WO2013113479A1 - Verfahren zum regeln eines laserschneidprozesses und laserschneidmaschine - Google Patents

Verfahren zum regeln eines laserschneidprozesses und laserschneidmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2013113479A1
WO2013113479A1 PCT/EP2013/000193 EP2013000193W WO2013113479A1 WO 2013113479 A1 WO2013113479 A1 WO 2013113479A1 EP 2013000193 W EP2013000193 W EP 2013000193W WO 2013113479 A1 WO2013113479 A1 WO 2013113479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
workpiece
laser beam
cutting
laser cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/000193
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tim Hesse
David Schindhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority to CN201380007392.8A priority Critical patent/CN104271307B/zh
Publication of WO2013113479A1 publication Critical patent/WO2013113479A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a
  • the focal position of the laser beam has a great influence on the machining quality of the workpiece.
  • the position of the focus position of the laser beam in particular the position of the beam waist on the workpiece to be machined, usually determined offline.
  • lines can be cut into a test workpiece before the actual laser cutting task.
  • the focus position is varied in discrete steps, so that a comb with different kerf widths is created.
  • the smallest kerf width is determined either manually by the machine operator or by means of an optical sensor. The smallest kerf width is formed where the
  • Focus position on the workpiece top or possibly in the middle of the workpiece is.
  • a method for focus position control is known in which it is determined offline for different focal positions of the laser beam, whether the edge region of the laser beam comes into contact with the workpiece. For this purpose, a cutting gap is first cut into a workpiece, where appropriate, the focus position is tuned. Then, the focus adjustment is changed and the beam is redirected (at the same location) into the kerf, and the focus position can also be tuned. In order to detect whether the laser beam comes into contact with the workpiece, radiation emitted by the workpiece or a plasma or process light can be detected.
  • DE102009059245B4 From DE102009059245B4 it is known to determine the focus position during laser processing by the detection of laser radiation reflected and / or scattered on the workpiece around a processing point and by radiation emitted by at least two alignment light sources and reflected back at the workpiece to be machined.
  • DE102009059245B4 reference is made inter alia to DE10248458B4, which discloses a method in which a focusing optics arranged in a machining head is displaced such that a portion of radiation coming from the region of the interaction zone between the laser beam and the workpiece assumes a maximum value. This maximum value is reached when the focus position of the laser beam is optimal relative to the workpiece for processing.
  • the object of the present invention is to provide a method for controlling a laser cutting process and a laser cutting machine, in which the cutting quality can be optimized during a laser cutting process.
  • this object is achieved by a method comprising the following steps: laser cutting a workpiece by means of a focused laser beam, forming a cutting gap on the workpiece, detecting the power of laser cutting from the surface of the workpiece
  • Workpiece top is usually larger than the resulting kerf width.
  • the inventors have recognized that in (particularly coaxial) detection of the workpiece top side adjacent to the kerf, i. In the region of the flanks of the laser beam, back-reflected laser radiation is then measured a minimum of laser power, if the laser beam cuts the workpiece with a minimum kerf width. The more defocused the laser beam the
  • the regulation of the detected laser power can be carried out to a desired value at which the kerf width is minimal. This is typically equivalent to the fact that the focal position (in beam propagation direction) at the top of the Workpiece is located. Depending on the application but may also be cut defocused in order to obtain an optimum cutting result, ie it may be beneficial if the target value of the laser power does not match the minimum value, so that the focus position of the laser beam at the
  • Workpiece top is located. This is for example when burning or
  • a relationship between the detected laser power and the distance of the focus position of the laser beam to the top of the workpiece is determined in a preliminary step, and the reference is set based on the relationship that the focal position of the laser beam is a desired distance to the top of the workpiece having.
  • based on test measurements e.g. can be performed on a test workpiece, determines a relationship (characteristic) between the measured laser power and the focal position of the laser cutting beam. For this purpose, for example, the distance between a focusing optics for focusing the laser beam and the workpiece and / or the radius of curvature of a possibly
  • the relationship for different feed rates of a relative movement between the laser beam and the workpiece in the formation of the cutting gap is determined on the workpiece.
  • the intensity of the laser power reflected back on the workpiece depends on the feed rate during laser cutting.
  • Feed dependency can be determined during calibration of the laser cutting machine and taken into account during process control. For this purpose, for example, a plurality of characteristic curves can be measured on a test workpiece, which at each different feed rate the
  • a further variant takes place in a previous step Laser cutting of a workpiece (test cut) to form a cutting gap, wherein the distance of the focal position of the laser beam to the top of the workpiece varies and the intensity of the reflected laser power is continuously measured or detected. Subsequently, the burr formation at the kerf or along the cut edges is examined to a range of values of the detected
  • the cut quality or burr formation can be assessed automatically by means of a suitable optics and evaluation or, if necessary, manually by a machine operator.
  • the setpoint for the reflected laser power is a value that lies within a range of values at which the kerf has a burr-free cut edge (more precisely burr-free cut edges) in the test cut.
  • the test cut (for example in the form of a line as a cut contour) can be made on the workpiece on which the subsequent laser cutting process also takes place. Alternatively, the test cut can be made on another workpiece (test piece) which is the same
  • the setpoint value is preferably the mean value of the value range of the reflected
  • the cut quality is good in a certain range of laser power (corresponding to a range of values of the distance between focus position and workpiece top), i. the cut is (essentially) burr-free.
  • a desired value of the laser power which forms the mean value of this power range, enables process-reliable control of the laser cutting process, in which any overshoot that may occur does not lead to negative cutting results.
  • At least one parameter of the laser cutting process which influences the focal position of the laser beam, is changed to regulate the detected laser power to the target value.
  • the distance between a focusing optic and the workpiece, or the optical properties (e.g., focal length) of an adaptive focusing optic may be appropriately adjusted. Additionally or alternatively, other
  • Process parameters of the laser cutting process eg the feed rate or the beam source power of the laser source, used as manipulated variables and adapted appropriately.
  • Laser radiation for the purpose of detection by means of a decoupling element coupled out of the beam path of the laser beam.
  • a decoupling element coupled out of the beam path of the laser beam.
  • the portion of the laser radiation power reflected back from the workpiece into the beam path of the laser beam is detected by decoupling it from the beam path.
  • a partially transmissive mirror serving only as an outcoupling element in an area at the edge of the
  • Beam path transmits a portion of the incident laser radiation.
  • a deflecting mirror can be dimensioned so small that the back-reflected laser radiation is not deflected by this and hits a arranged behind the deflection mirror detector surface.
  • the scraper mirror is a hole mirror whose centric
  • Passage opening is typically arranged centrally on the optical axis of the laser beam. If the diameter of the passage opening is greater than the maximum diameter of the machining beam (with an arrangement at about 45 ° to the beam axis, the diameter is typically more than 1.5 times the maximum diameter of the machining beam), the laser beam can pass through unhindered propagate the hole in the scraper mirror. The reflected back laser radiation hits the reflective surface of the scraper mirror outside the passage opening and is reflected by this to the detector.
  • the angle at which the scraper mirror is aligned to the laser beam axis for example, be at 45 °, so that the back-reflected laser radiation is coupled out at an angle of 90 ° from the beam path.
  • the regulation of the laser cutting process can be done with a high time resolution, since it is sufficient for the power measurement, a single integral reading for the incident on the detector surface laser power capture, ie there is usually no spatially resolved detection of the laser power necessary.
  • a high time resolution can in this case with a fast
  • thermoelectric effect Seebeck effect
  • Power measuring head which is designed as an atomic layer detector, for example, for the laser wavelength of a C0 2 laser from the company HTS ForTech GmbH offered (see www.fortech-hts.com).
  • a laser cutting machine for laser cutting workpieces comprising: a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces;
  • a focusing device for focusing the laser beam at a focus position at a distance from
  • At least one drive means for generating a relative movement between the laser cutting head and the workpiece for
  • a detector for detecting the power of laser radiation when laser cutting from the surface of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation
  • a control device which is configured to control the detected laser power to a desired value or programmed, wherein the Setpoint the laser power takes a minimum value or has a predetermined difference to the minimum value.
  • the cutting quality of the laser cutting process can be optimized.
  • the desired value of the detected laser power (and thus the focus position) can be set or regulated in such a way that a (substantially) burr-free cut takes place.
  • the control device is designed or programmed, based on a predetermined relationship between the detected laser power and the distance between the focus position of the laser beam to the top of the workpiece set the desired value so that the focal position of the laser beam has a desired, predetermined distance from the top of the workpiece ,
  • the optimum focus position ie the optimum distance of the focus position from the top of the workpiece
  • the predetermined relationship is typically stored in a memory device associated with the control device (eg in the form of a table or the like).
