DE10013892A1

DE10013892A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Schweissqualität an einer Schweissnaht zwischen Werkstücken

Info

Publication number: DE10013892A1
Application number: DE10013892A
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Mori; Yasuo Kojima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP3560135B2; US6399915B1; DE10013892B4; JP2000271768A

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) wird eine Emissionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschweißens mittels einer Laservorrichtung ausgesandt wird, welche einen Laserstrahl (bei dem Ausführungsbeispiel einen YAG-Laserstrahl) mit einer Wellenlänge aussendet, die in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von Infrarotstrahlen liegt, erfaßt, ein erstes Erfassungssignal, welches die Lichtemissionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt, ausgegeben, eine Intensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des Laserschweißens erfaßt, ein zweites Erfassungssignal, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt, ausgegeben, Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungssignals analysiert und eine Bestimmung, ob ein Ergebnis der Laserschweißung in einem vorteilhaften Schweißbereich liegt, und eine Erkennung einer Ursache eines Schweißfehlers der Schweißnaht, wenn die Bestimmung erfolgt, daß das Ergebnis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaften Bereichs liegt, auf der Grundlage von Signalintensitäten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche höher ist als die beliebige Frequenz, ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Technik zum Gewährleisten einer Qualität einer YAG-Laserschweißung an Werkstücken mittels eines Lasers, beispielsweise eines YAG- Lasers in einer Montagestraße, wie einer Fahrzeugkarosserie- Montagestraße.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken, welche nicht nur bestimmen, ob die Schweißung ein gutes Ergebnis oder ein schlechtes Er gebnis liefert, sondern ferner Änderungen von Parametern, wel che die Schweißqualität stark beeinflussen, erfassen, um eine Ursache des schlechten Ergebnisses (des Scheiterns) der Schweißung zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung ist anwend bar auf ein adaptives Steuersystem einer YAG-Laserschweißung, welches mit einer adaptiven Steuerung für das gesamte YAG- Laserschweißsystem arbeitet.

Wichtige Parameter, welche direkt mit einer Schweißqualität einer YAG-Laserschweißung in Zusammenhang stehen, umfassen beispielsweise eine Laserausgangsleistung an einem Ar beitspunkt einer Schweißung, eine Position eines Brennpunkts des Lasers (eine sogenannte Brennweite, welche durch einen Strahldurchmesser bestimmt wird), eine Positioniergenauigkeit der Werkstücke (die Werkstoffe, welche zusammenzuschweißen sind, nachfolgend bezeichnet als Spaltlänge einer Überlap pungsnaht), eine Gasströmungsmenge und eine Schweißgeschwin digkeit.

Es ist erwünscht, daß diese Schweißparameter derart gesteuert werden, daß deren Werte innerhalb der vorbestimmten zulässigen Bereiche davon während des Schweißens unter Verwendung des YAG-Lasers liegen. Jedoch ist es während eines aufeinanderfol genden Schweißens von Werkstücken mit großen Abmessungen, wie etwa von Werkstücken, welche in einer Fahrzeugkarosserie- Montagestraße zu finden sind, nicht möglich, große Streuungen (bzw. große Abweichungen) der Schweißqualität für die jeweili gen Schweißnähte der Werkstücke von einer perfekten Schweißqualität und große Streuungen (bzw. große Abweichungen) von den Schweißparametern auf der Grundlage einer Stoppositi onsgenauigkeit jedes Werkstücks, welches mittels einer ein Werkstück tragenden Vorrichtung zu schweißen ist, zu vermei den. Es kann nicht behauptet werden, daß ein plötzlicher, un erwarteter Schweißfehler nicht auftritt.

Ein Verfahren zur Messung einer physikalischen Größe, wie etwa Licht oder Schall, welche während des Laserschweißens erzeugt wird, um die Schweißqualität zu beurteilen, wurde als Überwa chungstechnik der Laserschweißqualität vorgeschlagen.

Beispielsweise beschreibt die japanische veröffentlichte Pa tentanmeldung Nr. Heisei 10-6051, veröffentlicht am 13. Januar 1998, ein Verfahren zur Messung einer Frequenzverteilung eines Plasmalichts, welches während des Laserschweißens unter Ver wendung eines CO₂-Lasers (Kohlendioxidlasers) ausgesandt wird, um die Schweißqualität an jeder Schweißnaht zu beurteilen.

Hingegen offenbart hinsichtlich des YAG-Lasers ein englischer Fachaufsatz über Entwicklungen einer deutschen Firma mit dem Namen Laserzentrum Hannover e. V. eine "Process Control During Nd:YAG-Laser Beam Welding", veröffentlicht im Juni 1995. In diesem englischen Fachaufsatz wurde ein Überwachungssystem in den Handel gebracht, welches eine Intensität einer Aussendung des Plasmalichts erfaßt und die erfaßte Wellenform mit einer normalen Wellenform vergleicht, welche entsteht, wenn eine gu te Schweißqualität erhalten wurde (es sei darauf hingewiesen, daß es aufgrund der Tatsache, daß ein Ionisierungsanteil bei der YAG-Laserschweißung niedrig ist, selbstverständlich rich tig ist, den Ausdruck Wolke anstelle des Ausdrucks Plasma zu verwenden, jedoch wird dafür gewöhnlich der Ausdruck Plasma verwendet.

Jedoch wird bei dem oben beschriebenen, früher vorgeschlagenen Überwachungssystem, welches in dem englischen Fachaufsatz of fenbart ist, lediglich die Intensität eines Plasmalichts, wel ches von der Schweißnaht der Werkstücke erzeugt wird, erfaßt, um die Schweißqualität zu bestimmen, und die Bestimmung, ob das Ergebnis einer Schweißung an der Schweißnaht gut oder schlecht ist, hängt davon ab, ob die erfaßte Plasmawellenform innerhalb eines Bereichs liegt, welcher auf einen konstanten Prozentanteil zu einer Plasmawellenform festgelegt ist, welche erhalten wird, wenn das Ergebnis einer Schweißung an derselben Schweißnaht als gut bestimmt und als Bezugswellenform gespei chert wurde.

Daher ist selbst dann, wenn das gute bzw. schlechte Ergebnis der Schweißqualität bestimmt werden kann, eine Ursache des schlechten Ergebnisses einer Schweißung (Scheiterns der Schweißung) noch nicht bestimmt.

