DE10129430C1 - Laserschweissanlage und Bearbeitungskopf einer Laserschweissanlage - Google Patents

Abstract

Um eine Laserschweißanlage, welche eine Einspannvorrichtung für zu verschweißende Werkstücke umfasst, und welche ein Lasersystem mit einer Strahlführungsvorrichtung und einer Strahlformungsvorrichtung für einen Laserstrahl umfasst, durch die der Laserstrahl auf einen Stoß der zu verschweißenden Werkstücke fokussierbar ist, wobei eine Wirkzone des Laserstrahls am Schweißstoß mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagbar ist, zu schaffen, bei welcher das laserinduzierte Plasma so beeinflussbar ist, dass die Nahteigenschaften optimierbar sind und welches universell, insbesondere für verschiedene Nahttypen, einsetzbar ist, wird vorgeschlagen, dass zur Beaufschlagung der Wirkzone mit Gas eine Führungsvorrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas vorgesehen ist, welche ein oder mehrere Führungselemente umfasst, und dass Stellung und Ausrichtung der Führungselemente relativ zum Schweißstoß veränderbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserschweißanlage, welche eine Einspannvorrich­ tung für zu verschweißende Werkstücke umfaßt, und welche ein Lasersystem mit einer Strahlführungsvorrichtung und einer Strahlformungsvorrichtung für einen Laserstrahl umfaßt, durch die der Laserstrahl auf einen Stoß der zu verschweißenden Werkstücke fokussierbar ist, wobei eine Wirkzone des Laser­ strahls am Schweißstoß mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagbar ist und zur Beaufschlagung der Wirkzone mit Gas eine Führungsvorrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas vorgesehen ist, welche ein oder mehrere Führungselemente umfaßt.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Die US 4,128,753 offenbart eine Laserschweißvorrichtung mit einer ersten Passage, um einen optischen Weg für einen Laserstrahl zu bilden. Es ist dabei fernerhin eine zweite Passage vorgesehen, welche einen Auslaß in einen End­ bereich der ersten Passage aufweist und über die ein Gasstrahl quer zu der ersten Passage richtbar ist, mittels welchem Plasma beaufschlagbar ist, wel­ ches in dem Endabschnitt der ersten Passage während eines Schweißvorgan­ ges gebildet wird. Über diesen Gasstrahl läßt sich Plasma von der Schweißzone weg mitnehmen.

Aus der DE 199 45 285 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasfüh­ rung beim Laserstrahlschneiden bekannt, bei dem Arbeitsgas als laminare Gasströmung an der Oberfläche des zu schneidenden Materials erzeugt und geführt wird. Es sind dabei auf der dem Laser zugewandten Seite des zu bear­ beitenden Materials parallel oder im flachen Winkel zur Oberfläche ausgerich­ tete und in sehr geringem Abstand zur Oberfläche eine oder mehrere An­ strömdüsen an einer Seite des Arbeitsbereiches und einer oder mehrere Ab­ saugdüsen an der gegenüberliegenden Seite des Arbeitsbereiches angeordnet.

Beim Laserschweißen bildet sich durch das Verdampfen von Werkstoff der zu verschweißenden Werkstücke ein laserinduziertes Plasma. Dieses Plasma kann eine abschirmende Wirkung für den Laserstrahl haben, so daß dessen erreichbare Eindringtiefe verringert ist. Eine bestimmende Größe für die Ent­ stehung eines absorbierenden Plasmas ist dabei die Intensität des Laser­ strahls. Insbesondere zum Verschweißen von Werkstücken mit größeren Dicken sind aber Laserstrahlen mit hoher Intensität erforderlich.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Laserschweißen von Werkstücken wird das Plasma mittels Arbeitsgas und/oder Schutzgas aus entsprechenden Düsen beeinflußt, um insbesondere die Plas­ maabschirmung des Laserstrahls zu vermindern. Das Schutzgas dient dabei insbesondere auch dazu, die durch den Laserstrahl erzeugte Schmelze an Werkstoff der Werkstücke in der Wirkzone beim Erstarren gegen Umgebungs­ gas und Umgebungsluft abzuschirmen. Die Nahtform einer Schweißnaht und die Schweißtiefe hängen dabei wesentlich ab von der Ausprägung des laserin­ duzierten Plasmas.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher das laserinduzierten Plasma so beeinflussbar ist, daß die Naht­ eigenschaften optimierbar sind und welches universell, insbesondere für ver­ schiedene Nahttypen, einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Laserschweißanlage dadurch gelöst, daß Stellung und Ausrichtung der Führungselemente relativ zum Schweißstoß veränderbar sind und daß die Führungselemente aus flächen­ haften Elementen gebildet sind, die so positionierbar sind, daß ihre Flächen­ normale einen Winkel zur Richtung des fokussierten Laserstrahls bilden.

Durch die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung lassen sich die Gasströ­ mungsverhältnisse von Arbeitsgas und/oder Schutzgas an der Wirkzone so einstellen, daß für die jeweils vorgesehene Schweißnaht optimale Ergebnisse erzielbar sind. Insbesondere lassen sich rinnenförmige Gasströmungs­ verhältnisse um die Wirkzone einstellen, durch die ein Schutz gegen Abströmen von Arbeitsgas und/oder Schutzgas erzielt ist, so daß das laserinduzierte Plasma optimal beeinflussbar ist und ein Schutz gegen das Zuströmen von Umgebungsgas und Umgebungsluft erzielt ist. Dadurch kann die Ausformung und damit Abschirmwirkung des laserinduzierten Plasmas kontrolliert werden. Insbesondere ist es möglich, die für das Schweißen erforderlichen Parameter zu kontrollieren, so daß die Nahtausprägung, beispielsweise die Schweißtiefe, gesteuert werden kann.

Durch eine Erhöhung der Wirksamkeit der Arbeitsgas- und/oder Schutzgasbe­ aufschlagung läßt sich auch der Verschleiß der Komponenten eines Bearbei­ tungskopfes der erfindungsgemäßen Laserschweißanlage verringern, da das Arbeitsgas und/oder Schutzgas auch optimal zur Kühlung eingesetzt werden kann. Außerdem wird durch das Einstellen von optimalen Gasströmungsver­ hältnissen der Gasverbrauch insgesamt verringert.

