DE102011077754A1 - Device useful for welding first metal element with second metal element by resistance welding, comprises welding electrode arrangement, electric welding current supply and arrangement for monitoring welding process - Google Patents

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Abstract

Device for welding at least one first metal element (40) with at least one second metal element (42) by resistance welding, comprises: a welding electrode arrangement with at least two welding electrodes, which define a welding gap (24) and are movable between a receiving position and a welding position relative to each other; an electric welding current supply (68) for introducing a welding current between the spaced welding electrodes in the welding position on the metal elements; and an arrangement for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation. Device for welding at least one first metal element (40) with at least one second metal element (42) by resistance welding, comprises: a welding electrode arrangement with at least two welding electrodes, which define a welding gap (24) and are movable between a receiving position and a welding position relative to each other and with which a contact pressure is generated between the first and the second metal element in the welding position by common terminals of metal elements between the welding electrodes; an electric welding current supply (68) for introducing a welding current between the spaced welding electrodes in the welding position on the metal elements; and an arrangement for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation, comprising at least one heat radiation detector (50), which receives heat radiation from the region of the welding gap when welding electrodes are arranged in the welding position, and an evaluation device which is designed to receive at least one output signal of the heat radiation detector, which is dependent on the receiving heat radiation and to evaluate with respect to at least one monitoring criterion. An independent claim is also included for monitoring the welding process based on the detected heat radiation during the welding of at least one first metal element with at least one second metal element by resistance welding.

Description

Die Erfindung betrifft nach einem Aspekt eine Einrichtung zum Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements mit wenigstens einem zweiten Metallelement durch Widerstandsschweißen, umfassend: eine Schweißelektrodenanordnung mit mindestens zwei Schweißelektroden, die einen Schweißspalt definieren und zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung relativ zueinander beweglich sind und mit denen in der Schweißstellung ein Kontaktdruck zwischen dem ersten und dem zweiten Metallelement durch gemeinsames Klemmen der Metallelemente zwischen den Schweißelektroden erzeugbar ist, und eine elektrische Schweißstromversorgung zur Einleitung eines Schweißstroms zwischen den in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden über die Metallelemente.According to one aspect, the invention relates to a device for welding at least one first metal element with at least one second metal element by resistance welding, comprising: a welding electrode arrangement having at least two welding electrodes which define a welding gap and are movable relative to one another between a receiving position and a welding position and with which the welding position, a contact pressure between the first and the second metal element can be generated by clamping the metal elements together between the welding electrodes, and an electric welding power supply for introducing a welding current between the welding electrodes arranged in the welding position via the metal elements.

Es ist bekannt, bei Widerstandsschweißvorrichtungen den Schweißprozess auf Basis des Schweißstroms, der Schweißspannung, des Elektrodendrucks und des Nachsetzwegs zu überwachen. Diese Größen können nur recht indirekt über den Verlauf des Schweißvorgangs Auskunft geben und lassen somit die erzielte Qualität des Schweißprozesses nicht gut erkennen.It is known to monitor the welding process based on the welding current, the welding voltage, the electrode pressure and the Nachsetzwegs in resistance welding devices. These quantities can only provide information about the course of the welding process in a rather indirect manner and thus do not clearly show the achieved quality of the welding process.

Es ist demgegenüber eine Aufgabe der Erfindung, Widerstandsschweißvorgänge direkter zu überwachen, insbesondere bezüglich der Qualität der entstandenen Schweißverbindung. Zur Lösung dieser Aufgabe wird für die eingangs genannte Einrichtung vorgeschlagen, dass diese eine Anordnung zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung aufweist, umfassend: wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektor, welcher bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts empfängt, und eine Auswerteeinrichtung, die dafür ausgeführt ist, wenigstens ein von der empfangenden Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors zu empfangen und in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium auszuwerten.By contrast, it is an object of the invention to more directly monitor resistance welding processes, in particular with regard to the quality of the welded joint that has been produced. To solve this problem, it is proposed for the device mentioned that it has an arrangement for monitoring the welding process on the basis of detected heat radiation, comprising: at least one heat radiation detector, which receives heat radiation from the region of the welding gap when welding electrodes are arranged in the welding position, and an evaluation device adapted to receive at least one of the receiving heat radiation dependent output of the heat radiation detector and to evaluate with respect to at least one monitoring criterion.

Weiterhin stellt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe nach einem weiteren Aspekt ferner bereit ein Verfahren zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung beim Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements mit wenigstens einem zweiten Metallelement durch Widerstandsschweißen mittels einer Schweißelektrodenanordnung mit mindestens zwei Schweißelektroden, die einen Schweißspalt definieren und zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung relativ zueinander beweglich sind und mit denen in der Schweißstellung ein Kontaktdruck zwischen dem ersten und dem zweiten Metallelement durch gemeinsames Klemmen der Metallelemente zwischen den Schweißelektroden erzeugbar ist, und einer elektrischen Schweißstromversorgung zur Einleitung eines Schweißstroms zwischen den in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden über die Metallelemente, bei dem mittels wenigstens eines Wärmestrahlungsdetektors bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden während eines Schweißvorgangs in Folge von über die Metallelemente fließendem Schweißstrom Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts empfangen wird und wenigstens ein von der empfangenden Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium ausgewertet wird.In another aspect, the invention further provides a method for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation when welding at least one first metal element to at least one second metal element by resistance welding by means of a welding electrode arrangement having at least two welding electrodes defining a welding gap and between a receiving position and a welding position are movable relative to each other and with which in the welding position, a contact pressure between the first and the second metal element by common clamping of the metal elements between the welding electrodes can be generated, and an electric welding power supply for initiating a welding current between the arranged in the welding position Welding electrodes on the metal elements, in which by means of at least one heat radiation detector angeo in the welding position During a welding operation, welding electrodes receive heat radiation from the region of the welding gap as a result of welding current flowing over the metal elements, and at least one of the receiving heat radiation-dependent output signal of the heat radiation detector is evaluated with respect to at least one monitoring criterion.

Bei einer Widerstandsschweißung wird über den Stromfluss durch die beiden zu verbindenden Materialien an der Kontaktstelle über den Kontaktwiderstand so viel Wärme erzeugt, dass die Materialien sich verbinden. Dies erfolgt im Übergang zwischen dem festen Zustand zu dem flüssigen Zustand der Materialien. Entsprechend den Materialeigenschaften entstehen durch die eingebrachte elektrische Leistung Temperaturen, die sich als Wärmestrahlung messen lassen. Die Wärmestrahlung liegt typischerweise in einem Wellenlängenbereich von ca. 3 μm bis 800 nm, also im infraroten bis rot-gelb sichtbaren elektromagnetischen Spektrum. Dies entspricht einem Temperaturbereich einer Schwarzkörperstrahlung von ca. 600°C bis 2000°C.In resistance welding, so much heat is generated by the current flow through the two materials to be connected at the pad via the contact resistance that the materials combine. This occurs in the transition between the solid state to the liquid state of the materials. Depending on the material properties, the introduced electrical power causes temperatures that can be measured as heat radiation. The heat radiation is typically in a wavelength range of about 3 microns to 800 nm, ie in the infrared to red-yellow visible electromagnetic spectrum. This corresponds to a temperature range of black body radiation of about 600 ° C to 2000 ° C.

Die Erfassung der Wärmestrahlung kann beispielsweise mit einem oder mehreren Photoelementen erfolgen, deren Empfindlichkeit z. B. zwischen 3 μm bis 0,8 μm liegt. Zweckmäßig kann ein solches Photoelement bzw. können solche Photoelemente in einer Elektrodenhalterung oder in einem Schweißarm der erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung liegen, da im Bereich der Schweißelektrode aufgrund der Elektrodengeometrie und einer häufig realisierten Kühlung in der Regel deutlich niedrigere Temperaturen auftreten und damit Wärmestrahlung nur mit deutlich größerer Wellenlänge abgestrahlt wird als von den durch die eingebrachte elektrische Leistung erhitzten Materialien, die sich verbinden sollen. Die so erfasste Wärmestrahlung hängt vom Verlauf des Schweißvorgangs ab und kann z. B. bezüglich Intensität, Verlauf und Spektrum für die Kontrolle der Schweißverbindung genutzt werden.The detection of thermal radiation can be done for example with one or more photoelements whose sensitivity z. B. is between 3 microns to 0.8 microns. Expediently, such a photoelement or such photoelements may be located in an electrode holder or in a welding arm of the welding device according to the invention, since in the region of the welding electrode due to the electrode geometry and a cooling that is frequently realized significantly lower temperatures usually occur and thus heat radiation only with a significantly longer wavelength is radiated as from the heated by the introduced electric power materials to connect. The thermal radiation thus detected depends on the course of the welding process and can, for. B. be used in terms of intensity, shape and spectrum for the control of the welded joint.

Es wird vor allem, aber nicht ausschließlich, daran gedacht, dass die erfindungsgemäße Einrichtung dafür ausgeführt ist, wenigstens einen Kontaktmetallrohling an einer Anbindungsfläche eines metallischen Trägerteils aus Blech oder Flachmaterial durch Widerstandsschweißen anzuschweißen. Hierzu kann die Einrichtung an sich bekannte Bestandteile aufweisen, etwa wie folgt: eine Halterungsanordnung zum Haltern des Trägerteils in einer Position, in welcher ein Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungsfläche des Trägerteils innerhalb des Schweißspalts liegt; eine Kontaktmetallrohlingszuführung zur Zuführung von Kontaktmetallrohlingen zu einer dem Kontaktteil-Bestückungsplatz zugeordneten Kontaktmetallrohlingsübergabeposition; eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Schweißelektroden zwischen der Aufnahmestellung und der Schweißstellung und zur Erzeugung eines Kontaktdrucks zwischen dem Trägerteil und einem jeweiligen an dem Kontaktteil-Bestückungsplatz des Trägerteils positionierten Kontaktmetallrohling durch gemeinsames Klemmen des Trägerteils und des Kontaktmetallrohlings zwischen den Schweißlektroden in der Schweißstellung; und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kontaktmetallrohlingszuführung, der Antriebseinrichtung und der Schweißstromversorgung.It is especially, but not exclusively, thought that the device according to the invention is designed to weld at least one contact metal blank to a connection surface of a metallic carrier part made of sheet metal or flat material by resistance welding. For this purpose, the device may comprise components known per se, for example as follows: a A support assembly for supporting the support member in a position in which a contact part loading space of the mounting surface of the support member is within the welding gap; a contact metal blank feeder for feeding contact metal blanks to a contact metal blank transfer position associated with the contact part loading place; drive means for moving the welding electrodes between the picking position and the welding position and for generating a contact pressure between the carrier part and a respective contact metal blank positioned at the contact part mounting location of the carrier part by clamping the carrier part and the contact metal blank together between the welding electrodes in the welding position; and a control means for controlling the contact metal blank feed, the drive means and the welding power supply.

Erfindungsgemäß wird also speziell auch eine Einrichtung zum Anschweißen wenigstens eines Kontaktmetallrohlings an eine Anbindungsfläche eines metallischen Trägerteils aus Blech oder Flachmaterial durch Widerstandsschweißen bereitgestellt, welche umfasst: eine Schweißelektrodenanordnung mit mindestens zwei Schweißelektroden, die einen Schweißspalt definieren und unter Veränderung der Spaltweite des Schweißspalts zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung relativ zueinander beweglich sind; eine Halterungsanordnung zum Haltern des Trägerteils in einer Position, in welcher ein Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungsfläche des Trägerteils innerhalb des Schweißspalts liegt; eine Kontaktmetallrohlingszuführung zur Zuführung von Kontaktmetallrohlingen zu einer dem Kontaktteil-Bestückungsplatz zugeordneten Kontaktmetallrohlingsübergabeposition; eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Schweißelektroden zwischen der Aufnahmestellung und der Schweißstellung und zur Erzeugung eines Kontaktdrucks zwischen dem Trägerteil und einem jeweiligen an dem Kontaktteil-Bestückungsplatz des Trägerteils positionierten Kontaktmetallrohling durch gemeinsames Klemmen des Trägerteils und des Kontaktmetallrohlings zwischen den Schweißelektroden in der Schweißstellung; eine elektrische Schweißstromversorgung zur Einleitung eines Schweißstroms zwischen den in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden über den Kontaktmetallrohling und das Trägerteil, zum Anschweißen des Kontaktmetallrohlings an dem Trägerteil an dessen Kontaktteil-Bestückungsplatz; und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kontaktmetallrohlingszuführung, der Antriebseinrichtung und der Schweißstromversorgung.Thus, according to the invention, a device for welding at least one contact metal blank to a connection surface of a metal carrier part made of sheet metal or flat material by resistance welding is also specifically provided, which comprises: a welding electrode arrangement having at least two welding electrodes defining a welding gap and changing the gap width of the welding gap between a receiving position and a welding position are movable relative to each other; a support assembly for supporting the support member in a position in which a contact-part insertion space of the attachment surface of the support member is within the welding gap; a contact metal blank feeder for feeding contact metal blanks to a contact metal blank transfer position associated with the contact part loading place; a drive means for moving the welding electrodes between the picking position and the welding position and for generating a contact pressure between the carrier part and a respective contact metal blank positioned at the contact part mounting position of the carrier part by clamping the carrier part and the contact metal blank together between the welding electrodes in the welding position; an electric welding power supply for introducing a welding current between the welding electrodes arranged in the welding position via the contact metal blank and the support member, for welding the contact metal blank to the support member at the contact part mounting position thereof; and a control means for controlling the contact metal blank feed, the drive means and the welding power supply.

