DE19902909A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung (11), insbesondere zum Laserstrahlschweißen, bei dem zwei fokussierte Laserstrahlen (12, 13) mit einer relativbewegten Schweißstelle (14) ruhenden Strahlflecken verwendet werden, deren Position zueinander von relativbeweglichen Spiegeln (15, 16) einstellbar ist. DOLLAR A Um ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß vorbestimmte Ausbildungen der Strahlflecken auf dem zu bearbeitenden Werkstück während des Verfahrens einstellbar sind und dabei eine oder mehrere zusätzliche Bewegungsachsen für das Bewegungssystem des Bearbeitungskopfs einzusparen, wird so verfahren, daß die Position wenigstens eines Strahlflecks (12', 13') mindestens zweier Laserstrahlen (12, 13) auch während der Bearbeitung durch on-line-Ansteuerungs wenigstens eines Spiegels (15) eingestellt wird, der den zugehörigen Laserstrahl (12) in Bezug auf dem anderen Laserstrahl (13) verkippt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bear­ beiten von Werkstücken mit Laserstrahlung, insbesondere zum Laserstrahlschweißen, bei dem zwei fokussierte Laserstrahlen mit an einer relativbewegten Schweißstelle ruhenden Strahl­ flecken verwendet werden, deren Position zueinander von rela­ tiv beweglichen Spiegeln einstellbar ist.

Ein Verfahren mit den vorgenannten Verfahrensschritten ist allgemein bekannt. Ein Laserstrahl trifft auf zwei Fokus­ sierspiegel, die die Laserstrahlung zweiteilen und zwei Strahlflecken auf dem Werkstück erzeugen. Der Abstand beider Strahlflecken ist durch eine Verschiebung der Spiegel relativ zueinander einstellbar. Wenn die herzustellende Schweißnaht nicht linear ist, muß eine zusätzliche Bewegungsachse einge­ setzt werden, um einen die beiden Laserstrahlen abgebenden Bearbeitungskopf zu drehen. Es ist bei dem bekannten Verfah­ ren nicht möglich, den Abstand der beiden Strahlflecken von­ einander während des Schweißens zu verändern.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen so zu ver­ bessern, daß vorbestimmte Ausbildungen der Strahlflecken auf dem zu bearbeitenden Werkstück während des Verfahrens ein­ stellbar sind und dabei eine oder mehrere zusätzliche Bewe­ gungsachsen für das Bewegungssystem des Bearbeitungskopfs einzusparen.

Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Po­ sition wenigstens eines Strahlflecks mindestens zweier Laser­ strahlen durch Ansteuerung wenigstens eines Spiegels ein­ gestellt wird, der den zugehörigen Laserstrahl in Bezug auf den anderen Laserstrahl verkippt.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß Relativstellun­ gen der auf der Schweißstelle ruhenden Strahlflecken während der Bearbeitung on-line einstellbar sind. Infolgedessen ist es durch Positionsänderung während des Laserschweißens mög­ lich, auf Änderungen der Schweißstellengeometrie zu reagie­ ren. Spaltverbreiterungen im Nahtbereich, wie sie beispiels­ weise durch Toleranzen der Werkstücke oder durch unzureichen­ de Nahtvorbereitung entstehen können, müssen nicht zwangsläu­ fig zu Schweißfehlern führen; denn die Position der Strahl­ flecken zueinander ist einstellbar. Beispielsweise ist es während des Laserstrahlschweißens möglich, die Spaltüberbrüc­ kung dadurch zu verbessern, daß die Strahlflecken der Ausbil­ dung der Schweißstelle angepaßt eingestellt werden, z. B. durch Vergrößerung des Abstands der Strahlflecken voneinan­ der. Durch Veränderung der relativen Position der Strahlflec­ ken zueinander ist es ebenfalls möglich, auf nichtlineare Schweißnähte zu reagieren, indem beispielsweise ein auf der relativbewegten Schweißstelle führender Strahlfleck quer zur Längsrichtung bewegt und damit einer gekrümmten Naht nachge­ führt wird. Außer der Position des Strahlflecks auf dem Werk­ stück ist auch die Gesamtstrahlfleckform für das Schweißer­ gebnis von Bedeutung. Es können beispielsweise längliche For­ men eingesetzt werden, um die Spaltüberbrückung zu verbes­ sern. Solche länglichen Formen sind beispielsweise ellip­ tisch, aber auch keilförmig. Derartige Verfahren der Strahl­ formung am Werkstück sind insbesondere für komplizierte Schweißaufgaben geeignet, wie sie sich beispielsweise bei tailored blanks stellen. Durch die Strahlformung können die Prozeßgeschwindigkeit und die Prozeßsicherheit erheblich ge­ steigert werden.