Die Führungselemente sind aus flächenhaften Elementen gebildet, beispiels­ weise Leitblechen, die so positionierbar sind, daß ihre Flächennormale einen Winkel zur Richtung des fokussierten Laserstrahls bilden. Durch die flächen­ haften Elemente ist es auf einfache Weise möglich, die Winkelstellung der Führungselemente bezüglich der Richtung des fokussierten Laserstrahls und den Abstand der Führungselemente von dem Schweißstoß zur Erzielung einer optimalen Schweißnaht zu optimieren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Führungselemente spiegel­ symmetrisch bezüglich einer Ebene positionierbar, welche die Richtung des fokussierten Laserstrahls enthält. Dadurch lassen sich optimale und gut repro­ duzierbare Gasströmungsverhältnisse an der Wirkzone einstellen.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Führungselemente so positionierbar sind, daß um die Wirkzone eine rinnenförmige Gasströmungszone entstehen kann. Dadurch ist ein optimaler Schutz gegen das Zuströmen von Umge­ bungsgas und Umgebungsluft erreicht und das laserinduzierte Plasma kann kontrolliert beeinflußt werden.

Bisher wurden keine Aussagen darüber gemacht, wie die Führungsvorrichtung gehalten ist.

In einer Variante einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Führungsele­ mente fest bezüglich des Lasersystems und insbesondere eines Bearbeitungs­ kopfes des Lasersystems gehalten. Dadurch kann an dem Bearbeitungskopf des Lasersystems die Stellung und Ausrichtung der Führungselemente so ein­ gestellt werden, daß die zur Ausbildung einer Schweißnaht optimalen Gasströmungsverhältnisse erzielt sind. Eine Halterung der Führungsvorrich­ tung an dem Lasersystem ist beispielsweise vorteilhaft, wenn eine große An­ zahl von Werkstücken miteinander zu verschweißen ist, so daß eine einmal eingestellte Anordnung der Führungselemente an der Führungsvorrichtung beibehalten werden kann und nur die Werkstücke, welche an der Einspannvor­ richtung eingespannt sind, ausgetauscht werden müssen.

Es kann auch vorgesehen sein, daß ein oder mehrere Führungselemente an der Einspannvorrichtung für die zu verschweißenden Werkstücke gehalten sind. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn während des Schweißvorgangs große Än­ derungen in der Fokuslage des fokussierten Laserstrahls er­ forderlich sind, da bei der starken Fokusänderung nicht jedesmal die Führungselemente neu ausgerichtet bzw. in ihrer Höhe zu der Oberfläche der zu verschweißenden Werkstücke ein­ gestellt werden müssen.

Es kann auch vorgesehen sein, daß ein oder mehrere Führungs­ elemente an einem oder mehreren der zu verschweißenden Werk­ stücke gehalten sind.

Bisher wurden keine Aussagen gemacht, wie die Führung­ selemente ausgebildet sind. In einer besonders einfachen Variante einer Ausführungsform weist die Führungsvorrichtung als Führungselement mindestens ein Leitblech auf. Leitbleche sind besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Insbesondere zur Bildung von Kehlnähten, beispielsweise Innenkehlnähten oder Flankenkehlnähten kann es vorgesehen sein, daß ein Führungselement durch eine Fläche eines zu ver­ schweißenden Werkstücks gebildet ist.

Bisher wurden keine Aussagen gemacht über die Anordnung der Gasdüsen. In einer vorteilhaften Variante einer Ausführungs­ form ist eine Düse für das Arbeitsgas und/oder eine Düse für das Schutzgas so angeordnet, daß eine Strahlrichtung des Arbeitsgases und/oder Schutzgases jeweils einen Winkel be­ züglich der Richtung des fokussierten Laserstrahls aufweist. Dadurch wird erreicht, daß Arbeitsgas und/oder Schutzgas die Wirkzone in optimaler Weise beaufschlagen können und ins­ besondere die Beaufschlagung der Wirkzone mittels Arbeitsgas und Schutzgas unabhängig voneinander erfolgen kann.

Vorteilhafterweise ist die Ebene, zu welcher die Führung­ selemente spiegelsymmetrisch positionierbar sind, durch die Richtung des fokussierten Laserstrahls und die Strahlrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas aufgespannt. Diese Ebene kann dann bei einer Bearbeitung der zu verschweißenden Werkstücke so mit einer Richtung des Schweißstoßes aus­ gerichtet werden, daß eine zeitgünstige Verschweißung bei optimalem Schweißergebnis erfolgt.

Dazu erfolgt eine relative Bewegung zwischen dem Bearbei­ tungskopf des Lasersystems und dem Schweißstoß so, daß eine Richtung des Schweißstoßes in der durch die Richtung des fokussierten Laserstrahls und der Strahlrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas aufgespannten Ebene liegt. Da­ durch ist während des gesamten Schweißvorgangs gewährleistet, daß die Wirkzone des fokussierten Laserstrahls optimal mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagt bleibt.

Bei einer konstruktiv besonders günstigen Ausführungsform wird die relative Bewegung zwischen dem Lasersystem und dem Schweißstoß entlang der Richtung des Schweißstoßes durch die Bewegung der Einspannvorrichtung erreicht.

Um die für die vorgesehene Schweißnaht erforderlichen Charak­ teristika, insbesondere Eindringtiefe des Laserstrahls, zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die relative Bewegung senkrecht zur Richtung des Schweißstoßes zwischen dem Laser­ system und dem Schweißstoß durch eine Bewegung des Bearbei­ tungskopfes erfolgt. Dadurch kann insbesondere auch mittels optischen Mitteln die Fokuslage des fokussierten Laserstrahls verändert werden.

Bezüglich der Einstellung von günstigen Gasströmungsverhält­ nissen an der Wirkzone ist es vorteilhaft, wenn die Füh­ rungselemente an ihrem der Wirkzone zugewandten Ende bündig an die Düse für das Arbeitsgas und/oder die Düse für das Schutzgas anschließen. Ein solcher bündiger Anschluß kann durch eine Biegung der Führungselemente an ihrem dem Schweiß­ stoß zugewandten Ende erreicht werden oder indem die Führungselemente oder die Düse bzw. Düsen mit Anschluß­ elementen versehbar sind.

In einer besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Laserschweißanlage ist eine Ab­ saugevorrichtung für an der Wirkzone vom Laserstrahl induziertes Plasma vorgesehen. Dadurch kann Plasma abgesaugt werden und damit dessen Abschirmwirkung für den fokussierten Laserstrahl auf die Wirkzone verringert werden.