Solche Einrichtungen sind beispielsweise bekannt aus DE 24 54 804 03 , DE 24 62 790 C2 , DE 26 15 364 C2 , DE 197 55 166 A1 , DE 103 47 074 A1 , DE 103 47 075 A1 und DE 10 2009 045 252 A1 .Such devices are known, for example DE 24 54 804 03 . DE 24 62 790 C2 . DE 26 15 364 C2 . DE 197 55 166 A1 . DE 103 47 074 A1 . DE 103 47 075 A1 and DE 10 2009 045 252 A1 ,

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Einrichtung zum Anschweißen wenigstens eines Kontaktmetallrohlings an einer Anbingungsfläche eines metallischen Trägerteils aus Blech oder Flachmaterial durch Widerstandsschweißen dadurch aus, dass eine Anordnung zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung vorgesehen ist, die umfasst: wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektor, welcher bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts empfängt; und eine Auswerteeinrichtung, die dafür ausgeführt ist, wenigstens ein von der empfangenden Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors zu empfangen und in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium auszuwerten.According to the invention, the device for welding at least one contact metal blank to a bumping surface of a metal carrier part made of sheet metal or flat material by resistance welding is characterized in that an arrangement for monitoring the welding process based on detected heat radiation is provided, which comprises: at least one heat radiation detector, which in in the Welding position arranged welding electrodes receives heat radiation from the region of the welding gap; and an evaluation device, which is designed to receive at least one of the receiving heat radiation-dependent output signal of the heat radiation detector and to evaluate with respect to at least one monitoring criterion.

Betreffend die Zuführung von Kontaktmetallrohlingen sei angemerkt, dass die Kontaktteil-Übergabeposition vorteilhaft der Kontaktteil-Bestückungsposition in dem Schweißspalt entsprechen kann.With regard to the supply of contact metal blanks, it should be noted that the contact part transfer position can advantageously correspond to the contact part insertion position in the welding gap.

Um den Verlauf des Schweißvorgangs besser wiederspiegelnde Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts detektieren zu können, kann wenigstens eine der Schweißelektroden mit einem Beobachtungsdurchlass ausgeführt sein, durch den bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts austreten kann und über den der Wärmestrahlungsdetektor die Wärmestrahlung empfängt. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem, aber nicht ausschließlich, daran gedacht, dass der Beobachtungsdurchlass als sich von einer den Schweißspalt definierenden Kontaktseite der Schweißelektrode zu einer Rückseite der Schweißelektrode erstreckender Beobachtungskanal ausgeführt ist.In order to be able to detect heat radiation from the region of the welding gap which reflects the course of the welding process better, at least one of the welding electrodes can be provided with an observation passage through which heat radiation can exit from the region of the welding gap when the welding electrodes are arranged in the welding position and via which the heat radiation detector Thermal radiation receives. In this context, it is primarily, but not exclusively, conceived that the observation passage is designed as an observation channel extending from a contact side of the welding electrode defining the welding gap to a rear side of the welding electrode.

Betreffend die Einrichtung zum Anschweißen wenigstens eines Kontaktmetallrohlings an der Anwendungsfläche eines metallischen Trägerteils wird als besonders zweckmäßig vorgeschlagen, dass eine in der Schweißstellung an einer zur Anbringungsfläche des Trägerteils entgegengesetzten Rückseite des Trägerteils angreifende Schweißelektrode mit dem Beobachtungsdurchlass ausgeführt ist. Auch in diesem Zusammenhang wird speziell an die Realisierung des Beobachtungsdurchlass als Beobachtungskanal gedacht. Dabei kann die Öffnung in der Schweißelektrode recht klein (beispielsweise kleiner als 15% der an der Rückseite des Trägerteils angreifenden Elektrodenoberfläche) gehalten werden. Durch diese Öffnung bzw. den Beobachtungsdurchlass kann die Messung der Wärmestrahlungsintensität gut erfolgen, da das umliegende Elektrodenmaterial aufgrund seiner niedrigeren Temperatur sich näherungsweise wie ein schwarzer Körper verhält und in einem bestimmbaren Verhältnis zur Temperatur der Schweißstelle steht.With regard to the device for welding at least one contact metal blank to the application surface of a metallic carrier part, it is proposed to be particularly expedient that a welding electrode engaging in the welding position on a rear side of the carrier part opposite the attachment surface of the carrier part is designed with the observation passage. Also in this context is thought specifically to the realization of the observation passage as an observation channel. In this case, the opening in the welding electrode can be kept quite small (for example less than 15% of the electrode surface acting on the rear side of the carrier part). Through this opening or the observation passage, the measurement of the heat radiation intensity can be done well because the surrounding Due to its lower temperature, the electrode material behaves approximately like a black body and is determinable relative to the temperature of the weld.

Allgemein wird vorgeschlagen, dass bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden Wärmestrahlung von einem dem Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungsfläche entsprechenden, diesem entgegengesetzten Oberflächenbereich der Rückseite des Trägerteils durch den Beobachtungsdurchlass aus dem Bereich des Schweißspalts austreten kann. Ist der Beobachtungsdurchlass von dem schon angesprochenen Beobachtungskanal gebildet, so kann sich dieser zweckmäßig im Wesentlichen orthogonal zu dem zu dem Kontaktteil-Bestimmungsplatz der Anbringungsfläche entgegengesetzten Oberflächenbereich der Rückseite des Trägerteils erstrecken.In general, it is proposed that, in the case of welding electrodes arranged in the welding position, thermal radiation can emerge from the region of the welding gap from the surface area of the rear side of the carrier part which corresponds to the contact part mounting location of the mounting surface. If the observation passage is formed by the observation channel already mentioned, this can expediently extend substantially orthogonal to the surface region of the rear side of the carrier part which is opposite to the contact part-determining location of the attachment surface.

Es bestehen grundsätzlich viele Möglichkeiten, wie dafür gesorgt werden kann, dass die aus dem Bereich des Schweißspalts, insbesondere durch den Beobachtungsdurchlass austretende Wärmestrahlung ohne bzw. mit möglichst geringen Verlusten dem wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektor zugeführt wird. Es bestehen auch grundsätzlich viele Möglichkeiten, wo der Wärmestrahlungsdetektor im Bezug auf den Schweißspalt bzw. die Schweißelektroden positioniert ist. Allgemein wird in diesem Zusammenhang daran gedacht, dass der Wärmestrahlungsdetektor die Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts bzw. von einem/dem Oberflächenbereich eines der Metallelemente bzw. des Trägerteils über eine optische Anordnung empfängt, die vorzugsweise wenigstens eine von den folgenden Komponenten umfasst: eine Strahlungsleiteranordnung, wenigstens ein Linsenelement, und wenigstens ein Spektralfilter.In principle, there are many possibilities for ensuring that the heat radiation emerging from the region of the welding gap, in particular through the observation passage, is supplied to the at least one heat radiation detector without or with as little loss as possible. There are also basically many possibilities where the heat radiation detector is positioned with respect to the welding gap or the welding electrodes. In general, in this context, it is contemplated that the thermal radiation detector receives the thermal radiation from the region of the welding gap or from a surface region of one of the metal elements or the carrier part via an optical arrangement, which preferably comprises at least one of the following components: a radiation conductor arrangement , at least one lens element, and at least one spectral filter.

Zweckmäßig kann der Wärmestrahlungsdetektor, ggf. zusammen mit wenigstens einer zugeordneten optischen Komponente, in einer Aussparung einer die Schweißelektrode mit dem Beobachtungsdurchlass haltenden Schweißelektrodenhalterung angeordnet sein.Suitably, the heat radiation detector, possibly together with at least one associated optical component, may be arranged in a recess of a welding electrode holder holding the welding electrode with the observation passage.

Eine andere Möglichkeit ist, dass der Wärmestrahlungsdetektor gesondert von einer die Schweißelektrode mit dem Beobachtungsdurchlass haltenden Schweißelektrodenhalterung angeordnet ist. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass ein Eingangsende einer/der die Wärmestrahlung dem Wärmestrahlungsdetektor zuführenden Strahlungsleiteranordnung und vorzugsweise wenigstens eine zugeordnete optische Komponente in einer Aussparung der Schweißelektrodenhalterung angeordnet ist.Another possibility is that the heat radiation detector is arranged separately from a welding electrode holder holding the welding electrode with the observation passage. In this context, it can be provided that an input end of a radiation conductor arrangement which supplies the heat radiation to the heat radiation detector and, preferably, at least one associated optical component is arranged in a recess of the welding electrode holder.

Eine spektral selektive Erfassung der Wärmestrahlung kann sinnvoll sein, um den Schweißvorgang gut überwachen zu können. Hierzu kann dem Wärmestrahlungsdetektor eine Spektralfilteranordnung zugeordnet sein, die dafür ausgeführt ist, von der aus dem Bereich des Schweißspalts bzw. von einem/dem Oberflächenbereich eines der Metallelemente bzw. des Trägerteils ausgehende Wärmestrahlung wenigstens einen Wellenlängenbereich selektiv zu dem Wärmestrahlungsdetektor durchzulassen.A spectrally selective detection of the heat radiation can be useful to monitor the welding process well. For this purpose, the heat radiation detector may be assigned a spectral filter arrangement which is designed to selectively transmit at least one wavelength range to the heat radiation detector from the thermal radiation emanating from the region of the welding gap or from one / the surface region of one of the metal elements or the carrier part.

Sinnvoll kann auch sein, die Wärmestrahlung simultan betreffend verschiedener spektraler Anteile zu erfassen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass der Wärmestrahlungsdetektor mehrere Wärmestrahlungsdetektorelemente aufweist oder dass mehrere Wärmestrahlungsdetektoren vorgesehen sind, mit denen gleichzeitig verschiedene spektrale Anteile der aus dem Bereich des Schweißspalts bzw. von einem/dem Oberflächenbereich eines der Metallelemente bzw. des Trägerteils ausgehenden Wärmestrahlung detektierbar sind. Man kann in diesem Zusammenhang vorsehen, dass die mehreren Wärmestrahlungsdetektorelemente bzw. die mehreren Wärmestrahlungsdetektoren unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsbandbreiten aufweisen oder/und wenigstens einem der Wärmestrahlungsdetektorelemente bzw. Wärmestrahlungsdetektoren wenigstens ein eine bestimmte spektrale Durchlassbandbreite aufweisender Spektralfilter zugeordnet ist.It can also be useful to record the thermal radiation simultaneously with respect to different spectral components. For this purpose, it is proposed that the heat radiation detector has a plurality of heat radiation detector elements or that a plurality of heat radiation detectors are provided, with which different spectral components of the heat radiation emanating from the region of the welding gap or from one / the surface region of one of the metal elements or the carrier part can be detected simultaneously. In this connection, it can be provided that the plurality of heat radiation detector elements or the plurality of heat radiation detectors have different spectral sensitivity bandwidths and / or at least one of the heat radiation detector elements or heat radiation detectors is assigned at least one spectral filter having a specific spectral transmission bandwidth.

Betreffend die Auswertung durch die Auswerteeinrichtung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, auf Basis des wenigstens einen Ausgangssignals des wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektors während eines Schweißvorgangs wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende erste Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium auszuwerten.Concerning the evaluation by the evaluation device, it is proposed that the evaluation device is designed to detect at least one first welding signature characterizing the welding process or its time profile based on the at least one output signal of the at least one heat radiation detector during a welding operation and at least one of these Evaluate monitoring criterion.

Der Begriff „Signatur” soll hier nur eines oder mehrere Merkmale der mit dem Wärmestrahlungsdetektor in Bezug auf einen Schweißvorgang erfassten Wärmestrahlung (oder auch anderer Rückschluss auf den Verlauf des Schweißvorgangs erlaubender Größen, siehe unten) ansprechen. Es kann sich um ein summarisches Merkmal, etwa eine mittlere Intensität der erfassten Wärmestrahlung über den Verlauf des Schweißvorgangs oder eine aufintegrierte Intensität der über ein Zeitintervall erfassten Intensität handeln, ebenso wie es sich auch um den Intensitätsverlauf selbst (etwa die Menge aller über einen Beobachtungszeitraum erfassten Intensitätswerte) oder/und um diesen kennzeichnende Größen handeln kann, etwa maximale Intensität, Oberschreiten bzw. nicht Überschreiten einer Intensitätsschwelle, Form der Intensitätskurve usw. Wenn hier von Intensität die Rede ist, schließt dieser Begriff auch die Intensität repräsentierende Messwerte wie die Ausgangsspannung eines Photoelements ein.The term "signature" is intended here to address only one or more features of the heat radiation detected by the heat radiation detector with respect to a welding operation (or other inference to variables permitting the course of the welding process, see below). It may be a summary feature, such as an average intensity of the detected heat radiation over the course of the welding process or an integrated intensity of the intensity detected over a time interval, as well as the intensity curve itself (such as the amount of all over a period of observation Intensity values) and / or can be around these characteristic quantities, such as maximum intensity, exceeding or not exceeding an intensity threshold, shape of the intensity curve, etc. If this is intensity, this term also includes the intensity representing measured values such as the output voltage of a photoelement.

Es wird speziell daran gedacht, dass die erste Schweißsignatur wenigstens einen Signaturwert umfasst, der summarisch, ggf. als zeitlicher Mittelwert oder als Integralwert oder als Effektivwert, die Intensität der während eines Schweißvorgangs von dem Wärmestrahlungsdetektor empfangenen Wärmestrahlung oder die Intensität wenigstens eines spektralen Anteils dieser Wärmestrahlung repräsentiert, oder/und dass die erste Schweißsignatur wenigstens einen Signaturwertverlauf umfasst, der den zeitlichen Verlauf der Intensität der während eines Schweißvorgangs von dem Wärmestrahlungsdetektor empfangenen Wärmestrahlung oder den zeitlichen Verlauf der Intensität wenigstens eines spektralen Anteils dieser Wärmestrahlung repräsentiert.It is specifically contemplated that the first welding signature comprises at least one signature value, the summation, if appropriate as time average or as integral value or as rms value, the intensity of the heat radiation received by the heat radiation detector during a welding process or the intensity of at least one spectral component of this heat radiation represents, and / or that the first welding signature comprises at least one signature value profile representing the time course of the intensity of the received during a welding operation of the heat radiation detector heat radiation or the time course of the intensity of at least a spectral portion of this heat radiation.

