DE102013208716B4

DE102013208716B4 - Vibrationsschweißsystem und -verfahren mit Dünnfilmsensor

Info

Publication number: DE102013208716B4
Application number: DE102013208716.0A
Authority: DE
Inventors: Wayne W. Cai; Jeffrey A. Abell; Xiaochun Li; Hang Li; Hongseok Choi; Jingzhou Zhao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC; Wisconsin Alumni Research Foundation
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC; Wisconsin Alumni Research Foundation
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: US20130306216A1; US8672211B2; CN103418906B; DE102013208716A1; CN103418906A

Abstract

Vibrationsschweißsystem (10), das umfasst: eine Schweißstromversorgung (28), einen Umformer (24) und einen Verstärker (26); eine Schweißmaschinenvorrichtung in Form eines Schweißhorns (14) oder eines Ambosses (16) mit einer strukturierten Arbeitsfläche (23, 25), welche mit einem Werkstück (22) während eines Vibrationsschweißprozesses in Kontakt steht; einen als Dünnfilmsensor (20) ausgebildeten Temperatur- und Wärmeflusssensor, der in Bezug auf die strukturierte Arbeitsfläche (23, 25) positioniert ist, wobei innerhalb der Schweißmaschinenvorrichtung ein Schlitz (40, 140, 240) ausgebildet ist, der den Dünnfilmsensor (20) aufnimmt; und einen Prozesscontroller (32) in Kommunikation mit dem Dünnfilmsensor (20); wobei der Dünnfilmsensor (20) mehrere Thermoelemente und/oder Thermoketten umfasst, welche ausgestaltet sind, um kollektiv die Schweißtemperatur und den zugehörigen Wärmefluss in der Nähe einer geschweißten Fügestelle als Überwachungswert (34) benachbart zu der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) zu messen und den gemessenen Überwachungswert (34) an den Prozesscontroller (32) zu übertragen, und wobei der Prozesscontroller (32) ausgestaltet ist, um das Vibrationsschweißsystem (10) teilweise unter Verwendung des gemessenen Überwachungswerts (34) zu steuern, indem er die gemessenen Überwachungswerte (34) aufzeichnet, über die Zeit mit einem Verschleiß der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) in Beziehung setzt, und ausgehend hiervon eine etwaige Notwendigkeit einer Reparatur und/oder eines Austausches der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) signalisiert.

Description

ERKLÄRUNG ZU BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Diese Erfindung wurde mit der Unterstützung der Regierung der Vereinigten Staaten unter der/dem Vereinbarung/Projekt DE-EE0002217, Department of Energy Recovery and Reinvestment Act 2009, Battery Pack Manufacturing B511, gemacht. Die Regierung der Vereinigten Staaten kann bestimmte Rechte an dieser Erfindung besitzen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenlegung betrifft ein Vibrationsschweißsystem mit einem oder mehreren Dünnfilmsensoren sowie ein entsprechend ausgebildetes Verfahren.
HINTERGRUND
In einem Vibrationsschweißprozess werden benachbarte Flächen eines eingespannten Werkstückes unter Verwendung von Hochfrequenz-Vibrationsenergie gefügt. Die Übertragung der Vibrationsenergie durch das Material des eingespannten Werkstückes erzeugt Reibung und Wärme entlang von eine Grenzfläche bildenden Werkstückflächen, wobei diese Wärme gemäß den Druckschriften DE 10 2010 050 387 A1 und DE 10 2011 009 485 A1 überwacht werden kann, um auf Grundlage derselben den Schweißprozess zu steuern. Die Wärme erweicht die eine Grenzfläche bildenden Flächen, welche schließlich beim Abkühlen aneinander gefügt werden, um eine geschweißte Fügestelle zu bilden.
