DE102007030395A1

DE102007030395A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102007030395A1
Application number: DE102007030395A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hohenadel; Winfried Magg
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2027-06-30
Also published as: DE102007030395B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlschweißen eines Werkstücks (2), insbesondere eines Rohrs, entlang einer Schweißrichtung (3) längs des Werkstücks (2), wob(5) an dem Werkstück (2) mindestens eine zu einem Fügespalt (4) in dem Werkstück (2) versetzte Markierung (14a, 14b) detektiert wird. Die mindestens eine Markierung (14a, 14b) wird auch in Schweißrichtung (3) nach der Schweißstelle (5) detektiert, und aus der Lage quer zur Schweißrichtung (3) der vor und nach der Schweißstelle (5) detektierten Markierung (14a, 14b) wird eine optimale Schweißposition (P) des Laserstrahls (7) quer zur Schweißrichtung (3) ermittelt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (1) zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlweißen eines Werkstücks (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlschweißen eines Werkstücks, insbesondere eines Rohrs, entlang einer Schweißrichtung längs des Werkstücks, wobei in Schweißrichtung vor einer Schweißstelle an dem Werkstück mindestens eine zu einem Fügespalt in dem Werkstück versetzte Markierung detektiert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlschweißen eines Werkstücks, insbesondere eines Rohrs, entlang einer Schweißrichtung längs des Werkstücks, umfassend: einen Laserschweißkopf zum Schweißen des Werkstücks an einer Schweißstelle, und eine Sensoreinheit zum Detektieren mindestens einer zu einem Fügespalt in dem Werkstück versetzten Markierung in Schweißrichtung vor der Schweißstelle.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 36 32 952 A1 bekannt geworden. Beim Laserstrahlschweißen muss der Laserstrahl an der Schweißstelle exakt mittig zum zu verschweißenden Fügespalt positioniert werden. Dazu ist üblicherweise am Bearbeitungskopf vorlaufend zum Laserstrahl bzw. zur Schweißstelle eine Sensoreinrichtung zur Spaltdetektion angeordnet, die beispielsweise mit Hilfe des Lichtschnittverfahrens die genaue Lage des Fügespalts detektiert. Anhand des von dem Sensor zur Spaltdetektion gelieferten Signals wird die Positionierung des Bearbeitungskopfs quer zur Schweißrichtung online während des Schweißprozesses geregelt. Alternativ kann, wie in der DE 36 32 952 A1 beschrieben, zum Bestimmen der Schweißposition quer zur Schweißrichtung eine parallel zum Fügespalt und seitlich versetzt zu diesem aufgebrachte Markierung mit einer Kamera als Sensoreinheit erfasst werden, wodurch eine Messung synchron zur Schweißstelle ermöglicht wird.
Beim Kontinuumsschweißen von Profilen oder Tailored Blanks können Torsinnen oder Verspannungen im Werkstück auftreten. Dies hat eine ungenaue Positionierung des Laserstrahls quer zur Schweißrichtung zur Folge, wenn der Abstand zwischen der Sensoreinheit und dem Laserstrahl so groß ist, dass nach dem Zeitpunkt der Detektion des Fügespalts bzw. der Markierung innerhalb der Vorlaufstrecke Torsinnen oder Verzug auftreten, die von der Sensoreinheit nicht mehr erfassbar sind. Zur Lösung dieses Problems wurde beispielsweise in der JP 01181990 A und der JP 09182984 A vorgeschlagen, nicht nur an einer, sondern an zwei Positionen in Schweißrichtung vorlaufend zum Laserstrahl die genaue Lage des Fügespalts zu ermitteln, um so den Einfluss der Torsion berechnen zu können.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Schweißfehler durch auftretende Verspannungen oder Torsinnen in dem Werkstück leichter detektiert und vermieden werden können.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Markierung auch in Schweißrichtung nach der Schweißstelle detektiert und aus der Lage quer zur Schweißrichtung der vor und nach der Schweißstelle detektierten Markierung eine optimale Schweißposition des Laserstrahls quer zur Schweißrichtung ermittelt wird. Weicht die tatsächliche Schweißposition von der optimalen Position ab, kann beispielsweise eine Warnung ausgegeben und/oder der Prozess gestoppt werden. Vorzugsweise wird mit Hilfe einer Steuerungseinheit der Laserstrahl an der ermittelten Schweißposition geregelt positioniert.