Für die on-line-Ansteuerung kann es von Bedeutung sein, daß die Position eines Strahlflecks schnell eingestellt wer­ den muß, um auf sprunghafte Änderungen der Schweißstellengeo­ metrie oder auf schnelle Prozeßvorgänge angemessen schnell reagieren zu können. Das kann dadurch erreicht werden, daß der dem angesteuerten Spiegel zugeordnete Laserstrahl im Be­ zug auf den anderen Laserstrahl oder etwaige weitere Laser­ strahlen verkippt wird. Spiegelverkippungen sind insbesondere bei geringen Massen kurzfristig und präzise durchführbar.

Im vorbeschriebenen Sinne wird das Verfahren dadurch weitergebildet, daß die on-line-Ansteuerung in Abhängigkeit von einer momentanen Nahtgeometrie und/oder von einem momen­ tanen Nahtverlauf durchgeführt wird. Die on-line-Ansteuerung wenigstens eines Spiegels erlaubt während des Bearbeitens ei­ nes Werkstücks Einflußnahmen auf momentane Nahtgeometrie und/oder momentane Nahtverläufe, auch im Sinne gesteigerter Spaltüberbrückung bei gleichbleibender Prozeßgeschwindigkeit. Darüber hinaus kann auch das Laserschweißen bisher als schwierig zu schweißender Stoffe erreicht werden. Erhöhte Sy­ stemkosten werden vermieden, wie sie beispielsweise durch ei­ nen Einsatz zusätzlicher Bewegungsachsen für das Bewegungssy­ stem des Lasers bzw. für dessen Bearbeitungskopf entstehen würden.

Für die vorbeschriebenen Verfahren ist es zu bevorzugen, wenn die on-line-Ansteuerung unter Einwirkung einer CNC- Steuerung und/oder eines Nahtverfolgungssystems erfolgt. Mit einer CNC-Steuerung können die Position eines Strahlflecks und/oder die Anordnung mehrerer Strahlflecken von vornherein festgelegt werden. Die CNC-Steuerung kennt die Schweißaufgabe und vermag daher sämtliche Parameter zu berücksichtigen, die zu deren Lösung erforderlich ist. Dazu gehört auch, die Strahlflecken richtig zu positionieren und ihre Anordnung vorherzubestimmen. Falls eine solche Vorherbestimmung nicht möglich oder nicht angezeigt ist, kann die on-line-Ansteue­ rung auch mit einem Nahtverfolgungssystem durchgeführt wer­ den, so daß also während des Bearbeitens des Werkstücks die Bahn der Naht ermittelt und demgemäß Einfluß auf die on-line- Ansteuerung der Position eines Strahlflecks und/oder die An­ ordnung der Strahlflecken genommen wird.

Das Verfahren wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß die Positionen der Strahlflecken mittels Änderungen meh­ rerer Winkel der Laserstrahlen einstellbar sind, die diese miteinander bilden. Auf diese Weise können die Positionen der Strahlflecken voneinander durch einfaches Verkippen mehrerer Laserstrahlen eingestellt werden. Jeder Laserstrahl kann un­ abhängig vom anderen seine Winkelstellung ändern, oder aber auch in Abstimmung auf Winkeländerungen eines anderen Laser­ strahls.

