinflusst werden kann, insbesondere gegenüber einer Zerstreuung des Elektronenstrahls. Die Eindringtiefe des Elektronenstrahls beim Erzeugen der Schweißnaht oder beim Trennen kann gegenüber bekannten Verfahren und Einrichtungen mit der Erfindung ohne weiteres um 50 % erhöht werden. Dies eröffnet der Erfindung erheblich größere Anwendungsbereiche in der industriellen automatisierten Be- arbeitung von Werkstücken . Insbesondere kann das Verfahren in der Atmosphäre durchgeführt werden.
Mit der Erfindung kann z. B. ein Abstand von 30 mm zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück überbrückt werden. Die beim Fügen entstehende Schweiß- naht zeigt eine sehr geringe Wulst, was darauf hindeutet, dass der Lichtbogen bzw. die Lichtbögen ebenfalls thermisch auf das Werkstück eingewirkt haben. Insgesamt lässt sich hiermit eine Schweißnaht erzeugen, die hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, wie Dauerschwingfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kerbwirkung, verbessert ist. Bisher erforderliche Nachbearbei- tungsschritte, z. B. über sogenannte„kosmetische Nähte", können daher beim erfindungsgemäßen Verfahren entfallen oder zumindest reduziert werden . Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass ein Elektronenstrahlerzeuger mit reduzierter Beschleunigungsspannung eingesetzt werden kann, was zusätzlich die Kosten für die Realisierung der Erfindung günstig beeinflusst, da kostengünsti- gere Elektronenstrahlkanonen eingesetzt werden können . Während bisher Elektronenstrahlkanonen mit 1 50 bis 1 75 kV Beschleunigungsspannung verwendet werden mussten, kann für die Realisierung der Erfindung eine Elektro- nenstrahlkanone mit einer Beschleunigungsspannung von nur 60 bis 80 kV verwendet werden . Dies führt zu weiteren Vorteilen. So können z. B. die Röntgen- Schutzmaßnahmen reduziert werden, was zu einer weiteren Gewichts- und Kosteneinsparung führt. Die gesamte Einrichtung kann wesentlich kompakter und leichter realisiert werden, was die Roboter-Tauglichkeit der Einrichtung weiter verbessert.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass der Elektronenstrahl stärker ge- bündelt auf das Werkstück auftrifft, so dass dieser vergleichsweise tiefer in das Werkstück eindringen kann, da eine höhere Leistungsdichte durch die Streuungsverringerung sowie eine Fokussierung des Elektronenstrahls durch die Magnetfelder des Lichtbogens bzw. der Lichtbögen erfolgt, im Vergleich zu Verfahren aus dem Stand der Technik. Hierdurch kann bei Fügevorgängen die gesamte Schweißverbindung verbessert werden.
Der Lichtbogen bzw. die Lichtbögen können den Elektronenstrahl auf verschiedene Arten beeinflussen, die miteinander kombinierbar sind, wie nachfolgend erläutert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft wenigstens ein Teilabschnitt des Elektronenstrahls durch das vom Lichtbogen gebildete Plasma. Dies hat den Vorteil, dass der Elektronenstrahl durch das Plasma von der umgebenden Atmosphäre abgeschirmt wird, sodass hierdurch bedingte Zer- Streuungseffekte des Elektronenstrahls minimiert werden. Das vom Lichtbogen gebildete Plasma zeichnet sich durch eine sehr geringe Materiedichte auf, insbesondere eine deutlich geringere Dichte als die der Luftatmosphäre, was den Vorteil hat, dass sich deutlich weniger Moleküle im Wege des Elektronenstrahls befinden und diesen beeinflussen können als in der umgebenden Atmosphäre.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Elektronenstrahl durch das von dem Lichtbogen gebildete Magnetfeld beeinflusst. Der Lichtbogen fungiert hierbei als Stromleiter. Das um den durch den Lichtbogen gebildeten Stromleiter erzeugte Magnetfeld wirkt zumindest in dem Teilab- schnitt, in dem der Lichtbogen entlang des Elektronenstrahls verläuft, stützend und fokussierend auf den Elektronenstrahl infolge der auf die Elektronen des Elektronenstrahls einwirkenden magnetischen Kräfte. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft der Elektronenstrahl im von dem Lichtbogen erzeugten Wärmefeld. Auch hierdurch kann der Elektronenstrahl zusätzlich gestützt werden, d. h . das Wärmefeld wirkt eben- falls einer Zerstreuung des Elektronenstrahls entgegen.
