▶ トルンプフ レーザー− ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-24
(45)【発行日】2022-02-01
(54)【発明の名称】少なくとも２つのワークピースを接合するための方法および装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/28 20140101AFI20220125BHJP
【ＦＩ】
B23K26/28
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2019569237
(86)(22)【出願日】2018-07-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-08-31
(86)【国際出願番号】 EP2018068499
(87)【国際公開番号】W WO2019011838
(87)【国際公開日】2019-01-17
【審査請求日】2020-07-20
(31)【優先権主張番号】102017211982.9
(32)【優先日】2017-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】506065105
【氏名又は名称】トルンプフ レーザー－ ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｌａｓｅｒ－ ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｊｏｈａｎｎ－Ｍａｕｓ－Ｓｔｒａｓｓｅ ２， Ｄ－７１２５４ Ｄｉｔｚｉｎｇｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ヨハネス ゼーバッハ
(72)【発明者】
【氏名】ニコライ シュペーカー
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００５４２７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－０９８５６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１９４３２２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２６４４９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（ＶＯ，Ｘ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記停止点（Ｈ，Ｈ１）は、前記二次元の移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動の、前記送り方向（Ｙ）において前側の反転点（Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５）を形成している、
ことを特徴とする、方法。
【請求項2】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、
前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記二次元の移動軌道（１２）は、前記停止点（Ｈ，Ｈ１）に接触している２つの弓形の、特に２つの円弧形状の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）を有しており、前記両弓形の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）は、前記停止点（Ｈ，Ｈ１）への到達時に、前記送り方向（Ｙ）においてもっぱら１つの速度成分（－Ｖ Ｏ，Ｙ ，＋Ｖ Ｏ，Ｙ ）を有している、
ことを特徴とする、方法。
【請求項3】
前記移動軌道（１２）は、別の弓形の、好ましくは半円形状の軌道部分（１５）を有していて、該軌道部分（１５）は、前記両弓形の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）の、前記停止点（Ｈ）とは反対側の２つの終点（Ｐ３，Ｐ５）において互いに接続されている、
請求項２記載の方法。
【請求項4】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、
前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記二次元の移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）において、前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは前記停止点（Ｈ；Ｈ１，Ｈ２）を含む中心軸線（Ｍ）に対して対称にまたは非対称に延びている、
ことを特徴とする、方法。
【請求項5】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、
前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記二次元の移動軌道（１２）は、第１および第２の停止点（Ｈ１，Ｈ２）を有しており、前記第１の停止点（Ｈ１）は、前記二次元の移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動の前記送り方向（Ｙ）における反転点（Ｐ２，Ｐ４；Ｐ５）を形成しており、かつ前記第２の停止点（Ｈ２）は、好ましくは前記第１の停止点（Ｈ１）に、直線的な軌道部分（１７ａ）によって接続されている、
ことを特徴とする、方法。
【請求項6】
前記移動軌道（１２）は、円中心点（Ｐ４）としての前記第２の停止点（Ｈ２）を備えた４分の３円を形成している、
請求項５記載の方法。
【請求項7】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、
前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記加工ビームの出力（ＰＬ）を、前記移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動時に変化させる、
ことを特徴とする、方法。
【請求項8】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って移動させることによって、溶接シーム（７）を形成することを含んでおり、
前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との互いに相対的な移動に、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）おいて、かつ好ましくは追加的に前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは二次元の移動軌道（１２）における周期的な移動を重畳させる、
