DE102013112244B4 - Verfahren zum Strahlfügen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Fügen von Werkstücken (3, 5) mittels eines Bearbeitungsstrahls (7), umfassend das Fügen eines ersten (3) der zu fügenden Werkstücke mit einem zweiten (5) der zu fügenden Werkstücke an einem Fügestoß (19) mittels des Bearbeitungsstrahls (7) unter Erzeugung einer Schweißnaht (21), das Erfassen eines oder mehrerer Wärmebilder eines durch den Bearbeitungsstrahl (7) erwärmten Fügestoßabschnittes, wobei jedes der Wärmebilder einen ersten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des ersten Werkstücks (3) charakterisiert, und einen zweiten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des zweiten Werkstücks (5) charakterisiert, aufweist, und das Auswerten der Wärmebilder hinsichtlich von Fügefehlern sowie hinsichtlich der Positionierung des Bearbeitungsstrahls (7), dadurch gekennzeichnet, dass aus den Wärmebildern an einer auf dem ersten Werkstück (3) liegenden Querposition des Fügestoßes (19) ein erster Intensitäts-Längsverlauf (I45), der den Temperaturverlauf entlang einer längs zu dem Fügestoß (19) verlaufenden ersten Linie (45) charakterisiert, und an einer auf dem zweiten Werkstück (5) liegenden Querposition ein zweiter Intensitäts-Längsverlauf (I47), der den Temperaturverlauf entlang einer längs zu dem Fügestoß (19) verlaufenden zweiten Linie (47) charakterisiert, erfasst werden und die Auswertung der Wärmebilder unter Einbeziehung der erfassten Intensitäts-Längsverläufe (I45, I47) erfolgt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Werkstücken mittels eines energiereichen Bearbeitungsstrahls, mittels derer eine zuverlässige Nahtführung und ein Erfassen von Fügefehlern ermöglicht sind.
• Beim thermischen Fügen von Blechen oder anderen Werkstücken mittels eines Bearbeitungsstrahls (z. B. eines Laserstrahls) sind zum Gewährleisten einer hohen Anbindungsqualität die Zahl und die Abmessungen von Anbindungsfehlern möglichst gering zu halten. Dazu ist unter anderem eine exakte Positionierung des Bearbeitungsstrahls relativ zu den miteinander zu verbindenden Werkstücken erforderlich, wobei verbleibende Anbindungsfehler mittels unterschiedlicher Fehlererkennungsmethoden erfasst und z. B. durch Nachbearbeitung behoben werden können.
• Hinsichtlich der Fehlererkennung gibt es unterschiedliche Ansätze, die Qualität von Fügenähten, z. B. Schweißnähten, zu beurteilen; wobei die Beurteilung der Fügequalität in der Regel nach dem Fügeprozess durchgeführt wird. Die Qualität von Schweißnähten kann z. B. basierend auf der Vermessung von deren Geometrie beurteilt werden, wobei Oberflächenstrukturen, Poren und Nahtaussetzer erfasst werden. Nachteilig ist allerdings, dass die äußerliche Prüfung keinen eindeutigen Schluss auf die Güte der Verbindung zulässt.
• Des Weiteren kann die Fügequalität von z. B. Schweißnähten unter Ausnutzung des Prinzips der Thermografie bewertet werden. Dabei wird das durch das Plancksche Strahlungsgesetz näherungsweise beschriebene Abstrahlverhalten von Werkstücken gemessen sowie zeitlich und/oder örtlich hinsichtlich seiner Intensitätsverteilung charakterisiert; wobei die Intensität von Infrarotstrahlung, die von einer Position auf der Werkstückoberfläche ausgeht, als Maß für die an dieser Position vorliegende Temperatur gedeutet wird. Die zeitliche und/oder örtliche Intensitätsverteilung der von dem Werkstück abgestrahlten Energie liefert Hinweise auf die Qualität der Verbindung. Es ist z. B. bekannt, mittels Thermografie die Qualität von Schweißnähten zu beurteilen, indem die verschweißten Bauteile kurzzeitig erwärmt werden und über den Wärmeabfluss an der Fügestelle die Qualität der Verbindung bewertet wird. Dabei wird ausgenutzt, dass bei Vorliegen einer vollständigen, fehlerfreien Verbindung das Material schneller abkühlt als bei einer fehlerhaften Verbindung.
• Weitere Verfahren zur Fehlererkennung bei Laser-Schweißprozessen an Überlappverbindungen sind z. B. in DE 103 38 062 A1 , DE 10 2007 024 789 B3 , DE 10 2009 052 529 A1 , EP 2 567 773 A1 und DE 10 2011 078 276 B3 beschrieben, wobei eine Beobachtung zweier in Form eines Überlappstoßes miteinander verbundener Bleche von der flächigen Seite des Überlappstoßes her erfolgt. Diese Verfahren sind somit lediglich zum Überprüfen von Überlappverbindungen geeignet, wobei – da nur einer der beiden Fügepartner direkt erfasst wird – nur indirekt Rückschlüsse auf die Fügequalität möglich sind.
• Eine Vorrichtung zur Regelung von Schweißparametern beim Laserstrahlschweißen, die basierend auf der Auswertung von mit einer CCD-Kamera aufgenommenen Bildern des Schmelzbades u. a. die Positionierung des Laserstrahles regelt, ist in DE 197 16 293 A1 offenbart.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Strahlfügen von Werkstücken bereitzustellen, mit dem auf unkomplizierte Art und Weise das Auftreten von Fügefehlern minimiert und verbleibende Fügefehler zuverlässig erkannt werden können.
• Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung befinden sich in den Unteransprüchen.
• Eine hierbei zum thermischen Fügen, z. B. mittels Lötens oder Schweißens, von Werkstücken mittels eines energiereichen Bearbeitungsstrahls, z. B. eines Laserstrahls, verwendete Vorrichtung wird im Folgenden als „Fügevorrichtung“ bezeichnet. Die Fügevorrichtung ist zum Fügen eines ersten der zu fügenden Werkstücke mit einem zweiten der zu fügenden Werkstücke an einem von diesen beiden Werkstücken ausgebildeten Fügestoß unter Erwärmung derselben ausgebildet, wobei die Werkstücke z. B. in Form von Blechen vorliegen können. Die Werkstücke können z. B. mittels einer Spanneinrichtung der Fügevorrichtung unter Ausbildung des Fügestoßes eingespannt sein, wobei die Spanneinrichtung einander gegenüberliegende Spannelemente zum Angreifen an den Werkstücken aufweist. Der Bearbeitungsstrahl kann z. B. mittels einer Strahlführungseinrichtung der Fügevorrichtung auf den Werkstücken positioniert werden, wobei die Strahlführungseinrichtung unter anderem eine oder mehrere Umlenkeinheiten (z. B. Spiegel) zum Führen des Bearbeitungsstrahls aufweisen kann.
