焊接导体端部的焊接方法和焊接设备与流程

1.本发明涉及一种用于通过焊接设备焊接电机的部件的成组的导体端部的焊接方法。此外，本发明涉及一种用于焊接电机的部件的成组的导体端部的焊接设备，该焊接设备包括用于将焊接能量施加到成组的导体端部的焊接装置。特别地，本发明涉及一种用于焊接电机的部件(特别是设计为电动车辆的驱动马达的电动马达的定子)的成组的导体端部(即，导体端部组，特别是成对的导体端部，下文也称为销对)的方法和设备。


背景技术：

2.电机被理解为特别是意味着用于将电能转换成动能的机器和/或用于将动能转换成电能的机器。特别地，这些被理解为意味着电动机和发电机。
3.在制造这种电机的部件(例如定子或转子)时，通常需要将由导线形成的导体的端部处理在一起，例如将它们切割或形成在一起，并且将它们彼此连接。
4.在电机的部件中，线圈绕组可以因此通过焊接导体端部对形成。接触因此经由物质到物质的结合发生，这可以使用各种焊接工艺实现。除了各种束焊接工艺(诸如激光束或电子束焊接)之外，基于电弧的工艺(诸如tig和等离子体焊接)也是现有技术中比较完善的工艺。待接触的导体端部在它们的自由端部处以对接接头焊接，其中焊接接头的几何形状形成珠形或半球形轮廓。取决于所需的机械和电气性质，连接横截面经由熔化体积或珠高度单独地设定。术语“连接横截面”特别地指接头的平行平面中的接合伙伴之间的材料结合。
5.在焊接过程本身中，能量以二维方式施加，使得导体端部的端面完全熔化，并且因此产生封闭的熔毯。在激光束焊接中，能量沿预定或特有的焊接轮廓引入，该焊接轮廓的几何形状和尺寸根据导线横截面来选择。这些轮廓的尺寸在一对导体端部或待焊接的导体端部的整个横截面上延伸，使得产生恒定且均匀的熔毯。取决于所需的连接横截面，需要预定或特有的熔敷体积。具体地，这需要重复焊接轮廓，直到取得所需的连接横截面为止。
6.分析焊接深度的现有技术是测量键孔深度。对于该优选应用，以下文献对进一步的细节进行明确参考，描述焊接深度的分析：
7.[1]hollatz,s.；processing of keyhole depth measurement data during laser beam micro welding(文献中文译名：在激光束微焊接期间对键孔深度测量数据的处理)；发表于:journal of materials；design and applications；
[0008]
任何这样的线圈绕组将仅在其所有焊接接头在技术上合理的情况下工作。例如，仅在其所有线圈绕组的所有焊接接头在技术上有序的情况下才输出定子的功能。由于用于上述用途的定子通常包括多于200对导体端部，这导致对焊接质量的高要求，因为即使是没有有序的单个接头也足以使整个定子成为废品。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的是通过尤其是大批量地生产的电机的部件上的焊接操作来提供电
连接的通用和/或特别可靠的生产。
[0010]
为了实现该目的，本发明提供了根据独立权利要求的方法和设备以及计算机程序产品。
[0011]
从属权利要求中的主题是有利的实施例。
[0012]
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于通过焊接设备焊接用于电机的部件的成组的导体端部的焊接方法，该焊接方法包括以下步骤：
[0013]
通过使用光学测量方法的位置测量来检测分组导体端部的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，然后包括以下步骤：
[0014]
a)检测在焊接期间产生的熔池的第一尺寸参数；
[0015]
b)检测在焊接期间形成的熔池的第二尺寸参数；
[0016]
c)从第一尺寸参数、第二尺寸参数和相对位置确定熔池的数值；以及
[0017]
d)根据熔池的确定数值控制焊接能量输入。
[0018]“导体端部”具体地意指导体或引脚的端部区域或端部。“成组”具体地意指两个或更多个导体端部相对于彼此以预定布置或形成。“检测”具体地意指测量或确定或配准。“尺寸参数”具体地意指识别或表征尺寸或变量或参数。“确定”具体地意指计算或测量。“焊接能量输入”具体地意指焊接束具有的预定焊接能量。优选地，工艺步骤a)至d)在线执行，即，在焊接工艺期间执行。
[0019]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0020]
a1)通过光学测量方法检测第一尺寸参数。
[0021]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0022]
a2)通过反射辐射的飞行时间测量检测第一尺寸参数。“辐射”尤其是指测量束或测量辐射。也可以使用基于飞行时间测量的其他测量方法。通常，任何测量原理都是合适的，只要其可以几何测量焊接区域的不同尺寸。
[0023]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0024]
a3)执行光学相干断层扫描。光学相干断层扫描具体是一种成像方法。优选地，光学相干断层扫描涉及拍摄或获得二维和三维图像。图像具体是具有非常低的分辨率的，优选微米分辨率。在光学相干断层扫描中，具体是时间上小的相干长度的宽带光在分束器中被分成两部分。一部分被引导到样本或工件或部件上。另一部分穿过参考路径。从样本或部件(例如导体端部)反射的光在干涉仪中与参考光叠加，并且因此引起干涉。然后可以将沿着光轴或深度的不同结构与干涉信号区分开来。通过跨样本或部件横向扫描，可以获得三维图像或图片。光学相干断层扫描可以优选地用于测量焊接过程期间的处理区域尺寸的变化。
[0025]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0026]
a4)相对于成组的导体端部，具体地相对于成组的导体端部的端部区域，布置双十字，并且相对于彼此，具体地以彼此相距预定距离的方式布置双十字的线。该双十字也可被称为标签。具体地，双十字被布置在相对于端部区域的平面中。换句话说，双十字可在与端部区域或导体端部的端表面的平面中。换句话说，双十字可被放置或投影在成组的导体端部的端部区域上。优选地，双十字具有四条线或测量线或尺寸线，其中的两条以预定距离彼此平行地布置，并且其中两条线彼此平行的相应的一对线垂直于另一对线或垂直于另一对
线布置，也就是说，两对线被布置或设置成彼此交叉。
[0027]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0028]
a5)形成双十字，具体地与成组的导体端部的端部区域相关联，该端部区域大于焊接轮廓。特别地，通过利用焊接束优选地沿着部件、特别是成组的导体端部的端部区域、优选地沿着预定轮廓或掩模行进来形成“焊接轮廓”。
[0029]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0030]
a6)以能够沿着双十字的线引导的测量束具有预定的跳跃路径和/或跳跃时间(times)的方式形成双十字。换言之，测量束能够沿着双十字的线引导或者能够沿着线行进。根据该布置，即，线彼此之间的距离，测量束在行进时，特别是从一条线行进到下一条线时，能够具有预定的跳跃路径和/或跳跃时间。“测量束”特别地是指具有预定波长的辐射，例如光。
[0031]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0032]
a7)对测量束进行引导，特别是交替引导到不同的导体端部。换句话说，测量束可以被引导或指向预定的导体端部或导体端部的端部区域。因此，测量束可以从一个导体端部被引导到下一个导体端部并返回。
[0033]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0034]
a8)在至少两个维度上将测量束引导到成组的导体端部上。优选地，测量束在x方向和y方向上移动。具体地，测量束可在平面中被引导。优选地，x方向和y方向平行于导体端部的末端的平面或端面或导体端部的横截面区域延伸。具体地，由x方向和y方向限定的平面平行于导体端部或导体端部的端部区域的平面或导体端部的端面或导体端部的横截面区域而延伸。
