Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln der Vorschubgeschwindigkeit eines Drahts aus abschmelzendem Material bei einem Laserlöt- oder Laserschweißverfahren, bei dem der Draht mit einem Laserstrahl einer Lasereinheit aufgeschmolzen wird und mit einer mittleren Vorschubgeschwindigkeit in Richtung eines zu bearbeitenden Werkstücks gefördert wird, und dass eine Spannung zwischen dem Draht und dem Werkstück gemessen wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Laserlöt- oder Laserschweißvor- richtung, mit einer Lasereinheit zum Aufschmelzen eines Drahts aus abschmelzendem Material, einer Drahtvorschubeinrichtung zur Förderung des Drahts mit einer Vorschubgeschwindigkeit in Rich- tung eines zu bearbeitenden Werkstücks, und mit einer Schaltung zur Messung der Spannung zwischen dem Draht und dem Werkstück.

Die Erfindung bezieht sich auf Laserlöt- und Laserschweißverfah- ren, bei welchen der Draht aus abschmelzendem Material automa- tisch in den Brennpunkt des Lasers bewegt wird, wo das Material des Drahts aufgeschmolzen wird und zur Verbindung von zumindest zwei Werkstücken oder zur Beschichtung der Oberfläche oder zur additiven Fertigung eines Werkstücks eingesetzt wird. Im Gegen- satz zum Laserschweißen, bei dem auch das Material der zu ver- bindenden Werkstücke oder des zu beschichtenden Werkstücks aufgeschmolzen wird, kommt es beim Laserlöten zu keiner wesent- lichen AufSchmelzung des Materials des Werkstücks. Wenn der Draht aus abschmelzendem Material vorgewärmt wird, kann die Ab- schmelzleistung erhöht werden. Man spricht dabei von Heiß- drahtanwendungen (Heißdrahtlöten oder Heißdrahtschweißen) im Gegensatz zu Kaltdrahtanwendungen (Kaltdrahtlöten oder Kalt- drahtschweißen), bei welchen der Zusatzwerkstoff nicht vorge- wärmt wird.

Beim Laserlöten und Laserschweißen ist es sehr wichtig, die Vor- schubgeschwindigkeit des Drahts konstant zu halten und den ab- schmelzenden Zusatzwerkstoff immer in Kontakt mit dem flüssigen Schmelzbad zu halten. Dies ist nötig um den Löt- oder Schweißprozess stabil zu halten, den Heißdrahtstrom aufrecht zu erhalten und ein Aufbrechen des Kurzschlusses mit Entstehung ei- nes Lichtbogens in jedem Fall zu vermeiden. Ein Aufbrechen des Kurzschlusses während des Löt- oder Schweißprozesses kann zu un- terschiedlichsten Fehlstellen der Schweißnaht oder Lötnaht füh- ren, wie beispielsweise Poren, Lunker, unregelmäßige Materialein- oder -aufbringung, thermische Unregelmäßigkeiten, optische Unregelmäßigkeiten, unterschiedlicher Einbrand, Gefüge- fehler usw. Insbesondere bei einer zum Werkstück vertikalen Po- sitionsänderung des Löt- oder Schweißroboters bzw. des Werkstücks oder bei falschen Parametereinstellungen, wie z.B. einem zu hohen Strom zum Vorwärmen des Drahts bei Heißdrahtan- wendungen, kann es zu einem unerwünschten Aufbrechen des Kurz- schlusses zwischen Draht und Schmelzbad kommen. Durch die Verwendung eines speziellen Laserlöt- bzw. Laserschweißkopfs mit einem vorlaufenden taktilen Sensor, der die Position des Schweißkopfs regelt, kann ein Aufbrechen des Kurzschlusses auf- grund von Positionsänderungen des Schweißkopfs zum Werkstück verhindert werden. Störungen des Löt- oder Schweißprozesses auf- grund falscher oder ungeeigneter Parametereinstellungen oder Än- derungen der thermischen Verhältnisse beim Löt- oder Schweißprozess können dadurch jedoch nicht verhindert werden.

Aus der DE 4412 093 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Laserschweißmaschine bekannt geworden, wobei zur Gewährleistung einer genauen Führung der Laserschweißmaschi- ne auch bei unebenen Werkstückoberflächen der Fokussierkopf samt Zuführeinrichtung für den Schweißdraht über einen Zustellmotor senkrecht zum Werkstück bewegt wird.

Die EP 1125 672 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich- tung zum Fügen von Werkstückteilen mittels eines Laserstrahls, bei welchen der Draht als mechanisches Tastelement verwendet wird, wobei die Drahtspitze kraftschlüssig entlang der Werkstü- ckoberfläche geführt wird.