  • control device can select a suitable characteristic curve for the relationship between the detected laser power and the focus position on the basis of the cutting parameters assigned to a respective laser cutting process.
  • control device is designed or programmed, the desired value as a function of a speed of the means of
  • the Drive device defined relative movement between the laser cutting head and the workpiece set.
  • the proportion of the laser power reflected back depends on the feed rate in the laser cutting, so that it is favorable for the relationship between the detected laser power and the
  • Feed rates are determined and stored in the control device or at another point at which access can be made by the control device.
  • control device is designed or
  • the focus position can be changed, for example, by changing the distance between the laser cutting head or the focusing optics in the cutting head and the workpiece.
  • other parameters of the laser cutting process can be used as manipulated variables, for example, the feed rate or the beam source power.
  • the laser cutting machine additionally comprises a decoupling device for decoupling the back-reflected laser radiation from the beam path of the laser beam.
  • a decoupling device for decoupling the back-reflected laser radiation from the beam path of the laser beam.
  • coaxial detection can take place, ie, the laser radiation reflected back into the beam path of the laser beam can be decoupled and detected.
  • the radiation power reflected back can also be detected in another way, for example by observing the instantaneous machining location at which the laser beam strikes the workpiece by means of a detector arranged coaxially annularly around the machining head.
  • the decoupling device is designed as a scraper mirror aligned at an angle to the laser beam axis.
  • Scraper mirror allows in a particularly advantageous manner a decoupling of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation, since the reflected back laser radiation from the edges or from the edge of the
  • Beam axis is spaced and can be coupled out of the beam path in a simple manner by means of a suitably positioned scraper mirror.
  • the (power) detector is on
  • thermoelectric detector i. a detector which uses the thermoelectric effect (Seebeck effect) to measure power.
  • fast power detectors can be realized by the use of thin layers, e.g. in the form of nuclear detectors. Such detectors enable a detection of the detected laser power with a high time resolution and thus a particularly fast control of the laser cutting process.
  • FIG. 2a, b are schematic representations of a beam profile and a
  • FIG. 1 shows a machine tool in the form of a laser cutting machine 1 for laser cutting with a CCV laser or a solid-state laser as a beam generator 2, a laser processing head 4 and a workpiece support 5.
  • a beam path 3 of the laser cutting beam 6 via a beam guide by means of (not shown) deflection of the C0 2 laser or guided by a light guide cable from the solid-state laser to the laser processing head 4.
  • Cutting beam 6 is arranged by means of a machining head 4
  • the workpiece 8 For laser cutting of the workpiece 8 is first pierced with the laser beam 6, ie, the workpiece 8 is melted point-shaped or oxidized at one point and the resulting melt is blown out. following the laser beam 6 and the workpiece 8 are moved relative to each other, so that a two-dimensional processing path is formed in the form of a continuous cutting gap 9, along which the laser beam 6, the workpiece 8 is severed. Both grooving and laser cutting can be assisted by adding a gas. As cutting gases 10 oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used. Which gas is ultimately used depends on which materials are cut and what quality requirements are placed on the workpiece 8. Resulting particles and gases can be sucked by means of a suction device 11, which is connected to a suction chamber, which is located below the workpiece support 5.
  • the machining head 4 is at a in the Y direction
  • portal 12 by means of a conventional drive unit 7b guided linearly displaceable, wherein the machining head 4 typically over the entire width of the workpiece support 5 and the workpiece 8 can be moved.
  • the portal 12 is displaceable in the X direction by means of a conventional drive unit 7a (for example a linear drive), so that the laser processing head 4 can also be moved over the entire length of the workpiece support 5.
  • a conventional drive unit 7a for example a linear drive
  • Processing head 4 is in the present example additionally by means of another drive unit 7c in the Z direction, i. perpendicular to the workpiece 8 movable to change the iage of the focused laser beam 6 during laser cutting can.
  • Fig. 2a, b show a detail of the laser processing head 4 and the workpiece 8 at two different focus positions of the laser beam 6.
  • the focus position is defined here by the minimum extent (beam waist) of the laser beam in a plane perpendicular to the beam propagation direction.
  • the laser beam 6 has a (for example Gaussian) intensity distribution, l 2, on the upper side 8 a of the workpiece 8, the geometric extent of which is greater than the respective kerf width ai, a 2 ,
  • the laser radiation or laser power at the edge of the intensity distribution ⁇ , l 2 thus does not contribute to the formation of the
  • Cutting gap 9 at is at least partially reflected back into the beam path of the laser beam 6 and can be used to determine the focus position of the laser beam 6.
  • the laser cutting head 4 has a deflection mirror 15 for deflecting the laser beam 6 fed from the beam source 2 along a beam axis 20 in the direction of the workpiece 8.
  • a focusing lens 16 arranged downstream of the deflecting mirror 15 serves to focus the laser beam 6 on the workpiece 8.
  • the focusing can not be seen in FIG. 3, since only the beam axis 20 is shown.
  • a conventional driving device 17 (for example, a linear motor or the like) allows the focusing lens 16 to be displaced and thus a change in the focal position ZF of the laser beam 6 in the Z direction.
  • the laser radiation 13a, 13b reflected back from the two edges of the cutting gap 9 passes through the focusing lens 16 and the deflecting mirror 15 and impinges on a plane scraper mirror 19 arranged in the beam path 3 which is aligned (tilted) at an angle ⁇ of 45 ° to the laser beam axis 20 ).
  • the scraper Mirror 19 has a centric passage opening whose diameter in the present example is dimensioned such that it is at least approximately 1.5 times the maximum diameter of the laser beam 6. In this way it is ensured that the laser beam 6 can propagate unhindered through the passage opening of the scraper mirror 19 therethrough.
  • the detector 18 in the present example is a fast power detector (power Measuring head, eg in the form of an atomic layer detector), which detects the laser power P L , R with high temporal resolution.
  • FIG. 4 shows the dependence of the laser power P L , R (integrally) measured by the detector 18 as a function of the focal position Z.
  • both the kerf width ai and the back surface 8a of the workpiece 8 are reflected
  • the relationship between the back-reflected laser power P L , R and the focus position Z shown in FIG. 4 can be determined before carrying out the laser cutting process on the basis of test measurements in which the focus position Z F is shifted by moving the focusing lens 16 in the Z direction by means of this associated drive means 17 and / or by displacement of the laser cutting head 4 in the Z direction by means of the associated drive 7c is varied.
  • the respective characteristic curves can be stored in a memory device which is part of a control device 14 shown in FIG. 1, which performs control and control tasks for the laser cutting machine 1.
  • Control device 14 can be embodied as a hardware component (computer) with suitably adapted software or in another manner (for example as a programmable hardware component in the form of a "Field Programmable Gate Array", FPGA, etc.) Execution of a machining program designed which the movement of
  • Laser processing head 4 for forming a desired cutting contour (a cutting gap 9 with desired geometry) on the workpiece 8 controls or regulates.
  • the regulating device 14 can also be used to control the laser cutting process to achieve an improved cutting result (eg to obtain burr-free cut edges at the kerf 9), as will be described below with reference to a control loop shown in FIG. 5 whose components form parts of the laser cutting machine 1 ,
  • the control variable used is the laser power P L , R reflected back (see FIG. 4).
  • the instantaneously reflected back laser power P LI R, IST is detected and fed to a controller 21, which may be implemented in the control device 14, for example.
  • a controller 21 is designed to minimize the control difference, ie the deviation PL, R, IST - PL,, SOLL.
  • different manipulated variables of the laser cutting process can be changed, in particular those manipulated variables which have a (direct or indirect) influence on the focal position Z F of the laser beam 6.
  • the controller 21 can drive the drive device 17 of the focusing lens 16 or the drive device 7c for moving the laser cutting head 4 in the Z direction in order to influence the laser cutting process P (as a controlled system) such that the control deviation, ie the difference between measured back reflected laser power P L , R, IST and the setpoint PL.R.SOLL is changed towards a minimum.
  • the control deviation ie the difference between measured back reflected laser power P L , R, IST and the setpoint PL.R.SOLL is changed towards a minimum.
  • Laser cutting process which affect the focus position Z F only indirectly, for example, the feed rate v and the power P L , Q of the radiation source (see Fig. 1) can be included in the scheme.
  • the setpoint PL.R.SOLL may vary depending on the application
  • Laser power PL.R.MIN must be done: If defined defocused cut should be able to control to a defined setpoint of the back-reflected
  • Laser power PL.R.SOLL be greater than the minimum value PL.R.MIN by a predetermined amount AP L , R is greater. If the focal position Z F required for a burr-free cut or a high quality of cut is known in a particular application, then the definition of the desired value PL, R.SOLL can take place based on the relationship shown in FIG.
  • Laser power P L , R is known.