[0035]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0036]
a9)在至少两个维度上，将测量束引导到成组的导体端部中的第一导体端部，尤其是第一导体端部的第一端部区域，并且引导到成组的导体端部中的第二导体端部，尤其是第二导体端部的第二端部区域。
[0037]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0038]
a10)沿着分配给成组的导体端部的双十字扫描测量束，双十字包括分别沿x方向和y方向布置的两条线，其特别地布置成彼此相距预定距离。x方向和y方向特别地垂直于导体的主延伸方向延伸。x方向和y方向特别地平行于导体端部的横截面平面延伸。
[0039]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0040]
a11)检测熔池的延伸，特别是横向延伸，作为第一尺寸参数，特别是在成组的导体端部的平面中。换句话说，可以检测熔池在x方向和y方向上的延伸。换句话说，可以检测被熔池占据的区域。
[0041]
优选的是，步骤a)包括以下步骤：
[0042]
a12)检测至少一个输入参数，其中，检测作为至少一个输入参数的成组的导体端部的端部区域的横截面积或至少一个导体端部和/或导体端部之间的距离(尤其是在焊接之前)和/或导体端部之间的高度偏移和/或径向偏移和/或切向偏移。特别地，检测至少一个输入参数以确定数值。换言之，可考虑输入参数来确定该数值。通过确定一个或多个输入参数，可检测焊接之前的导体端部的初始情况或位置。
[0043]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0044]
b1)使用光学测量技术检测第二尺寸参数。
[0045]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0046]
b2)通过反射辐射的飞行时间测量来检测第二尺寸参数。也可以使用基于飞行时间测量的其他测量方法。通常，任何测量原理都是合适的,只要它们可以用于几何测量焊接区域的不同尺寸。
[0047]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0048]
b3)执行光学相干断层扫描。
[0049]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0050]
b4)检测在焊接束的位置处的第二尺寸参数。换言之，可以在焊接束与成组的导体端部相遇的当前位置处检测第二尺寸参数。特别优选地，可以在焊接束的焦斑(特别优选地，作为焊接束的激光光斑)的位置处检测第二尺寸参数。
[0051]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0052]
b5)将测量束引导或导向至焊接束的位置，特别是当前位置。特别优选地，测量束可以跟随焊接束。
[0053]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0054]
b6)检测在焊接束的位置处的孔或蒸汽毛细管或蒸汽通道(特别是键孔)的深度。“键孔”特别指由于焊接束(特别是激光束)的焦斑中的相变而产生的蒸汽通道。
[0055]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0056]
b7)检测在成组的导体端部的主延伸方向上的焊接束的位置处的孔或蒸汽毛细管或蒸汽通道(特别是键孔)的深度。
[0057]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0058]
b8)检测孔或蒸汽毛细管或蒸汽通道、特别是键孔在焊接束的束方向上的深度。
[0059]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0060]
b9)在测量束和/或焊接束的间隙交叉期间检测间隙深度。“间隙”具体地是指导体端部之间的间隙。具体地，导体端部布置成彼此相距预定距离，由此形成间隙。“间隙交叉”具体地是指测量束和/或焊接束从一个导体端部到下一个导体端部的运动，具体地是指跨越间隙的运动。
[0061]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0062]
b10)检测熔池深度。“熔池深度”具体地意味着熔池在导体的主延伸方向上(即优选地在z方向上)的延伸。
[0063]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0064]
b11)检测至少一个导体端部的表面或成组的导体端部上的熔池深度，特别是在成组的导体端部的端部区域处。换言之，特别是可以检测或确定熔池从至少一个导体端部的表面或成组导体端部开始沿主延伸方向延伸多远。换言之，可以检测熔池在至少一个导体端部的表面或成组的导体端部的高度。
[0065]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0066]
b12)检测在焊接束的位置处的焊接深度。
[0067]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0068]
b13)将在焊接束的位置处的检测深度，特别是键孔深度与在成组的导体端部的主延伸方向上的高度信息相关联。换句话说，检测深度可以与作为第二尺寸参数的熔池的高度相关。
[0069]
优选步骤b)包括以下步骤：
[0070]
b14)检测至少一个输入参数，其中，检测作为至少一个输入参数的成组的导体端部的端部部分或至少一个导体端部的横截面积和/或导体端部之间的距离(尤其是在焊接之前)，和/或导体端部之间的高度偏移和/或径向偏移和/或切向偏移。具体地，检测至少一个输入参数以确定数值。换句话说，可考虑输入参数来确定数值。通过确定一个或多个输入参数，可检测焊接之前的导体端部的初始情况或位置。
[0071]
优选的是，步骤c)包括以下步骤：
[0072]
c1)将熔池的熔池尺寸确定为熔池的数值。特别地，熔池尺寸可通过熔池在x方向和y方向上的延伸和/或键孔深度来确定或检测。
[0073]
优选的是，步骤c)包括以下步骤：
[0074]
c2)将熔体体积的增加确定为熔池的数值。
[0075]
优选的是，步骤c)包括以下步骤：
[0076]
c3)将成组的导体端部的连接横截面确定为熔池的数值。特别优选地，连接横截面能够通过确定熔池尺寸来确定。
[0077]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0078]
d1)将焊接束引导到成组的导体端部。
[0079]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0080]
d2)沿对称或非对称轮廓引导焊接束，特别是重复地引导焊接束。“轮廓”特别地意指焊接轮廓。
[0081]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0082]
d3)沿着椭圆形轮廓引导焊接束，特别是重复地引导焊接束。
[0083]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0084]
d4)通过焊接梁形成熔环。
[0085]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0086]
d5)通过焊接束形成熔毯或熔池。
[0087]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0088]
d6)形成焊珠。