Die EP 3560 649 Al beschreibt ein Heißdrahtschweißverfahren, bei dem verschiedene Schweißparameter zur Regelung der Position des Werkstücks zur Lasereinheit und zur Vorwärmung des Drahtes herangezogen werden.

Die EP 3170 613 A2 beschreibt ein Laserschweißverfahren, bei dem der Draht vorgewärmt wird. Dabei wird bei Erfassung eines Kontakts des Drahts mit dem Werkstück der Vorschub gestoppt. Zu- sätzlich wird die Kraft am Draht gemessen und bei steigender Kraft die Heizleistung des Drahts erhöht und bei sinkender Kraft die Heizleistung verringert.

Die US 4467 176 A beschreibt ebenfalls eine Heißdrahtanwendung, wobei die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts und der für die Er- wärmung des Drahts gelieferte Strom entsprechend gesteuert wer- den, dass sie mit der Zeit synchron zueinander ansteigen.

Aus der US 2010/0176109 Al ist bei einem Laserlötverfahren die Steuerung eines elektrischen Heizstroms in Abhängigkeit eines Kontakts des Drahtendes mit dem Werkstück bekannt geworden. Der Kontakt des Drahts wird über die Spannung zwischen Draht und Werkstück erfasst.

Schließlich beschreibt die US 2013/092667 Al ein Laserschweiß- verfahren, wobei zur Verhinderung eines Aufbruchs des Kurz- schlusses und der Bildung eines Lichtbogens zwischen Draht und Werkstück die Heizleistung des Drahts entsprechend geregelt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens zum Steuern oder Regeln der Vor- schubgeschwindigkeit eines Drahts aus abschmelzendem Material bei einem Laserlöt- oder Laserschweißverfahren und einer Laser- löt- oder Laserschweißvorrichtung, welche in einfacher Weise ge- währleisten, dass der Draht aus abschmelzendem Material möglichst permanent in das Schmelzbad eintaucht und wirkungsvoll zumindest ein längeres Aufbrechen des Kurzschlusses und die Bil- dung eines Lichtbogens verhindert wird. Das mit dem Laserlöt- oder Laserschweißverfahren erzielte Ergebnis soll möglichst hohe Qualität aufweisen. Die Erfindung soll sowohl bei Verfahren ohne Vorwärmung des Drahts (Kaltdrahtanwendung) als auch bei Verfah- ren mit einer Vorwärmung des Drahts (Heißdrahtanwendung) ein- setzbar sein. Nachteile bekannter Verfahren oder Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch, dass in Abhängigkeit der gemessenen Spannung die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts vorübergehend auf eine vorgegebene Boostgeschwindigkeit erhöht wird, indem die Vor- schubgeschwindigkeit des Drahts bei Überschreitung eines defi- nierten Spannungsgrenzwerts auf die vorgegebene Boostgeschwindigkeit erhöht wird, und spätestens mit Unter- schreitung des Spannungsgrenzwerts die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts wieder reduziert wird. Durch die vorübergehende Erhö- hung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit der gemessenen Spannung zwischen Draht und Werkstück kann das Aufbrechen des Kurzschlusses zwischen Draht und Werkstück verhindert werden oder zumindest sichergestellt werden, dass der Kurzschluss nur über sehr kurze Zeitspannen andauert und danach wieder geschlos- sen wird. Im Falle eines auftretenden Kurzschlusses sinken die Spannung sowie der Widerstand in Echtzeit ab und im Falle eines aufbrechenden Kurzschlusses steigen die Spannung sowie der Wi- derstand in Echtzeit an. Somit sind die Spannung und der Wider- stand ideale Echtzeit-Messgrößen zur Bestimmung, ob ein Kurzschluss vorliegt oder ob kein Kurzschluss vorliegt. Ferner kann eine derartige Echtzeit-Messgröße, wie die Spannung oder der Widerstand, ohne großen Aufwand zum Steuern oder Regeln in Echtzeit verwendet werden. Das Verfahren lässt sich sowohl bei Kaltdrahtanwendungen als auch bei Heißdrahtanwendungen einsetzen und ist sehr einfach implementierbar. Bei Heißdrahtanwendungen kann die üblicherweise vorhandene elektronische Schaltung zum Einprägen eines Stroms in den Draht auch zum Messen der Spannung zwischen Draht und Werkstück verwendet werden. Bei Kaltdrahtan- wendungen muss allenfalls die Schaltung zur Messung der Spannung zwischen Draht und Werkstück hinzugefügt werden. Durch die lau- fende Messung und Auswertung der Spannung zwischen Draht und Werkstück und bei Bedarf die vorübergehende Erhöhung der Vor- schubgeschwindigkeit des Drahts auf die vorgegebene Boostge- schwindigkeit, dem sogenannten Boost-Vorgang, können zumindest länger andauernde Kurzschlüsse verhindert werden. Je rascher die Spannungsmessung und je dynamischer der Drahtvorschub ausgeführt wird, desto kürzer kann die Dauer allfälliger Aufbrüche des Kurzschlusses zwischen dem Draht und dem Werkstück gehalten wer- den. Insbesondere durch sogenannte hochdynamische Antriebsmoto- ren für den Vorschub des Drahts, also Motoren mit einer sehr hohen Beschleunigung und Geschwindigkeit, sind optimale Ergeb- nisse erzielbar. Mit modernen Direktantrieben ohne Getriebe kön- nen optimale Werte erzielt werden. Die vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit des Drahts kann auch laufend mit der tatsächlichen Vorschubgeschwindigkeit verglichen werden und so- mit eine Regelung der Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt wer- den oder auch ohne Kontrolle eingestellt oder vorgegeben werden entsprechend einer Steuerung.