方法において、
前記移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０である少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
前記加工ビームは、前記停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において最大の出力（Ｐ ＭＡＸ ）を有している、
ことを特徴とする、方法。
【請求項9】
コンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムがデータ処理設備において実行される場合に、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法のすべてのステップを実施するように形成されている、コンピュータプログラム製品。
【請求項10】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（ＶＯ，Ｘ）が０であり、前記停止点（Ｈ，Ｈ１）は、前記二次元の移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動の、前記送り方向（Ｙ）において前側の反転点（Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５）を形成しており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【請求項11】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、
加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０であり、前記二次元の移動軌道（１２）は、前記停止点（Ｈ，Ｈ１）に接触している２つの弓形の、特に２つの円弧形状の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）を有しており、前記両弓形の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）は、前記停止点（Ｈ，Ｈ１）への到達時に、前記送り方向（Ｙ）においてもっぱら１つの速度成分（－Ｖ Ｏ，Ｙ ，＋Ｖ Ｏ，Ｙ ）を有しており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【請求項12】
前記移動軌道（１２）は、別の弓形の、好ましくは半円形状の軌道部分（１５）を有していて、該軌道部分（１５）は、前記両弓形の軌道部分（１４ａ，１４ｂ）の、前記停止点（Ｈ）とは反対側の２つの終点（Ｐ３，Ｐ５）において互いに接続されている、
請求項１１記載の装置。
【請求項13】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、
加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０であり、前記二次元の移動軌道（１２）は、前記横方向（Ｘ）において、前記送り方向（Ｙ）において延びている、好ましくは前記停止点（Ｈ；Ｈ１，Ｈ２）を含む中心軸線（Ｍ）に対して対称にまたは非対称に延びており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【請求項14】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、
加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０であり、前記二次元の移動軌道（１２）は、第１および第２の停止点（Ｈ１，Ｈ２）を有しており、前記第１の停止点（Ｈ１）は、前記二次元の移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動の前記送り方向（Ｙ）における反転点（Ｐ２，Ｐ４；Ｐ５）を形成しており、かつ前記第２の停止点（Ｈ２）は、好ましくは前記第１の停止点（Ｈ１）に、直線的な軌道部分（１７ａ）によって接続されており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【請求項15】
前記移動軌道（１２）は、円中心点（Ｐ４）としての前記第２の停止点（Ｈ２）を備えた４分の３円を形成している、
請求項１４記載の装置。
【請求項16】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、
加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０であり、前記加工ビームの出力（ＰＬ）を、前記移動軌道（１２）に沿った前記周期的な移動時に変化させており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【請求項17】
少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）を接合するための装置（１）であって、
加工ビーム、特にレーザビーム（３）を前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）に方向付けるための加工ヘッド（５）と、
前記加工ビーム（３）と前記少なくとも２つのワークピース（２ａ，２ｂ）とを互いに相対的に、送り方向（Ｙ）に沿って溶接シーム（７）を形成しながら移動させるための移動装置（６）と、
前記加工ビームを変向させるためのビーム変向装置（８）と、
前記送り方向（Ｙ）に沿った前記加工ビームと前記両ワークピース（２ａ，２ｂ）との間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道（１２）に沿った前記加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、前記ビーム変向装置（８）および／または前記移動装置（６）を駆動制御するための制御装置（１３）と、
を含んでおり、前記移動軌道（１２）は、前記送り方向（Ｙ）に対して垂直な横方向（Ｘ）において、かつ好ましくは前記送り方向（Ｙ）において延びている、
装置（１）において、