[0089]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0090]
d7)开始到成组的导体端部的焊接能量输入。换言之，可以开始向成组的导体端部导向或引导具有预定能量的焊接束。
[0091]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0092]
d8)停止向成组的导体端部的焊接能量输入。
[0093]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0094]
d9)当所确定的值达到极限值时，停止到成组的导体端部的焊接能量输入。极限值具体地意味着所确定的值不得超过的预定值。
[0095]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0096]
d10)调整，特别是增加或减少输入到成组的导体端部的焊接能量。换句话说，焊接束的能量可以被调整使得能量被增加或减少
[0097]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0098]
d11)在导体端部之间的高度偏移进入在成组的导体端部的主延伸方向上进一步延伸或更高的导体端部的情况下，引入预定的焊接能量输入，特别是更高的焊接能量输入。高度偏移特别意味着至少一个导体端部在导体的主延伸方向上相对于另一个导体端部更长或更进一步突出。
[0099]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0100]
d12)根据切向偏移或导体端部之间的切向偏移来分配焊接能量输入。“切向偏移”特别地意味着导体端部不是全等的，而是相对于彼此偏移或移位，特别是进一步平行，特别地优选地在一个方向上。
[0101]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0102]
d13)将两个焊接束，特别是将一个焊接束顺序地引导或同时将两个焊接束引导到成组的导体端部，一个焊接束被分配到成组的导体端部中的一个导体端部，并且第二焊接束被分配到成组的导体端部中的另一导体端部。顺序引导特别地意味着首先焊接束被引导到一个导体端部，并且在预定时间段之后，焊接束，特别是同一个焊接束被引导到另一导体端部。换句话说，焊接束被相继地引导到一个导体端部和另一导体端部。“同时引导”特别地意味着第一焊接束被引导到一个导体端部，并且不同于第一焊接束的第二焊接束被引导到另一导体端部。特别地，相应的焊接束被同时引导到一个导体端部和另一导体端部。
[0103]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0104]
d14)检测两个单独的熔池组合成一个熔池的时间点，第一熔池被分配给第一导体端部，而第二熔池被分配给第二导体端部。换句话说，可以在两个导体端部中的每一个上形成熔池。通过增大或放大或扩展相应的熔池，两个熔池可以组合成一个熔池。优选地，可以确定两个熔池组合成一个熔池的时间点。
[0105]
优选的是，步骤d)包括以下步骤：
[0106]
d15)在平行接头中焊接导体端部，特别是在端部区域和/或端面处。平行连接尤其是指导体或导体端部在宽的区域中彼此重叠并位于彼此的顶部。
[0107]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，其中该检测通过使用光学测量方法的位置测量来进行。例如，相应导体端部组的第一导体端部和第二导体端部的相对位置可通过测量设备来检测。为此目的，测量设备可设计成不同的，只要它可检测导体端部之间的相对位置并将指示该相对位置的测量信号传输至控制装置30。这优选地通过光学测量方法(诸如图像捕捉或光学长度测量)来完成，且为此目的，市场上可获得各种测量设备。特别地，测量设备适于测量导体端部组的端部部分的多个尺寸。
[0108]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组导体端部的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，其中，通过使用反射辐射的飞行时间测量的位置测量来执行相对位置的检测。也可以使用基于飞行时间测量的其它测量方法。通常，可以测量相对位置的任何测量原理都是合适的。
[0109]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部和第
二导体端部的相对位置，其中，相对位置的检测通过执行光学相干断层扫描术而进行。
[0110]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过将测量束交替地引导到具有至少一个成组的导体端部的不同导体端部组来执行相对位置的检测。
[0111]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，其中通过在导体端部组处测量至少两个维度上的间隔或距离来执行或实施相对位置的检测。
[0112]
优选地，所述焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过测量包括导体端部的导体部段在延伸方向上的间隔或距离来执行相对位置的检测。
[0113]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过确定导体端部之间的距离来执行相对位置的检测。换言之，能够检测导体端部之间的间隙或预定距离。
[0114]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过测量导体端部之间的高度偏移来执行相对位置的检测。
[0115]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，检测相对位置是通过确定成组的导体端部中的端部区域或导体端部中的至少一个导体端部的横截面面积来执行的。
[0116]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过确定导体端部之间的切向偏移来执行相对位置的检测。
[0117]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部与第二导体端部的相对位置，其中，通过确定导体端部之间的径向偏移来执行相对位置的检测。
[0118]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端中的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，其中，检测相对位置是通过测量导体端部组或成组的导体端部处的端部区域的厚度和/或宽度和/或高度来执行的。
[0119]
优选地，焊接方法包括在步骤a)之前检测成组的导体端部中的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，其中，检测相对位置是通过检测至少一个输入参数来执行的，其中，作为至少一个输入参数，检测成组的导体端部的端部区域或至少一个导体端部的横截面积和/或导体端部之间的距离(尤其是在焊接之前)，和/或检测导体端部之间的高度偏移和/或径向偏移和/或切向偏移。尤其是，检测至少一个输入参数以确定数值。换言之，可考虑输入参数来确定数值。通过确定一个或多个输入参数，可检测导体端部在焊接之前的初始状况或位置。
[0120]
优选地，焊接方法将第一尺寸参数、第二尺寸参数、熔池的延伸、焊接束位置处的蒸汽通道或蒸汽毛细管的深度、至少一个间隙尺寸和/或数值与来自初步测试的相应尺寸和/或数据集相关联。换句话说，第一尺寸参数、第二尺寸参数、熔池的延伸、焊接束位置处的蒸汽通道或蒸汽毛细管的深度、至少一个间隙尺寸和/或数值可以与来自初步实验的相应尺寸和/或数据集进行比较或关联。
[0121]
优选地，焊接方法建立用于神经网络的训练数据集，训练数据集包括第一尺寸参数、第二尺寸参数、熔池的延伸、焊接束的位置处的蒸汽通道或蒸汽毛细管的深度、至少一
