WO2008080728A1

WO2008080728A1 - Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung mit mittel zum abbilden der reflektierten ringgeformten laserstrahlung auf einer sensoreinheit sowie verfahren zum justieren der fokuslage

Info

Publication number: WO2008080728A1
Application number: PCT/EP2007/063167
Authority: WO
Inventors: Reiner Ramsayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2009-06-27
Also published as: DE102007035715A1; EP2117761B1; EP2117761A1; JP5193226B2; KR20090094112A; ES2423952T3; KR101467956B1; JP2010514568A; US20100320177A1; US8546725B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung (1) mit mindestens einer Laserstrahlquelle (2), zum Beaufschlagen mindestens eines Werkstücks (12, 25) mit einem ringförmigen Laserfokus (26). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Mittel (29) zum Abbilden der von dem Werkstück (12, 25) reflektierten Laserstrahlung (20) auf einer Sensoreinheit (24) vorgesehen sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Justieren der Fokuslage eines ringförmigen Laserfokus (26) relativ zu mindestens einem Werkstück (12, 25).

Description

Beschreibung

Titel

Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung sowie Verfahren zum Jus- tieren der Fokuslage

Stand der Technik

Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen zum sogenannten axia- len Ringschweißen oder Ringhärten sind aus der DE 10 254 847 Al sowie der EP 1 508 397 Al bekannt. Die bekannten Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass mit Hilfe spezieller Optiken ein ringförmiger in einer Ebene liegender Laserfokus erzeugbar ist.

Daneben existieren Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen zum sogenannten umfänglichen Ringschweißen oder Ringhärten, wobei mittels dieser Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen ein sich entlang des Umfangs mindestens eines Werkstücks erstreckender Laserfokus erzeugbar ist. Insbesondere bei Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen zum Erzeugen eines umfänglichen Laserfokus ist die Einstellung der Fokuslage problematisch, insbesondere deshalb, weil der Laserfokus je nach Konstruktion der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung auf dem mindestens einen Werkstück, insbesondere auf der Fügestelle im Anlagebereich zweier Werkstücke von außen nicht einsehbar ist. Um den Laserstrahlbearbeitungsprozess nicht negativ zu beeinflussen, muss jedoch sichergestellt werden, dass das zu bearbeitende Werkstück exakt zum Laser- fokus positioniert ist und keinen Winkelfehler aufweist. Bei nicht exakter Positionierung resultiert eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung des Laserfokus, was sich nachteilig auf den Laserstrahlbearbeitungsprozess und das Prozessergebnis auswirkt.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass das Justieren der Fokuslage auf dem min- destens einen Werkstück erleichtert wird. Ferner besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein entsprechend optimiertes Verfahren zum Justieren der Fokuslage für einen ringförmigen Laserfokus vorzuschlagen.

Technische Lösung

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen rein verfahrensmäßig offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die von dem mindestens einen Werkstück reflektierte Laserstrahlung, also den insbesondere ringförmigen Laserlichtfleck auf dem Werkstück auf einer Sensoreinheit abzubilden, um somit eine Aussage über die Lage des ringförmigen Laserfokus relativ zu dem mindestens einen Werkstück treffen zu können und in der Folge manuell, oder wie später noch erläutert werden wird, automatisch den Laserfokus relativ zu dem mindestens einen Werkstück zu justieren, insbesondere durch aktive Beeinflussung des Laserstrahlengangs und/oder durch aktives Justieren des mindestens einen Werkstücks. Weicht die Position des Laserfokus von der optimalen Position ab, in der vorzugsweise eine gleichmäßige Intensitätsverteilung vor- herrscht, ist dies durch Auswertung der Abbildung erkennbar, beispielsweise dadurch, dass die Abbildung des insbesondere ringförmigen Laserlichtflecks unscharf ist, die absolute Position der Abbildung des Laserlichtflecks verschoben ist, und/oder die Breite, d.h. die radiale Erstreckung des ringförmigen Laserlichtflecks größer ist als in der optimalen Fokuslage. Der Laserstrahl und/oder die Werkstückposition kann solange nachgeregelt werden, bis die Schärfe der Abbildung und/oder die absolute Position der Abbildung und/oder die Breite der Abbildung und/oder die Intensität der Abbildung und damit des eigentlichen Laserfokus auf dem Werkstück optimiert ist. Durch das Vorsehen mindestens einer Sensoreinheit kann auf das unmittelbare Betrachten des Laserfokus auf dem Werkstück verzichtet werden.