Zusätzlich können auch andere Rückschluss auf den Verlauf des Schweißvorgangs bzw. die Qualität der Verschweißung erlaubende Größen zur Überwachung des Schweißvorgangs mit herangezogen werden. Es wird etwa daran gedacht, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, auf Basis wenigstens eines Ausgangssignals der Schweißstromversorgung oder/und mittels wenigstens eines wenigstens eine elektrische Größe des Schweißstroms erfassenden Sensors wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende zweite Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigsten ein Überwachungskriterium auszuwerten. Die Auswerteeinrichtung kann dabei speziell und besonders vorteilhaft dafür ausgeführt sein, gemäß einem Überwachungskriterium die erste Schweißsignatur in Bezug auf die zweite Schweißsignatur auszuwerten. Es kann beispielsweise die erste Schweißsignatur in Abhängigkeit von der zweiten Schweißsignatur dahingehend beurteilt werden, ob der Schweißvorgang richtig verlaufen ist und die nötige Qualität erreicht ist.In addition, other inferences on the course of the welding process or the quality of the welding permitting quantities can be used to monitor the welding process. For example, it is thought that the evaluation device is designed to detect at least one second welding signature characterizing the welding process or its time profile based on at least one output signal of the welding power supply and / or by means of at least one sensor detecting at least one electrical variable of the welding current evaluate at least one monitoring criterion. In this case, the evaluation device can be embodied specifically and particularly advantageously for evaluating the first welding signature in relation to the second welding signature in accordance with a monitoring criterion. For example, it is possible to judge the first welding signature as a function of the second welding signature in terms of whether the welding process has proceeded correctly and the required quality has been achieved.

Die zweite Schweißsignatur kann wenigstens einen Signaturwert umfassen, der summarisch, ggf. als zeitlicher Mittelwert oder als Integralwert oder als Effektivwert, wenigstens eine elektrische Größe von i) der Stromstärke des Schweißstroms, ii) einer einen Spannungsabfall an den Metallelementen bzw. dem Kontaktmetallrohling und dem Trägerteil repräsentierenden Spannung und iii) einer in diese eingebrachten elektrischen Leistung oder Energie repräsentiert. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Schweißsignatur wenigstens einen Signaturwertverlauf umfassen, der den zeitlichen Verlauf wenigstens einer elektrischen Größe von i) der Stromstärke des Schweißstroms, ii) einer einen Spannungsabfall an den Metallelementen bzw. dem Kontaktmetallrohling und dem Trägerteil repräsentierenden Spannung und iii) einer in diese eingebrachten elektrischen Leistung oder Energie repräsentiert.The second welding signature may comprise at least one signature value which is summarily, if appropriate as time average or as integral value or as rms value, at least one electrical variable of i) the current intensity of the welding current, ii) a voltage drop across the metal elements or contact metal blank and Represent carrier voltage and iii) represents an introduced in this electric power or energy. Alternatively or in addition, the second welding signature may comprise at least one signature value profile which represents the time profile of at least one electrical quantity of i) the current intensity of the welding current, ii) a voltage representing a voltage drop across the metal elements or the contact metal blank and the carrier part, and iii) one in represents this introduced electrical power or energy.

Ferner kann die Auswerteeinrichtung vorteilhaft dafür ausgeführt sein, mittels wenigstens eines Kraftsensors den Kontaktdruck oder einen zeitlichen Kontaktdruckverlauf während des Schweißvorgangs zu erfassen oder/und mittels wenigstens eines Wegsensors ein Nachsetzen wenigstens einer der Schweißelektroden, insbesondere einen zeitlichen Verlauf des Nachsetzens oder/und einen Nachsetzweg wenigstens einer der Schweißelektroden, während des Schweißvorgangs als dritte Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium auszuwerten. In diesem Zusammenhang wird daran gedacht, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, gemäß einem Überwachungskriterium die erste Schweißsignatur in Bezug auf die dritte Schweißsignatur auszuwerten. Es kann also beispielsweise die erste Schweißsignatur in der Abhängigkeit von der dritten Schweißsignatur dahingehend beurteilt werden, ob der Schweißvorgang richtig verlaufen ist und die gewünschte Verschweißungsqualität erzielt wurde. Zweckmäßig kann die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt sein, gemäß einem Überwachungskriterium die erste Schweißsignatur in Bezug auf die zweite Schweißsignatur und in Bezug auf die dritte Schweißsignatur auszuwerten. Es kann also beispielsweise die erste Schweißsignatur in Abhängigkeit von der zweiten Schweißsignatur und in Abhängigkeit von der dritten Schweißsiggnatur dahingehend beurteilt werden, ob der Schweißvorgang richtig verlaufen ist und die zu erzielende Qualität der Verschweißung erreicht wurde.Furthermore, the evaluation device can be advantageously designed to detect the contact pressure or a temporal contact pressure profile during the welding process by means of at least one force sensor or / and by at least one displacement sensor at least one of the welding electrodes, in particular a time course of the Nachsetzens and / or Nachsetzweg at least one of the welding electrodes to detect during the welding process as a third welding signature and to evaluate these with respect to at least one monitoring criterion. In this context, it is thought that the evaluation device is designed to evaluate the first welding signature with respect to the third welding signature in accordance with a monitoring criterion. Thus, for example, the first welding signature as a function of the third welding signature can be judged as to whether the welding process has proceeded correctly and the desired welding quality has been achieved. Suitably, the evaluation device may be designed to evaluate the first welding signature with respect to the second welding signature and with respect to the third welding signature in accordance with a monitoring criterion. Thus, for example, the first welding signature can be judged as a function of the second welding signature and as a function of the third welding signature as to whether the welding process has proceeded correctly and the quality of the welding to be achieved has been achieved.

Eine besonders zuverlässige Überwachung des Schweißvorgangs kann auf Basis von Referenz-Daten erfolgen, die bei einem entsprechenden Verschweißvorgang oder mehreren entsprechenden Schweißvorgänge gewonnen wurden, mit denen ein Referenz-Gutteil erzeugt wurde, welches in einer Überprüfung, ggf. einer mechanisch zerstörenden Überprüfung, für gut und die Qualitätsanforderungen erfüllend befunden wurde. Solche Referenz-Daten können sich auf eine der angesprochenen Schweißsignaturen beziehen, insbesondere zumindest auf die erste Schweißsignatur, vorzugsweise die erste und die zweite Schweißsignatur oder die erste und die dritte Schweißsignatur, höchstvorzugsweise auf die erste, zweite und dritte Schweißsignatur. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, wenigstens eine Schweißsignatur, insbesondere zumindest die erste Schweißsignatur, mit wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur zu vergleichen.A particularly reliable monitoring of the welding process can be based on reference data obtained in a corresponding welding or several corresponding welding operations, with which a reference good part was generated, which in a review, possibly a mechanically destructive check, for good and the quality requirements were met. Such reference data may relate to one of the aforementioned weld signatures, in particular at least the first weld signature, preferably the first and second weld signatures or the first and third weld signatures, most preferably the first, second and third weld signatures. In this context, it is proposed that the evaluation device is designed to compare at least one welding signature, in particular at least the first welding signature, with at least one reference welding signature.

Es kann also beispielsweise die Auswertung eines Mess-Signals eines Photoelements bzw. mehrerer Photoelemente betreffend seines zeitlichen Verlaufs mit einem entsprechenden, bei der Erzeugung des Referenz-Gutteils erfassten zeitlichen Verlauf des Photoelementmess-Signals verglichen werden, um zu entscheiden, ob die jetzt vorgenommene Verschweißung ebenfalls den Qualitätsanforderungen entspricht oder nicht.Thus, for example, the evaluation of a measurement signal of a photoelement or of a plurality of photoelements with respect to its temporal course can be compared with a corresponding time profile of the photoelement measurement signal recorded in the generation of the reference good part to decide whether or not the welding now carried out also meets the quality requirements.

Anstelle eines direkten Vergleichs mit wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur ist es bevorzugt, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, wenigstens eine Schweißsignatur, insbesondere zumindest die erste Schweißsignatur, darauf zu überprüfen, ob sie wenigstens eine vorgegebene Referenzbedingung erfüllt. Die vorgegebene Referenzbedingung ist bevorzugt eine Bedingung, die aus mindestens einer Schweißsignatur abgeleitet wurde, die bei der Erzeugung eines Referenz-Gutteils bzw. bei der Erzeugung eines Schlechtteils gewonnen wurde, und indiziert, dass der der zu überprüfenden Schweißsignatur zugrunde liegende Schweißvorgang erfolgreich verlaufen ist bzw. nicht erfolgreich verlaufen ist.Instead of a direct comparison with at least one reference welding signature, it is preferred that the evaluation device is designed to check at least one welding signature, in particular at least the first welding signature, to determine whether it fulfills at least one predetermined reference condition. The predefined reference condition is preferably a condition which was derived from at least one welding signature which was obtained when generating a reference good part or during the generation of a bad part, and indicates that the welding process on which the weld signature to be checked has been successfully completed failed.

Eine erste Referenzbedingung kann eine Minimumsschwelle oder/und eine Maximumsschwelle für wenigstens einen Schweißsignaturwert vorsehen. Eine zweite Referenzbedingung kann eine Minimumsschwelle oder/und eine Maximumsschwelle für ein zeitliches Integral über Schweißsignaturwerte vorsehen. Eine dritte Referenzbedingung kann einen zulässigen Wertekorrektor für zeitlich aufeinander folgende Schweißsignaturwerte vorsehen.A first reference condition may provide a minimum threshold and / or a maximum threshold for at least one weld signature value. A second reference condition may provide a minimum threshold or / and a maximum threshold for a temporal integral over weld signature values. A third reference condition may provide an allowable value corrector for temporally successive weld signature values.

Es ist nicht nötig, dass immer alle grundsätzlich vorgesehenen Auswertungen durch die Auswerteeinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise könnte es sein, dass dann, wenn ein bestimmtes Überwachungskriterium nicht erfüllt ist, die nötige Qualität der Verschweißung sicher nicht erreicht ist, so dass keine weiteren Auswertungen sinnvoll sind. In entsprechender Weise könnte es sein, dass die Erfüllung eines anderen Überwachungskriteriums sicher die Erfüllung der Qualitätsanforderungen indiziert, so dass weitere Auswertungen ebenfalls entbehrlich sind. Es wird deswegen allgemein vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, das Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors oder/und wenigstens ein Signaturwert der ersten Schweißsignatur in Bezug auf ein erstes Überwachungskriterium auszuwerten, und wenigstens eine weitere Auswertung gemäß wenigstens einem weiteren Überwachungskriterium auf Basis des Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors oder/und auf Basis wenigstens einer von der ersten, zweiten und dritten Schweißsignatur nur dann durchzuführen, wenn das erste Überwachungskriterium erfüllt ist (alternativ: nicht erfüllt ist, je nach Formulierung des Überwachungskriteriums; siehe die folgende Anmerkung).It is not necessary that always all basically provided evaluations are carried out by the evaluation device. For example, it could be that if a certain monitoring criterion is not met, the required quality of the weld is certainly not reached, so that no further evaluations are useful. Correspondingly, it could be that the fulfillment of another monitoring criterion reliably indicates the fulfillment of the quality requirements, so that further evaluations are likewise unnecessary. It is therefore generally proposed that the evaluation device is designed to evaluate the output signal of the heat radiation detector and / or at least one signature value of the first welding signature with respect to a first monitoring criterion, and at least one further evaluation according to at least one further monitoring criterion based on the output signal of the heat radiation detector and / or based on at least one of the first, second, and third weld signatures only if the first monitoring criterion is met (alternatively: not met, depending on the wording of the monitoring criterion, see the following note).

Anzumerken ist, dass jedem Überwachungskriterium ein komplementäres Überwachungskriterium entspricht, derart, dass dann, wenn das Überwachungskriterium erfüllt ist, das komplementäre Überwachungskriterium nicht erfüllt ist, und dass dann, wenn das Überwachungskriterium nicht erfüllt ist, das komplementäre Überwachungskriterium erfüllt ist. Jede der Auswertung zugrunde legbare Fragestellung lässt sich also sowohl positiv als auch negativ formulieren.It should be noted that each monitoring criterion corresponds to a complementary monitoring criterion, such that, if the monitoring criterion is fulfilled, the complementary monitoring criterion is not satisfied, and if, if the monitoring criterion is not met, the complementary monitoring criterion is satisfied. Each questionable question can therefore be formulated both positively and negatively.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. deren Auswerteeinrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie oben angegeben und im Folgenden hinsichtlich bevorzugter Weiterbildungen beschrieben ausgeführt.The device according to the invention or its evaluation device is preferably designed for carrying out the method according to the invention as stated above and described below with regard to preferred developments.

Das durch die Erfindung bereitgestellte Verfahren zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung beim Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements mit wenigstens einem zweiten Metallelement durch Widerstandsschweißen kann in entsprechender Weise wie die erfindungsgemäße Einrichtung weitergebildet werden. So kann die Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts durch einen Beobachtungsdurchlass, vorzugsweise einen Beobachtungskanal, zumindest einer der Schweißelektroden empfangen werden. Die Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts kann spektral gefiltert werden. Das Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors kann zeitaufgelöst erfasst werden.The method provided by the invention for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation during welding of at least one first metal element with at least one second metal element by resistance welding can be developed in a similar manner as the device according to the invention. Thus, the heat radiation from the region of the welding gap can be received through an observation passage, preferably an observation channel, of at least one of the welding electrodes. The heat radiation from the area of the welding gap can be spectrally filtered. The output signal of the heat radiation detector can be detected time-resolved.

Ferner können bei dem Verfahren eine oder mehrere Schweißsignaturen erfasst werden. So kann auf Basis des wenigstens einen Ausgangssignals des wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektors während eines Schweißvorgangs wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende erste Schweißsignatur erfasst werden. Ferner kann auf Basis wenigstens eines Ausgangssignals der Schweißstromversorgung oder/und mittels wenigstens eines wenigstens eine elektrische Größe des Schweißstroms erfassenden Sensors wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende zweite Schweißsignatur erfasst werden. Ferner kann mittels wenigstens eines Kraftsensors der Kontaktdruck oder ein zeitlicher Kontaktdruckverlauf während des Schweißvorgangs oder/und mittels wenigstens eines Wegsensors ein Nachsetzen der Schweißelektroden, insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Nachsetzens oder/und ein Nachsetzweg der Schweißelektroden, während des Schweißvorgangs als dritte Schweißsignatur erfasst werden.Furthermore, in the method, one or more welding signatures can be detected. Thus, on the basis of the at least one output signal of the at least one heat radiation detector during a welding operation, at least one first welding signature characterizing the welding process or its temporal course can be detected. Furthermore, on the basis of at least one output signal of the welding power supply and / or by means of at least one sensor detecting at least one electrical variable of the welding current, at least one second welding signature characterizing the welding process or its time characteristic can be detected. Further, by means of at least one force sensor, the contact pressure or a temporal contact pressure curve during the welding process and / or by means of at least one displacement sensor, a readjustment of the welding electrodes, in particular a time course of the Nachsetzens and / or a Nachsetzweg the welding electrodes are detected during the welding process as a third welding signature.

