CH656568A5 - Verfahren und vorrichtung zur detektion des brennpunktes eines laserstrahles in einer laserwerkzeugmaschine. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur detektion des brennpunktes eines laserstrahles in einer laserwerkzeugmaschine. Download PDF

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CH656568A5
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Brennpunktes eines Laserstrahles nach dem Kondensator in einer Laserwerkzeugmaschine gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine erste Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 und eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Bei Laserwerkzeugmaschinen ist es für den Wirkungsgrad und die Genauigkeit bei der Bearbeitung von Werkstücken wichtig, ob der Kondensor als Sammellinse für den Laserstrahl richtig fokussiert ist und zum Werkstück die vorgeschriebene Lage aufweist. Indem der Laserstrahl von C02-Gaslasern ausserhalb des sichtbaren Bereichs liegt, ist es schwierig festzustellen, ob der Kondensor auf die Oberfläche des Werkstücks fokussiert ist. Aus diesem Grund wurde bisher eine Hilfslichtquelle mit sichtbarer Strahlung getrennt vom Laserresonator vorgesehen, um damit festzustellen, ob die sichtbaren Strahlen der Hilfslichtquelle, wie beispielsweise eines He-Ne-Gaslasers auf der Oberfläche des Werkstücks richtig fokussiert ist. Durch diese Hilfslichtquelle wurden die Vorrichtungen sehr kompliziert in ihrem Aufbau und deshalb auch teuer. Um dies zu umgehen, wurde der Laserstrahl intermittierend auf die Oberfläche des Werkstücks geworfen, und durch Beobachtung der Funken auf dem Werkstück wurde festgestellt, ob der Kondensor richtig auf die Oberfläche des Werkstücks eingestellt war. In solchen Fällen wurde jedoch eine grosse Kenntnis und Ausbildung für die Bedienung des Gerätes verlangt, und trotzdem wurde die genaue Einstellung des Brennpunktes nicht immer genau gefunden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die Fokussierstelle des Laserstrahls unabhängig von dessen Sichtbarkeit auf einfache Weise festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils im unabhängigen Patentanspruch 1 erreicht. Eine erste Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 6 und eine zweite Vorrichtung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10 gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Seitenriss einer Laserwerkzeugmaschine zum Teil geschnitten, zur Darstellung der wichtigsten Teile gemäss der Erfindung,
Fig. 2 und 3 Darstellungen von optischen Strahlengängen zur Erläuterung des Prinzips zur Feststellung des Brennpunktes des Kondensors,
Fig. 4 einen Seitenriss einer zweiten Ausführungsform zum Teil im Schnitt,
Fig. 5 einen erläuternden Plan eines optischen Strahlengangs zur Erläuterung der Lichtintensität, die in Abhängigkeit von der Lage zwischen dem Kondensor und der Abschirmung geleitet wird, und
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit der relativen Lage zwischen dem Kondensor und der Abschirmung in bezug auf den Lichtsensor.
In Fig. 1 und 2 umfasst die Laser-Werkzeugmaschine 1 einen Laser-Resonator 3, wie ein C02 Gas-Laser-Resonator
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und eine Werkzeugmaschine 5 mit einem C-förmigen Rahmen. Indem der Laser-Resonator 3 ein gewöhnlicher, handelsüblicher Resonator sein kann, wird an dieser Stelle keine weitere Beschreibung dieses Teils vorgenommen.
Der Maschinenteil 5 umfasst ein Unterteil 9 als Träger für einen Tisch 7 zur Halterung eines beweglich geführten Werkstücks W, einen oberen Träger 11 über dem Unterteil 9 und eine vertikale Säule 13 zur Verbindung des Unterteils 9 und den oberen Träger 11.