• Die Fügevorrichtung weist zudem eine Wärmebildkamera auf, mittels derer Wärmebilder eines durch den Bearbeitungsstrahl beim Fügen erwärmten Fügestoßabschnittes erfassbar sind. Die Wärmebildkamera ist derart angeordnet und ausgebildet, dass jedes der von ihr erfassten Wärmebilder einen ersten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des ersten Werkstücks in dem erfassten Fügestoßabschnitt charakterisiert, und einen zweiten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des zweiten Werkstücks in dem erfassten Fügestoßabschnitt charakterisiert, aufweist. Die Kamera kann z. B. derart angeordnet und ausgebildet sein, dass der von ihr thermografisch erfasste Erfassungsbereich den zwischen den Spannelementen der Spanneinrichtung liegenden Bereich vollständig abdeckt. Mittels eines einzigen Beobachtungssystems (der Wärmebildkamera) werden somit ein oder mehrere Bilder zweier oder mehrerer Werkstücke (z. B. Bleche) an einer Fügestelle erzeugt, wobei die betrachteten Bleche gemeinsam in einem einzigen Bild zu erkennen sind.
• Mittels der Wärmebildkamera können ortsaufgelöst temperaturabhängige Größen generiert werden, die die an unterschiedlichen Positionen der Fügepartner vorliegenden Temperaturen charakterisieren. Die an einer jeweiligen Position vorliegende Temperatur wird durch die Intensität der von dieser Position emittierten Infrarot-Strahlung charakterisiert, wobei diese Strahlungsintensität mittels der Wärmebildkamera z. B. in Form eines Spannungswertes, eines Grauwertes oder eines Farbwertes erfasst werden kann, wobei jedem Pixel bzw. Sensorelement der Wärmebildkamera ein solcher temperaturabhängiger Wert entspricht. Unterschiedliche Temperaturwerte können somit in den Wärmebildern z. B. durch unterschiedliche Strahlungsintensitätswerte, Spannungswerte, Grauwerte oder Farbwerte repräsentiert sein. Die Wärmebilder können insbesondere in Form von Intensitätsverteilungen bzw. Intensitätskarten vorliegen, wobei die Intensität an einem Bildpunkt z. B. durch die zugehörige Infrarot-Strahlungsintensität, den zugehörigen Spannungswert oder die zugehörige Grauwerthelligkeit gegeben sein kann und proportional zu der Temperatur an der zugehörigen Werkstückposition sein kann. Die Intensitätswerte können in absolute Temperaturwerte umgerechnet werden, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Mittels der Wärmebildkamera wird somit die Intensitätsverteilung der von den Werkstücken ausgehenden thermischen Strahlung zeitlich und/oder örtlich aufgelöst gemessen.
• Indem die Wärmebildkamera gleichzeitig beide miteinander zu verbindende Werkstücke in einem einzigen Bild erfasst, kann der durch den Bearbeitungsstrahl generierte Wärmeeintrag in beiden Werkstücken gleichzeitig erfasst werden, wodurch eine gleichzeitige und direkte Erfassung der Geometrie des Fügebereichs bzw. Schmelzbades in beiden Werkstücken ermöglicht ist. Dadurch können Fügefehler zuverlässig erkannt und die Qualität der erzeugten Fügenaht mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Das gleichzeitige Erfassen der Geometrie des Fügebereichs bzw. Schmelzbades in beiden Fügepartnern lässt zudem Rückschlüsse auf die Positionierung des Bearbeitungsstrahls relativ zu den Werkstücken zu, wobei bei Feststellen einer fehlerhaften Strahlpositionierung eine Positionskorrektur durchgeführt werden kann. Auf Grundlage der erfassten Wärmebilder ist somit eine Positionierung und Strahlführung des Bearbeitungsstrahls möglich, d. h. die Wärmebild-Daten können auch zur Nahtführung verwendet werden. Indem mittels der Wärmebilder eine korrekte Strahlpositionierung ermöglicht ist, kann die Anzahl von Fügefehlern klein gehalten werden. Indem die Wärmebilder sowohl zur Nahtführung als auch zur Fehlererkennung verwendet werden können, müssen für diese beiden Funktionalitäten keine gesonderten Einrichtungen bereitgestellt werden, wodurch die Anzahl der benötigten Bauteile gering gehalten werden kann. Indem die Wärmebilderfassung unter Ausnutzung des von dem Bearbeitungsstrahl generierten Wärmeeintrags erfolgt, muss die Fügevorrichtung zudem für die Beobachtung der Fügestelle keine gesonderte Wärmequelle, Beleuchtungseinrichtung oder sonstige Energiequelle aufweisen.
• Die Erfindung betrifft somit das Fügen zweier oder mehrerer Werkstücke (z. B. Bleche) mittels Hochenergiestrahlung, wobei z. B. zwei Bleche an ihren Kanten miteinander verschweißt werden (insbesondere stirnseitig oder als I-Naht in unmittelbarer Nähe einer oder mehrerer Blechkanten). Die Erfindung ermöglicht das Erfassen der Fügequalität derart miteinander verschweißter Bleche; wobei die Tatsache genutzt wird, dass beim Schweißen mittels eines Laserstrahls oder anderen Bearbeitungsstrahls der Strahl selbst Wärme einbringt und der Wärmefluss in unmittelbarer Nähe der durch den Strahl erzeugten Schmelze gemessen wird. Somit kann das thermische Verhalten zweier oder mehrerer Fügepartner gleichzeitig erfasst werden, wodurch z. B. der Wärmefluss zwischen den Fügepartnern gemessen werden kann. Dadurch ist eine Online- bzw. Echtzeit-Qualitätsbewertung der erzeugten Fügeverbindung möglich. Zudem können gegebenenfalls zwischen den zu fügenden Werkstücken auftretende Spalte unmittelbar erkannt werden (und nicht indirekt über die Abzeichnung der Wärme bzw. Temperaturcharakteristik an der Oberseite eines der beiden Fügepartner).