Vorteilhaft für ein Verfahren zum Bearbeiten von Werk­ stücken ist es auch, wenn die Winkeländerungen der Laser­ strahlen mittels positionsänderungsfreier Spiegelbewegungen erzeugt werden. Die Spiegel behalten also in Bezug auf die Schweißstelle eine vorbestimmte Stellung bei und es finden lediglich Verkippungen des Spiegels statt, mit denen die Po­ sition von Strahlflecken auf dem Werkstück eingestellt wird. Es sind dann nur geringe Massen zu verstellen, so daß die on­ line-Ansteuerung verzögerungsfrei und mit geringem Energie­ aufwand arbeiten kann.

Beim Bearbeiten von Werkstücken kommt es darauf an, die Bearbeitungszeiten zu reduzieren. Hierzu kann so verfahren werden, daß ein plasmainduzierendes Laserstrahlschweißen durchgeführt wird, bei dem mit einander benachbarten Strahl­ flecken mehrere Dampfkapillaren ausgebildet werden und be­ darfsweise eine gemeinsame Dampfkapillare ausgebildet wird. Es findet bei gemeinsamer Dampfkapillare insbesondere eine Konzentration von in das Werkstück eingekoppelter Energie statt, die eine Steigerung der Prozeßgeschwindigkeit und/oder der Einschweißtiefe ermöglicht.

Es ist zu bevorzugen, daß Positionsänderungen eines Strahlflecks und eine Laserleistungssteuerung im Sinne einer vorbestimmten Schweißgeschwindigkeit gekoppelt werden. Da­ durch ist es beispielsweise möglich, bei einer Positionsände­ rung eines Strahlflecks zur Vergrößerung der Einhüllenden al­ ler Strahlflecken eine Erhöhung der Laserleistung durchzufüh­ ren, damit die Schweißgeschwindigkeit konstant gehalten wer­ den kann. Derartige Positionsänderungen, die also zu einer Vergrößerung des Gesamtstrahlflecks führen, sind beispiels­ weise nötig, wenn der Spalt größer ist oder sich vergrößert. Die Vergrößerung des Gesamtstrahlflecks führt zu einer Ver­ besserung der Spaltüberbrückung und die Erhöhung der Laser­ leistung gewährleistet die gewünschte Schweißproduktion.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung, insbesondere zum Laserstrahlschweißen, mit zwei fokussierten Laserstrah­ len, deren Strahlflecken an einer relativbewegten Schweiß­ stelle des Werkstücks ruhen, und mit relativbeweglichen, die Position der Strahlflecken auf dem Werkstück einstellenden Spiegeln.

Eine solche Vorrichtung ist aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannt und leidet an den eben dort be­ schriebenen Nachteilen. Im Sinne der oben genannten Aufgaben­ stellung kann eine mit den vorgenannten Merkmalen versehene Vorrichtung daher dadurch verbessert werden, daß die Laser­ strahlung auf einen mindestens zwei Laserstrahlen ausbilden­ den Strahlteiler trifft, dem die einstellenden Spiegel nach­ geordnet sind, die mit einer Einrichtung zur on-line-Ansteue­ rung der Position und/oder der Form mindestens eines Strahl­ flecks der Laserstrahlen beaufschlagbar sind.

Mit einer derartigen Vorrichtung können die dem Strahl­ teiler nachgeordneten Spiegel zur Beeinflussung der Position und/oder der Form der Strahlflecken on-line herangezogen wer­ den. Es ist möglich, während des Verfahrens auf Änderungen der Nahtgeometrie und/oder des Nahtverlaufs zu reagieren. Hierzu wird mindestens ein Spiegel in Relation zum anderen so eingestellt, daß die gewünschte Strahlfleckänderung eintritt.

Vorzugsweise wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß die einstellenden Spiegel Fokussierspiegel sind. Das ist je­ doch nicht notwendigerweise so. Die Fokussierung kann auch von einer Linse durchgeführt werden, die in Strahlrichtung vor dem Spiegel angeordnet ist, oder der Strahlteiler wird zur Fokussierung herangezogen. In diesen Fällen können ein­ stellende Spiegel planeben ausgeführt werden, und zwar vor­ teilhafterweise massearm, so daß sie für trägheitsarme Syste­ me besonders geeignet sind.

