CN103978679A - 用于激光透射焊接的装置和方法以及由此制造的容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于激光透射焊接的装置和方法以及因由此制造的容器（2）。该方法和装置被设计为使得在容器（2）的壁结构和薄膜（3）之间构造成比壁结构的端面（23）宽的焊缝（28）。

Description

用于激光透射焊接的装置和方法以及由此制造的容器

技术领域

本发明涉及一种用于激光透射焊接的装置，一种用于激光透射焊接的方法和一种由此制造的以薄膜封闭的容器。

背景技术

在激光透射焊接中，通常将两个工件配件互相连接。为此，该两个工件配件在焊接接缝范围内必须处于直接接触状态下，从而使它们可以被焊接在一起。工件配件中的一个对于激光束来说是可传递的并且在焊接的过程中面向激光束源。另一个工件配件对于激光束来说是可吸收的。激光束穿透可传递的工件配件并且在可被吸收的工件配件的上层内转化成热能。将可被吸收的工件配件的上层熔化，其中，通过热传导也使可被传递的工件配件的邻接的层熔化。该两个熔化部可以互相融合并且该两个工件配件在冷却的状态下材料锁合的借助焊缝连接成一个被焊接的工件。

因此，焊缝可以构造得均匀并且带有高的强度，从而可以保证，在焊缝的走向中热传导的过程可以不出现中断。为此，在焊接接缝范围内的工件配件的直接的接触是必要的。当两个工件在焊接的过程中通过适当的装置来互相挤压时，该接触方式以高的安全性来建立。

一种在公开文献DE 10 2007 042 739 A1中公开的夹紧装置被应用于激光透射焊接，以便使可传递的盖可以挤压在呈壳体形式的下部。可被吸收的下部具有开口，该开口应当用刚好适合的盖来封闭。为此，该盖用它的平的边缘来放置在开口的边缘上。彼此重叠的边缘形成焊接接缝范围并且应当用环绕的焊缝来连接。为了能够把压紧力引入到焊接接缝范围内，在环绕的焊缝的内部把压紧体（在这里是夹具）安放在盖上。压紧体的形状与盖的形状相匹配，从1而使压紧体的支承面这样尽可能的近的达到焊接接缝范围的附近并且可以使压紧力整齐分布地导入到盖内。

压紧体通过四个连接梁与装置的在外面绕环绕的焊缝引导的且呈环形的支架（在这里是夹紧环）连接。通过连接梁将压紧力从支架传递到压紧体上。在支架和压紧体之间保留有空隙部，通过该空隙部，激光束可以沿着焊缝指向工件。空隙部只由连接梁来中断。为了可以尽可能少地遮住激光束，连接梁具有尽可能小的横截面。用扫描***或者用可移动的焊头让激光束环绕地沿着焊缝来引导。

在装置的实施中描述了，盖yong内部的压紧体与额外的在焊缝的外部的固定在支架上的夹紧架相结合来对盖进行压紧。其前提是，在盖边缘还存在有足够的用于安置夹紧架的作用面。这样不再可能的是，焊缝将盖与下部连接直至最外的边缘。

这种装置的缺点是，为了引入压紧力，相配的且坚固的并且因此被特别制造的盖是必要的，该盖必须由手或手操作设备来对壳体开口精准地取向并且必须相对壳体开口精准地放置。该装置不用于手操作包含很薄的薄膜的盖来设置并且也不适用。

由于结构而得出，该夹紧装置优选使用在焊缝走向不复杂的小工件上。在工件上，在其中激光束必须沿着长的或具有多角的焊缝引导，通过激光的制导使得加工时间明显提高。在具有相邻的多个环绕的焊缝的工件中也要求有相应数量的压紧体。压紧体与相应数量的连接梁进行固定需要巨大的费用，在其中，按原理来说，不是遮住更多的激光束就是使得用于传递压紧力的夹紧装置变得不稳定。

在没有公开的文献DE 10 2011 055 203.0中的用于激光透射焊接两个平面的工件配件的装置中通过压紧体与透明的支撑板粘合的方法来避免这个缺点。通过这种方式使得多个和不同形状的压紧体在支撑板上的组装方式也被强烈地简化。支撑板对于激光束来说是透明的，从而使激光束穿透通过保留在压紧体之间的空隙部而不必通过连接梁来中断就可以击打在工件上。通过相应的支撑板的尺寸可以很简单的实现与不同的压紧力或工件大小相匹配的支撑板。激光束源是由单个可控的二极管激光发射极组合而成的线列阵，它可以将激光束在以封闭的线的形式的要求的情况下发送到工件上。为了完全的进行焊接只要求在工件和激光束源之间有完整相对移动。通过这种方式，只需要很短的时间来用于焊接整个工件。在不需要焊接的范围内不是切断相应的二极管激光发射极，就是用压紧体来盖住工件配件。