• Die Messung der Temperaturcharakteristik der Fügestelle kann während des Fügeprozesses oder unmittelbar nach dem Fügen erfolgen. Es kann z. B. vorgesehen sein, dass die Fügevorrichtung (z. B. mittels einer Vorschubeinrichtung) in einer Vorschubrichtung entlang des Fügestoßes relativ zu den zu fügenden Werkstücken verfahren wird, wobei auch die Auftreffposition des Bearbeitungsstrahls auf den Werkstücken in der Vorschubrichtung verfahren wird. Dabei kann die Fügevorrichtung (z. B. mittels entsprechender Anordnung und Ausrichtung der Wärmebildkamera) derart ausgebildet sein, dass der von der Wärmebildkamera erfasste Bereich die Auftreffposition des Bearbeitungsstrahls umfasst (in diesem Fall wird die Temperaturcharakteristik während des Fügens erfasst). Die Fügevorrichtung kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass der von der Wärmebildkamera erfasste Bereich bezüglich der Vorschubrichtung hinter der Auftreffposition des Bearbeitungsstrahls liegt und somit die Auftreffposition des Bearbeitungsstrahls nicht umfasst (in diesem Fall wird die Temperaturcharakteristik nach dem Fügen erfasst).
• Das Fügeverfahren ist bevorzugt zum Ausbilden von Stirnnähten und Kehlnähten an einer Stirnseite eines Überlappstoßes ausgebildet, wobei die Beobachtung mittels der Wärmebildkamera ebenfalls bevorzugt von der Stirnseite des Überlappstoßes her erfolgt (d. h., die Wärmebildkamera ist bevorzugt an der Stirnseite in einem Abstand zu der Stirnfläche angeordnet).
• Der Bearbeitungsstrahl ist (z. B. mittels der Strahlführungseinrichtung) entlang eines Bearbeitungsstrahlengangs zu dem Fügestoß hin verlaufend geführt. Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmebildkamera derart angeordnet ist, dass ihr Beobachtungsstrahlengang vollständig getrennt von dem Bearbeitungsstrahlengang verläuft (sogenannte laterale Kameraanordnung bzw. Beobachtungsgeometrie).
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Wärmebildkamera derart angeordnet, dass der Beobachtungsstrahlengang der Wärmebildkamera zumindest abschnittsweise mit dem Bearbeitungsstrahlengangs des Bearbeitungsstrahls zusammenfällt (sogenannte koaxiale Kameraanordnung bzw. Beobachtungsgeometrie). Dadurch kann z. B. eine raumeffektive, platzsparende Ausgestaltung der Fügevorrichtung ermöglicht sein.
• Die von der Wärmebildkamera erfasste Infrarotstrahlung kann z. B. mittels eines Umlenkspiegels der Strahlführungseinrichtung, der für den von der Wärmebildkamera erfassten Infrarot-Wellenlängenbereich durchlässig und für den Wellenlängenbereich eines als Bearbeitungsstrahl fungierenden Laserstrahls reflektierend ist, aus dem Bearbeitungsstrahlengang ausgekoppelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, den Beobachtungsstrahlengang über einen verstellbaren Scannerspiegel (der für den von der Wärmebildkamera erfassten Infrarot-Wellenlängenbereich reflektierend ist) der Strahlführungseinrichtung zu leiten, wodurch größere Werkstückbereiche thermografisch erfasst werden können.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Wärmebildkamera derart angeordnet und ausgebildet, dass von ihr der Fügestoßabschnitt entlang der gesamten Breite des (von dem ersten und dem zweiten Werkstück gebildeten) Fügestoßes erfassbar ist. Die Wärmebildkamera kann z. B. derart ausgebildet und angeordnet sein, dass von ihr die maximal von den Spannelementen abdeckbare Einspann-Breite erfassbar ist. Dadurch ist z. B. sichergestellt, dass beim Einspannen von Blechen mittels der Spanneinrichtung von der Wärmebildkamera stets die gesamte Breite des Fügestoßes thermografisch erfassbar ist. Indem die gesamte Breite des Fügestoßes thermografisch erfasst wird, d. h. in jedem Wärmebild sowohl das erste als auch das zweite Werkstück bzw. Blech entlang ihrer gesamten Dicke erfasst werden, kann der gesamte durch den Bearbeitungsstrahl erfolgende Wärmeeintrag bei der Nahtführung und/oder Fehlererkennung berücksichtigt werden.
• Die Fügevorrichtung kann zur Auswertung der Wärmebilder hinsichtlich von Fügefehlern, d. h. zum Erkennen von Fügefehlern und Beurteilen der Qualität der Fügung basierend auf den Wärmebildern, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Fügevorrichtung zur Auswertung der Wärmebilder hinsichtlich der Positionierung des Bearbeitungsstrahls und zum Positionieren des Bearbeitungsstrahls basierend auf dem Ergebnis der Auswertung ausgebildet sein. Die Positionierung des Bearbeitungsstrahls kann z. B. durch Verstellen der Umlenkeinheiten der Strahlführungseinrichtung oder durch Umpositionieren der Strahlführungseinrichtung verändert werden.
• Die Auswertung eines Wärmebildes kann z. B. mittels Vergleichens des ersten Wärmebildabschnitts mit dem zweiten Wärmebildabschnitt erfolgen, wobei z. B. eine Asymmetrie der durch diese beiden Wärmebildabschnitte charakterisierten Temperaturverteilungen (bezüglich des Fügestoßverlaufs) als eine Fehlpositionierung des Bearbeitungsstrahls und/oder als ein Fügefehler gewertet werden kann. Alternativ kann die Auswertung eines Wärmebildes erfolgen, indem das Wärmebild mit einem vorgegebenen Soll-Wärmebild verglichen wird, wobei z. B. eine Abweichung des tatsächlich vorliegenden Ist-Wärmebildes von dem Soll-Wärmebild als eine Fehlpositionierung des Bearbeitungsstrahls und/oder als ein Fügefehler gewertet werden kann.