Eine wichtige Ausgestaltung der Vorrichtung kann dadurch erreicht werden, daß die einstellenden Spiegel mittels.drei­ geteilter Piezostellelemente beaufschlagbar sind. Piezostell­ elemente lassen sich im gewünschten Sinne on-line ansteuern und zeichnen sich durch kurze Reaktionszeiten aus. Die Drei­ teilung der Piezostellelemente bewirkt, daß der Strahlfleck des verstellten Spiegels in einer X-Y-Ebene verlagert werden kann, also in zwei Dimensionen relativ zu dem anderen Strahl­ fleck. Die Ansteuerung der dreigeteilten Piezostellelemente kann so erfolgen, daß Positionsänderungen der Strahlflecken in Bezug auf einander durchgeführt werden. Die Ansteuerung kann aber auch derart erfolgen, daß Strahlflecken vorbestimm­ ter Form erzielt werden.

Die Vorrichtung kann dahingehend ausgestaltet werden, daß der Strahlteiler ein Dachkantprisma mit zwei oder mehr Reflexionsflächen ist. Mit dem Dachkantprisma kann eine Zwei­ teilung der Laserstrahlung erfolgen, die von sehr hoher geo­ metrischer Präzision ist. Dementsprechend präzise ist die Strahlführung zu den einstellenden Spiegeln, mit denen die gewünschte Strahlausrichtung im Sinne gewünschter Winkel der Laserstrahlen präzise durchgeführt werden kann. Wenn das Dachkantenprisma eine Vielzahl von Reflexionsflächen hat, kann eine entsprechend vielfache Teilung der Laserstrahlung erfolgen, um vorbestimmte Geometrien der Strahlflecken auf dem Werkstück auch bei komplizierten Bearbeitungsvorgängen zu erreichen.

Besonders viele Möglichkeiten bei der Positionierung der Strahlflecken ergeben sich dadurch, daß alle Reflexions­ flächen des Strahlteilers mit jeweils unabhängig voneinander beaufschlagbaren einstellenden Spiegeln gekoppelt sind. Im Falle eines Dachkantprismas sind demgemäß zwei einstellbare Spiegel vorhanden.

Die Vorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, daß Reflexionsflächen des Strahlteilers und/oder eine Linse Fokussiermittel sind, und daß die einstellenden Spiegel als Planspiegel ausgebildet sind. In diesen Fällen übernehmen al­ so der Strahlteiler und/oder eine Linse die Strahlfokussie­ rung, die durch die Spiegel unbeeinflußt bleibt, weil diese einstellenden Spiegel infolge ihrer planen Ausbildung nicht in die Fokussierung eingreifen. Die Planspiegel bewirken dann lediglich die Positionierung der Strahlflecken. Die dadurch gegebene Entkoppelung ist beispielsweise für das Justieren vorteilhaft.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2, 3 Aufsichten auf Schweißstellen mit unterschiedli­ chen Positionierungen von Strahlflecken für line­ are Ausbildungen von Schweißnähten, und

Fig. 4 den Fig. 2, 3 entsprechende Aufsichten bei gekrümm­ tem Nahtverlauf.

Fig. 1 zeigt von einer nicht dargestellten Laserstrah­ lungsquelle herrührende Laserstrahlung 11, die einem Strahl­ teiler zugeleitet wird, nämlich einem Dachkantprisma 17 mit zwei Reflexionsflächen 18, 19. Von dem Dachkantprisma 17 ge­ langt ein Strahlungsanteil 11' zu einem Spiegel 15 und ein Strahlungsanteil 11" zu einem Spiegel 16. Die Laserstrahlung 11 und die entsprechenden Strahlungsanteile 11', 11" sind kollimiert. Durch die Spiegel 15, 16, werden Laserstrahlen 12, 13 erzeugt, die fokussiert sind. Die Fokussierung erfolgt auf eine Schweißstelle 14 eines Werkstücks 10. Die Schweißstelle 14 ist relativ zu den vorbeschriebenen strahllenkenden und strahlformenden Bauteilen beweglich. Die Bewegung erfolgt in vorbestimmter Weise, z. B. entsprechend einem gewünschten Nahtverlauf. Der Nahtverlauf ist entweder linear bzw. gerade, wie in den Fig. 2, 3 dargestellt wurde, in denen die Naht mit 18 bezeichnet ist, oder der Nahtverlauf der Naht 18 ist nicht linear bzw. gekrümmt, wie beispielsweise in Fig. 4 skizziert wurde.