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die aufgebrachte(n) Markierung(en) auch in Schweißrichtung nach der Schweißstelle zu detektieren, da eine alleinige Detektion der beim Schweißen im Werkstück gebildeten Schweißnaht nach der Schweißstelle keine genaue Positionierung des Laserstrahls quer zur Schweißrichtung ermöglicht: Nur anhand der Detektion der Schweißnaht ist nicht erkennbar, ob die Schweißnaht tatsächlich genau mittig an der Position des Fügespalts verläuft oder ob ein geringfügiger Versatz zwischen Fügespalt und Schweißnaht vorliegt. Durch die Detektion von bevorzugt zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts entlang der Schweißrichtung aufgebrachten Markierungen im Vorlauf und Nachlauf zur Schweißstelle oder durch die Detektion einer Markierung einerseits und des Fügespalts bzw. der Schweißnaht andererseits ist jedoch die genaue Ermittlung der Position des Fügespalts quer zur Schweißrichtung auch beim Auftreten von Torsion und/oder Verspannungen möglich. Hierdurch wird erkannt, ob die Lage der Schweißnaht von der Mitte des Fügespalts abweicht, ob also ein Schweißfehler vorliegt, so dass eine Warnung ausgegeben und/oder die Bearbeitung gestoppt werden kann. Durch eine Regelung der Positionierung des Laserstrahls anhand der detektierten Lage der Markierungen und des Fügespalts bzw. der Schweißnaht können Schweißfehler vermieden werden.
Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher zusätzlich zur Markierung in Schweißrichtung vor der Schweißstelle der Fügespalt und/oder in Schweißrichtung nach der Schweißstelle die beim Schweißen im Werkstück erzeugte Schweißnaht sowie bevorzugt deren Nahtgeometrie detektiert. Bei der Detektion der Schweißnaht wird bevorzugt auch deren Nahtgeometrie im Hinblick auf Breite der Naht, Nahtüberwölbung oder -einfall, Nahtlagenversatz bezüglich der Markierung, sowie oberflächige Poren oder Löcher detektiert.
Bei einer vorteilhaften Variante wird die Markierung vor dem Schweißvorgang auf das Werkstück aufgebracht, bevorzugt an einem plattenförmigen Werkstück vor einem nachfolgenden Umformvorgang, insbesondere einem nachfolgenden Biegevorgang. Insbesondere beim Schweißen von Profilen ist es vorteilhaft, wenn nicht das zum Schweißen bereits zusammengeführte Rohrprofil, sondern das plattenförmige Bandmaterial vor dem Verformen markiert wird, da hierdurch ein genau definierter Abstand der Markierung von den Bandkanten einstellbar ist. Alternativ ist es möglich, die Markierung während des Schweißvorgangs in Schweißrichtung vor der Schweißstelle auf das Werkstück aufzubringen.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante wird die Markierung auf das Werkstück als kontinuierliche Markierung oder als unterbrochene Markierung aufgebracht. Wird die Markierung mit einem unterbrochenen Muster aufgebracht, z. B. als gestrichelte Linie, können beim Detektieren der Markierung zusätzliche Informationen über den Schweißprozess gewonnen werden. So kann beispielsweise bei bekanntem Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Teilstücken der Markierung ein zwischen der Detektierung des ersten und des zweiten Markierungsteilstücks auftretendes Zeitintervall bestimmt und dadurch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes oder des Bearbeitungskopfes gemessen werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Variante wird die Markierung durch Laserbeschriften oder durch Aufsprühen eines Farbstoffs auf das Werkstück aufgebracht. Beide Methoden erlauben das Aufbringen einer Markierung mit hoher Präzision, ohne dass hierzu mechanische Teile auf das Werkstück einwirken müssen.
Bei einer äußerst bevorzugten Variante werden zum Ermitteln der Spaltbreite des Fügespalts zwei Markierungen an gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts aufgebracht, wobei bevorzugt die ermittelte Spaltbreite zur Regelung einer Spanneinrichtung zum Spannen des Werkstücks quer zur Schweißrichtung verwendet wird. Hierdurch können die tatsächliche Spaltbreite und eine ggf. auftretende Spaltauf-Weitung ermittelt werden, was zur Regelung von Bauteilspannvorrichtungen genutzt werden kann.