该装置也适合于，可以将薄膜焊接到可吸收的带有碗类型的结构和带有薄壁的且处于垂直z方向上的壁结构的工件配件上。为此，将薄膜容纳在该工件配件的边缘上并且在x和y方向上夹紧。然后，在这种夹紧作用下将薄膜在轻微的压紧力下放置在碗形的工件配件上，从而使壁结构的指向z方向的端面处于与薄膜接触的状态。最后实现焊接过程。

在进行焊接的情况下，壁结构的端面与薄膜连接。为此，在这里至少一个外部的和至少一个内部的压紧体在薄膜的高度上定位在端面的两个侧面，但是不必在z方向上将压力施加在薄膜上。基本上垂直于薄膜定向的压紧体在外部的和内部的压紧体之间形成被限定的空隙部，通过该空隙部将激光束引导在端面上。该空隙部在激光束的方向上以一定的长度构造，为了使分散进入到空隙部内的激光束可以通过在压紧体的壁上多次反射方式来均匀化，该长度是必要的。均匀化的激光束击打在端面上并且构造成平面的焊缝。通过该均匀化方式，也在带有相应小的端面的薄的壁结构的情况下达到一定强度，这以传统的激光透射焊接工艺是不可能实现的。

但是，由于用在没有公开的DE 10 2011 055 203.0中描述的装置只在x和y方向上挤压薄膜，则有限的可能是，可以补偿可被吸收的工件配件的端壁的平面度上的误差。

此外，在确定应用构成碗类型的工件，如例如容器的情况下存在特别的益处，容器的壁结构可以设计得这样尽可能的薄。在这里被称为热交换器作为例子的是，在该热交换器中，热过渡应当经过很薄的内部的间隔壁或者经过薄的且用于容器开口的盖子的薄膜来实现。但是不再可能焊接更薄的壁结构，因为在进一步缩小端面的情况下在焊缝内不再可能达到足够的强度。

发明内容

本发明的任务是，建立一种装置，该装置实现了将作为容器开口的遮盖物而提供的薄膜以相对于壁结构的容差较小的敏感度焊接在容器的很薄壁的壁结构的窄端面上，并且在此可以实现具有较高强度的焊缝。

本发明的另一任务是，建立一种方法，在该方法中可以将作为容器开口的遮盖物而提供的薄膜以高强度焊接在容器的非常薄壁的壁结构上。

此外，本发明的任务是，建立一种能用薄膜焊接的容器，在该容器中可以用较少的材料损耗达到焊缝的（与StdT）可比较的或更高的强度并且达到可焊接容器开口的薄膜的较好的机械保护。

根据本发明，这些任务通过根据权利要求1的装置、通过根据权利要求6的方法和通过根据权利要求8的容器来解决。有利的实施可以分别引用相应的从属权利要求。

附图说明

下面应当借助实施例详细阐述本发明。在所属的附图中示出：

图1示出装置的原理结构，

图2以强烈简化的图示示出带有包括两个压紧体的压紧单元的装置的具体实施方式，

图3示出带有多个压紧单元的装置的具体实施方式，

图4示出方法步骤的顺序，

图5以截面图示示出带有很薄的间隔壁的已焊接容器的例子。

具体实施方式

根据在图1中图示的第一实施例，用于激光透射焊接的装置基本上具有容纳部1、激光束源6、移动设备7、储存及控制单元8以及带有至少一个压紧单元4的支撑板12。容纳部1设计为使得敞开的容器2可以相对于沿z方向指向容纳部1且从激光束源发出的激光束61定位在相互垂直分布的x、y、z方向上。激光束源6相对于容纳部1能在y方向上移动地布置在移动设备7上。为了分辨位置地在x和y方向上对激光束源6进行控制并且为了对移动设备7进行控制，该装置具有储存及控制单元8。在容纳部1和激光束源6之间布置有透明的支撑板12，该支撑板在朝向容纳部1的侧面上具有包含至少一个压紧体5的压紧单元4。为了实施在z方向上的相对移动，容纳部1和支撑板12可移动地互相连接并且支撑板12借助驱动器13在z方向上移动。

容纳部1是与待容纳的容器2的大小相应的尺寸稳定的板，其带有矩形底平面。为了容纳容器2，容纳部1通过由现有技术已知的用于定位的工具10（例如挡块）提供成型的凹陷部或者合适的夹紧体。

该设备适合用于通过激光透射焊接来焊接敞开的容器2。这种类型的容器2通过由可吸收激光束61的材料制成的具有端面和壁表面的壁结构来构成，其中，壁结构围住至少一个带有横截面的空腔26。在此，由壁结构限制而成的横截面形成容器开口20，该容器开口与对于激光束61来说透明的材料焊接在一起，其中该材料为薄膜3的形式。

为了能够简化第一实施例的描述，在这里指出，容器2为带有圆形横截面的大口杯形的容器。壁结构在该情况下包含空心缸，该空心缸的一个端部用底部来封闭并且该空心缸的另外的端部具有带有同样圆形横截面的容器开口20。空心缸的内侧形成内部的壁表面24并且在外侧形成壁表面的外部的壁表面25。在容器开口20的端部上，在两个壁表面24和25与端面23之间形成壁结构，端面宽度SB。