Die Spiegel 15, 16 sind jeweils mit einem Spiegelantrieb 15', 16' versehen. Jeder Spiegelantrieb 15', 16' ist in der La­ ge, den zugehörigen Spiegel 15, 16 zu verstellen. Eine Ver­ stellung erfolgt entweder um eine zur Darstellungsebene ver­ tikale Achse 19, oder um eine in der Darstellungsebene ange­ ordnete Achse 20. Jeder Achse 19, 20 ist eine mit einem Pfeil versehene Kreisdarstellung zugeordnet, um die Verstellmög­ lichkeiten zu veranschaulichen, die der Spiegel 15, 16 durch den zugehörigen Spiegelantrieb 15', 16' hat. Es ist ersicht­ lich, daß eine zweidimensionale Verstellung möglich wird, al­ so eine Verstellung in zwei Ebenen, die in Fig. 1 schematisch perspektivisch mit den Koordinaten x und y bezeichnet wurden, welche senkrecht zueinander sind. Um eine solche zweidimen­ sionale Verstellung zu erreichen, sind die Spiegelantriebe 15', 16' beispielsweise als dreigeteilte Piezostellelemente ausgebildet, die an sich bekannt sind, so daß sie hier nicht näher dargestellt wurden.

Die Spiegelantriebselemente 15', 16' werden insbesondere im Falle ihrer Ausbildung als dreigeteilte Piezostellelemente von einer Einrichtung zur on-line-Ansteuerung beaufschlagt, die beispielsweise einen Mikrokontroller aufweist. Der Mikro­ kontroller ist in der Lage, Bewegungen der Spiegel 15, 16 zu steuern, mit denen Änderungen eines Winkels α der Laserstrah­ len 12, 13 bewirkt werden können. Beispielsweise werden beide Laserstrahlen 12, 13 so beaufschlagt, daß sie sich in einander entgegengesetzten x-Richtungen voneinander entfernen. Es kann sich dann eine Anordnung gemäß Fig. 2 ergeben, bei der die Strahlflecken 12', 13' der Laserstrahlen 12, 13 neben einer Naht 18 angeordnet sind. Hierbei wird vorausgesetzt, daß der Nahtverlauf der Naht 18 in y-Richtung orientiert ist.

Die Darstellung in Fig. 2 ist lediglich schematisch. Die Positionierung der Strahlflecken 12', 13' läßt ableiten, daß mit der Vorrichtung erhebliche Spaltüberbrückungen erreicht werden können. Falls solche nicht in dem dargestellten Ausmaß erforderlich ist, können die Strahlflecken 12', 13' näher an­ einander liegen und sich überlappen. Die Einstellung der Strahlflecken 12', 13' kann dann so sein, daß mit beiden eine gemeinsame Dampfkapillare ausgebildet wird, falls das Verfah­ ren als Laserstrahlschweißen mit plasmainduzierender Laser­ strahlung durchgeführt wird.