  • the controller 21 does not specify the desired value PL, R, SOLL from the outside but the controller 21, the setpoint specification can be made that the actual value of the reflected laser power PL, R.IST should be minimized.
  • Cutting gap can be determined for example by an operator or an (optical) sensor.
  • the mean value of the value determined during the test cut can be used as desired value PL, R, SET for the reflected laser power P L , R
  • control of the laser cutting process in the above-described manner can not be performed only on a laser cutting machine as shown in FIG. 1. Rather, the control described above can also be carried out on a laser cutting machine in which the
  • Workpiece does not rest, but is moved in at least one spatial direction. Also, the control process described above is not limited to laser cutting machines for machining substantially plate-shaped workpieces.
  • a detection of the laser radiation reflected at the top of a substantially tubular or a three-dimensionally variably shaped workpiece can also be carried out.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses und Laserschneidmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines
Laserschneid prozesses sowie eine Laserschneidmaschine zum Laserschneiden von Werkstücken, insbesondere von Blechen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bei einem Laserstrahlschneidprozess hat neben anderen Schneidparametern die Fokuslage des Laserstrahls großen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität des Werkstücks. Bisher wird die Position der Fokuslage des Laserstrahls, insbesondere die Position der Strahltaille auf dem zu bearbeitenden Werkstück, in der Regel offline ermittelt. Zu diesem Zweck können vor der eigentlichen Laserschneidaufgabe beispielsweise Linien in ein Testwerkstück geschnitten werden. Dabei wird die Fokuslage in diskreten Schritten variiert, so dass ein Kamm mit unterschiedlichen Schnittspaltbreiten entsteht. Anschließend wird die kleinste Schnittspaltbreite entweder manuell durch den Maschinenbediener oder mit Hilfe eines optischen Sensors ermittelt. Die kleinste Schnittspaltbreite bildet sich dort aus, wo die
Fokuslage auf der Werkstückoberseite oder ggf. in der Werkstückmitte liegt.
Aus der EP1750891 B1 ist ein Verfahren zur Fokuslageregelung bekannt, bei dem offline für unterschiedliche Fokuslagen des Laserstrahls bestimmt wird, ob der Randbereich des Laserstrahls in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Dazu wird zunächst ein Schnittspalt in ein Werkstück geschnitten, wobei ggf. die Fokuslage durchgestimmt wird. Dann wird die Fokuseinstellung geändert und der Strahl erneut (an derselben Stelle) in den Schnittspalt gelenkt, wobei die Fokuslage ebenfalls durchgestimmt werden kann. Zur Detektion, ob der Laserstrahl hierbei in Kontakt mit dem Werkstück kommt, kann von dem Werkstück oder einem Plasma abgestrahlte Strahlung oder Prozesslicht detektiert werden.
Aus der DE102009059245B4 ist es bekannt, beim Laserbearbeiten die Fokuslage durch die Detektion von am Werkstück um einen Bearbeitungspunkt herum reflektierter und/oder gestreuter Laserstrahlung sowie anhand von Strahlung zu bestimmen, die von mindestens zwei Justierlichtquellen emittiert und an dem zu bearbeitenden Werkstück zurück reflektiert wird. In der DE102009059245B4 wird unter anderem auf die DE10248458B4 verwiesen, welche ein Verfahren offenbart, bei dem eine in einem Bearbeitungskopf angeordnete Fokussieroptik so verschoben wird, dass ein Anteil von aus dem Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück kommender Strahlung einen Maximalwert annimmt. Dieser Maximalwert wird erreicht, wenn die Fokuslage des Laserstrahls relativ zum Werkstück für die Bearbeitung optimal ist. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung eines Laserschneidprozesses und eine Laserschneidmaschine bereitzustellen, bei denen während eines Laserschneidprozesses die Schneidqualität optimiert werden kann.
Gegenstand der Erfindung Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst: Laserschneiden eines Werkstücks mittels eines fokussierten Laserstrahls unter Ausbildung eines Schnittspalts an dem Werkstück, Detektieren der Leistung von beim Laserschneiden von der Oberfläche des
Werkstücks benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierter Laserstrahlung, sowie Regeln der detektierten Laserleistung auf einen Sollwert, bei dem die Laserleistung einen minimalen Wert annimmt oder eine vorgegebene Differenz zu dem minimalen Wert aufweist.
Während eines Laserschneidprozesses wird immer ein gewisser Anteil an
Laserstrahlung von der Werkstückoberseite in den Strahlengang des Laserstrahls zurückreflektiert, da die geometrische Ausbreitung des Laserstrahls auf der
Werkstückoberseite in der Regel größer ist als die entstehende Schnittspaltbreite. Die Erfinder haben erkannt, dass bei einer (insbesondere koaxialen) Detektion der von der Werkstückoberseite benachbart zum Schnittspalt, d.h. im Bereich der Flanken des Laserstrahls, rückreflektierter Laserstrahlung genau dann ein Minimum an Laserleistung gemessen wird, wenn der Laserstrahl das Werkstück mit minimaler Schnittspaltbreite schneidet. Je defokussierter der Laserstrahl die
Werkstückoberseite ausleuchtet, desto mehr Laserstrahlung wird im Randbereich des Laserstrahls von der Werkstückoberseite zurück zum Detektor reflektiert, desto größer ist also die gemessene Strahlungsleistung.
Die Regelung der detektierten Laserleistung kann auf einen Sollwert erfolgen, bei dem die Schnittspaltbreite minimal ist. Dies ist typischer Weise gleichbedeutend damit, dass sich die Fokuslage (in Strahlausbreitungsrichtung) an der Oberseite des Werkstücks befindet. Je nach Anwendung kann ggf. aber auch defokussiert geschnitten werden, um ein optimales Schneidergebnis zu erhalten, d.h. es kann günstig sein, wenn der Sollwert der Laserleistung nicht mit dem minimalen Wert übereinstimmt, so dass sich die Fokuslage des Laserstrahls nicht an der
Werkstückoberseite befindet. Dies ist beispielsweise beim Brenn- oder
Schmelzschneiden dicker Werkstücke der Fall.
Bei einer Variante des Verfahrens wird in einem vorausgehenden Schritt eine Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und dem Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks bestimmt und anhand der Beziehung wird der Sollwert so festgelegt, dass die Fokuslage des Laserstrahls einen gewünschten Abstand zur Oberseite des Werkstücks aufweist. Bei dieser Variante wird anhand von Testmessungen, die z.B. an einem Testwerkstück durchgeführt werden können, eine Beziehung (Kennlinie) zwischen der gemessenen Laserleistung und der Fokuslage des Laserschneidstrahls ermittelt. Zu diesem Zweck können beispielsweise der Abstand zwischen einer Fokussieroptik zur Fokussierung des Laserstrahls und dem Werkstück und/oder der Krümmungsradius eines ggf.
vorhandenen Fokussierspiegels verändert und die dieser Abstandsänderung zugeordnete Änderung der detektierten Strahlungsleistung erfasst werden, um die gewünschte Kennlinie zu erhalten.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Beziehung für unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten einer Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück bei der Ausbildung des Schnittspalts an dem Werkstück bestimmt. In der Regel hängt die Intensität der am Werkstück zurück reflektierten Laserleistung von der Vorschubgeschwindigkeit beim Laserschneiden ab. Diese
Vorschubabhängigkeit kann bei einer Kalibration der Laserschneidmaschine bestimmt und bei der Prozessregelung berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise an einem Testwerkstück mehrere Kennlinien gemessen werden, die bei jeweils unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeit den
Zusammenhang zwischen der zurück reflektierten Laserleistung und der Fokuslage des Laserstrahls abbilden.
In einer weiteren Variante erfolgt in einem vorausgehenden Schritt ein Laserschneiden eines Werkstücks (Testschnitt) unter Ausbildung eines Schnittspalts, wobei der Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks variiert sowie die Intensität der reflektierten Laserleistung kontinuierlich gemessen bzw. detektiert wird. Anschließend wird die Gratbildung am Schnittspalt bzw. entlang der geschnitten Kanten untersucht, um einen Wertebereich der detektierten
Laserleistung zu ermitteln, an dem die geschnittene Kante bzw. der Schnittspalt gratfrei ist. Die Schnittqualität bzw. die Gratbildung kann automatisiert mittels einer geeigneten Optik und Auswertung oder ggf. manuell durch einen Maschinenbediener beurteilt werden. Als Sollwert für die reflektierte Laserleistung wird ein Wert festgelegt, der innerhalb eines Wertebereichs liegt, bei dem der Schnittspalt bei dem Testschnitt eine gratfreie Schnittkante (genauer gesagt gratfreie Schnittkanten) aufweist. Der Testschnitt (z.B. in Form einer Linie als Schnittkontur) kann an demjenigen Werkstück vorgenommen werden, an dem auch der nachfolgende Laserschneidprozess erfolgt. Alternativ kann der Testschnitt an einem anderen Werkstück (Testwerkstück) vorgenommen werden, welches die gleichen
Materialeigenschaften (sowie typischer Weise dieselbe Dicke) wie das zu
schneidende Werkstück aufweist.