前記制御装置（１３）は、好ましくは二次元の移動軌道（１２）を生ぜしめるために前記ビーム変向装置（８）を制御するように形成されており、前記移動軌道（１２）は、横方向（Ｘ）における２つの反転点（Ｐ３，Ｐ５；Ｐ１，Ｐ３）の間に少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）を有していて、該停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、前記横方向（Ｘ）における前記周期的な移動の速度成分（Ｖ Ｏ ， Ｘ ）が０であり、前記加工ビームは、前記停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において最大の出力（Ｐ ＭＡＸ ）を有しており、前記少なくとも１つの停止点（Ｈ，Ｈ１，Ｈ２）において、好ましくは、前記二次元の移動軌道（１２）の非連続的な方向変化が行われる
ことを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも２つのワークピースを接合するための方法であって、加工ビーム、特にレーザビームと少なくとも２つのワークピースとを互いに相対的に、送り方向に沿って移動させることによって、溶接シームを形成することを含んでおり、このとき加工ビームと両ワークピースとの互いに相対的な移動に、送り方向に対して垂直な横方向おいて、かつ好ましくは追加的に送り方向において延びている、好ましくは二次元の移動軌道における周期的な移動を重畳させる、方法に関する。本発明はまた所属の装置であって、加工ビーム、特にレーザビームを両ワークピースに方向付けるための加工ヘッドと、加工ビームと少なくとも２つのワークピースとを互いに相対的に、送り方向に沿って溶接シームを形成しながら移動させるための移動装置と、加工ビームを変向させるためのビーム変向装置と、送り方向に沿った加工ビームと両ワークピースとの間における相対移動に重畳させられた、好ましくは二次元の移動軌道に沿った加工ビームの周期的な移動を生ぜしめるために、ビーム変向装置および／または移動装置を制御するための制御装置と、を含んでおり、移動軌道は、送り方向に対して垂直な横方向において、かつ好ましくは追加的に送り方向において延びている、装置に関する。
【0002】
加工ビーム、例えばレーザビームを使用して２つ以上のワークピースを接合する場合、オーバラップシームおよび／または隅肉シームにおける進入溶接（Einschweissung）および貫通溶接（Durchschweissung）時には、特に溶接シームの高温亀裂に対して敏感な材料または高温亀裂に対して敏感な幾何学形状では、高温亀裂が発生することがある。高温亀裂を回避するために、ひいては溶接結果を改善するために、溶接シームに沿った送り移動に、一次元または二次元の移動軌道における周期的な振動移動を重畳させることが公知である。
【0003】
例えば欧州特許第１５３４４６０号明細書に基づいて公知の、材料部分をオーバラップ溶接するための方法では、レーザビームは、接触面に沿った第１の方向において一対の金属部分の間において移動させられ、かつレーザビームの揺動が、第１の方向とは異なる第２の方向において行われる。レーザビームは、第１の方向に対して横方向に揺動することができる丸いレーザビーム斑である。このレーザビーム斑は、直線的な区間において揺動することができる。また、レーザビーム斑は、円形の区間においてもまたは楕円形の区間においても揺動することができる。
【0004】
独国特許出願公開第１０２０１４２０６３０２号明細書に記載された、溶接のための方法では、エネルギ源が、互いに交差する、特に完全に弓形に延びる軌道において、基板の表面に対して移動させられる。弓形に延びる軌道は、ループとして形成されていてもよく、このとき上側のループは、８字形の軌道の上側部分に相当し、かつ下側のループは、８字形の軌道の下側部分に相当している。
【0005】
独国特許出願公開第１０２０１４２１０１１８号明細書に基づいて、振動するビームを用いた溶接のための、可動のインナハウジングを備えた光学系と、所属の溶接法とが公知である。光学系によって、表面におけるレーザビームの振動する方法形式を達成することができ、このとき三角形の揺動移動またはループ形状の揺動移動を生ぜしめることができる。
【0006】
独国特許出願公開第１０２０１３２１９２２０号明細書に記載された、隅肉においてワークピースをレーザリモート加工するための方法および所属の装置では、レーザビームは、走査装置を用いて構成部材に導かれ、かつこの構成部材の上方に案内され、このときレーザビームの作業領域は、照射ビームによって照射され、かつこのとき照射ビームは、構成部材の隅肉幾何学形状に依存して調節される設定角度下で構成部材に向けられる。
【0007】
独国特許出願公開第１０２０１３１１０５２３号明細書には、レーザビームを用いてワークピースを接合するための装置および方法が記載されていて、このときレーザビームは、第１の振動周波数を備えた第１の振動移動と、第１の振動移動に重畳させられた、第２の比較的大きな振動周波数を備えた第２の振動移動とを実施する。
【0008】
独国特許出願公開第１０２０１４０１５０９４号明細書に記載された、少なくとも２つの接合対をレーザビーム溶接する方法では、加工レーザビームは、光学式に検知されるガイドエッジを、目標溶接シーム経過に相応して加工する。光学式のシーム案内には、構成部材の幾何学形状および／またはプロセスに関する条件に適合された、少なくとも１つのスイングミラーの高周波数のスイングミラー振動が重畳されている。三次元のスイングミラー振動は、レーザビームの衝突点が、目標溶接シーム経過に沿った移動に加えて、重畳された振動する横方向移動を実施するように、かつ／または重畳された振動する揺動移動、特に振動する円形移動を実施するように、制御することができる。
【0009】
独国特許出願公開第１０２０１２００８９４０号明細書に記載された、少なくとも２つのワークピースを接合するための方法および装置では、送り方向におけるレーザビームの移動には、振動移動成分を備えた第２の移動が、送り方向においても該送り方向に対して垂直な方向においても重畳される。
【0010】
特開平１０-７１４８０号公報に記載された、オーバラップ合わせ部におけるレーザビーム溶接方法では、二次元の軌跡に沿ったレーザビームの光軸の走査移動が行われる。円形パターンまたは楕円形パターンにおける走査移動時に、レーザビームの光軸のオーバラップの位置領域は、設定された領域に制限されていることが望ましい。
【0011】
記事「高周波数ビーム振動によるレーザビーム溶接：ブリリアントファイバレーザによる異なった材料の溶接」Ｍ.Ｋｒａｅｔｚｓｃｈ他著、Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｄｉａ １２（２０１１年）１４２～１４９には、従来の形式では今までレーザ溶接が不可能であった、例えば金属組合せアルミニウム・銅のような金属材料の組合せを、溶接するために、ブリリアントなレーザビーム源が高周波数のビーム振動との組合せにおいて使用され得ることが記載されている。
【0012】
