WO2020074713A1 - Verfahren zum ermitteln einer kenngrösse eines bearbeitungsprozesses und bearbeitungsmaschine - Google Patents

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Winfried Magg
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining at least one parameter for the process quality in a machining process, in particular in a laser cutting process, comprising: in particular cutting machining of a workpiece while moving a machining tool, in particular a laser machining head, and the workpiece relative to one another, monitoring an area on the Workpiece, which preferably comprises an interaction area of the machining tool with the workpiece, and determining at least one parameter for the process quality on the basis of the monitored area.
  • the invention also relates to a processing machine comprising: a
  • Machining tool for in particular cutting machining of a
  • Laser cutting process can be determined.
  • a method and a device are also known from WO2015036140A1, in which the cutting front angle of a kerf formed in a laser cutting process is determined as a characteristic parameter of the cutting process on the basis of the detected interaction area.
  • the cutting front angle represents a parameter for the process quality or for the process robustness, especially when flame cutting.
  • WO2018069291 A1 describes a method and a device in which at least one measurement variable for the course of the gap width of a kerf in the thickness direction of the workpiece, in particular for an angle between the two cutting edges of the kerf, is based on at least one image of an area of the workpiece to be monitored is determined.
  • the (opening) angle between the two cutting edges of the kerf represents a parameter for the process quality or for the process robustness, especially when
  • DE102005022095A1 describes a method and a device for determining a lateral relative movement between a machining head and a workpiece during machining of the workpiece.
  • the surface of the workpiece in the region of the machining head is illuminated with optical radiation, and optical radiation reflected from the surface of the workpiece is repeatedly detected with an optical detector in order to obtain optical reflection patterns of the surface of the workpiece at different times.
  • the lateral relative movement is determined by comparing the successive reflection patterns.
  • EP3159093A1 describes a method for controlling laser cutting processes in the high-performance range with cutting process interruption as well as a
  • At least one Partial section of a machining section cut in the course of a first partial machining operation is scanned and at least one quality feature of the machining process is determined on the basis of the scan result and compared with predefined quality specifications.
  • An online process monitoring method can additionally be carried out for the cutting process at least temporarily, with an adjustment of at least one depending on the result of the comparison
  • DE 102011079083A1 describes a method for machining a workpiece, in which at least a section of a surface topography of the workpiece to be machined is recorded and based on the previously recorded one
  • the invention is based, a method and a task
  • a method of the type mentioned at the outset which is characterized by the steps: determining at least one position-dependent parameter for the process quality using a plurality of Measured values of the at least one parameter at the same machining position and / or at least one direction-dependent parameter for the process quality based on a plurality of measured values of the at least one parameter in the same machining direction, in particular in the same machining direction at one and the same machining position.
  • process quality also means process robustness, ie both terms are used synonymously.
  • a parameter for the process quality is also understood to mean a parameter which is the
  • Surface processing machines in particular, for example 2D laser cutting machines, can have direction and / or position-dependent faults which influence the process result or the process quality.
  • Such disturbances are typically only dependent on the machining position or the machining direction, but are essentially independent of the
  • a fault is also understood to mean a deviation from a reference state.
  • Characteristic is formed.
  • the number of measured values of the parameter that are used for the Elimination depends on how significant the directional and / or positional disturbance is.
  • the number of measurements can be three
  • Measured values in extreme cases, up to several hundred measured values are sufficient if the position and / or directional dependence of the disturbance is comparatively small.
  • a high number of measured values may be required, while in the case of an optical signal from a laser cutting sensor system, which is detected when a support web is passed over, a small number of measured values of the parameter is required in order to obtain the Eliminate contribution from non-positional disturbances.
  • a direction-dependent parameter is understood to mean a parameter which is dependent on the machining direction and which is parameterized, for example, by an angle (between 0 ° and 360 °).
  • the at least one direction-dependent parameter can possibly be determined independently of the respective processing position, i.e. This is not differentiated according to the processing position, but for the determination of the
  • Direction-dependent parameters are measured values at machining positions from the entire machining field. As a rule, the
  • the direction-dependent parameter is determined at a respective processing position, i.e. the measured values used to determine the directional
  • a statistical analysis of the plurality of measured values is carried out to determine the position-dependent parameter and / or the direction-dependent parameter for the process quality.
  • the position-dependent or direction-dependent parameter can be the mean of that at the respective
  • the mean value does not always represent a suitable measure for determining the position-dependent or direction-dependent parameter from the plurality of measured values, but that another statistical measure is used to eliminate non-direction-dependent or position-dependent disturbances , for example the median, or more complex statistical evaluations can be carried out.
  • the parameter is used during a
  • Monitoring device detected and a currently determined measured value of the parameter is assigned to a respective processing position and / or a respective processing direction.
  • At least one parameter for the process quality is typically continuously monitored, for example, instantaneously in the
  • the determination of the parameter during the machining process takes place along a predetermined path curve, which corresponds to the cutting contour in a laser cutting process and which corresponds to the
  • the parameter determined at a certain point in time can therefore be a processing position and a (current)
  • Machining direction can be assigned. If necessary, the current machining direction and possibly also the machining position can also be detected by a sensor or a monitoring device, as is the case, for example, for the machining direction or the lateral relative movement between
  • Processing tool and workpiece is described in the above-cited DE102005022095A1. It is understood that the processing position or the
  • Processing direction typically with a predetermined discretization, i.e. with a predefined grid dimension, which is assigned to a continuously recorded parameter.
  • machining positions are determined on the basis of the position-dependent parameter, which form at least one fault position range during machining, and / or machining directions are determined on the basis of the direction-dependent parameter, which form at least one fault angle range during machining.
  • the interference position ranges or the interference angle ranges are determined using a comparison of the position or
  • fault position areas Processing positions or directions at which the parameter exceeds or falls below the threshold value are called fault position areas or as
  • Interference angle ranges are determined, the cause of which, for example, in
  • Machining beam (polarization, caustic inhomogeneity, angle of incidence, etc.) in the for the movement of the machining tool and / or the workpiece
  • fault position ranges can be determined by the
  • Machining position or depend on the position in the work area and their cause, for example, in the laser beam guidance (in particular in the case of a CO2 laser), in the mechanical suspension of the machining tool,
  • a laser processing head e.g. unfavorable moments with cantilevered supports, gear wheel play, mechanical tolerances, etc.
  • Sheet properties may have.
  • machining positions and / or machining directions during the movement of the machining tool and the workpiece relative to one another are dependent on the determined position-dependent parameter, in particular on the fault position range, and / or on the basis of the
  • Cutting contours of the workpiece parts to be cut free from the workpiece i.e. can be realized by a suitable process planning of the machining process. It goes without saying that targeted fault diagnosis can also be carried out, i.e. It can be a targeted examination of the causes of that
  • Disturbance are carried out at a respective fault position range or at a respective fault angle range. Both fault diagnosis and optimization of work planning, i.e. avoiding the critical
  • Disturbance position ranges or the disturbance angle ranges can take place fully automatically without the intervention of an operator.
  • Processing machine is determined and / or the position-dependent parameter and / or the direction-dependent parameter is / are determined on several structurally identical processing machines.
  • Processing machine determines position- or direction-dependent parameters in order to identify errors, in the second case several identical ones are used
  • Processing machines determined position- or direction-dependent parameters. By comparing the polarization and direction dependent
  • the plurality of measured values of the at least one parameter in the case of a plurality of machining processes are carried out on the same
  • Processing machine determined and when determining the position-dependent
  • the parameter and / or the direction-dependent parameter becomes a temporal
  • the measured values of the at least one parameter which are determined on successive machining processes on one and the same machine tool, can change over time to be subject. If the parameter for which the measured values are determined is, for example, a focus position in the beam direction of the
  • Laser beam this can change over time due to soiling of a processing optics, since this can lead to a so-called thermal lens, which results in a change in the focus position.
  • this change can be taken into account when determining the parameter.
  • Measured values which were determined in the case of machining processes that were carried out very long ago, can also be used in the
  • Determination of the parameter can no longer be considered. In particular, these measured values can be discarded or deleted if necessary.
  • the method comprises storing the determined position-dependent parameter and / or the fault position range and / or the determined direction-dependent parameter and / or the fault direction range in a data memory.
  • a data memory In the data store, for example in the
  • Machine control on a central computer or in the cloud, data about the fault position area (s) or the fault position direction (s) is collected.
  • Angular range (s) of several processing machines that are operated at different locations are brought together.
  • the parameter is selected from the group comprising:
  • Cutting front angle of a cutting front of a kerf and opening angle between two cutting edges of the kerf represents a parameter for the process quality, particularly in the case of flame cutting, and can be determined, for example, in the manner described in WO2012107331 A1 cited at the beginning or in the manner described in WO2015036140A1 cited at the beginning.
  • the decrease in the width of the kerf of the kerf in the thickness direction of the Workpiece which can be determined, for example, by the opening angle between the cut edges of the kerf or by a measurement variable indicative of this (cf. WO2018069291 A1 cited at the beginning) represents a parameter for the
  • the parameter is selected from the group
  • Positioning or directional accuracy has an influence on the process quality and depends on the machining position or the machining direction due to the suspension of the machining tool or the mounting of the workpiece.
  • the directional accuracy during machining can be determined, for example, with the aid of the method described in DE102005022095A1 cited at the beginning, which describes the lateral relative movement between the machining tool and the workpiece.
  • the directional accuracy of the can be compared with the target machining direction, which results from the path planning
  • Relative movement can be determined at a respective processing position.
  • the current processing position can also be set using a
  • Suitable sensor or a suitable monitoring device is determined and compared with the target machining position resulting from the path planning in order to determine the position accuracy.
  • Another aspect of the invention relates to a processing machine of the type mentioned at the outset, in which the evaluation device is configured or programmed, at least one position-dependent parameter for the process quality on the basis of a plurality of measured values of the at least one parameter
  • position and / or direction-dependent faults can be determined on the processing machine on the basis of the position-dependent and / or direction-dependent parameter.
  • the processing machine can in particular be a so-called 2D Act laser cutting machine, in which the workpiece typically rests on a workpiece support and the machining tool in the form of a
  • Laser processing head is moved laterally over the workpiece.
  • the evaluation device is configured or
  • a statistical analysis or evaluation of the measured values can be used to eliminate influences on the process quality that are not affected by the
  • the monitoring device is designed to continuously monitor the at least one parameter and the
  • the evaluation device is designed to have a currently determined measured value of the parameter of a respective processing position and / or a respective one
  • the evaluation device can in the
  • Machining tool may be provided, but also part of a
  • the evaluation device is configured or programmed to use the position-dependent parameter to determine machining positions that form at least one fault position range during machining and / or to use the direction-dependent parameter to determine machining directions that form at least one fault angle range during machining.
  • the processing machine comprises one
  • Control device for controlling the movement of the machining tool and the workpiece relative to one another, which is preferably configured
  • Evaluation device configured, based on the monitored area as a parameter for the process quality, a cutting front angle of a cutting front of a kerf, an opening angle between two cutting edges of the kerf, a
  • the parameter which describes the positioning accuracy and / or directional accuracy in the relative movement can be, for example, a deviation of the actual movement from the target movement, which for example relates to a
  • the parameters that can be determined are the cutting gap width or the
  • Wavelength bands e.g. by means of a photodiode in the penetration sensor system.
  • the determination of these parameters can be based in particular on the above in
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Processing machine in the form of a laser processing machine for cutting work on a workpiece
  • Fig. 3 is a three-dimensional representation of a detail of a
  • FIG. 1 shows a laser processing machine 1 with a laser source 2, a
  • Laser processing head 4 and a workpiece support 5 A laser beam 6 generated by the laser source 2 is guided by means of a beam guide 3 with the aid of deflection mirrors (not shown) to the laser processing head 4 and is focused therein as well as with the aid of mirrors (also not shown) perpendicular to the surface 8a of a Workpiece 8 aligned, ie the beam axis (optical axis) of the laser beam 6 runs perpendicular to the workpiece 8.