Bevorzugt wird als Sollwert der Mittelwert des Wertebereichs der reflektierten
Laserleistung festgelegt, bei dem der Schnittspalt eine gratfreie Kante aufweist.
Typischer Weise ist die Schnittqualität in einem bestimmten Wertebereich der Laserleistung (entsprechend einem Wertebereich des Abstands zwischen Fokuslage und Werkstückoberseite) gut, d.h. der Schnitt ist (im Wesentlichen) gratfrei. Ein Sollwert der Laserleistung, welcher den Mittelwert dieses Leistungsbereichs bildet, ermöglicht eine prozesssichere Regelung des Laserschneidprozesses, bei der ein ggf. auftretendes Überschwingen nicht zu negativen Schneidergebnissen führt.
In einer weiteren Variante wird zur Regelung der detektierten Laserleistung auf den Sollwert mindestens ein Parameter des Laserschneidprozesses verändert, welcher die Fokuslage des Laserstrahls beeinflusst. Beispielsweise kann der Abstand zwischen einer Fokussieroptik und dem Werkstück oder es können die optischen Eigenschaften (z.B. die Brennweite) einer adaptiven Fokussieroptik geeignet angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ können auch weitere
Prozessparameter des Laserschneidprozesses, z.B. die Vorschubgeschwindigkeit oder die Strahlquellen-Leistung der Laserquelle, als Stellgrößen verwendet und geeignet angepasst werden.
Bei einer weiteren Variante wird die vom Werkstück zurück reflektierte
Laserstrahlung zum Zweck der Detektion mittels eines Auskoppelelements aus dem Strahlengang des Laserstrahls ausgekoppelt. Bei dieser auch als koaxial bezeichneten Art der Detektion wird der vom Werkstück in den Strahlengang des Laserstrahls zurück reflektierte Anteil der Laserstrahlungsleistung detektiert, indem dieser aus dem Strahlengang ausgekoppelt wird. Als Auskoppelelement kann ggf. ein teiltransmissiver Spiegel dienen, der nur in einem Bereich am Rand des
Strahlengangs einen Anteil der auftreffenden Laserstrahlung transmittiert. Alternativ kann auch ein Umlenkspiegel so klein dimensioniert werden, dass die zurück reflektierte Laserstrahlung von diesem nicht umgelenkt wird und auf eine hinter dem Umlenkspiegel angeordnete Detektorfläche trifft.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform dient als Auskoppelelement ein unter einem Winkel zur Laserstrahlachse ausgerichteter Scraper-Spiegel. Bei dem Scraper-Spiegel handelt es sich um einen Lochspiegel, dessen zentrische
Durchtritts-Öffnung typischer Weise mittig auf der optischen Achse des Laserstrahls angeordnet wird. Sofern der Durchmesser der Durchtritts-Öffnung größer ist als der maximale Durchmesser des Bearbeitungsstrahls (bei einer Anordnung unter ca. 45° zur Strahlachse beträgt der Durchmesser typischer Weise mehr als das 1 ,5-fache des maximalen Durchmessers des Bearbeitungsstrahls) kann der Laserstrahl ungehindert durch das Loch im Scraper-Spiegel hindurch propagieren. Die zurück reflektierte Laserstrahlung trifft auf die reflektierende Oberfläche des Scraper- Spiegels außerhalb der Durchtritts-Öffnung und wird von dieser zum Detektor reflektiert. Der Winkel, unter dem der Scraper-Spiegel zur Laserstrahlachse ausgerichtet ist, kann beispielsweise bei 45° liegen, so dass die zurück reflektierte Laserstrahlung unter einem Winkel von 90° aus dem Strahlengang ausgekoppelt wird.
Die Regelung des Laserschneidprozesses kann mit einer hohen Zeitauflösung erfolgen kann, da es für die Leistungsmessung ausreichend ist, einen einzigen integralen Messwert für die auf die Detektorfläche auftreffende Laserleistung zu erfassen, d.h. es ist in der Regel keine ortsaufgelöste Erfassung der Laserleistung notwendig. Eine hohe Zeitauflösung kann in diesem Fall mit einem schnellen
Leistungs-Detektor bzw. Leistungs-Messkopf erreicht werden, dessen Messprinzip auf dem thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) beruht. Ein geeigneter
Leistungs-Messkopf, der als Atomlagendetektor ausgebildet ist, wird beispielsweise für die Laser-Wellenlänge eines C02-Lasers von der Fa. HTS ForTech GmbH angeboten (vgl. www.fortech-hts.com).
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einer Laserschneidmaschine zum Laserschneiden von Werkstücken, umfassend: einen Laserschneidkopf zum
Ausrichten eines Laserstrahls auf das Werkstück, eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung des Laserstrahls an einer Fokusposition in einem Abstand zur
Oberseite des Werkstücks, mindestens eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf und dem Werkstück zur
Ausbildung eines Schnittspalts an dem Werkstück, einen Detektor zur Detektion der Leistung von beim Laserschneiden von der Oberfläche des Werkstücks benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierter Laserstrahlung, sowie eine Regeleinrichtung, die zur Regelung der detektierten Laserleistung auf einen Sollwert ausgebildet bzw. programmiert ist, wobei bei dem Sollwert die Laserleistung einen minimalen Wert annimmt oder eine vorgegebene Differenz zu dem minimalen Wert aufweist.
Mit Hilfe der Regeleinrichtung kann die Schneidqualität des Laserschneidprozesses optimiert werden. So kann der Sollwert der detektierten Laserleistung (und damit die Fokuslage) so eingestellt bzw. geregelt werden, dass ein (im Wesentlichen) gratfreier Schnitt erfolgt.
Bei einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und dem Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks den Sollwert so festzulegen, dass die Fokuslage des Laserstrahls einen gewünschten, vorgegebenen Abstand zur Oberseite des Werkstücks aufweist. Je nach Anwendung kann die optimale Fokuslage, d.h. der optimale Abstand der Fokusposition von der Werkstückoberseite variieren. Anhand der vorgegebenen Beziehung (Kennlinie), die z.B. in vorausgehenden Test-Schneidprozessen ermittelt werden kann, kann die Regelung auf eine definierte, von der Oberseite des Werkstücks abweichende Fokuslage erfolgen. Die vorgegebene Beziehung (Kennlinie) ist hierbei typischer Weise in einer der Regeleinrichtung zugeordneten Speichereinrichtung (z.B. in Form einer Tabelle oder dergleichen) hinterlegt. Es versteht sich, dass ggf. mehrere Kennlinien in der Speichereinrichtung hinterlegt werden können, die bei jeweils unterschiedlichen Schneidparametern aufgenommen wurden. Die Regeleinrichtung kann in diesem Fall anhand der einem jeweiligen Laserschneidprozess zugeordneten Schneidparameter eine geeignete Kennlinie für die Beziehung zwischen detektierter Laserleistung und Fokuslage auswählen.
Bei einer Weiterbildung ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, den Sollwert in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit der mittels der
Antriebseinrichtung erzeugten Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf und dem Werkstück festzulegen. Der Anteil der zurück reflektierten Laserleistung hängt von der Vorschubgeschwindigkeit beim Laserschneiden ab, so dass es günstig ist, wenn für die Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und der
Fokuslage mehrere Kennlinien bei jeweils unterschiedlichen
Vorschubgeschwindigkeiten ermittelt und in der Regeleinrichtung oder an einer anderen Stelle hinterlegt werden, an der ein Zugriff durch die Regeleinrichtung erfolgen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw.