Die Erfindung ist auch realisiert in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, welche zusätzlich eine weitere Sensoreinheit zum Detektieren der Markierung in Schweißrichtung nach der Schweißstelle sowie eine Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Schweißposition des Laserstrahls quer zur Schweißrichtung aus der Lage quer zur Schweißrichtung der vor und nach der Schweißstelle detektierten Markierung aufweist. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Bewegungseinheit zum Bewegen des Laserschweißkopfs bzw. des Laserstrahls relativ zum Werkstück quer zur Schweißrichtung und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Bewegungseinheit zur Positionierung des Laserstrahls an der ermittelten Schweißposition. Durch das Ermitteln der Lage der Markierung quer zur Schweißrichtung vorlaufend und nachlaufend zur Schweißstelle kann der Laserstrahl auch beim Auftreten von Torsion oder Verspannungen im Werkstück mittig im Fügespalt positioniert werden. Dazu ist entweder der gesamte Laserschweißkopf bewegbar an der Vorrichtung angebracht, oder der Laserschweißkopf ist als Scanner-Schweißkopf ausgeführt, in dem eine Positionierung des Laserschweißkopfs über Scannerspiegel erfolgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensoreinheit zum Detektieren des Fügespalts und/oder die weitere Sensoreinheit zum Detektieren der beim Schweißen am Werkstück gebildeten Schweißnaht sowie bevorzugt von deren Nahtgeometrie ausgelegt. Hierdurch können sowohl die Spaltbreite des Fügespalts bestimmt als auch Aussagen über die Qualität der Schweißnaht getroffen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein in Schweißrichtung vor der Schweißstelle angeordnetes Markierungsgerät zum Aufbringen mindestens einer zu dem Fügespalt in dem Werkstück versetzten Markierung vorgesehen. Das Markierungsgerät bringt die Markierung während des Schweißprozesses auf das Werkstück auf, welches für diesen Prozess bereits in Schweißrichtung ausgerichtet ist. Daher kann auf einfache Weise ein Markieren parallel zum Fügespalt erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Markierungsgerät ausgelegt, die Markierung kontinuierlich oder in vorgebbaren zeitlichen Abständen auf das Werkstück aufzubringen. Wird eine kontinuierliche Markierung aufgebracht, so ist sichergestellt, dass diese zu jedem Zeitpunkt während des Schweißprozesses detektiert werden kann. Es ist aber auch möglich, das Aufbringen der Markierung während kurzer Zeitintervalle zu unterbrechen, wodurch ein Muster entsteht, welches bei der Detektion Aussagen über den Schweißprozess, insbesondere über die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks bzw. des Bearbeitungskopfs zulässt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Markierungsgerät als Laserbeschriftungseinheit oder als Druckvorrichtung mit einer Düse zum Aufbringen eines Farbstoffs ausgebildet. In beiden Fällen kann die Markierung aufgebracht werden, ohne dass dieses mit mechanischen Bauteilen in Berührung kommt, welche gegebenenfalls Verspannungen in dem Werkstück bewirken könnten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Markierungsgerät ausgelegt, zwei Markierungen an gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts auf das Werkstück aufzubringen, und die Auswerteeinheit ist ausgelegt, aus dem Abstand der Markierungen quer zur Schweißrichtung die Spaltbreite des Fügespalts zu ermitteln. Hierdurch kann eine ggf. auftretende Spaltaufweitung detektiert und Maßnahmen zur deren Korrektur können eingeleitet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind die Sensoreinheit und/oder die weitere Sensoreinheit als Kamerasystem mit einer Lichtschnitteinheit oder einer Auflichteinheit ausgebildet. Bei einer Auflichteinheit wird die Werkstückoberfläche mit Leuchtdioden homogen ausgeleuchtet, sodass die Lage des Fügespalts quer zur Schweißrichtung am Ort der Sensoreinheit mit Hilfe einer Kamera vermessen werden kann. Bei einer Lichtschnitteinheit wird eine Laserlinie auf die Werkstückoberfläche projiziert, wodurch auch der Abstand der Werkstückoberfläche zur Sensoreinheit bestimmt werden kann. In beiden Fällen wird als Detektor eine Kamera verwendet, z. B. eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine in Schweißrichtung vor der Schweißstelle angeordnete Spanneinrichtung zum Einspannen des Werkstücks quer zur Schweißrichtung, deren Einspannkraft in Abhängigkeit von einer ermittelten Spaltbreite des Fügespalts geregelt wird. Die Spaltbreite kann hierbei wie oben dargestellt anhand des Abstandes zwischen zwei an gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts aufgebrachten Markierungen ermittelt werden. Durch Abbilden des Fügespalts mittels der Sensoreinheit kann die Spaltbreite auch direkt vermessen werden. Es versteht sich, dass zur Überprüfung der Messresultate bzw. zur Erhöhung der Genauigkeit beide Möglichkeiten auch gemeinsam zum Einsatz kommen können.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigt:
Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laserschweißen an einem rohrförmigen Werkstück.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum kontinuierlichen Laserschweißen eines Werkstücks 2 in Form eines Rohres. Das Werkstück 2 wird in einer Schweißrichtung 3 verschoben, wobei ein an dem Werkstück 2 gebildeter Fügespalt 4 an einer Schweißstelle 5 unter Ausbildung einer Schweißnaht 6 verschweißt wird. An der Schweißstelle 5 befindet sich der Fokuspunkt eines auf das Werkstück 2 fokussierten Laserstrahls 7, der von einem Laserbearbeitungskopf 8 erzeugt wird. Der Laserbearbeitungskopf 8 ist in Schweißrichtung 3 ortsfest angeordnet und mittels einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Bewegungseinheit 9 quer zur Schweißrichtung 3 bewegbar. Die Bewegungseinheit 9 ist erforderlich, um den Laserstrahl 7 auch bei einer Abweichung des Fügespalts 4 quer zur Schweißrichtung 3 von einer Ideallage 10 (gestrichelte Linie) exakt mittig zum Fügespalt 4 zu positionieren. Diese Abweichung ist in der Figur zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt.