个间隙尺寸、数值、和/或来自初步实验的数据集。
[0122]
优选地，根据前述实施例中任一项所描述的焊接方法通过根据下述实施例中任一项所述的焊接设备来执行。优选地，根据下述实施例中任一项所描述的焊接设备适于执行根据前述实施例中任一项所描述的焊接方法。
[0123]
根据另一方面，本发明提供了一种用于焊接电机的部件的成组的导体端部的焊接设备，包括：
[0124]
用于将焊接能量输入到成组的导体端部的焊接装置；
[0125]
测量装置，用于通过使用光学测量方法的位置测量来检测成组的导体端部的第一导体端部和第二导体端部的相对位置，所述测量装置还适于检测在焊接期间形成的熔池的第一尺寸参数和在焊接期间形成的熔池的第二尺寸参数，其中
[0126]
测量装置还适于根据第一尺寸参数、第二尺寸参数和相对位置确定熔池的数值，以及
[0127]
控制装置，其被布置成根据所确定的数值控制到待焊接的导体端部的焊接能量输入。
[0128]
优选地，测量装置被设计成评估焊接结果。
[0129]
优选地，焊接设备包括用于将数值与预定极限值进行比较的比较装置。例如，比较装置可以集成在控制装置或测量装置中。优选地，比较装置被设计成将所确定的值与预定的、特别是存储的极限值进行比较。
[0130]
优选地，测量装置被设计成通过光学测量方法来检测第一尺寸参数。
[0131]
优选地，测量装置被设计为通过反射辐射的飞行时间测量来检测第一尺寸参数。
[0132]
优选地，测量装置被设计为执行光学相干断层扫描。
[0133]
优选地，测量装置被设计为或适于相对于成组的导体端部布置双十字，特别是成组的导体端部的端部区域，并且相对于彼此布置双十字的线，特别是以预定距离布置。
[0134]
优选地，测量装置设计成用于形成双十字，该双十字特别地与成组的导体端部的端部区域相关联，该端部区域大于焊接轮廓。
[0135]
优选的是，用于形成双十字的测量装置以这样的方式设计，即，能够沿着双十字的线引导的测量束具有预定的跳跃时间和/或跳跃路径。
[0136]
优选地，测量装置被设计成用于将测量束引导(特别是交替地引导)到不同的导体端部。
[0137]
优选地，测量装置被设计为用于在至少两个维度上将测量束引导到成组的导体端部。
[0138]
优选地，测量装置被设计为在至少两个维度上将测量束引导至成组的导体端部中的第一导体端部，尤其是第一导体端部的第一端部区域，并且引导至成组的导体端部中的第二导体端部，尤其是第二导体端部的第二端部区域。
[0139]
优选地，测量装置被设计用于沿着分配给成组的导体端部的双十字扫描测量束，该双十字分别包括布置在x和y方向上的两条线，其特别地布置为彼此相距预定距离。
[0140]
优选地，测量装置被设计用于检测熔池的延伸、特别是横向延伸作为第一尺寸参数，特别是在成组的导体端部的平面中。
[0141]
优选的是，测量装置设计成用于检测至少一个输入参数，其中，特别是在焊接之
前，该成组的导体端部或至少一个导体端部的端部区域的横截面面积和/或导体端部之间的距离，和/或导体端部之间的高度偏移和/或切向偏移和/或径向偏移被检测为至少一个输入参数。
[0142]
优选地，测量装置被设计成通过光学测量方法来检测第二尺寸参数。
[0143]
优选地，测量装置被设计为通过反射辐射的飞行时间测量来检测第二尺寸参数。
[0144]
优选地，测量装置被设计为执行光学相干断层扫描。
[0145]
优选地，测量装置被设计成将测量束引导至焊接束的位置。
[0146]
优选地，测量装置被设计为检测在焊接束的位置处的第二尺寸参数。
[0147]
优选地，测量装置被设计用于检测焊接束位置处的孔或蒸汽毛细管或蒸汽通道(特别是键孔)的深度。
[0148]
优选地，测量装置被设计用于检测在焊接束的沿着成组的导体端部的主延伸方向的位置处的孔或蒸汽毛细管或蒸汽通道(特别是键孔)的深度。
[0149]
优选地，测量装置设计成用于检测测量束和/或焊接束的间隙交叉处的间隙深度。
[0150]
优选地，测量装置被设计成用于检测熔池深度。
[0151]
优选地，测量装置被设计为用于检测至少一个导体端部或成组的导体端部的表面上的熔池深度。
[0152]
优选的是，测量装置设计成用于检测至少一个输入参数，其中，特别是在焊接之前，该导体端部组的端部区域或至少一个导体端部的横截面面积和/或导体端部之间的距离，和/或导体端部之间的高度偏移和/或切向偏移和/或径向偏移被检测作为至少一个输入参数。
[0153]
优选地，测量装置被设计用于将熔池的熔池尺寸确定为熔池的数值。
[0154]
优选地，测量装置被设计成用于将熔体体积的增加确定为熔池的数值。
[0155]
优选地，测量装置被设计用于将成组的导体端部的连接横截面确定为熔池的数值。
[0156]
优选地，测量装置被设计为通过反射辐射的飞行时间测量来进行位置测量。
[0157]
优选地，测量装置被设计为执行光学相干断层扫描。
[0158]
优选的是，测量装置被设计用于交替地将测量辐射引导到具有至少一个成组的导体端部的不同导体端部组。
[0159]
优选的是，测量装置被设计用于在导体端组处测量至少两个维度上的间隔或距离。
[0160]
优选地，测量装置被设计为用于测量包括导体端部的导体段的延伸方向上的间隔或距离。
[0161]
优选地，测量装置被设计用于确定导体端部之间的距离。
[0162]
优选地，测量装置被设计用于测量导体端部之间的高度偏移。
[0163]
优选地，测量装置被设计为用于确定成组的导体端部的端部区域或导体端部中的至少一个导体端部的横截面面积。
[0164]
优选地，测量装置被设计用于确定导体端部之间的切向偏移。
[0165]
优选地，测量装置被设计用于确定导体端部之间的径向偏移。
[0166]
优选的是，测量装置被设计用于测量导体端部组处的端部区域的厚度、宽度和/或
高度。
[0167]
当然，测量装置可以设计成执行单独的和/或几个上述测量功能。
[0168]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接设备，以将焊接束引导至成组的导体端部。
[0169]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置以沿着对称轮廓引导焊接束。在实施例中，焊接束也可以沿着非对称轮廓被驱动。
[0170]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置以沿着椭圆形轮廓引导焊接束。
[0171]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以通过焊接束形成熔环。
[0172]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以通过焊接束形成熔毯。
[0173]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置以形成焊珠。
[0174]
优选地，控制装置被设计为用于控制焊接装置以开始向成组的导体端部的焊接能量输入。
[0175]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置以停止向成组的导体端部的焊接能量输入。
[0176]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以在确定数值达到极限值时停止到成组的导体端部的焊接能量输入。特别地，控制装置被布置为一旦数值达到极限值，就从比较装置接收信号。
[0177]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以调节(尤其是增大或减小)输入到成组的导体端部的焊接能量。
[0178]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以在导体端部之间存在高度偏移的情况下，将预定的焊接能量输入(特别是较高的焊接能量输入)施加至沿主延伸方向延伸得更远或更高的成组导体端部的导体。
[0179]