Folglich werden zur Beseitigung des Scheiterns einer Schwei ßung die Schweißparameter gemäß dem früher vorgeschlagenen Überwachungsverfahren noch nicht automatisch derart gesteuert, daß die Schweißparameter innerhalb der zulässigen Grenzen lie gen, und eine Gegenmaßnahme gegen die gescheiterte Schweißung ist noch nicht ergriffen worden.

Um ein derartiges oben beschriebenes Problem zu lösen, exi stiert bei der YAG-Laserschweißtechnik eine Forderung nach ei ner Entwicklung der Überwachungstechnik, welche ferner die Ur sache des Scheiterns einer Schweißung zusätzlich zu der Be stimmung, ob das Ergebnis einer Schweißung gut oder schlecht ist, bestimmen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Schweißquali tät an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken zu schaffen, welche ein gutes bzw. Ergebnis einer Schweißung bestimmen kön nen und die Ursache des Scheiterns, wenn bestimmt wird, daß die Schweißqualität das schlechte Ergebnis liefert, bestimmen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der An sprüche 1, 13 bzw. 14 gelöst, die Unteransprüche zeigen weite re vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Als Ergebnis einer Untersuchung bezüglich eines Informations signals von der Schweißnaht während des YAG-Laserschweißens zur Lösung des oben beschriebenen Problems wurde festgestellt, daß dann, wenn zusätzlich zu der Intensität des Plasmalichts (sichtbarer Lichtbereich), welches von einem Hochtemperatur- Metalldampf erzeugt wird, welcher sich an der Schweißnaht ent wickelt, die Intensität eines reflektierten Lichts des YAG- Lasers, welches von der Schweißnaht ohne Absorption des ausge strahlten Lichts auf der Schweißnaht an einem der Werkstücke reflektiert wird, individuell gemessen wurde und Signalpegel beider Komponenten einer Niederfrequenzkomponente (DC- Komponente), welche gleich etwa 100 Hz oder niedriger ist, und einer Hochfrequenzkomponente (AC-Komponente), welche einher geht mit einer großen zeitlichen Änderung von bis zu etwa 10 kHz, wobei die DC-Komponentenintensität eine Grundfrequenzkom ponentenintensität ist, jeweils erfaßt wurden, eine Signalin formation einer Gesamtheit aus vier Arten von Informations signalen, das heißt, einer DC-Komponente und einer AC- Komponente der Plasmalicht-Emissionsintensität sowie jener der YAG-Laser-Reflexionslichtintensität, ein typisches Verhalten bezüglich Änderungen der Schweißparameter, beispielsweise der Laser-Ausgangsleistung (Ausgangsleistung), der Brennpunktposi tion (definiert als Brennweite), einer Spaltlänge der Überlap pungsnaht etc., zeigte. Es wurde festgestellt, daß die Schweißqualität an der Schweißnaht indirekt bestimmt werden kann (Tendenzsteuerung) durch ein Überwachen der Änderungen der vier Arten einer Signalinformation, und es kann eine ge naue Schätzung vorgenommen werden, von welcher ein Parameter einer Ursache eines Schweißqualitätsfehlers abgeleitet werden kann, um die Ursache eines Schweißfehlers zu beseitigen.

Die oben beschriebene Aufgabe kann gelöst werden, indem ein Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken geschaffen wird, welches um faßt: ein Erfassen einer Emissionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschwei ßens unter Verwendung einer Laservorrichtung ausgesandt wird, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aussendet, welche in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von Infrarot strahlen liegt; ein Ausgeben eines ersten Erfassungssignals, welches die Lichtemissionsintensität des sichtbaren Lichts an zeigt; ein Erfassen einer Intensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des Laserschwei ßens; ein Ausgeben eines zweiten Erfassungssignals, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt; ein Ana lysieren von Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungs signals; und ein Bestimmen, ob ein Ergebnis der Laserschwei ßung in einem vorteilhaften Bereich einer Schweißung liegt, und gleichzeitig ein Bestimmen einer Ursache eines Schweißfeh lers der Schweißnaht, wenn bestimmt wird, daß das Ergebnis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaften Bereichs liegt, wobei diese Bestimmung auf der Grundlage von Signalintensitä ten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfas sungssignals, welche höher ist als die beliebige Frequenz, er folgt.

Die oben beschriebene Aufgabe kann ferner gelöst werden durch ein Schaffen einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken, welche umfaßt: einen ersten Detektor zum Erfassen einer Emis sionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschweißens unter Verwendung ei ner Laservorrichtung ausgesandt wird, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aussendet, welche in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von Infrarotstrahlen liegt, und zum Ausgeben eines ersten Erfassungssignals, welches die Lich temissionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt; einen zweiten Detektor zum Erfassen einer Intensität eines reflek tierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des La serschweißens und zum Ausgeben eines zweiten Erfassungs signals, welches die Lichtemissionsintensität des reflektier ten Lichts anzeigt; und eine Meßvorrichtung zum Analysieren von Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungssignals, um zu bestimmen, ob ein Ergebnis der Laserschweißung in einem vorteilhaften Bereich einer Schweißung liegt, und um eine Ur sache eines Schweißfehlers der Schweißnaht zu bestimmten, wenn bestimmt wird, daß das Ergebnis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaften Bereichs liegt, wobei die Bestimmung auf der Grundlage von Signalintensitäten einer ersten Frequenzkompo nente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bzw. 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welcher höher ist als die beliebige Frequenz, erfolgt.

Fig. 1A ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Bei spiels eines YAG-Laserschweißsystems zum Ausführen ei nes bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Überwachung einer Schweißqualität an einer Schweiß naht zwischen Werkstücken (zwei Stahlplattenbleche) ge mäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1B ist eine schematische, erläuternde Ansicht eines Bei spiels einer inneren Struktur jedes in Fig. 1A darge stellten Fotosensors.

Fig. 1C ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer in Fig. 1A dargestellten Meßvorrichtung.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht f eines YAG-Laserschweißsystems, auf welches das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Qua litätsüberwachungssystems anwendbar ist, wobei die An sicht zur Erläuterung einer Positionsbeziehung zwischen einem Kopf eines YAG-Lasers, den Fotosensoren und der Schweißnaht, dargestellt in Fig. 1A dient.