容纳在容纳部1内的容器2如下这样地定位，即，端面23朝向激光束源6，其中，在端面23和激光束源6之间在z方向上调整与激光束源6的特性相匹配的射流长度AL。

激光束源6包含多个可单独控制的并且在x方向上并排布置的激光束发射极62，这些激光束反射极一起形成线列阵。优选应用激光束发射极62，这些激光束发射极发出在800-1600nm波长范围内的激光束61。对单个激光束发射极62的分辨位置的控制通过储存及控制单元8来实现。

在通常情况下，激光束61从成型为线列阵的激光束源6分散地溢出。在激光束源6与容器2的端面23之间的射流长度AL如下这样地调整，即，从单个的激光束发射极62溢出激光束61部分地重叠在端面23上。在同时运行所有的激光束发射极62的情况下，激光束61以封闭的并且在x方向上定向的激光线的形式成型在端面23上。

激光束源6牢固地与移动设备7连接。用移动设备7在容纳部1与激光束源6之间实施相对移动。该相对移动在y方向上并且在移动范围内来实现，该移动范围在相对移动期间可以实现用激光线一次性地检测到容器2的整个端面23。相对移动的控制通过储存元件和控制元件8来实现。在此，对于相对移动来说如下方式是没有意义的，即，是否为了相对移动而移动激光束源6和/或容纳部1。用移动设备7可以同样使容纳部1在y方向上移动。

支撑板12是基本上与在z方向上伸展的激光束61垂直地定向的玻璃板，该玻璃板对于激光束61来说是透明的。它布置在定位在容纳部1内的容器2的上面并且具有与容纳部1相符的大小。支撑板12做移动的与容纳部1连接。为此，将支撑板12容纳在两个紧固地固定在容纳部1上的线性导向部11上，该线性导向部可以实现支撑板12的在z方向上的升降移动并且可以实现在x和y方向上的无隙的支承。线性导向部11布置在容纳部1和支撑板12的边缘上，以便可以不限制容器2的容纳和定位。支撑板12的升降移动用驱动器13来实施。

在支撑板12的朝着容纳部1指向的下侧面固定有压紧单元4。该固定方式有利的借助粘合连接方式来实现。也可以应用任何其他的固定的方式，只要这种连接方式对于激光束61是稳定的并且固定方式不将容器2遮挡在激光束61前面。

按照装置的尺寸，为了给支撑板12提供用于固定并且支撑压紧单元4、用于固定线性导向部11并且用于施加移动力和压力的相应的稳定性，相应地匹配透明的支撑板12的厚度。

压紧单元4在这个实施例只包含压紧体5。压紧体5是带有两个平行的遮盖面51并且带有围住压紧体5的轮廓的侧罩面53的型面体。在遮盖面51之一上压紧体5借助粘合连接固定在支撑板12上。因此，在另外的描述中这些遮盖面51表示为粘合面52。压紧体5的轮廓与容器开口20的横截面相应地成型。因为已经在前面描述的呈大口杯状的容器2的容器开口20的横截面是圆形的，因此，压紧体5具有带有朝向容纳部1的圆形遮盖面51的缸体形状，该遮盖面平行于容器2的端面23取向。

压紧体5由不透明的材料构成。该不透明的材料有如下优点，即，相对于激光束61保护可能存在的容器含有物。

原则上，压紧体5也可以包含透明的材料。透明的材料相对不透明的材料可以实现激光束61较深地侵入到容器开口20内。通过在x和y的方向上分辨位置地控制激光束源6，可以将激光束61的冲击基本限制在端面上。

在焊接过程中，带有移动设备7的激光束源6沿y方向在端面23上得到引导。激光束61穿透透明的支撑板12并且冲击在容器2的端面23上的所有没有被压紧体遮挡的地方。

通过在压紧体5与支撑板12之间的粘合连接实现了，在焊接过程中可以构造不中断的焊缝28，因为不再需要连接片或者其他的支持物用于固定压紧体5。在相对移动期间，激光束发射极62分别只在x和y方位上承担运行，在x和y方位上它与容器2的端面23相对地存在。通过这种方式，该装置是能源高效的，并且防止设备的局部加热以及对容器2的壁结构的额外加载。

压紧体5用于将在焊接过程中为了焊接容器开口20而平坦地放置在端面23上的薄膜3沿z方向压入到容器开口20内。为了可以将薄膜3压入到容器开口20内，压紧体5如下这样地固定在支撑板12上，即，压紧体5的轮廓在x和y方向上准确的取向容纳部1并且因此也相对定位在容纳部1内的容器2的容器开口20的横截面取向。在大口杯形状的容器2的情况下，压紧体5的圆形的遮盖面51正好在中心向着容器开口20取向。

此外，该轮廓和因此压紧体5的遮盖面51始终比容器开口20的横截面小至少两倍的薄膜厚度FD，从而在压紧体5和内部的壁表面24之间保留有至少一个与薄膜厚度FD相符的间隙32。通过这个间隙32，激光束61也可以冲击在内部的壁表面24上的直接邻接端面23的边缘范围33内。