Dass die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts bei Überschreitung eines definierten Spannungsgrenzwerts auf die vorgegebene Boost- geschwindigkeit erhöht wird, und spätestens mit Unterschreitung des Spannungsgrenzwerts die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts wieder reduziert wird, stellt eine einfach durchzuführende Vari- ante des Verfahrens dar. Der Spannungsgrenzwert wird so gewählt, dass ein Kurzschlussaufbruch möglichst rasch aber auch möglichst zuverlässig erkannt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorschubgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Boostgeschwin- digkeit erhöht wird, welche im Mittel mindestens 50 % über der mittleren Vorschubgeschwindigkeit vor der Erhöhung liegt. Dies stellt einen in der Praxis akzeptablen Wert für die Boostge- schwindigkeit dar. Natürlich ist es von Vorteil, wenn die Boost- geschwindigkeit möglichst hoch ist und die

Geschwindigkeitsänderung, also die Beschleunigung ebenfalls mög- lichst hoch ist. Diese Anforderungen schlagen sich allerdings auch in einem meist höheren Preis für den Antrieb für die Draht- förderung nieder. Insbesondere Werte von mindestens 10 m/min für die Boostgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsänderungen von min- destens 2000 m/min/s sind von Vorteil.

Bei einem Heißdrahtverfahren wird zum Vorwärmen des Drahts ein Strom in den Draht eingebracht, und eine resultierende Spannung gemessen, wobei in Abhängigkeit dieser gemessenen Spannung die Vorschubgeschwindigkeit vorübergehend auf die vorgegebene Boost- geschwindigkeit erhöht wird. Wie bereits oben erwähnt, kann beim Heißdrahtverfahren der Strom zum Vorwärmen des Drahts und die somit vorhandene Vorwärmespannung als Messspannung zwischen Draht und Werkstück verwendet werden, wodurch der Aufwand für das Verfahren sehr gering gehalten werden kann.

Dabei kann zusätzlich der Strom durch den Draht gemessen werden, und aus der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom ein Wi- derstand ermittelt werden und bei Überschreitung eines Wider- standsgrenzwerts die Vorschubgeschwindigkeit auf die vorgegebene Boostgeschwindigkeit erhöht werden, und die Vorschubgeschwindig- keit spätestens mit Unterschreitung des Widerstandsgrenzwerts wieder reduziert werden. Dies stellt eine weitere Ausführungs- form des Verfahrens dar, bei der ebenso rasch auf drohende Auf- brüche des Kurzschlusses zwischen Draht und Schmelzbad reagiert werden kann.

Vorteilhafterweise wird die Vorschubgeschwindigkeit eine vorge- gebene Zeitdauer nach der Erhöhung auf die Boostgeschwindigkeit zumindest einmal um einen vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeits- betrag reduziert. Dabei wird die Vorschubgeschwindigkeit nach der Erhöhung auf die Boostgeschwindigkeit stufenweise mit einer oder mehreren Stufen verringert, anstatt dass die Vorschubge- schwindigkeit gleich wieder auf den Wert vor der Erhöhung auf die Boostgeschwidnigkeit reduziert wird. Durch die schrittweise, langsamere Verringerung der Drahtvorschubgeschwindigkeit kann die Dauer eines Kurzschlusses noch weiter verringert werden, da es zu einem geringeren Überschwingen und eventuell zu einem ge- ringeren Unterschwingen der Vorschubgeschwindigkeit kommt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Vorschubge- schwindigkeit mit Unterschreitung des Spannungsgrenzwerts oder des Widerstandsgrenzwerts wieder auf die mittlere Vorschubge- schwindigkeit vor der Erhöhung reduziert. Sobald also wieder ein Kurzschluss zwischen Draht und Werkstück erkannt wird, erfolgt eine Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Werte vor dem Aufbrechen des Kurzschlusses.