Die erfindungsgemäße Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Justierverfahren eignen sich insbesondere für Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen, mit denen ein ringförmiger, beispielsweise kreisringförmiger Laserfokus am Umfang mindestens eines Werkstücks erzeugbar ist, beispielsweise um zwei Werkstücke miteinander zu verschweißen oder um mindestens ein Werkstück thermisch zu härten. Daneben ist der Einsatz einer Sensoreinheit zum Erfassen der Abbildung des Laserfokus auch bei Laserstrahlbearbei- tungsvorrichtungen einsetzbar, die zum Erzeugen eines in einer Ebene gelegenen ringförmigen Laserstrahlfokus ausgebildet sind. Bevorzugt wird der Laserfokus derart relativ zu dem Werkstück justiert, dass die Intensitätsverteilung innerhalb des ringförmigen Laserfokus auf dem Werkstück (und somit auch in der Abbildung auf der Sensoreinheit) zumindest näherungsweise konstant ist, um somit ein gleichmäßiges Erhitzen des mindestens einen Werkstücks im Bereich des ringförmigen, d.h. umfangsgeschlossenen Fokus zu ge- währleisten. Nach dem Konzept mit der Erfindung ausgebildeten Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung kann zum Schweißen, Härten, Anlassen, etc. von Werkstücken ausgebildet werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Mittel zum Abbilden der reflektierten Laserstrahlung auf einer Sensoreinheit einen Strahlenteiler umfassen, der die von dem mindestens einen Werkstück reflektierte Laserstrahlung als Beobachtungsstrahlengang in Richtung auf die Sensoreinheit umlenkt. Bevorzugt wird dabei die gesamte Fläche des ringförmigen Laserlichtflecks des Werkstücks auf der Sensoreinheit abgebildet.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der im Beobachtungsstrahlengang ein Axikon vorgesehen ist, über das der ringförmige Laserfokus auf die Sensoreinheitsebene projizierbar ist. Vorzugsweise ist gleichzeitig im eigentlichen Laserstrahlengang zwischen der mindestens einen Laserstrahlquelle und dem mindestens einen Werkstück ebenfalls ein Axikon zur Erzeugung eines ringförmigen Beobach- tungslaserstrahles vorgesehen, wobei vorzugsweise dieser ringförmige Laserstrahl, insbesondere nach Durchlaufen einer Fokussieroptik von einem Kegelspiegel nach radial innen oder radial außen auf den Außen- bzw. Innenumfang mindestens eines Werkstücks umgelenkt wird.

Zur Minimierung von Fremdlichteinflüssen ist eine Ausfüh- rungsform von Vorteil, bei der innerhalb des Beobachtungsstrahlengangs mindestens ein optischer Filter für die Laserwellenlänge, beispielsweise ein Bandpassfilter, ein Neutraldichtefilter, etc. vorgesehen ist.

Insbesondere zum Vermeiden einer Beschädigung der Sensoreinheit durch Abbilden eines ringförmigen Laserfokus mit einer zu hohen Intensität, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Lage des Laserfokus bzw. die Justierung der Position des Laserfokus relativ zu dem mindestens einen Werkstück mit einem Pilotlaserstrahl vorzunehmen, dessen Intensität vorzugsweise geringer ist als die des eigentlichen Bearbeitungslaserstrahls. Der Pilotlaserstrahl sollte so parametriert werden, dass er zwar von dem Werkstück reflektiert und auf der Sensoreinheit abgebildet wer- den kann, er jedoch das Werkstück nicht aufschmilzt. Wesentlich ist es, dass die Fokuslage des Pilotlaserstrahls der Fokuslage des Bearbeitungslaserstrahls entspricht, der Pilotlaserstrahl daher bevorzugt zumindest teilweise denselben optischen Weg zurücklegt, wie der eigentliche Bear- beitungslaserstrahl .