Um eine solche mittige Positionierung zu erreichen, muss die Lage des Fügespalts 4 quer zur Schweißrichtung 3 am Ort des Laserbearbeitungskopfs 8 ermittelt werden.
Hierzu ist in Schweißrichtung 3 vor der Schweißstelle 5 eine Sensoreinheit 11 vorgesehen, welche als Kamerasystem mit Lichtschnitteinheit ausgelegt ist. Die Sensoreinheit 11 kann jedoch die Lage des Fügespalts 4 nur an einem Ort in Schweißrichtung 3 ermitteln, welcher einen Abstand zur Schweißstelle 5 aufweist. Tritt zwischen der Sensoreinheit 11 und dem Laserschweißkopf 8 in Schweißrichtung 3 eine Torsinn oder Verspannung im Werkstück 2 auf, so trifft der Laserstrahl 7 nicht exakt an der eine Schweißposition P definierenden Mitte des Fügespalts 4 quer zur Schweißrichtung 3 auf den Fügespalt 4 und es kommt zu einem (nicht gezeigten) Versatz zwischen Schweißnaht 6 und Fügespalt 4.
Um dieses Problem zu vermeiden, umfasst die Vorrichtung 1 eine weitere Kamera mit Lichtschnitteinheit als weitere Sensoreinheit 12, die in Schweißrichtung 3 nach der Schweißstelle 5 angeordnet ist, sowie ein Markierungsgerät 13, welches in Schweißrichtung 3 vor der Sensoreinheit 11 angeordnet ist. Das Markierungsgerät 13 ist als Laserbeschriftungseinheit ausgelegt und bringt an beiden Seiten des Fügespalts 4 zu diesem versetzt und parallel zu diesem jeweils eine Markierung 14a, 14b auf. Die Markierungen 14a, 14b werden sowohl von der Sensoreinheit 11 vorlaufend zur Schweißstelle 5 als auch von der weiteren Sensoreinheit 13 nachlaufend zur Schweißstelle 5 detektiert.
Die von den Sensoreinheiten 11, 12 gelieferten Detektionsdaten werden an eine mit den Sensoreinheiten 11, 12 in Verbindung stehende Auswerteeinheit 15 übermittelt und dort zur Ermittlung der Lage der Markierungen 14a, 14b quer zur Schweißrichtung 3 ausgewertet. Die Auswerteeinheit 15 ermittelt nachfolgend den lateralen Versatz zwischen der Lage der Markierungen 14a, 14b vorlaufend und nachlaufend zur Schweißstelle 5 sowie deren relative Lage zum Fügespalt 4 und zur Schweißnaht 6. Aus diesen Daten kann die Lage des Fügespalts 4 quer zur Schweißrichtung 3 am Laserbearbeitungskopf 8 ermittelt werden und die Auswerteeinrichtung 15 kann dessen Bewegungseinrichtung 9 derart ansteuern, dass der Laserstrahl 7 exakt mittig zum Fügespalt 4 an der Schweißposition P positioniert ist. Durch die beiden Sensoreinheiten 11, 12, die Auswerteeinheit 15 und die Bewegungseinheit 9 wird somit ein Regelkreislauf zur Online-Positionierung des Laserstrahls 7 an der Schweißposition P im Fügespalt 4 während des Schweißprozesses gebildet.