Es kann wenigstens eine Schweißsignatur in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium ausgewertet werden. Bevorzugt ist, dass gemäß wenigstens einem Überwachungskriterium mehrere Schweißsignaturen in Bezug aufeinander ausgewertet werden.At least one welding signature with respect to at least one monitoring criterion can be evaluated. It is preferred that, according to at least one monitoring criterion, a plurality of welding signatures are evaluated with respect to one another.

Gemäß einem Überwachungskriterium kann die Auswertung den Vergleich wenigstens einer Schweißsignatur mit Referenz, -Daten, etwa wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur oder aus wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur abgeleiteter Daten (wie z. B. zu erreichender Mindestwert, zulässsiger Wertekorridor) umfassen. Es wird diesbezüglich vor allem an die erste Schweißsignatur, aber auch an die zweite und die dritte Schweißsignatur gedacht. According to a monitoring criterion, the evaluation may include the comparison of at least one welding signature with reference, data, for example at least one reference welding signature or data derived from at least one reference welding signature (such as minimum value to be achieved, permissible value range). In this regard, it is primarily thought of the first welding signature, but also to the second and the third welding signature.

Die Referenz-Schweißsignatur kann eine während eines Schweißvorgangs erfasste Schweißsignatur sein, die zu einer vorgegebene Anforderungen erfüllenden Verschweißung der Metallelemente geführt hat. Es wird diesbezüglich vor allem an die erste Schweißsignatur, aber auch an die zweite und die dritte Schweißsignatur gedacht. Die Referenz-Daten können aber auch Vergleichsdaten sein, die aus erfolgreichen Test-Schweißvorgängen ermittelt wurden und mit einem Überwachungskriterium auf eine aktuell aufgenommene Schweißsignatur anwendbar sind, um die Schweißqualität zu beurteilen.The reference welding signature may be a welding signature detected during a welding operation, which has resulted in a predetermined requirement of welding the metal elements. In this regard, it is primarily thought of the first welding signature, but also to the second and the third welding signature. However, the reference data may also be comparison data obtained from successful test welding operations and applicable with a monitoring criterion to a currently recorded weld signature to assess weld quality.

Bevorzugt wird wenigstens eine Schweißsignatur, insbesondere zumindest die erste Schweißsignatur, darauf überprüft, ob sie wenigstens eine vorgegebene Referenzbedingung erfüllt. Es wird insbesondere daran gedacht, dass die Schweißsignatur darauf überprüft wird, ob wenigstens ein Schweißsignaturwert eine Minimumsschwelle übersteigt oder/und eine Maximumsschwelle nicht übersteigt. Zweckmäßig ist auch, wenn die Schweißsignatur darauf überprüft wird, ob ein zeitliches Integral über Schweißsignaturwerte eine Minimumsschwelle übersteigt oder/und eine Maximumsschwelle nicht übersteigt. Ferner kann die Schweißsignatur darauf überprüft werden, ob zeitlich aufeinander folgende Schweißsignaturwerte in einem zulässigen Wertekorridor liegen.Preferably, at least one welding signature, in particular at least the first welding signature, is checked to see whether it fulfills at least one predetermined reference condition. In particular, it is contemplated that the weld signature is checked for whether at least one weld signature value exceeds a minimum threshold and / or does not exceed a maximum threshold. It is also expedient, if the welding signature is checked for whether a temporal integral over welding signature values exceeds a minimum threshold or / and does not exceed a maximum threshold. Furthermore, the welding signature can be checked for whether temporally successive welding signature values are within a permissible value range.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird sich, wie schon angesprochen, in der Regel darauf beziehen, die Qualität der Verschweißung zu bestimmen, auf Basis der angesprochenen Auswertung. Zweckmäßig kann das Verschweißen und können die Überwachung und Auswertung mittels einer erfindungsgemäßen Einrichtung wie vorstehend vorgeschlagen und hinsichtlich bevorzugter Weiterbildungen erläutert durchgeführt werden.As already mentioned, the method according to the invention will as a rule relate to determining the quality of the welding on the basis of the mentioned evaluation. Suitably, the welding and the monitoring and evaluation by means of a device according to the invention as proposed above and explained in terms of preferred developments can be performed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the figures.

1 zeigt eine Schnittansicht gemäß Linie A-A in 2 eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung. 1 shows a sectional view along the line AA in 2 an embodiment of a welding device according to the invention.

2 zeigt die Schweißeinrichtung der 1 in einer Draufsicht. 2 shows the welding device of 1 in a top view.

3 zeigt die Schweifleinrichtung der 1 in einer rückseitigen Ansicht. 3 shows the tail of the 1 in a back view.

4 zeigt den Bereich zweier Schweißelektroden der Schweißeinrichtung der 1 bis 3 in einer vergrößerten Schnittansicht. 4 shows the area of two welding electrodes of the welding device of 1 to 3 in an enlarged sectional view.

5 zeigt schematisch ein Trägerteil mit einem darauf angeordneten Kontaktmetallrohling im Schweißspalt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung (5a), mit einer vergrößerten Darstellung des Schweißspalts zwischen den Schweißelektroden (5b). 5 1 schematically shows a carrier part with a contact metal blank arranged thereon in the welding gap of an embodiment of the welding device according to the invention (FIG. 5a ), with an enlarged view of the welding gap between the welding electrodes ( 5b ).

6 zeigt schematisch Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung und deren elektrischen Verschaltung. 6 schematically shows components of an embodiment of a welding device according to the invention and their electrical interconnection.

7 zeigt exemplarisch Signalverläufe einer Photoelement-Ausgangsspannung und eines Schweißstroms während eines Schweißprozesses. 7 shows exemplary waveforms of a photoelement output voltage and a welding current during a welding process.

8 dient mit den Teilfiguren 8a und 8b zur Erläuterung von zwei sich auf die Photoelement-Ausgangsspannung beziehenden, rein exemplarischen Überwachungskriterien. 8th serves with the subfigures 8a and 8b to explain two purely exemplary monitoring criteria related to the photoelement output voltage.

In 1 ist eine seitliche Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements mit wenigstens einem zweiten Metallelement durch Widerstandsschweißen, nämlich einer Einrichtung zum Anschweißen wenigstens eines Kontaktmetallrohlings an einer Anbringungsfläche eines metallischen Trägerteils aus Blech oder Flachmaterial durch Widerstandsschweißen, dargestellt, also ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Schweißgerät 10. Dieses Schweißgerät 10 umfasst als Rahmenelemente einen ortsfesten Schweißarm 12 und einer bewegbaren, insbesondere um eine zur Zeichenebene der 1 orthogonale Schwenkachse relativ zum ortsfesten Schwenkarm 12 verschwenkbaren Schweißarm 14. Die Schweißarme 12 und 14 weisen an ihren vorderen Längsenden 12a und 12b Schweißelektroden 16 und 18 auf. Diese Schweißelektroden 16, 18 sind mittels einer jeweiligen Elektrodenhalterung 20 bzw. 22 mit dem betreffenden Schweißarm 12 bzw. 14 verbunden. Die Schweißelektroden 16, 18 definieren zwischen sich einen Schweißspalt 24.In 1 is a side sectional view of an embodiment of a device according to the invention for welding at least a first metal element with at least one second metal element by resistance welding, namely a device for welding at least one contact metal blank to a mounting surface of a metallic support member made of sheet metal or flat material by resistance welding, shown, so an example of an inventive welding device 10 , This welding machine 10 comprises as frame elements a stationary welding arm 12 and a movable, in particular a to the plane of the 1 orthogonal pivot axis relative to the stationary pivot arm 12 swiveling welding arm 14 , The welding arms 12 and 14 have at their front longitudinal ends 12a and 12b welding electrodes 16 and 18 on. These welding electrodes 16 . 18 are by means of a respective electrode holder 20 respectively. 22 with the relevant welding arm 12 respectively. 14 connected. The welding electrodes 16 . 18 define a welding gap between them 24 ,

Das Schweißgerät 10 dient dazu, Kontaktmetallrohlinge auf einen flächigen Träger aufzuschweißen. Hierzu wird ein jeweiliger Kontaktmetallrohling 40 in den Schweißspalt 24 zugeführt und auf dem Träger 42 positioniert, und es werden dann der Kontaktmetallrohling und der Träger 42 zwischen den Elektroden unter Erzeugung eines Kontaktdrucks eingeklemmt und ein Schweißstrom über die Elektroden durch den Kontaktmetallrohling 40 und den Träger 42 geleitet, um den Kontaktmetallrohling 40 am Träger 42 anzuschweißen und damit einen Kontakt 40' auf dem Träger bereitzustellen. Der jeweils zuzuführende Kontaktmetallrohling wird vorzugsweise von einem Draht oder Band abgetrennt, wofür eine entsprechende Drahtrolle vorgesehen sein kann, von welcher ein zur Herstellung von Kontaktmetallrohlingen dienender Draht dem Schweißgerät zugeführt wird. Das Schweißgerät 10 kann ferner Einrichtungen zur Band- bzw. Drahtkontrolle und zum Einzug des Drahtes bzw. Bandes umfassen. Ferner kann das Schweißgerät 10 eine Transportvorrichtung umfassen, welche den Draht um eine gewünschte Länge in Richtung zu den Schweißelektroden transportiert und dann während des Schweißvorgangs den Draht festhält. Ferner kann eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen eines jeweiligen Trägerteils bzw. zum Vorschieben des Trägerteils (insbesondere wenn an mehreren Bestückungsplätzen ein Kontaktmetallrohling zum Bilden eines jeweiligen Kontaktteils anzuschweißen ist) vorgesehen sein.The welding machine 10 serves to weld contact metal blanks on a flat support. For this purpose, a respective contact metal blank 40 in the welding gap 24 fed and on the carrier 42 positioned, and then it will be the Contact metal blank and the vehicle 42 clamped between the electrodes to produce a contact pressure and a welding current across the electrodes through the contact metal blank 40 and the carrier 42 passed to the contact metal blank 40 on the carrier 42 to weld and thus a contact 40 ' to provide on the carrier. The respective contact metal blank to be supplied is preferably separated from a wire or strip, for which purpose a corresponding wire roll may be provided, from which a wire serving for the production of contact metal blanks is fed to the welding device. The welding machine 10 may further comprise means for controlling the wire and for feeding the wire or strip. Furthermore, the welding device 10 a transport device which transports the wire by a desired length towards the welding electrodes and then holds the wire during the welding operation. Furthermore, a supply device for feeding a respective carrier part or for advancing the carrier part (in particular if a contact metal blank is to be welded to a plurality of placement stations for forming a respective contact part) may be provided.

Bei dem Trägerteil 42 kann es sich um ein Trägerband bzw. Abschnitt eines Trägerbands handeln, so dass die von dem unteren Schweißarm 12 mittels der Elektrodenhalterung 16 gehaltene Schweißelektrode 16 auch als Bandelektrode bezeichenbar ist.In the carrier part 42 it may be a carrier tape or section of a carrier tape, so that the of the lower welding arm 12 by means of the electrode holder 16 held welding electrode 16 also be designated as a band electrode.

Das Schweißgerät wird über einen motorischen Antrieb angetrieben, der für eine Synchronität der verschiedenen Handhabungs-, Transport- und sonstigen Bewegungen einschließlich der Relativbewegung der beiden Schweißelektroden zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung sorgt.The welding device is driven by a motor drive, which ensures a synchrony of the various handling, transport and other movements including the relative movement of the two welding electrodes between a receiving position and a welding position.

Eine nähere Erläuterung der Mechanik und Steuerung eines solchen Schweißgeräts ist entbehrlich, da entsprechende Schweißgeräte gut bekannt sind. Es wird hierzu auf die folgende Patentliteratur verwiesen: DE 24 54 804 03 , DE 24 62 790 C2 , DE 26 15 364 C2 , DE 103 47 074 A1 , DE 103 47 075 A1 , DE 197 55 166 A1 und DE 10 2009 045 252 A1 . Die Erfindung kann im Prinzip auf Basis jeder dieser vorbekannten Vorrichtungen sowie weiterer derartiger im Fachgebiet bekannten Vorrichtungen realisiert werden. Die Offenbarung der genannten Patentliteratur-Veröffentlichungen wird durch Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen.A more detailed explanation of the mechanics and control of such a welding device is unnecessary, since corresponding welding devices are well known. Reference is made to the following patent literature: DE 24 54 804 03 . DE 24 62 790 C2 . DE 26 15 364 C2 . DE 103 47 074 A1 . DE 103 47 075 A1 . DE 197 55 166 A1 and DE 10 2009 045 252 A1 , The invention can in principle be realized on the basis of any of these prior art devices as well as other such devices known in the art. The disclosure of said patent literature publications is incorporated by reference into the disclosure of the present application.

Erfindungsgemäß ist eine Prozess-Überwachung, insbesondere Qualitätsüberwachung, der Widerstandsschweißvorgänge zum Anschweißen eines jeweiligen Kontaktmetallrohlings an dem Trägerteil für die Bildung eines jeweiligen Kontaktes vorgesehen.According to the invention, a process monitoring, in particular quality monitoring, of the resistance welding processes for welding a respective contact metal blank to the carrier part is provided for the formation of a respective contact.

Eine Qualitätsüberwachung oder Prozessüberwachung von Widerstandsschweißvorgängen ist als solches bekannt und erfolgt herkömmlich beispielsweise mittels Sensoren zur Strom-, Kraft-, Weg- und Spannungsmessung, um den Schweißstrom, die Schweißspannung, den Elektrodendruck und den Nachsetzweg zu überwachen.Quality monitoring or process monitoring of resistance welding operations is known per se and conventionally for example by means of sensors for measuring current, force, displacement and voltage in order to monitor the welding current, the welding voltage, the electrode pressure and the Nachsetzweg.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Überwachung des jeweiligen Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung aus dem Schweißspalt, die ein Maß für die beim Schweißen auftretende Temperatur aufgrund der am Kontaktwiderstand zwischen den zu verbindenden Materialien eingebrachten elektrischen Leistung ist. Es wird auf den allgemein bekannten Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal eines optischen Pyrometers bzw. pyrometrischen Detektors und der Temperatur eines damit berührungslos vermessenen Objekts gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz und die gut bekannten Prinzipien der Infrarot-Thermometrie verwiesen.According to the invention, a monitoring of the respective welding process on the basis of detected heat radiation from the welding gap, which is a measure of the temperature occurring during welding due to the introduced at the contact resistance between the materials to be connected electrical power. Reference is made to the well-known relationship between the output of an optical pyrometer or pyrometric detector and the temperature of a non-contact object measured according to the Stefan Boltzmann law and the well-known principles of infrared thermometry.