Sofern nur ein Lichtbogen erzeugt wird, kann dieser seitlich des Elektronenstrahls erzeugt werden . Im Fall von zwei Lichtbögen können diese z. B. auf gegenüberliegenden Seiten des Elektronenstrahls erzeugt werden . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden wenigstens drei Lichtbögen erzeugt, die auf wenigstens einem Teilabschnitt des Elektronenstrahls von dem Elektronenstrahlerzeuger zu dem Werkstück entlang des Elektronenstrahls verlaufen. Die wenigstens drei Lichtbögen sind dabei wenigstens nahe der Stelle, an der der Elektronenstrahl von dem Elektronenstrahlerzeuger abgegeben wird, um den Elektronenstrahl herum angeordnet. Im Falle von genau drei Lichtbögen können diese z. B. um jeweils 1 20° versetzt gleichmäßig um den Elektronenstrahl herum im Bereich der Austrittsstelle des Elektronenstrahls aus dem Elektronenstrahlerzeuger angeordnet sein. Durch drei oder mehr Lichtbögen kann eine besonders effektive Stützung des Elektronenstrahls sozusagen „von allen Seiten" um den Elektronenstrahl herum realisiert werden, so dass dieser über längere Distanz auch im Nicht-Vakuum mit hoher Intensität transportiert werden kann .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Lichtbö- gen zunächst getrennt voneinander und werden auf ihrem Weg zum Werkstück hin wenigstens zum Teil vereinigt. Hierbei tritt der Effekt auf, dass der Elektronenstrahl seinerseits die ihn umgebenden Lichtbögen auf dem Weg zum Werkstück hin sozusagen anzieht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen die Lichtbögen bis hin zu dem Werkstück. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Lichtbögen im Bereich des Auftreffpunkts des Elektronenstrahls auf das Werkstück mit dem Elektronenstrahl vereinigt. Dies hat den Vorteil, dass zum Werkstück hin eine zunehmend intensivere Stützung des Elektronenstrahls durch die Lichtbögen erfolgt. Zudem kann die durch die Lichtbögen auf das Werkstück einwirkende Energie zugleich unterstützend für das Fügen oder Trennen des Werkstücks herangezogen werden, so dass mehrere gegenseitige Synergieeffekte genutzt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stabilisiert der Elektronenstrahl im Bereich des Werkstücks durch ein von ihm gebildetes Plasma den oder die Lichtbögen. Dies hat den Vorteil, dass einerseits der Elektronenstrahl die Lichtbögen stabilisiert, und andererseits die Lichtbögen den Elektronenstrahl stabilisieren, so dass sich eine gegenseitige Verstärkung der Effekte ergibt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft der Elektronen- strahl in der Zentralachse der Lichtbögen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Lichtbogen ausgehend von einer oder mehreren ersten Elektroden hin zu einer oder mehreren zweiten Elektroden hin erzeugt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens drei erste Elektroden um den Elektronenstrahl herum angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass durch eine solche Anordnung von ersten Elektroden wenigstens drei Lichtbögen erzeugt werden können, die wenigstens in einem bestimmten Abschnitt des Elektronenstrahls um den Elektronenstrahl herum angeordnet sind .