[发明专利]用于根据OCT检测的熔珠或焊珠几何形状来监测和/或调节激光焊接过程的方法以及所属的加工机和计算机程序产品

说明书

在一种用于监测和/或调节用于借助于加工激光束(3)将由金属材料、特别是铜或铝构成的两个工件(2)、优选地两个棒形导体焊接的激光焊接过程的方法中，所述加工激光束指向工件(2)的并排布置的端面(4)，以便在两个端面(4)处熔出熔池(8)并且在进一步的过程中熔出熔珠(9)，然后所述熔珠凝固成焊珠(9’)，在激光焊接过程期间，借助于OCT测量射束(10)以线扫描(12)对液态的熔池(8)和/或液态的熔珠(9)进行扫描，根据线扫描(12)确定熔池(8)和熔珠(9)的实际几何形状，并且根据熔池(8)和熔珠(9)的所确定的实际几何形状与预定的额定几何形状的偏差来调设、特别是调节焊接参数。在激光焊接过程之后，借助于OCT测量射束(10)以线扫描(10)对已凝固的焊珠(9’)进行扫描，根据线扫描(12)确定焊珠(9’)的实际几何形状，并且根据焊珠(9’)的所确定的实际几何形状与预定的额定几何形状的偏差来监测焊珠(9’)的质量。

技术领域

本发明涉及一种用于监测和/或调节用于借助于加工激光束将由金属材料、特别是铜或铝构成的两个工件、优选地两个棒形导体焊接的激光焊接过程的方法，所述加工激光束指向工件的并排布置的端面，以便在两个端面处熔出熔池并且在进一步的过程中熔出熔珠，然后所述熔珠凝固成焊珠。优选地，加工激光束所指向的工件端面分别在相同的高度上并排地布置。本发明也涉及一种适合于实施该方法的加工机以及一种所属的计算机程序产品。

背景技术

含铜的弯曲的棒形导体、特别是所谓的Hairpin(发卡)安装在电动机器、例如电动马达或发电机中。棒形导体相应于预定的电气布线布置并且彼此被焊接，从而构成电磁铁。电动马达在此典型地具有几十打、通常几百个弯曲的棒形导体，所述棒形导体必须成对地彼此被焊接。在此重要的是，借助于焊接提供足够的横截面，电流可以通过所述横截面从一个棒形导体流向另一个棒形导体(“连接面积”)。如果连接面积过小，则在运行中出现显著的欧姆发热、效率损耗或者甚至电动机器失效。

棒形导体借助于激光束彼此被焊接，为此将所述激光束典型地指向并排布置的、大多数彼此贴靠的两个棒形导体的端侧的端面。所述端面通过导入的热量被熔化并且在凝固之后通过又凝固的熔珠彼此连接。通常，激光束始终以相同的功率在相同的时间内指向棒形导体，由此实现足够大的连接面积。

然而由于棒形导体表面的污染或粗糙度可能使棒形导体对激光束的反射率波动并且由此也使实际能量输入波动。同样由于棒形导体的错误定位、例如间隙或偏移或者激光束的不准确的定位可能改变实际能量输入。在能量输入过低的情况中过少的的材料被熔化，从而产生过小的熔珠，所述过小的熔珠提供过小的连接面积。在激光焊接过程中强烈地形成飞溅物的情况中可能导致产生具有过小的连接面积的过小的熔珠。仅可在之后通过破坏性试验或计算机断层扫描(CT)或x射线技术来检查连接面积。因此，在通常情况中由工人进行视觉检查，或者通过CT或x射线技术对随机选择的样本进行周期性评估。对有缺陷的零件进行再加工是非常耗费的。

DE 10 2014 226 710 A1公开了借助于传感器对发卡的监测，所述传感器测量熔池的延伸范围并且能够以所述方式识别焊接过程是否在预定边界内进行。此外使用另外的传感器，所述另外的传感器可以检验已凝固的焊缝并且可以区分良好的焊缝和不好的焊缝。

此外，DE 10 2014 113 283 A1公开了用于同轴测量方法、特别是光学相干断层扫描的点距离传感器，以便在工件上检测分析区域以进行质量检验。

DE 10 2016 109 909 A1描述了一种用于借助于光学距离测量在激光加工中、特别是在激光焊接和深透激光焊接中进行过程监测的设备。在此，例如可以通过光学相干断层扫描来进行距离测量。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种用于监测用于将两个工件焊接的激光焊接过程的方法，所述方法可以容易地、快速地并且无损坏地实施，以及给出一种用于调节激光焊接过程的方法，以确保始终足够大的连接面积。