• Es wurde überraschend festgestellt, dass der Wärmeübergang bzw. Temperaturabfall an einem Werkstückrand (z. B. einem Blechrand) so scharf ist, dass z. B. die Lage einer Außenkante des Fügestoßes in den Wärmebildern deutlich erfassbar ist, sodass anhand eines derart erfassten Werkstückrandes eine Nahtführung realisierbar ist. Somit kann auf eine separate Nahtführungseinrichtung (z. B. in Form einer Lasertriangulationseinrichtung) verzichtet werden, z. B. indem die Fügevorrichtung derart ausgebildet wird, dass der Bearbeitungsstrahl bereits durch das Spannen mittels der Spanneinrichtung in guter Näherung genau auf den Werkstücken positioniert wird und die exakte Positionierung über das gewünschte Wärmebild geregelt wird (z. B. indem das tatsächlich vorliegende Ist-Wärmebild mit einem vorgegebenen Soll-Wärmebild verglichen wird und die Positionierung des Bearbeitungsstrahls derart verändert wird, dass das Ist-Wärmebild mit dem Soll-Wärmebild in Übereinstimmung gebracht wird).
• Das erste und das zweite Werkstück werden an dem Fügestoß unter Ausbildung einer entlang des Fügestoßes verlaufenden Fügenaht miteinander verbunden. Der Fügestoß weist eine längs zu dem Fügestoß bzw. der Fügenaht verlaufende Längsrichtung und eine quer zu dem Fügestoß bzw. der Fügenaht verlaufende Querrichtung auf. Es kann vorgesehen sein, zur Auswertung der Wärmebilder nur den Temperaturverlauf oder einen den Temperaturverlauf repräsentierenden Intensitätsverlauf entlang von Linien zu messen, wobei solche Linien bevorzugt längs zu dem Fügestoß bzw. der Fügenaht verlaufen.
• Die Fügevorrichtung kann aber auch derart ausgebildet sein, dass von ihr aus den Wärmebildern an einer oder mehreren Längspositionen des Fügestoßes ein Intensitäts-Querverlauf, der den Temperaturverlauf entlang einer quer zu dem Fügestoß verlaufenden Richtung bzw. Linie charakterisiert, erfassbar ist und die Auswertung der Wärmebilder unter Einbeziehung der erfassten Intensitäts-Querverläufe erfolgt. Ein solcher Intensitäts-Querverlauf kann z. B. direkt durch einen Temperatur-Querverlauf gegeben sein; es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Temperaturwerte durch temperaturabhängige Intensitätswerte repräsentiert werden (siehe oben).
• Die Fügevorrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass von ihr in jedem Intensitäts-Querverlauf die beiderseitigen äußersten Randpositionen, an denen der Intensitäts-Querverlauf einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, als seitliche Begrenzungspositionen gewertet werden, die den durch den Bearbeitungsstrahl erwärmten Bereich bezüglich der quer zu dem Fügestoß verlaufenden Richtung begrenzen, und die Auswertung der Wärmebilder unter Einbeziehung der erfassten Begrenzungspositionen erfolgt.
• Die Fügevorrichtung kann z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr der Abstand zwischen den beiderseitigen Begrenzungspositionen als thermische Spurbreite erfasst wird.
• Vorzugsweise ist die Fügevorrichtung jedoch derart ausgebildet, dass von ihr aus den Wärmebildern an einer oder mehreren Querpositionen des Fügestoßes ein Intensitäts-Längsverlauf, der den Temperaturverlauf entlang einer längs zu dem Fügestoß verlaufenden Linie charakterisiert, erfassbar ist und die Auswertung der Wärmebilder unter Einbeziehung der erfassten Intensitäts-Längsverläufe erfolgt. Ein solcher Intensitäts-Längsverlauf kann z. B. durch einen Temperatur-Längsverlauf gegeben sein; es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Temperaturwerte durch temperaturabhängige Intensitätswerte repräsentiert werden (siehe oben).
• Es kann z. B. vorgesehen sein, dass ein erster Intensitäts-Längsverlauf an einer auf dem ersten Werkstück liegenden Querposition und ein zweiter Intensitäts-Längsverlauf an einer auf dem zweiten Werkstück liegenden Querposition erfasst werden und die Auswertung der Wärmebilder mittels Vergleichs des ersten Intensitäts-Längsverlaufs mit dem zweiten Intensitäts-Längsverlauf erfolgt; wobei es z. B. als Fügefehler und/oder als Fehlpositionierung des Bearbeitungsstrahls gewertet werden kann, wenn der erste und der zweite Intensitäts-Längsverlauf nicht (innerhalb vorgegebener Grenzen) übereinstimmen.
• Ferner kann die Fügevorrichtung zum Ermitteln der Länge des aktuellen Fügenahtabschnittes anhand der Intensitäts-Längsverläufe ausgebildet sein, wobei z. B. der Abstand zwischen einer Längsposition, an der der Intensitäts-Längsverlauf einen ersten Schwellenwert überschreitet, und einer Längsposition, an der der Intensitäts-Längsverlauf einen zweiten Schwellenwert unterschreitet, als Länge des aktuellen Fügenahtabschnittes gewertet werden kann.
• Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Fügen, z. B. Löten oder Schweißen, von Werkstücken mittels eines Bearbeitungsstrahls, z. B. eines Laserstrahls, bereitgestellt, wobei das Verfahren insbesondere zum Betreiben einer Fügevorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungen vorgesehen sein kann. Das Fügeverfahren entspricht der mit Bezug auf die Fügevorrichtung beschriebenen Betriebsweise, sodass das Fügeverfahren im Folgenden nur knapp erläutert wird und bezüglich der Ausgestaltungen des Fügeverfahrens hiermit auf die entsprechenden Erläuterungen hinsichtlich der Fügevorrichtung verwiesen wird.
• Das Verfahren umfasst das Fügen eines ersten der zu fügenden Werkstücke mit einem zweiten der zu fügenden Werkstücke an einem Fügestoß mittels des Bearbeitungsstrahls unter Erwärmung und das Erfassen eines oder mehrerer Wärmebilder eines durch den Bearbeitungsstrahl erwärmten Fügestoßabschnittes; wobei jedes der Wärmebilder einen ersten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des ersten Werkstücks charakterisiert, und einen zweiten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des zweiten Werkstücks charakterisiert, aufweist. Gemäß dem Verfahren werden also insbesondere die beiden (oder mehreren) Werkstücke, die z. B. als Bleche vorliegen, gleichzeitig thermografisch erfasst, wobei z. B. der Wärmefluss zwischen den beiden Werkstücken direkt ermittelbar ist.