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die erste Elektrode bzw. die ersten Elektroden näher an der Stelle angeordnet, an der der Elektronenstrahl von dem Elektronenstrahlerzeuger abgegeben wird, als die zweite Elektrode bzw. die zweiten Elektroden. Dies hat den Vorteil, dass bei wenigs- tens drei ersten Elektroden die wenigstens drei Lichtbögen auf einfache Weise nahe an der Stelle erzeugt werden können, an der der Elektronenstrahl von dem Elektronenstrahlerzeuger abgegeben wird, wobei die wenigstens drei Lichtbögen dort um den Elektronenstrahl herum angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die erste Elektrode bzw. die ersten Elektroden Kathoden. Die zweite Elektrode bzw. die zweiten Elektroden sind Anoden. Bei dem zwischen den ersten und den zweiten Elektroden gebildeten Lichtbogen fließt der Strom somit von der ersten zu der zweiten Elektrode. Die Kraftwirkrichtung des hierdurch gebildeten Magnetfelds eignet sich besonders für eine Stützung des Elektronenstrahls.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bildet das Werkstück bzw. die Werkstücke während der Durchführung des Verfahrens zumindest zeitweise eine Elektrode für den Lichtbogen, insbesondere die Anode. Dies hat den Vorteil, dass der Lichtbogen bzw. die Lichtbögen bis hin zu dem Werkstück verlaufen, so dass der Elektronenstrahl bis hin zu dem Werkstück durch den Lichtbogen bzw. die Lichtbögen gestützt werden kann . Damit kann eine unerwünschte Zerstreuung des Elektronenstrahls praktisch bis zu der Stelle vermieden werden, an der der Elektronenstrahl für ein Fügen oder Trennen von Werkstücken eingesetzt wird. In vorteilhafter Weise ist das Werkstück dann ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehendes Werkstück oder ein wenigstens teilweise elektrisch leitfähiges Werkstück, wie z. B. ein metallischer Werkstoff.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bilden während einer ersten Phase des Verfahrens eine oder mehrere Zwischenelektroden, die zwi- sehen der ersten Elektrode bzw. den ersten Elektroden und dem Werkstück angeordnet sind, die zweiten Elektroden, und in einer zweiten Phase des Verfahrens, die auf die erste Phase folgt, bildet das Werkstück wenigstens einen Teil der zweiten Elektroden oder alle zweiten Elektroden . Dies hat den Vorteil, dass der Lichtbogen bzw. die Lichtbögen zunächst in einer definierten Umge- bung zwischen den ersten Elektroden und den Zwischenelektroden aufgebaut werden können. Sind diese Lichtbögen stabilisiert, kann eine Umschaltung auf das Werkstück als zweite Elektroden erfolgen. Die Lichtbögen verlaufen dann bis zu dem Werkstück hin, was die zuvor erläuterten Vorteile der Stützung des Elektronenstrahls bis hin zu dem Werkstück hat. Dadurch, dass die Lichtbögen bis zum Werkstück hin verlaufen, wird der Abstand zwischen dem Elektronen- Strahlerzeuger und dem Werkstück überbrückt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die am Werkstück verfügbare Leistung des Elektronenstrahls zum Fügen oder Trennen weitgehend konstant ist und praktisch nicht in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Elektronenstrahlerzeuger und dem Werkstück variiert, solange der Abstand innerhalb gewisser Grenzwerte gehalten wird . Es ergibt sich hierdurch eine verbesserte Unempfindlich- keit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber geringen Abstandsvariationen, wie sie z. B. bei Werkstücken mit unebener Oberfläche auftreten . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verfügen die mehreren Lichtbögen über im Wesentlichen gleich starke Magnetfelder, wobei die Stromflussrichtung in den Lichtbögen dieselbe ist. Dies kann z. B. dadurch realisiert werden, dass eine Stromregelung in den Lichtbögen erfolgt, so dass die in den Lichtbögen fließenden elektrischen Ströme im Wesentlichen gleich sind. Durch im Wesentlichen gleich starke Magnetfelder kann der Elektronenstrahl symmetrisch gestützt werden .