Ein Vibrationsschweißsystem umfasst verschiedene miteinander verbundene Schweißmaschinenvorrichtungen. Von den miteinander verbundenen Schweißmaschinenvorrichtungen sind ein/e Vibrationssonotrode/Schweißhorn und eine Ambossanordnung von grundlegender Bedeutung. Die Ambossanordnung kann einen Amboss und eine Rückplatte umfassen, wobei der Amboss über die Rückplatte an eine starres Tragelement geschraubt oder anderweitig befestigt ist. Das Werkstück wird zwischen den Arbeitsflächen des Horns und des Ambosses eingespannt. Dann wird das Horn in Ansprechen auf ein Hochfrequenz-Eingangssignal von einem/r Schweißcontroller/Stromversorgung bei einer kalibrierten Frequenz und Amplitude zum Schwingen gebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dafür zu sorgen, dass die geschweißten Fügestellen möglichst frei von Fehlstellen sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Vibrationsschweißsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Vibrationsschweißverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Hierin ist unter anderem ein Vibrationsschweißsystem offenbart, das zumindest einen Dünnfilmsensor bei der Steuerung des Vibrationsschweißprozesses verwendet. Das System umfasst einen Amboss, ein Schweißhorn, einen Dünnfilmsensor oder mehrere solche Sensoren und einen Prozesscontroller. Der Amboss und das Schweißhorn weisen jeweilige erste und zweite Arbeitsflächen, d. h. Flächen auf, die mit einem eingespannten Werkstück während des Vibrationsschweißprozesses in Kontakt stehen. Jeder Dünnfilmsensor ist in Bezug auf eine der Arbeitsflächen in dem System positioniert. Der Sensor misst einen Überwachungswert an der Arbeitsfläche, zum Beispiel einen Temperatur/Wärmeflusswert. Der Sensor überträgt den gemessenen Überwachungswert an den Prozesscontroller. Der Controller ist ausgestaltet, um das Vibrationsschweißsystem teilweise unter Verwendung des gemessenen Überwachungswerts zu steuern.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Vibrationsschweißsystems, das einen oder mehrere Dünnfilmsensoren, wie hierin dargelegt, verwendet.
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines beispielhaften Schweißambosses, der mit dem Vibrationsschweißsystem von 1 verwendbar ist.
3 ist eine andere schematische perspektivische Darstellung des in 2 gezeigten Schweißambosses.
4 ist eine schematische Veranschaulichung einer beispielhaften Sensorbauform für einen Dünnfilmsensor, der innerhalb des Vibrationsschweißsystems von 1 verwendbar ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten bezeichnen, ist in 1 ein beispielhaftes Vibrationsschweißsystem 10 gezeigt. Das System 10 ist ausgestaltet, um in einem Werkstück 22 mit Hilfe einer angewendeten Vibrationsenergie in dem Ultraschall- oder anderen geeigneten Frequenzbereichen geschweißte Fügestellen zu bilden. Das System 10 umfasst verschiedene miteinander verbundene Schweißmaschinenvorrichtungen, die zumindest eine Ambossanordnung 12 und ein/e Vibrationssonotrode/Schweißhorn 14 umfassen. Wie nachfolgend mit Bezugnahme auf die 2 und 3 im Detail erläutert, kann/können eine oder mehrere der Schweißmaschinenvorrichtungen, die innerhalb des Systems 10 verwendet werden, ausgestaltet sein, um einen Dünnfilmsensor 20 aufzunehmen, der in 1 schematisch gezeigt ist. Derartige Sensoren werden beispielsweise in den Druckschriften US 2010/0 083 801 A1 , US 2009/0 269 002 A1 und US 2011/0 279 220 A1 beschrieben. Die gesamte Steuerung des Systems 10 kann zumindest teilweise durch Überwachungswerte (Pfeil 34) beeinflusst werden, welche von dem Dünnfilmsensor 20 oder von mehreren solchen Sensoren 20 gemessen werden.
Jeder Dünnfilmsensor 20 ist als ein Temperatur/Wärmeflusssensor ausgebildet und umfasst mehrere Thermoelemente und/oder Thermoketten, welche kollektiv die Schweißtemperatur und den zugehörigen Wärmefluss in der Nähe einer geschweißten Fügestelle messen, während die geschweißte Fügestelle in dem Werkstück 22 gebildet wird. Solche Messungen können in Verbindung mit der gesamten Prozessüberwachung, -steuerung und vorbeugenden Wartung vorgenommen und verwendet werden. Nachfolgend sind verschiedene Optionen zum Einsetzen und/oder Befestigen des Dünnfilmsensors 20 mit Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben, während eine beispielhafte Sensorbauform für den Dünnfilmsensor 20 mit Bezugnahme auf 4 beschrieben ist.