• Der Bearbeitungsstrahl wird entlang eines Bearbeitungsstrahlengangs zu dem Fügestoß hin geführt. Die Wärmebilder werden mittels einer Wärmebildkamera erfasst, die z. B. unter Ausbildung einer koaxialen Beobachtungsgeometrie derart angeordnet sein kann, dass der Beobachtungsstrahlengang der Wärmebildkamera zumindest abschnittsweise entlang des Bearbeitungsstrahlengangs des Bearbeitungsstrahls verläuft. Das Erfassen der Wärmebilder kann insbesondere derart erfolgen, dass jedes der Wärmebilder den Fügestoßabschnitt entlang der gesamten Breite (d. h. Ausdehnung entlang der quer zu dem Fügestoß verlaufenden Richtung) des Fügestoßes erfasst.
• Das Verfahren kann ferner eine Auswertung der Wärmebilder umfassen, wobei die Auswertung hinsichtlich der Erkennung von Fügefehlern und/oder hinsichtlich der Erkennung der Positionierung des Bearbeitungsstrahls erfolgen kann. Im letzteren Fall kann das Verfahren ferner das Positionieren des Bearbeitungsstrahls basierend auf dem Ergebnis der Bildauswertung aufweisen. Mittels der Erfindung werden somit insbesondere auch ein Verfahren zum Erkennen von Fügefehlern sowie ein Verfahren zur Nahtführung basierend auf der Auswertung der Wärmebilder bereitgestellt, wobei diese beiden Verfahren auch unabhängig von dem Fügeverfahren durchgeführt werden können.
• Die Auswertung der Bilder kann z. B. wie oben mit Bezug auf die Fügevorrichtung beschrieben erfolgen. So kann die Bildauswertung wie oben beschrieben das Erfassen und Auswerten eines oder mehrerer Intensitäts-Längsverläufe umfassen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren veranschaulicht, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; hierbei zeigen:
• 1 eine Fügevorrichtung mit einer Wärmebildkamera beim Fügen;
• 2A–2C Wärmebilder einer Fügestelle;
• 2D eine Strichzeichnung der Wärmebilder gemäß den 2A–2C;
• 3 einen den Temperaturverlauf charakterisierenden Intensitäts-Querverlauf;
• 4 einen den Temperaturverlauf charakterisierenden Intensitäts-Längsverlauf;
• 5 unterschiedliche Schweißkonfigurationen an Stirnnähten;
• 6 unterschiedliche Erfassungsgeometrien; und
• 7 unterschiedliche mögliche Schweißkonfigurationen an einer Drei-Blech-Verbindung.
• 1 veranschaulicht schematisch eine Fügevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform beim Fügen zweier Werkstücke in Form von Blechen 3, 5 mittels eines Bearbeitungsstrahls in Form eines Laserstrahls 7, wobei ein stirnseitiges Einschweißen am Überlappstoß als Zweiblechverbindung veranschaulicht ist. Die Fügevorrichtung 1 weist eine Strahlführungseinrichtung 9 zum Positionieren des Laserstrahls 7 auf, wobei die Strahlführungseinrichtung 9 unter anderem eine Fokussiereinheit 11 und eine Umlenkeinheit in Form eines Umlenkspiegels 13 aufweist. Die Fügevorrichtung 1 weist zudem eine mitlaufende Spanneinrichtung 15 mit zwei einander gegenüberliegenden, drehend mitlaufenden Spannelementen 17 auf, zwischen denen die beiden Bleche 3, 5 unter Ausbildung eines als Überlappstoß ausgebildeten Fügestoßes 19 eingespannt sind. Die Bleche sind als Beispiel verzinkte Stahlbleche mit einer Blechdicke von 1,2 mm.
• Die Strahlführungseinrichtung 9 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass von ihr während des Fügens der Laserstrahl 7 von der Stirnseite des Überlappstoßes 19 her auf dessen Stirnfläche gerichtet ist, sodass der Laserstrahl 7 am Stoß der beiden Bleche 3, 5 auf dieselben auftrifft und die beiden Bleche 3, 5 an der Auftreffposition des Laserstrahls 7 unter Ausbildung einer Schweißnaht 21 stirnseitig miteinander verschweißt werden. Die Fügevorrichtung 1 wird während des Fügens entlang der x-Richtung als Vorschubrichtung verfahren.
• Gemäß 1 verläuft die Stoß- bzw. Trennebene des Überlappstoßes 19 parallel zur xz-Ebene des in den Figuren dargestellten xyz-Koordinatensystems; wobei die Längsrichtung des Überlappstoßes 19 und der Schweißnaht 21 parallel zur x-Richtung verläuft und die quer zu dem Überlappstoß 19 und der Schweißnaht 21 verlaufende Querrichtung parallel zur y-Richtung verläuft.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Fügevorrichtung 1 eine Wärmebildkamera 23 auf. Die Wärmebildkamera 23 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass von ihr ein Abschnitt des Fügestoßes 19 entlang der gesamten Breite (d. h. Ausdehnung entlang der y-Richtung) des Fügestoßes 19 thermografisch erfasst wird (in 1 veranschaulicht durch die gestrichelten Linien 24). Jedes der von der Wärmebildkamera 23 erfassten Wärmebilder deckt somit einen Abschnitt des ersten Bleches 3 und einen Abschnitt des zweiten Bleches 5 im Bereich der aktuellen Fügestelle ab, wobei der von der Wärmebildkamera 23 auf den Blechen 3, 5 erfasste Bereich 24 die Auftreffposition, an der der Laserstrahl 7 auf dem Fügestoß 19 auftrifft, umfasst. Jedes der Wärmebilder weist somit einen ersten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des ersten Bleches 3 charakterisiert, und einen zweiten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des zweiten Bleches 5 charakterisiert, auf.
• Die Wärmebildkamera 23 ist auf der dem Strahlengang des Laserstrahls 7 abgewandten Seite des Umlenkspiegels 13 angeordnet, wobei von ihr die maximal mit den Spannelementen 17 realisierbare Einspannbreite thermografisch erfasst werden kann. Der Umlenkspiegel 13 ist ein wellenlängenselektiv teildurchlässiger Spiegel, der für den Wellenlängenbereich der von der Wärmebildkamera 23 verwendeten Infrarot-Strahlung transparent und für die Wellenlänge des Laserstrahls 7 reflektierend ist. Die Wärmebildkamera 23 ist derart angeordnet, dass der Beobachtungsstrahlengang der Wärmebildkamera 23 im Bereich zwischen dem Umlenkspiegel 13 und dem Fügestoß 19 mit dem Strahlengang des Laserstrahls 7 zusammenfällt. Somit liegt eine koaxiale Beobachtungsgeometrie vor, wobei die Beobachtung (im genannten Bereich) koaxial zur optischen Achse der Laserstrahlung erfolgt.