优选地，控制装置被设计用于控制焊接装置，以根据导体端部之间的切向偏移来分配焊接能量输入。
[0180]
优选地，控制装置被设计或布置为控制焊接装置，以将两个焊接束引导至成组的导体端部，具体地，依次引导一个焊接束或同时引导两个焊接束，其中，一个焊接束与成组的导体端部中的一个导体端部相关联，并且第二焊接束与成组的导体端部中的另一个导体端部相关联。
[0181]
优选地，控制装置设计成用于控制焊接设备以检测两个单独的熔池组合成一个熔池的时间点，其中第一熔池与第一导体端部相关联，并且第二熔池与第二导体端部相关联。
[0182]
优选地，控制装置设计成用于控制焊接装置，以便在平行接头中尤其在端部区域处和/或在端面上焊接导体端部。
[0183]
当然，控制装置可以设计成用于执行单独的和/或若干上述控制功能。
[0184]
本发明还包括具有已经在上下文中描述的特征的焊接设备的进一步发展，该特征与根据本发明的方法的进一步发展相关。出于这个原因，根据本发明的焊接设备的对应的进一步发展的描述将不在下文中重复。
[0185]
根据另外的方面，本发明提供了一种包括机器可读控制指令的计算机程序产品，当机器可读控制指令被加载到根据前述实施例中的任一实施例的焊接设备的控制器中时，使焊接设备执行根据前述实施例中的任一实施例的焊接过程。这样的控制指令被加载到其中的控制器是前述设计的控制装置的示例性实施例。
[0186]
下面更详细地描述本发明的优选实施例的效果、功能和优点。
[0187]
要电互连的铜导线(也称为铜引脚)的接触借助于物质到物质连接来执行，这可通过各种焊接方法来实现。除了各种束焊接工艺(诸如激光束或电子束焊接)之外，在现有技术中还建立了基于电弧的工艺(诸如tig和等离子体焊接)。
[0188]
优选地，待接触的销在它们的自由端处以平行接头焊接，其中焊接的几何形状形成珠形或半球形轮廓。
[0189]
优选地，根据所需的机械和电气特性，优选地在接头的平行平面中形成为接合对之间的材料对材料连接的连接横截面经由熔体体积和/或珠高度而被单独地设定。在焊接过程中，能量优选地在平坦区域上输入，使得端面完全熔化并且产生封闭的熔毯。优选地，能量沿着特征焊接轮廓被引入，特别优选地在激光束焊接中，该特征焊接轮廓的几何形状和尺寸根据整个导线横截面的函数来选择。这些轮廓的尺寸优选地在销对的整个横截面上延伸，使得产生恒定且均匀的熔毯。特别地，特征熔体体积根据作为所需的连接横截面的函数来需要或提供。优选地，为了该目的，重复焊接轮廓直到获得所需的连接横截面为止。
[0190]
焊接深度的用于在线分析技术的现有技术是测量键孔深度，如在[1]中描述和示出的。然而，这仅可以量化焊接深度而不是熔化体积，并且因此量化焊接铜导线时的连接横截面。此外，在现有技术中，不存在用于处理区域尺寸的在线分析并且因此用于能量输入的依赖于情况的控制的系统技术测量手段。优选地，工艺技术控制变量以这样的方式选择，即使关于销位置存在不利的边界条件，也实现所需的连接横截面。相比之下，在理想边界条件下可以产生超尺寸能量输入。然而，原则上，这可以对最小化涂料剥离长度和焊接时间具有负面影响。在最坏的情况下，在关于销的位置偏移的不利边界条件的组合的情况下，公差不能被任意补偿，或者处理参数不能以实现所需的连接横截面的方式配置。这样的边界条件可以导致焊接接头，其连接横截面不满足要求并且因此表示为“nio”(“不按顺序”，not in order)。例如，定子具有150和300个之间的焊接接头，并且甚至单个焊接接头的“nio”导致整个定子成为废品。这优选地需要能量输入的依赖于情况的调整和控制，使得可以取决于处理区域生长和/或熔池生长来获得所需的连接横截面。优选地，这可以利用测量设备，特别是在线测量工具来实现，其可以量化焊接工艺期间的熔池几何形状。
[0191]
此外，优选地执行销的上游位置测量，因为单独的位置可以存在于x方向、y方向和z方向上。此外，还优选地针对每个焊接过程执行处理区域生长的在线测量，以便能够视情况实施能量输入。此外，熔池尺寸与键孔深度的组合优选地用于确定接头中的连接横截面。“键孔”特别地意指由于激光器的焦斑中的相变而导致的蒸汽通道。
[0192]
现有技术中目前建立的过程监控系统限于检测过程排放物，并且还专门评估这些评估变量的恒定性。除了热变量之外，还检测并评估过程辉光关于其恒定性和散射范围。目前，优选的方法是基于过程排放物确定连接横截面。在这种特定情况下，冷却行为特别地经由热辐射来量化，并且由此推断出熔体体积或间隙中的连接横截面。
[0193]
已经提出有用于确定连接横截面的测量策略，其具体地基于可以由大范围的用户使用的oct技术。
[0194]
本发明的实施例提供了一种测量系统，其中oct测量束用于在线地(即在焊接过程期间)测量熔池在x方向和y方向上(即在导线横截面的平面中)的尺寸。此外，优选地还通过oct的方式，在z方向上(即特别是在导线方向上)测量熔池尺寸。优选地在键孔中进行测量，
由于熔体的蒸发，这导致在熔池中束方向上的蒸气通道，并且几乎完全填充有气态金属，并且仅该深度可以用oct的光束来测量。“键孔”优选地意指在激光光斑的位置处(即在金属蒸发的能量输入点处)的蒸气通道。用气态金属测量的路径的该深度优选地用作z方向上的高度信息，如下面将描述的，根据该高度信息，除了熔池在x方向和y方向上的延伸、导线横截面以及在焊接之前导线之间的距离以及它们的高度偏移之外，还可以计算连接横截面。
[0195]
可选地或另外地，来自在x、y和z方向上具有不同间隙尺寸和不同熔池尺寸的不同导线横截面上的初步实验的数据集可以优选地用于将连接横截面与所提及的参数相关联。优选地，可以在此创建神经网络训练数据集，并且在训练之后，连接横截面可以作为输入参数的函数来确定。
[0196]
与现有技术中建立的解决方案相比，本发明提供了显著的过程优势，因为基于实际情况来执行熔池维度细节中的评估变量的直接量化。
[0197]
特别地，所提出的方法使得能够响应于个体条件，特别是导线端的不同偏移，并获得恒定的连接横截面。这使得例如可以不需要将导线端切割成均匀的高度水平。本发明的优选实施例允许量化以便根据情况控制能量输入，导致产生所需连接横截面的熔化体积。这还使得能够避免超尺寸的能量输入以及对绝缘清漆的热损坏，同时避免由于不利的边界条件而太小的连接横截面。
[0198]
优选地，所开发的测量策略允许在线量化加工区域几何形状，并且因此允许控制能量输入以获得所需的连接横截面。
[0199]
优选的系统设计：测量系统基于光学相干断层扫描(optical coherence tomography)，简称oct。发射波长约为840nm的测量束。通过计算反射信号的传播时间来确定z方向上的分量的高度信息。
[0200]
测量策略可以实施为双十字。在焊接过程之前，oct用于确定未切割的发夹相对于彼此在x-y-z方向的位置。此外，在焊接过程期间，在x、y和z方向测量加工区域尺寸。一方面，使用散列标签测量策略，并且可替代地使用键孔深度(即，z方向的熔池尺寸)，在x和y方向确定熔池尺寸。熔池在x-和y-方向的横向范围经由两条线确定，每条线以彼此限定的距离在x和y方向布置。在测量期间，oct测量束排他地沿着线引导。熔池的区域中的体积膨胀缩短了测量束的测量路径长度和/或运行时间，使得可以在轮廓内得出关于熔体的结论。这意味着在轮廓的完整扫描之后，可以确定轮廓的内表面是否完全填充有熔体。在此特别重要的是，经由线相对于导线端部以及相对于彼此的位置适当地布置轮廓。在此，优选地提供小的边缘距离，由此，散列标签或双十字优选地比焊接轮廓的尺寸大。可以进行实验以确定在x和y方向建立熔池尺寸所需的线的最小间隔，借助于该最小间隔获得所需的连接横截面。散列标签优选地以圆周方式设计，使得产生最小跳跃路径和/或跳跃时间。在散列标签的完整扫描之后，可以通过测量束跳到激光光斑的当前位置并且在此测量键孔的深度，而切换到键孔的测量。熔池尺寸的确定是必要的，因为存在不是整个导线横截面被熔化的情况，例如在熔体流入间隙的宽间隙的情况下。在太大的线间隔的情况下，如果间隙大，则熔体可能不会到达散列标签线，并且因此将引入太多能量，即使在到达线之前已经存在足够的连接横截面。在测量之后，熔池的位置相关深度和熔池在x和y方向的尺寸是已知的。由此，借助于几何观察来计算熔体体积。在待焊接的导线的对称位置差异的情况下，沿着接触表面创建不对称的熔池，因为能量输入是对称的，例如经由椭圆形轮廓，并且热传导导致在