Es hat sich gezeigt, dass eine absolute Temperaturbestimmung in der Regel nicht nötig ist, dass also regelmäßig eine relative Temperaturmessung ausreicht. Idealerweise wird nicht nur ein summarischer Temperaturwert (bzw. die Temperatur repräsentierender Messwert) der Auswertung zugrunde gelegt, sondern der Temperaturwertverlauf (Messwertverlauf), der mit einem geeigneten Sensorelement (Photoelement) oder mehreren derartigen Elementen aufgenommen wird. Zusätzlich kann bei der Überwachung bzw. Auswertung auch auf die schon herkömmlich in der Schweißqualitätsüberwachung herangezogenen Größen zurückgegriffen werden.It has been found that an absolute temperature determination is generally not necessary, so that regularly a relative temperature measurement is sufficient. Ideally, not only a summary temperature value (or the temperature-representing measured value) is taken as the basis of the evaluation, but the temperature value course (measured value profile), which is recorded with a suitable sensor element (photoelement) or several such elements. In addition, it is also possible to fall back on the quantities which have already been conventionally used in welding quality monitoring during monitoring or evaluation.

In den 1 und 4 ist ein entsprechender, mit einem Photoelement 51 ausgeführter Sensor mit 50 bezeichnet. Der Sensor 50 kann mit einer integrierten Optik ausgeführt sein, um einfallende Wärmestrahlung möglichst vollständig dem Photoelement zuzuführen.In the 1 and 4 is a corresponding, with a photoelement 51 executed sensor with 50 designated. The sensor 50 can be designed with an integrated optics to supply incidental heat radiation as completely as possible to the photoelement.

Beim Ausführungsbeispiel erfasst der Sensor 50 die von einer auf der Schweißelektrode 16 aufliegenden Unterseite des Trägerelements an einer dem Kontaktteil-Bestückungsplatz entgegengesetzten Stelle ausgehende Wärmestrahlung, die über einen Beobachtungskanal 52 dem Sensor 50 zugeführt. Der Beobachtungskanal 52 erstreckt sich von der den Schweißspalt begrenzenden Oberseite der stationären Elektrode 16 und der in der Elektrodenhalterung 20 aufgenommenen unteren Endfläche der Elektrode 16 zu der Sensor 50 ist in einem sich an die eingesetzte Elektrode 16 anschließenden Bereich einer Aufnahmeaussparung der Elektrodenhalterung 20 angeordnet, in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem unteren Ausgangsende des Beobachtungskanals 52.In the embodiment, the sensor detects 50 that of one on the welding electrode 16 lying on the underside of the support element at a contact part placement place opposite thermal radiation emanating over an observation channel 52 the sensor 50 fed. The observation channel 52 extends from the welding gap defining upper side of the stationary electrode 16 and in the electrode holder 20 received lower end surface of the electrode 16 to the sensor 50 is in a contact with the inserted electrode 16 subsequent area of a receiving recess of the electrode holder 20 arranged, in immediate neighborhood to the lower exit end of the observation channel 52 ,

Die durch den Beobachtungskanal 52 gebildete Öffnung in der den Schweißspalt begrenzenden und das Trägerteil 42 jeweils kontaktierenden Oberfläche der Schweißelektrode 16 sollte klein (beispielsweise kleiner als 15%) gegenüber den Kontaktmaßen des zu verschweißenden Materials, hier dem Trägerteil, gehalten sein. Die Messung der Strahlungsintensität kann durch diese Öffnung bzw. durch den Beobachtungskanal gut erfolgen, weil das umliegende Elektrodenmaterial aufgrund der gegenüber der Temperatur der Schweißstelle deutlich niedrigeren Temperatur sich näherungsweise wie ein schwarzer Körper verhält und mit dieser niedrigeren Temperatur in einem bestimmbaren Verhältnis zur Temperatur der Schweißstelle steht. Häufig werden die Schweißelektroden gekühlt, so dass das Elektrodenmaterial wesentlich kälter als die Schweißstelle ist.The through the observation channel 52 formed opening in the welding gap bounding and the support part 42 each contacting surface of the welding electrode 16 should be small (for example, less than 15%) compared to the contact dimensions of the material to be welded, here the support part held. The measurement of the radiation intensity can be done well through this opening or through the observation channel, because the surrounding electrode material due to the temperature compared to the temperature significantly lower temperature behaves approximately as a black body and with this lower temperature in a determinable relation to the temperature of the weld stands. Often, the welding electrodes are cooled so that the electrode material is substantially colder than the weld.

Erfolgt die Verschweißung richtig, so tritt die höchste Temperatur an der Schweißstelle, also an der Kontaktstelle zwischen den zu verschweißenden Materialien, auf. Diese Kontaktstelle ist unmittelbar für eine Temperaturmessung nicht zugänglich. Es hat sich aber überraschenderweise gezeigt, dass auch die gegenüber der Temperatur an der Schweißstelle niedrigere Temperatur an der Unterseite des Trägerteils für die Überwachung des Schweißvorgangs gut taugt und offenbar den Temperaturverlauf an der eigentlichen Schweißstelle gut wiederspiegelt, obwohl die Wärme der auf der unteren Schweißelektrode 16 aufliegenden Unterseite durch die im Material auftretende Wärmeleitung erst zugeführt werden muss und sich auch im Material des Trägerteils in einem gewissen Maße verteilen wird und überdies auch von der Elektrode in ganzem Ausmaß abgeführt wird.If the welding is carried out correctly, the highest temperature occurs at the welding point, ie at the point of contact between the materials to be welded. This contact point is not directly accessible for a temperature measurement. However, it has surprisingly been found that the lower temperature compared to the temperature at the bottom of the support member for monitoring the welding well and obviously reflects the temperature profile at the actual weld well, although the heat of the lower welding electrode 16 Overlying underside must first be supplied by the heat conduction occurring in the material and will also be distributed in the material of the support member to some extent and also discharged from the electrode to the full extent.

Ist die Öffnung in der Elektrode 16 aufgrund des Beobachtungskanals nicht zu groß, so führen der durch die Öffnung entstehende ungleichmäßige Stromfluss und die resultierende ungleichmäßige Kontaktkraft zu keiner in der Praxis relevanten Beeinträchtigung der Kontaktoberfläche und des damit realisierten Schweißvorgangs. Auf der Rückseite des Trägerteils 42 kann ein möglicherweise resultierender Abdruck der Beobachtungskanalöffnung in der Regel ohne Weiteres in Kauf genommen werden.Is the opening in the electrode 16 due to the observation channel is not too large, resulting from the opening uneven current flow and the resulting non-uniform contact force leading to no relevant in practice impairment of the contact surface and thus realized welding process. On the back of the carrier part 42 As a rule, a possibly resulting impression of the observation channel opening can easily be accepted.

Angemerkt sei, dass ein die Wärmestrahlung erfassender Sensor alternativ auch der mit der oberen beweglichen Elektrode 18 in Kontakt stehenden Oberseite des Kontaktmetallrohlings 40 zugeordnet sein könnte, wofür die Oberelektrode 18 mit einem entsprechenden Beobachtungskanal ausgeführt sein könnte und der entsprechende Sensor beispielsweise in dem Aufnahmeraum der oberen Elektrodenhalterung 22 angeordnet sein könnte. Demgegenüber ist aber die beim dargestellten Ausführungsbeispiel realisierte Zuordnung des Sensors 50 zu der mit der unteren stationären Elektrode 16 in Kontakt stehenden Unterseite des Trägerteils bevorzugt.It should be noted that a sensor detecting the thermal radiation alternatively also the sensor with the upper movable electrode 18 in contact top of the contact metal blank 40 could be assigned, for which the upper electrode 18 could be executed with a corresponding observation channel and the corresponding sensor, for example, in the receiving space of the upper electrode holder 22 could be arranged. In contrast, however, is realized in the illustrated embodiment assignment of the sensor 50 to the lower stationary electrode 16 in contact with the underside of the carrier part is preferred.

6 veranschaulicht schematisch eine elektrische Verschaltung verschiedener Sensoren und anderer Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schweißgeräts. Es kann sich um das Schweißgerät der 1 bis 4 handeln, wovon im Folgenden ausgegangen wird. Dargestellt sind die obere, bewegliche Elektrode 18 und die untere, stationäre Elektrode 16 mit dem Beobachtungskanal 52 und einem Photoelement 51 des Sensors 50. Die obere Elektrode ist mittels einer durch einen Funktionsblock 60 repräsentierten Antriebseinrichtung zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung entlang einer Schweißbewegungslinie relativ zur stationären Schweißelektrode 16 verstellbar. Die Bewegung ist durch den Doppelpfeil 62 repräsentiert. Die Bewegung der Schweißelektrode 18 und speziell auch das Nachsetzen während der Schweißung und der dann insgesamt durch die Verschweißung resultierende Nachsetzweg ist durch einen Wegsensor 64 erfassbar, und die mittels der Schweißelektrode 18 auf die zu verschweißenden Elemente ausgeübte, den Kontaktdruck zwischen den Elementen bestimmende Anpresskraft kann mit einem Kraftsensor 66 erfasst werden. Die funktionelle Ankopplung dieser Sensoren 64, 66 ist ebenfalls durch Doppelpfeile symbolisiert. 6 schematically illustrates an electrical interconnection of various sensors and other components of an embodiment of a welding device according to the invention. It may be the welder of the 1 to 4 act, which is assumed below. Shown are the upper, movable electrode 18 and the lower, stationary electrode 16 with the observation channel 52 and a photoelement 51 of the sensor 50 , The upper electrode is by means of a through a function block 60 represented drive means between a receiving position and a welding position along a welding movement line relative to the stationary welding electrode 16 adjustable. The movement is through the double arrow 62 represents. The movement of the welding electrode 18 and especially also the Nachsetzen during the welding and then the total resulting from the welding Nachsetzweg is by a displacement sensor 64 detectable, and by means of the welding electrode 18 applied to the elements to be welded, the contact pressure between the elements determining contact force can with a force sensor 66 be recorded. The functional coupling of these sensors 64 . 66 is also symbolized by double arrows.

Eine an sich bekannte Bestandteile wie etwa ein Trafo usw. aufweisende Schweißstromversorgung ist durch einen Funktionsblock 68 repräsentiert, an der die beiden Elektroden 16 und 18 über geeignete Verbindungsleitungen 70 und 72 angeschlossen sind. Der resultierende Schweißstrom kann mittels eines Strommessgeräts 74 erfasst werden, und die zwischen den Schweißelektroden 16 und 18 auftretende Schweißspannung mittels eines Spannungsmessgeräts 76. Aus den Messdaten für den Strom und die Spannung lässt sich auch die in den Kontaktwiderstand zwischen den zu verschweißenden Materialien eingebrachte elektrische Leistung bestimmen.A per se known components such as a transformer, etc. having welding power supply is through a functional block 68 represents at the two electrodes 16 and 18 via suitable connection lines 70 and 72 are connected. The resulting welding current can be measured by means of an ammeter 74 be detected, and between the welding electrodes 16 and 18 occurring welding voltage by means of a voltage measuring device 76 , From the measured data for the current and the voltage, the electrical power introduced into the contact resistance between the materials to be welded can also be determined.

Ein Steuergerät 80 steuert über eine Steuerleitung 82 die Antriebseinrichtung 60 und über eine Steuerleitung 84 die Schweißstromversorgung 68 an. Die angesprochenen Sensoren geben die erfassten Größen repräsentierende Messsignale über Messsignalleitungen 86, 88, 90 und 92 an das Steuergerät 80 aus. Auch der Detektor 50 mit seinem Photoelement 51 ist über Anschlussleitungen 94 und 96 am Steuergerät 80 angeschlossen. Der Einfachheit halber ist angenommen, dass das Steuergerät 80 alle für die Erfassung der Wärmestrahlung mittels des Photoelements 51 notwendige Elektronik enthält. Es kann aber auch ohne Weiteres auch der Sensor 50 mit integrierter Elektronik ausgeführt sein und dann über eine Signalleitung an dem Steuergerät 80 angeschlossen sein.A control unit 80 controls via a control line 82 the drive device 60 and via a control line 84 the welding power supply 68 at. The addressed sensors transmit measured signals representing the detected variables via measuring signal lines 86 . 88 . 90 and 92 to the control unit 80 out. Also the detector 50 with his photoelement 51 is via connection lines 94 and 96 at the control unit 80 connected. For the sake of simplicity, it is assumed that the control unit 80 all for the detection of thermal radiation by means of the photoelement 51 contains necessary electronics. But it can also easily the sensor 50 be implemented with integrated electronics and then over a signal line to the controller 80 be connected.

Das Steuergerät 80 ist dafür eingerichtet, insbesondere dafür programmiert, eine Auswertung der über die verschiedenen Sensoren bzw. Messgeräte erfassten Größen bzw. der resultierenden Messsignale durchzuführen, um einen jeweils durchgeführten Schweißvorgang zu beurteilen, insbesondere im Sinne einer Qualitäts- oder Prozessüberwachung. Das Steuergerät 80 ist insoweit eine Auswerteeinrichtung, die Ausgangssignale der angesprochenen Sensoren und Messgeräte empfängt und in Bezug auf ein Überwachungskriterium oder in Bezug auf mehrere Überwachungskriterien auswertet.The control unit 80 is set up, in particular programmed, to carry out an evaluation of the variables detected via the various sensors or measuring devices or of the resulting measuring signals in order to assess a welding process carried out in each case, in particular in the sense of quality or process monitoring. The control unit 80 In this respect, an evaluation device which receives output signals of the addressed sensors and measuring devices and evaluates them with regard to a monitoring criterion or with respect to a plurality of monitoring criteria.