Die praktische Ausgestaltung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann so erfolgen, daß die Reflexionsflächen 18, 19 des Dachkantprismas 17 eine Ablenkung der Laserstrahlung mit einem Winkel von 140 Winkelgrad zwischen den Strahlanteilen 11', 11" ergibt. Die Spiegel 15, 16 sind beispielsweise mit einer typischen Brennweite von etwa 200 mm ausgebildet und derart angeordnet, daß beide Laserstrahlen 12, 13 etwa an der selben Position auf das Werkstück 10 bzw. dessen Schweißstel­ le 14 treffen. Der horizontale Abstand der Spiegel 15, 16 vom Dachkantprisma 17 ergibt sich aus der Notwendigkeit, daß die Strahlen 12, 13 den Dachkantspiegel 17 ungehindert passieren müssen. Der tatsächliche Winkel zwischen einem Laserstrahl 12 oder 13 und der Vertikalen beträgt in der Praxis je nach Aus­ führung etwa 10°. Hierbei ist insbesondere auf die räumliche Ausbildung der Spiegel 15, 16 und deren Verstellbarkeit Rück­ sicht zu nehmen.

In Fig. 3 wird eine Anordnung von acht Strahlflecken dar­ gestellt, die auf der Naht 18 bzw. ähnlich der Fig. 2 beidsei­ tig der Naht 18 angeordnet sind. Voraussetzung für eine der­ artige Ausgestaltung und Anordnung von Strahlflecken ist eine entsprechende achtfache Strahlteilung durch einen Strahltei­ ler, beispielsweise durch einen mit acht Spiegelflächen ver­ sehenen polygonartigen Spiegel - kurz Polygonspiegel, der an der Stelle des Dachkantprismas 17 angeordnet ist. Bei diesem Polygonspiegel werden acht Spiegel im Kreis um die Vertikale angeordnet, jeweils versehen mit einem unabhängig ansteuerba­ ren Piezostellelement in dreigeteilter Ausführung. Infolge­ dessen können alle acht Teilstrahlen auf dem Werkstück unab­ hängig voneinander die gewünschten Positionen einnehmen. Fig. 3 zeigt eine Positionierung mit einem auf der Naht 18 führenden und einem auf der Naht 18 nachlaufenden Strahl­ fleck. Zwischen diesen beiden Strahlflecken sind die sechs weiteren der insgesamt acht Strahlflecken wunschgemäß nahtnah und/oder teilüberdeckend positioniert.

Die Positionierung einer Vielzahl von Teilstrahlen er­ folgt durch unterschiedliche Ansteuerung von Spiegelantriebs­ elementen, insbesondere zur Positionierung der Teilstrahlen in Anpassung an nicht lineare Nähte. Fig. 4 zeigt eine ge­ krümmte Naht 18 mit acht Strahlflecken. Diese Strahlflecken sind in gleicher Weise führend bzw. nachlaufend und beidsei­ tig der Naht 18 angeordnet, wie in Fig. 3, jedoch dem tatsäch­ lichen Nahtverlauf der gekrümmten Naht 18 angepaßt. Nicht dargestellte Spiegel werden analog zu den Stellungsänderungen der Spiegel 15, 16 in Fig. 1 gekippt, um die Positionierung der Strahlflecken an den gekrümmten Verlauf der Naht 18 anzupas­ sen. Das Kippen der Spiegel erspart es, einen Bearbeitungs­ kopf unter Einsatz einer zusätzlichen Handachse zu drehen und ergibt gegenüber zwar drehbaren, jedoch in Bezug zueinander starren Spiegelanordnungen den Vorteil, daß die Fleckanord­ nung sehr freizügig bestimmbar ist, unabhängig von der Posi­ tionierung der Spiegel im Bearbeitungskopf.