压入一直进行到大约与端面宽度SB相符的压入深度ET。为此，压紧体5通过沿着线性导向部11的支撑板12的升降移动来向容器开口20内移动直到使压紧体的遮盖面51存在于容器2的端面23下面的相应的压入深度ET内为止。为了能够达到该压入深度ET，压紧体5必须具有一定的高度（也就是遮盖面51与粘合面52之间的间距），该高度至少是如此与期望的压入深度ET一样的大。因为在通常情况下，端面宽度SB在<10mm的范围内移动，所以压紧体5的高度也是很平的。

支撑板12与压紧体5一起的升降移动通过驱动器13来实施，该驱动器可以沿z方向任意定位在透明的支撑板12上。驱动器13的控制通过储存及控制单元8来实现。与小的压入深度ET相应的是，升降移动很小。

替代令支撑板12运动，通过容纳部1在z方向上的提升完全可以实施升降移动。

激光束61的热效应导致端面23和邻接到端面23的边缘范围33的熔化。通过热传导也使得放置在端面23上的薄膜3受热并且因此而能够可塑化的变形。可行的是，通过这种方式将薄膜3压入到容器开口20内。由于小的薄膜厚度FD，对于压入动作来说不需要特别的力消耗。压入深度ET通过储存及控制单元8用驱动器13来限制。

在压入过程中，薄膜3绷紧地在端面23上拉伸并且贴靠在边缘范围33上。通过这种方式，在端面23和在边缘范围33内的薄膜3与壁结构的内部的壁表面24焊接在一起。因此，通过这种方式产生的焊缝28始终比端面宽度SB宽。

在另外的实施方式中，压紧单元4除了包括前面描述的压紧体5外，还包括至少一个围住容器2的壁结构的另外的外部的压紧体。为此，与第一实施例中的大口杯形状的容器相应的是该外部的压紧体设计成环形，其中，外部的压紧体相对缸体形的压紧体5同轴地固定在支撑板12上。为此，外部的压紧体具有内直径，该内直径至少比容器2的端面23的尺寸大至少两倍的薄膜厚度FD，从而使外部的压紧体和外部的壁表面25之间保留有至少与薄膜厚度FD相符的间隙32。在实施升降移动时，薄膜3通过外部的压紧体也贴靠在壁结构的外部的壁表面25上并且在外部的壁表面25的边缘范围33内与容器焊接在一起。通过这种方式，焊缝28额外地绕外部的壁表面25的边缘范围33扩散。

在另一实施例中，用于焊接容器开口20而设置的压紧单元4由两个压紧体5组成。当待焊接的容器开口20除了具有外壁21之外也具有将容器2的空腔26分割成两个腔27的间隔壁22时，压紧单元4带有两个压紧体5是必要的。

如在图2中简化地图示那样，压紧体5处于并排地固定在支撑板12上，其中，压紧体5的指向容纳部1的遮盖面51布置在共同的平面内。在相邻的压紧体5的遮盖面51之间保留有与容器2的壁结构相符地布置的空隙部54。通过该空隙部54，激光束61也可以击打在间隔壁22的端面23上。

空隙部宽度ZB与间隔壁22的端面宽度SB相匹配。它比端面宽度SB大至少两倍的薄膜厚度FD，从而使在两个压紧体5与内部的壁表面24之间产生有间隙32。空隙部54对称地取向端面23，从而使间隙32相对于间隔壁22的两个侧面正好具有相同的大小。通过该间隙32，激光束61也能达到在间隔壁22上和内部的壁表面24的边缘范围33上。

在图2中图示的压紧单元4中，两个相邻的压紧体5的处于对置的侧罩面53应用于均匀化激光束61。为此，压紧体5具有作为用于压入薄膜3是必要的较大的高度。此外，相对置的侧罩面53实施为针对激光束61的反射体并且互相平行并且相对端面23垂直地布置。从在压紧体5的高度与空隙部宽度ZB之间特定的与激光束61的发散角相匹配的比例起，可能的是，在激光束冲击间隔壁22的端面23之前，发散地进入到空隙部54中的激光束61多次在侧罩面53上往复地反射。该多次反射方式导致了混匀化并且因此导致了在端面23上均匀分布的激光束61。通过这种方式，使焊缝28同样构造得很均匀，由此，可以达到较高的强度。从与端面宽度SB相匹配的空隙部宽度ZB起，考虑到激光束61的发散角，也可能的是，侧罩面53可以互相轻微地呈一个角度，从而使空隙部54对着激光束源6的射流方向呈漏斗状地扩散。这种漏斗状的扩散方式导致了多条激光束61侵入到空隙部54内并且可以集中在间隔壁22上。因此，与同样高度的平行的侧罩面53的情况相比，可以用相对来说较少的激光功率来工作。此外，通过该夹角提高了多次反射方式的数量，从而可以使不是在可对比的均匀化激光束61的情况下降低压紧体5的高度，就是可以使在压紧体5的不变的高度的情况下改进均匀化。