Fig. 3A ist ein Kennliniengraph, welcher DC-Komponenten einer Intensität einer Emission von Licht eines Plasmas, ab geleitet von den jeweiligen Fotosensoren bezüglich ei ner Ausgangsleistung eines YAG-Lasers an einem Ar beitspunkt darstellt.

Fig. 3B ein Kennliniengraph, welcher AC-Komponenten einer In tensität einer Emission von Licht des Plasmas, abgelei tet von den jeweiligen Fotosensoren, bezüglich der Ar beitspunkt-Ausgangsleistung des YAG-Lasers darstellt.

Fig. 3C ist ein Kennliniengraph, welcher DC-Komponenten eines reflektierten Lichts des Plasmas bezüglich der Aus gangsleistung des YAG-Lasers an dem Arbeitspunkt dar stellt.

Fig. 3D ist ein Kennliniengraph, welcher AC-Komponenten eines reflektierten Lichts des Plasmas, abgeleitet von den jeweiligen Fotosensoren, bezüglich der Ausgangsleistung des YAG-Lasers an dem Arbeitspunkt darstellt.

Fig. 4A ist ein Kennliniengraph, welcher die DC-Komponenten der Intensität der Emission des Plasmalichts bezüglich ei ner Position eines Brennpunkts des YAG-Lasers dar stellt.

Fig. 4B ist ein Kennliniengraph, welcher die DC-Komponenten der Intensität der Emission des Plasmalichts bezüglich der Position des Brennpunkts (der Brennweite) des YAG- Lasers darstellt.

Fig. 4C ist ein Kennliniengraph, welcher die AC-Komponenten der Intensität des reflektierten Lichts des Plasmas bezüg lich der Position des Brennpunkts (der Brennweite) des YAG-Lasers darstellt.

Fig. 4D ist ein Kennliniengraph, welcher die DC-Komponenten der Intensität der Emission des Plasmalichts bezüglich der Position des Brennpunkts (der Brennweite) des YAG- Lasers darstellt.

Fig. 5A ist ein Kennliniengraph, welcher die DC-Komponenten der Intensität der Emission des Plasmalichts bezüglich ei ner Spaltlänge einer Überlappungsnaht darstellt.

Fig. 5B ist ein Kennliniengraph, welcher die AC-Komponenten der Intensität der Emission des Plasmalichts bezüglich der Spaltlänge der Überlappungsnaht darstellt.

Fig. 5C ist ein Kennliniengraph, welcher die DC-Komponenten der Intensität des reflektierten Lichts des Plasmas bezüg lich der Spaltlänge der Überlappungsnaht darstellt.

Fig. 5D ist ein Kennliniengraph, welcher die AC-Komponenten der Intensität des reflektierten Lichts des Plasmas bezüg lich der Spaltlänge der Überlappungsnaht darstellt.

Fig. 6 ist ein zweidimensional aufgezeichneter Kennlinien graph, welcher Änderungen der DC-Komponentensignale der reflektierten Lichtintensität von Plasma, welches mit tels der jeweiligen Fotosensoren erfaßt werden und auf einer Änderung der jeweiligen Schweißparameter beruhen, darstellt.

Fig. 7A ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel eines Niederfreuqenz-Komponentensignals (DC-Komponente) der Intensität der Plasmalichtemission bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 7B ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel eines Hochfrequenz-Komponentensignals (AC-Komponente) der Intensität der Plasmalichtemission bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 8A ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel des Nie derfreuqenz-Komponentensignals der Intensität des Plasmareflexionslichts bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 8B ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel des Hochfrequenz-Komponentensignals der Intensität des Plasmareflexionslichts bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 9A ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel einer Frequenzverteilung der Intensität der Plasmalichtemis sion bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 9B ist ein Kennliniengraph, welcher ein Beispiel der Fre quenzverteilung der Intensität des Plasmareflexions lichts bezüglich der Zeit darstellt.

Fig. 10 ist ein Kennliniengraph, welcher eine Beziehung zwi schen einem Signalpegel (der Signalintensität) und je dem Erfassungswinkel für die Intensitäten der YAG- Laser-Plasmalichtemission und des Plasmareflexions lichts des YAG-Laser darstellt.

Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um ein Ver ständnis bezüglich der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.

Fig. 1A zeigt ein Beispiel eines Aufbaus eines YAG- Laserschweißsystems zum Ausführen eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels eines Verfahrens zur Überwachung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken ge mäß der vorliegenden Erfindung.

Das in Fig. 1A dargestellte Schweißsystem weist einen YAG- Laseroszillator 1 auf.

Ein mittels des Laseroszillators 1 erzeugtes Laserlicht wird mittels einer optischen Faser 2 einem optischen Lichtkonden sorsystem zugeführt, mittels einer Kollimationslinse 3 in zu einander parallele Lichtstrahlen umgewandelt und mittels einer Kondensorlinse 4 auf einer Oberfläche von sich teilweise über lappenden Werkstücken 5, welche zu schweißen sind, konden siert, um einen Stumpfschweißvorgang auszuführen.

Ferner ist ein erster Fotosensor 6a an einer ersten Position angeordnet, an welcher ein Elevationswinkel θ1 von der Oberflä che der Werkstücke 5, welche zu schweißen sind, 60° aufweist, und ein zweiter Fotosensor 6b ist an einer zweiten Position angeordnet, an welcher der Elevationswinkel θ2 von derselben Oberfläche 10° aufweist.

Diese Fotosensoren, der erste Fotosensor 6a und der zweite Fo tosensor 6b, wandeln eine Intensität eines Plasmalichts (sichtbaren Lichts), welches von der Schweißnaht ausgesandt wird, und die Intensität eines reflektierten Lichts des YAG- Lasers ohne eine Absorption in der Schweißnaht der Werkstücke 5 nach einer Bestrahlung mit dem Plasmalicht auf denselben Werkstücken 5 jeweils in elektrische Signale um. Es sei darauf hingewiesen, daß keine der Fotodioden (8, 9) eine Spektralemp findlichkeit bezüglich der Laserstrahlen aufweist.

Die umgewandelten elektrischen Signale von den jeweiligen Fo tosensoren 6a und 6b werden einer Meßvorrichtung 7 mit einem entsprechenden Vorverstärker 7A (7B), einem Analog-Digital- Wandler (A/D-Wandler) 7C und einem Personalcomputer 7D zuge führt, welcher eine Anzeigevorrichtung 7E und eine Warnvor richtung aufweist, wie in Fig. 1C dargestellt.