An das Steuergerät 80 kann noch weitere Elektronik angeschlossen sein, wie durch den Funktionsblock 98 repräsentiert. So könnte der Funktionsblock 98 für eine Schnittstelleneinrichtung stehen, mit der das Steuergerät 80 programmierbar ist und mit dem mittels der Sensoren erfasste Werte und von dem Steuergerät 80 auf deren Basis bereitgestelte Auswerteergebnisse auf einem Bildschirm dargestellt, ausgedruckt oder abgespeichert werden können.To the control unit 80 can be connected to other electronics, such as through the function block 98 represents. So could the function block 98 represent an interface device with which the controller 80 is programmable and with the values detected by the sensors and by the control unit 80 on the basis of which prepared evaluation results can be displayed, printed out or stored on a screen.

Vorzugsweise sind alle angesprochenen Sensoren und auf jeden Fall zumindest der Wärmestrahlungsdetektor 50 dafür ausgeführt, den Verlauf des Schweißvorgangs mittels der jeweiligen Messgröße zeitaufgelöst zu erfassen.Preferably, all of the addressed sensors and in any case at least the heat radiation detector 50 designed to record the course of the welding process by means of the respective measured variable time-resolved.

7 zeigt ein Beispiel für eine Erfassung der Wärmestrahlung aus dem Beobachtungskanal 52 der stationären Elektrode 16 mittels des das Photoelement 51 aufweisenden Wärmestrahlungsdetektors 50 für einen erfolgreich verlaufenden Schweißvorgang, mit dem ein Kontaktmetallrohling 40 auf das Trägerteil oder Trägerband 42 den Qualitätsanforderungen entsprechend zur Bildung eines Kontakts 40' aufgeschweißt wurde. Es kann sich speziell um Messergebnisse in Bezug auf einen Schweißvorgang handeln, mit dem ein so genanntes Referenz-Gutteil erzeugt wurde, welches in einer Überprüfung, ggf. einer mechanisch zerstörenden Prüfung, für gut befunden wurde. 7 shows an example of detecting the heat radiation from the observation channel 52 the stationary electrode 16 by means of the photoelement 51 having heat radiation detector 50 for a successful welding process, with which a contact metal blank 40 on the carrier part or carrier tape 42 according to the quality requirements to form a contact 40 ' was welded on. It may in particular be measurement results in relation to a welding operation, with which a so-called reference good part was generated, which was found in a review, possibly a mechanically destructive test, for good.

Im unteren Diagramm ist der Verlauf des mittels der Schweißstromversorgung 68 und den Elektroden 16 und 18 durch die zu verschweißenden Elemente geführten Schweißstroms dargestellt. Ein Anstieg der Temperatur zeigt sich erst nach einem vergleichsweise lange andauernden Stromfluss zum Zeitpunkt t1. Kurz nach dem Zeitpunkt t1 wurde die ggf. in Form von Spannungspulsen abgegebene Ausgangsspannung des Trafos der Schweißstromversorgung 68 auf Null gesetzt, so dass der Stromverlauf zwischen den Zeiten t2 und t4 den aus der Induktivität des Trafos nach dem Abschalten resultierenden Stromabfall zeigt. Das Maximum des Ausgangsspannungssignals des Photoelements tritt zu einem Zeitpunkt t3 zwischen den Zeiten t2 und t4 auf.In the lower diagram is the course of the means of welding power supply 68 and the electrodes 16 and 18 represented by the welding current conducted to be welded elements. An increase in the temperature is only apparent after a relatively long-lasting current flow at time t 1 . Shortly after time t 1 , the output voltage of the transformer, possibly output in the form of voltage pulses, became the welding power supply 68 set to zero, so that the current waveform between the times t 2 and t 4 shows the resulting from the inductance of the transformer after switching off current drop. The maximum of the output voltage signal of the photoelement occurs at a time t 3 between the times t 2 and t 4 .

Neben dem mit dem Strommessgerät 74 gemessenen Stromsignal steht im Falle des Vorsehens des Spannungsmessgeräts 76 zusätzlich ein entsprechendes Spannungssignal der zwischen Elektroden anliegenden Spannung zur Verfügung. Sind die Sensoren 64 und 66 vorgesehen, so stehen zusätzlich auch noch der Verlauf der Anpresskraft (ggf. im Wesentlichen konstant, je nach Ausführung der Antriebseinrichtung) und des Nachsetzens und der insgesamt dann resultierende Nachsetzweg für die Auswertung zur Verfügung. Aus den Strommesswerten und den Spannungsmesswerten kann zusätzlich auch der Verlauf der elektrischen Leistung bestimmt werden. Durch Integration über die Zeit können weitere interessierende bzw. für die weitere Auswertung relevante Werte bestimmt werden. So ist das Integral des Photoelement-Intensitätsmesswerts über die Zeit ein aussagekräftiges Maß für die resultierende Gesamtwirkung des Schweißstroms bzw. der eingebrachten elektrischen Leistung während eines Schweißvorgangs. Eine Integration der elektrischen Leistung über die Zeit ergibt die eingebrachte, in Wärme umgesetzte Energie.In addition to the with the ammeter 74 measured current signal is in the case of providing the voltmeter 76 In addition, a corresponding voltage signal of the voltage applied between electrodes available. Are the sensors 64 and 66 provided, so are also additionally the course of the contact pressure (possibly substantially constant, depending on the design of the drive means) and the Nachsetzens and the total then Nachsetzweg available for the evaluation available. In addition, the course of the electrical power can be determined from the current measured values and the voltage measured values. Through integration over time further values of interest or relevant for further evaluation can be determined. Thus, the integral of the photoelement intensity measurement over time is a meaningful measure of the resulting overall effect of the welding current or applied electrical power during a welding operation. Integration of the electrical power over time results in the introduced energy converted into heat.

Es kommt auch eine wellenlängenselektive Erfassung der Wärmestrahlung in Betracht, was zweckmäßig durch einen eine entsprechende Durchlassbandbreite aufweisenden Spektralfilter erfolgen kann. Vorzugsweise wird die Wärmestrahlung simultan in mehreren unterschiedlichen Bandbreiten erfasst, wofür mehrere Photoelemente vorgesehen sein können, denen jeweils ein eigener, eine bestimmte Durchlassbandbreite aufweisender Spektralfilter zugeordnet sein kann. Es hat sich aber auch gezeigt, dass auf Basis einer breitbandigen Wärmestrahlungserfassung mit einem einzigen Photoelement wie in dem Falle der Beispiele der Figuren zu guten Ergebnissen führt.It is also a wavelength-selective detection of the heat radiation into consideration, which can be done suitably by a corresponding passage bandwidth having spectral filter. Preferably, the thermal radiation is detected simultaneously in a plurality of different bandwidths, for which purpose a plurality of photoelements can be provided, to each of which a separate spectral filter having a specific bandwidth can be assigned. However, it has also been found that on the basis of a broadband thermal radiation detection with a single photoelement as in the case of the examples of the figures leads to good results.

Die vorzugsweise durch das Steuergerät 80 durchgeführte Auswertung kann anhand von mehreren vorprogrammierten Überwachungskriterien erfolgen, von denen im Folgenden mehrere sich als besonders zweckmäßig erwiesene Kriterien exemplarisch behandelt werden.Preferably by the control unit 80 The evaluation carried out can be based on a number of pre-programmed monitoring criteria, of which several criteria which have been found to be particularly expedient are treated as examples below.

Ein erstes, sich auf das Photoelement-Ausgangssignal beziehendes Kriterium ist das Kriterium, dass das Photoelement-Ausgangssignal eine Schwelle „min” überschreiten muss. Wird die Spannungsschwelle „min” nicht überschritten, handelt es sich um einen nicht ordnungsgemäß verlaufenen Schweißvorgang, mit dem keine Verschweißung zwischen den zu verschweißenden Elementen erreicht wurde oder zumindest die Qualitätsanforderungen in Bezug auf diese Verschweißung nicht erfüllt wurden. Es wird auf die durch eine Horizontallinie repräsentierte Schwelle „min” in 7 verwiesen.A first criterion related to the photoelement output signal is the criterion that the photoelement output signal must exceed a threshold "min". If the voltage threshold "min" is not exceeded, it is an improper welding process, with which no welding between the elements to be welded has been achieved or at least the quality requirements with respect to this welding have not been met. It is based on the threshold "min" in. Represented by a horizontal line 7 directed.

Ein zweites, sich ebenfalls auf die Photoelement-Ausgangspannung beziehendes Überwachungskriterium ist in 8a) veranschaulicht. Die zeitliche Integration über die Photoelement-Ausgangsspannung zwischen den Schnittpunkten der Spannungskurve mit der Schwellenlinie „min” entsprechend der schraffierten Fläche in 8a) muss einen Wert ergeben, der in einem Soll-Bereich liegt. Ein geeignetes Kriterium in diesem Zusammenhang ist, dass der resultierende Integralwert eine untere Schwelle übersteigt. Ein anderes geeignetes Kriterium in diesem Zusammenhang ist, dass der resultierende Integralwert eine obere Schwelle nicht übersteigt. Besonders geeignet erscheint das Kriterium, dass der resultierende Integralwert in einem von einer unteren Schwelle und einer oberen Schwelle begrenzten Bereich liegt.A second monitoring criterion, also related to the photoelement output voltage, is in FIG 8a) illustrated. The temporal integration over the photoelement output voltage between the intersections of the voltage curve with the threshold line "min" corresponding to the hatched area in 8a) must give a value that is within a target range. A suitable criterion in this context is that the resulting integral value exceeds a lower threshold. Another suitable criterion in this context is that the resulting integral value does not exceed an upper threshold. Particularly suitable appears the criterion that the resulting integral value is in a limited by a lower threshold and an upper threshold range.

Angemerkt sei, dass zusätzlich oder alternativ auch entsprechende Kriterien in Bezug auf den Gesamtverlauf der Photoelement-Ausgangsspannung etwa zwischen den Zeiten t1 und t5 der 7 definiert sein können.It should be noted that additionally or alternatively, corresponding criteria with respect to the overall course of the photoelement output voltage approximately between the times t 1 and t 5 of 7 can be defined.

Ein weiteres, besonders zweckmäßiges Überwachungskriterium ist in 8b) veranschaulicht. Dieses Überwachungskriterium spricht empfindlich auch die Verschweißung beeinträchtigende Ereignisse an, die sich nicht unbedingt mit den bisher behandelten Kriterien identifizieren lassen. In 8b) wird in Bezug auf die Photoelement-Ausgangsspannung ein Soll-Prozessfenster oder Soll-Wertekorridor durch zwei gestrichelt dargestellte Linien repräsentiert. Nach diesem Kriterium darf kein Messwert für die Photoelement-Ausgangsspannung außerhalb des durch die beiden gestrichelten Linien begrenzten Messspannungsbereich liegen. Mit diesem Kriterium lassen sich beispielsweise Ereignisse wie ein Wegspritzen von heißem Material während des Verschweißens identifizieren, die einen kurzzeitigen Temperatureinbruch zur Folge haben könnten, sich aber nicht zwingend mit den zuvor behandelten Kriterien identifizieren lassen.Another particularly useful monitoring criterion is in 8b) illustrated. This monitoring criterion also sensitively addresses welding-impairing events that are not necessarily identifiable with the criteria that have been discussed so far. In 8b) For example, with respect to the photoelement output voltage, a target process window or setpoint value corridor is represented by two dashed lines. According to this criterion, no measured value for the photoelement output voltage may be outside the measuring voltage range bounded by the two dashed lines. This criterion can be used, for example, to identify events such as splashing away hot material during welding, which could result in a brief drop in temperature, but which can not necessarily be identified with the previously discussed criteria.

Weitere Kriterien können sich auf die anderen, von den Sensoren bzw. Messgeräten 64, 66, 74 und 76 bereitgestellte Messwerte sowie aus diesen Messwerten abgeleitete Werte beziehen. Ferner ist es möglich, verschiedene dieser Messwerte bzw. abgeleiteten Werte in Bezug aufeinander auszuwerten, um die Qualität des Schweißvorgangs zu bewerten.Other criteria may apply to the others, from the sensors or gauges 64 . 66 . 74 and 76 provided measured values as well as values derived from these measured values. Furthermore, it is possible to evaluate various of these measured values or derived values with respect to each other in order to evaluate the quality of the welding process.

In Frage kommende Kriterien können zweckmäßig auf Basis von Vergleichs- bzw. Referenzmessungen bei erfolgreich verlaufenden Schweißvorgängen, die zu einem Referenz-Gutteil oder zu in einer Qualitätsbandbreite liegenden Teilen geführt haben, definiert werden. So können etwa die Schwelle „min”, die Schwellen für das zeitliche Integral der Ausgangsspannungskurve des Photoelements (8a)) und die das Soll-Prozessfenster definierenden Grenzkurven (8b)) anhand solchen Vergleichs- bzw. Referenzmessungen bestimmt sein. Änderungen an den zu verschweißenden Elementen hinsichtlich Material und Geometrie oder gar eine Umstellung des Schweißgeräts zur Verschweißung völlig andersartiger Elemente wird in der Regel eine erneute Bestimmung der in die anzuwendenden Kriterien eingehenden Schwellwerte, Parameter usw. zur Folge haben. Solche Parameter und Schwellwerte können in einem Speicher des Steuergeräts 80 abgelegt sein oder mittels einer Schnittstellenvorrichtung in das Steuergerät einprogrammiert werden.Candidate criteria may conveniently be defined based on comparative or reference measurements on successful welding operations that have resulted in a reference good part or parts lying in a quality bandwidth. For example, the threshold "min", the thresholds for the temporal integral of the output voltage curve of the photoelement ( 8a) ) and the limit curves defining the target process window ( 8b) ) be determined on the basis of such comparison or reference measurements. Changes to the elements to be welded in terms of material and geometry or even a changeover of the welding device for welding completely different elements will usually result in a re-determination of the incoming thresholds, parameters, etc. in the applicable criteria. Such parameters and thresholds may be stored in a memory of the controller 80 be stored or programmed by means of an interface device in the control unit.

Auf Basis der Qualitätsüberprüfung des Schweißvorgangs kann mittels entsprechender Handhabungs- und Fördereinrichtungen eine Ausselektion der nicht den Qualitätsanforderungen genügender Teile, also von „Schlechtteilen” erfolgen, um diese aus den den Qualitätsanforderungen genügenden „Gutteilen” als Ausschuss auszusondern. Diese Aussonderung kann ggf. erst nach Trennung des Trägerteils oder Trägerbands und Vereinzelung entsprechender Einzelteile erfolgen.On the basis of the quality inspection of the welding process can be done by means of appropriate handling and conveyors Ausselektion the not quality requirements of sufficient parts, ie "bad parts" to weed out of the quality requirements "good parts" as a committee. If necessary, this sorting out can take place only after separation of the carrier part or carrier belt and separation of corresponding individual parts.