Weitere Verbesserungen des Laserlöt- oder Laserschweißverfahrens können dadurch erzielt werden, dass die Vorschubgeschwindigkeit mit Unterschreitung des Spannungsgrenzwerts oder des Wider- standsgrenzwerts auf eine um einen vorgegebenen Vorschubge- schwindigkeitsbetrag erhöhte mittlere Vorschubgeschwindigkeit reduziert bzw. eingestellt wird. Durch diese Maßnahme können ge- wisse Prozessparameter bei unerwünschten Positionsabweichungen des Bauteils oder falsch eingestellten thermischen Verhältnisse des Löt- oder Schweißprozesses automatisch angepasst werden. Durch die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit um einen vorgege- benen Betrag nach jedem Boost-Vorgang kann eine Anpassung nach nur wenigen Kurzschlussaufbrüchen erzielt werden und es können zukünftige weitere Kurzschlussaufbrüche verhindert werden. Der jeweilige Vorschubgeschwindigkeitsbetrag, um welchen die Vor- schubgeschwindigkeit nach einem Kurzschlussaufbruch erhöht wird, wird entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten gewählt oder er- mittelt oder automatisch anhand von Algorithmen berechnet.

Die um den Vorschubgeschwindigkeitsbetrag erhöhte mittlere Vor- schubgeschwindigkeit kann nach Ablauf einer definierten Zeit- spanne zumindest einmal um einen vorgegebenen

Vorschubgeschwindigkeitsbetrag reduziert werden, bis die mittle- re Vorschubgeschwindigkeit wieder erreicht wird. Durch diese Maßnahme kehrt die Vorschubgeschwindigkeit zumindest nach einer gewissen Zeitperiode wieder auf die ursprünglich eingestellten und gewählten Werte zurück. Dadurch kann das Laserlöt- oder La- serschweißverfahren nach einer kurzzeitigen Störung der Position oder Prozessparameter wieder mit den ursprünglichen Einstellun- gen fortgesetzt werden.

Bei einer Heißdrahtanwendung kann zusätzlich der Strom durch den Draht gesteuert oder geregelt werden, indem der Strom nach Erhö- hung der Vorschubgeschwindigkeit auf die Boostgeschwindigkeit reduziert wird. Je höher der Stromfluss durch den Draht, desto höher ist die Abschmelzleistung des Drahts, und desto eher kann hin zu einem Kurzschlussaufbruch gesteuert oder geregelt werden. Je niedriger der Stromfluss durch den Draht, desto geringer ist die Abschmelzleistung des Drahts, und desto eher kann hin zu ei- nem Kurzschluss gesteuert oder geregelt werden. Durch die schrittweise Absenkung des Stroms zum Vorwärmen des Drahts, der sogenannten Heißdrahtstromanpassung, nach jedem Kurzschluss bzw. Boost-Vorgang wird eine Anpassung der Prozessparameter erzielt und werden zukünftige Kurzschlüsse noch wahrscheinlicher verhin- dert. Die Reduktion des Stroms erfolgt vorzugsweise um einen vorgegebenen und definierten Strombetrag, welcher je nach Pro- zess ermittelt werden kann.

Wenn zusätzlich die Vorschubgeschwindigkeit des Drahts erfasst und daraus ein Rauschsignal generiert wird, und bei Überschrei- tung einer Rauschsignalschwelle die Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit deaktiviert wird, kann eine fehlerhafte Detektion eines Kurzschlusses verhindert und das Verfahren noch sicherer gestaltet werden. Dadurch können Störeinflüsse redu- ziert werden und fehlerhafte Auslösungen des Boost-Vorgangs durch falsche Kurzschluss-Detektionen vermieden werden.

Wenn bei Überschreitung der Rauschsignalschwelle eine Warnung ausgegeben wird, kann der Anwender des Verfahrens über die Qua- lität der Drahtförderung informiert und bei unzulässig hohen Rauschsignalen auch ein Stoppen des Laserlöt- oder Laserschweiß- prozesses empfohlen oder durchgeführt werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Laserlöt- oder Laserschweißvorrichtung, welche eine Steuer- oder Regeleinrichtung aufweist, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Eine derartige Vorrichtung ist mit relativ geringem Aufwand realisierbar. Ins- besondere bei Heißdrahtanwendungen kann die ohnedies vorhandene Einrichtung zum Anlegen eines Stroms an den Draht auch zur Er- fassung der Spannung zwischen dem Draht und dem Werkstück zur Erkennung des Kurzschlusses verwendet werden. Aber auch bei Kaltdrahtanwendungen hält sich der Aufwand in Grenzen. Wichtig dabei ist, dass die Erkennung des Kurzschlusses möglichst rasch erfolgt und die Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindig- keit auch mit einer möglichst hohen Beschleunigung erfolgt. Zu den weiteren erzielbaren Vorteilen wird auf die obige Beschrei- bung des Verfahrens verwiesen.