Jeder des ersten und des zweiten Fotosensors 6a und 6b weist, wie in Fig. 1B dargestellt, auf: zwei Fotodioden 8 und 9 (bei spielsweise jeweils G1115); einen dichroitischen Spiegel 10; und ein Interferenzfilter, welcher lediglich einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm ± 10 nm überträgt.

Bei dem ersten Sensor 6a und dem zweiten Sensor 6b wird der Lichtstrahl von der Schweißnaht, welcher ausgehend von einer linken Seite in Fig. 1B einfällt, in Übereinstimmung mit einer Wellenlänge mittels des dichroitischen Spiegels 10 ausgewählt. Das heißt, das sichtbare Licht, welches eine Wellenlänge von 500 nm oder weniger aufweist, wird mittels des dichroitischen Spiegels 10 reflektiert, und ein Interferenzfilter 11 über trägt Lichtstrahlen lediglich mit einer Wellenlänge von 1064 nm ± 10 nm.

Beispielsweise umfaßt der Vorverstärker 7A (7B), wie in Fig. 1C dargestellt, einen ersten Operationsverstärker OP1, dessen Minuseingangsanschluß mit der entsprechenden der Fotodioden 8 (9) des jeweiligen Fotosensors 6a (6b) über eine abgeschirmte Leitung verbunden ist und mit einem ersten Kondensator C1 und einem ersten Widerstand R1 verbunden ist, und dessen Ausgangs anschluß mit einem zweiten Widerstand R2 verbunden, und einen zweiten Operationsverstärker OP2, dessen Minuseingangsanschluß mit dem zweiten Widerstand R2 über einen dritten Widerstand R3 verbunden ist, und mit einem vierten Widerstand R4 verbunden ist, dessen Pluseingangsanschluß mit einem fünften Widerstand R5 verbunden ist, und dessen Ausgangsanschluß mit einem sech sten Widerstand R6 und einem A/D-Wandler 7C verbunden ist. Der erste Kondensator C1 und der erste Widerstand R1 sind mit ei nem Verbindungsübergang zwischen dem zweiten und dem dritten R2 und R3 verbunden.

Die sichtbaren Lichtstrahlen, welche jeweils eine Wellenlänge von 500 nm oder weniger aufweisen, werden an dem dichroiti schen Spiegel 10 reflektiert und der einen Fotodiode 8 zuge führt. Die sichtbaren Lichtstrahlen werden anschließend in ein elektrisches Signal umgewandelt, und dessen Größe wird (wie unten beschrieben) erfaßt. Hingegen wird ein Infrarotlicht strahl unter den einfallenden Lichtstrahlen von der Schweiß naht zu dem dichroitischen Spiegel 10 übertragen. Daher wird lediglich das YAG-Laserlicht mit der Wellenlänge von 1,06 µm zu dem Interferenzfilter 11 übertragen und der anderen Fotodiode 9 zugeführt. Das YAG-Reflexionslicht wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Meßvorrichtung 7 zugeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel vier Vorverstärker 7A (7B) für vier Fotodioden 8 (9) mit dem Personalcomputer 7D über den entsprechenden A/D-Wandler 7C verbunden sind.

Das Signal, welches eine Plasmaemissionlichtintensität an zeigt, und das Signal, welches die YAG- Reflexionslichtintensität anzeigt, welche mittels des ersten Sensors 6a und des zweiten Sensors 6b erfaßt werden, werden in eine Niederfrequenz-Komponente (DC-Komponente) mit 100 Hz oder weniger und eine Hochfrequenz-Komponente (AC-Komponente) mit über 100 Hz bis zu 10 kHz unterteilt, wie in Fig. 8A, 5B, 9A und 9B dargestellt. Dadurch werden jeweils deren Intensitäten erfaßt.

Fig. 2 zeigt eine genaue Darstellung des Aufbaus des YAG- Laserschweißsystems zum Ausführen des Überwachungsverfahrens des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 21 eine Gelenkverbin dung eines Roboters, hergestellt von FANUC, Nr. S430, ein Be zugszeichen 22 bezeichnet eine Schwenkvorrichtung für einen Laserkopf mit der Kollimationslinse 3 und der Kondensorlinse 4, ein Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Nachführsensor, und ein Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Nachführvorrichtung. Der erste und der zweite Fotosensor 6a und 6b sind an dem Laser kopf derart angebracht, daß sie einen Elevationswinkel θ1 und θ2 bezüglich der Schweißnaht aufweisen. Die Schwenkvorrichtung 22 und die Nachführvorrichtung 23 mit dem Nachführsensor 20 sind ebenfalls durch das US-Patent Nr. 5 925 268, ausgegeben am 20. Juli 1999 (die Offenbarung dieses Patents ist hierin durch Verweis enthalten), beschrieben.

Fig. 3A bis 5D zeigen Beispiele von Ergebnissen einer Erfas sung der Signalintensitäten, wenn zwei Stahlplattenbleche 5, dargestellt in Fig. 1A, dicht aneinander angebracht sind und die betreffenden Schweißparameter geändert werden.

Bei den in Fig. 3A bis 5D dargestellten Erfassungsergebnissen waren bei den Stahlplattenbleche 5, welche in enge Berührung miteinander gebracht wurden (eine Spaltlänge G an einer Über lappungsnaht betrug 0), der Kollimationslinse 4 mit einer Brennweite von 200 mm, welche dazu verwendet wird, den Brenn punkt des YAG-Lasers (die sogenannte Brennweite F) auf die Oberfläche auf die Werkstücke 5 einzustellen (eine Brennpunkt position F betrug 0, so daß der Brennpunkt sich genau an der Schweißnaht befand), der Ausgangsleistung P an einem Ar beitspunkt von 3 KW und der Schweißgeschwindigkeit v von 4 m/min befanden sich die beiden Stahlplattenbleche 5, welche jeweils eine Dicke von 0,8 mm aufwiesen, in Überlappung, wie in Fig. 1A dargestellt.