在另一实施例中，装置应用于，在激光束源6做相对移动期间可以同时焊接多个容器2。

为了这一目的，容纳部1从多余的装置中分离。像在图3中图示的那样，该装置绕底板14扩大，容纳部1定位在底板上并且用能分离的连接方式固定在底板14上。用于支承支撑板12的线性导向部11同样容纳在底板14上。能分离的连接方式可以实现从装置的外面对带有容器2的容纳部1容易的进行装入。通过这种方式可行的是，在焊接容器2期间已经可以装入带有容器2的结构相同的第二容纳部，并且这个第二容纳部在焊接后可以替换在装置内存在的容纳部1。

容纳部1以相应的大小来确定尺寸并且具有多个用于定位的介质10。通过这种方式可以使更多的容器2并排地定位，从而使容器的端面23朝着激光束源6存在在共同的平面内。

与定位在底板14上的容纳部1相对地布置有透明的支撑板12，在该支撑板上固定有与被容纳的容器2数量相符的压紧单元4。压紧单元4可以再次分别包含一个或多个压紧体5。压紧体5在x和y方向上准确对置容器开口20地固定在支撑板12上。

在用于激光透射焊接用薄膜3来封闭敞开的容器2的方法中，像在图4中图示的那样，在方法步骤a）中容器2定位在容纳部1内。容器2通过具有端面23、内部的壁表面24和外部的壁表面25的壁结构来形成，其中，壁结构围住至少一个带有横截面的空腔26并且端面23具有端面宽度SB。在壁结构的端面23上，容器2构造成与横截面相符的容器开口20。通过进行定位，容器2在笛卡尔坐标系的所有空间方向上朝着激光束源6取向。从激光束源6在z方向上发出的激光束61可以几乎垂直地击打在在x和y方向上伸展的端面23上。

为了焊接容器开口20，在方法步骤b）中，薄膜3直接地放置在端面23上，从而使端面23和容器开口20完全通过薄膜3来遮盖。容器2至少在待焊接的端面23上包含热后可塑性的塑料，该塑料可以吸收从激光束源6发出的激光束61。

应用薄的可热塑变形的且薄膜厚度为FD的塑料薄膜来作为薄膜3，其中，薄膜3的至少一种塑料成分也存在于容器2的塑料中。薄膜3对于被应用的激光束61来说是透明的。

相对于用于封闭容器2的盖来说，薄膜3拥有如下优点，即，它既不必以特别的方法在尺寸上适合于容器开口20，也不必以特别的方法在取向上适合于容器开口20。足够的是，它可以完全遮盖住容器开口20和端面23。

在方法步骤c）中，压紧单元4定位在横截面表面的上面并且定位在放置在容器开口20上的薄膜3的上面。压紧单元4包含至少一个带有遮盖面51的压紧体5。该遮盖面51相对于端面23平行地并且直接贴靠爱薄膜3上地取向。在定位中，丝毫没有压力以压紧体5施加在薄膜3上。

压紧体5在x和y方向上与容器开口20的横截表面相符地成型并且直到在压紧体5与内部的壁表面24之间的环绕的并且与薄膜厚度FD相符的间隙32为止配得进容器开口20内。通过这种方式，可以在后面的方法步骤中可能的将压紧体5在z方向上下降直到进入到容器开口20内为止。

在随后的方法步骤d）中，以激光束61来击打端面23。为此，激光束源6以相对于容纳部1在y方向上实施相对移动的方式引导在容器开口20上面。由于容器开口20平面的伸展，被应用的激光束源6由多个且单一可控的并且并排地布置的激光束发射极62组成，从而使这些激光束发射极一起形成线列阵。通过该线列阵，容器开口20在x方向上完全的由激光束源6覆盖。当激光束发射极可以用由其发出的激光束61达到端面23时，于是，在相对移动中只控制单一的激光束发射极62。在端面23之外，激光束发射极62不运行。通过这种方式来达到该方法的高的能源效能。

在端面23上被吸收的激光束61加热容器2的可吸收的塑料并且构造成表面的熔化部29。由熔化部29发出的热通过热传导传递到直接放置在端面23上的薄膜3上，由此，使薄膜软化并且构造成热后可塑变形的范围31。

激光束61的一部分通过在压紧体5和壁结构之间保留的间隙32击打到内部的壁表面24的边缘范围33上，由此，在这个边缘范围33内也可以构造成表面的熔化部29。

在构造成熔化部29并且构造成热后可塑变形的范围31后，压紧体5在紧跟之后的最后的方法步骤e）中在z方向上向容器开口20内移动。为此，带有遮盖面51的压紧体5下降到端面23的下面直到大约与壁结构的厚度相符的压入深度ET为止。通过间隙32，薄膜3可以压入到容器开口20内，从而使这个薄膜在热后可塑变形的范围31内经过端面23紧绷地拉伸。通过压紧体5的下降，使薄膜3也贴靠在内部的壁表面24的边缘范围33的熔化部29上。通过经过端面和壁表面23和24的熔化部29的紧绷拉伸，使薄膜3达到在壁结构上的可靠的进行贴靠，从而在熔化部29的范围内产生紧固地连接容器2和薄膜3的焊缝28。