Vorteilhafterweise ist die Drahtvorschubeinrichtung durch einen getriebelosen Direktantrieb gebildet. Durch einen derartigen Di- rektantrieb ist eine besonders rasche Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit mit einer hohen Beschleunigung mög- lich. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Drahtvorschubeinrich- tung zur Förderung des Drahts mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 10 m/min und vorzugsweise mit einer Geschwindig- keitsänderung von mindestens 2000 m/min/s ausgebildet. Derartige hochdynamische Antriebe sind für die Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun- gen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Laserlöt- oder Laserschweißvorrichtung mit einer Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahts aus abschmelzendem Material;

Fig. 2 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 die zeitlichen Verläufe der Position des Löt- oder Schweißkopfs in z-Richtung, der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit und des Stroms am Draht gemäß einer sechs- ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 die zeitlichen Verläufe der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit, des Widerstands und des Stroms am Draht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 die zeitlichen Verläufe der Position des Löt- oder Schweißkopfs in z-Richtung, der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit, des Widerstands und des Stroms am Draht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 10 die zeitlichen Verläufe der Position des Löt- oder

Schweißkopfs in z-Richtung, der Spannung, der Vorschubge- schwindigkeit, des Widerstands, des Stroms am Draht, ei- nes ermittelten Rauschsignals und eines Warnsignals, wenn eine gewisse Rauschsignalschwelle überschritten wird, ge- mäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Laserlöt- oder Laserschweißvorrichtung 1 mit einer Steuerung oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts 4 aus abschmelzendem Material dargestellt. Der Draht 4 aus abschmelzendem Material wird vom Laserstrahl L einer Lasereinheit 2 aufgeschmolzen, um zumindest zwei Werkstücke 5 miteinander zu verbinden oder eine Beschichtung auf einem Werkstück 5 herzustellen oder zur additi- ven Fertigung eines Werkstücks 5 zu verwenden. Zu diesem Zweck wird der Draht 4 von einer Drahttrommel 7 über eine Drahtvor- schubeinrichtung 3 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindig- keit v _D in den Brennpunkt oder Auftreffpunkt des Laserstrahls L am Werkstück 5 gefördert und dort durch die Energie des Laser- strahls L aufgeschmolzen. Beim Laserschweißen kommt es auch zu einem Aufschmelzen des Materials des zumindest einen Werkstücks 5, während es beim Laserlöten zu keiner wesentlichen Aufschmel- zung des Materials des Werkstücks 5 kommt. Zusätzlich kann der Draht 4 durch einen Strom I, der in der Drahtvorschubeinrichtung 7 an den Draht 4 gelegt wird, vorgewärmt werden (Heißdrahtlöten oder Heißdrahtschweißen). Beim Laserlöten und Laserschweißen ist es für die Prozessstabilität sehr wichtig, die Vorschubgeschwin- digkeit v _D des Drahts 4 konstant zu halten und den Draht 4 immer in Kontakt mit dem flüssigen Schmelzbad zu halten. Erfindungsge- mäß wird in einer Steuer- oder Regeleinrichtung 6 in Abhängig- keit der gemessenen Spannung U zwischen Draht 4 und Werkstück 5 die Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts 4 vorübergehend auf eine vorgegebene Boostgeschwindigkeit v _D/Boost erhöht. Vorteilhaf- terweise wird bei Überschreitung eines definierten Spannungs- grenzwerts U _G der Spannung U zwischen Draht 4 und Werkstück 5 die Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts 4 auf die vorgegebene Boostgeschwindigkeit v _D/Boost erhöht, und spätestens mit Unter- schreitung des Spannungsgrenzwerts U _G die Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts 4 wieder reduziert. Durch Berücksichtigung auch des Stroms I durch den Draht 4 kann auch ein Widerstand R ermittelt werden und bei Überschreitung eines Widerstandsgrenzwerts R _G die Vorschubgeschwindigkeit v _D auf die vorgegebene Boostgeschwindig- keit v _D/Boost erhöht werden und der Boost-Vorgang durchgeführt wer- den.