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Pilotlaserstrahl von derselben Laserstrahlquelle erzeugbar ist, die auch zum Erzeugen des Bearbeitungslaserstrahls vorgesehen ist. Alternativ ist es denkbar, neben der Bearbeitungslaserstrahlquelle eine Pilotlaserstrahlquelle vorzusehen, wobei der Pilotlaserstrahl geeignet in die Optik des Bearbeitungslaserstrahls eingekoppelt werden muss. Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Sensoreinheit mindestens eine, vorzugsweise mehrere Photodioden umfasst, wobei die mindestens eine Photodiode vorzugsweise für das IR-Strahlungsspektrum ausgelegt ist. Die Justierung des Laserstrahlfokus erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass der ringförmige, reflektierte Laserstrahl eine gleichmäßige Intensität aufweist. Bevorzugt ist die Sensoreinheit aus mehreren Photodioden gebildet, so dass die Positionsabweichung des Werkstücks bzw. des Laser- Strahlfokus aus den Einzelsignalen (Photoströmen) der Photodioden ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist eine Vier- Quadranten-Photodiode vorgesehen, bei der über eine einfache Auswertung auf die Fehlpositionierung geschlossen werden kann. Bei einer Fehlpositionierung des Laserfokus bzw. des Werkstücks weicht die tatsächliche Intensitätsverteilung von einer optimalen, gleichmäßigen Intensitätsverteilung ab, wodurch die unterschiedlichen Photodioden unterschiedlich große Photoströme abgeben. Gleichzeitig vergrößert sich auch die Ausdehnung, d.h. radiale Erstreckung der Abbildung der von dem Werkstück reflektierten Laserstrahlung aufgrund der Defokussierung. Ebenfalls ist es denkbar, als Sensoreinheit eine Digitalkamera (beispielsweise CCD, CMOs etc.) vorzusehen, wobei die Photodioden der Digitalkamera im IR-Strahlungsbereich oder im sichtbaren Strahlungs- bereich arbeitend ausgebildet sein können. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung der Abbildung mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware anhand einer Helligkeitsverteilung der Abbildung und/oder anhand der Schärfe der Abbildung oder der radialen Erstreckung des Laserstrahlrings.

Insbesondere für den Fall, dass als Sensoreinheit eine Digitalkamera eingesetzt wird, kann das Abbildungsergebnis mit einer geeigneten zusätzlichen Beleuchtung optimiert werden, beispielsweise koaxial durch die Optik hindurch oder durch eine extern der Optik angeordnete Beleuchtung.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Justierung der Fokuslage nicht manuell, sondern mittels einer Justiereinrichtung erfolgt, die die Relativlage zwischen dem Laserfokus und dem Werkstück in Abhängigkeit der von der Sensoreinheit erfassten Messdaten einstellt. Dabei ist die Justiereinrichtung vorzugsweise als Regelungsein- richtung ausgebildet und stellt vorzugsweise eine zumindest näherungsweise gleichmäßige Intensitätsverteilung der Laserstrahlung in Abhängigkeit des von der Sensoreinheit ermittelten Ist-Zustands auf dem mindestens einen Werkstück ein. Bevorzugt ändert die Justiereinrichtung hierzu die Werkstückposition, beispielsweise die Winkelposition und/oder die Position des Werkstücks in einer axialen und/oder radialen Richtung. Vorzugsweise wird ein rotationssymmetrisches Werkstück derart positioniert, dass die Rotationsachse mit der optischen Achse der Laserstrahlbear- beitungsvorrichtung zusammenfällt. Ebenso ist es denkbar, den Bearbeitungsstrahlengang zu justieren. Das Justieren der Fokuslage kann in mehreren Schritten erfolgen, beispielsweise derart, dass die Fokuslage mit einem ersten Laser-Vorpuls gemessen wird und danach die Fokuslage mittels der Justiereinrichtung in Abhängigkeit dieses Messwertes verändert wird, woraufhin ein erneutes Messen, insbesondere mit einem weiteren Laser-Vorpuls erfolgt und daraufhin die Fokuslage bei Bedarf nochmals geändert wird, usw.