在进行紧绷拉伸时，被熔化的端面和壁表面23和24也塑性地变形。使得这两个面在z方向上轻微地进行下沉并且在端面23到内部的壁表面24过渡的之前是平的端面23成圆角。该下沉有利的应用于可以补偿端面23的平面度上的误差。因此，这种方法可以特别好的适于焊接低粘性的塑料，该低粘性的塑料不能用通常传统的反射焊接方法（应用热的板作为用于熔化端面的热源）来焊接。

为了使焊缝28明显的扩散，相对于只在平的端面23上实施的激光透射焊接，不但引导在内部的壁表面24上进行贴靠，而且引导成圆角。通过该方法不是在可对比的结实的壁结构的情况下可以应用焊缝28的较高强度，就是在可对比的焊缝28的强度的情况下可以应用较薄的壁结构。

此外可能的是，通过下沉也可以焊接很薄壁的壁结构。在薄壁的壁结构中，用激光束61对端面23进行加载导致了在端面23的范围内的壁结构完全的熔化。在下沉中，完全熔化的壁结构额外地用薄膜压成圆角。通过这种方式放大了端面宽度SB并且提供了用于构造成焊缝28的壁结构的更大的体积。

在该方法的另一实施中，在相对移动期间，在激光束源6与容纳部1之间也焊接多个容器2。为此，以在一个平面内的端面23让容器2相对于激光束源6来定位。随后，遮盖在所有的在容纳部1内定位的容器2的容器开口20上面的薄膜3放置在端面23上。然后，相对的并且贴靠在薄膜3上的与容器开口20数量相符的取向的并且同样在z一个平面内存在的压紧单元4相对端面23平行地取向。在此，压紧单元4也包含多个压紧体5。用借助从线列阵发出的激光束61在x方向上检测所有的容器开口20的激光束源6，在y方向上的相对移动期间，所有容器开口20的端面23以激光束61来进行加载。然后，当从激光束发射极发出的激光束61冲击到端面23上时，在相对移动期间，只控制线列阵的单个激光束发射极62。在端面23上被吸收的激光束61导致构造出表面的熔化部29，该熔化部通过热传导也加热已放置的薄膜3。通过这种方式，可以使薄膜3在受热的范围内热后可塑性地变形，从而可以使薄膜3通过所有的压紧单元4向容器开口20内压入。在此，所有的容器2同时被焊接。

在另一有利的实施中，该方法围绕附加的方法步骤来扩展。在这个附加方法步骤中，所有经过容器开口20的端面23向外探出的薄膜3的边缘最终在壁结构的外部的壁表面25处分离。为此，与端面23的外部的尺寸相符的并且在多个容器2的情况下与在容纳部1内的容器2布置方式相符的切割单元下降直到端面23的下面为止，从而剪断薄膜3的边缘。

根据本发明的被激光透射焊接的容器2，像在图5中图示的那样，具有包括端面23、内部的壁表面24和外部的壁表面25的壁结构。该壁结构至少在端面23的范围内包含热后可塑性的塑料，该塑料对于被应用于激光透射焊接的激光束61来说是可吸收的。该壁结构围住至少一个带有横截面的空腔26并且提供了在壁方向上坚固的外壁21。空腔26可以是空的（为了之后以空气填充来充满）或者以气态的、液态的或固态的媒介来填充。在外壁21的端面23上使容器2构造成至少一个与横截面相符的容器开口20，在容器开口上容器2的空腔26以薄膜3来封闭。

应用薄的、能热塑变形的塑料薄膜来作为薄膜3，该薄膜至少对于被应用于激光透射焊接的激光束61来说是透明的。薄膜3具有至少一种塑料成分，该塑料成分也存在于容器2的塑料中。

薄膜3借助焊缝28与容器2连接。在此，相对端面23平行地布置的薄膜3以压入深度ET来压入到容器开口20内，直到端面23的下面为止。压入深度ET大约与壁结构的厚度相符。通过被压入的薄膜3，在端面23与内部壁表面24的邻接到端面23上的边缘范围33之间产生圆角。焊缝28不仅经过具有端面宽度SB的端面23延伸，而且经过边缘范围33延伸。通过这种方式，焊缝28有比仅与在已被焊接的容器2的端面23上相对的焊缝宽度大大约三倍的焊缝宽度。以该较大的焊缝宽度可以达到焊缝28的较高的强度。

在外界的机械损伤之前，在壁结构的内侧被压入到容器2的空腔26内的薄膜3保护得比最终被焊接到端面23的薄膜3明显较好。

通过放置在端面23上的并且经过端面23拉伸的薄膜3放大了壁结构的在焊缝28的范围内存在的材料体积。这种效果和窗口类型的被压入到容器开口20内的薄膜3导致了在容器开口20范围内的容器2的硬化并且因此导致了经过容器2的横截面的稳定性的提高。