Fig. 2 zeigt die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vor- schubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Durch die Messung der Spannung U zwischen Draht 4 und Werkstück 5 kann ein ungewollter Kurzschlussaufbruch detektiert werden. Beispielsweise kann der Kurzschlussaufbruch mit Überschreitung eines definierten Span- nungsgrenzwerts U _G festgelegt werden. Der Kurzschlussaufbruch ist auch durch einen Einbruch des hier dargestellten Stroms I durch den Draht 4 ersichtlich. Die Messung des Stroms I ist aber nicht zwingend notwendig. In Abhängigkeit der gemessenen Spannung U und hier mit Überschreitung des definierten Spannungsgrenzwerts U _G wird die Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts 4 vorübergehend auf eine vorgegebene Boostgeschwindigkeit v _D/Bo0 st erhöht, wobei die Boostgeschwindigkeit v _D/Boost mindestens 50 % über der mittle- ren Vorschubgeschwindigkeit v _D,M vor der Erhöhung liegt, insbeson- dere mindestens 10 m/min beträgt. Im dargestellten Beispiel ist die Boostgeschwindigkeit v _D/Boost um ein Vielfaches höher als die mittlere Vorschubgeschwindigkeit v _D,M vor der Erhöhung, was aller- dings eine entsprechende Drahtvorschubeinrichtung erfordert. Die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit v _D auf die Boostgeschwindig- keit v _D/Boost erfolgt vorzugsweise möglichst rasch, also mit einer möglichst hohen Beschleunigung, vorzugsweise mit einer Geschwin- digkeitsänderung Δv _D /Δt von mindestens 2000 m/min/s. Dadurch wird dem Kurzschlussaufbruch wirkungsvoll entgegengewirkt, wodurch dieser nach einer Dauer Δt _KsA, welche im Ausführungsbeispiel un- verhältnismäßig lang dargestellt wurde, wieder beendet werden kann. Der Wiedereintritt des Kurzschlusses wird durch einen Zu- sammenbruch der gemessenen Spannung U und eine Unterschreitung des definierten Spannungsgrenzwerts U _G erkannt, worauf die Vor- schubgeschwindigkeit v _D wieder reduziert wird. Hier erfolgt nach dem Kurzschlussaufbruch und dem Boost-Vorgang eine Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit v _D wieder auf jene mittlere Vorschubge- schwindigkeit v _D,M des Drahts 4, welche vor dem Kurzschlussauf- bruch eingestellt war. Durch verschiedene Ereignisse, wie zum Beispiel einer äußeren Störung des Laserlöt- oder Laserschweiß- prozesses (z.B. einer Schwankung der Höhenposition, einem zu hoch eingestellten Strom I zum Vorwärmen des Drahts 4, Schwan- kungen der Löt- oder Schweißgeschwindigkeit, etc.) kann es er- neut zu einem Kurzschlussaufbruch kommen, wie in den Zeitdiagrammen ersichtlich. Sobald ein weiterer Kurzschlussauf- bruch detektiert wird, erfolgt wiederum ein Boost-Vorgang und eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit v _D des Drahts auf die Boostgeschwindigkeit v _D/Booost , wodurch die Dauer Δt _KSA des Kurz- schlussaufbruchs sehr gering gehalten werden kann.

Fig. 3 zeigt die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vor- schubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Dabei wird im Gegensatz zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2 beim Kurzschlussaufbruch die Vorschubgeschwindigkeit v _D eine vorgegebene Zeitdauer Ati nach der Erhöhung auf die Boostgeschwindigkeit v _D/Bo0 st um einen vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeitsbetrag Δv _D1 reduziert. Durch eine solche stufige Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit v _D kann eine sanftere Geschwindigkeitsreduktion und eine Verringerung eines Überschwingens bzw. eines Unterschwingens erzielt werden.

Fig. 4 zeigt die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vor- schubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Reduktion der Vorschubgeschwindigkeit v _D in mehreren Stufen erfolgt, bis der Kurzschlussaufbruch nach Ablauf der Dauer Δt _KsA beendet werden kann. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt dieses Ausführungsbeispiel ein mehrstufiges Verfahren zur Reduk- tion der Vorschubgeschwindigkeit v _D . Der zweite dargestellte Kurzschlussaufbruch ist kürzer, weshalb hier die Boostgeschwin- digkeit v _D/Boost nur einmal um den vorgegebenen Vorschubgeschwin- digkeitsbetrag Δv _D1 reduziert wird, bevor der Kurzschlussaufbruch nach der Dauer Δt _KSA beendet ist.

In Fig. 5 sind die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vor- schubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gemäß einer Variante wird hier die Vorschubgeschwindigkeit v _D mit Unter- schreitung des Spannungsgrenzwerts U _G nach Wiederherstellung des Kurzschlusses nach der Dauer Δt _KsA auf eine um einen vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeitsbetrag Δv _D2 erhöhte mittlere Vorschubge- schwindigkeit v _D,M reduziert. Durch dieses Hochregeln der mittle- ren Vorschubgeschwindigkeit v _D,M nach dem Kurschlussaufbruch kann eine Anpassung des Prozesses erzielt werden, wodurch zukünftige Kurzschlussaufbrüche besser verhindert werden können.