Die Erfindung führt auch auf ein Verfahren zum Justieren der Fokuslage eines ringförmigen Laserfokus relativ zumin- destens einem Werkstück, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass die von dem Werkstück reflektierte Laser- Strahlung auf einer Sensoreinheit abgebildet wird und die Fokuslage, beispielsweise durch Veränderung des Laserstrahlengangs und/oder durch Veränderung der Position des Werkstücks in Abhängigkeit der Messdaten der Sensoreinheit, insbesondere in Abhängigkeit der Photoströme von Photodioden der Sensoreinheit dargestellt wird. Bevorzugt erfolgt das Justieren der Fokuslage automatisch als Regelungsverfahren .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung mit einer Sensoreinheit, auf der eine von einem Werkstück reflektierte Laserstrahlung abgebildet wird,

Fig. 2a, b:ein Werkstück mit einer optimalen Fokuslage in einer Seitenansicht und einer Draufsicht und

Fig. 3: ein Werkstück mit fehlpositionierter Fokuslage.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet . Fig. 1 zeigt eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1 zum Härten oder Verschweißen von Werkstücken 12, 25. Die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung weist eine Laserstrahlquelle 2 auf, die einen gepulsten Laserstrahl 3 mit kreisförmiger Quer- schnittsfläche erzeugt. Der Laserstrahl 3 wird über einen Lichtwellenleiter 4 in eine Optikeinrichtung 5 entlang einer optischen Achse 6 (Z-Achse) eingespeist. Der Mündungsbereich 7 des Lichtwellenleiters 4 ist senkrecht sowie waagerecht (entlang einer Y-Achse und einer X-Achse) zu der optischen Achse 6 verstellbar (Pfeilrichtungen A) . Hierdurch kann eine Zentrierung des Laserstrahls 3 bzw. des Laserstrahlengangs 27 erfolgen.

Der aufgeweitete Laserstrahl 3 trifft auf einen mit Abstand zu dem Mündungsbereich 7 des Lichtwellenleiters 4 im Laserstrahlengang 27 angeordneten Kollimator 8 der Optikeinrichtung 5, der den Laserstrahl parallelisiert . Der Kollimator 8 lässt sich senkrecht sowie waagerecht entlang der Y-Achse und der X-Achse (Pfeilrichtungen B) zur optischen Achse 6 (Z-Achse) verstellen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Intensität des parallelisierten Laserstrahls 3' erreicht werden kann. Der parallel gerichtete Laserstrahl 3' trifft auf ein in axialer Richtung von dem Kollimator 8 beabstandet angeordnetes, im Laserstrahlengang 27 angeord- netes Axikon 9 mit einer kegelförmigen Auftreffflache 10 und einer ebenen, quer zum Laserstrahlengang 27 angeordneten Abstrahlfläche 11.

Das Axikon 9 lässt sich in axialer Richtung entlang der op- tischen Achse 6 (Pfeilrichtungen C) verstellen, wodurch ein später noch zu erläuternder Einfallswinkel CC auf zwei in axialer Richtung aneinander anliegenden Werkstücken 12, 25 (Grundkörper und Deckel), welche mittels später noch zu er- läuternden Justiereinrichtung 28 in allen Raumrichtungen verstellbar sowie winkelig ausrichtbar sind, variiert werden kann.

Mittels des Axikons 9 wird der parallel gerichtete Laserstrahl 3' mit kreisförmiger Querschnittsfläche in einen Laserstrahl 3'' mit kreisringförmiger Querschnittsfläche umgewandelt, welcher durch eine ein Fokussierobjektiv 13 enthaltende Fokussiereinrichtung 14 strahlt und axial auf ein in axialer Richtung beabstandeten in den Pfeilrichtungen D verstellbaren Kegelspiegel 15 im Laserstrahlengang 27 mit einer inneren Spiegelfläche 16 trifft. Der Kegelspiegel 15 lenkt den ringförmigen Laserstrahl 3' ' ' nach radial innen unter einem Winkel CC zur optischen Achse 6 auf eine seit- liehe Fügezone 17 im Bereich der Mantelfläche 18 der Werkstücke 12, 25 um. Die zylindrischen Werkstücke 12, 25 und die Fokussiereinrichtung 14 sind derart zueinander beabstandet angeordnet, dass der ringförmige Laserstrahl 3' ' ' an der seitlichen Fügezone 17 der Werkstücke 12, 25 fokussiert wird. Durch Verschieben des Kegelspiegels 15 entlang der optischen Achse 6 kann der Durchmesser des erzeugten Laserstrahlfokus 26 variiert werden. Durch die Wahl des Kegelwinkels kann der Einfallswinkel CC des Laserstrahls 3' ' ' auf die Werkstücke 12, 25 relativ zur opti- sehen Achse 6 bzw. zur Symmetrieachse der Werkstücke 12, 25 eingestellt werden. Mittels des gleichzeitig auf die gesamte Fügezone 17 einwirkenden Laserstrahls bzw. Laserfokus entsteht eine gleichmäßige, symmetrische Umfangsschweiß- naht .