Fig. 3A bis 5D zeigt unter diesen Versuchsbedingung aufgetre tene Änderungen jeweiliger Signalkomponenten bei einer jewei ligen Änderung der Ausgangsleistung an dem Arbeitspunkt, der Brennpunktposition und einer Spaltlänge einer Überlappungs naht, welche Schweißparameter mit einer hohen Änderungswahr scheinlichkeit während des Schweißvorgangs durch das in Fig. 1A bis 1C dargestellte YAG-Laserschweißsystem sind. Diese Va riablen sind die repräsentativen Schweißparameter.

In Einzelheiten zeigen Fig. 3A bis 3D die untere Ausgangslei stung an dem Arbeitspunkt, die DC-Komponente der Plasmalich temissionsintensität, die AC-Komponente der Plasmalichtemissi onsintensität, die DC-Komponente der YAG- Laserreflexionslichtintensität und die AC-Komponente der YAG- Laserreflexionslichtintensität. In Fig. 3A bis 3D stellt eine Markierung das Erfassungssignal von dem ersten Sensor 6a dar, welches den Elevationswinkel von 60° von der Oberfläche der Werkstücke 5 angibt, und eine Markierung ○ stellt das Er fassungssignal von dem zweiten Sensor 6b dar, welches den Ele vationswinkel von 10° angibt.

Ferner zeigt FULL PENE. In Fig. 3A bis 3D einen Bereich eines Vorsehens einer vollständigen Durchdringung einer Schweißung bis zu einer Rückseite der beiden Stahlplattenbleche 5 an, welcher ein vorteilhafter Schweißbereich ist (gute Schweißqua lität) und durch eine gitterartige Unterlegung gekennzeichnet ist.

Wie in Fig. 3A bis 5D dargestellt, wurde festgestellt, daß zusammen mit der Änderung der Arbeitspunkt-Ausgangsleistung diese acht Arten der Erfassungssignale jeweils charakteristi sche Änderungen anzeigen. Aus Fig. 3D ist ersichtlich, daß das dann, wenn das Signal in Fig. 3D, welches sich ausgehend von dem Kriterium ändert, das heißt, es wurden die AC-Komponenten der YAG-Laserreflexionslichtintensität verwendet, die Änderung der Ausgangsleistung an dem Arbeitspunkt genau erfaßt werden konnte.

Fig. 4A bis 4D zeigen Änderungen der jeweiligen Erfassungs signale zusammen mit Änderungen jeweiliger Brennpunktpositio nen. Wie in Fig. 4A bis 4D dargestellt, zeigt, obwohl die DC- Komponente der Plasmalichtemissionsleistung, die AC- Komponente, die AC-Komponente der Plasmalichtemissionsleistung und die DC-Komponente der YAG-Reflexionslichtemissionsleistung in Fig. 4A bis 4C jeweils eine Änderungskennlinie anzeigen, bei welcher die Nullbrennpunktposition ein lokales Minimum ist, die AC-Komponente des Erfassungssignals der in Fig. 4D angezeigten YAG-Reflexionslichtintensität eine Änderungskenn linie an, bei welcher die Nullbrennpunktposition ein lokales Maximum ist. Daher wird es möglich, eine Änderung der Brenn punktposition durch ein Kombinieren dieser beiden Kennlinien zu erfassen.

Es sei darauf hingewiesen, daß positive Zahlenwerte bezüglich der Brennpunktposition bedeuten, daß die Brennpunktposition des YAG-Lasers sich auf einer oberen Seite bezüglich der Posi tion der Werkstücke (zwei Stahlplattenbleche 5), dargestellt in Fig. 1A, befinden, und negative Zahlenwerte davon bedeuten, daß sich die Brennpunktposition des YAG-Lasers unterhalb der Oberfläche der Werkstücke 5 befindet.

Ferner zeigen Fig. 5A bis 5D Änderungen der jeweiligen Erfas sungssignale zusammen mit den Änderungen der Spaltlänge der Überlappungsnaht der Werkstücke 5.

Davon änderte sich, wie in Fig. 5A bis 5D dargestellt, die AC-Komponente des Erfassungssignals von der Plasmalichtemissi onsleistung, dargestellt in Fig. 5B, am stärksten. Die Ände rung der Spaltlänge der Überlappungsnaht kann durch ein Erfas sen einer derartigen Signalpegeländerung, wie oben beschrie ben, genau erfaßt werden.

Fig. 6 zeigt ein Steuerdiagramm, welches zweidimensionale auf einanderfolgend aufgezeichnete Graphen der jeweiligen Schweiß parameter der Ausgangsleistungen an den jeweiligen Ar beitspunkten P, der Brennweite F und der Spaltlänge G der Überlappungsnaht, abgeleitet von den in Fig. 3C, 4C und 5C dargestellten Daten, darstellt, wobei eine Abszisse davon die Signalintensität (einen sogenannten Signalpegel) der DC- Komponente der YAG-Laserreflexionslichtintensität von dem er sten Sensor 6a (der Elevationswinkel beträgt 60°) anzeigt und eine Ordinate davon die Signalintensität der DC-Komponente der YAG-Laserreflexionslichtintensität von dem zweiten Sensor 6b (der Elevationswinkel beträgt 10°) anzeigt. In Fig. 6 bezeich net eine Markierung ○ die Ausgangsleistung an dem Arbeitspunkt P, eine Markierung bezeichnet die Brennweite F, eine Markie rung t bezeichnet die Spaltlänge der Überlappungsnaht G, und die Markierungen ⚫, ▲, ∎ bezeichnen aufgezeichnete Punkte, welche innerhalb der vorteilhaften Bereiche der jeweiligen Pa rameter liegen.

Genauer befinden sich, wie in Fig. 6 dargestellt, die vorteil haften Schweißbereiche gemäß den jeweiligen Schweißparametern generell an einer Mittenposition von Fig. 6.

Ein Ändern der jeweiligen Parameter in den mit A, B und C in Fig. 6 markierten Pfeilrichtungen führt zu dem schlechten Er fassungsergebnis. Außerdem weist jeder Parameter eine ver schiedene Richtung auf. Daher wird es, wenn die Bewegungsrich tung erfaßt wird, möglich, anhand der Bewegungsrichtung zu be stimmen, welcher Schweißparameter die Ursache für einen Schweißfehler ist.