Es kann auch alternativ oder zusätzlich eine Anblasvor­ richtung für an der Wirkzone durch den Laserstrahl indu­ ziertes Plasma vorgesehen sein, durch den dieses Plasma mit­ tels eines Plasmajets insbesondere zur Verringerung der Ab­ schirmwirkung angeblasen werden kann.

Dazu ist vorteilhafterweise die Absauge-/Anblasvorrichtung in einem solchen Abstand von der Wirkzone angeordnet, daß die Gasströmung von Arbeitsgas und/oder Schutzgas an der Wirkzone möglichst wenig beeinflußt wird. Dadurch kann die Ausbildung des laserinduzierten Plasmas sowohl mittels der Absauge- und/oder Anblasvorrichtung als auch mittels der Beauf­ schlagung von Arbeitsgas und/oder Schutzgas beeinflußt werden.

In einer konstruktiv besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungsform umfaßt die Führungsvorrichtung die Absauge-/Anblasvorrichtung.

Zur Erzielung einer optimalen Schweißnaht ist es besonders günstig, wenn die zu verschweißenden Werkstücke in die Einspannvorrichtung so einspannbar sind, daß ein Schweißspalt des Schweißstoßes einen Winkel zur Richtung des fokussierten Laserstrahls bilden kann. Da in der Fügelinie von zu verschwei­ ßenden Teilen oftmals Inhomogenitäten beispielsweise durch Gratbildung oder verletzte Kanten vorliegen, ist durch eine solche Schrägstellung erreichbar, daß der fokussierte Laserstrahl auf eine homogenere Oberfläche trifft, so daß sich beim Durchschweißen eine homogenere Unterraupe bildet und damit die Schweißnaht eine verbesserte Qualität erhält. Eine entsprechende Schräg­ stellung läßt sich auch durch eine Neigung von der Strahlführungsvorrichtung und/oder der Strahlformungsvorrichtung relativ zum Werkstück erreichen.

Zur Verschweißung von Werkstücken von größeren Dicken, beispielsweise über 2 mm, ist es besonders günstig, wenn eine Zuführung von Zusatzwerkstoff zur Wirkzone vorgesehen ist. Der Zusatzwerkstoff wird dabei vorteilhafterweise mittels einer Zusatzwerkstoffdüse, beispielsweise als Zusatzdraht mittels einer Zusatzdrahtdüse, der Wirkzone geführt. Der Zusatzwerkstoff kann auch als Pulver oder Paste vorliegen.

Bei einem Laserschweißverfahren mit der erfindungsgemäßen Laserschweiß­ anlage, bei welchem eine Wirkzone eines fokussierten Laserstrahls an einem Schweißstoß von zu verschweißenden Werkstücken mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagt wird, werden mittels einer Führungsvorrichtung für Arbeitsgas und/oder Schutzgas derartige Strömungsverhältnisse für Arbeitsgas und/oder Schutzgas an der Wirkzone eingestellt, daß Schutz gegen Abströmen von Arbeitsgas und/oder Schutzgas und Schutz gegen Zuströmung von Umgebungsgas, insbesondere Umgebungsluft an die Wirkzone erreicht wird.

Zusätzlich zur Beeinflussung des laserinduzierten Plasmas ist es dabei vorteil­ haft, wenn dieses mittels einer Absaugevorrichtung abgesaugt wird und/oder mittels einer Anblasvorrichtung angeblasen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch mittels eines Bearbei­ tungskopfes einer Laserschweißanlage, welche eine Einspannvorrichtung für zu verschweißende Werkstücke umfaßt, und welche ein Lasersystem mit einer Strahlführungsvorrichtung und einer Strahlformungsvorrichtung für einen Laserstrahl umfaßt, durch die der Laserstrahl auf einen Stoß der zu ver­ schweißenden Werkstücke fokussierbar ist, wobei eine Wirkzone des Laser­ strahls am Schweißstoß mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagbar ist, über den der fokussierte Laserstrahl auf die Wirkzone des Schweißstoßes der zu verschweißenden Werkstücke gerichtet ist und der eine oder mehrere Düsen für Arbeitsgas und/oder Schutzgas umfaßt, dadurch gelöst, daß der Bearbeitungskopf zur Beaufschlagung der Wirkzone mit Gas eine Führungs­ vorrichtung aufweist, welche ein oder mehrere Führungselemente umfaßt, und daß Stellung und Ausrichtung der Führungselemente relativ zum Schweißstoß einstellbar sind.

Dieser erfindungsgemäße Bearbeitungskopf weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Laserschweißanlage diskutierten Vorteile auf.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispieles einer erfindungsgemäßen La­ serschweißanlage;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schweißens mit einem Laserstrahl gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel eines Bearbeitungs­ kopfes einer erfindungsgemäßen Laserschweiß­ anlage in Seitenansicht;

Fig. 3b dieses Ausführungsbeispiel des Bearbeitungs­ kopfes in Vorderansicht;

Fig. 3c eine Seitenansicht des Bearbeitungskopfes ge­ mäß diesem Ausführungsbeispiel mit entfernten Führungselementen;

Fig. 4a schematisch das Laserschweißen einer Innen­ kehlnaht gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 4b eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Laserschweißverfahrens zum Laserschweißen von Innenkehlnähten;

Fig. 4c ein weiteres Ausführungsbeispiel des Laser­ schweißens von Innenkehlnähten gemäß dem er­ findungsgemäßen Laserschweißverfahren;

Fig. 5a, b, c Ausführungsbeispiele des Laserschweißens von Flankenkehlnähten gemäß dem erfindungsgemäßen Laserschweißverfahren;

Fig. 6a, b, c Ausführungsbeispiele des Laserschweißens von Außenkehlnähten gemäß dem erfindungsgemäßen Laserschweißverfahren;

Fig. 7a, b, c Ausführungsbeispiele des Laserschweißens von Stumpfstößen gemäß dem erfindungsgemäßen La­ serschweißverfahren;

Fig. 8a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bear­ beitungskopfes der erfindungsgemäßen Laser­ schweißanlage in Vorderansicht;

Fig. 8b eine Seitenansicht dieses Ausführungs­ beispieles des Bearbeitungskopfes mit ent­ fernten Führungselementen;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum erfin­ dungsgemäßen Laserschweißen von Stumpfstößen;

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Führungs­ vorrichtung der erfindungsgemäßen Laser­ schweißanlage;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung in der Symmetrieebene eines Schweißspaltes, wobei die Zuführung von Zusatzdraht vorgesehen ist;

Fig. 12a einen Schnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel einer Kombinationsdüse für den B­ earbeitungskopf der erfindungsgemäßen Laser­ schweißanlage;

Fig. 12b ein zweites Ausführungsbeispiel des Bearbei­ tungskopfes und

Fig. 12c ein drittes Ausführungsbeispiel des Bearbei­ tungskopfes.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserschweiß­ anlage, die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, um­ faßt ein Lasersystem 12 und eine Einspannvorrichtung 14 für zu verschweißende Werkstücke. Das Lasersystem 12 und die Ein­ spannvorrichtung 14 sind relativ zueinander bewegbar, wobei die relative Bewegung durch Handhabungseinrichtungen 16 ge­ steuert wird.