  • the laser source 2 is a C02 laser source.
  • the laser beam 6 can be generated, for example, by a solid-state laser.
  • the laser beam 6 is first used for piercing, ie the workpiece 8 is melted or oxidized at one point and the melt that is produced is blown out. The laser beam 6 is then moved over the workpiece 8, so that a continuous kerf 9 is formed, at which the workpiece 8 is cut along the laser beam 6.
  • Both grooving and laser cutting can be supported by adding a gas. Oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used as cutting gases 10. Particles and gases that arise can be extracted from a suction device 11
  • Suction chamber 12 are suctioned off.
  • the laser processing machine 1 also comprises a movement device 13 for moving the laser processing head 4 and the workpiece 8 relative to one another.
  • the workpiece 8 rests on the workpiece support 5 during processing and the laser processing head 4 is moved along two axes X, Y of an XYZ coordinate system during processing.
  • the movement device 13 has one with the help of one
  • Double arrow indicated drive 14 in the X-direction movable portal The laser processing head 4 can be displaced in the X direction with the aid of a further drive of the movement device 13, indicated by a double arrow, in order to move to any processing positions Bc, g in the X direction and in the Y direction in one by the displaceability of the laser processing head 4 or the workpiece 8 predetermined work area to be moved.
  • the laser beam 6 is focused on the workpiece 8 by means of a focusing device in the form of a focusing lens 15 in order to carry out a cutting machining on the workpiece 8.
  • the focusing lens 15 is a lens made of zinc selenide, which focuses the laser beam 6 onto the workpiece 8 through a laser processing nozzle 16, more precisely through its nozzle opening 16a, specifically in the example shown onto a focus position F on the upper side 8a of the workpiece 8.
  • the laser beam 6 there forms an interaction region 17 with the workpiece 8, behind which the kerf 9 shown in FIG. 1 is generated against the machining direction B f or against the cutting direction of the laser cutting process.
  • a focusing lens made of quartz glass for example, can be used.
  • a partially transparent deflection mirror 18 can also be seen in FIG. 2, which reflects the incident laser beam 2 (for example with a wavelength of approx. 10.6 pm) and transmits observation radiation relevant for process monitoring to a further partially transparent deflection mirror 19.
  • Deflecting mirror 18 is partially transparent in the example shown for observation radiation in the form of thermal radiation at wavelengths l of approximately 700 nm to 2000 nm.
  • the further partially transparent deflection mirror 19 reflects the
  • Illumination source 21 serves for the coaxial illumination of the workpiece 8 with illumination radiation 22.
  • the illumination radiation 22 is transmitted by the further partially transmissive deflection mirror 19 and by the deflection mirror 18 and directed through the nozzle opening 16a of the laser processing nozzle 16 onto the workpiece 8.
  • Scraper mirrors or perforated mirrors which only reflect incident radiation from an edge area, are used to supply the observation radiation to the monitoring device 20 or to supply the illumination radiation 22 to the workpiece 8. At least one mirror introduced laterally into the beam path of the laser beam 6 can also be used to enable the observation.
  • Diode lasers or LEDs or flash lamps can be provided as the illumination source 21, which can be arranged coaxially, but also off-axis to the laser beam axis 24, as shown in FIG. 2a.
  • the illumination source 21 can, for example, also be arranged outside (in particular next to) the laser processing head 4 and directed towards the workpiece 8; alternatively, the
  • Illumination source 21 arranged within the laser processing head 4, but not aligned coaxially to the laser beam 6 on the workpiece 8.
  • the laser processing head 4 can also be used without one
  • Illumination source 21 are operated.
  • Part of the monitoring device 20 is a geometrically high-resolution camera 25 arranged in the observation beam path 23 behind the further partially transparent deflection mirror 19.
  • the camera 25 can be a
  • Act high-speed camera which is arranged coaxially to the laser beam axis 24 or to extend the laser beam axis 24 and thus independent of direction.
  • images are recorded by the camera 25 in the incident light method in the NIR / IR wavelength range, around that
  • a filter can be arranged in front of the camera 25 if further radiation or wavelength components are to be excluded from the detection with the camera 25.
  • the filter can e.g. as
  • narrow-band bandpass filter with a half-width of, for example, approximately 15 nm, which transmits wavelengths l in the range of approximately 800 nm.
  • the monitoring device 20 has an imaging optics 27 .
  • the imaging optics 27 have a diaphragm 28 which is rotatably mounted about a central axis of rotation D, so that the position of an eccentrically arranged diaphragm opening 28a moves on a circular arc around the axis of rotation D during the rotation (cf. FIG. 2b) .
  • Observation beam path 23 which passes through an edge region of the focusing lens 15 and is aligned in the convergent beam path after the focusing lens 15 at an angle ⁇ to the beam axis 24 of the laser beam 6, through the aperture 28a arranged eccentrically to the extension of the beam axis 24 of the laser beam 6 and forms an observation beam 23a, which is imaged on the detector surface 25a.
  • the direction of observation R1 is aligned with the beam axis 24 of the laser beam 6, in the example shown is between approximately 1 ° and approximately 5 °, for example approximately 4 °.
  • a polarization filter 30 is on the aperture 28
  • the polarization filter 30 is designed to filter a linear polarization component p, which in the example shown is aligned parallel to a plane (XZ plane) which contains the (current) machining direction B f and the Z direction or the beam axis 24 of the laser beam 6 .
  • XZ plane a plane which contains the (current) machining direction B f and the Z direction or the beam axis 24 of the laser beam 6 .
  • the observation beam 23a after the polarization filter 30 only has one polarization component s oriented perpendicular to the XZ plane.
  • the filtering of a linear polarization component of the observation beam 23a has proven to be advantageous for the observation of the kerf 9 or the area 26 to be monitored.
  • the polarization component p oriented parallel to the XZ plane
  • the polarization component s perpendicular to the XZ plane or a differently oriented polarization component can also be filtered with the aid of the polarization filter 30.
  • the use of the s-polarized polarization component has been found for the
  • an electrically adjustable diaphragm for example in the form of an LCD array, can also be used, in which individual pixels or groups of pixels are electronically switched on or off in order to produce the diaphragm effect.
  • the mechanical diaphragm 28 can also be moved or shifted transversely to the observation beam path 23, for example in the YZ plane, in a manner different from that shown in FIGS. 2a, b
  • the aperture 28 can also be in the form of one or more and foldable mechanical elements can be realized.
  • the polarization filter 30 can also be designed as an LCD polarizer in order to
  • the aperture 28 and / or the polarization filter 30 can be completely removed from the observation beam path 23, provided that this is the case for the
  • an evaluation device 32 that is connected to the monitoring device 20
  • different parameters for the process quality of the laser cutting process can be determined. For example, based on the course of the light strips 32a, b shown in FIG. 3, the course of the gap width b (z) of the kerf 9 in the thickness direction Z of the workpiece 8 (with thickness d), more precisely, an angle g between the two lateral cut edges 33a, b of the kerf 9 are closed.
  • the distance and / or the angle between the two light strips 31 a, b can be determined as measured variables for the angle g with the aid of the evaluation device 32, for example as described in WO2018069291 A1 cited at the outset, which by
  • the opening angle g between the two cutting flanks 33a, b of the kerf 9 represents a parameter for the process quality or for the process robustness
  • the essentially cylindrical cutting front 9a forms, which extends along the thickness d of the workpiece 8 at a cutting front angle a with respect to the upper side 8a and the underside 8b of the workpiece 8 extends.
  • Cutting front angle a can be determined. This can be done, for example, in a manner as described in WO2015036140A1 cited at the outset, which by reference in its entirety to the content of this application. In this case, it is favorable for the determination of the cutting front angle a if the interaction region 17 is observed with a sluggish or piercing direction of observation, with the use of the
  • Polarization filter 30 can be omitted.
  • the cutting front angle a can also be determined on the basis of geometric features of the kerf 9, for example as described in the WO2012107331 A1 cited at the beginning, which is likewise included in its entirety by reference
  • Positioning accuracy Rc, g when positioning the laser processing head 4 at the processing position Bc, g, ie the deviation between the actual and target processing positions and the directional accuracy Rep, ie the deviation of the current processing direction B f at the processing position Bc, g from a target -Machining direction can be determined.
  • the directional inaccuracy Rep can by the monitoring device 20 in combination with the
  • Evaluation device 32 can also be determined, for example, by the method described in DE102005022095A1 for determining the lateral
  • Relative movement between the laser machining head 4 and the workpiece 8 is carried out and the lateral relative movement or current machining direction B f determined in this way is compared with a value for the desired machining direction, which is stored in the evaluation device 32 or at another location.
  • Directional accuracy Rep represent parameters for the process quality, as there are deviations in the geometry of the
  • Kerf 9 comes from a target geometry.
  • Evaluation device 32 can also determine other parameters for the process quality, for example the occurrence of burrs on the
  • the type of parameter (s) for the process quality used in the evaluation device 32 can be determined, can depend on the type of laser cutting process, for example the cutting front angle a can serve as a parameter in a flame cutting process, while the opening angle g of the kerf typically serves as a parameter for the process quality in a fusion cutting process.
  • a control device 34 shown in FIG. 1, which takes over control tasks of the laser cutting machine 1, has a signal connection with the evaluation device 32.
  • the control device 34 has one
  • Control device 35 to ensure an optimal during the machining process
  • the control device 35 can be designed, for example, to control the cutting front angle a to a predetermined, constant value by using at least one control parameter, for example the
  • Feed rate and / or the power of the laser beam 6 is suitably influenced.
  • the cutting front angle a as a parameter for the process quality is described as to how position- and / or direction-dependent faults are determined when processing the workpiece 8 by means of the processing machine 1.
  • the cutting front angle a is continuously detected by the monitoring device 20 during the cutting process.
  • a respective instantaneously determined measured value of the cutting front angle a is assigned to the current processing position Bc, g, which in the example shown corresponds to an XY coordinate in the working field of the processing machine 1.
  • the assignment can be stored, for example, in a database or the like, which is in the evaluation device 32, the control device 34 or in a
  • Data storage 36 is stored, which may be provided on an external, central computer or in the cloud.
  • the position-dependent cutting front angle a (X, Y) is thus a function depending on the XY coordinate.
  • a statistical analysis of the plurality N of measured values CM, 02, ... ON is carried out at different times or at different times
  • Machining processes at the respective machining position Bc, g were determined. In the simplest case, it can be used to determine the position-dependent
  • Determination of the position-dependent cutting front angle a (X, Y) can be used, which is the influence of disturbances that are not dependent on the respective
  • Machining position Bc, g depend, eliminated as completely as possible.
  • machining positions Bc, g can be determined at which the
  • position-dependent cutting front angle a (X, Y) is so small that the process quality is low or the process may no longer be stable.
  • the position-dependent can determine machining positions Bc, g
  • Cutting front angle a (X, Y) can be compared with a (generally constant, i.e. not dependent on the position) threshold value.
  • the processing positions Bc, g, at which the threshold value is undershot form partial areas in the form of fault position areas 37 within the working field, two of which are shown as examples in FIG. 1.
  • the subareas of the working field that lie outside the fault position areas 37 form preferred position areas for the
  • the cutting contours to be produced during cutting are those to be cut from the workpiece 8
  • Processing process takes place within the fault position areas 37.
  • the on the Disturbance position areas 37 of the processing machine 1 determined as described above can be stored in the data memory 36.