Die Zwischenelektrode bzw. die Zwischenelektroden können z. B. aus Kupfer hergestellt sein . Als Kathoden eignet sich besonders Wolframkathoden, wobei aber auch abschmelzende Kathoden vorteilhaft einsetzbar sind . Die ersten und/oder zweiten Elektroden können als Ringelektroden, durch die der Elektronenstrahl hindurchgeführt wird, oder als Einzelelektroden ausgebildet sein . Im Fall von Einzelelektroden können diese z. B. kegelförmige Spitzen aufweisen . Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 8 durch eine Füge- und/oder Trenneinrichtung mit einem Elektronenstrahlerzeuger gelöst, der dazu eingerichtet ist, einen Elektronenstrahl auf ein Werkstück bzw. mehrere Werkstücke abzugeben, wobei die Füge- und/oder Trenneinrichtung einen Lichtbogenerzeuger aufweist, der dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Lichtbogen zu erzeugen, der wenigstens auf einem Teilabschnitt des Elektronen- Strahls von dem Elektronenstrahlerzeuger zu dem Werkstück entlang des E- lektronenstrahls in einem solchen Abstand vom Zentrum des Elektronenstrahls verläuft, dass der Lichtbogen den Elektronenstrahl beeinflusst. Eine solche Füge- und/oder Trenneinrichtung kann im Vergleich zu bekannten Einrichtungen kostengünstiger realisiert werden und flexibler eingesetzt werden, wie eingangs für das erfindungsgemäße Verfahren bereits ausgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Lichtbogenerzeuger eine oder mehrere erste Elektroden und eine oder mehrere zweite E- lektroden auf, wobei die erste Elektrode bzw. die ersten Elektroden näher an der Stelle angeordnet sind, an der der Elektronenstrahl von dem Elektronenstrahlerzeuger abgegeben wird, als die zweite Elektrode bzw. die zweiten E- lektroden . Hierbei sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die erste Elektrode bzw. ersten Elektroden Kathoden und die zweite Elektrode bzw. die zweiten Elektroden Anoden .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Füge- und/oder Trenneinrichtung eine oder mehrere Neutroden auf, die in Richtung des Elektronenstrahls zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Lichtbogenerzeuger eine elektrische Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung der ersten und der zweiten Elektroden mit elektrischer Energie und eine Regeleinheit auf, wobei die Regeleinheit eingerichtet ist zur Regelung der Energiezufuhr von der Energieversorgungseinrichtung zu den ersten und zweiten Elektroden derart, dass wenigstens ein Lichtbogen von den ersten zu den zweiten Elektroden erzeugt und aufrechterhalten wird. Sofern mehrere Lichtbögen erzeugt werden, ist es vorteilhaft, wenn die Regeleinheit mehrkanalig ausgebildet ist, um mehrere separate Lichtbögen getrennt voneinander hinsichtlich der Energiezufuhr zu regeln . Die Regeleinheit kann die Regelung der Energiezufuhr insbesondere in Form eines Stromreglers aufweisen, durch den der durch den Lichtbogen fließende Strom auf einen gewünschten Wert geregelt wird. Die Regeleinheit kann insbesondere einen seriellen selbstregelnden Regelkreis zur Regelung der E- nergiezufuhr von der Energieversorgungseinrichtung zu den ersten und zweiten Elektroden aufweisen .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Regeleinheit zur Ausführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art eingerichtet. Hierzu kann die Regeleinheit z. B. einen Rechner aufweisen, z. B. in Form eines Mikroprozessors oder MikroControllers, auf dem ein Computerprogramm ausge- führt wird, wobei hierdurch das Verfahren ausgeführt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Füge- und/oder Trenneinrichtung eine oder mehrere Zwischenelektroden aufweist, die zwischen der ersten Elektrode bzw. den ersten Elektroden und dem Werkstück angeordnet sind und während einer ersten Phase des Betriebs der Füge- und/oder Trenneinrichtung die zweiten Elektroden bilden, und in wenigstens einer Energieversorgungsleitung von der Energieversorgungseinrichtung zu der Zwischenelektrode bzw. einer der Zwischenelektroden ein Energieversorgungsunterbrecher angeordnet ist, der über die Regeleinheit steuerbar ist, wobei die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, nach Erzeugung des Lichtbogens von den ersten Elektroden zu den Zwischenelektroden den Energieversorgungsunterbrecher zu betätigen, wodurch wenigstens eine der Zwischenelektroden von der Energiequelle getrennt ist. Hierdurch kann der Lichtbogen von der entsprechenden ersten Elektrode bzw. den ersten Elektroden zu dem Werkstück geführt werden, wodurch die eingangs beschriebenen Vorteile realisiert werden können . Der Energieversorgungsunterbrecher kann z. B. als Schalter mit Ein-/Aus- Funktion oder als Umschalter realisiert sein, z. B. als elektromechanischer Schalter oder als Halbleiterschalter.