被激光透射焊接的容器2的壁结构可以仅包含外壁21。该外壁围绕容器2的空腔26。在该情况下，在以薄膜3封闭的容器开口20上的焊缝28只经过圆角化的端面23和外部21的内部的壁表面24边缘范围33延伸。

像在图5中示出的那样，被激光透射焊接的容器2除了可以具有外壁21外，额外的也可以具有在空腔26内的间隔壁22，该间隔壁将空腔26分割成单个的腔27。间隔壁22的端面23在通常情况下与外壁21的端面23存在于一个平面内。焊缝28在间隔壁22上经过端面23和间隔壁22的内部的壁表面24的两个边缘范围33延伸。

当外壁21在壁方向上具有足够的刚性时，间隔壁22也基本上实施得比外壁21薄。在很薄的间隔壁22的情况下，间隔壁22的端面23也可以位于外壁21的端面的平面和薄膜3的压入深度ET之间。该端面23的这样的下沉是期望的并且在制造容器2的情况下，产生很薄的间隔壁22时以薄膜3来压制。通过该压制方式，在端面23的范围内间隔壁22的可用于焊缝26的体积变得较大，从而端面宽度SB同样变得较大。在较少的材料需求的情况下，焊缝28与在带有较厚的间隔壁22的容器2上相比在很薄的间隔壁22上具有可相比的强度。

根据本发明的容器2可以特别有利应用为热交换器，在该热交换器中，热过渡应通过间隔壁22来实现。在这里，由于特别的益处，间隔壁22可以设计得尽可能如此的薄，以便可以保障最优的热过渡并且同时可以达到容器2的足够的压强度。通过该焊缝28的特别的实施，在很薄的间隔壁22上也可以达到在薄膜3与容器2之间的可能的高的强度。如根据实验得出的那样，相对于其他仅通过在端面23上的连接方式来封闭的容器，可以明显提高断裂压力。

在容器2的另一实施中，薄膜3除了在内部的壁表面24的边缘范围33内焊接外，也与外部的壁表面25的边缘范围33连接。为此，薄膜3也向深处拉伸地经过外壁21的外部壁表面25的边缘范围33直至端面23之下，其中，深拉的深度大致对应于压入深度ET。通过被深拉的薄膜3，在端面23与外部的壁表面24的邻接到端面23的边缘范围33之间同样产生圆角。焊缝28延伸经过内部的壁表面24的边沿范围33、端面23和外部的壁表面25的边沿范围33。因此，与仅在端面23焊接的容器2相比，焊缝宽度大约是四倍大，从而焊缝28的强度再一次提高。

附图标记列表

1    容纳部

10   用于定位的介质

11   线性导向部

12   透明的支撑板

13   驱动器

14   底板

2    容器

20   容器开口

21   外壁

22   间隔壁

23   端面

24   内部的壁表面

25   外部的壁表面

26   空腔

27   腔

28   焊缝

29   熔化部

3    薄膜

31   热后可塑性的可变形的范围

32   间隙

33   边缘范围

4    压紧单元

5    压紧体

51   遮盖面

52   粘合面

53   侧罩面

54   空隙部

6    激光束源

61   激光束

62   激光束发射极

7    引动设备

8    储存及控制单元

SB   端面宽度

ZB   空隙部宽度

FD   薄膜厚度

ET   压入深度

AL   射流长度

Claims (11)

1.一种用于激光透射焊接至少一条闭合的焊缝（28）的装置，所述焊缝形成在敞开的容器（2）与薄膜（3）之间，其中所述容器通过具有端面（23）以及内部的和外部的壁表面（24、25）的壁结构形成，所述薄膜盖住所述端面（23）并因此封闭所述容器（2），其中，所述壁结构包围至少一个带有横截面的空腔（26），所述装置包括：激光束源（6），其具有大量的可单一控制并且在x方向上呈线列阵地布置的激光束发射极（62）；容纳部（1），所述容纳部被设计为使得所述容器（2）相对于沿z方向指向所述容纳部（1）且从所述激光束源（6）发出的激光束（61）沿x方向、z方向和y方向定位，其中，x方向、y方向、z方向相互垂直伸展；用于所述激光束源（6）沿y方向相对移动的移动设备（7）；用于分辨位置地控制所述激光束发射极（62）的储存及控制单元（8）；和至少一个在射流方向上排在所述激光束源（6）之后的压紧单元（4），该压紧单元固定在垂直于所述激光束（61）定向并对于所述激光束（61）来说是透明的支撑板（12）上，所述压紧单元具有至少一个带有平行于所述端面（23）取向的遮盖面（51）的压紧体（5），其特征在于，