Beispielsweise tritt, wenn der aufgezeichnete Wert in der in Fig. 6 markierten Pfeilrichtung A bewegt wird, die Fehlerursa che infolge der Änderung der Ausgangsleistung an dem Ar beitspunkt P auf, die Fehlerursache tritt, wenn der aufge zeichnete Wert in der in Fig. 6 markierten Pfeilrichtung B be wegt wird, infolge der Änderung der Brennweite F auf, und die Fehlerursache tritt, wenn der aufgezeichnete Wert in der in Fig. 6 markierten Pfeilrichtung C bewegt wird, infolge einer Abnormalität der Spaltlänge G der beiden Stahlplattenbleche auf.

Daher wird es, wenn ein Steuerbereich, in welchem die vorteil hafte Schweißqualität erhalten wird, an die Mittenposition von Fig. 6 gesetzt wird, möglich, eine Warnung auszugeben, um ei nen Bediener über den Fehler beim Schweißen an dem Ar beitspunkt unter Verwendung einer Warneinheit der Erfassungs ergebnisse zu informieren, während der Schweißvorgang anzeigt, daß dieser sich außerhalb des Steuerbereichs befindet, und ei nen der zu prüfenden Schweißparameter durch einen in Fig. 6 dargestellten Anzeigeschirm des Personalcomputers in Fig. 1C anzuzeigen, wobei gemäß der Richtung davon der aufgezeichnete Wert des Schweißparameters bewegt wird. Ferner kann, wenn die Erfassungsergebnisse anzeigen, daß sich dieser außerhalb des Steuerbereichs befindet, ein voll automatisches System zum au tomatischen Korrigieren des entsprechenden Parameter erhalten werden.

Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die re präsentativen Schweißparameter die Laserausgangsleistung des Arbeitspunkts P, die Brennweite F und die Spaltenlänge der Überlappungsnaht G umfassen, können weitere Schweißparameter, wie die Schweißgeschwindigkeit v und die Gasströmungsmenge aufgezeichnet werden, um deren entsprechende Daten abzuleiten, und es kann die gleiche Steuerung der Schweißqualität erhalten werden.

Außerdem können bei dem in Fig. 6 dargestellten Steuerdiagramm die Längs- und die Querachse aus den acht Arten von Erfas sungssignalen beliebig ausgewählt werden (∴₈C₂ = 28 Kombina tionen). Aus diesen 29 Kombinationen kann eine optimale Kombi nation zum Überwachen und Steuern einer Schweißqualität ausge wählt werden.

Fig. 7A und 8A zeigen Beispiele des Erfassungssignals, wel ches die Plasmalichtemissionsintensität, erzeugt von dem Ar beitspunkt (der Oberfläche der zu schweißenden Werkstücke 5), während eines Punktschweißens unter Verwendung des in Fig. 1A dargestellten YAG-Lasers darstellt, und des Erfassungssignals, welches die Plasmareflexionslichtintensität ohne Absorption in den Werkstücken 5 darstellt.

In Fig. 7A und 8A sind I dp und I dr definiert als DC- Komponenten, welche Mittelwerte der Erfassungssignale über ei ne Zeitdauer, beispielsweise etwa 1000 Millisekunden sind.

Fig. 7B bzw. 8B zeigen Beispiele von Hochfrequenz-Komponenten des Erfassungssignals, welches die in Fig. 7A dargestellte Plasmalichtemissionsintensität darstellt, bzw. des Erfassungs signals, welches die in Fig. 8A dargestellte YAG- Reflexionslichtintensität darstellt.

In Fig. 7B bzw. 8B entspricht eine Größe der Hochfrequenz- Komponenten einer Änderungsbreite I ap bzw. I ar.

Beispielsweise ist ein Quadratmittelwert einer Subtraktion ei nes Mittelwerts (DC-Komponente) von jedem Spitzenwert defi niert als AC-Komponente.

Bei dem Überwachungsverfahren für die Schweißnaht, welches de oben beschriebenen YAG-Laser verwendet, wird die Schweißquali tät auf der Grundlage der vier Arten von Signalinformationen, das heißt, der DC-Komponente I dp der Plasmalichtemissionsin tensität, der DC-Komponente I ap der Plasmareflexionslichtin tensität, der AC-Komponente I ap der Plasmalichtemissionsin tensität und der AC-Komponente I ar der Plasmareflexionslicht intensität, bestimmt.

Da diese vier Arten von Signalinformationen Änderungsverhalten aufweisen, welche jeweils den Änderungen der jeweiligen Schweißparameter eigen sind, können ein oder mehr der Parame ter, welche eine Ursache für einen Schweißfehler liefern, gleichzeitig bestimmt werden, wenn die Schweißqualität an der Schweißnaht bestimmt wird.

Obwohl die Frequenz zum Unterteilen der Signalkomponenten in zwei Signalkomponenten, das heißt, die Niederfrequenz- Komponente (die DC-Komponente) und die Hochfrequenz-Komponente (die AC-Komponente), aus einem Frequenzbereich von 50 Hz bis 200 Hz beliebig ausgewählt werden kann, kann eine obere Grenz frequenz als Hochfrequenz-Komponente auf 10 KHz festgelegt werden, daß die Frequenzkomponenten, welche 10 KHz überschrei ten, in äußerst geringer Anzahl auftreten, so daß es beinahe keinen Sinn macht, wenn die Frequenzkomponenten, welche 10 KHz überschreiten, erfaßt werden, wie aus den jeweiligen Frequenz verteilungen der Plasmalichtemissionsintensität und der YAG- Laserreflexionslichtintensität, dargestellt in Fig. 9A und 9B, ersichtlich.

Fig. 10 zeigt Kennliniendiagramme, welche eine Beziehung zwi schen dem Elevationswinkel des ersten und des zweiten Sensors von der Oberfläche der Schweißnaht der Werkstücke 5 und den Signalintensitäten der Erfassungssignale der Plasmalichtemis sionsintensität und der Plasmareflexionslichtintensität dar stellen.