Sofern mehrere voneinander getrennte Zwischenelektroden vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, für jeden hierdurch gebildeten Stromkreis jeweils einen eigenen Energieversorgungsunterbrecher vorzusehen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Energieversorgungseinrichtung elektrisch mit dem Werkstück verbunden oder verbindbar, z. B. über einen Schalter, so dass in einer zweiten Phase des Betriebs der Füge- und/oder Trenneinrichtung, die auf die erste Phase folgt, das Werkstück wenigstens einen Teil der zweiten Elektroden oder alle zweiten Elektroden bildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine Füge- und/oder Trenneinrichtung in der ersten Phase des Betriebs und
Figur 2 - die Füge- und/oder Trenneinrichtung in der zweiten Phase des Betriebs und
Figur 3 - eine Anordnung von ersten Elektroden in einer Draufsicht und
Figur 4 - den Verlauf eines Elektronenstrahls und dreier Lichtbögen in der gleichen Ansicht wie Figur 3. In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet. Die Figur 1 zeigt eine Füge- und/oder Trenneinrichtung in einer ersten Betriebsphase in einer seitlichen Ansicht. Mit Schraffur versehene Elemente sind dabei in einer Schnittansicht wiedergegeben. Die Füge- und/oder Trenneinrich- tung weist einen Elektronenstrahlerzeuger 1 auf, z. B. eine Elektronenstrahlka- none des Typs PTR25-1 75-TU . Aus dem Elektronenstrahlerzeuger 1 tritt an einer Stelle 9 ein Elektronenstrahl 2 aus. Der Elektronenstrahl 2 ist auf ein Werkstück 4, 5 gerichtet und trifft dort auf. Das Werkstück 4, 5 kann z. B. aus zwei Teilen bestehen, die miteinander über eine Schweißverbindung 23 ver- bunden werden sollen .
Die Füge- und/oder Trenneinrichtung weist ferner als erste Elektroden drei Kathoden 7 auf, die um den Elektronenstrahl 2 herum angeordnet sind . Die Kathoden 7 sind dabei jeweils um einen Winkel von 1 20° versetzt zueinander an- geordnet, wie in der Draufsicht (aus Sicht des Elektronenstrahlerzeugers 1 ) in Figur 3 erkennbar ist. Die Kathoden 7 können z. B. stabformig ausgebildet sein und, wie ebenfalls in Figur 3 dargestellt, Spitzen 30 aufweisen, z. B. konusför- mige Spitzen. In der Figur 1 sind die Kathoden 7 bezüglich ihrer Längsachsen in einem Winkel von etwa 90° zur Richtung des Elektronenstrahls 2 angeord- net. Die Kathoden 7 können auch in einem davon abweichenden positiven oder negativen Winkel angeordnet sein.