Der hierin verwendete Dünnfilmsensor 20 kann im Allgemeinen als ein mikroelektromechanischer System(MEMS)-Sensor ausgestaltet sein. Wie auf dem technischen Gebiet gut bekannt, können MEMS-Sensoren mittels z. B. chemischer Niederdruckgasphasenabscheidung, Photolitographie, Maskieren oder anderer Herstellungsschritte auf dünnen Wafern eines leitfähigen Substrats erzeugt werden. Der Dünnfilmsensor 20 kann ein beliebiger im Handel erhältlicher MEMS-Sensor wie z. B. eine photonische Vorrichtung z. B. in der Form eines Mikroringes oder eines nanophotonischen Kristallresonators sein.
Die in 1 gezeigte Ambossanordnung 12 kann einen Amboss 16 und eine Rückplatte 18 umfassen. Der Amboss 16 kann mit der Rückplatte 18 und einem Tragelement 21 verbunden sein. Insgesamt stellt die Ambossanordnung 12 eine relativ starre Metallmasse bereit, die während des Vibrationsschweißprozesses dem Schweißhorn 14 gegenüber positioniert ist.
Das Schweißhorn 14 kann eine Schweißauflage 23 umfassen. Die Schweißauflage 23 kann eine Arbeitsfläche mit Rändelmustern z. B. in der Form von erhöhten Höckern, Rücken oder einem beliebigen anderen strukturierten Muster bilden, welches einen hinreichenden Kraftschluss zum Fassen des Werkstückes 22 bereitstellt. Der Amboss 16 kann eine strukturierte Arbeitsfläche 25 mit einem ähnlichen Rändelmuster aufweisen. Die Schweißauflage 23 und die strukturierte Arbeitsfläche 25 zusammen erleichtern das sichere Fassen des Werkstücks 22 während des Vibrationsschweißprozesses.
In dem System 10 von 1 können zusätzliche Schweißmaschinenvorrichtungen verwendet werden. Um z. B. den Ultraschallschweißprozess richtig anzusteuern und zu steuern, kann eine Schweißstromversorgung 28 verwendet werden, um verfügbare Quellenleistung in eine Form umzuwandeln, die das Vibrationsschweißen stärker begünstigt. Die Stromversorgung 28 kann elektrisch mit einer beliebigen geeigneten Energiequelle wie z. B. einer Steckdose für 50–60 Hz Wechselstrom verbunden sein. In diesem Fall kann die Stromversorgung 28 die erforderlichen Spannungsgleichrichter und Wechselrichter zum Erzeugen einer Hochfrequenz-Wellenform umfassen, welche zum Vibrationsschweißen geeignet sind. Die Stromversorgung 28 von 1 wandelt letztlich Quellenleistung in ein geeignetes Leistungssteuersignal mit (einer) vorbestimmten Wellenformcharakteristik(a), die zur Verwendung in dem Vibrationsschweißprozess geeignet ist/sind, z. B., abhängig von der speziellen Anwendung, einer Frequenz von einigen Hertz (Hz) bis etwa 40 KHz oder höheren Frequenzen, um.
Zusätzliche Schweißmaschinenvorrichtungen können einen Umformer 24 und einen Verstärker 26 umfassen. Der Umformer 24 kann ein piezoelektrischer Stapel oder ein beliebiges anderes strukturelles Element sein, das die erforderliche mechanische Struktur aufweist, um eine mechanische Schwingung in Ansprechen auf ein Eingangssignal (Pfeil 31) von der Stromversorgung 28 zu erzeugen. Der Verstärker 26 verstärkt die Schwingungsamplitude des Eingangssignals (Pfeil 31) und/oder ändert eine Richtung einer angewendeten Spannkraft zwischen dem Schweißhorn 24 und dem Amboss 16.
Weiterhin Bezug nehmend auf 1 kann das Vibrationsschweißsystem 10 einen Prozesscontroller 32 umfassen, der in Kommunikation mit dem/n Dünnfilmsensor/en 20 steht. Der Controller 32 empfängt die gemessenen Überwachungswerte (Pfeil 34) von jedem als Teil des Systems 10 verwendeten Dünnfilmsensor 20 und verarbeitet dann die empfangenen Überwachungswerte (Pfeil 34) zur Verwendung in der gesamten Steuerung des Vibrationsschweißprozesses. Ein Ausgangssignal (Pfeil 11) von dem Controller 32 kann für diesen Zweck verwendet werden.