In Fig. 6 werden die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vorschubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß ei- ner fünften Ausführungsform der Erfindung mit einer Vorwärmung des Drahts 4 dargestellt. Hier wird der Strom I durch den Draht 4 so gesteuert oder geregelt, dass der Strom I nach dem Kurz- schlussaufbruch, also nach der Erhöhung der Vorschubgeschwindig- keit v _D auf die Boostgeschwindigkeit v _D,Boost beispielsweise um einen vorgegebenen Strombetrag Dΐ reduziert wird. Auch durch diese Maßnahme, welche auch mit der in Fig. 5 dargestellten Aus- führungsvariante kombiniert werden kann, wird eine entsprechende Anpassung des Prozesses erzielt und werden zukünftige Kurz- schlussaufbrüche eher verhindert.

Fig. 7 zeigt die zeitlichen Verläufe der Position z des Löt- oder Schweißkopfs in vertikaler Richtung zum Werkstück 5, der Spannung U, der Vorschubgeschwindigkeit v _D und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Wie anhand des Verlaufs des obersten Zeitdiagramms der z-Position ersichtlich ist, erfolgt eine Änderung der Position um die Höhe Dz und später wieder eine Reduktion der z-Position. Bei Detekti- on eines Kurzschlussaufbruchs wird, wie bereits anhand des Aus- führungsbeispiels gemäß Fig. 5 beschrieben, nach einer Wiederherstellung des Kurzschlusses nach der Dauer Δt _KsA die Vor- schubgeschwindigkeit v _D auf eine um einen vorgegebenen Vorschub- geschwindigkeitsbetrag Δv _D2 erhöhte mittlere

Vorschubgeschwindigkeit v _D,M reduziert. Zusätzlich wird hier nach Ablauf einer definierten Zeitspanne Δt ₂ die mittlere Vorschubge- schwindigkeit v _D,M nach dem Kurzschlussaufbruch zumindest einmal um einen vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeitsbetrag Δv _D3 redu- ziert, bis die mittlere Vorschubgeschwindigkeit v _D,M wieder er- reicht wird. Durch die schrittweise Erhöhung der mittleren Vorschubgeschwindigkeit v _D,M nach jedem Boost-Vorgang kann die Wahrscheinlichkeit neuerlicher Kurzschlussaufbrüche reduziert werden. Nach einer gewissen Zeitspanne Δt ₂ wird die mittlere Vor- schubgeschwindigkeit v _D,M wieder sukzessive auf den ursprünglich eingestellten Wert gesenkt. Ist zum Zeitpunkt des Erreichens der ursprünglichen mittleren Vorschubgeschwindigkeit v _D,M die Störung der z-Position noch vorhanden, kommt es wiederum zu einem Kurz- schlussaufbruch mit einem Boost-Vorgang mit anschließender wei- terer Erhöhung der mittleren Vorschubgeschwindigkeit v _D,M .

Fig. 8 zeigt die zeitlichen Verläufe der Spannung U, der Vor- schubgeschwindigkeit v _D , des Widerstands R und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Da- bei wird neben der Spannung U auch der Strom I erfasst und dar- aus der Widerstand R berechnen, und dieser in Echtzeit ausgewertet. Da es vor dem eigentlichen Kurzschlussaufbruch zu einem zuerst langsamen, und dann immer steiler ansteigenden Wi- derstand R kommt, kann auch dieser Anstieg oder aber auch die Änderungsgeschwindigkeit des Widerstands R überwacht werden. Überschreitet der Widerstand R einen vorgegebenen Widerstands- grenzwert R _G , kann ebenfalls der Boost-Vorgang mit der erhöhten Boostgeschwindigkeit v _D,Boost ausgelöst werden. Der Vorteil dieser Steuerungs- oder Regelungsvariante ist, dass hier der Kurschlus- saufbruch im Idealfall komplett verhindert werden kann. Es kommt also zu keinem Zeitpunkt zum Aufreißen der Schmelzbadbrücke bzw. des Kurzschlusses zwischen Draht 4 und Werkstück 5. Der Einfluss auf den Lötprozess oder Schweißprozess und auf die fertige Löt- oder Schweißnaht ist hier am geringsten.