Die Form der Strahlflecken 12', 13' ist elliptisch mit variierendem Achsenverhältnis. Die Form der Strahlflecken 12', 13' ist unveränderlich und kann durch ein Kippen der Spiegel allenfalls geringfügig geändert werden. Das Kippen der Spiegel 15, 16 bewirkt im wesentlichen unterschiedliche Positionen der Strahlflecken 12', 13' relativ zueinander, so daß sich die Form der Einhüllenden entsprechend ändert. Das Kippen der Spiegel 15, 16 erfolgt durch entsprechende Ansteue­ rung der Mikrokontroller der Spiegelantriebe bzw. eines zen­ tralen Mikrokontrollers für alle Spiegelantriebe, der die Spiegelantriebe 15', 16' in vorbestimmter Weise beaufschlagt. Auch eine solche, der speziellen Formgestaltung des aus meh­ reren einzelnen Strahlflecken gebildeten Gesamtstrahlflecks dienende Ansteuerung kann on-line erfolgen und für diese on­ line-Ansteuerung kann ein Mikrokontroller oder können mehrere Mikrokontroller eingesetzt werden, und zwar auch gleichzeitig mit den Steuerungen zur Positionierung der Strahlflecken z. B. im Sinne der Darstellung der Fig. 3. Beide während der Bear­ beitung erfolgenden on-line-Ansteuerungen können mit einer CNC-Steuerung und/oder mit einem Nahtverfolgungssystem erfol­ gen, mit denen der Mikrokontroller in vorbestimmter oder in während des Schweißens ermittelter Weise beeinflußt wird.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mit Laser­ strahlung (11), insbesondere zum Laserstrahlschweißen, bei dem zwei fokussierte Laserstrahlen (12, 13) mit an einer relativbewegten Schweißstelle (14) ruhenden Strahlflecken (12', 13') verwendet werden, deren Position zueinander von relativbeweglichen Spiegeln (15, 16) ein­ stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Posi­ tion wenigstens eines Strahlflecks (12', 13') mindestens zweier Laserstrahlen (12, 13) durch Ansteuerung wenig­ stens eines Spiegels (15) eingestellt wird, der den zu­ gehörigen Laserstrahl (12) in Bezug auf dem anderen La­ serstrahl (13) verkippt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die on-line-Ansteuerung in Abhängigkeit von einer momentanen Nahtgeometrie und/oder von einem momentanen Nahtverlauf durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die on-line-Ansteuerung unter Einwirkung einer CNC-Steuerung und/oder eines Nahtverfolgungssy­ stems erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Strahlflecken (12', 13') mittels Änderungen mehrerer Win­ kel (α) der Laserstrahlen (12, 13) einstellbar sind, die diese miteinander bilden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeländerungen der Laserstrahlen (12, 13) mittels positionsänderungs­ freier Spiegelbewegungen erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein plasmainduzierendes La­ serstrahlschweißen, bei dem mit einander benachbarten Strahlflecken (12', 13') mehrere Dampfkapillaren ausge­ bildet werden und bedarfsweise eine gemeinsame Dampfka­ pillare ausgebildet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Positionsänderungen eines Strahlflecks (12', 13') und eine Laserleistungs­ steuerung im Sinne einer vorbestimmten Schweißgeschwin­ digkeit gekoppelt werden.

8. Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mit La­ serstrahlung (11), insbesondere zum Laserstrahlschweis­ sen, mit zwei fokussierten Laserstrahlen (12, 13), deren Strahlflecken (12', 13') an einer relativbewegten Schweißstelle (14) des Werkstücks (10) ruhen, und mit relativbeweglichen, die Position der Strahlflecken (12', 13') auf dem Werkstück (10) einstellenden Spiegeln (15, 16), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung (11) auf einen mindestens zwei Laserstrahlen (12, 13) ausbildenden Strahlteiler trifft, dem die einstellenden Spiegel (15, 16) nachgeordnet sind, die mit einer Einrichtung zur on­ line-Ansteuerung der Position mindestens eines Strahl­ flecks (12', 13') der Laserstrahlen (12, 13) beaufschlag­ bar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellenden Spiegel (15, 16) Fokussierspiegel sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einstellenden Spiegel (15, 16) mittels dreigeteilter Piezostellelemente beaufschlagbar sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler ein Dachkantprisma (17) mit zwei oder mehr Reflexionsflächen ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Reflexionsflä­ chen (18, 19) des Strahlteilers mit jeweils unabhängig voneinander beaufschlagbaren einstellenden Spiegeln (15, 16) gekoppelt sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Reflexionsflächen des Strahlteilers und/oder eine Linse Fokussiermittel sind, und daß die einstellenden Spiegel (15, 16) als Planspie­ gel ausgebildet sind.