• Die 2A, 2B und 2C zeigen ein während der Schweißung als Grauwertbild erfasstes Wärmebild, wobei höhere Temperaturen durch einen helleren Grauwert repräsentiert sind. Deutlich zu erkennen ist das helle Leuchten in der unteren Bildhälfte, wo der Laserstrahl 7 (der hier mit einer Oszillationsfrequenz von ca. 1 kHz gescannt wurde) auf die Stirnfläche des Überlappstoßes 19 trifft. Weiter oberhalb in den Figuren schließt sich die flüssige Phase des Metalls an, die in den Figuren insgesamt etwas dunkler erscheint und für die Schmelze typische Glanzpunkte auf der Oberfläche aufweist (Wellentäler und Wellenberge). In der oberen Bildhälfte ist jeweils die durch die hohe Temperatur hervorgerufene Abstrahlcharakteristik zu erkennen, welche das Abkühlverhalten widerspiegelt.
• 2A zeigt das erfasste Wärmebild. In 2B wurden nachträglich manuell die beiden äußeren Blechkanten des Überlappstoßes 19 als Linien 25, 27 eingezeichnet. Wie aus den Figuren anhand der ausgeprägten Asymmetrie des Wärmebildes (bezüglich des Stoßes) ersichtlich, weist die dargestellte Zwei-Blech-Applikation eine mangelhafte Anbindung auf. Die Ursache dafür liegt in einer Fehlpositionierung des Laserspots, aufgrund derer nur in das links angeordnete erste Blech 3 der beiden Bleche 3, 5 effektiv eingeschweißt wurde. In dem Wärmebild äußert sich dies darin, dass die Schmelze oberhalb der durch den hellsten Bereich repräsentierten Laserstrahl-Auftreffposition nur in dem linken der beiden Bleche zu sehen ist. Wie dem Wärmebild zu entnehmen, fließt kaum Wärme in das rechts angeordnete zweite Blech 5, sodass das Wärmebild in diesem Bereich, der in 2C durch das gestrichelt markierte Rechteck gekennzeichnet ist, dunkel bleibt.
• In 2D ist das in den 2A bis 2C gezeigte Wärmebild als Strichzeichnung schematisch wiedergegeben, wobei die Positionen der beiden Bleche 3, 5 samt den Stoßaußenkanten 25, 27 gezeigt sind. Die Kontur des in den 2A bis 2C hell erscheinenden Bereiches (welcher den erwärmten Bereich hoher Temperatur kennzeichnet) ist in 2D schraffiert dargestellt. Dieser von dem Laserstrahl 7 erwärmte Bereich weist einen Abschnitt 29 auf, in welchem der Laserstrahl 9 auftrifft und der somit die höchste Temperatur aufweist. An den Abschnitt 29 anschließend weist der erwärmte Bereich aufeinanderfolgend einen Abschnitt 31, in dem das Metall des rechten Blechs 3 aufgeschmolzen ist, und einen Abschnitt 33, in dem das Metall des rechten Blechs 3 eine erhöhte Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur aufweist, auf. Die Temperatur nimmt in Richtung von dem Laserauftreff-Abschnitt 29 über den Schmelzbad-Abschnitt 33 hin zu dem Abkühl-Abschnitt 33 ab; wobei die dargestellte Temperaturverteilung Rückschlüsse auf das Abkühlverhalten und den Wärmefluss ermöglicht.
• Aus den in den 2A bis 2D veranschaulichten Wärmebildern wird ersichtlich, dass das Abkühlverhalten Rückschlüsse auf eine lediglich einseitige Anbindung zulässt. Zur Erfassung und Auswertung der Strahlpositionierung und der Anbindungscharakteristik ist die Fügevorrichtung 1 derart ausgebildet, dass von ihr aus den Wärmebildern mehrere Intensitätsverläufe entlang längs zu der Fügenaht 21 verlaufender Linien erfasst werden, wobei ein solcher Intensitätsverlauf den Temperaturverlauf entlang der jeweiligen Linie charakterisiert (wobei höhere Intensitäten höheren Temperaturen entsprechen).
• 3 veranschaulicht exemplarisch den Intensitäts-Querverlauf I₃₇ entlang der Quer-Linie 37, wobei auf der Abszisse die Pixelnummer des Sensors der Wärmebildkamera 23 (entlang der y-Richtung) und auf der Ordinate die Intensität abgetragen ist (wobei eine höhere Temperatur einer höheren Intensität entspricht). Zwar ist der Intensitätsverlauf in 3 kontinuierlich bzw. stetig dargestellt, jedoch liefern in der Praxis die diskreten Pixel des Sensors der Wärmebildkamera 23 eine diskrete Intensitätsverteilung, welche aber analog zu der stetigen Intensitätsverteilung verarbeitet werden kann oder mittels einer Glättung vor der Verarbeitung in eine solche umgewandelt werden kann. Innerhalb einer Quer-Linie werden die Intensitätswerte über eine Breite von 17 Pixeln (ROI-Breite) geglättet; dadurch können durch Spritzer verursachte Fehldetektionen vermieden werden. In 3 ist die Lage der Bleche 3, 5 sowie der Stoßaußenkanten 25, 27 veranschaulicht. Der dargestellte Intensitätsverlauf weist an der Position K, die der von dem linken Blech 3 gebildeten Stoßaußenkante 25 entspricht, einen starken Intensitätssprung auf. Zudem bricht der Intensitätsverlauf im Bereich des zweiten Bleches 5 deutlich ein (in diesem Bereich müsste das rechte Blech 5 bei guter Verbindung eigentlich erwärmt sein).
• Die Fügevorrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass von ihr in dem Intensitäts-Querverlauf I₃₇ die beiderseitigen äußersten Randpositionen S₁, S₂, an denen der Intensitäts-Querverlauf einen vorgegebenen Schwellenwert I_S unterschreitet, als seitliche Begrenzungspositionen gewertet werden, die den durch den Laserstrahl 7 erwärmten Bereich bezüglich der quer zu dem Fügestoß 19 verlaufenden Richtung begrenzen. Der Abstand zwischen den beiden Begrenzungspositionen S₁, S₂ wird als thermische Spurbreite S des erwärmten Bereichs an der Längsposition 37 erfasst.
• Von der Fügevorrichtung 1 wird entlang von zwei längs zu dem Fügestoß 19 verlaufenden (und somit entlang der x-Richtung verlaufenden) Linien 45, 47, die an unterschiedlichen Querpositionen des Fügestoßes 19 angeordnet sind, jeweils ein Intensitäts-Längsverlauf erfasst, der die Temperaturverteilung entlang der jeweiligen Linie charakterisiert. Unter Verwendung der zuvor erfassten Spurbreiten-Begrenzungspositionen und Kantenpositionen wird die Längs-Linie 45 mittig auf dem ersten Blech 3 und die Längs-Linie 47 mittig auf dem zweiten Blech 5 positioniert.