Fig. 9 zeigt die zeitlichen Verläufe der z-Position des Löt- oder Schweißkopfs in vertikaler Richtung, der Spannung U, der Vorschubgeschwindigkeit v _D , des Widerstands R und des Stroms I am Draht 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Zu Beginn läuft der Laserlöt- oder Laserschweißprozess stabil und ohne Störungen mit definierter Vorschubgeschwindigkeit v _D und de- finiertem Strom I zum Vorwärmen des Drahts 4 ab. Die Spannung U ist annähernd Null. Wird die z-Position durch eine Änderung der Höhe Dz vergrößert, würde es bei weiterhin konstanter Vorschub- geschwindigkeit v _D zu Kurzschlussaufbrüchen kommen. Durch die Messung der Spannung und des Stroms I, Berechnung eines Wider- Stands R und Beobachtung des Überschreitens eines Widerstands- grenzwerts R _G kann gemäß dem in Fig. 8 beschriebenen Verfahren der Kurzschlussaufbruch wirkungsvoll verhindert werden. Nach dem Zurückkehren des Laser- oder Schweißkopfs in die ursprüngliche z-Position kommt es zu keinen Erhöhungen der Spannung U oder des Widerstands R und somit zu keinen Boost-Vorgängen und der Laser- löt- oder Laserschweißprozess läuft wieder stabil.

Schließlich zeigt Fig. 10 die zeitlichen Verläufe der z-Positi- on, der Spannung U, der Vorschubgeschwindigkeit v _D , des Wider- stands R, des Stroms I am Draht 4, eines ermittelten Rauschsignals v _D/noise und eines Warnsignals, wenn eine gewisse Rauschsignalschwelle v _D/noise , _S überschritten wird, gemäß einer wei- teren Ausführungsform der Erfindung. Hier erfolgt eine zusätzli- che Überwachung der aktuellen Vorschubgeschwindigkeit v _D auf Störungen bzw. Signalrauschen. Durch eine vorzugsweise hochdyna- mische Vorschubeinrichtung für den Draht 4, welcher vorzugsweise direkt ohne Getriebe mit dem Draht 4 gekoppelt ist, wird es mög- lich auch geringste Störungen in der Vorschubgeschwindigkeit v _D zu detektieren und diese dann entsprechend auszuwerten. Zum ei- nen hat eine Überwachung solcher kurzen Störspitzen grundsätz- lich auch ohne die Verwendung des erfindungsgemäßen Kurzschluss- Stabilisators Sinn, da das daraus generierte Rauschsignal v _D/noise Aufschluss über die allgemeine Qualität der Förderung des Drahts 4 gibt, und dementsprechend auch ein Warnsignal W für einen all- fälligen Prozess-Stopp generiert werden kann. Zum anderen ist es für eine stabile Funktion des Boost-Vorgangs in der Variante mit der Auswertung des Widerstands R zweckmäßig oder sogar erforder- lich, auch das Rauschsignal v _D/nolse auszuwerten und zu berücksich- tigen. Durch gewissen Störungen in der Förderstrecke des Drahts 4 bzw. falschen Einstellungen kann es zu ähnlichen Verläufen der Spannung U bzw. des Widerstands R kommen, wie bei einem bevor- stehenden Kurzschlussaufbruch. Dadurch würde ein Boost-Vorgang fälschlicherweise ausgelöst werden. Durch eine zusätzliche Aus- wertung des Rauschsignals v _D/noise kann dies verhindert werden und es werden nur tatsächliche Kurzschlussaufbrüche erkannt. Wenn das Rauschsignal v _D/noise eine Rauschsignalschwelle v _D/noise,S über- schreitet, kann ein Warnsignal W ausgegeben werden. Durch diesen Fehler sind Rückschlüsse auf die Qualität der Förderung des Drahts 4 möglich und es kann gegebenenfalls auch der Prozess ge- stoppt werden. Eine weitere Funktion dieses Warnsignals W wäre das automatische Umschalten des Auslösealgorithmus für den Kurz- schluss-Stabilisator. Steht das Warnsignal W auf F für „FALSE", kann der schnellere und wirkungsvollere Algorithmus über die Auswertung des Verlaufs des Widerstands R verwendet werden.

Steht das Warnsignal auf T für „TRUE", funktioniert die Auswer- tung des Verlaufs des Widerstands R nicht oder nicht optimal, und es wird der Auslösealgorithmus über die Detektion des tat- sächlichen Kurzschlussaufbruchs über die Spannung U verwendet. Durch eine Veränderung der z—Position des Werkstücks 5 oder Ro- boters kann es zum Aufreißen der Schmelzbadbrücke zwischen Draht 4 und Werkstück 5 bzw. Schmelzbad kommen. Das Warnsignal W steht auf T für „TRUE", somit wird der Boost-Vorgang durch die Messung der Spannung U ausgelöst. Die Generierung des Rauschsignals v _{D/noi- se} wird für die Dauer der Boost-Vorgänge vorzugsweise deaktiviert und erst nach Ablauf einer gewissen Wartezeit At _min zum Einschwin- gen aller Signalverläufe wieder gestartet.