Ｐｅｔｅｒ Ｓｔｒｉｔｔの論文「ＡｌＭｇＳｉ６０１６のリモートレーザビーム溶接時における高温亀裂を回避するためのプロセスストラテジ」には、アルミニウムのレーザビーム溶接時に、エッジシームにおける高温亀裂の回避が追加材料の使用なしに可能になるというアプローチが記載される。高温亀裂傾向を低下させるための１つの可能性として、変調されたレーザ出力の使用下における溶接が記載される。他の可能性としては、ステップストラテジがあり、このステップストラテジでは、短いステップシームが時間をずらされて三次元的に重畳され、最終クレータ亀裂が生じやすい終端領域が新たに過剰溶接されるようになっている。
【0013】
本発明の課題
本発明の根底を成す課題は、接合すべきワークピースの間における結合を改善することができる、方法および装置を提供することである。
本発明の根底を成す課題は、接合すべきワークピースの間における結合を改善することができる、方法および装置を提供することである。
【0014】
本発明の対象
この課題は、１つの態様によれば、冒頭に述べた形式の方法において、移動軌道が、横方向における２つの反転点の間に、横方向における周期的な移動の速度成分が０である少なくとも１つの停止点を有していることによって解決される。
この課題は、１つの態様によれば、冒頭に述べた形式の方法において、移動軌道が、横方向における２つの反転点の間に、横方向における周期的な移動の速度成分が０である少なくとも１つの停止点を有していることによって解決される。
【0015】
発明者は、特に、高温亀裂に対して敏感な材料、例えばアルミニウム製の材料から成るワークピースの場合に、かつ／または溶接シームの、高温亀裂に対して敏感な幾何学形状の場合に、高温亀裂の形成を回避するためには、送り方向における移動に重畳された周期的な移動の振動幾何学形状を選択し、この振動幾何学形状が、横方向における周期的な移動の軌道曲線の両反転点に加えて、横方向における周期的な移動の速度成分が０である少なくとも１つの停止点を有していることが好適である、ということを認識した。
【0016】
横方向における両反転点において、加工ビームの移動反転が、横方向における速度成分の符号の変化をもって、つまり正の符号から負の符号への、または負の符号から正の符号への変化をもって行われ、これによって横方向における速度成分は、強制的に反転点において、少なくとも無限小に短い時間において０に等しくなる。横方向、つまりＹ軸方向における両反転点の間における追加的な停止点によって、ワークピースの材料と加工ビームとの間における相互作用時間の所望のポジティブな変化を、特に高ダイナミックな走査溶接プロセスにおいて行うことができる。追加的に、停止点において、送り方向における周期的な移動の速度成分が０であること、もしくはこの速度成分を０に低減することが可能である。
【0017】
（場合によっては二次元の）移動軌道に沿った周期的な移動は、通常、加工ビームによって実施され、この加工ビームはそのために、例えば走査装置の形態のビーム変向装置を用いて変向され、ビーム変向装置はそのために、例えばそれぞれの回転軸線を中心にして回転可能な２つの走査ミラーを有することができる。ビーム変向装置は、例えばロボットまたはこれに類したものを用いて、静止しているワークピースに対して相対的に移動させることができ、これによって送り方向における相対移動を実施することができる。択一的に、相対移動、および重畳された周期的な移動は、静止している加工ビームにおいても、ワークピースの（場合によっては二次元の）移動だけによって実現することができる。ワークピースの一次元の移動、および（典型的にはワークピースの移動に対して垂直な）加工ビームの（重畳された）一次元の移動もまた、可能である。
【0018】
最も単純な場合、周期的な移動は、単に横方向、つまり送り方向に対して垂直な方向において延びている線の形態の、一次元の移動軌道を備えた移動である。この場合、周期的な移動は、汎用の正弦波の振動移動の形式で行うことができ、このような振動移動は、追加的に、横方向における速度成分が０になる停止点を横方向において有している。
【0019】
好ましくは、周期的な移動は、横方向における、つまり送り方向に対して垂直な方向における、および送り方向における移動であり、その結果加工ビームは、二次元の移動軌道に沿って延びている。周期的な移動というのは、本出願の意味においては、重畳された移動の、一次元または二次元の移動軌道がそれ自体で閉鎖されていると理解される。移動軌道は、２回逆方向において通過される軌道部分を有することできる。場合によっては、移動軌道は、１つまたは複数の交差点を有していてもよく、この交差点を起点として２つ以上のループが延びている。しかしながら通常は、二次元の移動軌道が、例えば移動軌道の幾何学的な中心に交差点を有していない構成が、好適であり、このことは、例えば８の字の形態の移動軌道において言える。
【0020】
好適な変化形態では、少なくとも１つの停止点において、この場合二次元の移動軌道の非連続的な方向変化が行われる。本出願の意味において、非連続的な方向変化というのは、二次元の移動軌道における屈曲部であると理解され、すなわち停止点において、移動軌道に沿った周期的な移動の速度ベクトルの方向の非連続的な変化が行われる。速度ベクトルの方向の非連続的な変化は、横方向もしくは送り方向における一方のまたは両方の速度成分の符号変化を、必ずしも必要としない。例えば、移動軌道は１つの軌道部分を有していてもよく、この軌道部分は、横方向において延びる１つの速度ベクトルで停止点に走入し、すなわち送り方向における速度成分を有していない、または逆のことが言える。
【0021】
別の変化形態では、周期的な移動の停止点は、溶接シームのシーム中心に位置決めされる。例えばアルミニウム製のワークピースにおける隅肉シームの溶接時には、シーム中心における停止点の導入によって、シーム中心における溶融物容量の上昇を達成できることが示されており、このことは、特に機械的に有効な結合面にポジティブな影響を及ぼす。したがって溶接シームのシーム中心における停止点の位置決めは、両ワークピースの間における結合を明らかに改善するという意味において、溶接結果にポジティブな影響を有している。この変化形態では、周期的な移動の停止点は、典型的には、横方向における両反転点の間の真ん中に位置している。
【0022】
加工ビームと両ワークピースとの相互の相対移動は、例えば、加工ビームが、重畳させられた周期的な移動なしに溶接シームのシーム中心に沿って送り方向において移動させられるように、制御もしくはプログラミングされることができる。この場合、周期的な移動の停止点は、典型的には、上に述べたように横方向における両反転点の間の真ん中に位置している。しかしながらまた場合によっては、停止点と、両反転点の間における中心との間において、（通常僅かな）横方向ずれを選択することも可能である。
【0023】
相対移動時に、送り方向は時間的に一定のままであってもよく、その結果直線的な溶接シームが形成され、しかしながらまた、相対移動が湾曲された軌道曲線に追従し、これによって溶接シームが非直線的な経過を有することも可能である。この場合、送り方向は、溶接シームの現在の方向を、すなわち加工ビームと両ワークピースとの間における相対移動の現在の方向を（重畳させられた周期的な移動なしに）描く。