  • the determination of the fault position areas 37 in the manner described above can optionally be repeated at predetermined time intervals. If a sufficiently large number of measured values CM, 02,... Is used to determine the position-dependent cutting front angle a. .. ON, the fault position areas 37 generally do not change or change only insignificantly, i.e. these are essentially constant over time.
  • the information about the fault position areas 37 of a plurality of processing machines 1 of the same type can be in one
  • Data storage 36 are stored. Using the data stored there about the fault position areas 37 and / or about the position-dependent
  • Cutting front angles a (x, y) can identify weak points in the machine design.
  • Cutting front angle a (X, Y), the cutting front angle a can also be determined as a function of the machining direction B f .
  • a currently determined measured value for the cutting front angle a is assigned to a respective current machining direction Bf - without taking into account the respective machining position Bc, g - that is, the direction-dependent one
  • Processing position Bc, g is determined by statistically evaluating a plurality of measured values for the direction-dependent cutting front angle a f in the manner described above.
  • the directional is preferred
  • Cutting front angle a f is additionally determined as a function of the machining position Bc, g, ie the direction-dependent cutting front angle a f is determined using a plurality of measured values CM, 02,. .. ON determined in a respective machining direction B f at one and the same machining position Bc, g.
  • the direction-dependent cutting front angle a f (C, Y) is therefore also dependent on the XY position in the working area.
  • fault angle regions 38 which may be different from the respective one Machining position Bc, g are dependent (see above).
  • the respective value for the direction-dependent cutting front angle a f can be compared with a threshold value for this purpose.
  • 1 shows, by way of example, an interference angle area 38 at a machining position Bc, g, which extends over an angle interval f between approximately 35 ° and approximately 45 °.
  • the machining directions Bf during the machining of the workpiece 8 can also be selected such that the
  • Interference angle areas 38 can be avoided as far as possible during processing.
  • Cutting front angle a f (C, U) or the interference angle area (s) 38 can also be stored in the data memory 36 in order to be able to carry out a fault diagnosis or to optimize the work planning.
  • the cutting front angle a can be regulated to a predetermined, constant value by at least one
  • Adjusting parameters for example the feed rate and / or the power of the laser beam 6, is suitably influenced.
  • the controlled variable is constant, i.e. not dependent on the position and / or the direction, but the measurement variable (s) used for the control can vary depending on the position and / or direction due to interference, which is the case with the
  • the measurement signal is the
  • Laser beam 6 (in the Z direction) can be adjusted as a manipulated variable. If you cut with the long side of the laser beam 6 transversely to the cutting gap 9, the focus position F should be selected so that the beam cross section of the laser beam 6 on the
  • Workpiece 9 is small, while when cutting with the narrow laser beam side transverse to the cutting gap 9, the beam cross section should be set to be large in focus, so that overall the width b of the cutting gap 9 can be kept constant. In this case, a direction-dependent adjustment of the focus position or the focus position in the Z direction is required.
  • Focus position F (deviation from a nominal focus position). If the focus position F (in the direction of propagation) of the laser beam 6 is used as a parameter in the case of several machining processes which follow one another in time
  • Laser processing machine 1 determined, it may therefore be useful to change the measured values over time when determining the directional and / or
  • position-dependent focus position F must be taken into account. For example, when determining the focus position F, only those measured values can be taken into account that were determined in machining processes that were not long ago and therefore correspond to the current degree of contamination of the focusing lens 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Kenngröße (α, γ, PX,Y, Rφ) für die Prozessqualität bei einem Bearbeitungsprozess, insbesondere bei einem Laserschneidprozess, umfassend: Insbesondere schneidendes Bearbeiten eines Werkstücks (8) unter Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere eines Laserbearbeitungskopfs, und des Werkstücks (8) relativ zueinander, Überwachen eines Bereichs (26) an dem Werkstück (8), der bevorzugt einen Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere des Laserbearbeitungskopfs, mit dem Werkstück (8) umfasst, sowie Ermitteln mindestens einer Kenngröße (α, γ, PX,Y, Rφ) für die Prozessqualität anhand des überwachten Bereichs (26). Das Verfahren ist gekennzeichnet durch Ermitteln mindestens einer positionsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße (α) an derselben Bearbeitungsposition (BX,Y) und/oder mindestens einer richtungsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße (α) in derselben Bearbeitungsrichtung (Bφ), insbesondere in derselben Bearbeitungsrichtung (Bφ) an ein- und derselben Bearbeitungsposition (BX,Y). Die Erfindung betrifft auch eine zugehörige Bearbeitungsmaschine (1).

Description

Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Bearbeitunqsprozesses und
Bearbeitunqsmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Kenngröße für die Prozessqualität bei einem Bearbeitungsprozess, insbesondere bei einem Laserschneidprozess, umfassend: Insbesondere schneidendes Bearbeiten eines Werkstücks unter Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere eines Laserbearbeitungskopfs, und des Werkstücks relativ zueinander, Überwachen eines Bereichs an dem Werkstück, der bevorzugt einen Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungswerkzeugs mit dem Werkstück umfasst, sowie Ermitteln mindestens einer Kenngröße für die Prozessqualität anhand des überwachten Bereichs. Die Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsmaschine, umfassend: ein
Bearbeitungswerkzeug zur insbesondere schneidenden Bearbeitung eines
Werkstücks, eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander, eine Überwachungseinrichtung zur
Überwachung eines Bereichs an dem Werkstück, der bevorzugt einen
Wechselwirkungsbereich des Bearbeitungswerkzeugs mit dem Werkstück umfasst, sowie eine Auswerteeinrichtung, die konfiguriert ist, anhand des überwachten
Bereichs mindestens eine Kenngröße für die Prozessqualität zu ermitteln. Eine solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO2012107331 A1 bekannt geworden. Dort ist u.a. beschrieben, dass als Kenngröße für die Prozessqualität ein Schneidfrontwinkel eines
Laserschneidprozesses ermittelt werden kann.
Auch aus der WO2015036140A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen anhand des erfassten Wechselwirkungsbereichs der Schneidfrontwinkel einer bei einem Laserschneidprozess gebildeten Schnittfuge als charakteristische Kenngröße des Schneidprozesses ermittelt wird. Der Schneidfrontwinkel stellt eine Kenngröße für die Prozessqualität bzw. für die Prozessrobustheit insbesondere beim Brennschneiden dar.
In der WO2018069291 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen mindestens eine Messgröße für den Verlauf der Spaltbreite einer Schnittfuge in Dickenrichtung des Werkstücks, insbesondere für einen Winkel zwischen den beiden Schnittflanken der Schnittfuge, anhand mindestens eines Bildes eines zu überwachenden Bereichs des Werkstücks ermittelt wird. Der (Öffnungs-)Winkel zwischen den beiden Schnittflanken der Schnittfuge stellt eine Kenngröße für die Prozessqualität bzw. für die Prozessrobustheit insbesondere beim
Schmelzschneiden dar.
In der DE102005022095A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Relativbewegung zwischen einem Bearbeitungskopf und einem Werkstück bei der Bearbeitung des Werkstücks beschrieben. Bei dem Verfahren wird die Oberfläche des Werkstücks im Bereich des Bearbeitungskopfs mit optischer Strahlung beleuchtet und von der Oberfläche des Werkstücks reflektierte optische Strahlung wird wiederholt mit einem optischen Detektor ortsaufgelöst erfasst, um optische Reflexionsmuster der Oberfläche des Werkstücks zu unterschiedlichen Zeiten zu erhalten. Die laterale Relativbewegung wird durch Vergleich der zeitlich aufeinander folgenden Reflexionsmuster ermittelt.
Aus der EP3159093A1 ist ein Verfahren zur Kontrolle von Laserschneidvorgängen im Hochleistungsbereich mit Schneidvorgangsunterbrechung sowie ein
entsprechendes Verfahren beschrieben. Bei dem Verfahren wird zumindest eine Teilstrecke einer im Zuge eines ersten Teilbearbeitungsvorgangs geschnittenen Bearbeitungsstrecke gescannt und auf Basis des Scanergebnisses mindestens ein Qualitätsmerkmal des Bearbeitungsprozesses bestimmt und mit vordefinierten Qualitätsvorgaben verglichen. Für den Schneidvorgang kann zusätzlich zumindest zeitweise ein Online-Prozessüberwachungsverfahren durchgeführt werden, wobei je nach Resultat des Vergleichs eine Anpassung zumindest eines
Überwachungsparameters eines Online-Überwachungsparametersatzes erfolgt.
In der DE 102011079083A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks beschrieben, bei dem zumindest ausschnittsweise eine Oberflächentopographie des zu bearbeitenden Werkstücks erfasst und anhand der zuvor erfassten
Oberflächentopographie ein minimaler Soll-Abstand des Bearbeitungskopfs von dem Werkstück bestimmt wird.
Aus der EP1497851 ist es bekannt, für das Laserschneiden eines Substrats die Laserenergiedichte in einer Fokusebene mittels eines Leistungsmessgeräts positionsabhängig auszumessen und die gemessenen Werte zu verwenden, um durch Regelung der Pulsenergie und/oder der Pulswiederholrate für eine konstante Laserenergiedichte an abgetasteten Punkten in einem Sichtfeld auf dem Substrat zu sorgen. Der Laser wird von einer maschinenspezifischen„Laserschneide- Strategiedatei“ gesteuert.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, bei dem mindestens eine Kenngröße eines Bearbeitungsprozesses ermittelt wird, um Störungen an einer für die Bearbeitung verwendeten Bearbeitungsmaschine zu erkennen.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches gekennzeichnet ist durch die Schritte: Ermitteln mindestens einer positionsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße an derselben Bearbeitungsposition und/oder mindestens einer richtungsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße in derselben Bearbeitungsrichtung, insbesondere in derselben Bearbeitungsrichtung an ein- und derselben Bearbeitungsposition. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter dem Begriff Prozessqualität auch die Prozessrobustheit verstanden, d.h. beide Begriffe werden synonym verwendet. Unter einer Kenngröße für die Prozessqualität wird im Sinne dieser Anmeldung auch eine Kenngröße verstanden, welche die
Prozessqualität beeinflusst.
Insbesondere flächig bearbeitende Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise 2D- Laserschneidmaschinen, können richtungs- und/oder positionsabhängige Störungen aufweisen, die das Prozessergebnis bzw. die Prozessqualität beeinflussen. Derartige Störungen sind typischerweise lediglich von der Bearbeitungsposition bzw. von der Bearbeitungsrichtung abhängig, aber im Wesentlichen unabhängig von der
Geometrie der zu schneidenden Kontur, der Art des Bearbeitungsprozesses (z.B. Brennschneiden oder Schmelzschneiden) und den Bearbeitungsparametern. Unter einer Störung wird im Sinne dieser Anmeldung auch eine Abweichung von einem Referenzzustand verstanden.