programmiert, zur Regelung der detektierten Laserleistung auf den Sollwert mindestens einen Parameter des Laserschneidprozesses zu verändern, welcher die Fokuslage des Laserstrahls relativ zum Werkstück beeinflusst. Da der Laserstrahl aus dem Laserschneidkopf fokussiert austritt, kann die Fokuslage beispielsweise dadurch verändert werden, dass der Abstand zwischen dem Laserschneidkopf oder der Fokussieroptik im Schneidkopf und dem Werkstück verändert wird. Aber auch andere Parameter des Laserschneid prozesses können als Stellgrößen verwendet werden, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit oder die Strahlquellen- Leistung.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Laserschneidmaschine zusätzlich eine Auskoppeleinrichtung zur Auskopplung der zurück reflektierten Laserstrahlung aus dem Strahlengang des Laserstrahls. Auf diese Weise kann eine so genannte koaxiale Detektion erfolgen, d.h. es kann die in den Strahlengang des Laserstrahls zurück reflektierte Laserstrahlung ausgekoppelt und detektiert werden. Es versteht sich aber, dass die zurück reflektierte Strahlungsleistung auch auf andere Weise detektiert werden kann, beispielsweise indem die momentane Bearbeitungsstelle, an welcher der Laserstrahl auf das Werkstück trifft, mittels koaxial ringförmig um den Bearbeitungskopf angeordneten Detektors beobachtet wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Auskoppeleinrichtung als ein unter einem Winkel zur Laserstrahlachse ausgerichteter Scraper-Spiegel ausgebildet. Der
Scraper-Spiegel ermöglicht auf besonders vorteilhafte Weise eine Auskopplung der vom Werkstück benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierten Laserstrahlung, da die zurück reflektierte Laserstrahlung von den Flanken bzw. vom Rand der
Intensitätsverteilung des Laserstrahls auf dem Werkstück stammt, von der
Strahlachse beabstandet ist und mittels eines geeignet positionierten Scraper- Spiegels auf einfache Weise aus dem Strahlengang ausgekoppelt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der (Leistungs-)Detektor ein
thermoelektrischer Detektor, d.h. ein Detektor, welcher zur Leistungsmessung den thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) nutzt. Schnelle Leistungsdetektoren können insbesondere durch die Verwendung dünner Schichten realisiert werden, z.B. in Form von Atomlagendetektoren. Derartige Detektoren ermöglichen eine Erfassung der detektierten Laserleistung mit einer hohen Zeitauflösung und somit eine besonders schnelle Regelung des Laserschneidprozesses.
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 abschlie- ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserschneidmaschine beim schneidenden Bearbeiten eines Werkstücks, Fig. 2a, b schematische Darstellungen eines Strahlprofils sowie einer
Intensitätsverteilung des Laserstrahls an der Oberfläche des Werkstücks bei zwei unterschiedlichen Fokuslagen, eine schematische Darstellung eines Laserschneidkopfs, der einen Detektor für von dem Werkstück zurück reflektierte Laserstrahlung aufweist, ein Schaubild der mittels des Detektors gemessenen Laserleistung in Abhängigkeit von der Fokusposition des Laserstrahls, sowie eine schematische Darstellung eines Regelkreises zur Regelung der Fokuslage des Laserstrahls auf einen Sollwert.
Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine in Form einer Laserschneidmaschine 1 zum Laserschneiden mit einem CCVLaser oder einem Festkörperlaser als Strahlerzeuger 2, einem Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5. Ein Strahlengang 3 des Laserschneidstrahls 6 wird über eine Strahlführung mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem C02-Laser oder mit Hilfe eines Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 4 geführt. Der
Schneidstrahl 6 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 4 angeordneten
Fokussieroptik fokussiert und im vorliegenden Beispiel senkrecht zur Oberfläche 8a eines Werkstücks 8 in Form eines Blechs ausgerichtet, d.h. die Strahlachse (optische Achse) des aus dem Laserbearbeitungskopf 4 austretenden Laserstrahls 6 verläuft in Z-Richtung senkrecht zum Werkstück 8, das für die schneidende Bearbeitung an der Werkstückauflage 5 gelagert ist, welche eine Bearbeitungsebene (XY-Ebene) bildet.
Zum Laserschneiden des Werkstücks 8 wird mit dem Laserstrahl 6 zunächst eingestochen, d.h. das Werkstück 8 wird an einer Stelle punktförmig aufgeschmolzen oder oxidiert und die hierbei entstehende Schmelze wird ausgeblasen. Nachfolgend werden der Laserstrahl 6 und das Werkstück 8 relativ zueinander bewegt, so dass eine zweidimensionale Bearbeitungsbahn in Form eines durchgängigen Schnittspalts 9 gebildet wird, entlang derer der Laserstrahl 6 das Werkstück 8 durchtrennt. Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden können durch Hinzufügen eines Gases unterstützt werden. Als Schneidgase 10 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Welches Gas letztendlich verwendet wird, ist davon abhängig, welche Materialien geschnitten und welche Qualitätsansprüche an das Werkstück 8 gestellt werden. Entstehende Partikel und Gase können mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 11 abgesaugt werden, welche mit einer Absaugkammer verbunden ist, die sich unter der Werkstückauflage 5 befindet.
Um eine Bearbeitung des Werkstücks 8 entlang einer zweidimensionalen
Bearbeitungsbahn (entsprechend einem Schnittspalt 9) in der XY-Ebene
durchzuführen, ist der Bearbeitungskopf 4 an einem sich in Y-Richtung
erstreckenden Portal 12 mittels einer herkömmlichen Antriebseinheit 7b linear verschiebbar geführt, wobei der Bearbeitungskopf 4 typischer Weise über die gesamte Breite der Werkstückauflage 5 bzw. des Werkstücks 8 bewegt werden kann. Das Portal 12 ist mittels einer herkömmlichen Antriebseinheit 7a (z.B. einem Linearantrieb) in X-Richtung verschiebbar, so dass der Laserbearbeitungskopf 4 auch über die gesamte Länge der Werkstückauflage 5 bewegbar ist. Der
Bearbeitungskopf 4 ist im vorliegenden Beispiel zusätzlich mittels einer weiteren Antriebseinheit 7c in Z-Richtung, d.h. senkrecht zum Werkstück 8 beweglich, um die Fokusiage des fokussierten Laserstrahls 6 beim Laserschneiden verändern zu können.
Fig. 2a,b zeigen ein Detail des Laserbearbeitungskopfs 4 und des Werkstücks 8 bei zwei unterschiedlichen Fokuslagen des Laserstrahls 6. Die Fokuslage ist hierbei durch die minimale Ausdehnung (Strahltaille) des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung definiert. In Fig. 2a befindet sich der Fokus des Laserstrahls 6 in Laserstrahlrichtung genau an der Oberseite 8a des Werkstücks 8, was nachfolgend (willkürlich) als Null-Lage definiert wird, d.h. bei der in Fig. 2a gezeigten Fokuslage gilt ZF = 0. In Fig. 2b befindet sich die Strahltaille und damit die Fokuslage in einem Abstand d vom Werkstück 8, d.h. es gilt ZF = d. Stimmt die Fokuslage nicht mit der in Fig. 2a gezeigten Null-Lage überein, trifft der Laserstrahl 6 nicht im Bereich seiner geringsten Ausdehnung auf das Werkstück 8, sondern mit einem entsprechend vergrößerten Durchmesser (vgl. Fig. 2b). Entsprechend ist die Breite des
Schnittspalts ai in Fig. 2a minimal und somit geringer als die Schnittspaltbreite a2 bei dem in Fig. 2b gezeigten Fall (ai < a2). Wie in Fig. 2a, b ebenfalls zu erkennen ist, weist der Laserstrahl 6 eine (zum Beispiel Gauss-förmige) Intensitätsverteilung , l2 an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 auf, deren geometrische Ausdehnung größer ist als die jeweilige Schnittspaltbreite ai, a2. Die Laserstrahlung bzw. Laserleistung am Rand der Intensitätsverteilung \ , l2 (aus den schraffiert dargestellten Bereichen) trägt somit nicht zur Ausbildung des
Schnittspalts 9 bei wird zumindest teilweise in den Strahlengang des Laserstrahls 6 zurück reflektiert und kann zur Bestimmung der Fokuslage des Laserstrahls 6 dienen.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 3 eine Möglichkeit zur Detektion der von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 (aus den in Fig. 2a, b schraffierten Bereichen) zurück reflektierten Laserstrahlung 13a, 13b beschrieben, die innerhalb des
Laserschneid kopfs 4 erfolgt. Der Laserschneidkopf 4 weist einen Umlenkspiegel 15 zur Umlenkung des von der Strahlquelle 2 entlang einer Strahlachse 20 zugeführten Laserstrahls 6 in Richtung auf das Werkstück 8 auf. Eine dem Umlenkspiegel 15 nachgeordnete Fokussierlinse 16 dient der Fokussierung des Laserstrahls 6 auf das Werkstück 8. Die Fokussierung ist in Fig. 3 nicht zu erkennen, da nur die Strahlachse 20 gezeigt ist. Eine herkömmliche Antriebsei nrichtung 17 (z.B. ein Linearmotor oder dergleichen) ermöglicht eine Verschiebung der Fokussierlinse 16 und somit eine Veränderung der Fokuslage ZF des Laserstrahls 6 in Z-Richtung.