Das Lasersystem 12 umfaßt ein Lasergerät 18 mit einem Laser­ resonator 20, der mittels einer Versorgungseinheit 22 ins­ besondere mit Energie zum Anregen des laseraktiven Mediums im Laserresonator 20 versorgt wird. Des weiteren kann eine Küh­ lung des Lasergeräts oder des gesamten Lasersystems über die Versorgungseinheit 22 vorgesehen sein.

Der von dem Lasergerät 18 erzeugte Laserstrahl wird mittels einer Strahlführungsvorrichtung 24, welche beispielsweise Spiegel, Lichtleiter und Linsen umfaßt, geführt und mittels einer Strahlformungsvorrichtung 26 auf eine Wirkzone 28 (Fig. 2) auf die zu verschweißenden Werkstücke geführt.

Um ein erstes Werkstück 30 und ein zweites Werkstück 32 an einem Schweißstoß 34 zu verschweißen (Fig. 2), werden diese in die Einspannvorrichtung 14 eingespannt. Ein Laserstrahl 36 wird auf den Schweißstoß 34 fokussiert, wodurch die Wirkzone 28 des Laserstrahls 36 an den zu verschweißenden Werkstücken entsteht.

Die Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls 36 kann dabei in Richtung eines Schweißspalts 40 des Schweißstoßes 34 lie­ gen oder auch einen Winkel 42 (Fig. 9) dazu bilden.

Durch den fokussierten Laserstrahl 36 wird an der Wirkzone 28 eine Dampfkapillare 44 gebildet, die sich in die Richtung 38 von der Wirkzone 28 weg in den Schweißspalt 40 erstreckt. Durch den verdampften Werkstoff der Werkstücke bildet sich an der Wirkzone ein laserinduziertes Plasma 46.

An der Dampfkapillare 44 ist der Werkstoff der zu ver­ schweißenden Werkstücke 30, 32 geschmolzen, so daß sich eine Schmelze 48 ausbildet. In einem größeren Abstand zur Dampf­ kapillare 44 findet sich erstarrte Schmelze 50.

Die Nahtform und Einschweißtiefe einer Schweißnaht hängen wesentlich von der Ausprägung des laserinduzierten Plasmas 46 ab. Das laserinduzierte Plasma 46 wird durch die Zuführung von Arbeitsgas mittels einer Arbeitsgasdüse 52 beeinflußt, um insbesondere eine Abschirmung des fokussierten Laserstrahls durch dieses Plasma 46 an der Wirkzone 28 zu verringern. Vor­ teilhafterweise ist es vorgesehen, daß auch Schutzgas mittels einer Schutzgasdüse 54 der Wirkzone zugeführt wird, um die erstarrende Schmelze 55 des Werkstoffes vor der Umgebungs­ atmosphäre, insbesondere der Umgebungsluft, abzuschirmen.

Die Bearbeitung von zu verschweißenden Werkstücken 30, 32 durch die erfindungsgemäße Laserschweißanlage erfolgt mit Hilfe eines Bearbeitungskopfes, welcher in dem in den Fig. 3a bis c gezeigten Ausführungsbeispiel als Ganzes mit 56 be­ zeichnet ist.

Durch die Strahlführungsvorrichtung 24 wird in einer Variante einer Ausführungsform ein (nicht fokussierter) Laserstrahl 58 auf einen Reflexionsspiegel 60 des Bearbeitungskopfes 56 ge­ führt. Bei einer Variante einer Ausführungsform weitet der Reflexionsspiegel 60 den Strahl auf. Er kann aber auch fokus­ sierend wirken oder den Laserstrahl 58 im wesentlichen be­ züglich dessen Weite unverändert lassen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Strahlformungsvorrichtung 26 von dem Bearbeitungskopf 56 umfaßt. Dazu weist dieser einen fokussierenden Spiegel 62 auf, durch den der von dem Re­ flexionsspiegel 60 reflektierte Laserstrahl auf die Wirkzone 28 fokussierbar ist.

Der relative Abstand zwischen dem fokussierenden Spiegel 62 und den zu verschweißenden Werkstücken 30, 32 ist ver­ änderbar, so daß damit die Fokuslage des fokussierten Laser­ strahls 36 an den Werkstücken 30, 32 einstellbar ist. Dadurch läßt sich die Eindringtiefe des fokussierten Laserstrahls 36 und insbesondere die Höhe der Dampfkapillare 44 steuern.

Die Arbeitsgasdüse 52 und die Schutzgasdüse 54 werden von dem Bearbeitungskopf 56 umfaßt und sind insbesondere an diesem montiert. Die Arbeitsgasdüse 52 und die Schutzgasdüse 54 sind jeweils mit einem Gasvorrat verbunden (in den Figur nicht ge­ zeigt), um die Wirkzone 28 mit Arbeitsgas bzw. Schutzgas be­ aufschlagen zu können.

Die Arbeitsgasdüse 52 und Schutzgasdüse 54 werden an einer Haltevorrichtung 64 gehalten. Dazu ist die Haltevorrichtung 64 fest mit dem Bearbeitungskopf 56 verbunden, wobei die Haltevorrichtung so ausgebildet ist, daß ihre Lage in einer Richtung parallel zur Richtung 38 des fokussierten Laser­ strahls veränderbar ist.

Die Schutzgasdüse 54 ist so angeordnet, daß die Strahl­ richtung 66 des Schutzgases auf die Wirkzone 28 einen Winkel α_S bezüglich einer Oberfläche der zu verschweißenden Werk­ stücke bildet bzw. einen Winkel (90° - α_S) bezüglich der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls (Fig. 3c). Die Arbeitsgasdüse 52 ist so angeordnet, daß die Strahlrichtung 68 des Arbeitsgases, wie in Fig. 3c gezeigt, einen Winkel α_A bezüglich einer Oberfläche der zu verschweißenden Werkstücke 30, 32 bzw. einen Winkel (90° - α_A) bezüglich der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls 36 bildet.