【0024】
別の変化形態では、停止点は、二次元の移動軌道に沿った周期的な移動の、送り方向において前側の反転点を形成している。特に、移動軌道に沿った周期的な移動の、送り方向において前側の反転点を形成している停止点の使用は、好適であることが証明されている。それというのは、このような停止点は、送り方向における溶接プロセスに対する適正な影響を可能にするからである。場合によっては、択一的にまたは追加的に同様に、上に述べた停止点もしくは別の停止点が、周期的な移動の、送り方向において後ろ側の反転点を形成していることが可能である。
【0025】
別の変化形態では、二次元の移動軌道は、停止点において互いに接触する２つの弓形の、特に２つの円弧形状の軌道部分を有しており、このとき両弓形の軌道部分は、停止点への到達時に、送り方向においてもっぱら１つの（符号が異なっている）速度成分を有している。言い換えれば、二次元の移動軌道の両弓形の軌道部分は、１つの速度ベクトルで送り方向に対して接線方向で停止点に走入する。このようにして、横方向における周期的な移動の速度成分は、停止点において強制的に０に等しくなるということが達成される。同時に、加工ビームは、停止点において、より正確に言えば停止点への到達の直前もしくは直後に、送り方向において、０とは異なる速度成分を有しており、このことは、送り方向における、典型的にはシーム中心に沿った、溶接プロセスへの所望の影響を可能にする。円弧の形態の、弓形の軌道部分の使用は、そのために好適であることが判明しており、しかしながらまた弓形の軌道部分は、例えば楕円形または他の形式の幾何学形状もしくは湾曲を有していてもよい。二次元の軌道曲線は、もっぱら、停止点において互いに接触する両弓形の軌道部分から成っていてもよい。
【0026】
発展形態では、移動軌道は、別の弓形の、好ましくは半円形状の軌道部分を有していて、該軌道部分は、両弓形の軌道部分の、停止点とは反対側の２つの終点において互いに接続されている。別の（円弧形状のもしくは）弓形の軌道部分の両終点は、横方向における移動軌道の反転点を形成していて、かつ弓形の軌道部分によって互いに接続される。別の（円弧形状のもしくは）弓形の軌道部分によって、移動軌道が、２回（逆方向において）通過される軌道部分を有していないということを達成することができる。円弧形状の軌道部分を用いて、溶接シームは、場合によっては小さな出力で擦過されることができ、これによって溶融物における解離効果（Dissoziationseffekt）を生ぜしめることができる、または溶接シームを均一化することができる。
【0027】
別の変化形態では、二次元の移動軌道は、横方向において、送り方向において延びている、好ましくは停止点を含む中心軸線に対して対称にまたは非対称に延びている。周期的な移動の移動軌道は、中心軸線に対して鏡面対称に延びていてもよく、この中心軸線は、横方向において両反転点の間における中心を形成していて、かつこの中心軸線には停止点が位置決めされていてもよい。しかしながらまた、移動軌道は、横方向における両反転点の間における中心軸線に対して非対称に延びていることも可能である。中心軸線に対して非対称に延びている二次元の移動軌道では、どれだけ高い出力が両構成部材のどちらにもたらされるかを、所望のように制御することができる。溶接シームの一方の半部における移動軌道の部分が大きければ大きいほど、もしくはこの半部における移動軌道が中心軸線から大きく離れていればいるほど、溶接シームの他方の半部の下に位置している構成部材には、移動軌道の、この半部に位置している部分から、より小さな影響しか及ぼされない。移動軌道の、中心軸線上にまたは中心軸線の近傍において延びている部分は、構成部材もしくは溶融物における熱伝導によって、両構成部材により強い影響を及ぼす。したがって適宜な対称のまたは非対称の幾何学形状の選択は、突合せ形式にも依存する。中心軸線に対して非対称に延びる移動軌道では、溶融物容量は、溶接シームのある一定の幅（振動幅）が必要な場合には、中心軸線に対してもしくは送り方向に対して横方向に、より好ましくは、大きな溶融物容量に合わせて調整することができる。
【0028】
別の変化形態では、二次元の移動軌道は、第１および第２の停止点を有しており、このとき第１の停止点は、二次元の移動軌道に沿った周期的な移動の送り方向における反転点を形成しており、かつこのとき第２の停止点は、好ましくは第１の停止点に、移動軌道の直線的な軌道部分によって接続されている。第１の停止点は、好ましくは移動軌道の、送り方向において前側の反転点である。第２の停止点に向かう直線的な軌道部分は、例えば送り方向に沿って、特に、二次元の移動軌道の横方向における両反転点の間における中心軸線に沿って延びていてもよい。
【0029】
発展形態では、移動軌道は、円中心点としての第２の停止点を備えた４分の３円を形成している。この場合第１の停止点は、典型的には、二次元の移動軌道に沿った周期的な移動の前側の反転点を形成している。４分の３円の形態の移動軌道の使用は、加工ビームと接合すべき材料との間における相互作用時間のポジティブな変化を達成するために好適であることが判明している。４分の３円の形態の移動軌道では、典型的には、第１の停止点においても第２の停止点においても、二次元の移動軌道の非連続的な方向変化が行われる。
【0030】
好適な変化形態では、加工ビームの出力は、移動軌道に沿った周期的な移動時に変化させられる。移動軌道に沿った周期的な移動に、加工ビームの出力の（場所に依存した）制御が重畳されると、好適であることが証明されている。それというのは、このようにすると、追加的に、高温亀裂発生および／または孔形成に影響を及ぼすための、材料固有の要求に対応することができるからである。このとき加工ビームの出力は、典型的には、加工ビームを発生させるためのビーム源、特にレーザビーム源が提供する可能な最大出力を起点として、減じられる、もしくは絞られる。可能な最大出力は、例えば約５００Ｗ～約１０ｋＷのオーダにおける出力であってもよい。加工ビームの出力の制御は、移動軌道と同様に、送り方向もしくは中心軸線に対して対称にまたは非対称に行うことができる。特に中心軸線に対して対称の移動軌道は、非対称の出力推移を有することができ、または逆の形態も可能である。
【0031】
発展形態では、加工ビームは、停止点において最大の出力を有している。言い換えれば、加工ビームの出力は、二次元の移動軌道に沿った他の点においては、それよりも大きな出力を有していない。特に、停止点における（最大の）出力は、ビーム源を用いて最大に発生可能な出力に合致することができる。典型的にはシーム中心の領域に位置している停止点における可能な最大出力の提供は、シーム中心の領域における熱の所望の提供を可能にし、このことは典型的には、溶接結果に対してポジティブな影響を及ぼす。