Beispielsweise können positionsabhängige Störungen an im Arbeitsraum
angeordneten (Auflage-)Stegen auftreten und richtungsabhängige Störungen können auf polarisations- und/oder Kaustik-Inhomogenitäten des Laserstrahls, auf
Inhomogenitäten des Gasstroms bzw. Gasdrucks eines beim Bearbeiten aus einer Düse austretenden Gasstroms (z.B. aufgrund einer Beschädigung der Düse oder aufgrund eines nicht vollständig symmetrischen Aufbaus des Bearbeitungskopfs, welcher das Gas der Düse zuführt), auf eine Materialanisotropie, etc. zurückzuführen sein. Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens ist es möglich, derartige richtungs- und/oder positionsabhängige Störungen zu erkennen bzw. zu lokalisieren. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, ebenfalls auftretende Abweichungen, die durch nicht positions- oder richtungsabhängige Störungen hervorgerufen werden, durch eine ausreichende Anzahl von Messwerten der Kenngröße zu eliminieren, so dass eine (im Wesentlichen ausschließlich) positions- bzw. richtungsabhängige
Kenngröße gebildet wird. Die Anzahl von Messwerten der Kenngröße, die für die Elimination benötigt werden, hängt davon ab, wie signifikant die richtungs- und/oder positionsabhängige Störung ist. Die Anzahl von Messwerten kann von drei
Messwerten (in Extremfällen) bis zu mehreren hundert Messwerten reichen, wenn die Positions- und/oder Richtungsabhängigkeit der Störung vergleichsweise gering ausfällt. Beispielsweise kann bei einer durch eine leicht inhomogene Strahlkaustik des Laserstrahls hervorgerufenen richtungsabhängigen Störung eine hohe Anzahl von Messwerten erforderlich sein, während bei einem optischen Signal einer Laserschneidsensorik, die beim Überfahren eines Auflagesteges erfasst wird, eine geringe Anzahl an Messwerten der Kenngröße erforderlich ist, um den Beitrag von nicht positionsabhängigen Störungen zu eliminieren.
Unter einer richtungsabhängigen Kenngröße wird im Sinne dieser Anmeldung eine Kenngröße verstanden, die von der Bearbeitungsrichtung abhängig ist und die beispielsweise durch einen Winkel (zwischen 0° und 360°) parametrisiert wird. Die mindestens eine richtungsabhängige Kenngröße kann ggf. unabhängig von der jeweiligen Bearbeitungsposition ermittelt werden, d.h. diese wird nicht nach der Bearbeitungsposition unterschieden, sondern für die Ermittlung der
richtungsabhängigen Kenngröße werden Messwerte an Bearbeitungspositionen aus dem gesamten Bearbeitungsfeld verwendet. In der Regel wird die
richtungsabhängige Kenngröße jedoch an einer jeweiligen Bearbeitungsposition ermittelt, d.h. die Messwerte, die für die Ermittlung der richtungsabhängigen
Kenngröße herangezogen werden, werden alle an derselben Bearbeitungsposition gemessen.
Bei einer Variante wird zum Ermitteln der positionsabhängigen Kenngröße und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität eine statistische Analyse der Mehrzahl von Messwerten durchgeführt. Im einfachsten Fall kann die positions- bzw. richtungsabhängige Kenngröße den Mittelwert der an der jeweiligen
Bearbeitungsposition bzw. in der jeweiligen Bearbeitungsrichtung ermittelten
Messwerte bilden. Es versteht sich aber, dass der Mittelwert nicht in jedem Fall ein geeignetes Maß darstellt, um aus der Mehrzahl von Messwerten die positions- bzw. richtungsabhängige Kenngröße zu ermitteln, sondern dass für die Elimination von nicht richtungs- bzw. positionsabhängigen Störungen ein anderes statistisches Maß, beispielsweise der Median, oder komplexere statistische Auswertungen vorgenommen werden können.
Bei einer weiteren Variante wird die Kenngröße während eines
Bearbeitungsprozesses kontinuierlich, z.B. mittels eines Sensors bzw. einer
Überwachungseinrichtung, erfasst und ein momentan ermittelter Messwert der Kenngröße wird einer jeweiligen Bearbeitungsposition und/oder einer jeweiligen Bearbeitungsrichtung zugeordnet. Für die Überwachung der Prozessqualität während der Bearbeitung wird typischerweise mindestens eine Kenngröße für die Prozessqualität kontinuierlich überwacht, beispielsweise um instantan in den
Bearbeitungsprozess eingreifen zu können. Die Ermittlung der Kenngröße während des Bearbeitungsprozesses erfolgt entlang einer vorgegebenen Bahnkurve, die bei einem Laserschneidprozess der Schnittkontur entspricht und die der
Maschinensteuerung bekannt ist. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelte Kenngröße kann daher einer Bearbeitungsposition und einer (momentanen)
Bearbeitungsrichtung zugeordnet werden. Gegebenenfalls kann die momentane Bearbeitungsrichtung sowie ggf. auch die Bearbeitungsposition ebenfalls durch einen Sensor bzw. eine Überwachungseinrichtung erfasst werden, wie dies beispielsweise für die Bearbeitungsrichtung bzw. die laterale Relativbewegung zwischen
Bearbeitungswerkzeug und Werkstück in der eingangs zitierten DE102005022095A1 beschrieben ist. Es versteht sich, dass die Bearbeitungsposition bzw. die
Bearbeitungsrichtung typischerweise mit einer vorgegebenen Diskretisierung, d.h. mit einem vorgegebenen Rastermaß, der kontinuierlich erfassten Kenngröße zugeordnet wird.
Bei einer weiteren Variante werden anhand der positionsabhängigen Kenngröße Bearbeitungspositionen ermittelt, die mindestens einen Störpositionsbereich bei der Bearbeitung bilden und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße werden Bearbeitungsrichtungen bestimmt, die mindestens einen Störwinkelbereich bei der Bearbeitung bilden. Durch häufiges Messen an derselben Bearbeitungsposition bzw. in derselben Bearbeitungsrichtung können Vorzugspositionen- und Vorzugswinkel bzw. Störpositionen und Störwinkel identifiziert werden. Die Identifizierung der Störpositionen bzw. der Störwinkel kann ebenfalls mit Hilfe von statistischen
Methoden anhand der positionsabhängigen bzw. richtungsabhängigen Kenngröße erfolgen. Im einfachsten Fall werden die Störpositionsbereiche bzw. die Störwinkelbereiche anhand eines Vergleichs der positions- bzw. der
richtungsabhängigen Kenngröße mit einem Schwellwert ermittelt;
Bearbeitungspositionen bzw. -richtungen, an denen die Kenngröße den Schwellwert über- oder unterschreitet, werden als Störpositionsbereiche bzw. als
Störwinkelbereiche identifiziert.
Beispielsweise können bei Laserbearbeitungsmaschinen Vorzugs- bzw.
Störwinkelbereiche ermittelt werden, deren Ursache beispielsweise im
Bearbeitungsstrahl (Polarisation, Kaustik-Inhomogenität, Auftreffwinkel, etc.), in den für die Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und/oder des Werkstücks
verwendeten Bewegungseinrichtungen bzw. Antrieben (Quer- und/oder
Längsschwingungen) oder z.B. im Material des Werkstücks (Anisotropie,
Walzrichtung) liegen.
Entsprechend können Störpositionsbereiche festgestellt werden, die von der
Bearbeitungsposition bzw. vom der Position im Arbeitsraum abhängen und die ihre Ursache beispielsweise in der Laserstrahlführung (insbesondere bei einem CO2- Laser), in der mechanischen Aufhängung des Bearbeitungswerkzeugs,
beispielsweise in Form eines Laserbearbeitungskopfs, (z.B. ungünstige Momente bei auskragenden Stützen, Zahnradspiel, mechanische Toleranzen, etc.), der
mechanischen Lagerung des Werkstücks (Blechs), z.B. einer Paletten-Schwingung, schlechten bzw. zu wenigen Auflagestegen, den Auflagepunkten der Stege
(potentielle Fehlstellen beim Überschreiten des Auflagepunktes,
Prozessbeeinflussung durch verschlackte Stege) oder den Werkstück- bzw.
Blecheigenschaften (Ausdünnung im Randbereich, verschmutzte Bereiche) haben können.
Bei einer Variante werden Bearbeitungspositionen und/oder Bearbeitungsrichtungen bei der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander in Abhängigkeit von der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße, insbesondere von dem Störpositionsbereich, und/oder anhand der
richtungsabhängigen Kenngröße, insbesondere von dem Störwinkelbereich, festgelegt. Das Wissen um Bereiche und/oder Richtungen mit besonders guten bzw. mit besonders schlechten Prozesseigenschaften kann dazu genutzt werden, um Störpositionsbereiche bzw. Störwinkelbereiche bei der Bearbeitung zu meiden, was beispielsweise durch eine geeignete Schachtelung bzw. Anordnung der
Schnittkonturen der von dem Werkstück freizuschneidenden Werkstückteile, d.h. durch eine geeignete Prozessplanung des Bearbeitungsprozesses realisiert werden kann. Es versteht sich, dass auch eine zielgerichtete Fehlerdiagnose betrieben werden kann, d.h. es kann eine zielgerichtete Prüfung der Ursachen für die
Störung(en) an einem jeweiligen Störpositionsbereich bzw. an einem jeweiligen Störwinkelbereich durchgeführt werden. Sowohl die Fehlerdiagnose als auch die Optimierung der Arbeitsplanung, d.h. das Meiden der kritischen
Störpositionsbereiche bzw. der Störwinkelbereiche kann vollautomatisch ohne das Zutun eines Bedieners erfolgen.
Bei einer weiteren Variante wird die Mehrzahl der Messwerte der mindestens einen Kenngröße bei mehreren Bearbeitungsprozessen an derselben
Bearbeitungsmaschine ermittelt und/oder die positionsabhängige Kenngröße und/oder die richtungsabhängige Kenngröße wird/werden auf mehreren baugleichen Bearbeitungsmaschinen ermittelt. Im ersten Fall werden an einer konkreten
Bearbeitungsmaschine positions- bzw. richtungsabhängige Kenngrößen ermittelt, um Fehler zu identifizieren, im zweiten Fall werden an mehreren baugleichen
Bearbeitungsmaschinen positions- bzw. richtungsabhängige Kenngrößen ermittelt. Durch den Vergleich zwischen den polarisations- bzw. richtungsabhängigen
Kenngrößen, die auf mehreren baugleichen Bearbeitungsmaschinen ermittelt wurden, kann der Einfluss der individuellen Bearbeitungsmaschine eliminiert werden und es können systematische Schwachstellen der Maschinenkonstruktion eines jeweiligen Typs von Bearbeitungsmaschine erkannt werden.
Bei einer Weiterbildung wird die Mehrzahl der Messwerte der mindestens einen Kenngröße bei mehreren Bearbeitungsprozessen an derselben
Bearbeitungsmaschine ermittelt und beim Ermitteln der positionsabhängigen
Kenngröße und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße wird eine zeitliche
Änderung der Messwerte berücksichtigt. Die Messwerte der mindestens einen Kenngröße, die an aufeinander folgenden Bearbeitungsprozessen an ein- und derselben Bearbeitungsmaschine ermittelt werden, können einer zeitlichen Änderung unterworfen sein. Handelt es sich bei der Kenngröße, für welche die Messwerte ermittelt werden, beispielsweise um eine Fokuslage in Strahlrichtung des
Laserstrahls, so kann diese sich beispielsweise durch eine Verschmutzung einer Bearbeitungsoptik zeitlich verändern, da diese zu einer so genannten thermischen Linse führen kann, die eine Veränderung der Fokuslage zur Folge hat. Für den Fall, dass eine statistisch signifikante zeitliche Änderung der Messwerte festgestellt wird, kann diese Änderung bei der Ermittlung der Kenngröße berücksichtigt werden.