Die von den beiden Rändern des Schnittspalts 9 zurück reflektierte Laserstrahlung 13a, 13b durchläuft die Fokussierlinse 16 sowie den Umlenkspiegel 15 und trifft auf einen im Strahlengang 3 angeordneten planen Scraper-Spiegel 19, der unter einem Winkel α von 45° zur Laserstrahlachse 20 ausgerichtet (verkippt) ist. Der Scraper- Spiegel 19 weist eine zentrische Durchtritts-Öffnung auf, deren Durchmesser im vorliegenden Beispiel so bemessen ist, dass dieser mindestens das ca. 1 ,5-fache des maximalen Durchmessers des Laserstrahls 6 beträgt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Laserstrahl 6 ungehindert durch die Durchtritts-Öffnung des Scraper-Spiegels 19 hindurch propagieren kann. Die vom Werkstück 8 zurück reflektierte Laserstrahlung 13a, 13b wird hingegen aus dem Strahlengang des Laserstrahls 6 unter einem Winkel von 90° ausgekoppelt und trifft auf einen Detektor 18. Bei dem Detektor 18 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um einen schnellen Leistungs-Detektor (Leistungs-Messkopf, z.B. in Form eines Atomlagen-Detektors), welcher die Laserleistung PL,R mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst. Das
Messp nzip des Leistungs-Detektors 18 beruht in diesem Beispiel auf dem thermoelektrischen Effekt.
Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der (integral) mittels des Detektors 18 gemessenen Laserleistung PL,R in Abhängigkeit von der Fokuslage Z . Wie in Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, weist die detektierte Laserleistung PL,R ein Minimum PL,R,MIN bei einer Fokuslage ZF = 0 auf, bei welcher sich der Laserstrahlfokus an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet (vgl. Fig. 2a). In diesem Fall ist sowohl die Schnittspaltbreite ai als auch die von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 zurück reflektierte
Laserstrahlung 13a, 13b minimal. Bei dem in Fig. 2b dargestellten Fall, bei dem die Fokuslage ZF sich in einem von Null verschiedenen Abstand d von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet, ist die zurück reflektierte Laserleistung PL,R hingegen größer, und zwar um einen Betrag APL,R. Ebenso ist die zurück reflektierte
Laserleistung PL,R größer, wenn sich die Fokuslage ZF unterhalb der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet.
Die in Fig. 4 gezeigte Beziehung zwischen der zurück reflektierten Laserleistung PL,R und der Fokuslage Z kann vor der Durchführung des Laserschneidprozesses anhand von Testmessungen ermittelt werden, bei denen die Fokuslage ZF durch Verschiebung der Fokussierlinse 16 in Z-Richtung mittels der dieser zugeordneten Antriebseinrichtung 17 und/oder durch Verschiebung des Laserschneidkopfs 4 in Z- Richtung mittels des diesem zugeordneten Antriebs 7c variiert wird. Das Minimum der detektierten Laserleistung wird hierbei derjenigen Fokuslage ZF = 0 zugeordnet, bei welcher der Laserstrahl 6 auf die Oberseite 8a des Werkstücks 8 fokussiert ist. Da die in Fig. 4 gezeigte Beziehung von der (instantanen) Vorschubgeschwindigkeit v (vgl. Fig. 1) abhängt, mit welcher der Laserstrahl 6 über das Werkstück 8 bewegt wird, können an einem Testwerkstück mehrere Kennlinien bei jeweils
unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten v gemessen werden, um den jeweiligen Zusammenhang zwischen der zurück reflektierten Laserleistung PL,R und der Fokuslage ZF abzubilden. Es versteht sich, dass eine entsprechende Aufnahme von mehreren Kennlinien auch für weitere Schneidparameter erfolgen kann, welche einen (signifikanten) Einfluss auf die Beziehung zwischen reflektierter Laserleistung PL,R und Fokuslage ZF haben.
Die jeweiligen Kennlinien können in einer Speichereinrichtung hinterlegt werden, die Teil einer in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung 14 ist, welche Regelungs- sowie Steuerungsaufgaben für die Laserschneidmaschine 1 übernimmt. Die
Regeleinrichtung 14 kann als Hardware-Komponente (Computer) mit geeignet angepasster Software oder auf andere Weise (z.B. als programmierbare Hardware- Komponente in Form eines„Field Programmable Gate Arrays", FPGA, etc.) ausgebildet sein. Die Regeleinrichtung 14 ist typischer Weise zur Ausführung eines Bearbeitungsprogramms ausgelegt, welches die Bewegung des
Laserbearbeitungskopfes 4 zur Ausbildung einer gewünschten Schnittkontur (eines Schnittspalts 9 mit gewünschter Geometrie) an dem Werkstück 8 steuert bzw. regelt.
Die Regeleinrichtung 14 kann auch für eine Regelung des Laserschneidprozesses zur Erzielung eines verbesserten Schneidergebnisses (z.B. zum Erhalt von möglichst gratfreien Schnittkanten an dem Schnittspalt 9) dienen, wie nachfolgend anhand eines in Fig. 5 gezeigten Regelkreises beschrieben wird, dessen Komponenten Teile der Laserschneidmaschine 1 bilden. Als Regelgröße dient die zurück reflektierte Laserleistung PL,R (vgl. Fig. 4). Für diese Regelgröße wird zunächst ein Sollwert PL.R.SOLL festgelegt, welcher im vorliegenden Beispiel mit dem Minimum PL, R MIN der zurück reflektierten Laserleistung PL,R übereinstimmt, d.h. es soll eine Regelung auf eine minimale Schnittspaltbreite bzw. auf eine Fokuslage an der Oberseite (ZF =0) des Werkstücks 8 erfolgen. Mit Hilfe des Detektors 18 als Messglied wird die instantan zurück reflektierte Laserleistung PLIR, IST erfasst und einem Regler 21 zugeführt, welcher z.B. in der Regeleinrichtung 14 implementiert sein kann. Der Regler 21 ist ausgelegt, die Regeldifferenz, d.h. die Abweichung PL,R,IST - PL, ,SOLL zu minimieren.
Zu diesem Zweck können unterschiedliche Stellgrößen des Laserschneidprozesses verändert werden, insbesondere solche Stellgrößen, welche einen (direkten oder indirekten) Einfluss auf die Fokuslage ZF des Laserstrahls 6 haben. Beispielsweise kann der Regler 21 die Antriebseinrichtung 17 der Fokussierlinse 16 oder die Antriebseinrichtung 7c zur Bewegung des Laserschneidkopfs 4 in Z-Richtung ansteuern, um den Laserschneidprozess P (als Regelstrecke) so zu beeinflussen, dass die Regelabweichung, d.h. die Differenz zwischen gemessener zurück reflektierter Laserleistung PL,R,IST und dem Sollwert PL.R.SOLL in Richtung auf eine Minimum geändert wird. Es versteht sich, dass auch Parameter des
Laserschneidprozesses, welche die Fokuslage ZF nur indirekt beeinflussen, z.B. die Vorschubgeschwindigkeit v sowie die Leistung PL,Q der Strahlungsquelle (vgl. Fig. 1 ) in die Regelung einbezogen werden können.
Der Sollwert PL.R.SOLL kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung
(Blechdicke, Geometrie der zu schneidenden Konturen, Art des zu schneidenden Materials, etc.) so festgelegt werden, dass ein gratfreier Schnitt erfolgt. Es versteht sich, dass die Regelung nicht zwingend auf das Minimum an reflektierter
Laserleistung PL.R.MIN erfolgen muss: Wenn definiert defokussiert geschnitten werden soll, kann eine Regelung auf einen definierten Sollwert der rückreflektierten
Laserleistung PL.R.SOLL erfolgen, der um einen vorgegebenen Betrag APL,R größer als der minimale Wert PL.R.MIN ist. Ist die bei einer jeweiligen Anwendung für einen gratfreien Schnitt bzw. eine hohe Schnittqualität erforderliche Fokuslage ZF bekannt, so kann die Festlegung des Sollwertes PL,R.SOLL hierbei anhand der in Fig. 4 gezeigten Beziehung erfolgen.
Es versteht sich, dass auf die in Fig. 4 gezeigte Beziehung nicht zwingend zurück gegriffen werden muss, wenn eine direkte Beziehung zwischen optimalem
(gratfreiem) Schneidergebnis und Sollwert PL.R.SOLL der zurück reflektierten
Laserleistung PL,R bekannt ist. Beispielsweise kann für den Fall, dass eine minimale Schnittspaltbreite bzw. eine Fokuslage an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 (ZF = 0) gewünscht ist, dem Regler 21 der Sollwert PL,R,SOLL nicht von außen vorgegeben werden, sondern dem Regler 21 kann die Sollwert-Vorgabe gemacht werden, dass der Istwert der reflektierten Laserleistung PL,R.IST minimiert werden soll.