相等的照射部分的情况下进入两个销的均匀的能量分布。取决于测量的进展和熔化的进展，确定熔体体积的增加，并且因此确定连接横截面。当达到极限值时，停止激光能量的发射。
[0201]
能够根据作为导线横截面和测量信号(oct)的函数来控制作为销对的横截面面积(即，照射位置和区域能量)的函数的能量输入的部件特定的调节。
[0202]
此外，在优选实施例中，考虑以下边界条件：
[0203]
a)高度偏移
[0204]
b)切向偏移和/或横向偏移
[0205]
c)径向偏移和/或间隙。
[0206]
优选地，根据当前的几何边界条件a至c来实施表面能量，使得产生均匀的焊珠。
[0207]
特别是在高度偏移的情况下，特别是在情况a)下，能量的主要部分优选地施加到较高的销，使得两个焊接导线具有相同的高度水平。在间隙相交期间，键孔深度优选地被测量并且用作用于计算连接面积的测量变量。
[0208]
特别是在情况b下，表面能量的分布优选地根据现有的切向偏移来进行。特别地，当使用椭圆焊接轮廓时，纵向轴线将相应地旋转，使得其与单独的销的中心相交。因此，双十字的轮廓将以一定角度设定。类似于a)，接合对的接合平面优选地用于评估处理区域深度。
[0209]
特别在情况c下，优选地意味着两个销相关的焊接轮廓以避免能量输入到间隙中。可以保持双十字形式的测量轮廓。特别地，必须跟踪两个单独的熔池结合到共同的熔池中的时间点。关于熔池深度的测量，键孔深度不能用作评估变量，因为键孔在底部是开放的，使得很少或没有信号响应返回。间隙中的熔池深度的信息优选地在此处从销表面上的熔池深度被绘制。
附图说明
[0210]
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
[0211]
图1是包括焊接设备的焊接布置，焊接设备具有焊接装置、测量装置和控制装置，用于焊接电机的部件的成组的导体端部；
[0212]
图2a-图2e是在焊接工艺或包括测量线的工艺的进程的不同时间、在加工区域条件下待焊接的一对导体端部的俯视图的示意性表示；
[0213]
图3是一对导线端部的截面图，该导线端部将被焊接在键孔的区域中，且测量束指向该区域；
[0214]
图4a、图4b是待通过焊缝焊接的一对导体端部的截面图的示意图；
[0215]
图5为另一对导体端部的透视图，其中在焊接之前导体端部具有不同的相对位置；
[0216]
图6a-图6d分别是在对应于处于透视图状态下的图2a至图2d的状态的焊接过程或过程的进程的不同时间处待焊接的一对导体端部的等轴侧视图；
[0217]
图7a-图7d分别是在与在侧视图状态下的图2a至图2d的状态对应的焊接过程或过程的进程的不同时间待焊接的一对导体端部的等轴侧视图；
[0218]
图8a-图8d分别是在与处于平面图状态的图2a-图2d的状态对应的焊接过程或过程的进程的不同时间待焊接的一对导体端部的等轴侧视图；
[0219]
图9a-图9b分别是待焊接的一对导体端部的侧视图，其中导体端部具有高度偏移；
[0220]
图10是在导体端部之间具有间隙的待焊接的一对导体端部的平面图的示意性表示；以及
[0221]
图11是在导体端部之间切向偏移的待焊接的一对导体端部的平面图的示意性表示。
具体实施方式
[0222]
下面解释的实施例是本发明的优选实施例。在实施例中，其所描述的部件各自表示本发明的单独特征，其被认为是彼此独立的，并且各自独立于彼此开发本发明。出于这个原因，这些特征也被认为是本发明的一部分，单独地或以除了所示出的之外的组合。此外，所描述的实施例也可以由已经描述的本发明的特征中的另外的特征来补充。
[0223]
在附图中，相同的元件或具有相同功能的元件由相同的附图标记标识。
[0224]
图1示出了具有焊接设备12和待处理的部件14的焊接布置10的示意图。导体端部18、18a、18b从部件14突出。在图1中，示出了一对导体端部20。部件14优选地包括多个导体(特别是电导体)和多对导体端部20。导体端部18、18a、18b成对并排布置。
[0225]
部件14是将被大量生产的电机的部件，例如用作电动或混合动力车辆的驱动马达的电动马达。部件14的线圈绕组通过连接导体端部18、特别是导体端部20的对而产生。
[0226]
例如，部件14是电动机的定子。导体端部18例如是发夹的被称为销的端部，也就是u形的导线，特别是矩形导线，其插入到定子的壳体或叠片的堆叠的凹槽中。通过连接发夹的自由端部，即导体端部20的对，能够形成以波状方式延伸通过定子的线圈绕组。
[0227]
在线圈绕组被焊接在一起之前，大量导体端部18从壳体的一个端部或者一个端面或表面伸出，通常分组成导体端部20的对。在图1中，示意性地示出了这样一对导体端部20。该对导体端部20的第一导体18a和第二导体18b将通过焊接设备12的焊接装置16焊接在一起，特别是将一个发夹连接到另一个发夹。然而，也可能是这样的情况，即三个或更多个导体端部18将被连接在一起，这然后也将通过下面更详细描述的焊接或焊接过程来执行。
[0228]
在焊接之前，导体，特别是待焊接在一起的每对导体端部20的导体端部18a、18b彼此支撑。为此，焊接装置12可以例如包括支撑装置(图中未示出)。下面参照涉及该对导体端部20的示例来解释焊接操作。
[0229]
为了焊接至少一对导体端部20，焊接设备12包括焊接装置16、测量装置22和控制装置24。控制装置24耦接或连接成用于向测量装置22和/或焊接装置16发信号，特别是以有线或无线的方式。控制装置24布置成控制焊接装置16和/或测量装置22。另外，测量装置22可以布置成将所获得的参数或数值或测量变量传输或发送到控制装置24。例如，控制装置24可以构造为控制单元或控制器。例如，控制装置24具有控制单元，该控制单元包括计算单元和存储器，控制指令在该存储器中存储为软件。
[0230]
焊接装置16布置成输出焊接束26，该焊接束26被引导至部件14上的预定位置或部件14处的预定位置，特别是引导至一对导体端部20。换言之，焊接装置16构造成将焊接能量施加至部件14，特别是一对导体端部20。特别地，焊接装置16构造成将焊接束26接连地引导至多个导体端部18。例如，焊接装置16可以构造成用于束焊接。特别优选地，焊接装置16可以构造成用于激光束焊接。可替代地，焊接装置16还可以包括tig或等离子体焊接设备，其
中，导体端部相继地移动到焊接区域中。
[0231]
在图1所示的优选实施例中，焊接装置16具有用于产生激光束作为用于激光焊接的焊接束26的激光器。因此，优选地执行束焊接工艺。焊接束26具有预定能量。焊接装置16进一步适于引导或导向焊接束26。例如，焊接束26可以由焊接装置16沿着预定轮廓36移动。焊接束26的引导或导向可以由光学系统，特别是激光光学系统实现，用于偏转和聚焦焊接束26，特别是激光束。例如，如果激光光学系统用作光学系统，光学系统可以特别地包括一个或多个电流测量驱动的偏转镜和/或用于聚焦激光束和用于调节激光束的束横截面的光学元件。激光光学系统还可以包括用于消隐所有或可调节量的激光束的孔。因此，激光光学系统是用于将焊接束24导向到导体端部组20的装置的示例，并且是用于开始、停止、增加和减少输入到导体端部组20的焊接能量的示例。当然，这些功能中的至少一些可以由其它合适的装置执行，例如在激光器本身上或在激光器和激光光学系统之间的束路径上或在激光器本身之中或在激光器和激光光学系统之间的束路径之中。
[0232]
测量装置22被设置为输出测量束28。在这方面，控制装置24特别适于控制测量装置22以输出测量束28。例如，测量装置22可以在焊接之前输出测量光束28，从而测量或测量部件14或导体端部18或确定它们的位置。另外地或可替代地，测量装置22可以被设置为一旦焊接开始就输出测量束28。在这种情况下，测量装置22被设置为将测量束28引导到部件14，特别是引导到一对导体端部20。测量装置22还被设置为引导或导向测量束28。在本文中，测量装置22优选地被设置为使用测量束28，根据预定的图案或根据预定的线(特别是测量线或尺寸线)沿着部件14(特别是一对导体端部20)移动或扫描部件14(特别是一对导体端部20)，和/或将测量束28引导到预定的位置。例如，预定的图案或线可以是双十字，其也可以被称为标签(hashtag)。例如，预定的位置可以是焊接束26的当前位置或激光光斑的位置，该位置是焊接束击中部件14的焦点。