• 4 veranschaulicht exemplarisch den Intensitäts-Längsverlauf I₄₅ entlang der Längs-Linie 45, wobei auf der Abszisse die Pixelnummer des Sensors der Wärmebildkamera 23 (entlang der x-Richtung) und auf der Ordinate die Intensität abgetragen ist. Der in 4 gezeigte Intensitäts-Längsverlauf I₄₅ ist typisch für eine Schweißnaht: Bis zu Pixel Nr. 74 verläuft die Schmelze; im Anschluss korreliert der Intensitätsverlauf mit dem Temperaturverlauf. Auf dem rechten Blech 5 ist dieser Verlauf aufgrund der Fehlpositionierung des Laserstrahls 7 nicht erkennbar. Sobald Poren oder Schmelzeauswürfe auftreten (hier nicht gezeigt), ist der Temperaturverlauf unstet und wird im Auswerte-Algorithmus der Fügevorrichtung 1 automatisch erkannt. Je nach Benutzereinstellung über die tolerierte Länge von Nahtfehlern wird die Fehlermeldung „Unvollständige Naht“ und der Wert der Fehlerlänge ausgegeben.
• 5 veranschaulicht schematisch unterschiedliche Schweißkonfigurationen an Stirnnähten bei stirnseitiger Einschweißung sowie zugehörige Intensitätsverläufe entlang ausgewählter Quer-Linien (Stand der Technik) und Längs-Linien. Jede der Teilfiguren A bis C der 5 zeigt im oberen Bildbereich einen Querschnitt und im mittleren Bildbereich eine Draufsicht der beiden zu dem Fügestoß 19 angeordneten Bleche 3, 5, wobei der Bereich 21 die Schweißnaht, der Bereich 49 das Schmelzbad und der Bereich 51 die Auftrefffläche des Laserstrahls 7 kennzeichnet (diese Bereiche sind exemplarisch in Teilfigur B veranschaulicht). Im unteren Bildbereich der Teilfigur B ist ein den Temperaturverlauf charakterisierender Intensitätsverlauf entlang der in der zugehörigen Draufsicht veranschaulichten Quer-Linie 53 dargestellt, wobei rechts der Draufsicht von Teilfigur C zudem der Intensitätsverlauf entlang der mittig längs zu dem Fügestoß 19 verlaufenden Richtung dargestellt ist. Teilfigur 5A zeigt den Querschnitt und die Draufsicht der Schweißkonfiguration vor dem Schweißen. Die Teilfigur 5B und 5C zeigen eine aufgrund eines Schweißgutauswurfs 55 fehlerhafte Schweißnaht 21; wobei dieser Fehler bei der Konfiguration gemäß Teilfigur 5B nicht erkannt wird, da der Schweißgutauswurf 55 nicht von der Quer-Linie 53 erfasst wird; und wobei dieser Fehler bei der Konfiguration gemäß Teilfigur 5C erkannt wird, da der Schweißgutauswurf von der mittig verlaufenden Längs-Linie erfasst wird und in den zugehörigen Intensitätsverläufen durch einen lokalen Intensitätsabfall sichtbar wird.
• 6 veranschaulicht schematisch unterschiedliche mögliche Anordnungen der Wärmebildkamera 23 relativ zu dem Fügestoß 19 mit den beiden Blechen 3, 5 und dem Laser 57, der den Laserstrahl 7 emittiert. Die Teilfigur 6A und 6B zeigen jeweils eine koaxiale Beobachtungsgeometrie mit einem wellenlängenselektiv teildurchlässigen Umlenkspiegel 13, der für den Wellenlängenbereich der von der Wärmebildkamera 23 verwendeten Infrarot-Strahlung transparent und für die Wellenlänge des Laserstrahls 7 reflektierend ist; wobei Teilfigur 6A eine Geometrie zum Erzeugen einer Kehlnaht und Teilfigur 6B eine Geometrie zum Erzeugen einer Stirnnaht veranschaulicht. Der Umlenkspiegel 13 kann entweder feststehend oder bewegbar sein. Teilfigur 6C veranschaulicht eine alternative Geometrie zum Erzeugen einer Kehlnaht und thermografischen Erfassen derselben; wobei die Wärmebildkamera 23 seitlich auf die Kehlnaht schaut (es kann auch vorgesehen sein, dass die Wärmebildkamera 23 seitlich auf eine Stirnnaht schaut). Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Wärmebildkamera 23 in einer anderen Geometrie anzuordnen, sodass der Winkel zwischen dem Bearbeitungsstrahlengang des Laserstrahls 7 und dem Beobachtungsstrahlengang der Wärmebildkamera 23 andere Winkel aufweist als in den Teilfiguren 6A bis 6C, so lange gleichzeitig beide Bleche 3, 5 von der Wärmebildkamera 23 erfasst werden.
• 7 veranschaulicht schematisch unterschiedliche Qualitätsfehler bei Fehlpositionierung des Laserstrahls 7 beim Fügen dreier Bleche 3, 5, 5.1, wobei die Schweißnahtabschnitte 21 einer Steppnaht durch graue Flächen dargestellt sind und die durch die Spannelemente 17 aufgebrachte Einspannkraft durch die Pfeile F repräsentiert ist. Jede der Teilfigur 7A bis 7E zeigt im oberen Bildbereich einen Querschnitt und im unteren Bildbereich eine Draufsicht des Blechpakets, wobei in der Draufsicht zudem Triangulationslinien 59 gezeigt sind, die die Höhenposition der Stirnflächen des jeweiligen Blechs kennzeichnen. Die Teilfigur 7A und 7B zeigen eine fehlerfreie Schweißung. Teilfigur 7C zeigt einen Fügefehler aufgrund einer mittigen Einschweißung 21. Teilfigur 7D veranschaulicht einen Fügefehler aufgrund einer zu weit in einem der Außenbleche angeordneten Schweißung 21. Teilfigur 7E veranschaulicht einen Fügefehler aufgrund einer Wulstbildung, was insbesondere beim Anbringen einer Gummidichtung in diesem Bereich hinderlich ist.
• Die Fügevorrichtung 1 kann anhand der oben aufgeführten Beurteilungskriterien im Sinne einer Qualitätssicherung insbesondere zum Erfassen folgender Kriterien ausgebildet sein: (a) Ermitteln, ob überhaupt eine Naht vorhanden ist, (b) Ermitteln, ob die Naht in definierter Lage zur Mittenposition zwischen den beiden oder mehreren Fügepartnern vorliegt, (c) Ermitteln, ob die vorgegebene Einschweißtiefe erreicht wurde, (d) Ermitteln, ob die vorgegebene Schweißnahtlänge erreicht wurde, und/oder (e) Ermitteln, ob die Blechverbindungen einen zuvor definierten bzw. vorgegebenen Spalt in den festgelegten Grenzen aufweisen.
• Bezugszeichenliste