Auf die in Fig. 4 gezeigte Beziehung muss auch nicht zurück gegriffen werden, wenn zunächst in einem Testschnitt der Wertebereich der zurück reflektierten Laserleistung PL,R ermittelt wird, in dem der Schneidprozess zu einer gratfreien Schnittkante führt. Zu diesem Zweck kann bei dem Testschnitt der Abstand zwischen der Fokuslage ZL zur Oberseite 8a des (Test-)werkstücks 8 variiert sowie die Gratbildung am
Schnittspalt beispielsweise durch einen Bediener oder einen (optischen) Sensor ermittelt werden. Als Sollwert PL,R,SOLL für die reflektierte Laserleistung PL,R kann in diesem Fall beispielsweise der Mittelwert des bei dem Testschnitt ermittelten
Wertebereichs festgelegt werden, bei dem keine Gratbildung auftritt.
Es versteht sich, dass eine Regelung des Laserschneidprozesses auf die oben beschriebene Weise nicht nur bei einer Laserschneidmaschine durchgeführt werden kann, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Vielmehr kann die oben beschriebene Regelung auch an einer Laserschneidmaschine durchgeführt werden, bei welcher das
Werkstück nicht ruht, sondern in mindestens einer Raumrichtung bewegt wird. Auch ist der oben beschriebene Regelungsprozess nicht auf Laserschneidmaschinen zur Bearbeitung von im Wesentlichen plattenförmigen Werkstücken beschränkt.
Vielmehr kann auch eine Detektion der an der Oberseite eines im Wesentlichen rohrförmigen oder eines dreidimensional variabel geformten Werkstücks reflektierten Laserstrahlung durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses, umfassend die Schritte:
Laserschneiden eines Werkstücks (8) mittels eines fokussierten Laserstrahls (6) unter Ausbildung eines Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8),
Detektieren der Laserleistung (PL.R) von beim Laserschneiden von der Oberfläche (8a) des Werkstücks (8) benachbart zum Schnittspalt (9) zurück reflektierter Laserstrahlung (13a, 13b), sowie
Regeln der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf einen Sollwert (PL,R,SOLL). bei dem die Laserleistung (PL,R) einen minimalen Wert (PL.R.SOLL = PL,R,MIN) annimmt oder eine vorgegebene Differenz (APL,R) zu dem minimalen Wert (PL,R,MIN) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem in einem vorausgehenden Schritt eine Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung (PR.L) und dem Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) bestimmt wird und anhand der Beziehung der Sollwert (PL.R.SOLL) SO festgelegt wird, dass die Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) einen gewünschten Abstand (d) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Beziehung für unterschiedliche
Vorschubgeschwindigkeiten (v) zwischen dem Laserstrahl (6) und dem Werkstück (8) bei der Ausbildung des Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8) bestimmt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem in einem vorausgehenden Schritt ein
Testschnitt an einem Werkstück (8) unter Ausbildung eines Schnittspalts (9) durchgeführt wird, wobei der Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) variiert wird, und wobei als Sollwert
(PL,R,SOLL) ein Wert der reflektierten Laserleistung (PL,R) festgelegt wird, bei dem der Schnittspalt (9) eine gratfreie Kante aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als Sollwert (PL,R,SOLL) ein Mittelwert eines Wertebereichs der reflektierten Laserleistung (PL,R) festgelegt wird, bei dem der bei dem Testschnitt gebildete Schnittspalt (9) eine gratfreie Kante aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf den Sollwert (PL.R.SOLL) mindestens ein Parameter des Laserschneidprozesses verändert wird, welcher die Fokuslage (ZF) des Laserstrahls (6) beeinflusst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vom
Werkstück (8) zurück reflektierte Laserstrahlung (13a, 13b) zur Detektion mittels eines Auskoppelelements ( 9) aus dem Strahlengang (3) des Laserstrahls (6) ausgekoppelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem als Auskoppelelement ein unter einem
Winkel (a) zur Laserstrahlachse (20) ausgerichteter Scraper-Spiegel (19) dient. 9. Laserschneidmaschine (1) zum Laserschneiden von Werkstücken (8), umfassend: einen Laserschneidkopf (4) zum Ausrichten eines Laserstrahls (6) auf das
Werkstück (8),
eine Fokussiereinrichtung (16) zur Fokussierung des Laserstrahls (6) an einer Fokusposition (ZF) in einem Abstand (d) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8), mindestens eine Antriebseinrichtung (7a, 7b) zur Erzeugung einer
Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf (4) und dem Werkstück (8) zur Ausbildung eines Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8),
einen Detektor (18) zur Detektion der Laserleistung (PL,R) von beim
Laserschneiden von der Oberfläche (8a) des Werkstücks (8) benachbart zum Schnittspalt (9) zurück reflektierter Laserstrahlung (13a, 13b), sowie
eine Regeleinrichtung (14) zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL,R,IST) auf einen Sollwert (PL,R,SOLL), bei dem die Laserleistung (PL.R) einen minimalen Wert (PL.R. IN) annimmt oder eine vorgegebene Differenz (APL,R) zu dem minimalen Wert (PL,R, IN) aufweist.
10. Laserschneidmaschine nach Anspruch 9, bei welcher die Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung (PR,L) und dem Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) den Sollwert (PL.R.SOLL) SO festzulegen, dass die Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) einen gewünschten Abstand (d) von der Oberseite (8a) des Werkstücks (8) aufweist.
11. Laserschneidmaschine nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher die
Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, den Sollwert (PL,R,SOLL) in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit (v) der mittels der mindestens einen Antriebseinrichtung (7a, 7b) erzeugten Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf (4) und dem Werkstück (8) festzulegen.
12. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , bei welcher die
Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf den Sollwert (PL.R.SOLL) mindestens einen Parameter des
Laserschneidprozesses zu verändern, welcher die Fokuslage (ZF) des
Laserstrahls (6) beeinflusst. 13. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter umfassend: eine Auskoppeleinrichtung (19) zur Auskopplung der zurück reflektierten
Laserstrahlung (13a, 13b) aus dem Strahlengang (3) des Laserstrahls (6).
14. Laserschneidmaschine nach Anspruch 13, bei welcher die Auskoppeleinrichtung als ein unter einem Winkel (a) zur Laserstrahlachse (20) ausgerichteter Scraper-
Spiegel (19) ausgebildet ist.
15. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welcher der Detektor (18) ein thermoelektrischer Detektor ist.