Wird der oben beschriebene Elevationswinkel größer, so steigt die Erfassungsgröße an, indem die Plasmalichtemissionsintensi tät und die YAG-Laserreflexionslichtintensität von einem Inne ren eines Schlüssellochs, in welchem die Schweißnaht vorhanden ist, addiert werden. Das Schlüsselloch ist definiert als Loch, welches durch ein Bestrahlen der Oberfläche der zu schweißen den Überlappungsnaht mit dem YAG-Laserlicht ausgebildet ist. Wenn das Laserlicht in dem Inneren des Schlüssellochs absor biert wird, so wird Metalldampf von der Schweißnaht erzeugt und Lichtstrahlen ausgesandt, wobei eine Verformung davon er folgt. Anschließend wird, wenn der Elevationswinkel 15° über schreitet, eine Anstiegstendenz der Signalgröße stark, jedoch beginnt der Anstieg der Signalgröße (Signalintensität), in der Nähe von etwa 50° in die Sättigung zu gelangen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Einheit jeder in Fig. 7A, 8A und 10 dargestellten Signalintensität a. u., das heißt, Ang strom ist, und die AC-Komponenten I dp und I dr, dargestellt in Fig. 7A und 8A, werden mittels eines Freuquenzanalysators (FFT-Analysator bei einer Berechnung einer Fourier- Transformierten und ein inverser FFT-Analysator bei einer Be rechnung einer inversen Fourier-Transformierten) und einer ma thematischen Verarbeitungssoftware ("Mathematica" genannt) ab geleitet, welche beide in dem Personalcomputer installiert sind. Obwohl der FFT-Analysator und der inverse FFT-Analysator selbst bekannt sind, sind diese Frequenzanalysatoren in dem US-Patent Nr. 6 018 689, ausgegeben am 25. Januar 2000 (dessen Offenbarung ist hierin durch Verweis enthalten), beschrieben.

Daher wird aufgrund der Tatsache, daß die Erfassung der Inten sität sichtbaren Lichts (Plasmalichtemissionsintensität) und der YAG-Laserreflexionslichtintensität an der Position er folgt, an welcher der Winkelwert des Elevationswinkels von der Oberfläche der Schweißnaht gleich oder größer 50° ist, die er haltene Signalintensität groß, so daß Signale erhalten werden können, welche jeweils ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis) aufweisen.

Da die Erfassung der Plasmalichtemissionsintensität und der Plasmareflexionslichtintensität an einer ersten Position er folgt, an welcher der Elevationswinkel der Schweißnaht der Werkstücke gleich oder größer 50° ist, und an einer zweiten Position, an welcher der Elevationswinkel davon gleich oder größer 15° ist, erfolgt, wird die Signalinformation der gesam ten Schweißnaht einschließlich des Inneren des Schlüssellochs von dem an der ersten Position angeordneten Sensor erhalten, und die Signalinformation an der Schweißoberfläche ausschließ lich des Inneren des Schlüssellochs wird von dem an der zwei ten Position angeordneten Sensor erhalten. Wenn eines der bei den Signale von dem anderen der beiden Signale subtrahiert wird, so zeigt das Ergebnis einer Signalsubtraktion das Infor mationssignal vom Inneren des Schlüssellochs an. Daher liefer die Informationsmenge acht Informationsarten, was das Doppelte wie bei dem Fall ist, in welchem jeder der Sensoren an der Po sition angeordnet ist, die den Elevationswinkel von 50° oder mehr liefert. Daher können die Bestimmungsgenauigkeit einer Bestimmung der Schweißqualität an der Schweißnaht der Werk stücke und die Erkennungsgenauigkeit einer Erkennung eines der Schweißparameter, welcher die Ursache für einen Schweißfehler liefert, weiter erhöht werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem Ausführungsbei spiel der YAG-Laser verwendet wird, eine Halbleiter-Laserdiode mit einer Wellenlänge eines Wellenlänge nahe des YAG-Lasers verwendet werden kann.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken, bei welchen eine Emissionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschweißens mittels einer Laser vorrichtung ausgesandt wird, welche einen Laserstrahl (bei dem Ausführungsbeispiel einen YAG-Laserstrahl) mit einer Wellen länge aussendet, die in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von Infrarotstrahlen liegt, erfaßt wird, ein erstes Er fassungssignal, welches die Lichtemissionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt, ausgegeben wird, eine Intensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht wäh rend des Laserschweißens erfaßt wird, ein zweites Erfassungs signal, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt, ausgegeben wird, Frequenzen des ersten und des zwei ten Erfassungssignals analysiert werden und eine Bestimmung, ob ein Ergebnis der Laserschweißung in einem vorteilhaften Schweißbereich liegt, und eine Erkennung einer Ursache eines Schweißfehlers der Schweißnaht, wenn bestimmt wird, daß das Ergebnis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaften Be reichs liegt, auf der Grundlage von Signalintensitäten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfas sungssignals, welche niedriger ist, als eine beliebige Fre quenz in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungs signals, welche höher ist als die beliebige Frequenz, durchge führt werden.

Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei 11-077505 (eingereicht in Japan am 23. März 1999) ist hierin durch Verweis enthalten. Obwohl die Erfindung oben unter Be zugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung be schrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben be schriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt. Abwandlungen und Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden Fachleuten auf diesem Gebiet im Lichte der obigen Offenbarung in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung ist unter Bezug nahme auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5), umfassend:
ein Erfassen einer Emissionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laser schweißens mittels einer Laservorrichtung ausgesandt wird, welche einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aussendet, die in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von In frarotstrahlen liegt;
ein Ausgeben eines ersten Erfassungssignals, welches die Lichtemissionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt;
ein Erfassen einer Intensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des Laserschweißens;
ein Ausgeben eines zweiten Erfassungssignals, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt;
ein Analysieren von Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungssignals;
ein Bestimmen, ob ein Ergebnis einer Laserschweißung in ei nem vorteilhaften Schweißbereich liegt, und ein gleichzei tiges Bestimmen einer Ursache eines Schweißfehlers der Schweißnaht, wenn bestimmt wird, daß das Ergebnis der La serschweißung außerhalb des vorteilhaften Bereichs liegt, wobei diese Bestimmung auf der Grundlage von Signalintensi täten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz, in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche höher ist als die belie bige Frequenz, erfolgt.

2. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 1, wobei die Erfassung der Intensitäten des sichtbaren Lichts, wel ches von der Schweißnaht ausgesandt wird, und des Laserre flexionslichts gleichzeitig an einer Position mit einem Elevationswinkel davon bezüglich einer Oberfläche der Schweißnaht der Werkstücke (5), welche der Position zuge wandt sind, erfolgt, welcher gleich bzw. größer 50° ist.

3. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 1, wobei die Erfassung der Lichtemissionsintensität des sichtbaren Lichts und die Erfassung der Intensität des Laserrefle xionslichts sowohl an einer ersten Position mit einem Ele vationswinkel davon bezüglich einer Oberfläche der Schweiß naht der Werkstücke (5), welche der ersten Position zuge wandt sind, welcher gleich bzw. größer 50° ist, als auch an einer zweiten Position mit dem Elevationswinkel davon be züglich der Oberfläche der Schweißnaht der Werkstücke (5), welche der zweiten Position zugewandt sind, welcher gleich bzw. kleiner 15° ist, durchgeführt werden.

4. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 3, wobei die Erfassung der Emissionsintensität des sichtbaren re flektierten Lichts an der ersten Position mit dem Elevati onswinkel davon bezüglich der Oberfläche der Schweißnaht, welcher etwa 60° beträgt, und an der zweiten Position mit dem Elevationswinkel davon bezüglich der Oberfläche der Schweißnaht, welcher etwa 10° beträgt, durchgeführt werden.

5. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 4, wobei die erste Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Er fassungssignals eine DC-Komponente ist, welche durch eine Mittelung jedes Spitzenwerts des entsprechenden des ersten und des zweiten Erfassungssignals abgeleitet wird, und die zweite Frequenzkomponente eine AC-Komponente ist, welche durch ein Subtrahieren des Mittelwerts von jedem Spitzen wert und ein Ermitteln eines quadratischen Mittelwerts ei nes Ergebnisses der Subtraktion abgeleitet wird.

6. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 5, wobei die Werkstücke zwei Metallplattenbleche sind und die Schweißnaht an einer Überlappungsnaht der Platten angeord net ist.

7. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 6, wobei die Bestimmung, ob das Ergebnis einer Laserschweißung in den vorteilhaften Bereich fällt, und die Erkennung der Ur sache eines Schweißfehlers durchgeführt werden durch ein Erstellen eines derartigen Steuerdiagramms, daß Änderungen der DC-Komponenten des ersten und des zweiten Erfassungs signals bezüglich Änderungen einer Vielzahl von Schweißpa rametern in dem Steuerdiagramm aufgezeichnet werden, und durch ein Bestimmen, ob die DC-Komponenten des ersten und des zweiten Erfassungssignals bezüglich Änderungen der Schweißparameter, welche jetzt für die Schweißnaht der Werkstücke abgeleitet werden, in dem vorteilhaften Bereich liegen, in welchem Teile der DC-Komponenten aufgezeichnet wurden, die jeweils ein gutes Schweißergebnis anzeigen.

8. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 7, wobei die beiden Metallplattenbleche intermittierend zu einem Ar beitspunkt der Laservorrichtung geführt werden und die Be stimmung, ob das Ergebnis der Laserschweißung in dem vor teilhaften Bereich liegt, und die Erkennung der Ursache ei nes Schweißfehlers ferner durchgeführt werden durch ein Be stimmen der Ursache des Schweißfehlers, wenn die abgeleite ten DC-Komponentenwerte außerhalb des vorteilhaften Be reichs liegen, anhand einer beliebigen der Kennlinien, wel che entlang den aufgezeichneten Werten der Änderungen der DC-Komponenten bezüglich der entsprechenden der Änderungen der Schweißparameter gezogen sind.

9. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 8, wobei die Schweißparameter umfassen: eine Ausgangsleistung der Laservorrichtung an einem Arbeitspunkt P; eine Brennweite F; und eine Spaltenlänge G der Überlappungsnaht.

10. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 8, wobei die DC-Komponenten des ersten und des zweiten Erfassungs signals in dem Steuerdiagramm mit den Intensitäten des an der ersten und der zweiten Position erfaßten Laserrefle xionslichts in Zusammenhang gebracht sind.

11. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 8, fer ner umfassend ein Erzeugen einer Warnung, wenn die Ursache eines Schweißfehlers erkannt ist.

12. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5) nach Anspruch 1, wobei der Laser ein YAG-Laser ist.

13. Verfahren zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5), umfassend:
einen ersten Detektor zum Erfassen einer Emissionsintensi tät eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschweißens mittels einer Laservorrich tung ausgesandt wird, welche einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aussendet, die in einem Bereich der Wellenlän gen in der Nähe von Infrarotstrahlen liegt, und zum Ausge ben eines ersten Erfassungssignals, welches die Lichtemis sionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt;
einen zweiten Detektor zum Erfassen einer Intensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des Laserschweißens und zum Ausgeben eines zweiten Erfas sungssignals, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt; und
eine Meßvorrichtung (7) zum Analysieren von Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungssignals, um zu bestimmen, ob ein Ergebnis der Laserschweißung in einem vorteilhaften Schweißbereich liegt, und um eine Ursache eines Schweißfeh lers der Schweißnaht zu erkennen, wenn bestimmt wird, daß das Ergebnis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaf ten Bereichs liegt, auf der Grundlage von Signalintensitä ten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche höher ist als die belie bige Frequenz.

14. Vorrichtung zur Bestimmung einer Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken (5), umfassend:
eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Emis sionsintensität eines sichtbaren Lichts, welches von der Schweißnaht während eines Laserschweißens mittels einer La servorrichtung ausgesandt wird, welche einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aussendet, die in einem Bereich der Wellenlängen in der Nähe von Infrarotstrahlen liegt und zur Ausgabe eines ersten Erfassungssignals, welches die Lich temissionsintensität des sichtbaren Lichts anzeigt;
eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer In tensität eines reflektierten Lichts des Lasers von der Schweißnaht während des Laserschweißens und zur Ausgabe ei nes zweiten Erfassungssignals, welches die Lichtintensität des reflektierten Lichts anzeigt; und
eine Meßeinrichtung (7) zum Analysieren von Frequenzen des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche bestimmt, ob ein Ergebnis der Laserschweißung in einem vorteilhaften Schweißbereich liegt, und eine Ursache eines Schweißfehlers der Schweißnaht erkennt, wenn bestimmt wird, daß das Ergeb nis der Laserschweißung außerhalb des vorteilhaften Be reichs liegt, wobei die Erkennung auf der Grundlage von Si gnalintensitäten einer ersten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche niedriger ist als eine beliebige Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 200 Hz, und einer zweiten Frequenzkomponente des ersten und des zweiten Erfassungssignals, welche höher ist als die belie bige Frequenz, erfolgt.