Ausgehend von dem Elektronenstrahlerzeuger 1 befindet sich unterhalb der Kathoden 7 eine Anordnung von Neutroden 16, 18, 20, die durch jeweilige Iso- latoren 1 7, 1 9 voneinander räumlich und elektrisch getrennt sind. Die Neutroden 16, 18, 20 sind nicht mit einem Potential verbunden, d. h . sie sind floatend . Die Neutroden können z. B. als Kupferringe ausgebildet sein . Unterhalb der beschriebenen Anordnung der Neutroden 16, 18, 20 und der Isolatoren 17, 19 befindet sich eine ringförmige Anode 8, die als Zwischenelektrode in der ersten Betriebsphase der Füge- und/oder Trenneinrichtung wirksam ist. Die ringförmige Anode 8 sowie die Kathoden 7 können z. B. aus Wolfram hergestellt sein . Die ringförmige Anode 8 ist über einen weiteren Isolator 21 gegenüber der Neutrode 20 isoliert. Die Isolatoren 17, 19, 21 können z. B. aus Teflon oder Keramik hergestellt sein . Zur elektrischen Energieversorgung zur Erzeugung von Lichtbögen weist die Füge- und/oder Trenneinrichtung eine Energieversorgungseinrichtung 1 1 auf, z. B. eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle. Die elektrische Energieversorgungseinrichtung 1 1 ist mit einer Regeleinheit 1 0 verbunden. Die Regeleinheit 1 0 ist mit elektrischen Leitungen 1 2 mit den Kathoden 7 verbunden. Die Regeleinheit 10 ist dabei über jeweils eine elektrische Leitung 1 2 mit einer Kathode 7 verbunden, so dass getrennte elektrische Stromkreise realisiert werden.
Die Energieversorgungseinrichtung 1 1 ist über eine Energieversorgungsleitung 22 über einen Energieversorgungsunterbrecher 1 3 mit der ringförmigen Anode 8 elektrisch verbunden. Der Energieversorgungsunterbrecher 13 ist in diesem Fall als Schalter mit einer Ein-/Aus-Funktion dargestellt, wobei auch andere Realisierungen, mit denen ein Stromfluss durch die Energieversorgungsleitung 22 unterbrochen werden kann, vorgesehen werden können . Der Energiever- sorgungsunterbrecher 1 3 ist über eine Steuerleitung 14 von der Regeleinheit 10 steuerbar.
Die Energieversorgungseinrichtung 1 1 ist ferner über eine Energieversorgungsleitung 1 5 mit dem Werkstück 4, 5 verbunden, das im dargestellten Beispiel ein gemeinsames Massepotential darstellen soll.
In der ersten Betriebsphase, die in der Figur 1 dargestellt ist, werden Lichtbögen 3 zwischen den Kathoden 7 und der ringförmigen Anode 8 erzeugt. Diese verlaufen zumindest in einem Teilabschnitt 6 entlang des Elektronenstrahls 2. In der ersten Betriebsphase ist der Energieversorgungsunterbrecher 13 eingeschaltet, so dass ein Strom von der Regeleinheit 10 über die Energieversor- gungsleitungen 12 zu den Kathoden 7, von diesen über die Lichtbögen 3 zu der ringförmigen Anode 8 und zurück über den Energieversorgungsunterbrecher 13 und die Energieversorgungsleitung 22 zu der Energieversorgungseinrichtung 1 1 fließen kann.
Sobald die Lichtbögen 3 in der ersten Betriebsphase stabilisiert sind, betätigt die Regeleinheit 10 über die Steuerleitung 14 den Energieversorgungsunterbrecher 13, so dass die Energieversorgungsleitung 22 aufgetrennt wird und keine galvanische Verbindung zwischen der ringförmigen Anode 8 und der E- nergieversorgungseinrichtung 1 1 mehr besteht. Hierdurch wird die zweite Betriebsphase eingeleitet, die in der Figur 2 dargestellt ist. In der zweiten Betriebsphase gehen die Lichtbögen 3 nun direkt zu dem Werkstück 4, 5 über, das nun als zweite Elektrode für die Lichtbögen 3 fungiert. Hierdurch verlaufen die Lichtbögen 3 über einen nun etwas verlängerten Abschnitt 6 entlang des Elektronenstrahls 2 und treffen im Bereich der zu erzeugenden Schweißnaht 23 auf das Werkstück 4, 5. Wie erkennbar ist, nähern sich die Lichtbögen 3 auf ihrem Weg hin zum Werkstück 4, 5 dem zentral zwischen den Lichtbögen 3 verlaufenden Elektronenstrahl 2 immer weiter an und vereinigen sich in der Nähe des Werkstücks 4, 5 mit dem Elektronenstrahl 2.