PCT/EP2013/000193 2012-01-30 2013-01-23 Verfahren zum regeln eines laserschneidprozesses und laserschneidmaschine Ceased WO2013113479A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380007392.8A CN104271307B (zh) 2012-01-30 2013-01-23 用于调节激光切割过程的方法和激光切割机

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210100721 DE102012100721B3 (de) 2012-01-30 2012-01-30 Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses und Laserschneidmaschine
DE102012100721.7 2012-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013113479A1 true WO2013113479A1 (de) 2013-08-08

Family

ID=47714004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/000193 Ceased WO2013113479A1 (de) 2012-01-30 2013-01-23 Verfahren zum regeln eines laserschneidprozesses und laserschneidmaschine

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN104271307B (de)
DE (1) DE102012100721B3 (de)
WO (1) WO2013113479A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252144A (zh) * 2014-07-17 2016-01-20 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种高精度激光随动切割头及其监测和自动寻焦方法
CN111421250A (zh) * 2020-05-15 2020-07-17 深圳市圭华智能科技有限公司 一种半导体晶圆激光切割机
CN112867580A (zh) * 2018-10-01 2021-05-28 通快机床两合公司 用于加工工件的方法和设备
CN113365774A (zh) * 2019-01-28 2021-09-07 通快激光与系统工程有限公司 用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品
US12508673B2 (en) 2016-10-13 2025-12-30 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Determining and regulating a focal position of a processing beam

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104999184A (zh) * 2015-06-05 2015-10-28 柳州弘天科技有限公司 一种可减少崩刃的刀具刃口加工方法
JP6392804B2 (ja) * 2016-03-29 2018-09-19 ファナック株式会社 ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法
CN106064279A (zh) * 2016-07-27 2016-11-02 深圳英诺激光科技有限公司 一种激光打标、漂白装置及其加工方法
DE102016215019C5 (de) 2016-08-11 2023-04-06 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserschneiden mit optimierter Gasdynamik
DE102016219927B4 (de) 2016-10-13 2018-08-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines thermischen Schneidprozesses
DE102016220459B3 (de) * 2016-10-19 2018-03-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Maschine zum schneidenden Bearbeiten eines Werkstücks
DE102016222186B3 (de) * 2016-11-11 2018-04-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren zweier Scannereinrichtungen jeweils zur Positionierung eines Laserstrahls in einem Bearbeitungsfeld und Bearbeitungsmaschine zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen durch Bestrahlen von Pulverschichten
DE102016222187A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Strahlprofils eines Laserstrahls und Bearbeitungsmaschine
DE102017002922B4 (de) * 2017-03-27 2019-11-28 Lessmüller Lasertechnik GmbH Überwachungsvorrichtung für ein Bearbeitungssystem, Bearbeitungssystem und Verfahren zur Überwachung eines Bearbeitungssystems
DE102017213394B4 (de) * 2017-08-02 2020-03-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserschneiden plattenförmiger Werkstücke und zugehöriges Computerprogrammprodukt
DE102018002420B4 (de) 2018-03-23 2020-03-12 A.L.L. Lasersysteme GmbH Verfahren zum Bestimmen der Bearbeitungsqualität einer lasergestützten Materialbearbeitung
DE112019004004T5 (de) * 2018-08-09 2021-05-20 Corning Incorporated Systeme, verfahren und geräte zum maschinengebundenen profilieren eines laserstrahls
CN109405767B (zh) * 2018-12-25 2020-09-22 威海军之翼智能科技有限公司 基于激光轮廓测量仪的铸造件浇冒口切割轨迹确定方法
JP6968126B2 (ja) * 2019-06-26 2021-11-17 株式会社アマダ レーザ加工機の設定方法及びレーザ加工機
CN110524108B (zh) * 2019-09-12 2021-11-30 中南大学 基于二次谐波的定位激光聚焦点的方法和光路系统
JP7356381B2 (ja) * 2020-03-11 2023-10-04 株式会社アマダ レーザ加工機及び加工方法
CN112834032A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 湖南华曙高科技有限责任公司 一种用于制造三维物体的激光功率实时检测方法和系统
CA3213620A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-22 Bobst Mex Sa Method for processing a cardboard with a laser beam
DE102021206302A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zur Laserbearbeitung und Laserbearbeitungsanlage sowie Steuereinrichtung hierfür
CN117182330B (zh) * 2022-06-01 2025-12-09 拓卡奔马机电科技有限公司 激光切割功率调节方法、系统及激光切割装置
CN116944695B (zh) * 2023-08-08 2024-07-02 昆山陆新新材料科技有限公司 一种板材切割定距装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811453A2 (de) * 1996-06-07 1997-12-10 Lumonics Ltd. Laserfokussierungssteuerung in Verarbeitungsoperationen von Materialien
JPH11129084A (ja) * 1997-10-30 1999-05-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ溶接機の焦点位置制御装置
JP2002346783A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Denso Corp レーザ溶接制御方法及びその装置
DE10248458B4 (de) 2002-10-17 2006-10-19 Precitec Kg Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen der Fokuslage eines auf ein Werkstück gerichteten Laserstrahls
EP1750891B1 (de) 2005-06-23 2007-10-24 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Verfahren zur bestimmung der fokuslage eines laserstrahls
US20090200279A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Jiping Li Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
DE102009059245B4 (de) 2009-12-21 2011-09-22 Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und Justierung des Fokus eines Laserstrahls bei der Laserbearbeitung von Werkstücken

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3623409A1 (de) * 1986-07-11 1988-01-21 Bias Forschung & Entwicklung Verfahren zur ueberwachung des bearbeitungsprozesses mit einer hochleistungsenergiequelle, insbesondere einem laser, und bearbeitungsoptik zur durchfuehrung desselben
CN201076969Y (zh) * 2007-09-28 2008-06-25 北京工业大学 紫外激光微加工精确定位系统
JP5117920B2 (ja) * 2008-04-28 2013-01-16 株式会社ディスコ レーザー加工装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811453A2 (de) * 1996-06-07 1997-12-10 Lumonics Ltd. Laserfokussierungssteuerung in Verarbeitungsoperationen von Materialien
JPH11129084A (ja) * 1997-10-30 1999-05-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ溶接機の焦点位置制御装置
JP2002346783A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Denso Corp レーザ溶接制御方法及びその装置
DE10248458B4 (de) 2002-10-17 2006-10-19 Precitec Kg Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen der Fokuslage eines auf ein Werkstück gerichteten Laserstrahls
EP1750891B1 (de) 2005-06-23 2007-10-24 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Verfahren zur bestimmung der fokuslage eines laserstrahls
US20090200279A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Jiping Li Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
DE102009059245B4 (de) 2009-12-21 2011-09-22 Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und Justierung des Fokus eines Laserstrahls bei der Laserbearbeitung von Werkstücken

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252144A (zh) * 2014-07-17 2016-01-20 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种高精度激光随动切割头及其监测和自动寻焦方法
CN105252144B (zh) * 2014-07-17 2017-11-03 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种高精度激光随动切割头及其监测和自动寻焦方法
US12508673B2 (en) 2016-10-13 2025-12-30 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Determining and regulating a focal position of a processing beam
CN112867580A (zh) * 2018-10-01 2021-05-28 通快机床两合公司 用于加工工件的方法和设备
CN112867580B (zh) * 2018-10-01 2024-01-12 通快机床欧洲股份公司 用于加工工件的方法和设备
CN113365774A (zh) * 2019-01-28 2021-09-07 通快激光与系统工程有限公司 用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品
JP2022519202A (ja) * 2019-01-28 2022-03-22 トルンプフ レーザー－ ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング レーザ加工に及ぼすレーザ加工パラメータの影響を自動的に特定する方法ならびにレーザ加工機械およびコンピュータプログラム製品
CN113365774B (zh) * 2019-01-28 2023-10-24 通快激光与系统工程有限公司 用于自动化地求取激光加工参数对激光加工的影响的方法以及激光加工机和计算机程序产品
CN111421250A (zh) * 2020-05-15 2020-07-17 深圳市圭华智能科技有限公司 一种半导体晶圆激光切割机

Also Published As

Publication number Publication date
CN104271307A (zh) 2015-01-07
DE102012100721B3 (de) 2013-04-11
CN104271307B (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012100721B3 (de) Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses und Laserschneidmaschine
DE69127121T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Ausrichten einer Schweissvorrichtung zum Stumpfschweissen von Werkstücken
EP2310163B1 (de) Verfahren zum exzentrischen ausrichten eines laserschneidstrahls zu einer düsenachse und zum schrägschneiden; entsprechende laserbearbeitungskopf und laserbearbeitungsmaschine
DE102016118189B4 (de) Verfahren und Laserbearbeitungsmaschine zum Laserschweißen eines ersten und eines zweiten Werkstückabschnitts
EP2691206B1 (de) Verfahren zur laserstrahlbearbeitung eines werkstücks
EP2544849B1 (de) Laserbearbeitungskopf und verfahren zur bearbeitung eines werkstücks mittels eines laserstrahls
EP3210714B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur überwachung, insbesondere zur regelung, eines schneidprozesses
EP2908981B1 (de) Verfahren und bearbeitungsmaschine zum einstechen, bohren oder schneiden metallischer werkstücke mit ermitteln der intensität der prozessstrahlung
DE102018129407B4 (de) Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls und Laserbearbeitungssystem zum Durchführen des Verfahrens
DE102013219220B4 (de) Verfahren zum Laser- Remote Bearbeiten eines Werkstücks an einer Kehle und Vorrichtung hierfür
EP0350942B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung
EP1640101B1 (de) Verfahren zur Regelung eines automatischen Bearbeitungsprozesses
EP3525975B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung und zur regelung einer fokusposition eines bearbeitungsstrahls
DE102017115922B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Einstellung eines Abstands zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück sowie dazugehöriges Verfahren zur Regelung
WO2015039741A1 (de) Verfahren zum messen der eindringtiefe eines laserstrahls in ein werkstück sowie laserbearbeitungsvorrichtung
DE102014203025A1 (de) Verfahren zum Laserstrahlschweißen und Schweißkopf
EP0451164A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit laserstrahlung.
EP3528992A2 (de) Verfahren und maschine zum schneidenden bearbeiten eines werkstücks
EP3883720B1 (de) Verfahren zur laserbearbeitung und laserbearbeitungssystem zur durchführung des verfahrens
EP2117762A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum laserschweissen
WO2020074713A1 (de) Verfahren zum ermitteln einer kenngrösse eines bearbeitungsprozesses und bearbeitungsmaschine
EP1863612B1 (de) Verfahren zur vermessung von phasengrenzen eines werkstoffes bei der bearbeitung mit einem bearbeitungsstrahl mit einer zusätzlichen beleuchtungsstrahlung und einem automatisierten bildverarbeitungsalgorithmus sowie zugehörige vorrichtung
WO2019115449A1 (de) Verfahren und justier-einheit zur automatisierten justierung eines laserstrahls einer laserbearbeitungsmaschine, sowie laserbearbeitungsmaschine mit der justier-einheit
EP1194260A2 (de) Vorrichtung zur bestimmung der position von emissionsbereichen eines thermischen prozesses mit lokal begrenzter energieeinbringung
DE102004057799B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Pulverbeschichtungsprozesses

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13703992

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13703992

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1