Generell ist es möglich, die zeitliche Änderung der Messwerte dadurch zu
berücksichtigen, dass ältere Messwerte bei der Ermittlung der Kenngröße weniger stark gewichtet werden als Messwerte, die bei Bearbeitungsprozessen ermittelt wurden, die noch nicht so lange zurückliegen. Auch können ggf. Messwerte, die bei sehr lange zurückliegenden Bearbeitungsprozessen ermittelt wurden, bei der
Ermittlung der Kenngröße nicht mehr berücksichtigt werden. Insbesondere können diese Messwerte ggf. verworfen bzw. gelöscht werden.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren das Speichern der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße und/oder des Störpositionsbereichs und/oder der ermittelten richtungsabhängigen Kenngröße und/oder des Störrichtungsbereichs in einem Datenspeicher. In dem Datenspeicher, beispielsweise in der
Maschinensteuerung, auf einem zentralen Computer oder in der Cloud werden Daten über den/die Störpositionsbereich(e) bzw. den/die Störpositionsrichtung(en) gesammelt. Insbesondere können in dem Datenspeicher die positionsabhängige(n) bzw. winkelabhängige(n) Kenngröße(n) bzw. die Störpositions- bzw.
Winkelbereich(e) von mehreren Bearbeitungsmaschinen, die an unterschiedlichen Orten betrieben werden, zusammengeführt werden.
Bei einer Variante ist die Kenngröße ausgewählt aus der Gruppe umfassend:
Schneidfrontwinkel einer Schneidfront einer Schnittfuge und Öffnungs-Winkel zwischen zwei Schnittflanken der Schnittfuge. Der Schneidfrontwinkel stellt eine Kenngröße für die Prozessqualität insbesondere beim Brennschneiden dar und kann beispielsweise auf die in der eingangs zitierten WO2012107331 A1 oder auf die in der eingangs zitierten WO2015036140A1 beschriebene Weise ermittelt werden. Die Abnahme der Breite der Schnittfuge des Schnittspalts in Dickenrichtung des Werkstücks, die z.B. durch den Öffnungs-Winkel zwischen den Schnittflanken der Schnittfuge bzw. durch eine für diesen indikative Messgröße ermittelt werden kann (vgl. die eingangs zitierte WO2018069291 A1 ) stellt eine Kenngröße für die
Prozessqualität bzw. die Prozessrobustheit beim Schmelzschneiden dar.
Bei einer weiteren Variante ist die Kenngröße ausgewählt aus der Gruppe
umfassend: Positioniergenauigkeit und Richtungsgenauigkeit beim Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander. Auch die
Positionier- bzw. die Richtungsgenauigkeit hat einen Einfluss auf die Prozessqualität und hängt aufgrund der Aufhängung des Bearbeitungswerkzeugs bzw. der Lagerung des Werkstücks von der Bearbeitungsposition bzw. von der Bearbeitungsrichtung ab. Die Richtungsgenauigkeit bei der Bearbeitung kann beispielsweise mit Hilfe des in der eingangs zitierten DE102005022095A1 beschriebenen Verfahrens ermittelt werden, welches die laterale Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werkstück beschreibt. Durch einen Vergleich mit der Soll-Bearbeitungsrichtung, die sich aus der Bahnplanung ergibt, kann die Richtungsgenauigkeit der
Relativbewegung an einer jeweiligen Bearbeitungsposition ermittelt werden.
Entsprechend kann auch die momentane Bearbeitungsposition über einen
geeigneten Sensor bzw. eine geeignete Überwachungseinrichtung ermittelt und mit der sich aus der Bahnplanung ergebenden Soll-Bearbeitungsposition verglichen werden, um die Positionsgenauigkeit zu ermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art, bei der die Auswerteeinrichtung konfiguriert bzw. programmiert ist, mindestens eine positionsabhängige Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße an derselben
Bearbeitungsposition und/oder mindestens eine richtungsabhängige Kenngröße für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten der mindestens einen Kenngröße entlang derselben Bearbeitungsrichtung, insbesondere entlang derselben Bearbeitungsrichtung an ein- und derselben Bearbeitungsposition, zu ermitteln. Wie weiter oben in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde, können an der Bearbeitungsmaschine anhand der positions- und/oder richtungsabhängigen Kenngröße positions- und/oder richtungsabhängige Störungen ermittelt werden. Bei der Bearbeitungsmaschine kann es sich insbesondere um eine so genannte 2D- Laserschneidmaschine handeln, bei der das Werkstück typischerweise auf einer Werkstückauflage ruht und das Bearbeitungswerkzeug in Form eines
Laserbearbeitungskopfs in lateraler Richtung über das Werkstück bewegt wird.
Bei einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung konfiguriert bzw.
programmiert, zum Ermitteln der positionsabhängigen Kenngröße und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße für die Prozessqualität eine statistische Analyse der Mehrzahl von Messwerten durchzuführen. Wie oben beschrieben wurde, kann eine statistische Analyse bzw. Auswertung der Messwerte dazu verwendet werden, um Einflüsse auf die Prozessqualität zu eliminieren, die nicht von der
Bearbeitungsposition und/oder von der Bearbeitungsrichtung abhängig sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung ausgebildet, die mindestens eine Kenngröße kontinuierlich zu überwachen und die
Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, einen momentan ermittelten Messwert der Kenngröße einer jeweiligen Bearbeitungsposition und/oder einer jeweiligen
Bearbeitungsrichtung zuzuordnen. Die Auswerteeinrichtung kann in dem
Bearbeitungswerkzeug vorgesehen sein, aber auch einen Teil einer
Steuerungseinrichtung der Bearbeitungsmaschine bilden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung konfiguriert bzw. programmiert, anhand der positionsabhängigen Kenngröße Bearbeitungspositionen zu ermitteln, die mindestens einen Störpositionsbereich bei der Bearbeitung bilden und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße Bearbeitungsrichtungen zu ermitteln, die mindestens einen Störwinkelbereich bei der Bearbeitung bilden.
Hinsichtlich dieser Ausführungsform sei auf die obigen Ausführungen im
Zusammenhang mit dem Verfahren verwiesen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bearbeitungsmaschine eine
Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander, die bevorzugt konfiguriert ist,
Bearbeitungspositionen und/oder Bearbeitungsrichtungen bei der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander in Abhängigkeit von der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße, insbesondere von dem Störpositionsbereich, und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße, insbesondere von dem Störwinkelbereich, festzulegen. Wie weiter oben beschrieben wurde, können die Störpositionsbereiche bzw. die Störwinkelbereiche bei der
Arbeitsplanung bzw. beim Blechbelegungsplan berücksichtigt werden, um diese bei dem Bearbeitungsprozess möglichst zu vermeiden.
Bei einer Ausführungsform sind die Überwachungseinrichtung und die
Auswerteeinrichtung konfiguriert, anhand des überwachten Bereichs als Kenngröße für die Prozessqualität einen Schneidfrontwinkel einer Schneidfront einer Schnittfuge, einen Öffnungs-Winkel zwischen zwei Schnittflanken der Schnittfuge, eine
Positioniergenauigkeit und/oder eine Richtungsgenauigkeit beim Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander zu ermitteln. Bei der Kenngröße, welche die Positioniergenauigkeit und/oder Richtungsgenauigkeit bei der Relativbewegung beschreibt, kann es sich beispielsweise um eine Abweichung der Ist-Bewegung von der Soll-Bewegung handeln, die beispielsweise auf eine
ungleichmäßige Bewegung (Rattern) der Antriebe zurückzuführen ist. Weitere
Kenngrößen, die ermittelt werden können, sind die Schnittspaltbreite bzw. die
Abweichung der Schnittspaltbreite von einer Soll-Schnittspaltbreite, die Strahllage einer Bearbeitungsdüse, die Abweichung des Abstands zwischen der (Bearbeitungs- )Düse und dem Werkstück von einem Sollwert, die Abweichung des Druck- bzw. Gas-Durchflusses durch die Düse von einem Sollwert, der elektrische Widerstand zwischen der Düse und dem Werkstück, sowie die mittels eines Sensors koaxial gemessene Strahlungsintensität in dezidierten bzw. vorgegebenen
Wellenlängenbändern, z.B. mittels einer Fotodiode bei der Einstechsensorik. Die Ermittlung dieser Kenngrößen kann insbesondere auf die weiter oben in
Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Weise erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. 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:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Bearbeitungsmaschine in Form einer Laserbearbeitungsmaschine zum schneidenden Bearbeiten eines Werkstücks,
Fig. 2a, b eine Darstellung eines Laserbearbeitungskopfs der
Laserbearbeitungsmaschine von Fig. 1 , der eine
Überwachungseinrichtung aufweist, sowie einer Blende der
Überwachungseinrichtung, und
Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Details einer bei dem
Laserschneidprozess an einem Werkstück gebildeten Schnittfuge.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.
funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt eine Laserbearbeitungsmaschine 1 mit einer Laserquelle 2, einem
Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5. Ein von der Laserquelle 2 erzeugter Laserstrahl 6 wird mittels einer Strahlführung 3 mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln zum Laserbearbeitungskopf 4 geführt und in diesem fokussiert sowie mit Hilfe von ebenfalls nicht bildlich dargestellten Spiegeln senkrecht zur Oberfläche 8a eines Werkstücks 8 ausgerichtet, d.h. die Strahlachse (optische Achse) des Laserstrahls 6 verläuft senkrecht zum Werkstück 8. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Laserquelle 2 um eine C02-Laserquelle. Alternativ kann der Laserstrahl 6 beispielsweise durch einen Festkörperlaser erzeugt werden.
Zum Laserschneiden des Werkstücks 8 wird mit dem Laserstrahl 6 zunächst ein- gestochen, d.h. das Werkstück 8 wird an einer Stelle punktförmig aufgeschmolzen oder oxidiert und die hierbei entstehende Schmelze wird ausgeblasen. Nachfolgend wird der Laserstrahl 6 über das Werkstück 8 bewegt, so dass eine durchgängige Schnittfuge 9 entsteht, an der entlang 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. Entstehende Partikel und Gase können mithilfe einer Absaugeinrichtung 11 aus einer
Absaugkammer 12 abgesaugt werden.
Die Laserbearbeitungsmaschine 1 umfasst auch eine Bewegungseinrichtung 13 zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs 4 und des Werkstücks 8 relativ zueinander. Im gezeigten Beispiel ruht das Werkstück 8 während der Bearbeitung auf der Werkstückauflage 5 und der Laserbearbeitungskopf 4 wird bei der Bearbeitung entlang von zwei Achsen X, Y eines XYZ-Koordinatensystems bewegt. Zu diesem Zweck weist die Bewegungseinrichtung 13 ein mit Hilfe eines durch einen
Doppelpfeil angedeuteten Antriebs in X-Richtung verschiebbares Portal 14 auf. Der Laserbearbeitungskopf 4 kann mit Hilfe eines weiteren durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebs der Bewegungseinrichtung 13 in X-Richtung verschoben werden, um an beliebige Bearbeitungspositionen Bc,g in X-Richtung und in Y- Richtung in einem durch die Verschiebbarkeit des Laserbearbeitungskopfs 4 bzw. durch das Werkstück 8 vorgegebenen Arbeitsfeld bewegt zu werden. An einer jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g weist der Laserstrahl 6 eine (instantane) Bearbeitungsrichtung Bf auf, die durch einen Bearbeitungswinkel f beschrieben wird, der (willkürlich) von der negativen Y-Richtung ausgehend gemessen wird und bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel bei f = 0° liegt.
Wie in Fig. 2a zu erkennen ist, wird der Laserstrahl 6 für die Durchführung einer schneidenden Bearbeitung an dem Werkstück 8 mittels einer Fokussiereinrichtung in Form einer Fokussierlinse 15 auf das Werkstück 8 fokussiert. Bei der Fokussierlinse 15 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Linse aus Zinkselenid, die den Laserstrahl 6 durch eine Laserbearbeitungsdüse 16, genauer gesagt durch deren Düsenöffnung 16a, auf das Werkstück 8 fokussiert, und zwar im gezeigten Beispiel auf eine Fokusposition F an der Oberseite 8a des Werkstücks 8. Der Laserstrahl 6 bildet dort einen Wechselwirkungsbereich 17 mit dem Werkstück 8, hinter dem entgegen der Bearbeitungsrichtung Bf bzw. entgegen der Schnittrichtung des Laserschneidprozesses die in Fig. 1 gezeigte Schnittfuge 9 erzeugt wird. Im Falle eines Laserstrahls 6 aus einem Festkörperlaser kann eine Fokussierlinse bspw. aus Quarzglas eingesetzt werden.
In Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist ein teildurchlässig ausgebildeter Umlenkspiegel 18, welcher den einfallenden Laserstrahl 2 (bspw. mit einer Wellenlänge von ca. 10,6 pm) reflektiert und für eine Prozessüberwachung relevante Beobachtungsstrahlung zu einem weiteren teildurchlässigen Umlenkspiegel 19 transmittiert. Der
Umlenkspiegel 18 ist im gezeigten Beispiel für Beobachtungsstrahlung in Form von Wärmestrahlung bei Wellenlängen l von ca. 700 nm bis 2000 nm teildurchlässig ausgebildet. Der weitere teildurchlässige Umlenkspiegel 19 reflektiert die
Beobachtungsstrahlung zu einer Überwachungseinrichtung 20. Eine
Beleuchtungsquelle 21 dient zur koaxialen Beleuchtung des Werkstücks 8 mit Beleuchtungsstrahlung 22. Die Beleuchtungsstrahlung 22 wird von dem weiteren teiltransmissiven Umlenkspiegel 19 sowie von dem Umlenkspiegel 18 transmittiert und durch die Düsenöffnung 16a der Laserbearbeitungsdüse 16 hindurch auf das Werkstück 8 gelenkt.
Alternativ zu den teildurchlässigen Umlenkspiegeln 18, 19 können auch
Scraperspiegel oder Lochspiegel, welche einfallende Strahlung nur aus einem Randbereich reflektieren, eingesetzt werden, um die Beobachtungsstrahlung der Überwachungseinrichtung 20 zuzuführen bzw. um die Beleuchtungsstrahlung 22 dem Werkstück 8 zuzuführen. Auch mindestens ein seitlich in den Strahlengang des Laserstrahls 6 eingebrachter Spiegel kann verwendet werden, um die Beobachtung zu ermöglichen.
Als Beleuchtungsquelle 21 können Diodenlaser oder LEDs oder Blitzlampen vorgesehen werden, die wie in Fig. 2a gezeigt koaxial, aber auch off-axis zur Laserstrahlachse 24 angeordnet werden können. Die Beleuchtungsquelle 21 kann beispielsweise auch außerhalb (insbesondere neben) dem Laserbearbeitungskopf 4 angeordnet und auf das Werkstück 8 gerichtet sein; alternativ kann die
Beleuchtungsquelle 21 innerhalb des Laserbearbeitungskopfs 4 angeordnet, jedoch nicht koaxial zum Laserstrahl 6 auf das Werkstück 8 ausgerichtet sein.
Gegebenenfalls kann der Laserbearbeitungskopf 4 auch ohne eine
Beleuchtungsquelle 21 betrieben werden. Teil der Überwachungseinrichtung 20 ist eine im Beobachtungsstrahlengang 23 hinter dem weiteren teildurchlässigen Umlenkspiegel 19 angeordnete geometrisch hochauflösende Kamera 25. Bei der Kamera 25 kann es sich um eine
Hochgeschwindigkeitskamera handeln, die koaxial zur Laserstrahlachse 24 bzw. zur Verlängerung der Laserstrahlachse 24 und somit richtungsunabhängig angeordnet ist. Beim dargestellten Beispiel erfolgt die Aufnahme von Bildern durch die Kamera 25 im Auflichtverfahren im NIR/IR-Wellenlängenbereich, um das
Prozesseigenleuchten bzw. ein Wärmebild des Schneidprozesses aufzunehmen. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel kann ein Filter vor der Kamera 25 angeordnet werden, wenn weitere Strahlungs- bzw. Wellenlängenanteile von der Erfassung mit der Kamera 25 ausgeschlossen werden sollen. Der Filter kann z.B. als
schmalbandiger Bandpassfilter mit einer Halbwertsbreite von beispielsweise ca. 15 nm ausgebildet sein, der Wellenlängen l im Bereich um ca. 800 nm transmittiert.
Zur Erzeugung von Bildern eines in Fig. 3 gezeigten zu überwachenden Bereichs 26 des Werkstücks 8, welcher der Schnittfuge 9 bzw. einen Abschnitt der Schnittfuge 9 mit der Schneidfront 9a enthält, auf einer Detektorfläche 25a der Kamera 25 weist die Überwachungseinrichtung 20 eine Abbildungsoptik 27 auf. Im gezeigten Beispiel weist die Abbildungsoptik 27 eine Blende 28 auf, die um eine zentrale Drehachse D drehbar gelagert ist, so dass sich bei der Drehung die Position einer exzentrisch angeordneten Blendenöffnung 28a auf einem Kreisbogen um die Drehachse D bewegt (vgl. Fig. 2b).
Durch die Anordnung der Blende 28 in dem mittels einer Linse 29 fokussierten Strahlengangs der Abbildungsoptik 27 tritt nur ein Teil des
Beobachtungsstrahlengangs 23, welcher einen Randbereich der Fokussierlinse 15 durchläuft und im konvergenten Strahlengang nach der Fokussierlinse 15 unter einem Winkel ß zur Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 ausgerichtet ist, durch die exzentrisch zur Verlängerung der Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 angeordnete Blendenöffnung 28a hindurch und bildet einen Beobachtungsstrahl 23a, welcher auf der Detektorfläche 25a abgebildet wird. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel verläuft eine Beobachtungsrichtung R1 des Beobachtungsstrahls 23a in der Projektion in die XY-Ebene bzw. in die Werkstückebene parallel zur Bearbeitungsrichtung Bf (hier: f = 0), entlang derer der Laserstrahl 6 und das Werkstück 8 in der XY-Ebene relativ zueinander bewegt werden, um die gewünschte Schnittkontur zu bilden, d.h. es erfolgt eine stechende Beobachtung. Der Winkel ß, unter dem die
Beobachtungsrichtung R1 zur Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 ausgerichtet ist, liegt im gezeigten Beispiel zwischen ca. 1 ° und ca. 5°, beispielsweise bei ca. 4°.
Wie in Fig. 2a zu erkennen ist, ist an der Blende 28 ein Polarisationsfilter 30
angebracht, der sich gemeinsam mit dem Blende 28 um die Drehachse D dreht. Der Polarisationsfilter 30 ist zur Filterung einer linearen Polarisationskomponente p ausgebildet, die im gezeigten Beispiel parallel zu einer Ebene (XZ-Ebene) ausgerichtet ist, welche die (momentane) Bearbeitungsrichtung Bf sowie die Z- Richtung bzw. die Strahlachse 24 des Laserstrahls 6 enthält. Wie in Fig. 2a zu erkennen ist, weist der Beobachtungsstrahl 23a nach dem Polarisationsfilter 30 nur noch eine senkrecht zur XZ-Ebene ausgerichtete Polarisationskomponente s auf. Die Filterung einer linearen Polarisationskomponente des Beobachtungsstrahls 23a hat sich für die Beobachtung der Schnittfuge 9 bzw. des zu überwachenden Bereichs 26 als günstig erwiesen. Es versteht sich, dass an Stelle der parallel zur XZ-Ebene ausgerichteten Polarisationskomponente p gegebenenfalls auch die senkrecht zur XZ-Ebene ausgerichtete Polarisationskomponente s oder eine anders ausgerichtete Polarisationskomponente mit Hilfe des Polarisationsfilters 30 gefiltert werden kann. Die Verwendung der s-polarisierten Polarisationskomponente hat sich für die
Beobachtung der Schnittfuge 9 als besonders günstig erwiesen, da die in Fig. 3 gezeigten gestrichelt dargestellten Linien, die im Wesentlichen zwei Leuchtstreifen 31a,b entsprechen, einen optimalen Winkel aufweisen, um viel s-polarisierte
Strahlung zu emittieren.
An Stelle einer mechanisch verstellbaren Blende 28 kann auch eine elektrisch verstellbare Blende, beispielsweise in Form eines LCD-Arrays, verwendet werden, bei der einzelne Pixel oder Pixelgruppen elektronisch an- bzw. ausgeschaltet werden, um die Blendenwirkung zu erzeugen. Auch kann die mechanische Blende 28 anders als in Fig. 2a, b gezeigt quer zum Beobachtungsstrahlengang 23, beispielsweise in der YZ-Ebene, bewegt bzw. verschoben werden, um
unterschiedliche Teile des Beobachtungsstrahlengangs 23 abzuschatten bzw. für die Beobachtung zu öffnen. Die Blende 28 kann auch in Form eines oder mehrerer auf- und zuklappbarer mechanischer Elemente realisiert werden. Entsprechend kann auch der Polarisationsfilter 30 als LCD-Polarisator ausgebildet sein, um die
Ausrichtung der gefilterten Polarisationskomponente geeignet zu wählen,
insbesondere um die Ausrichtung der gefilterten Polarisationskomponente zu drehen. Gegebenenfalls kann die Blende 28 und/oder der Polarisationsfilter 30 vollständig aus dem Beobachtungsstrahlengang 23 entfernt werden, sofern dies für die
Überwachung des Laserschneidprozesses vorteilhaft ist.
Mit Hilfe einer mit der Überwachungseinrichtung 20 in signaltechnischer Verbindung stehenden Auswerteeinrichtung 32 können unterschiedliche Kenngrößen für die Prozessqualität des Laserschneidprozesses ermittelt werden. Beispielsweise kann anhand des Verlaufs der in Fig. 3 gezeigten Leuchtstreifen 32a, b auf den Verlauf der Spaltbreite b(z) der Schnittfuge 9 in Dickenrichtung Z des Werkstücks 8 (mit Dicke d), genauer gesagt auf einen Winkel g zwischen den beiden seitlichen Schnittflanken 33a, b der Schnittfuge 9 geschlossen werden. Als Messgrößen für den Winkel g kann/können der Abstand und/oder der Winkel zwischen den beiden Leuchtstreifen 31 a,b mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 32 bestimmt werden, beispielsweise wie dies in der eingangs zitierten WO2018069291 A1 beschrieben ist, welche durch
Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Der Öffnungs-Winkel g zwischen den beiden Schnittflanken 33a, b der Schnittfuge 9 stellt eine Kenngröße für die Prozessqualität bzw. für die Prozessrobustheit
typischerweise beim Schmelzschneiden dar, d.h. je größer der Öffnungs-Winkel g ist, desto stärker ist die V-Form der Schnittfuge 9 ausgeprägt und desto schlechter ist typischerweise die Schneidqualität.
Wie in Fig. 3 ebenfalls zu erkennen ist, bildet sich bei der schneidenden Bearbeitung an dem Werkstück 8 an der Vorderkante der Schnittfuge 9 die im Wesentlichen zylindrische Schneidfront 9a aus, die sich entlang der Dicke d des Werkstücks 8 unter einem Schneidfrontwinkel a bezüglich der Oberseite 8a und der Unterseite 8b des Werkstücks 8 erstreckt. Mit Hilfe der Überwachungseinrichtung 20 kann anhand des überwachten Bereichs 26, genauer gesagt anhand des
Wechselwirkungsbereichs 17, mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 32 der
Schneidfrontwinkel a ermittelt werden. Dies kann beispielsweise auf eine Weise erfolgen, wie sie in der eingangs zitierten WO2015036140A1 beschrieben ist, welche durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. In diesem Fall ist es für die Ermittlung des Schneidfrontwinkels a günstig, wenn die Beobachtung des Wechselwirkungsbereichs 17 mit einer schleppenden oder stechenden Beobachtungsrichtung erfolgt, wobei auf die Verwendung des
Polarisationsfilters 30 verzichtet werden kann. Alternativ kann der Schneidfrontwinkel a auch anhand von Geometriemerkmalen der Schnittfuge 9 ermittelt werden, beispielsweise wie dies in der eingangs zitierten WO2012107331 A1 beschrieben ist, welche ebenfalls durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser
Anmeldung gemacht wird.