【0032】
発展形態では、溶接シームは、接合すべき両ワークピースの間において隅肉シームまたはオーバラップシームを形成する。接合すべき両ワークピースが互いにほぼ平行に方向付けられている突合せシームとは異なり、隅肉シームでは、力の流れが強く変向される。したがって場合によっては、特に、動的な荷重が加えられた場合に、溶接シームの強度に不都合な影響を及ぼす大きな切欠き効果が発生することがあり、このようなことは、ここに記載された方法によって回避されることが望まれている。オーバラップシームでは、接合すべき両ワークピースは、通常、互いに平行に方向付けられていて、かつ溶接シームの領域において互いにオーバラップしている。オーバラップシームにおいても、例えば進入溶接深さに関して溶接エラーが発生することがあり、このような溶接エラーは、さらに上に記載された方法を用いて、特に位置制御された、移動軌道に沿って可変の出力設定との関連において低減することができる。
【0033】
本発明はまた、コンピュータプログラム製品にも関し、このコンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラムがデータ処理設備において実行される場合に、上に記載された方法のすべてのステップを実施するように形成されている。データ処理設備は、例えば、少なくとも２つのワークピースを接合するための装置の制御装置であってもよく、この制御装置は、コンピュータまたはこれに類したものの形式で実現されている。
【0034】
本発明の別の態様は、冒頭に述べた形式の装置に関し、この装置では、制御装置は、好ましくは二次元の移動軌道を生ぜしめるためにビーム変向装置を制御するように形成もしくはプログラミングされており、移動軌道は、横方向における２つの反転点の間に少なくとも１つの停止点を有していて、該停止点において、横方向における周期的な移動の速度成分が０である。少なくとも１つの停止点において、好ましくは、二次元の移動軌道の非連続的な方向変化が行われる。加工ビームを移動させるための移動装置としては、例えば、加工ヘッドが固定されているロボットまたはこれに類したものが働くことができる。加工ヘッドは、移動装置を用いて、例えば位置固定のワークピースに対して相対的に移動させることができ、これによって送り方向における相対移動を（重畳させられた周期的な移動なしに）生ぜしめることができる。重畳させられた周期的な移動は、例えば走査装置として、特にレーザ走査装置として形成されていてもよいビーム変向装置を用いて生ぜしめることができる。
【0035】
１つの実施形態では、加工ビームを変向させるためのビーム変向装置は、少なくとも２つの走査ミラーを有している。互いに垂直な２つの軸線もしくは方向に沿って、迅速な振動移動を実施するためには、別個に駆動制御可能な２つの走査ミラーを使用することが、好適であることが証明されている。両走査ミラーの回転軸線は、特に互いに垂直に方向付けられていてもよい。加工ヘッドは、例えばロボットの形態の移動装置を用いて次のように、すなわち、両走査ミラーのうちの一方の走査ミラーの回転軸線が、常に、現在の送り方向に対して平行に延びていて、これに対して第２の走査ミラーの回転軸線が横方向に、つまり送り方向に対して垂直に方向付けられているように、回転させられることができる。しかしながら回転軸線のこのような方向付けおよび２つの走査ミラーの使用は、必ずしも必要なことではない。
【0036】
本発明の別の利点は、明細書および図面に記載されている。同様に、上に述べられた、かつなおさらに記載される特徴は、それぞれ単独でも、または任意の組合せにおける複数の形態でも、使用することができる。所望のかつ記載された実施形態は、排他的なリストとして理解されるべきではなく、むしろ本発明を説明するための例示的な特徴を有しているものである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】溶接シームを形成するために、レーザ加工ヘッドが送り方向に沿って移動させられ、かつレーザビームが両ワークピースに方向付けられる、２つのワークピースを接合するための装置の１実施形態を概略的に示す図である。
【図2】図２ａおよび図２ｂは、送り方向における移動に重畳させられた、送り方向に対して垂直な横方向における一次元の移動軌道に沿ったレーザビームの周期的な移動を示す、軌跡線図（Ortsdiagramm）および時間・速度線図である。
【0038】
図面の以下の記載において、等しいもしくは機能が等しい構成部材に対しては、同一符号が使用される。
【0039】
図１には、２つのワークピース２ａ，２ｂをレーザビーム３の形態の加工ビームを用いて接合するために装置１の構造が例示されている。装置１は、レーザビーム３を発生させるために、例えば、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ、ダイオードレーザ、ファイバレーザ・・・である固体レーザの形態の、レーザ源４の形態のビーム源を有している。レーザビーム３は、図示の例では導光ファイバを用いて加工ヘッド５に供給され、この加工ヘッド５は、レーザビーム３を両ワークピース２ａ，２ｂに方向付ける。加工ヘッド５は、図示の例では移動装置６を用いて、図示の例では位置固定に配置されている接合すべき両ワークピース２ａ，２ｂに対して相対的に移動させられる。移動装置６は、例えば、加工ヘッド５が取り付けられている溶接ロボットまたはこれに類したものであってもよい。加工ヘッド５、ひいてはレーザビーム３は、図１に示された例では、ＸＹＺ座標系のＹ方向と合致する送り方向Ｙに沿って移動させられる。
【0040】
送り方向Ｙに沿った移動時に、図１に示された例では、両ワークピース２ａ，２ｂに焦点合わせされたレーザビーム３を用いて、いわゆる隅肉シームの形態の溶接シーム７が形成される。このような隅肉シームでは、しかしながらまたオーバラップシームでは、（一定の）送り方向Ｙに沿ったレーザビーム３の移動時に、溶接シーム７に沿った亀裂形成が発生し得ることが判明している。このことは特に、両ワークピース２ａ，２ｂが、高温亀裂に対して敏感な材料から形成されている場合、または特定のワークピース材料の組合せから成る混合結合部を互いに溶接することが望まれている場合に言える。高温亀裂の形成を可能な限り回避するために、送り方向Ｙに沿った（図示の例では直線的な）移動に、以下において詳しく記載する、レーザビーム３の周期的な移動が重畳される。
【0041】