1

Fügevorrichtung

3, 5, 5.1

Blech

7

Bearbeitungsstrahl / Laserstrahl

9

Strahlführungseinrichtung

11

Fokussiereinheit / Fokussierlinse

13

Umlenkeinheit / Umlenkspiegel

15

Spanneinrichtung

17

Spannelement

19

Fügestoß

21

Fügenaht / Schweißnaht

23

Wärmebildkamera

24

Erfassungsbereich der Wärmebildkamera

25, 27

äußere Blechkanten / Kanten des Fügestoßes

29

Laserstrahl-Auftreffabschitt

31

Schmelzbad-Abschnitt

33

Abkühl-Abschnitt

35–43

Quer-Linie für Intensitätsverlaufs-Messung

45, 47

Längs-Linie für Intensitätsverlaufs-Messung

49

Schmelzbad-Bereich

51

Auftrefffläche des Laserstrahls

53

Quer-Linie für Intensitätsverlauf

55

Schweißgutauswurf

57

Laser

59

Triangulationslinie

I₃₇

Intensitäts-Querverlauf / Temperatur-Querverlauf

I₄₅

Intensitäts-Längsverlauf / Temperatur-Längsverlauf

I

Intensität

I_S

Schwellenwert-Intensität

K

Kantenposition

S₁, S₂

Begrenzungsposition des erwärmten Bereichs bzw. der thermischen Spur

S

Spurbreite

Claims (6)

1. Verfahren zum Fügen von Werkstücken (3, 5) mittels eines Bearbeitungsstrahls (7), umfassend das Fügen eines ersten (3) der zu fügenden Werkstücke mit einem zweiten (5) der zu fügenden Werkstücke an einem Fügestoß (19) mittels des Bearbeitungsstrahls (7) unter Erzeugung einer Schweißnaht (21), das Erfassen eines oder mehrerer Wärmebilder eines durch den Bearbeitungsstrahl (7) erwärmten Fügestoßabschnittes, wobei jedes der Wärmebilder einen ersten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des ersten Werkstücks (3) charakterisiert, und einen zweiten Wärmebildabschnitt, der die Temperaturverteilung des zweiten Werkstücks (5) charakterisiert, aufweist, und das Auswerten der Wärmebilder hinsichtlich von Fügefehlern sowie hinsichtlich der Positionierung des Bearbeitungsstrahls (7), dadurch gekennzeichnet, dass aus den Wärmebildern an einer auf dem ersten Werkstück (3) liegenden Querposition des Fügestoßes (19) ein erster Intensitäts-Längsverlauf (I₄₅), der den Temperaturverlauf entlang einer längs zu dem Fügestoß (19) verlaufenden ersten Linie (45) charakterisiert, und an einer auf dem zweiten Werkstück (5) liegenden Querposition ein zweiter Intensitäts-Längsverlauf (I₄₇), der den Temperaturverlauf entlang einer längs zu dem Fügestoß (19) verlaufenden zweiten Linie (47) charakterisiert, erfasst werden und die Auswertung der Wärmebilder unter Einbeziehung der erfassten Intensitäts-Längsverläufe (I₄₅, I₄₇) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrahl (7) entlang eines Bearbeitungsstrahlengangs zu dem Fügestoß (19) hin geführt wird und die Wärmebilder mittels einer Wärmebildkamera (23) erfasst werden, die derart angeordnet ist, dass der Beobachtungsstrahlengang der Wärmebildkamera (23) zumindest abschnittsweise entlang des Bearbeitungsstrahlengangs des Bearbeitungsstrahls (7) verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (21) eine Stirnnaht an einem Überlappstoß zweier flächig übereinander angeordneter Werkstücke (3, 5) oder einem Bördelstoß ist, wobei die Werkstücke (3, 5) die Gestalt von Blechen aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Wärmebilder den Fügestoßabschnitt entlang der gesamten Breite beider Stirnseiten der am Fügestoß (19) sich gegenseitig kontaktierend angeordneten Werkstücke (3, 5) erfasst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren des Bearbeitungsstrahls (7) basierend auf dem Ergebnis der Auswertung der Wärmebilder erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des aktuellen Schweißnahtabschnittes anhand der Intensitäts-Längsverläufe (I₄₅, I₄₇) bestimmt wird, indem der Abstand zwischen einer Längsposition, an der der Intensitäts-Längsverlauf (I₄₅, I₄₇) einen ersten Schwellenwert überschreitet, und einer Längsposition, an der der Intensitäts-Längsverlauf (I₄₅, I₄₇) einen zweiten Schwellenwert unterschreitet, als Länge des aktuellen Schweißnahtabschnittes gewertet wird.

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