Ein beispielhaftes Verfahren kann umfassen, dass Temperatur- und Wärmeflussmessungen als Überwachungswerte (Pfeil 34) von dem Dünnfilmsensor 20 oder von vielen solchen Sensoren 20 empfangen werden und dann der Prozesscontroller 32 verwendet wird, um die empfangenen Überwachungswerte (Pfeil 34) mit kalibrierten Werten oder Bereichen zu vergleichen. Der Prozesscontroller 32 kann dann die Schweißnahtqualität in Echtzeit, d. h., während die geschweißte Fügestelle gebildet wird, oder offline auf der Basis der Ergebnisse eines solchen Vergleichs, bestimmen.
Die gemessenen Überwachungswerte (Pfeil 34) können in einer Ausführungsform mit kalibrierten Schwellen verglichen werden, während die Mustererkennung von Wärmefluss- und/oder Temperaturspitzen mithilfe neuronaler Netzwerke oder einer anderen künstlichen Intelligenz durchgeführt werden kann, um die Schweißnahtqualität in einer anderen möglichen Ausführungsform zu bestimmen. Erfindungsgemäß werden die gemessenen Überwachungswerte (Pfeil 34) aufgezeichnet und über die Zeit mit dem Werkzeugverschleiß, z. B. jeglichem Verschleiß des Rändelmusters auf der strukturierten Arbeitsfläche 25 oder den Schweißauflagen 23, in Beziehung gesetzt, um die Notwendigkeit einer/s möglichen Werkzeugreparatur/austausches, gegebenenfalls in Echtzeit, zu signalisieren. Das Ausgangssignal (Pfeil 11) kann z. B. verwendet werden, um einen Diagnosecode aufzuzeichnen, eine Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) zu signalisieren oder eine Steuervariable der Stromversorgung 28 zu ändern.
Mit Bezugnahme auf 2 ist der Amboss 16 in einer möglichen Ausgestaltung gezeigt. Der Dünnfilmsensor 20 kann unmittelbar benachbart zu der strukturierten Arbeitsfläche 25 (siehe auch 3) in den Amboss 16 eingesetzt sein. Während Fachleute einsehen werden, dass der/die Dünnfilmsensor/en 20 in andere Schweißmaschinenvorrichtungen wie z. B. das Schweißhorn 14 von 1 benachbart zu den Schweißauflagen 23 eingesetzt werden kann/können, wird das Einsetzen des Dünnfilmsensors 20 in Bezug auf den Amboss 16 hierin nachfolgend zur illustrativen Konsistenz beschrieben.
Ein distales Ende 30 des Ambosses 16 umfasst die strukturierte Arbeitsfläche 25, welche von einer Längsseitenwand 44 und einem Paar Querseitenwänden 46 des Ambosses 16 umrahmt sein kann, wie gezeigt. Die Unterseite 42 des Ambosses 16 ist die spezielle Hauptfläche, welche von dem Werkstück 22 von 1 weg weist, wenn das Werkstück 22 zwischen dem Amboss 16 und dem Schweißhorn 14 eingespannt ist. Es können Verbindungselemente (nicht gezeigt) in einen Satz von Bolzenlöchern 36 eingesetzt sein, um den Amboss 16 starr an der in 1 gezeigten Rückplatte 18 zu befestigen.
Ein Schlitz 40 kann auf der Unterseite 42 des Ambosses 14 vorgesehen sein, wobei der Dünnfilmsensor 20 orthogonal in Bezug auf die Längsseitenwand 44 in der in 1 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung angeordnet ist. Der Amboss 16 von 1 oder jede andere Schweißmaschinenvorrichtung des Systems 10, welche in derselben Fig. gezeigt ist, kann mit einem Laser oder einem anderen Mittel geschnitten werden, um den Schlitz 40 zu bilden, wobei der Dünnfilmsensor 20 dann in den Schlitz 40 eingesetzt wird. Der Schlitz 40 sollte etwas größer dimensioniert sein als die Dicke des Dünnfilmsensors 20, typischerweise in der Größenordnung von weniger als 2 mm, so dass nach dem Einsetzen ein hinreichender Presssitz zwischen dem Amboss 16 und dem Dünnfilmsensor 20 vorhanden ist.