Anstelle des Kegelspiegels 15 mit Innenspiegelfläche 16 kann auch ein nicht gezeigter Kegelspiegel mit äußerer Kegelfläche eingesetzt werden. Dieser wird bevorzugt in die Werkstücke 12, 25 hineinverfahren, so dass die Umlenkung des Laserstrahls 3''' nicht wie gezeigt nach radial innen, sondern nach radial außen an den Innenumfang der Werkstücke 12, 25 erfolgt. Die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst Mittel 29 zum Abbilden der von den Werkstücken 12, 25 reflektierten Laserstrahlung auf einer Sensoreinheit 24. Diese Sensoreinheit 24 ist über ein Datenkabel 30 signalleitend mit der Justiereinrichtung 28 verbunden. Die Justiereinrichtung 28 dient zum Ausrichten der Werkstücke 12, 25 relativ zu dem Laserfokus 26 und damit zur Vergleichmäßigung der Intensität des Laserstrahls 3' in der Fügezone 17 im Kontaktbereich der aneinander anliegenden Werkstücke 12, 25.

Die Mittel 29 zum Abbilden der von den Werkstücken 12, 25 reflektierten Laserstrahlung auf der Sensoreinheit 24 umfassen einen im Laserstrahlengang 27 angeordneten Strahlenteiler 19. Mit Hilfe des Strahlenteilers 19 wird die von den Werkstücken 12, 25 reflektierte Laserstrahlung, die auf dem Kegelspiegel 15 zurückreflektiert wird und von dort durch die Fokussiereinrichtung 14 und das Axikon 9 zurückstrahlt als Beobachtungsstrahlengang 20 aus dem Laserstrahlengang 27 ausgekoppelt. Im Beobachtungsstrahlengang 20 ist ein Axikon 21 angeordnet, um einen ringförmigen Laserstrahl zu erzeugen, der an einem Spiegel 22 um 90° umgelenkt und mittels einer Fokussierlinse 23 auf der Sensoreinheit 24 fokussiert wird. Auf die Sensoreinheit 24, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Vier-Quadranten-Photodiode ausgebildet ist, wird also das Abbild des Laserlichtflecks in der Fügezone 17 projiziert. Fällt beispielsweise die Symmetrieachse der rotationssymmetrischen Werkstücke 12, 25 nicht mit der optischen Achse 6 zusammen, resultiert eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung in der Fügezone 17, was dazu führt, dass die als IR-Photodioden ausgebildeten Photodioden der Sensoreinheit 24 unterschiedliche Intensitäten messen und damit unterschiedlich große Photoströme erzeugen. Diese Photoströme oder entsprechende Signale wer- den über das Datenkabel 30 an die Justiereinrichtung 28 übermittelt, die auf Basis dieser Messdaten die Werkstücke 12, 25 derart positioniert (Pfeilrichtungen G), dass die Intensitätsverteilung am Umfang der Werkstücke 12, 25 zumindest näherungsweise gleichmäßig ist, im vorliegenden Fall also die Symmetrieachse der Werkstücke 12, 25 mit der optischen Achse 6 übereinstimmt. Zusätzlich oder alternativ kann die Justiereinrichtung 28 verstellend auf die optischen Bauteile im Laserstrahlengang 27 einwirken. Insbesondere für den Fall, dass als Sensoreinheit 24 eine Digital- kamera eingesetzt wird, kann die Justiereinrichtung 28 bzw. eine nicht gezeigte Auswerteeinheit der Justiereinrichtung 28 die Bilddaten im Hinblick auf die Schärfte der Abbildung, die Erstreckung der Abbildung in radialer Richtung, eine Helligkeitsverteilung etc. auswerten. Die Justierung erfolgt bevorzugt mittels der Justiereinrichtung 28 immer derart, dass eine gleichmäßige und/oder gewünschte Intensitätsverteilung auf den Werkstücken 12, 25 resultiert.