Mit Hilfe der Überwachungseinrichtung 20 bzw. der Auswerteeinrichtung 32 können auch andere Kenngrößen für die Prozessqualität, beispielsweise die
Positioniergenauigkeit Rc,g bei der Positionierung des Laserbearbeitungskopfs 4 an der Bearbeitungsposition Bc,g, d.h. die Abweichung zwischen Ist- und Soll- Bearbeitungsposition sowie die Richtungsgenauigkeit Rep, d.h. die Abweichung der der momentanen Bearbeitungsrichtung Bf an der Bearbeitungsposition Bc,g von einer Soll-Bearbeitungsrichtung ermittelt werden. Die Richtungsungenauigkeit Rep kann von der Überwachungseinrichtung 20 in Kombination mit der
Auswerteeinrichtung 32 beispielsweise auch ermittelt werden, indem das in der DE102005022095A1 beschriebene Verfahren zur Bestimmung der lateralen
Relativbewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf 4 und dem Werkstück 8 durchgeführt wird und die auf diese Weise ermittelte laterale Relativbewegung bzw. momentane Bearbeitungsrichtung Bf mit einem Wert für die Soll- Bearbeitungsrichtung verglichen wird, der in der Auswerteeinrichtung 32 oder an einem anderen Ort hinterlegt ist. Die Positionsgenauigkeit Rc,g sowie die
Richtungsgenauigkeit Rep stellen Kenngrößen für die Prozessqualität dar, da es bei Abweichungen vom jeweiligen Sollwert zu Abweichungen der Geometrie der
Schnittfuge 9 von einer Soll-Geometrie kommt.
Es versteht sich, dass mit Hilfe der Überwachungseinrichtung 20 bzw. der
Auswerteeinrichtung 32 auch andere Kenngrößen für die Prozessqualität ermittelt werden können, die beispielsweise das Auftreten einer Gratbildung an der
Schnittfuge 9 etc. betreffen, wie dies ebenfalls in der WO2012107331 A1 beschrieben ist. Die Art der Kenngröße(n) für die Prozessqualität, die in der Auswerteeinrichtung 32 ermittelt werden, können von der Art des Laserschneidprozesses abhängen, beispielsweise kann der Schneidfrontwinkel a bei einem Brennschneidprozess als Kenngröße dienen, während der Öffnungs-Winkel g der Schnittfuge typischerweise bei einem Schmelzschneidprozess als Kenngröße für die Prozessqualität dient.
Eine in Fig. 1 gezeigte Steuerungseinrichtung 34, die Steuerungsaufgaben der Laserschneidmaschine 1 übernimmt, steht mit der Auswerteeinrichtung 32 in signaltechnischer Verbindung. Die Steuerungseinrichtung 34 weist eine
Regeleinrichtung 35 auf, um bei dem Bearbeitungsprozess eine optimale
Prozessqualität zu erzeugen. Die Regeleinrichtung 35 kann beispielsweise ausgebildet sein, den Schneidfrontwinkel a auf einen vorgegebenen, konstanten Wert zu regeln, indem mindestens ein Stellparameter, beispielsweise die
Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Leistung des Laserstrahls 6 geeignet beeinflusst wird.
Nachfolgend wird beispielhaft für den Schneidfrontwinkel a als Kenngröße für die Prozessqualität beschrieben, wie positions- und/oder richtungsabhängige Störungen bei der Bearbeitung des Werkstücks 8 mittels der Bearbeitungsmaschine 1 ermittelt werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird der Schneidfrontwinkel a während des Schneidprozesses kontinuierlich von der Überwachungseinrichtung 20 erfasst. Ein jeweiliger instantan ermittelter Messwert des Schneidfrontwinkels a wird der momentanen Bearbeitungsposition Bc,g zugeordnet, die im gezeigten Beispiel einer XY-Koordinate im Arbeitsfeld der Bearbeitungsmaschine 1 entspricht. Die Zuordnung kann beispielsweise in einer Datenbank oder dergleichen gespeichert werden, die in der Auswerteeinrichtung 32, der Steuerungseinrichtung 34 oder in einem
Datenspeicher 36 hinterlegt ist, der ggf. auf einem externen, zentralen Computer oder in der Cloud bereitgestellt wird. Die Zuordnung des Schneidfrontwinkels a zu den jeweiligen Bearbeitungspositionen Bc,g im Arbeitsfeld wird für eine Mehrzahl von schneidenden Bearbeitungsprozessen und somit für eine Mehrzahl von Messwerten cm , 02, . . . CIN vorgenommen, wobei N die Anzahl der Messwerte beschreibt, die typischerweise bei mehr als N = 10 liegt. Aus den Messwerten CM , 02, . .. CIN, die an einer jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g, d.h. an einer jeweiligen XY-Koordinate, in dem Arbeitsfeld ermittelt wurden, wird ein von der XY-Koordinate bzw. der XY- Position im Arbeitsfeld abhängiger Schneidfrontwinkel a(X,Y) ermittelt. Der positionsabhängige Schneidfrontwinkel a(X,Y) ist somit eine Funktion in Abhängigkeit von der XY-Koordinate.
Um den Einfluss des jeweiligen Bearbeitungsprozesses bzw. der jeweiligen
Bearbeitungsparameter auf den positionsabhängigen Schneidfrontwinkel a(X,Y) zu eliminieren, wird eine statistische Analyse der Mehrzahl N von Messwerten CM , 02, ... ON durchgeführt, die zu unterschiedlichen Zeiten bzw. bei unterschiedlichen
Bearbeitungsprozessen an der jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g ermittelt wurden. Im einfachsten Fall kann zur Ermittlung des positionsabhängigen
Schneidfrontwinkels a(X,Y) der Mittelwert aus den Messwerten CM , 02, ... ON an der jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g berechnet werden. Es versteht sich, dass an Stelle des Mittelwerts auch ein anderes geeignetes statistisches Maß für die
Ermittlung des positionsabhängigen Schneidfrontwinkels a(X,Y) verwendet werden kann, welches den Einfluss von Störungen, die nicht von der jeweiligen
Bearbeitungsposition Bc,g abhängig sind, möglichst vollständig eliminiert.
Anhand des positionsabhängigen Schneidfrontwinkels a(X,Y) in dem Arbeitsfeld können Bearbeitungspositionen Bc,g bestimmt werden, bei denen der
positionsabhängige Schneidfrontwinkel a(X,Y) so klein ist, dass die Prozessqualität gering ist oder der Prozess ggf. nicht mehr stabil verläuft. Um diese
Bearbeitungspositionen Bc,g zu ermitteln, kann der positionsabhängige
Schneidfrontwinkel a(X,Y) mit einem (in der Regel konstanten, d.h. nicht von der Position abhängigen) Schwellwert verglichen werden. Die Bearbeitungspositionen Bc,g, an denen der Schwellwert unterschritten wird, bilden Teilbereiche in Form von Störpositionsbereichen 37 innerhalb des Arbeitsfeldes, von denen beispielhaft zwei in Fig. 1 dargestellt sind. Die Teilbereiche des Arbeitsfeldes, die außerhalb der Störpositionsbereiche 37 liegen, bilden Vorzugspositionsbereiche für den
Schneidprozess an dem Werkstück 8.
Bei der Bahnplanung in der Steuerungseinrichtung 34 werden die beim Schneiden zu erzeugenden Schnittkonturen der aus dem Werkstück 8 zu schneidenden
Werkstückteile so gewählt, dass diese idealerweise vollständig außerhalb der Störpositionsbereiche 37 liegen bzw. dass ein möglichst geringer Teil des
Bearbeitungsprozesses innerhalb der Störpositionsbereiche 37 erfolgt. Die auf die weiter oben beschriebene Weise ermittelten Störpositionsbereiche 37 der Bearbeitungsmaschine 1 können in dem Datenspeicher 36 abgespeichert werden.
Die Ermittlung der Störpositionsbereiche 37 auf die weiter oben beschriebene Weise kann ggf. in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt werden. Wird für die Ermittlung des positionsabhängigen Schneidfrontwinkels a eine ausreichend große Anzahl von Messwerten CM , 02, . .. ON herangezogen, verändern sich die Störpositionsbereiche 37 in der Regel nicht bzw. nur unwesentlich, d.h. diese sind zeitlich im Wesentlichen konstant. Die Information über die Störpositionsbereiche 37 einer Mehrzahl von Bearbeitungsmaschinen 1 gleicher Bauart kann in einem gemeinsamen
Datenspeicher 36 gespeichert werden. Anhand der dort gespeicherten Daten über die Störpositionsbereiche 37 und/oder über den positionsabhängigen
Schneidfrontwinkel a(x, y) können Schwachstellen der Maschinenkonstruktion erkannt werden.
Analog zur weiter oben beschriebenen Ermittlung des positionsabhängigen
Schneidfrontwinkels a(X,Y) kann der Schneidfrontwinkel a auch in Abhängigkeit von der Bearbeitungsrichtung Bf ermittelt werden. Im einfachsten Fall wird hierbei ein momentan ermittelter Messwert für den Schneidfrontwinkel a einer jeweiligen momentanen Bearbeitungsrichtung Bf - ohne Berücksichtigung der jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g - zugeordnet, d.h. es wird der richtungsabhängige
Schneidfrontwinkel af der Bearbeitungsmaschine 1 unabhängig von der
Bearbeitungsposition Bc,g ermittelt, indem eine Mehrzahl von Messwerten für den richtungsabhängigen Schneidfrontwinkel af auf die weiter oben beschriebene Weise statistisch ausgewertet wird. Bevorzugt wird der richtungsabhängige
Schneidfrontwinkel af aber zusätzlich in Abhängigkeit von der Bearbeitungsposition Bc,g ermittelt, d.h. der richtungsabhängige Schneidfrontwinkel af wird anhand einer Mehrzahl von Messwerten CM , 02, . .. ON in einer jeweiligen Bearbeitungsrichtung Bf an ein- und derselben Bearbeitungsposition Bc,g ermittelt. Der richtungsabhängige Schneidfrontwinkel af(C, Y) ist somit zusätzlich von der XY-Position im Arbeitsfeld abhängig.
Analog zur weiter oben beschriebenen Ermittlung der Störpositionsbereiche 37 können auch Störwinkelbereiche 38 ermittelt werden, die ggf. von der jeweiligen Bearbeitungsposition Bc,g abhängig sind (s.o.). Beispielsweise kann zu diesem Zweck der jeweilige Wert für den richtungsabhängigen Schneidfrontwinkel af mit einem Schwellwert verglichen werden. In Fig. 1 ist beispielhaft ein Störwinkel bereich 38 an einer Bearbeitungsposition Bc,g dargestellt, der sich über ein Winkelintervall f zwischen ca. 35° und ca. 45° erstreckt. Wie weiter oben im Zusammenhang mit der Störpositionsbereichen 37 beschrieben ist, können auch die Bearbeitungsrichtungen Bf bei der Bearbeitung des Werkstücks 8 so gewählt werden, dass die
Störwinkelbereiche 38 bei der Bearbeitung möglichst vermieden werden. Der richtungsabhängige, typischerweise zusätzlich positionsabhängige
Schneidfrontwinkel af(C,U) bzw. der/die Störwinkelbereiche 38 können ebenfalls in dem Datenspeicher 36 gespeichert werden, um eine Fehlerdiagnose durchführen zu können bzw. um die Arbeitsplanung zu optimieren.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann der Schneidfrontwinkel a auf einen vorgegebenen, konstanten Wert geregelt werden, indem mindestens ein
Stellparameter, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Leistung des Laserstrahls 6, geeignet beeinflusst wird. Bei einer (idealen) Regelung ist die Regelgröße zwar konstant, d.h. nicht von der Position und/oder von der Richtung abhängig, die für die Regelung verwendete(n) Messgröße(n) können aber aufgrund von Störungen positions- und/oder richtungsabhängig variieren, was bei der
Regelung berücksichtigt werden sollte, um die Regelgröße, im hier beschriebenen Beispiel den Schneidfrontwinkel a, konstant zu halten.