Die Orientierung des in 2 gezeigten Schlitzes 40 kann abhängig von der Anwendung variiert werden. Zum Beispiel können optionale Schlitze 140, wie in Strichlinien gezeigt, in der Längsseitenwand 44 vorgesehen sein, welche parallel zu der Längsachse der Seitenwand 44 stehen. Ebenso kann ein anderer Schlitz 240 in einer beliebigen Richtung in der Querseitenwand 46 gebildet sein, um einen Dünnfilmsensor 20 an dieser Stelle aufzunehmen.
Bezug nehmend auf 3 ist der Amboss 16 von 2 von der Seite der Arbeitsfläche 25 gezeigt. Wenn der Dünnfilmsensor 20 vollständig in den Schlitz 40 oder irgendeiner der verschiedenen möglichen Ausführungsformen des Schlitzes 40 eingesetzt ist, kann ein Ende 29 des Dünnfilmsensors 20 unmittelbar benachbart zu der strukturierten Arbeitsfläche 25 positioniert sein. Da die Arbeitsfläche 25 Rändelungen umfasst, die mit dem Werkstück 22 von 1 direkt in Kontakt stehen, ist entlang der Ebene 38 der Arbeitsfläche 25 eine enorme Vibrationsenergie vorhanden. Der Dünnfilmsensor 20 sollte daher in einem geeigneten Abstand, z. B. etwa 1 mm oder weniger, unterhalb der Ebene 38 positioniert sein. Das heißt, der Dünnfilmsensor 20 sollte so nahe wie möglich an der Arbeitsfläche 25 oder an irgendeiner anderen Fläche, deren Temperatur und Wärmefluss als Überwachungswerte gemessen werden, jedoch nicht so nahe positioniert sein, dass er während des Schweißprozesses beschädigt wird.
Bezug nehmend auf 4 ist eine beispielhafte Bauform für einen Abschnitt eines Dünnfilmsensors vorgesehen. Unter vielen möglichen Verwendungen kann das Vibrationsschweißsystem 10 von 1 verwendet werden, um eine geschweißte Fügestelle in einer Fahrzeugbatterie zu bilden. Solche geschweißten Fügestellen werden an leitfähigen Batteriefahnen gebildet und betragen ungefähr 3 mm bis 4 mm auf einer gegebenen Seite.
Daher umfasst der Dünnfilmsensor 20 in solch einer Anwendung eine Vielzahl von Thermoketten 50 und eine Vielzahl von Thermoelementen 54. Die Thermoketten 50 und Thermoelemente 54 können wie gezeigt angeordnet sein, um die Temperatur und den Wärmefluss an dem Ort der Schweißzone zu messen, wobei der Ort allgemein durch den Bereich 52 angezeigt ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform können die Thermoketten 50 und Thermoelemente 54 für eine allgemein rechteckige Schweißzone von ungefähr 3 mm etwa 1 mm bis 2 mm voneinander entfernt positioniert sein. Die Verwendung von vier Thermoketten 50 ist rein illustrativ. Es können weniger oder mehr Thermoketten 50 verwendet werden und diese können in einer anderen Weise als der gezeigten orientiert sein.
Mithilfe des oben beschriebenen Vibrationsschweißsystems 10 ist ohne weiteres ein Vibrationsschweißprozess vorstellbar, der einen von mehreren der in 1–4 gezeigten Dünnfilmsensoren 20 in einer Rückkopplungsschleife mit dem in 1 gezeigten Prozesscontroller 32 verwendet. Der gemessene Überwachungswert (Pfeil 34 von 1) von jedem eingesetzten Dünnfilmsensor 20 kann dann von dem Prozesscontroller 32 verwendet werden, um z. B. in Echtzeit während der Bildung der geschweißten Fügestelle, die Qualität der Schweißnaht zu bestimmen. Der Prozesscontroller 32 kann verschiedene Steuerungsmaßnahmen setzen, z. B. eine Eingangsvariable an die Stromversorgung 28 von 1 wie die Schwingungsfrequenz, die Amplitude, die Einspannkraft etc., ändern. Alternativ kann der Prozesscontroller 32 von 1 eine Schweißnaht in Echtzeit in Ansprechen auf den gemessenen Überwachungswert (Pfeil 34) als gut oder schlecht kennzeichnen. Solch ein Ansatz kann beim Schweißen von leitfähigen Batteriefahnen und beim Ultraschallschweißen von anderen geschweißten Produkten vorteilhaft sein. Diese und andere mögliche Steuerungsaktivitäten werden für Fachleute ohne weiteres erkennbar sein.