[0233]
在焊接之前，必须确定或获取待焊接的部件14或一对导体端部20的输入参数。换言之，可检测待焊接的一对导体端部20的初始状况。优选地，该初始状况或输入参数由测量装置22检测。优选地，成组的导体端部18的端部区域32或至少一个导体端部18的横截面面积和/或导体端部18、18a、18b之间的距离或径向偏移rv(其具体地与具有中心轴线的部件14的径向方向相关)，和/或导体端部18之间的间隙30和/或导体端部18之间的高度偏移hv和/或导体端部18之间的切向偏移tv和/或导体端部的相对位置，被检测作为输入参数。至少一个或多个输入参数优选地由测量装置22收集。导体端部18的销位置或定位可相对于输入参数，具体地优选地相对于hv、rv和tv而表征。在图2a、图5、图6a、图7a和图8a中，示出了其中导体端部可在焊接之前布置的对应初始状况的示例。具体地，图5具体地突出或示出了切向偏移tv、径向偏移rv和高度偏移。例如，可另外地或替代地根据所收集的一个或多个输入参数来控制焊接能量输入。
[0234]
此外，测量装置22适于检测在焊接期间形成的熔池34的第一尺寸参数和第二尺寸参数。换言之，测量装置22布置成检测或测量在焊接期间熔池34的至少两个尺寸参数。作为第一尺寸参数，特别是在预定的第一方向和预定的第二方向上，特别是在一个平面或两个维度上，检测熔池34的延伸或扩展或长度。例如，检测在x方向和y方向上熔池34的延伸，其中，x方向特别地平行于导体端部18的横截面区域或横向平面延伸，y方向特别地垂直于x方向和/或平行于导体端部18的横截面区域或横向平面延伸。下面将结合图2a至图2e更详细
地讨论熔池34在x方向和y方向上的扩展的检测。特别地，检测在焊接束26的当前位置处的孔、特别是键孔44的深度作为第二尺寸参数。换言之，检测到在z方向上熔池34的延伸或扩展，z方向特别地垂直于x方向和y方向或垂直于横截面区域或在导体端部20的主延伸方向上延伸。下面将结合图3更详细地讨论熔池34在z方向上的扩展的检测。因此，通过第一尺寸参数和第二尺寸参数，特别是检测或确定熔池34的几何形状或熔池几何形状。
[0235]
另外，测量装置22被布置成从第一尺寸参数和第二尺寸参数确定或检测或计算熔池34的值。特别地，连接横截面被计算为数值。另外地或替代地，控制装置24还可以被布置成计算熔池34的数值。为此，测量装置22可以将检测到的或确定的尺寸参数传输或转移到控制装置24。
[0236]
最后，控制装置24适于根据熔池34的确定数值控制焊接能量输入。特别地，待确定的值由一个或多个输入参数和/或第一尺寸参数值和/或第二尺寸参数值得出。可以形成测量装置22或控制装置24的一部分的控制装置24或比较装置(图中未示出)还被布置成将确定数值与极限值(即，特别是连接横截面的预定值)进行比较。一旦确定数值已经达到极限值，控制装置24就控制焊接装置16以停止焊接能量输入，即，焊接束26的输出。附加地或替代地，控制装置24可以被布置成以根据确定数值增加或减少焊接能量输入的方式控制焊接装置16。
[0237]
在图1所示的优选示例性实施例中，测量装置24通过反射测量辐射28的飞行时间测量来操作。特别优选地，测量装置22使用光学相干断层扫描(oct)来操作。为此，测量装置22具有，例如，oct设备。oct设备可以包括偏转装置，其特别地也被称为扫描器。用于执行光学相干断层扫描的这样的oct设备在市场上可用于完全不同的目的，例如从以下文献中可以看出：
[0238]
[2]“optical coherence tomography”，在2021年5月12日网址为wikipedia.org的维基百科(wikipedia)中检索到的条目。
[0239]
目前，它们被用在医学中，特别是用于在眼科学中检测眼睛的眼底。oct设备的偏转设备允许oct设备的测量束28在相应的导体端部18上扫描或被引导。因此，测量装置24适于检测各个导体端部18的轮廓的位置，或者还检测熔池34的轮廓、尺寸和体积，因此检测第一和第二尺寸参数，或者检测焊珠42或焊缝48的轮廓、尺寸和体积。
[0240]
结合图2a至图2e、图6a至图6d、图7a至图7d、图8a至图8d和图3，将更详细地讨论借助于测量装置22(特别是oct设备)对第一尺寸参数和第二尺寸参数的检测。在焊接过程之前，测量装置22用于确定未切割发夹在x-y-z方向上的位置和/或轮廓，即，具体是导体端部18a和18b相对于彼此的位置。特别地，如图5中示意性地示出的，输入参数，特别是优选地切向偏移tv、径向偏移、导体端部18a、18b之间的间隙30和/或高度偏移hv和/或相对位置在此被检测或确定。在图2a、图6a、图7a和图8a中示出了焊接之前的这种初始情形。在此，测量设备发射特别是具有限定波长(优选地840nm)的测量束28。
[0241]
测量策略被设计为双十字，如图2a至图2e所示。双十字具有四条线或测量线m1至m4，如图2a至图2e所示。具体地，双十字被布置在相对于导体端部18的端部区域32的平面中，并且导体端部18的端部区域32相对于端部区域。换言之，双十字可以在具有端部部分32或导体端部18、18a、18b的端部表面的平面中。换言之，双十字可以被放置或投影在成组的导体端部18的端部区域32上。双十字具有四条测量线m1至m4，其中两条测量线以预定距离
彼此平行地布置，即m1-m2和m3-m4，并且其中两条线彼此平行地延伸的相应的一对线或被布置为垂直于另一对线，即两对线被布置或设置为彼此交叉。
[0242]
通过这种测量策略，首先在焊接期间在x和y方向上确定熔池尺寸。换句话说，熔池34的扩展或延伸或尺寸被确定为第一尺寸参数，特别是在垂直于导体端部18或导体的主延伸方向的平面或两个尺寸中。熔池34在x和y方向上的横向延伸由此具体通过分别沿x和y方向布置的两条线、即测量线m1至m4确定，这两条线彼此具有限定的间距。在焊接时的测量中，测量束28仅沿测量线m1至m4被引导。在焊接时形成熔池34。熔池34在焊接束26撞击部件14、特别是撞击导体端部18时形成。熔池34的扩展、特别是熔池34的区域中的体积扩展缩短了测量束28的测量距离或传播时间。因此，能够检测熔池34的几何变化。这可以附加地或替代地用作输入变量，而该输入变量用于确定能量输入大小。熔池34的扩展尤其通过如下方式形成，即，焊接束26沿着轮廓36运动，即沿着部件14、尤其沿着导体端部18以预先给定的距离运动并且在该区域中熔化部件14。由于熔池34的扩展及其带来的所测量的距离或运行时间的缩短，可以得出关于轮廓36内的熔体即熔池34的结论，换句话说，在完整的轮廓运行之后，可以确定轮廓36的内表面是否完全充满熔体。轮廓36尤其是指焊接束26尤其在导体端部18上或导体端部18的端部区域32上移动所沿的路径。如图6b和图6c所示，焊接束26沿着预定轮廓36移动。轮廓36也可以称为焊接轮廓。特别地，焊接束26沿椭圆形轮廓36行进，因此，当焊接束26沿预定轮廓36行进时，测量束28同时沿测量线m1至m4被引导。一旦焊接束26沿着轮廓、尤其是椭圆形轮廓行进，在焊接束26沿着轮廓26移动时，测量束28就可以沿着测量线m1至m4行进，并且一旦焊接束完全沿着轮廓36行进，就可以确定轮廓36、尤其是其内部是否充满熔体。焊接束26也可以在轮廓上行进多次。在此，焊接束26可以在轮廓36或不同的轮廓上多次行进，直到取得熔池34的期望的焊接结果或扩展。图2b、图6b、图7b和图8b示出了焊接束26如何沿着这种轮廓36行进。在焊接束26撞击部件14的位置形成光点或焦点。由于激光束用作焊接束26，因此形成所谓的激光光点50。激光束沿着椭圆形轮廓36移动，直到形成熔环38。利用该测量策略，在焊接过程中，通过沿测量线m1至m4测量熔池34的尺寸，可以反复测量处理区域尺寸。这允许实现连接横截面的限定极限值。