Die Figur 3 zeigt die Kathoden 7 aus Sicht des Elektronenstrahlerzeugers 1 . Erkennbar ist der zentral zwischen den Kathoden 7 verlaufende Elektronenstrahl 2. Die Figur 4 zeigt in der gleichen Ansicht wie die Figur 3 den Elektronenstrahl 2 sowie die drei Lichtbögen 3. Durch Pfeile mit gestrichelten Linien sind die durch die Lichtbögen 3 erzeugten Magnetfelder dargestellt. Wie erkennbar ist, laufen die Magnetfelder der Lichtbögen 3 in der gleichen Richtung um diese herum wie das durch den Elektronenstrahl 2 gebildete äußere Magnetfeld, das ebenfalls durch Pfeile mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Hierdurch erzeugen die Magnetfelder der Lichtbögen 3 zum Zentrum des Elektronenstrahls 2 hin wirkende Kräfte 40, die hier vereinfacht durch drei Pfeile wiedergegeben sind . Dies führt zu einer vorteilhaften Stabilisierung und Fokussierung des E- lektronenstrahls 2 über einen erweiterten Weg bis hin zu dem Werkstück 4, 5.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zum Fügen oder Trennen von Werkstücken (4, 5) mit einem Elektronenstrahl (2) im Nicht-Vakuum, wobei ein Elektronenstrahl (2) von einem Elektronenstrahlerzeuger (1 ) abgegeben wird und auf das Werkstück (4, 5) bzw. die Werkstücke (4, 5) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lichtbogen (3) erzeugt wird, der wenigstens auf einem Teilabschnitt (6) des Elektronenstrahls (2) von dem Elektronenstrahlerzeuger (1 ) zu dem Werkstück (4, 5) entlang des Elektronenstrahls (2) in einem solchen Abstand vom Zentrum des Elektronenstrahls (2) verläuft, dass der Lichtbogen (3) den Elektronenstrahl (2) beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Lichtbögen (3) erzeugt werden, die auf wenigstens einem Teilabschnitt (6) des Elektronenstrahls (2) von dem Elektronenstrahlerzeuger (1 ) zu dem Werkstück (4, 5) entlang des Elektronenstrahls (2) verlaufen und die wenigstens nahe der Stelle (9), an der der Elektronenstrahl (2) von dem Elektronenstrahlerzeuger (1 ) abgegeben wird, um den Elektronenstrahl (2) herum angeordnet sind .
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbögen (3) zunächst getrennt voneinander verlaufen und auf ihrem Weg zum Werkstück (4, 5) hin wenigstens zum Teil vereinigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen (3) bzw. die Lichtbögen (3) ausgehend von einer oder mehreren ersten Elektroden (7) hin zu einer oder mehreren zweiten Elektroden (4, 5, 8) hin erzeugt wird .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei erste Elektroden (7) um den Elektronenstrahl (2) herum angeordnet sind .