Claims

Vibrationsschweißsystem (10), das umfasst: eine Schweißstromversorgung (28), einen Umformer (24) und einen Verstärker (26); eine Schweißmaschinenvorrichtung in Form eines Schweißhorns (14) oder eines Ambosses (16) mit einer strukturierten Arbeitsfläche (23, 25), welche mit einem Werkstück (22) während eines Vibrationsschweißprozesses in Kontakt steht; einen als Dünnfilmsensor (20) ausgebildeten Temperatur- und Wärmeflusssensor, der in Bezug auf die strukturierte Arbeitsfläche (23, 25) positioniert ist, wobei innerhalb der Schweißmaschinenvorrichtung ein Schlitz (40, 140, 240) ausgebildet ist, der den Dünnfilmsensor (20) aufnimmt; und einen Prozesscontroller (32) in Kommunikation mit dem Dünnfilmsensor (20); wobei der Dünnfilmsensor (20) mehrere Thermoelemente und/oder Thermoketten umfasst, welche ausgestaltet sind, um kollektiv die Schweißtemperatur und den zugehörigen Wärmefluss in der Nähe einer geschweißten Fügestelle als Überwachungswert (34) benachbart zu der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) zu messen und den gemessenen Überwachungswert (34) an den Prozesscontroller (32) zu übertragen, und wobei der Prozesscontroller (32) ausgestaltet ist, um das Vibrationsschweißsystem (10) teilweise unter Verwendung des gemessenen Überwachungswerts (34) zu steuern, indem er die gemessenen Überwachungswerte (34) aufzeichnet, über die Zeit mit einem Verschleiß der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) in Beziehung setzt, und ausgehend hiervon eine etwaige Notwendigkeit einer Reparatur und/oder eines Austausches der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) signalisiert.
Vibrationsschweißsystem nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (140, 240) parallel zu einer Längsachse einer Seitenwand der Schweißmaschinenvorrichtung steht.
Vibrationsschweißsystem nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (40) orthogonal in Bezug auf eine Längsachse einer Seitenwand der Schweißmaschinenvorrichtung steht.
Vibrationsschweißverfahren, umfassend, dass: eine Schweißmaschinenvorrichtung in Form eines Schweißhorns (14) oder eines Ambosses (16) mit einem Schlitz (40, 140, 240) benachbart zu einer strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) der Schweißmaschinenvorrichtung versehen wird; ein Dünnfilmsensor (20), der mehrere Thermoelemente und/oder Thermoketten umfasst, in den Schlitz (40, 140, 240) eingesetzt wird; die strukturierte Arbeitsfläche (23, 25) mit einem Werkstück (22) während eines Vibrationsschweißprozesses in Kontakt steht und eine geschweißte Fügestelle gebildet wird; die mehreren Thermoelemente und/oder Thermoketten des Dünnfilmsensors (20) kollektiv die Schweißtemperatur und den zugehörigen Wärmefluss in der Nähe der Fügestelle als Überwachungswert (34) an der Arbeitsfläche (23, 25) messen; der gemessene Überwachungswert (34) an einen Prozesscontroller (32) übertragen wird; und der Prozesscontroller (32) das Vibrationsschweißsystem (10) teilweise unter Verwendung des gemessenen Überwachungswerts (34) steuert, wobei der Prozesscontroller (32) die gemessenen Überwachungswerte (34) aufzeichnet, über die Zeit mit einem Verschleiß der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) in Beziehung setzt, und ausgehend hiervon eine etwaige Notwendigkeit einer Reparatur und/oder eines Austausches der strukturierten Arbeitsfläche (23, 25) signalisiert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Versehen einer Schweißmaschinenvorrichtung mit einem Schlitz benachbart zu einer Arbeitsfläche (23, 25) der Schweißmaschinenvorrichtung umfasst, dass der Amboss (16) mit einem Schlitz (140, 240) versehen wird, der parallel zu einer Längsachse einer Seitenwand des Ambosses (16) steht.