図１に示された例では、加工ヘッド５は、走査装置８の形態のビーム変向装置を有しており、この走査装置８は、第１および第２の走査ミラー１０ａ，１０ｂを含んでいる。両走査ミラー１０ａ，１０ｂは、所属の回転駆動装置１１ａ，１１ｂを用いて２つの回転軸線を中心にして回転可能であり、両回転軸線は、図示の例ではＸＹＺ座標系のＸ方向もしくはＹ方向と合致している。走査装置８へのビーム路には、対物レンズ９が続いており、この対物レンズ９は、追加的にレーザビーム３の焦点合わせを行い、これによって走査装置８によって変向されたレーザビーム３を、溶接シーム７の領域において焦点合わせすることができる。図１に示された隅肉シームの形態の溶接シーム７の形成時に、レーザビーム３は、図１に示されているのとは異なり、通常垂直にではなく、両ワークピース２ａ，２ｂに関してＺ方向に対して角度を成して方向付けられ、このことは例えば冒頭において引用された独国特許出願公開第１０２０１３２１９２２０号明細書に記載されており、この明細書の記載は、その全体を引用することによって本出願に含まれる。
【0042】
装置１は、走査装置８を、より正確に言えば両走査ミラー１０ａ，１０ｂの回転駆動装置１１ａ，１１ｂを制御するため、および移動装置６を駆動制御するための制御装置１３をも有している。制御装置１３はまた、レーザ源４を制御するため、特にレーザ源４の（現在の）レーザ出力ＰＬを制御するためにも働く。
【0043】
制御装置１３は、回転駆動装置１１ａ，１１ｂを、両走査ミラー１０ａ，１０ｂがそれぞれの回転軸線Ｘ，Ｙを中心にして回転させられ、これによって送り方向Ｙにおけるレーザビーム３の移動に加工ヘッド５の移動によって追加的な周期的な（振動する）移動が重畳されるように駆動制御するために、形成されている、もしくはプログラミングされている。
【0044】
送り方向Ｙに対して垂直な横方向Ｘにおいて延びている一次元の移動軌道１２に沿って延びる周期的な移動の一例が、図２ａに示されている。図２ａにおいて認識できるように、レーザビーム３もしくは移動軌道１２は、もっぱら横方向Ｘにおける振動移動を実施する。レーザビーム３の閉鎖された移動軌道１２は、ビーム変向装置８によって生ぜしめられ、このとき図２ａにおいて、送り方向Ｙに沿った移動は考慮されていない。移動軌道１２は、横方向Ｘにおける周期的な移動の第１の反転点である、図２ａに示された第１の点Ｐ１から、横方向Ｘにおける周期的な移動の第２の反転点である第２の点Ｐ２を介して、その位置が第１の点Ｐ１と合致している点Ｐ３へと戻る。
【0045】
図２ｂには、移動を送り方向Ｙに対して垂直な横方向Ｘにおいて行う第２の走査ミラー１０ｂの振動速度ＶＯが示されており、このとき図２ｂに示された時点ｔ１，ｔ２，ｔ３は、図２ａに示された、移動軌道１２に沿った３つの点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に相当している。図２ｂにおいて認識できるように、図示の例では、振動速度ＶＯは、最大振動速度ＶＯ，ＭＡＸと、それぞれの反転点Ｐ１～Ｐ３において得られる最低振動速度ＶＯ，ＭＩＮ＝０との間において変動する。
【0046】
図３ａおよび図３ｂには、レーザビーム３が二次元の円形の移動軌道１２に沿って延びる周期的な移動の一例が示されている。円形の移動軌道１２では、（ベクトルの）振動速度ＶＯの方向は、位置に依存してかつ連続的に変化し、これに対して図３ｂに示された、振動速度ＶＯの値ＶＯは、一定のままである。レーザ源４の出力ＰＬもまた、図３ｂに示された例では、一定のままであり、かつ最大に可能なレーザ出力（つまりＰＬ＝１００％）に相当している。
【0047】
発明者は、溶接シーム７に沿った高温亀裂の形成に関して、図２ａおよび図２ｂに示された直線的な、もしくは位置・時間線図において制限波形状の移動軌道１２では、かつ図３ａおよび図３ｂに示された円形の移動軌道１２では、最適な結果を得ることができない、ということを認識した。
【0048】
これとは異なり、レーザビーム３の、重畳された周期的な移動が、閉鎖された移動軌道１２に沿って行われ、この移動軌道１２が、図４ａに例示されている少なくとも１つの停止点Ｈを有している場合に、隅肉シーム７における高温亀裂の形成を明らかに低減させることができる。図４ａに示された移動軌道１２は、横方向Ｘにおいて、停止点Ｈを含む中心軸線Ｍに対して対称に延びており、この中心軸線Ｍは、図示の例では、それに沿って送りが行われるＹ軸線と合致している。図４ａに示された中心軸線Ｍは、図１に示された溶接シーム７のシーム中心Ｎに相当しており、すなわち移動軌道１２の、図４ａに示された変位（Auslenkung）は、溶接シーム７のシーム中心Ｎを起点として（正および負の）Ｘ方向において、もしくは横方向Ｘにおいて行われる。
【0049】
図４ａには、５つの点Ｐ１～Ｐ５が示されており、これらの点Ｐ１～Ｐ５はそれぞれ、二次元の移動軌道１２に沿った周期的な移動の反転点を形成している。横方向Ｘにおける周期的な移動の左側の反転点を形成している第１の点Ｐ１を起点として、移動軌道１２は、４分の１円の形態の第１の円弧１４ａに沿って、中心軸線Ｍの方向において延びている。第１の円弧１４ａは中心軸線Ｍにおいて、停止点Ｈに相当する第２の点Ｐ２において終端している。第２の点Ｐ２もしくは停止点Ｈは、移動軌道１２に沿った周期的な移動の、送り方向Ｙにおいて前側の反転点を形成している。停止点Ｈを起点として移動軌道１２は、同様に４分の１円を形成している第２の円弧１４ｂに沿って、中心軸線Ｍに対して対称に第３の点Ｐ３に至るまで延びており、この第３の点Ｐ３は、横方向Ｘにおける移動軌道１２の右側の反転点を形成している。第２の円弧１４ｂの円の中心点Ｍ２は、同様にＸ軸に位置していて、かつ円の中心点Ｍ２のＸ位置は、移動軌道１２に沿った第３の点Ｐ３のＸ位置に相当している。両円形の軌道部分１４ａ，１４ｂの半径Ｒは、約０.１ｍｍ～約２.５ｍｍのオーダで、特に約０.５ｍｍであってもよい。
【0050】
図４ａに示された移動軌道１２では、停止点Ｈにおいて、非連続的な方向変化を伴う移動反転が行われ、すなわち移動軌道１２は、停止点Ｈにおいて屈曲部を有している。相応に振動速度ＶＯは、より正確に言えば、送り方向Ｙにおける振動速度ＶＯの速度成分ＶＯ，Ｙは、不連続性（Unstetigkeit）を有している。すなわち停止点Ｈへの第１の円弧形状の軌道部分１４ａに沿ったレーザビーム３の移動時に、移動軌道１２は、正の符号を備えた送り方向Ｙにおける速度成分ＶＯ，Ｙを有している（＋ＶＯ，Ｙ）。停止点Ｈを起点として第２の円弧形状の軌道部分１４ｂに沿ったレーザビーム３の軌道移動時に、送り方向Ｙにおける速度成分は、負の符号を（しかしながら同一の値を）有している（－ＶＯ，Ｙ）。図４ａに示された移動軌道１２では、停止点Ｈにおいて２回目の通過（右から左に向かって）が行われ（点Ｐ４）、このときＹ方向における速度成分ＶＯ，Ｙの符号は、相応に逆になる。図４ａにおいて同様に認識できるように、両円弧形状の軌道部分１４ａ，１４ｂは、停止点Ｈへの到達時に、もっぱら送り方向Ｙにおける速度成分－ＶＯ，Ｙもしくは＋ＶＯ，Ｙを有しているが、しかしながらＸ方向において小さくなる速度成分ＶＯ，Ｘを有している。それというのは、両円弧形状の軌道部分１４ａ，１４ｂの接線（Tangente）ひいては停止点Ｈにおける速度ベクトルＶＯは、Ｙ方向において示しているからである。
【0051】