Zur Anfertigung einer Schweißnaht erfolgt bevorzugterweise die Bewegung des Bearbeitungskopfes 56 relativ zu dem Schweißstoß 34 so, daß die durch die Richtungen 66, 68 und 38 aufgespannte Ebene entlang einer Richtung 70 des Schweiß­ stoßes 34 geführt wird.

Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Beaufschlagung der Wirkzone 28 durch Arbeitsgas und/oder Schutzgas weist die Laser­ schweißanlage 10 eine Führungsvorrichtung 72 auf. Die Füh­ rungsvorrichtung 72 umfaßt Führungselemente 74, beispiels­ weise in der Form von Leitblechen.

Die Führungselemente 74 sind in dem in den Fig. 3a und 3b ge­ zeigten Ausführungsbeispiel an der Halterung 64 mittels Halteelementen 76 angeordnet. Durch diese läßt sich die Winkelstellung eines Führungselements 74 relativ zu dem fokussierten Laserstrahl 36 einstellen und der Abstand der Führungselemente 74 zu der Wirkzone 28. Zur Bearbeitung von Werkstücken wird diese Winkelstellung und dieser Abstand so eingestellt, daß ein optimales Ergebnis für die vorgesehene Schweißnaht erzielbar ist.

In der in den Fig. 3a bis 3c gezeigten Variante eines Aus­ führungsbeispiels ist es vorgesehen, das erste Werkstück 30 mit dem zweiten Werkstück 32 mittels einer Stumpfnaht zu ver­ schweißen. Dazu weist die Führungsvorrichtung 72 als Führung­ selement ein erstes Leitblech 78 und ein zweites Leitblech 80 auf (Fig. 3b). Erstes und zweites Leitblech 78, 80 sind hier­ bei spiegelsymmetrisch bezüglich der durch die Richtungen 38 und 66, 68 aufgespannten Ebene angeordnet, welche in dem ge­ zeigten Ausführungsbeispiel eine Symmetrieebene des Schweiß­ stoßes 34 ist.

In Richtung der Wirkzone 28 verringert sich dabei der Abstand zwischen dem ersten Leitblech 78 und dem zweiten Leitblech 80.

Dadurch ist an der Wirkzone 28 ein rinnenförmiger Bereich 82 ausgebildet, durch den für das Arbeitsgas und das Schutzgas eine rinnenförmige Gasströmungszone 83 an der Wirkzone 28 entsteht. Durch die Leitbleche 78 und 80 wird dadurch ein Schutz gegen das Abströmen von Schutz- bzw. Arbeitsgas und ein Schutz gegen Zuströmen von Umgebungsgas, insbesondere Um­ gebungsluft, auf die Wirkzone 28 erreicht.

Bei einer Verschweißung von Werkstücken, bei der andere Naht­ formen, wie beispielsweise Außenkehlnähte, Flankenkehlnähte oder Innenkehlnähte, erforderlich sind, können die Führungs­ elemente 74 der Führungsvorrichtung 72 in ihrer Stellung und Ausrichtung so an die jeweilige Nahtform angepaßt werden, daß ein optimales Ergebnis erzielt wird.

Die Richtung 38 des Laserstrahls 58 kann auch in eine andere Richtung als senkrecht auf die Werkstücke orientiert sein, wenn der Bearbeitungskopf 56 entsprechend relativ zu den Werkstücken positioniert ist.

Bei der Bildung von Innenkehlnähten können, wie in Fig. 4a gezeigt, rinnenförmige Strömungverhältnisse für Arbeitsgas und Schutzgas an der Wirkzone 28 schon bereits dadurch ent­ stehen, daß durch eine Fläche des ersten Werkstücks 30 und eine Fläche des zweiten Werkstücks 32, wobei diese Flächen an dem Schweißstoß 34 aufeinanderstoßen, eine rinnenförmige Füh­ rung 82 für die Gase gebildet wird.

Die Schweißnaht kann dadurch weiter optimiert werden, daß ein Führungselement 74, insbesondere in der Form eines Leit­ bleches, vorgesehen ist, welches beispielsweise mittels Halteelementen 76 so eingestellt wird, daß es spiegel­ symmetrisch zu einer Oberfläche entweder des ersten Werk­ stücks 30 oder des zweiten Werkstücks 32 (Fig. 4b) angeordnet ist. Dadurch wirkt die Oberfläche des Werkstücks als Führungselement für die Gasströmung des Arbeitsgases und Schutzgases und es wird eine Abschirmung der Wirkzone 28 er­ reicht.

Vorteilhafterweise ist die Einspannvorrichtung 14 so aus­ gebildet, daß sich die eingespannten Werkstücke 30, 32 so einspannen lassen, daß zwischen dem Schweißspalt 40 und der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls 36 ein Winkel 42 gebildet ist. Da in der Fügelinie der zu verschweißenden Teile oftmals Inhomogenitäten beispielsweise durch Grad­ bildung oder verletzte Kanten vorliegen, ist durch diese Schrägstellung der zu verschweißenden Werkstücke erreicht, daß der fokussierte Laserstrahl auf eine homogenere Ober­ fläche trifft. Beim Durchschweißen bildet sich aufgrund der homogeneren Oberfläche eine homogenere Unterraupe, wodurch die Gefahr der Bartbildung reduziert wird und damit die Porenbildung verringert wird, so daß die Schweißnaht eine bessere Qualität erhält.

Es kann auch vorgesehen sein, daß mittels einer Spann­ vorrichtung 84 ein Führungselement 86 an ein oder mehrere der zu verschweißenden Werkstücke gespannt wird (Fig. 4c, Fig. 5c, Fig. 6c, Fig. 7c).

Zur Bildung einer Innenkehlnaht kann das Führungselement 86 einer Spannvorrichtung beispielsweise im Querschnitt V-förmig sein (Fig. 4c), wobei ein Flügel mittels der Spannvorrichtung 84 an das erste Werkstück 30 gespannt wird und der zweite Flügel symmetrisch mit einer Oberfläche des zweiten Werk­ stücks 32 bezüglich der Richtung 38 des fokussierten Laser­ strahls 36 ist.