Beim Laserschneiden über einen Steg der Werkstückauflage 5 kann sich z.B. ein hohes Mess-Signal einer optischen Laserschneid-Sensorik ergeben, welche die Prozessstrahlung als Messgröße erfasst. An einer solchen Bearbeitungsposition Bc,g darf daher entweder gar nicht geregelt werden oder es muss ein hoher Wert der Messgröße erwartet werden, um die Regelgröße, z.B. den Schneidfrontwinkel a, konstant zu halten. In diesem Fall handelt es sich bei dem Mess-Signal der
Prozessstrahlung um eine positionsabhängige Kenngröße, die mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens ermittelt wird und deren von der Bearbeitungsposition Bc,g abhängige Variation bei der Regelung der Regelgröße auf ihren Soll-Wert
berücksichtigt wird. Es versteht sich, dass ein solches Vorgehen auch für andere Kenngrößen möglich ist. Beim Laserschneiden mit einem Laserstrahl 6 mit ovalem Strahlquerschnitt, der beispielsweise durch eine unrunde Innenkontur 16a der Düse 16 hervorgerufen wird, kann für das Regeln des Schnittspalts 9 auf eine konstante Breite b (Regelgröße) bspw. die Fokusposition F des Laserstrahls 6 in Ausbreitungsrichtung des
Laserstrahls 6 (in Z-Richtung) als Stellgröße verstellt werden. Schneidet man mit der langen Seite des Laserstrahls 6 quer zum Schnittspalt 9, sollte die Fokusposition F so gewählt werden, dass der Strahlquerschnitt des Laserstrahls 6 auf dem
Werkstück 9 klein ist, während beim Schneiden mit der schmalen Laserstrahlseite quer zum Schnittspalt 9 der Strahlquerschnitt im Fokus groß eingestellt werden sollte, so dass insgesamt die Breite b des Schnittspalts 9 konstant gehalten werden kann. In diesem Fall ist somit eine richtungsabhängige Einstellung der Fokuslage bzw. der Fokusposition in Z-Richtung erforderlich.
Mit zunehmender Betriebsdauer der Laserbearbeitungsmaschine 1 kann es zu einer Verschmutzung z.B. der Fokussierlinse 15 kommen. Die Verschmutzung kann zu einer so genannten thermischen Linse führen, die eine Veränderung der
Fokusposition F (Abweichung von einer nominellen Fokusposition) zur Folge hat. Wird die Fokusposition F (in Ausbreitungsrichtung) des Laserstrahls 6 als Kenngröße bei mehreren zeitlich aufeinander folgenden Bearbeitungsprozessen an der
Laserbearbeitungsmaschine 1 ermittelt, kann es daher sinnvoll sein, eine zeitliche Änderung der Messwerte bei der Ermittlung der richtungs- und/oder
positionsabhängigen Fokusposition F zu berücksichtigen. Beispielsweise können bei der Ermittlung der Fokusposition F nur diejenigen Messwerte berücksichtigt werden, die bei noch nicht lange zurückliegenden Bearbeitungsprozessen ermittelt wurden und daher dem aktuellen Verschmutzungsgrad der Fokussierlinse 15 entsprechen.
Es versteht sich, dass das weiter oben beschriebene Verfahren auf analoge Weise auch mit anderen Kenngrößen für die Prozessqualität als dem Schneidfrontwinkel a, der Fokusposition F, etc. durchgeführt werden kann.

Claims

DS13694 2639 Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Kenngröße (a, g, Rc,g, Rep) für die
Prozessqualität bei einem Bearbeitungsprozess, insbesondere bei einem
Laserschneidprozess, umfassend:
Insbesondere schneidendes Bearbeiten eines Werkstücks (8) unter Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere eines Laserbearbeitungskopfs (4), und des Werkstücks (8) relativ zueinander,
Überwachen eines Bereichs (26) an dem Werkstück (8), der bevorzugt einen Wechselwirkungsbereich (17) des Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere des Laserbearbeitungskopfs (4), mit dem Werkstück (8) umfasst, sowie
Ermitteln mindestens einer Kenngröße (a, g, Rc,g, Rep) für die Prozessqualität anhand des überwachten Bereichs (26),
gekennzeichnet durch
Ermitteln mindestens einer positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)) für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten (CM , . .. ON) der mindestens einen Kenngröße (a) an derselben Bearbeitungsposition (Bc,g) und/oder mindestens einer richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c,g)) für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten (CM , . .. ON) der mindestens einen Kenngröße (a) in derselben Bearbeitungsrichtung (Bf), insbesondere in derselben Bearbeitungsrichtung (Bf) an ein- und derselben Bearbeitungsposition (Bc,g).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem zum Ermitteln der positionsabhängigen
Kenngröße (a(x, y)) und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)) für die Prozessqualität eine statistische Analyse der Mehrzahl von Messwerten (CM , . .. ON) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kenngröße (a) während eines Bearbeitungsprozesses kontinuierlich erfasst wird und ein momentan ermittelter Messwert der Kenngröße (a) einer jeweiligen Bearbeitungsposition (Bc,g) und/oder einer jeweiligen Bearbeitungsrichtung (Bf) zugeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand der positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)) Bearbeitungspositionen (Bc,g) ermittelt werden, die mindestens einen Störpositionsbereich (37) bei der Bearbeitung bilden und/oder bei dem anhand der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)) Bearbeitungsrichtungen (Bf) bestimmt werden, die mindestens einen
Störwinkelbereich (38) bei der Bearbeitung bilden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
Bearbeitungspositionen (Bc,g) und/oder Bearbeitungsrichtungen (Bf) bei der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ
zueinander in Abhängigkeit von der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)), insbesondere von dem Störpositionsbereich (37), und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)), insbesondere von dem
Störwinkelbereich (38), festgelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl der Messwerte (CM , . .. ON) der mindestens einen Kenngröße (a) bei mehreren
Bearbeitungsprozessen an derselben Bearbeitungsmaschine (1 ) ermittelt wird und/oder die positionsabhängige Kenngröße (a(x, y)) und/oder die
richtungsabhängige Kenngröße (af, af(c, y)) wird/werden auf mehreren baugleichen Bearbeitungsmaschinen (1 ) ermittelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Mehrzahl der Messwerte (CM , . .. ON) der mindestens einen Kenngröße (a) bei mehreren Bearbeitungsprozessen an derselben Bearbeitungsmaschine (1 ) ermittelt wird und bei dem beim Ermitteln der positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)) und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)) eine zeitliche Änderung der Messwerte (CM , . .. ON) berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend:
Speichern der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)) und/oder des Störpositionsbereichs (37) und/oder der ermittelten richtungsabhängigen
Kenngröße (af, af(c,g)) und/oder des Störwinkelbereichs (38) in einem
Datenspeicher (36).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kenngröße ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Schneidfrontwinkel (a) einer
Schneidfront (9a) einer Schnittfuge (9) und Öffnungs-Winkel (g) zwischen zwei Schnittflanken (33a, b) der Schnittfuge (9).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kenngröße ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Positioniergenauigkeit (PX,Y) und Richtungsgenauigkeit (Rep) beim Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ zueinander.
11. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserbearbeitungsmaschine (1 ),
umfassend:
ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Laserbearbeitungskopf (4), zur insbesondere schneidenden Bearbeitung eines Werkstücks (8),
eine Bewegungseinrichtung (13) zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ zueinander, sowie
eine Überwachungseinrichtung (20) zur Überwachung eines Bereichs (26) an dem Werkstück (8), der bevorzugt einen Wechselwirkungsbereich (17) des Bearbeitungswerkzeugs, insbesondere des Laserbearbeitungskopfs (4), mit dem Werkstück (8) umfasst, sowie
eine Auswerteeinrichtung (32), die konfiguriert ist, anhand des überwachten Bereichs (26) mindestens eine Kenngröße (a, g, Rc,g, Rep) für die Prozessqualität zu ermitteln,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinrichtung (32) konfiguriert ist, mindestens eine
positionsabhängige Kenngröße (a(x, y)) für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten (cn, ... ON) der mindestens einen Kenngröße (a) an derselben Bearbeitungsposition (Bc,g) und/oder mindestens eine
richtungsabhängige Kenngröße (af, af(c, y)) für die Prozessqualität anhand einer Mehrzahl von Messwerten (cn, ... ON) der mindestens einen Kenngröße (a) entlang derselben Bearbeitungsrichtung (Bf), insbesondere entlang derselben Bearbeitungsrichtung (Bf) an ein- und derselben Bearbeitungsposition (Bc,g), zu ermitteln.
12. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 11 , bei der die Auswerteeinrichtung (32) konfiguriert ist, zum Ermitteln der positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)) und/oder der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)) für die
Prozessqualität eine statistische Analyse der Mehrzahl von Messwerten (CM , . .. ON) durchzuführen.
13. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die
Überwachungseinrichtung (20) ausgebildet ist, die mindestens eine Kenngröße (a) kontinuierlich zu überwachen und bei dem die Auswerteeinrichtung (32) ausgebildet ist, einen momentan ermittelten Messwert der Kenngröße (a) einer jeweiligen Bearbeitungsposition (Bc,g) und/oder einer jeweiligen
Bearbeitungsrichtung (Bf) zuzuordnen.
14. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die
Auswerteeinrichtung (32) konfiguriert ist, anhand der positionsabhängigen
Kenngröße (a(x, y)) Bearbeitungspositionen (Bc,g) zu ermitteln, die mindestens einen Störpositionsbereich (37) bei der Bearbeitung bilden und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)) Bearbeitungsrichtungen (Bf) zu ermitteln, die mindestens einen Störwinkelbereich (38) bei der Bearbeitung bilden.
15. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, weiter umfassend: eine Steuerungseinrichtung (35) zur Steuerung der Bewegung des
Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ zueinander, die bevorzugt konfiguriert ist, Bearbeitungspositionen (B(x,y)) und/oder Bearbeitungsrichtungen (B(cp)) bei der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ zueinander in Abhängigkeit von der ermittelten positionsabhängigen Kenngröße (a(x, y)), insbesondere von dem Störpositionsbereich (37), und/oder anhand der richtungsabhängigen Kenngröße (af, af(c, y)), insbesondere von dem Störwinkelbereich (38), festzulegen.
16. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die
Überwachungseinrichtung (20) und die Auswerteeinrichtung (32) konfiguriert sind, anhand des überwachten Bereichs (26) als Kenngröße für die Prozessqualität einen Schneidfrontwinkel (a) einer Schneidfront (9a) einer Schnittfuge (9), einen Öffnungs-Winkel (g) zwischen zwei Schnittflanken (33a, b) der Schnittfuge (9), eine Positioniergenauigkeit (PX,Y) und/oder eine Richtungsgenauigkeit (Rep) beim Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks (8) relativ zueinander zu ermitteln.
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