In den Fig. 2a und 2b ist der Fall eines optimal positio- nierten Laserfokus 26 auf einem rotationssymmetrischen Werkstück 12 gezeigt. Zu erkennen ist, dass eine Symmetrieachse S des Werkstücks 12 mit der optischen Achse 6 zusammenfällt. Die Intensitätsverteilung des Laserfokus 26 ist über den Umfang des Werkstücks 12 zumindest näherungsweise konstant.

In Fig. 3 ist eine verschobene Fokuslage gezeigt. Zu erkennen ist, dass die Symmetrieachse S des Werkstücks 12 mit Abstand zur optischen Achse 6 verläuft. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Intensitätsverteilung über den Umfang des Werkstücks 12, was dazu führt, dass die Intensität der von dem Werkstück 12 reflektierten Laserstrahlung bzw. die Intensität der Abbildung auf die Sensoreinheit 24 ungleichmäßig ist.

Claims

Ansprüche

1. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung mit mindestens einer Laserstrahlquelle (2), zum Beaufschlagen mindes- tens eines Werkstücks (12) mit einem ringförmigen Laserfokus (26) ,

dadurch gekennzeichnet,

dass Mittel (29) zum Abbilden der von dem Werkstück (12, 25) reflektierten Laserstrahlung auf einer Sensoreinheit (24) vorgesehen sind.

2. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (29) zum Abbilden einen im Laserstrahlengang (27) zwischen der Laserstrahlquelle (2) und dem Werkstück (12, 25) angeordneten Strahlenteiler

(19) umfassen, der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er die von dem Werkstück (12, 25) reflektierte Laserstrahlung als Beobachtungsstrahlengang

(20) aus dem Laserstrahlengang (27) auskoppelt.

3. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Beobachtungsstrahlengang (20) ein Axikon (9, 21) angeordnet ist.

4. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Beobachtungsstrahlengang (20) mindestens ein optischer Filter angeordnet ist.

5. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erzeugen eines Pilotlaserstrahls vorgesehen sind, der zwar von dem Werkstück (12, 25) reflektiert wird, dieses aber nicht aufschmilzt, wobei der Pilotlaserstrahl derart ausgerichtet ist, dass die Fokuslage des Pilotlaserstrahls der Fokuslage des Be- arbeitungslaserstrahls entspricht.

6. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle (2) den Pilot- und den Be- arbeitungslaserstrahl erzeugend ausgebildet ist.

7. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (24) mindestens eine, vorzugsweise mehrere Photodioden umfasst und vorzugsweise als Vier-Quadranten-Photodiode oder als Digitalkamera ausgebildet ist.

8. Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Justiereinrichtung (28) zum Justieren der Fokuslage relativ zu dem Werkstücks (12, 25) in Abhängigkeit der von der Sensoreinheit (24) erfassten Mess- daten vorgesehen ist, wobei die Justiereinrichtung (28) vorzugsweise eine zumindest näherungsweise gleichmäßige Intensitätsverteilung des Laserfokus (26) auf dem Werkstück (12, 25) einstellend ausgebildet ist.

9. Verfahren zum Justieren der Fokuslage eines ringförmi- gen Laserfokus (26) relativ zu mindestens einem Werkstück (12, 25), gekennzeichnet durch das Abbilden der von dem Werkstück (12, 25) reflektierten Laserstrahlung auf einer Sensoreinheit (24), und das Justieren der Fokuslage in Abhängigkeit der Messdaten der Sensoreinheit (24) .

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Justieren der Fokuslage automatisch als Regelungsverfahren erfolgt.