所述至少一个压紧体（5）的所述遮盖面（51）比所述至少一个横截面小了至少两倍的薄膜厚度（FD），从而在所述压紧体（5）和所述壁结构之间保留至少一个与薄膜厚度（FD）相符的间隙（32）并且所述至少一个压紧体（5）能够相对于所述容纳部（1）以如下程度沿z方向相对移动，即，所述至少一个压紧体（5）的所述遮盖面（51）能够下降到在所述容器（2）内的所述壁结构的所述端面（23）以下，从而使放置在所述端面（23）上的所述薄膜（3）也能够在邻接到所述端面（23）上的边缘范围（33）内贴靠在所述内部的壁表面（24）上，并且因此，在这个边缘范围内与所述内部的壁表面（24）焊接在一起，由此能够焊接出焊缝宽度大于端面宽度（SB）的所述焊缝（28）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压紧单元（4）具有至少一个另外的压紧体（5），所述另外的压紧体围住所述壁结构，从而在所述遮盖面（51）下降到所述壁结构的端面（23）以下时也能够使所述薄膜（3）贴靠在所述壁结构的外部的壁表面（25）上，由此能够实现所述焊缝（28）的进一步加宽。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述压紧单元（4）具有至少两个压紧体（5），这些压紧体（5）的遮盖面（51）位于同一个平面内并且所述压紧体（5）互相包围成带有空隙部宽度（ZB）的空隙部（54），所述空隙部宽度加上所述两倍的薄膜厚度（FD）大于所述端面宽度（SB）。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，为了通过多次反射方式使所述激光束（61）均匀化，所述包围空隙部（54）的压紧体（5）在所述空隙部（54）内具有处于对置的侧罩面（53），所述侧罩面对于所述激光束（61）来说是可反射的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑板（12）具有多个压紧单元（4）用于同时焊接多个容器（2）。

6.一种用于激光透射焊接要以薄膜（3）来封闭的敞开的容器（2）的方法，所述容器通过具有端面（23）和内部的和外部的壁表面（24，25）的壁结构来形成，其中，所述壁结构包围至少一个带有横截面的空腔（26），该方法具有如下步骤：

a）将所述容器（2）定位在容纳部（1）内，

b）放置盖住所述端面（23）和所述横截面的薄膜（3），

c）将压紧元件（4）定位在所述薄膜（3）之上，所述压紧元件具有至少一个带有遮盖面（51）的压紧体（5），其中，所述遮盖面比所述至少一个横截面至少小两倍的薄膜厚度（FD），从而使至少一个遮盖面（51）平行于所述端面（23）并且布置在所述至少一个横截面之上，

d）为了在所述端面（23）形成熔化部（29），向所述端面（23）加载激光束（61），所述端面（23）通过在所述熔化部（29）的范围内的热传导而将已放置的薄膜转变到热后可塑性的状态，

e）令所述压紧单元（4）下降并且因此令所述至少一个压紧体（5）的遮盖面（51）下降直至达到壁结构的所述端面（23）之下的压入深度（ET），从而使所述压紧单元（4）通过所述端面（23）将处于热后可塑性的状态下的薄膜（3）绷紧地拉伸并且使所述薄膜（3）也贴靠在所述内部的和外部的壁表面（24，25）的邻接到所述端部（23）上的边缘范围（33）内，并且因此还利用所述内部的壁表面焊接在这个边缘范围上，从而出现大于端面宽度（SB）的焊缝宽度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压紧单元（4）的压入深度（ET）以如下程度直到所述端部（23）之下，即，所述端部（23）通过所述薄膜（3）的压入而成圆角。

8.一种被激光透射焊接的容器，由具有端面（23）和内部的和外部的壁表面（24，25）的壁结构形成，其中，所述壁结构包围至少一个带有横截面的空腔（26）并且具有至少一个在壁方向上坚固的外壁（21），并且所述容器还由封闭所述至少一个空腔（26）的薄膜（3）构成，其中，所述薄膜通过焊缝（28）与所述端面（23）连接，其特征在于，

所述内部的和外部的壁表面（24，25）的邻接到所述端面（23）上的边缘范围（33）也通过所述焊缝（28）与所述薄膜（3）连接，从而所述焊缝（28）具有比端面宽度（SB）大的焊缝宽度并且所述至少一个空腔（26）通过位于所述端面（23）之下的薄膜（3）来封闭。

9.根据权利要求8所述的容器，其特征在于，通过所述壁结构只形成外壁（21），并且在所述端面（23）上和在与内部的壁表面（24）邻接的边缘范围（33）上构造成所述焊缝（28）。

10.根据权利要求8所述的容器，其特征在于，通过所述壁结构，额外地形成相对于述外壁（21）内置的薄壁的并且将所述容器（2）划分成腔（27）的间隔壁（22），所述间隔壁的端面（23）与所述外壁（21）的端面位于一个平面内，其中，在所述端面（23）上和在所述间隔壁的两个内部的壁表面（24）的邻接的边缘范围（33）上构造成所述焊缝（28）。

11.根据权利要求9或10所述的容器，其特征在于，额外的在所述至少一个外壁（21）的外部的壁表面（25）的邻接到所述端面（23）上的边缘范围（33）上构造成所述焊缝（28）。