Die im Nachlauf angeordnete weitere Sensoreinheit 12 kann zusätzlich die Geometrie der Schweißnaht 6 im Hinblick auf deren Breite, Nahtüberwölbung oder -einfall, Nahtlagenversatz bezüglich der Markierungen 14a, 14b, oberflächige Poren etc. ermitteln und daraus zusätzliche Informationen über den Schweißprozess gewinnen, welche ebenfalls zur Regelung des Schweißprozesses verwendet werden können, z. B. indem die Leistung des Laserstrahls 7 oder die Vorschubgeschwindigkeit in Schweißrichtung 3 verändert werden. Auch können durch Aufnahme eines Wärmebildes entlang der Schweißnaht 6 Rückschlüsse auf die Qualität der Schweißung gezogen werden.
An der im Vorlauf angeordneten Sensoreinheit 11 kann die Auswerteeinheit 15 den Abstand der Markierungen 14a, 14b quer zur Schweißrichtung 3 und dadurch die Spaltbreite des Fügespalts 4 ermitteln. Weicht diese von einer Soll-Spaltbreite ab, kann die Einspannkraft, welche von einer Spanneinrichtung 16 auf das Werkstück 2 ausgeübt wird, angepasst werden, bis die Soll-Spaltbreite erreicht ist.
Alternativ zum in der Figur gezeigten Aufbringen der Markierungen 14a, 14b während des Schweißprozesses können diese auch schon vorher auf das Werkstück 2 aufgebracht werden. So ist es besonders beim Profilschweißen vorteilhaft, wenn nicht das zum Schweißen bereits zusammengeführte Rohrprofil sondern das Bandmaterial vor dem Verformen markiert wird. Hierdurch kann ein sehr genau definierter Abstand der Markierungen von den Bandkanten eingestellt werden, die nach einem sich anschließenden Biegeprozess die Kanten des Fügespalts bilden.
Ebenfalls alternativ zu den in der Figur gezeigten, als durchgängige Linien aufgebrachten Markierungen 14a, 14b kann das Aufbringen der Markierungen auch in vorgebbaren Zeitintervallen unterbrochen werden, sodass sich markierte und unmarkierte Stellen auf dem Werkstück abwechseln und ein Muster bilden, welches ebenfalls von den Sensoreinheiten 11, 12 detektiert werden kann, um Aussagen über den Schweißprozess, insbesondere über die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 4 zu erhalten. Bei Kenntnis dieser Informationen kann Einfluss auf den Schweißprozess genommen und beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit geregelt werden.
Es versteht sich, dass alternativ zur Bewegung des Werkstücks 2 in Schweißrichtung 3 bei ortsfestem Laserbearbeitungskopf 8 auch das Werkstück 2 ortsfest angeordnet sein und zum Schweißen der Laserbearbeitungskopf 8 zusammen mit den Sensoreinheiten 11, 12 entlang der Schweißrichtung 3 verschoben werden kann. Auch eine kombinierte Bewegung von Laserbearbeitungskopf 8 und Werkstück 2 ist möglich. Ferner kann die oben beschriebene Vorrichtung nicht nur zum Profilschweißen, sondern auch z. B. zum Schweißen von Tailored Blanks verwendet werden. In jedem Fall können durch das Detektieren der Markierung(en) im Vorlauf und Nachlauf der Schweißstelle 5 sowie der Schweißnaht 6 und des Fügespalts 4 Schweißfehler vermieden und eine optimierte Regelung des Schweißprozess erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3632952 A1 [0002, 0002]
- JP 01181990 A [0003]
- JP 09182984 A [0003]

Claims

Verfahren zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlschweißen eines Werkstücks (2), insbesondere eines Rohrs, entlang einer Schweißrichtung (3) längs des Werkstücks (2), wobei in Schweißrichtung (3) vor einer Schweißstelle (5) an dem Werkstück (2) mindestens eine zu einem Fügespalt (4) in dem Werkstück (2) versetzte Markierung (14a, 14b) detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Markierung (14a, 14b) auch in Schweißrichtung (3) nach der Schweißstelle (5) detektiert wird und aus der Lage quer zur Schweißrichtung (3) der vor und nach der Schweißstelle (5) detektierten Markierung (14a, 14b) eine optimale Schweißposition (P) des Laserstrahls (7) quer zur Schweißrichtung (3) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (7) an der ermittelten Schweißposition (P) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zusätzlich zur Markierung (14a, 14b) in Schweißrichtung (3) vor der Schweißstelle (5) der Fügespalt (4) und/oder in Schweißrichtung (3) nach der Schweißstelle (5) die beim Schweißen im Werkstück (2) erzeugte Schweißnaht (6) sowie bevorzugt deren Nahtgeometrie detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Markierung (14a, 14b) vor dem Schweißvorgang auf das Werkstück (2) aufgebracht wird, bevorzugt an einem plattenförmigen Werkstück vor einem nachfolgenden Umformvorgang, insbesondere einem nachfolgenden Biegevorgang.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Markierung (14a, 14b) auf das Werkstück (2) als kontinuierliche Markierung oder als unterbrochene Markierung aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Markierung (14a, 14b) durch Laserbeschriften oder durch Aufsprühen eines Farbstoffs auf das Werkstück (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Ermitteln der Spaltbreite des Fügespalts (4) zwei Markierungen (14a, 14b) an gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts (4) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die ermittelte Spaltbreite zur Regelung einer Spanneinrichtung (16) zum Spannen des Werkstücks (2) quer zur Schweißrichtung (3) verwendet wird.