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (7) bzw. die ersten Elektroden (7) näher an der Stelle (9) angeordnet sind, an der der Elektronenstrahl (2) von dem Elektronenstrahl- erzeuger (1 ) abgegeben wird, als die zweite Elektrode (4, 5, 8) bzw. die zweiten Elektroden (4, 5, 8).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während einer ersten Phase des Verfahrens eine oder mehrere Zwischenelektroden (8), die zwischen der ersten Elektrode (7) bzw. den ersten Elektroden (7) und dem Werkstück (4, 5) angeordnet sind, die zweiten Elektroden (4, 5, 8) bilden, und in einer zweiten Phase des Verfahrens, die auf die erste Phase folgt, das Werkstück (4, 5) wenigstens einen Teil der zweiten Elektroden (4, 5, 8) oder alle zweiten Elektroden (4, 5, 8) bildet. 8. Füge- und/oder Trenneinrichtung mit einem Elektronenstrahlerzeuger (1 ), der dazu eingerichtet ist, einen Elektronenstrahl (2) auf ein Werkstück (4, 5) bzw. mehrere Werkstücke (4, 5) abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Füge- und/oder Trenneinrichtung einen Lichtbogenerzeuger (7, 8, 10, 1 1 ) aufweist, der dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Lichtbogen (3) zu erzeugen, der wenigstens auf einem Teilabschnitt (6) des Elektronenstrahls (2) von dem Elektronenstrahlerzeuger (1 ) zu dem Werkstück (4, 5) entlang des Elektronenstrahls (2) in einem solchen Abstand vom Zentrum des Elektronenstrahls (2) verläuft, dass der Lichtbogen (3) den Elektronenstrahl (2) beeinflusst.
Füge- und/oder Trenneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogenerzeuger (7, 8, 1 0, 1 1 ) eine oder mehrere erste Elektroden (7) und eine oder mehrere zweite Elektroden (4, 5, 8) aufweist, wobei die erste Elektrode (7) bzw. die ersten Elektroden (7) näher an der Stelle (9) angeordnet sind, an der der Elektronenstrahl (2) von dem Elekt- ronenstrahlerzeuger (1 ) abgegeben wird, als die zweite Elektrode(4, 5, 8) bzw. die zweiten Elektroden (4, 5, 8).
Füge- und/oder Trenneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogenerzeuger (7, 8, 1 0, 1 1 ) eine elektrische Energieversorgungseinrichtung (1 1 ) zur Versorgung der ersten und der zweiten Elektroden (4, 5, 7, 8) mit elektrischer Energie und eine Regeleinheit (1 0) aufweist, wobei die Regeleinheit (1 0) eingerichtet ist zur Regelung der Energiezufuhr von der Energieversorgungseinrichtung (1 1 ) zu den ersten und zweiten Elektroden (4, 5, 7, 8) derart, dass wenigstens ein Lichtbogen (3) von den ersten zu den zweiten Elektroden (4, 5, 7, 8) erzeugt und aufrechterhalten wird .
Füge- und/oder Trenneinrichtung nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (10) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
Füge- und/oder Trenneinrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Füge- und/oder Trenneinrichtung eine oder mehrere Zwischenelektroden (8) aufweist, die zwischen der ersten Elektrode (7) bzw. den ersten Elektroden (7) und dem Werkstück (4, 5) angeordnet sind und während einer ersten Phase des Betriebs der Füge- und/oder Trenneinrichtung die zweiten Elektroden (4, 5, 8) bilden, und in wenigstens einer Energieversorgungsleitung (22) von der Energieversorgungseinrichtung (1 1 ) zu der Zwischenelektrode (8) bzw. einer der Zwischenelektroden (8) ein Energieversorgungsunterbrecher (13) angeordnet ist, der über die
Regeleinheit (10) steuerbar ist, wobei die Regeleinheit (1 0) dazu eingerichtet ist, nach Erzeugung des Lichtbogens (3) von den ersten Elektroden (7) zu den Zwischenelektroden (8) den Energieversorgungsunterbrecher (13) zu betätigen, wodurch wenigstens eine der Zwischenelektroden (8) von der Energieversorgungseinrichtung (1 1 ) getrennt ist.
13. Füge- und/oder Trenneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (1 1 ) elektrisch mit dem Werkstück (4, 5) verbunden oder verbindbar ist, so dass in einer zweiten Phase des Betriebs der Füge- und/oder Trenneinrichtung, die auf die erste
Phase folgt, das Werkstück (4, 5) wenigstens einen Teil der zweiten Elektroden (4, 5, 8) oder alle zweiten Elektroden bildet.
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