Die Überwachung des Schweißvorgangs und Qualitätsüberwachung kann insgesamt auf vielseitige Weise erfolgen, beispielsweise mit den folgenden Funktionen:

  • – Auswertung des Messsignals des Wärmestrahlungsdetektors bzw. mehrerer Wärmestrahlungsdetektoren bzw. mehrerer Detektorelemente eines Wärmestrahlungsdetektors hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs, insbesondere Überschreiten einer Mindestschwelle und Lage in einem Soll-Prozessfenster, die aus Vergleichsmessungen in Bezug auf ein Referenz-Gutteil bzw. mehrere Referenz-Gutteile bestimmt wurden;
  • – Auswertung des Wärmestrahlungsdetektor-Messsignals bzw. solcher Wärmestrahlungsdetektor-Messsignale, die sich aufgrund einer spektralen Filterung der Wärmestrahltung ergeben;
  • – Auswertung der Signalintensität für zwei oder mehr Wärmestrahlungsdetektorelemente (Photoelemente) mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, ggf. unter Verrechnung der Intensitäten in der Art eines Weißabgleichs einer CCD-Digitalkamera mit drei Photoelementen;
  • – Auswertung des Messsignals des Wärmestrahlungsdetektorelements (Photoelements) bzw. mehrerer Wärmestrahlungsdetektorelemente (Photoelemente) in Beziehung zur eingebrachten elektrischen Leistung der Schweißsteuerung in Form des Schweißstromes, der mit der am Kontaktwiderstand zwischen den zu verschweißenden Materialien die zur Erwärmung führende eingebrachte elektrische Leistung bestimmt;
  • – Auswertung des Messsignals des Wärmestrahlungsdetektorelements (Photoelements) bzw. mehrerer Wärmestrahlungsdetektorelemente (Photoelemente) in Beziehung zur eingebrachten Leistung der Schweißstromversorgung in Form der aus der Spannung an den Elektroden und dem Schweißstrom ermittelten elektrischen Leistung;
  • – Auswertung des Messsignals des Wärmestrahlungsdetektorelements (Photoelements) bzw. mehrerer Wärmestrahlungsdetektorelemente (Photoelemente) in Beziehung zu der an den Schweißelektroden anliegenden Spannung;
  • – Auswertung der resultierenden Wirkung aufgrund des Schweißstroms anhand des Integrals über die die Intensität der erfassten Wärmestrahlung repräsentierenden Wärmestrahlungsdetektorspannung (Photoelementspannung) über die Zeit;
  • – Auswertung des Messsignals des Wärmestrahlungsdetektorelements (Photoelements) bzw. mehrerer Wärmestrahlungsdetektorelemente (Photoelemente) in Beziehung zum Verlauf des Nachsetzens der Schweißung während des Schweißvorgangs oder/und in Beziehung zum aus der Schweißung insgesamt resultierenden Nachsetzweg;
  • – Auswertung durch Setzen eines Minimalwerts für die Wärmestrahlungsintensität bzw. Photoelementspannung und weitere Auswertung nur dann, wenn dieser Minimalwert von der Messwertkurve überschritten wird.
Overall, welding monitoring and quality monitoring can be done in a variety of ways, including the following functions:
  • - Evaluation of the measurement signal of the heat radiation detector or a plurality of heat radiation detectors or a plurality of detector elements of a heat radiation detector with respect to the time course, in particular exceeding a minimum threshold and position in a target process window, which determines from comparative measurements with respect to a reference Goodteil or more reference good parts were;
  • - Evaluation of the heat radiation detector measurement signal or such heat radiation detector measurement signals resulting from a spectral filtering of the heat radiation;
  • - Evaluation of the signal intensity for two or more heat radiation detector elements (photoelements) with different spectral sensitivity, possibly taking into account the intensities in the manner of a white balance of a CCD digital camera with three photoelements;
  • - Evaluation of the measurement signal of the heat radiation detector element (photoelements) or more heat radiation detector elements (photoelements) in relation to the introduced electrical power of the welding control in the form of the welding current, which determines with the contact resistance between the materials to be welded introduced the leading to heating introduced electrical power;
  • - Evaluating the measurement signal of the heat radiation detecting element (photoelements) or more heat radiation detecting elements (photo elements) in relation to the introduced power of the welding power supply in the form of the determined from the voltage across the electrodes and the welding current electrical power;
  • - Evaluation of the measurement signal of the heat radiation detecting element (photoelements) or more heat radiation detecting elements (photo elements) in relation to the voltage applied to the welding electrodes voltage;
  • - Evaluation of the resulting effect due to the welding current based on the integral on the heat radiation detection voltage representing the intensity of the detected heat radiation (photoelement voltage) over time;
  • Evaluation of the measurement signal of the heat radiation detector element (photoelements) or of a plurality of heat radiation detector elements (photoelements) in relation to the course of the resetting of the weld during the welding process or / and in relation to the total path resulting from the welding;
  • - Evaluation by setting a minimum value for the heat radiation intensity or photoelement voltage and further evaluation only if this minimum value is exceeded by the measured value curve.

Im Zuge dieser Auswertungen können diverse mathematische Operationen wie Integration, Differentialbildung, Addition und Multiplikation und Kombination dieser Operationen angewendet werden. Zweckmäßig können auch unscharfe Verfahren (so genannte Fuzzy-Logik) für die Auswertung angewendet werden. Solche Auswertungen ermöglichen direkt oder indirekt Aussagen über die Ausbildung einer verschweißten Zone von zwei Materialien und deren Qualität. Der Verlauf der Verschweißung und die Schweiß-Prozessparameter und damit auch die zur Überwachung und Überprüfung anwendbaren Kriterien können abhängig sein von den Materialeigenschaften und der Materialgeometrie zu verschweißender Elemente. Zu nennen sind als Beispiele unterschiedliche Materialdicken, Längen und Breiten, unterschiedliche Wärmekapazitäten aufgrund unterschiedlicher Materialzusammensetzungen, unterschiedliche Geometrien des Kontakts zwischen den zu verschweißenden Materialien (beispielsweise flächiger Kontakt oder nur punktueller Kontakt etwa aufgrund von Schweißwarzen). Bei nur teilweisen Aufliegen der Schweißmaterialien aneinander kann es in besonderem Ausmaß zu Verformungen des Materials bzw. der Materialien kommen.In the course of these evaluations, various mathematical operations such as integration, differential formation, addition and multiplication and combination of these operations can be applied. Expediently, fuzzy methods (so-called fuzzy logic) can also be used for the evaluation. Such evaluations make possible, directly or indirectly, statements about the formation of a welded zone of two materials and their quality. The course of the welding and the welding process parameters and thus also the criteria that can be used for monitoring and checking may depend on the material properties and the material geometry to be welded. To name as examples are different material thicknesses, lengths and widths, different heat capacities due to different material compositions, different geometries of the contact between the materials to be welded (for example, flat contact or only punctual contact due to welding warts). With only partial contact of the welding materials to one another, deformations of the material or of the materials can occur to a particular extent.

Durch die erfindungsgemäße Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis der Wärmestrahlung lassen sich auch abweichende bzw. fehlerhafte Kontaktierungen der Materialien durch die Schweißelektroden detektieren, die im Extremfall, etwa aufgrund von Elektrodenabnutzung, zu einem zu hohen Kontaktwiderstand zwischen einer Elektrode und dem zu verschweißenden Material führen können, bis hin zur Verschiebung der Wärmezone zu der Kontaktstelle zwischen dem Material und der Schweißelektrode.Due to the monitoring of the welding process on the basis of the heat radiation according to the invention, deviating or defective contacting of the materials by the welding electrodes can be detected, which in extreme cases, for example due to electrode wear, can lead to too high a contact resistance between an electrode and the material to be welded. up to the displacement of the heat zone to the contact point between the material and the welding electrode.

Eine Einrichtung zum Verschweißen wenigstens zweier Metallelemente 40, 42 durch Widerstandsschweißen mittels einer Schweißelektrodenanordnung zeichnet sich durch eine Anordnung zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung aus. Es ist wenigstens ein Wärmestrahlungsdetektor 50, 51 vorgesehen, welcher bei in einer Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden 16, 18 Wärmestrahlung aus dem Bereich eines Schweißspalts 24 empfängt. Eine Auswerteeinrichtung 80 empfängt wenigstens ein von der empfangenen Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors 50, 51 und wertet dieses in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium aus. Ein Verfahren zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung beim Verschweißen mindestens zweier Metallelemente durch Widerstandsschweißen sieht vor, dass mittels wenigstens eines Wärmestrahlungsdetektors 50, 51 bei in einer Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden während eines Schweißvorgangs in Folge von über die Metallelemente fließendem Schweißstrom Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts empfangen wird und wenigstens ein von der empfangenen Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors 50, 51 in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium ausgewertet wird.A device for welding at least two metal elements 40 . 42 Resistance welding by means of a welding electrode arrangement is distinguished by an arrangement for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation. It is at least a heat radiation detector 50 . 51 provided, which in arranged in a welding position welding electrodes 16 . 18 Heat radiation from the area of a welding gap 24 receives. An evaluation device 80 receives at least one of the received heat radiation dependent output signal of the heat radiation detector 50 . 51 and evaluates this with respect to at least one monitoring criterion. A method for monitoring the welding process on the basis of detected heat radiation when welding at least two metal elements by resistance welding provides that by means of at least one heat radiation detector 50 . 51 when welding electrodes arranged in a welding position receive heat radiation from the region of the welding gap during a welding operation as a consequence of welding current flowing over the metal elements and at least one output signal of the heat radiation detector dependent on the received heat radiation 50 . 51 is evaluated with respect to at least one monitoring criterion.

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Claims (25)