Zur Bildung einer Flankenkehlnaht (Fig. 5a bis c) kann es vorgesehen sein, daß der Bearbeitungskopf 56 ein Führungs­ element 74 aufweist und eine weitere Gasführung durch eine Oberfläche eines zu verschweißenden Werkstücks gebildet ist.

Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Laserschweiß­ verfahrens ist der zwischen Oberflächen der zu verschweißen­ den Werkstücke 30, 32 und der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls 36 gebildete Winkel ein Winkel, der kleiner ist als 90° (Fig. 5a).

Bei einer weiteren Variante zur Bildung einer Flankenkehlnaht weist der Bearbeitungskopf ein erstes Leitblech 78 und ein zweites Leitblech 80 auf. Bezüglich ihrer Führungsebenen sind das erste und das zweite Leitblech 78, 80 symmetrisch zur Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls angeordnet. Das erste Leitelement 78 wird dicht über der Oberfläche des ersten Werkstücks 30 angeordnet und das zweite Leitblech 80 wird der Flanke des ersten Werkstücks 30 gegenüberliegend über der Oberfläche des zweiten Werkstücks 32 angeordnet, so daß von der Flanke kein Arbeitsgas abfließen kann bzw. das Schutzgas die Flanke gegen das Zuströmen von Umgebungsgas ab­ schirmt (Fig. 5b).

Es kann auch vorgesehen sein, daß zur Bildung einer Flanken­ kehlnaht ein Führungselement 86 an ein zu verschweißendes Werkstück mittels der Spannvorrichtung 84 gespannt wird (Fig. 5c). Es kann auch vorgesehen sein, daß mehrere Führungs­ elemente 86 verwendet werden.

Zur Bildung einer Außenkehlnaht (Fig. 6a bis c) umfaßt die Führungsvorrichtung 72 vorzugsweise ein erstes Leitblech 78 und ein zweites Leitblech 80, welche symmetrisch bezüglich der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls 36 angeordnet sind.

Es kann dabei vorgesehen sein, daß die Richtung 38 parallel zum Schweißspalt 40 ist (Fig. 6a) oder daß zwischen dem Schweißspalt 40 und der Richtung 38 ein Winkel gebildet ist (Fig. 6b). Es kann auch vorgesehen sein, daß zur Bildung einer Außenkehlnaht ein erstes Führungselement 88 mittels einer Spannvorrichtung 84 an ein erstes Werkstück 30 gespannt wird und daß mittels einer weiteren Spannvorrichtung ein zweites Führungselement 90 an das zweite Werkstück 32 ge­ spannt wird, so daß um die Wirkzone 28 rinnenförmige Strömungsverhältnisse für Arbeitsgas und Schutzgas entstehen können (Fig. 6c).

Zur Bildung einer Stumpfstoßnaht (Fig. 7a und c, Fig. 9) kann es vorgesehen sein, daß, ähnlich wie zur Bildung einer Außen­ kehlnaht (Fig. 6a) die Führungsvorrichtung an dem Bearbeitungskopf 56 ein erstes 78 und ein zweites Leitblech 80 aufweisen, so daß ein rinnenförmiger Bereich um die Wirk­ zone 28 einstellbar ist (Fig. 7a).

Eine Überlappstoß-Schweißnaht (Fig. 7b) läßt sich ebenfalls durch zwei an dem Bearbeitungskopf 56 angeordnete Leitbleche 78, 80 erstellen (Fig. 7b).

Es kann auch vorgesehen sein (Fig. 7c), daß V-förmige Führungselemente 86 mittels Spannvorrichtungen 84 an die zu bearbeitenden Werkstücke 30, 32 gespannt werden, um zur Optimierung der Stumpfstoßnaht einen rinnenförmigen Bereich 82 zu schaffen, so daß an der Wirkzone 28 eine rinnenförmige Gasströmungszone 83 für Arbeitsgas und Schutzgas entsteht.

Durch Variation der Stellung und Ausrichtung der Führungs­ elemente 74 an der Führungsvorrichtung 72 bzw. durch Variation der Führungselemente 86 lassen sich eine Vielzahl von Nahtformen optimieren, indem eine rinnenförmige Strömung­ scharakteristik für Arbeitsgas und Schutzgas an der Wirkzone 28 des fokussierten Laserstrahls 36 am Schweißstoß 34 ein­ gestellt wird. Ein Auftreffort einer Strahlmitte des Laser­ strahls 58 am Fügespalt kann dabei mittig zu den Werkstücken 30, 32 liegen oder außermittig versetzt sein. Die in den Fig. 4a bis 7c und Fig. 9 gezeigten Varianten stellen dabei schematisch einige Möglichkeiten dar.

In einer weiteren Variante eines Ausführungsbeispieles weist die erfindungsgemäße Laserschweißanlage 10 eine Absaugevor­ richtung und/oder eine Anblasvorrichtung für das durch den fokussierten Laserstrahl 36 an der Wirkzone 28 erzeugte Plasma 46 auf. Vorteilhafterweise sind diese Vorrichtungen so ausgeführt, daß wahlweise Plasma 46 abgesaugt werden kann oder daß Plasma mittels eines Plasmajets angeblasen werden kann (Fig. 8a und Fig. 8b).

In einer Variante eines Ausführungsbeispieles mündet eine Saug-/Blasdüse 92 in den rinnenförmigen Bereich 82, welcher durch das erste Leitblech 78 und das zweite Leitblech 80 gebildet ist. Die Saug-/Blasdüse 92 wird beispielsweise mittels eines Halteelements 94 fest bezüglich der Haltevor­ richtung 64 gehalten. Bei dem in Fig. 8a gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist eine weitere Düse 93 an eine Halterung 95 vorgesehen, wobei beispielsweise die Düse 92 dann zum Ab­ saugen dient (reine Saugdüse) und die Düse 93 zum Anblasen dienen kann.

Vorteilhafterweise ist die Mündung der Saug-/Blasdüse 92 in einem solchen Abstand von der Wirkzone 28 angeordnet, daß die rinnenförmige Gasströmung um die Wirkzone 28 möglichst gering beeinflußt wird. Insbesondere kann es vorgesehen sein, daß die Saug-/Blasdüse 92 unabhängig von den Führungselementen 74 der Führungsvorrichtung 72 positionierbar ist, um eine op­ timale Beeinflussung des Plasmas 46 zu erreichen und dessen Abschirmwirkung auf den fokussierten Laserstrahl 36 zu ver­ ringern.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Saug-/Blasdüse so positionierbar ist, daß die entsprechende Strömungsrichtung für von dieser Düse angesaugtem Plasma bzw. die Strömungs­ richtung für das durch diese Düse verursachten Plasmajets im wesentlichen parallel zur Richtung 38 des fokussierten Laser­ strahls ist.

In einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Führungselemente 74 an ihrem der Wirkzone 28 zu­ gewandten Ende bündig an die Düsen 52 für das Arbeitsgas bzw. 54 für das Schutzgas anschließen. Dies kann erreicht werden beispielsweise durch eine Umbiegung 96 des ersten und des zweiten Leitblechs 78 und 80 jeweils an ihrem der Wirkzone 28 zugewandten Ende (Fig. 10). Es ist auch möglich, daß Zusatz­ teile an der Arbeitsgasdüse 52 und der Schutzgasdüse 54 bzw. an dem ersten Leitblech 78 und dem zweiten Leitblech 80 an­ geordnet werden, um einen bündigen Anschluß der Führungs­ elemente 74 an den Düsen 52, 54 zu erzielen.

Insbesondere zum Verschweißen von Werkstücken mit größeren Dicken, beispielsweise von Blechdicken über 2 mm, ist es vor­ teilhaft, wenn eine Zuführung von Zusatzwerkstoff zum Schweißstoß 34 vorgesehen ist (Fig. 11). In einer Variante eines Ausführungsbeispieles wird Zusatzwerkstoff beispiels­ weise als Zusatzdraht 98 mittels einer Zusatzwerkstoffdüse (Zusatzdrahtdüse) 100 zur Wirkzone 28 des fokussierten Laser­ strahls 36 zugeführt. Bei dem Zusatzdraht 98 handelt es sich um den gleichen Werkstoff wie das Material, aus dem die zu verschweißenden Werkstücke 30, 32 sind. Es können aber auch über eine entsprechende Zusatzwerkstoffdüse andere für das Schweißverfahren geeignete Werkstoffe zugeführt werden.

Die Zusatzwerkstoffdüse 100 ist in einem Winkel α_Z gegenüber der Richtung 38 des fokussierten Laserstrahls angeordnet, so daß der Zusatzdraht 98 entsprechend diesem Winkel der Wirk­ zone 28 dem Schweißspalt 40 zugeführt wird. In einer Variante eines Ausführungsbeispieles ist es vorgesehen, daß die Schutzgasdüse 54 koaxial zum zugeführten Zusatzwerkstoff 98 angeordnet ist, so daß die Strahlrichtung des Schutzgases ebenfalls den Winkel α_Z zur Richtung 38 bildet.

Die Zusatzwerkstoffdüse 100 kann fest mit der Halterung 64 verbunden sein (in der Figur nicht gezeigt), so daß ins­ besondere durch eine Änderung des Abstandes des Bearbei­ tungskopfs 56 von der Oberfläche der zu verschweißenden Werkstücke eine Höhenänderung der Zusatzwerkstoffzufuhr im Schweißspalt 40 bewirkt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Zusatzwerkstoffdüse 100 so an der Haltevorrichtung 64 angeordnet ist, daß der Winkel α_Z zur Optimierung der Schweißnaht einstellbar ist.

In Verbindung mit der Führungsvorrichtung 72 für Arbeitsgas und Schutzgas (in der Fig. 11 nicht gezeigt) und mit einer Anblas-/Anblasvorrichtung für das Plasma 46 (in der Fig. 11 nicht gezeigt) läßt sich mit der Zufuhr von Zusatzwerkstoff 98 zur Wirkzone ein optimales Schweißergebnis erzielen.

In einer Variante einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserschweißanlage ist es vorgesehen, daß der Bearbeitungs­ kopf 56 mit einer Kombinationsdüse 102 (Fig. 12a bis c) ver­ sehen wird. Die Kombinationsdüse 102 umfaßt die Arbeits­ gasdüse 52 und die Schutzgasdüse 54 sowie bei Bedarf die Zu­ satzwerkstoffdüse 100 (in der Fig. 12 nicht gezeigt).

Zur Bildung einer jeweils vorgesehenen Schweißnaht wird eine dazu angepaßte Kombinationsdüse 102 mit dem Bearbeitungskopf 56 verbunden. Dazu weist die Kombinationsdüse eine Führungs­ vorrichtung 72 zur Erzeugung von rinnenförmigen Gasströmungs­ verhältnissen 83 von Arbeitsgas und/oder Schutzgas um die Wirkzone 28 auf.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß eine spezielle Kombinationsdüse zur Bildung von Stumpfstoß-Schweißnähten (Fig. 12a) vorhanden ist oder zur Bildung von Innenkehlnähten (Fig. 12b).

Eine Kombinationsdüse 102 kann auch Führungselemente 74 in der Form von Leitblechen (Fig. 12c) aufweisen, um die für eine optimale Schweißnaht erforderlichen Strömungs­ verhältnisse an der Wirkzone zu ermöglichen.

Claims (33)

1. Laserschweißanlage, welche eine Einspannvorrichtung (14) für zu ver­ schweißende Werkstücke umfaßt, und welche ein Lasersystem (12) mit einer Strahlführungsvorrichtung (24) und einer Strahlformungsvorrich­ tung (26) für einen Laserstrahl (36) umfaßt, durch die der Laserstrahl auf einen Stoß (34) der zu verschweißenden Werkstücke fokussierbar ist, wobei eine Wirkzone (28) des Laserstrahls am Schweißstoß (34) mit Ar­ beitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagbar ist und zur Beaufschlagung der Wirkzone (28) mit Gas eine Führungsvorrichtung (72) für das Ar­ beitsgas und/oder Schutzgas vorgesehen ist, welche ein oder mehrere Führungselemente (74) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß Stellung und Ausrichtung der Führungselemente (74) relativ zum Schweißstoß (34) veränderbar sind und daß die Führungselemente (74) aus flächenhaften Elementen gebildet sind, die so positionierbar sind, daß ihre Flächennormale einen Winkel zur Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) bilden.

2. Laserschweißanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (74) spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene posi­ tionierbar sind, welche die Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) enthält.

3. Laserschweißanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (74) so positionierbar sind, daß um die Wirk­ zone (28) eine rinnenförmige Gasströmungszone (83) entstehen kann.

4. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Führungselemente (74) fest bezüglich des Lasersystems (12) und insbesondere eines Bearbeitungs­ kopfes (56) des Lasersystems (12) gehalten sind.

5. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Führungselemente (74) an der Einspannvorrichtung (14) für die zu verschweißenden Werkstücke (30, 32) gehalten sind.

6. Laserschweißanlage, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Führungselemente (74) an einem oder mehreren der zu verschweißenden Werkstücke gehalten sind.

7. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (72) als Führungselement (74) mindestens ein Leitblech aufweist.

8. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungselement (74) durch eine Fläche eines zu verschweißenden Werkstücks gebildet ist.

9. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (52) für das Arbeitsgas und/oder eine Düse (54) für das Schutzgas so angeordnet ist, daß eine Strahlrichtung des Arbeitsgases und/oder Schutzgases jeweils einen Winkel bezüglich der Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) aufweist.

10. Laserschweißanlage nach einen der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ebene, zu welcher die Führungselemente (74) spiegel­ symmetrisch positionierbar sind, durch die Richtung (38) des fokussier­ ten Laserstrahls (36) und die Strahlrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas aufgespannt ist.

11. Laserschweißanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine relative Bewegung zwischen dem Bearbeitungskopf (56) des Laser­ systems (12) und dem Schweißstoß (34) so erfolgt, daß eine Richtung (70) des Schweißstoßes in der durch die Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) und der Strahlrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas aufgespannten Ebene liegt.

12. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Bewegung zwischen dem Lasersystem (12) und dem Schweißstoß (34) entlang der Richtung (70) des Schweiß­ stoßes (34) durch die Bewegung der Einspannvorrichtung (14) erreicht wird.

13. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Bewegung senkrecht zur Richtung (70) des Schweißstoßes (34) zwischen dem Lasersystem (12) und dem Schweißstoß (34) durch eine Bewegung des Bearbeitungskopfes (56) er­ folgt.

14. Laserschweißanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungselemente (74) an ihrem der Wirkzone (28) zugewandten Ende bündig an die Düse (52) für das Arbeitsgas und/oder die Düse (54) für das Schutzgas anschließen.

15. Laserschweißanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der bündige Anschluß durch eine Biegung der Führungselemente (74) an ihrem dem Schweißstoß (34) zugewandten Ende erreicht wird.

16. Laserschweißanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung eines bündigen Anschlusses die Führungselemente (74) oder die Düse bzw. Düsen (52; 54) mit Anschlußelementen versehbar sind.

17. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugevorrichtung (92) für an der Wirkzone (28) vom Laserstrahl induziertes Plasma (46) vorgesehen ist.

18. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anblasvorrichtung (92) für an der Wirkzone (28) durch den Laserstrahl induziertes Plasma (46) vorgesehen ist.

19. Laserschweißanlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Absauge-/Anblasvorrichtung (92) in einem solchen Ab­ stand von der Wirkzone (28) angeordnet ist, daß die Gasströmung von Ar­ beitsgas und/oder Schutzgas an der Wirkzone (28) möglichst wenig be­ einflußt wird.

20. Laserschweißanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (72) die Absauge-/Anblasvorrichtung (92) umfaßt.

21. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Werkstücke (30, 32) in die Einspannvorrichtung (14) so einspannbar sind, daß ein Schweißspalt (40) des Schweißstoßes (34) einen Winkel zur Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) bilden kann.

22. Laserschweißanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung von Zusatzwerkstoff (98) zur Wirkzone (28) vorgesehen ist.

23. Laserschweißanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzwerkstoffdüse (100) vorgesehen ist, über die Zusatzwerkstoff (98) der Wirkzone (28) zuführbar ist.

24. Bearbeitungskopf einer Laserschweißanlage, welche eine Einspannvor­ richtung (14) für zu verschweißende Werkstücke umfaßt, und welche ein Lasersystem (12) mit einer Strahlführungsvorrichtung (24) und einer Strahlformungsvorrichtung (26) für einen Laserstrahl (36) umfaßt, durch die der Laserstrahl auf einen Stoß (34) der zu verschweißenden Werk­ stücke fokussierbar ist, wobei eine Wirkzone (28) des Laserstrahls am Schweißstoß (34) mit Arbeitsgas und/oder Schutzgas beaufschlagbar ist, über den der fokussierte Laserstrahl auf die Wirkzone (28) des Schweiß­ stoßes (34) der zu verschweißenden Werkstücke gerichtet ist und der eine oder mehrere Düsen (52, 54) für Arbeitsgas und/oder Schutzgas umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (56) zur Be­ aufschlagung der Wirkzone (28) mit Gas eine Führungsvorrichtung (72) aufweist, welche ein oder mehrere Führungselemente (74) umfaßt, und daß Stellung und Ausrichtung der Führungselemente (74) relativ zum Schweißstoß (34) einstellbar sind.

25. Bearbeitungskopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (74) spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene posi­ tionierbar sind, welche die Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) enthält.

26. Bearbeitungskopf nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (74) aus flächenhaften Elementen gebildet sind, die so positionierbar sind, daß ihre Flächennormale einen Winkel zur Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) bilden.

27. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungselemente (74) so positionierbar sind, daß um die Wirkzone (28) eine rinnenförmige Gasströmungszone (83) entstehen kann.

28. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsvorrichtung (72) als Führungselement (74) mindestens ein Leitblech aufweist.

29. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Düse (52) für das Arbeitsgas und/oder eine Düse (54) für das Schutzgas so angeordnet ist, daß eine Strahlrichtung des Ar­ beitsgases und/oder Schutzgases jeweils einen Winkel bezüglich der Richtung (38) des fokussierten Laserstrahls (36) aufweist.

30. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ebene, zu welcher die Führungselemente (74) spiegel­ symmetrisch positionierbar sind, durch die Richtung (38) des fokussier­ ten Laserstrahls (36) und die Strahlrichtung für das Arbeitsgas und/oder Schutzgas aufgespannt ist.

31. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (56) eine Absaugvorrichtung (92) für an der Wirkzone (28) vom Laserstrahl (36) induziertes Plasma umfaßt.

32. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (56) eine Anblasvorrichtung (92) für an der Wirkzone (28) von durch den Laserstrahl (36) induzier­ tem Plasma (46) umfaßt.

33. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (56) eine Zusatzwerkstoffdüse (100) aufweist, mittels der Zusatzwerkstoff (98) der Wirkzone (28) zu­ führbar ist.