[0243]
图2c和图2d、图6c和图6d、图7c和图7d以及图8c和图8d示出了焊接期间的进一步的工艺进展。其中示出了轮廓36和熔池34的放大图。图2e示出了所得到的焊珠42和焊接节点(weld)48。在图4a中，以相对于接头平面的纵向截面示出或阐述了焊接节点48。在图4b中，以横截面示出了焊接节点48。
[0244]
在图2b至图2e所示的测量策略中，特别地，经由测量线m1至m4相对于导体端部18以及相对于彼此的位置来布置轮廓36。这里，特别地，维持预定的边缘距离，双十字被设计成与预定轮廓36的尺寸相比更大。例如，通过实验，可以确定需要或必须相对于彼此假定测量线m1至m4的最小距离，以便确定x和y方向上的熔池尺寸，通过该尺寸获得所需的连接横截面。此外，双十字特别地以产生最小跳跃路径和/或跳跃时间的方式周向地设计。
[0245]
通过测量装置26确定，特别是在焊接之前确定一个或多个输入参数，该测量装置26特别是也使用具有四条测量线路m1至m4的测量策略。
[0246]
图6a至图6d、图7a至图7d以及图8a至图8d示出了焊接过程中的阶段，从初始状态(图6a、图7a和图8a)经由熔环38的形成以及熔毯40的闭合，直到珠42或熔珠(melt bead)的形成(特别是珠的完全形成)。图6a、图7a和图8a示出了焊接过程之前的初始状态。图6b、图
7b和图8b示出了如何沿着预定的椭圆形轮廓36引导焊接束26。一旦焊接束26已经完全沿着轮廓36行进，则形成熔环38或闭合的熔化轮廓。图6c、图7c和图8c示出了轮廓36内的闭合的熔毯40或熔池34。图6d、图7d和图8d示出了焊珠42的发展。
[0247]
在如图2a至图2e所示的经过双十字的完整过程之后，测量装置26用于测量键孔44，如图3所示。在这种情况下，测量束28被引导至或跳跃至激光光点50的当前位置，即激光束撞击在导体端部18上的点或位置或定位。在这种情况下，测量束28以特定波长发射。在该位置或定位处，测量装置22(特别是oct设备)测量或确定键孔44的深度作为第二尺寸参数值。测量装置22通过计算反射信号46的传播时间来确定键孔深度，如图3示意性地示出。由此，可以确定部件14在z方向上的高度信息。换句话说，高度信息可以经由反射辐射的传播时间来生成。该高度信息特别地与熔池34在z方向上的延伸或高度或深度相关。因此，可以检测到熔池5的几何变化。这可以用作输入变量，而该输入变量用于对能量输入进行大小确定。
[0248]
熔池尺寸的确定是特别必要的，因为存在并非整个导线横截面被熔化的情况，例如在熔体流入间隙中的宽间隙的情况下。如果线距离太大，则如果间隙大小太大，则熔体可能不能到达测量线m1至m4，使得将引入太多的能量(即，焊接能量)，尽管在熔体到达测量线之前已经存在足够的连接横截面。
[0249]
在用测量装置22测量之后，熔池在x和y方向上的尺寸(即第一尺寸参数)和熔池34的位置相关深度(即第二尺寸参数)是已知的。由此，熔体体积和/或连接横截面(即，数值)借助于几何观察来计算或确定。可替代地，熔体体积和/或连接横截面可以用于确定连接横截面。熔体体积和/或连接横截面可以通过测量装置22或控制装置24来确定。根据测量进度和熔化进度，优选地确定熔体体积的增加，并且因此确定连接横截面。当达到极限值时，停止激光能量的发射。因此，在测量过程中，可以首先扫描测量线m1至m4，并且然后可以将测量束28移动到焊接束26的当前位置。这些测量步骤可以重复一次或多次，特别是以此顺序重复。
[0250]
在待焊接的导体端部18的几何对称位置不同的情况下，沿着接触表面产生不对称的熔池34，因为能量例如经由椭圆轮廓对称地输入，并且因为在相同照射份额的情况下，热传导导致相等的能量分布到两个导体端部18a、18b中。
[0251]
图9a和图9b、图10和图11示出了三种情况，其中根据导线横截面或导体端部18、18a、18b的横截面以及测量信号(oct)46来控制照射位置和表面能量或焊接能量输入。
[0252]
图9a和图9b中示出了情况a。该情况表示高度偏移量hv，其显著地更大，如图5或图2a或图6a中所示。图10中示出了情况b。该情况表示径向偏移量rv。径向偏移量rv指的是具有中心轴线的部件14的径向方向。图11中示出了情况c。该情况表示导体的端部之间的切向偏移量tv。
[0253]
根据情况(a-c)，根据当前的几何边界条件(a-c)，表面能量或焊接能输入发生而实施，从而产生或形成均匀的焊珠42。
[0254]
在高度偏移hv的情况a下，能量的主要部分(即，焊接能量输入)被施加到较高导体端部或较高销(即，在这种情况下，导体端部18a)，使得两个焊接导体端部18具有相同的高度水平。在间隙交叉期间，即，特别是焊接束26从一个导体端部18a行进到另一个导体端部18b期间，测量键孔深度并且将其用作测量变量，即，第二尺寸参数，以用于计算连接面积或
连接横截面。
[0255]
在径向偏移rv的情况b下，涉及两个销相关的焊接轮廓，以避免能量输入到间隙中。即，通过焊接装置16，第一焊接轮廓36a形成在第一导体端部18a上，并且第二焊接轮廓36b形成在第二导体端部18b上。控制装置24可以布置成以如下方式控制焊接装置16：两个焊接束被引导至成组的导体端部18，一个焊接部部被分配至成组的导体端部18中的一个导体端部18a、18b，并且第二焊接束被分配至成组的导体端部18中的另一导体端部18a、18b。特别地，焊接装置16可以布置成顺序地将相应的焊接束26引导或同时地将两个焊接束引导至导体端部。特别优选地，焊接束26首先被引导至第一导体端18a，然后被引导至第二导体端18b。可以保持双十字形式的测量轮廓。这里，要跟踪两个单独熔池结合成同一个熔池34的时间点。换言之，可以记录两个单独熔池联合以形成熔池36的时间点，第一熔池被分配至第一导体端18a，并且第二熔池被分配至第二导体端18b。关于熔池深度的测量，在情况b下，由于键孔向下敞开，键孔深度不能用作评估变量，使得返回很少或不返回信号响应。在这种情况下，关于间隙中的熔池深度的信息(即，第二尺寸参数值)将从销表面(即，导体端部18或相应导体端部的表面)上的熔池深度被汲取。
[0256]
在切向偏移tv的情况c下，根据存在的切向偏移而发生表面能量或焊接能输入的分布。如果使用椭圆形焊接轮廓，则纵向轴线必须相应地旋转，使得其与各个销或导体端部的中心相交。特别地，椭圆形焊接轮廓围绕相应导体端部的中心点延伸。椭圆形焊接轮廓布置成以预定角度相对于导体端部的纵向轴线倾斜。因此，双十字的轮廓将以一定角度设定。双十字可以这样的方式调节，使得由一条或多条线包围的形状或表面形成菱形形状或轮廓。类似于情况a)，即，在高度偏移的情况下，接合对(即，特别是导体端部)的接合平面用于评估处理区域深度。
[0257]
边界条件a至c可以彼此以不同的组合存在，因此可以根据如上所描述的边界条件来组合该过程。
[0258]
附图标记列表：
[0259]
10 焊接布置；
[0260]
12 焊接设备；
[0261]
14 部件；
[0262]
16 焊接装置；
[0263]
18 导体端部；
[0264]
18a 第一导体端部；
[0265]
18b 第二导体端部；
[0266]
20 导体端部对；
[0267]
22 测量装置；
[0268]
24 控制装置；
[0269]
26 焊接束；
[0270]
28 测量束；
[0271]
30 间隙；
[0272]
32 端部区域；
[0273]
34 熔池；
[0274]
36 轮廓；
[0275]
36a 第一轮廓；
[0276]
36b 第二轮廓；
[0277]
38 熔环；
[0278]
40 熔毯；
[0279]
42 珠；
[0280]
44 键孔；
[0281]
46 信号；
[0282]
48 焊接节点；
[0283]
50 激光光点；
[0284]
hv 高度偏移；
[0285]
m1 第一测量线；
[0286]
m2 第二测量线；
[0287]
m3 第三测量线；
[0288]
m4 第四测量线；
[0289]
rv 径向偏移；
[0290]
tv 切向偏移。