Einrichtung zum Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements (40) mit wenigstens einem zweiten Metallelement (42) durch Widerstandsschweißen, umfassend: – eine Schweißelektrodenanordnung mit mindestens zwei Schweißelektroden (16, 18), die einen Schweißspalt (24) definieren und zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung relativ zueinander beweglich sind und mit denen in der Schweißstellung ein Kontaktdruck zwischen dem ersten (40) und dem zweiten (42) Metallelement durch gemeinsames Klemmen der Metallelemente zwischen den Schweißelektroden (16, 18) erzeugbar ist; – eine elektrische Schweißstromversorgung (68) zur Einleitung eines Schweißstroms zwischen den in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden (16, 18) über die Metallelemente (40, 42); gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung, umfassend: – wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektor (50, 51), welcher bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden (16, 18) Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts empfängt; – eine Auswerteeinrichtung (80), die dafür ausgeführt ist, wenigstens ein von der empfangenden Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) zu empfangen und in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium auszuwerten.Device for welding at least one first metal element ( 40 ) with at least one second metal element ( 42 by resistance welding, comprising: a welding electrode arrangement having at least two welding electrodes ( 16 . 18 ), which has a welding gap ( 24 ) and are movable relative to each other between a receiving position and a welding position and with which in the welding position, a contact pressure between the first ( 40 ) and the second ( 42 ) Metal element by joint clamping of the metal elements between the welding electrodes ( 16 . 18 ) is producible; - an electrical welding power supply ( 68 ) for introducing a welding current between the welding electrodes arranged in the welding position ( 16 . 18 ) over the metal elements ( 40 . 42 ); characterized by an arrangement for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation, comprising: - at least one thermal radiation detector ( 50 . 51 ), which at welding electrodes arranged in the welding position ( 16 . 18 ) Receives heat radiation from the region of the welding gap; An evaluation device ( 80 ), which is designed for at least one of the receiving heat radiation dependent output signal of the heat radiation detector ( 50 . 51 ) and to evaluate with respect to at least one monitoring criterion. Einrichtung nach Anspruch 1, ausgeführt zum Anschweißen wenigstens eines Kontaktmetallrohlings (40) an einer Anbringungsfläche eines metallischen Trägerteils (42) aus Blech oder Flachmaterial durch Widerstandsschweißen, umfassend: – eine Halterungsanordnung zum Haltern des Trägerteils in einer Position, in welcher ein Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungstläche des Trägerteils (42) innerhalb des Schweißspalts (24) liegt; – eine Kontaktmetallrohlingszuführung zur Zuführung von Kontaktmetallrohlingen (40) zu einer dem Kontaktteil-Bestückungsplatz zugeordneten Kontaktmetallrohlingsübergabeposition; – eine Antriebseinrichtung (60) zum Bewegen der Schweißelektroden (16, 18) zwischen der Aufnahmestellung und der Schweißstellung und zur Erzeugung eines Kontaktdrucks zwischen dem Trägerteil (42) und einem jeweiligen an dem Kontaktteil-Bestückungsplatz des Trägerteils positionierten Kontaktmetallrohling (40) durch gemeinsames Klemmen des Trägerteils (42) und des Kontaktmetallrohlings (40) zwischen den Schweißelektroden (16, 18) in der Schweißstellung; – eine Steuereinrichtung (80) zur Steuerung der Kontaktmetallrohlingszuführung, der Antriebseinrichtung (60) und der Schweißstromversorgung (68).Device according to claim 1, designed for welding at least one contact metal blank ( 40 ) on a mounting surface of a metallic support part ( 42 sheet metal or sheet material by resistance welding, comprising: - a support assembly for supporting the support member in a position in which a contact part mounting space of the mounting surface of the support member ( 42 ) within the welding gap ( 24 ) lies; A contact metal blank feed for feeding contact metal blanks ( 40 ) to a contact metal blank transfer position associated with the contact part loading space; A drive device ( 60 ) for moving the welding electrodes ( 16 . 18 ) between the receiving position and the welding position and for generating a contact pressure between the carrier part ( 42 ) and a respective contact metal blank positioned at the contact part mounting location of the carrier part ( 40 ) by mutual clamping of the carrier part ( 42 ) and the contact metal blank ( 40 ) between the welding electrodes ( 16 . 18 ) in the welding position; A control device ( 80 ) for controlling the contact metal blank feed, the drive device ( 60 ) and the welding power supply ( 68 ). Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen Beobachtungsdurchlass (52) in wenigstens einer (16) der Schweißelektroden (16, 18), durch den bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts (24) austreten kann und über den der Wärmestrahlungsdetektor (50, 51) die Wärmestrahlung empfängt, wobei der Beobachtungsdurchlass vorzugsweise als sich von einer den Schweißspalt (24) definierenden Kontaktseite der Schweißelektrode (16) zu einer Rückseite der Schweißelektrode (16) erstreckender Beobachtungskanal (52) ausgeführt ist.Device according to claim 1 or 2, characterized by at least one observation passage ( 52 ) in at least one ( 16 ) of the welding electrodes ( 16 . 18 ), by the welding electrodes arranged in the welding position heat radiation from the region of the welding gap ( 24 ) and via which the heat radiation detector ( 50 . 51 ) receives the heat radiation, wherein the observation passage is preferably as from a the welding gap ( 24 ) defining the contact side of the welding electrode ( 16 ) to a back side of the welding electrode ( 16 ) extending observation channel ( 52 ) is executed. Einrichtung nach Anspruch 3 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Schweißstellung an einer zur Anbringungsfläche des Trägerteils (42) entgegengesetzten Rückseite des Trägerteils angreifende Schweißelektrode (16) mit dem Beobachtungsdurchlass (52) ausgeführt ist.Device according to claim 3 and according to claim 2, characterized in that in the welding position at a to the mounting surface of the support member ( 42 ) opposite the back of the support member attacking welding electrode ( 16 ) with the observation passage ( 52 ) is executed. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachtungsdurchlass (52) derart ausgeführt ist, dass bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden (16, 18) Wärmestrahlung von einem dem Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungsfläche entsprechenden, diesem entgegengesetzten Oberflächenbereich der Rückseite des Trägerteils (42) durch den Beobachtungsdurchlass (52) aus dem Bereich des Schweißspalts (24) austreten kann.Device according to claim 4, characterized in that the observation passage ( 52 ) is designed such that when arranged in the welding position welding electrodes ( 16 . 18 ) Heat radiation from a surface area corresponding to the contact part mounting space of the mounting surface, the opposite surface area of the rear side of the support part ( 42 ) through the observation passage ( 52 ) from the area of the welding gap ( 24 ) can escape. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der den Beobachtungsdurchlass bildende Beobachtungskanal (52) im wesentlichen orthogonal zu dem zu dem Kontaktteil-Bestückungsplatz der Anbringungsfläche entgegengesetzten Oberflächenbereich der Rückseite des Trägerteils (42) erstreckt.Device according to claim 5, characterized in that the observation channel forming the observation passage ( 52 ) substantially orthogonal to the surface area of the rear side of the support part opposite the contact part mounting space of the attachment surface ( 42 ). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, jedenfalls zurückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrahlungsdetektor (50, 51) und vorzugsweise wenigstens eine zugeordnete optische Komponente in einer Aussparung einer die Schweißelektrode (16) mit dem Beobachtungsdurchlass haltenden Schweißelektrodenhalterung (20) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 6, in any case with reference back to claim 3, characterized in that the thermal radiation detector ( 50 . 51 ) and preferably at least one associated optical component in a recess of a welding electrode ( 16 ) with the observation passage holding welding electrode holder ( 20 ) is arranged. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestrahlungsdetektor gesondert von einer die Schweißelektrode mit dem Beobachtungsdurchlass haltenden Schweißelektrodenhalterung angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat radiation detector is arranged separately from a holding the welding electrode with the observation passage welding electrode holder. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangsende einer/der die Wärmestrahlung dem Wärmestrahlungsdetektor zuführenden Strahlungsleiteranordnung und vorzugsweise wenigstens eine zugeordnete optische Komponente in einer Aussparung der Schweißelektrodenhalterung angeordnet ist.Device according to claim 8, characterized in that an input end of one or more of the heat radiation to the heat radiation detector supplying radiation conductor arrangement and preferably at least one associated optical component is arranged in a recess of the welding electrode holder. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (80) dafür ausgeführt ist, auf Basis des wenigstens einen Ausgangssignals des wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) während eines Schweißvorgangs wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende erste Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium auszuwerten.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device ( 80 ) is designed for, based on the at least one output signal of the at least one heat radiation detector ( 50 . 51 ) during a welding operation to detect at least one of the welding process or its time characteristic characterizing first welding signature and to evaluate these with respect to at least one monitoring criterion. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (80) dafür ausgeführt ist, auf Basis wenigstens eines Ausgangssignals der Schweißstromversorgung oder/und mittels wenigstens eines wenigstens eine elektrische Größe des Schweißstroms erfassenden Sensors (74, 76) wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende zweite Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigsten ein Überwachungskriterium auszuwerten.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the evaluation device ( 80 ) is designed for this, based on at least one output signal of the welding power supply and / or by means of at least one at least one electrical variable of the welding current detecting sensor ( 74 . 76 ) to detect at least one of the welding process or its time characteristic characterizing second welding signature and to evaluate them with respect to at least one monitoring criterion. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung dafür ausgeführt ist, mittels wenigstens eines Kraftsensors (66) den Kontaktdruck oder einen zeitlichen Kontaktdruckverlauf während des Schweißvorgangs zu erfassen oder/und mittels wenigstens eines Wegsensors (64) ein Nachsetzen wenigstens einer (18) der Schweißelektroden (16, 18), insbesondere einen zeitlichen Verlauf des Nachsetzens oder/und einen Nachsetzweg wenigstens einer (18) der Schweißelektroden (16, 18), während des Schweißvorgangs als dritte Schweißsignatur zu erfassen und diese in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium auszuwerten.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the evaluation device is designed for this, by means of at least one force sensor ( 66 ) to detect the contact pressure or a temporal contact pressure profile during the welding process and / or by means of at least one displacement sensor ( 64 ) an updating of at least one ( 18 ) of the welding electrodes ( 16 . 18 ), in particular a time course of the Nachsetzens and / or a Nachsetzweg at least one ( 18 ) of the welding electrodes ( 16 . 18 ), during the welding process to detect as a third welding signature and to evaluate them with respect to at least one monitoring criterion. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) bzw. deren Auswerteeinrichtung (80) zur Durchführung des Verfahrens wenigstens eines der folgenden Ansprüche ausgeführt ist.Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the device ( 10 ) or their evaluation device ( 80 ) for carrying out the method of at least one of the following claims. Verfahren zur Überwachung des Schweißvorgangs auf Basis detektierter Wärmestrahlung beim Verschweißen wenigstens eines ersten Metallelements (40) mit wenigstens einem zweiten Metallelement (42) durch Widerstandsschweißen mittels – einer Schweißelektrodenanordnung mit mindestens zwei Schweißelektroden (16, 18), die einen Schweißspalt (24) definieren und zwischen einer Aufnahmestellung und einer Schweißstellung relativ zueinander beweglich sind und mit denen in der Schweißstellung ein Kontaktdruck zwischen dem ersten (40) und dem zweiten (42) Metallelement durch gemeinsames Klemmen der Metallelemente zwischen den Schweißelektroden (16, 18) erzeugbar ist, und – einer elektrischen Schweißstromversorgung (68) zur Einleitung eines Schweißstroms zwischen den in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden (16, 18) über die Metallelemente (40, 42), bei dem mittels wenigstens eines Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) bei in der Schweißstellung angeordneten Schweißelektroden (16, 18) während eines Schweißvorgangs in Folge von über die Metallelemente (40, 42) fließendem Schweißstrom Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts (24) empfangen wird und wenigstens ein von der empfangenden Wärmestrahlung abhängiges Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) in Bezug auf mindestens ein Überwachungskriterium ausgewertet wird.Method for monitoring the welding process on the basis of detected thermal radiation during welding of at least one first metal element ( 40 ) with at least one second metal element ( 42 by resistance welding by means of a welding electrode arrangement with at least two welding electrodes ( 16 . 18 ), which has a welding gap ( 24 ) and are movable relative to each other between a receiving position and a welding position and with which in the welding position, a contact pressure between the first ( 40 ) and the second ( 42 ) Metal element by joint clamping of the metal elements between the welding electrodes ( 16 . 18 ), and - an electrical welding power supply ( 68 ) for introducing a welding current between the welding electrodes arranged in the welding position ( 16 . 18 ) over the metal elements ( 40 . 42 ), in which by means of at least one heat radiation detector ( 50 . 51 ) in the welding position arranged welding electrodes ( 16 . 18 ) during a welding operation in succession over the metal elements ( 40 . 42 ) flowing welding heat radiation from the region of the welding gap ( 24 ) and at least one of the receiving heat radiation dependent output signal of the heat radiation detector ( 50 . 51 ) is evaluated with respect to at least one monitoring criterion. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts (24) durch einen Beobachtungsdurchlass (52), vorzugsweise einen Beobachtungskanal (52), zumindest einer der Schweißelektroden empfangen wird, oder/und dass die Wärmestrahlung aus dem Bereich des Schweißspalts (24) spektral gefiltert wird, oder/und dass das Ausgangssignal des Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) zeitaufgelöst erfasst wird.A method according to claim 14, characterized in that the heat radiation from the region of the welding gap ( 24 ) through an observation passage ( 52 ), preferably an observation channel ( 52 ), at least one of the welding electrodes is received, or / and that the heat radiation from the region of the welding gap ( 24 ) is spectrally filtered, or / and that the output signal of the heat radiation detector ( 50 . 51 ) is recorded time-resolved. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des wenigstens einen Ausgangssignals des wenigstens einen Wärmestrahlungsdetektors (50, 51) während eines Schweißvorgangs wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende erste Schweißsignatur erfasst wird, oder/und dass auf Basis wenigstens eines Ausgangssignals der Schweißstromversorgung oder/und mittels wenigstens eines wenigstens eine elektrische Größe des Schweißstroms erfassenden Sensors (74, 76) wenigstens eine den Schweißvorgang bzw. dessen zeitlichen Verlauf kennzeichnende zweite Schweißsignatur erfasst wird, oder/und dass mittels wenigstens eines Kraftsensors (66) der Kontaktdruck oder ein zeitlicher Kontaktdruckverlauf während des Schweißvorgangs oder/und mittels wenigstens eines Wegsensors ein Nachsetzen wenigstens einer (18) der Schweißelektroden (16, 18), insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Nachsetzens oder/und ein Nachsetzweg wenigstens einer (18) der Schweißelektroden (16, 18), während des Schweißvorgangs als dritte Schweißsignatur erfasst wird.Method according to claim 14 or 15, characterized in that on the basis of the at least one output signal of the at least one heat radiation detector ( 50 . 51 during a welding operation, at least one first welding signature characterizing the welding process or its time characteristic is detected, or / and that based on at least one output signal of the welding power supply and / or by means of at least one sensor (at least one electrical variable of the welding current). 74 . 76 ) at least one of the welding process or its time characteristic characterizing second welding signature is detected, and / or that by means of at least one force sensor ( 66 ) the contact pressure or a temporal contact pressure profile during the welding process and / or by means of at least one displacement sensor, a readjustment of at least one ( 18 ) of the welding electrodes ( 16 . 18 ), in particular a time course of the Nachsetzens and / or a Nachsetzweg at least one ( 18 ) of the welding electrodes ( 16 . 18 ) is detected during the welding process as a third welding signature. Verfahren nach Anspruch 16, dass wenigstens eine Schweißsignatur in Bezug auf wenigstens ein Überwachungskriterium ausgewertet wird oder/und dass gemäß wenigstens einem Überwachungskriterium mehrere Schweißsignaturen in Bezug auf einander ausgewertet werden.Method according to claim 16, that at least one welding signature is evaluated with respect to at least one monitoring criterion or / and that according to at least one monitoring criterion, a plurality of welding signatures are evaluated with respect to each other. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß einem Überwachungskriterium die Auswertung den Vergleich wenigstens einer Schweißsignatur, insbesondere der ersten Schweißsignatur, mit Referenz-Daten, etwa wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur oder aus wenigstens einer Referenz-Schweißsignatur abgeleitete Daten, umfasst.A method according to claim 16 or 17, characterized in that according to a monitoring criterion, the evaluation comprises the comparison of at least one welding signature, in particular the first welding signature, with reference data, such as at least one reference welding signature or at least one reference welding signature derived data. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Schweißsignatur eine während eines Schweißvorgangs erfasste Schweißsignatur, insbesondere erste Schweißsignatur, ist, die zu einer vorgegebene Anforderungen erfüllenden Verschweißung der Metallelemente (40, 42) geführt hat.A method according to claim 18, characterized in that the reference welding signature is a welding signature recorded during a welding operation, in particular a first welding signature, which corresponds to a predetermined requirement of welding the metal elements ( 40 . 42 ) has led. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schweißsignatur, insbesondere zumindest die erste Schweißsignatur, darauf überprüft wird, ob sie wenigstens eine vorgegebene Referenzbedingung erfüllt.A method according to claim 18 or 19, characterized in that at least one welding signature, in particular at least the first welding signature, is checked for whether it meets at least one predetermined reference condition. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißsignatur darauf überprüft wird, ob wenigstens ein Schweißsignaturwert eine Minimumsschwelle (min) übersteigt oder/und eine Maximumsschwelle nicht übersteigt.A method according to claim 20, characterized in that the welding signature is checked for whether at least one welding signature value exceeds a minimum threshold (min) or / and does not exceed a maximum threshold. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißsignatur darauf überprüft wird, ob ein zeitliches Integral über Schweißsignaturwerte eine Minimumsschwelle übersteigt oder/und eine Maximumsschwelle nicht übersteigt.A method according to claim 20 or 21, characterized in that the welding signature is checked for whether a temporal integral over welding signature values exceeds a minimum threshold and / or does not exceed a maximum threshold. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißsignatur darauf überprüft wird, ob zeitlich aufeinander folgende Schweißsignaturwerte in einem zulässigen Wertekorridor liegen.Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that the welding signature is checked for whether temporally successive welding signature values are within a permissible value range. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Auswertung eine Qualität der Verschweißung bestimmt wird.Method according to one of claims 16 to 23, characterized in that based on the evaluation of a quality of the weld is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen und die Überwachung und Auswertung mittels einer Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird.Method according to one of claims 14 to 24, characterized in that the welding and the monitoring and evaluation by means ( 10 ) is carried out according to one of claims 1 to 13.
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