図４ｂには、図４ａの移動軌道１２に沿ったレーザビーム３の移動時におけるレーザ出力ＰＬ（最大レーザ出力の％表示）と時間との関係が示されている。図４ｂから認識できるように、レーザ出力ＰＬは停止点Ｈにおいて最大（１００％）であり、このレーザ出力ＰＬは、例えば約５ｋＷのオーダにあり、かつ右側の反転点Ｐ３において最小であり、これに対してレーザ出力ＰＬは、左側の反転点Ｐ１もしくはＰ５において最大値の８０％に下降している。したがって、移動軌道１２自体は中心軸線Ｍに対して対称に延びているにもかかわらず、レーザ出力ＰＬの出力推移（Leistungsprofil）は、中心軸線Ｍに対して非対称である。レーザ出力ＰＬの、中心軸線Ｍに対して非対称の推移は、例えば隅肉シームの溶接時に好適である。それというのは、この場合中心軸線Ｍの一方の側において、他方の側におけるよりも多くのワークピース材料が溶融されねばならないからである。
【0052】
図５ａには、図４ａに示された移動軌道１２とは、円弧形状の軌道部分１４ａ，１４ｂの両終点Ｐ１，Ｐ３が半円形状の軌道部分１５によって互いに接続されていることによって異なっている、二次元の移動軌道１２の軌跡線図が示されており、半円形状の軌道部分１５は、終点Ｐ１，Ｐ３を起点として送り方向Ｙとは逆に、つまり負のＹ方向において、移動軌道１２の、送り方向Ｙにおいて後ろ側の反転点Ｐ２へと延びている。半円形状の軌道部分１５の半径Ｒは、移動軌道１２の両円弧形状の軌道部分１４ａ，１４ｂの半径Ｒに相当していて、かつ図示の例では約Ｒ＝０.５ｍｍである。このことから分かるように、図５ａに示された移動軌道１２では、特定の材料組合せにおいて、図４ａに示された移動軌道１２に対して改善された溶接結果を得ることができる。図１には、送り方向における移動（送り速度ＶＷを備えた）と、図５ａに示された移動軌道１２に沿った重畳された周期的な移動とから成っている、溶接シーム７に沿ったレーザビーム３の移動と、停止点Ｈとが示されている。
【0053】
図５ｂには、図４ｂと同様に、図５ａの移動軌道１２に沿った移動時におけるレーザビーム３の、時間に依存して変化する出力ＰＬが示されている。図５ｂから認識できるように、レーザ出力ＰＬは、停止点Ｈ（Ｐ４もしくはｔ４に相当）において最大（１００％）であり、送り方向Ｙにおいて後ろ側の反転点Ｐ２において最小（約７０％）になり、これに対してレーザ出力ＰＬは、左側もしくは右側の反転点Ｐ１；Ｐ３において最大値ＰＭＡＸの８０％である。横方向Ｘにおける反転点Ｐ１，Ｐ３が得られる時点ｔ１，ｔ３の間において、出力ＰＬは、直線的にランプの形式で、送り方向Ｙにおける後ろ側の反転点Ｐ２に相当する時点ｔ２における出力ＰＬの最小値へと減じられる、もしくは高められる。相応に、横方向Ｘにおける両反転点Ｐ３，Ｐ５に相当する時点ｔ３と時点ｔ５との間においても、出力ＰＬはランプの形で、最大出力ＰＭＡＸに高められる、もしくは減じられる。
【0054】
図６ａには、図４ａおよび図５ａに示された移動軌道１２とは異なり、溶接シーム７のシーム中心Ｎに相当する中心軸線Ｍに対して非対称に延びている、二次元の移動軌道１２が示されている。図６ａに示された二次元の移動軌道１２は、４分の３円を形成しており、すなわちこの移動軌道１２は、１つの円弧形状の軌道部分１６と、円中心点Ｐ４を起点として延びている２つの直線の軌道部分１７ａ，１７ｂとを有しており、両軌道部分１７ａ，１７ｂは、円中心点Ｐ４を起点としてＸ方向もしくはＹ方向において、円弧形状の軌道部分１６の両終点Ｐ１，Ｐ３へと延びている。
【0055】
図６ａに示された軌道曲線１２は、中心軸線Ｍに沿って、第１の停止点Ｈ１と第２の停止点Ｈ２とを有している。第１の停止点Ｈ１は、図４ａおよび図５ａに示された移動軌道１２におけるように、周期的な移動の送り方向Ｙにおける前側の反転点Ｐ５を形成しており、このとき第１の停止点Ｈ１においては、二次元の移動軌道１２の非連続的な方向変化が行われる。送り方向Ｙに延びている直線形状の軌道部分１７ａを介して第１の停止点Ｈ１に接続されている第２の停止点Ｈ２においても、移動軌道１２の非連続的な方向変化が、９０°の方向変化の形態で行われる。移動軌道１２の、送り方向Ｙにおいて延びている全軌道部分１７ａに沿って、ひいては、両停止点Ｈ１，Ｈ２においても、横方向Ｘにおける周期的な移動の速度成分ＶＯ，Ｘは、０に等しい。横方向Ｘにおいて延びている直線的な軌道部分１７ｂでは、相応に、送り方向Ｙにおける移動軌道１２の速度成分ＶＯ，Ｙは、０に等しい。図６ａに示された移動軌道１２も、接合すべきワークピース２ａ，２ｂの特定の材料組合せ時に、例えば高温亀裂臨界のアルミニウム合金における隅肉シームの場合に、好適であることが判明している。
【0056】
図６ｂには、レーザビーム３の、時間に依存する出力ＰＬが示されており、このとき時点ｔ１～ｔ６は、図６ａに示された移動軌道１２に沿った点Ｐ１～Ｐ６に相当している。図６ｂにおいて同様に認識できるように、出力ＰＬは、両停止点Ｈ１，Ｈ２において、かつ両停止点Ｈ１，Ｈ２の間における直線的な軌道部分１７ａに沿って、最大値ＰＭＡＸを有している。出力ＰＬは、移動軌道１２の、送り方向Ｙにおいて後ろ側の反転点Ｐ２において、２０％の最小値に下降し、かつ横方向Ｘにおける両反転点Ｐ１，Ｐ３において３０％の値を有しており、このとき、出力ＰＬは、これらの点（すなわちＰ１とＰ２、もしくはＰ２とＰ３）の間において、それぞれ直線的に上昇する、もしくは直線的に下降する。出力ＰＬの、図６ｂに示された推移は、同様に、溶接プロセスに対する影響のために好適であることが証明されている。
【0057】
まとめると、さらに上において記載された形式で、溶融された容量への所望の影響を、特に隅肉シームの溶接時に、しかしながらまたオーバラップシームの溶接時にも、または他のシーム幾何学形状の溶接時に、得ることができる。特に、接合対を形成するワークピース２ａ，２ｂの間における結合の改善を達成することができる。ワークピース２ａ，２ｂの材料は、例えば、例えばボディ部材のために使用されるアルミニウム、またはアルミニウム合金であってもよい。
【0058】
もちろん、さらに上において記載された方法は、図１に示された隅肉シーム７においてのみならず、例えば溶接が、図１に示された両ワークピース２ａ，２ｂが互いにオーバラップしている領域における溶接シームに沿って行われることが望まれている場合、例えばオーバラップシームのような他の溶接シームにおいても好適に使用することができる。ここに記載された方法は、特に、さもないと通常問題なくレーザ溶接方法によって結合することができない、例えば銅とアルミニウムのような、異なった材料から成る２つのワークピース２ａ，２ｂの結合を改善するためにも使用することができる。レーザビームの形態の加工ビームの代わりに、場合によっては、例えばプラズマビームのような他の高エネルギビームも、溶接工程を実施するために使用することができる。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】