Vorrichtung (1) zum bevorzugt kontinuierlichen Laserstrahlschweißen eines Werkstücks (2), insbesondere eines Rohres, entlang einer Schweißrichtung (3) längs des Werkstücks (2), umfassend: einen Laserschweißkopf (8) zum Erzeugen eines Laserstrahls (7) zum Schweißen des Werkstücks (2) an einer Schweißstelle (5), und eine Sensoreinheit (11) zum Detektieren mindestens einer zu einem Fügespalt (4) in dem Werkstück (2) versetzten Markierung (14a, 14b) in Schweißrichtung (3) vor der Schweißstelle (5), gekennzeichnet durch eine weitere Sensoreinheit (12) zum Detektieren der Markierung (14a, 14b) in Schweißrichtung (3) nach der Schweißstelle (5), sowie eine Auswerteeinheit (15) zum Ermitteln einer optimalen Schweißposition (P) des Laserstrahls (7) quer zur Schweißrichtung (3) aus der Lage quer zur Schweißrichtung (3) der vor und nach der Schweißstelle (5) detektierten Markierung (14a, 14b).
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend eine Bewegungseinheit (9) zum Bewegen des Laserstrahls (7) relativ zum Werkstück (2) quer zur Schweißrichtung (3), und eine Steuereinheit (15) zur Ansteuerung der Bewegungseinheit (8) zur Positionierung des Laserstrahls (7) an der ermittelten Schweißposition (P).
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Sensoreinheit (11) zum Detektieren des Fügespalts (4) und/oder die weitere Sensoreinheit (12) zum Detektieren der beim Schweißen am Werkstück (2) gebildeten Schweißnaht (6) sowie bevorzugt von deren Nahtgeometrie ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welche ein in Schweißrichtung (3) vor der Schweißstelle (5) angeordnetes Markierungsgerät (13) zum Aufbringen mindestens einer zu dem Fügespalt (4) in dem Werkstück (2) versetzten Markierung (14a, 14b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher das Markierungsgerät (13) ausgelegt ist, die Markierung (14a, 14b) kontinuierlich oder in vorgebbaren zeitlichen Abständen auf das Werkstück (2) aufzubringen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei welcher das Markierungsgerät (13) als Laserbeschriftungseinheit oder als Druckvorrichtung mit einer Düse zum Aufsprühen eines Farbstoffs ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welcher das Markierungsgerät (13) ausgelegt ist, zwei Markierungen (14a, 14b) an gegenüberliegenden Seiten des Fügespalts (4) auf das Werkstück (2) aufzubringen, und bei der die Auswerteeinheit (15) ausgelegt ist, aus dem Abstand der Markierungen (14a, 14b) quer zur Schweißrichtung (3) die Spaltbreite des Fügespalts (4) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei welcher die Sensoreinheit (11) und/oder die weitere Sensoreinheit (12) als Kamerasystem mit Lichtschnitteinheit oder mit Auflichteinheit ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, welche eine in Schweißrichtung (3) vor der Schweißstelle (5) angeordnete Spanneinrichtung (16) zum Einspannen des Werkstücks (2) quer zur Schweißrichtung (3) umfasst, deren Einspannkraft in Abhängigkeit von einer ermittelten Spaltbreite des Fügespalts (4) geregelt wird.