Auf der oberen Fläche des Tisches 7 befinden sich mehrere Rollen 7a zur Verminderung der Reibung bei der Bewegung des Werkstücks W. Beidseitig des Unterteils 9 (Vorderseite und Rückseite gemäss Fig. 1) ist ein Paar Führungsschienen 15 in Y-Richtung angeordnet (links und rechts in Fig. 1) und ein Paar von Y-Achsen-Schlitten 17 sind auf den Führungsschienen 15 verschiebbar angeordnet. Die beiden Schlitten 17 sind durch ein Verbindungsglied 19 einstückig miteinander verbunden, welches Verbindungsglied in Richtung der X-Achse angeordnet ist (in der horizontalen Richtung senkrecht zur Y-Achse), wobei ein kleiner Spalt zwischen der Oberfläche des Tisches 7 und diesem Verbindungsglied 19 besteht. Dementsprechend werden beide Schlitten 17 gemeinsam in Richtung der Y-Achse bewegt.
Das Verbindungsglied 19 trägt eine Führungsschiene 21 in Richtung der X-Achse, die senkrecht zur Richtung der Y-Achse liegt, wodurch die Führungsschiene 21 senkrecht auf den Führungsschienen 15 angeordnet ist. Mehrere Klammern 25 zur Einspannung des Werkstücks W sind auf der Oberfläche des Tisches 7 auf einer Anzahl von Schlitten 23 für die X-Richtung vorhanden. Dementsprechend wird durch Bewegung des Schlittens 21 entlang der X-Führungs-schiene 21 das Werkstück W in Richtung der X-Achse bewegt, wenn es mittels der Klammern 25 gehaltert ist. Somit kann das Werkstück W in beiden senkrecht aufeinanderstellenden Richtungen X und Y bewegt werden.
Es wird als selbstverständlich betrachtet, dass die Schlitten 17 in Y-Richtung und der Schlitten 23 in X-Richtung mittels einer Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer numerischen Steuerung automatisch bewegt und angehalten werden können.
Nahe beim Ende des oberen Trägers 11 ist ein Strahlreflektor 27 angeordnet, um den Laserstrahl LB vom Resonator 3 in senkrechter Richtung auf die Oberfläche des Tisches 7 zu werfen. Unterhalb des Reflektors 27 befindet sich eine Fokussiereinrichtung 29. Mit dieser Fokussiereinrichtung 29 wird der Laserstrahl LB auf einen Strahl mit einem punktförmigen Querschnitt auf der Oberfläche des Werkstücks W fokussiert, wenn der Laserstrahl LB auf das Werkstück W projiziert wird. Diese Fokussiereinrichtung 29 ist mit einem Linsenhalter 33 versehen, in dem die Kondensorlinsen 31 angeordnet sind, und dieser Zylinder 33 ist am oberen Träger über einen äusseren Haltezylinder 35 befestigt, so dass der Kondensor in vertikaler Richtung (in Richtung der vertikalen optischen Achse des Laserstrahls LB) eingestellt werden kann. Als Folge davon kann der Brennpunkt F des Kondensors 31 verändert werden, wenn die Dicke des Werkstücks W verändert wird, so dass der Brennpunkt auf die Oberfläche des Werkstücks W eingestellt werden kann, durch Verändern des Kondensators in vertikaler Richtung. Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, ist eine Düse bei der Fokussiereinrichtung 29 vorhanden, um einen Gasstrahl in Richtung auf den Bearbeitungspunkt auf dem Werkstück W zu richten.
Wie oben beschrieben, kann somit mittels eines Laserstrahls LB aus dem Resonator 3, der auf ein Werkstück W auf dem Tisch 7 geworfen wird, und mittels eines Gasstromes aus der Düse und durch genaues Bewegen des Werkstück W in Richtung der Achsen X und Y das Werkstück W in einer vorgegebenen Anordnung geschnitten werden.
Weil es schwer festzustellen ist, ob der Laserstrahl LB punktförmig auf dem Werkstück W fokussiert ist, ist ein Fo-kussierdetektor 37 auf dem Tisch 7 angeordnet und die Fo-kussierlage des Kondensors kann sehr leicht festgestellt werden.
Der Detektor 37 ist durch eine Öffnung 39 im Tisch 7 entfernbar am Unterteil 9 befestigt. Auf dem Unterteil 9 ist eine Basisplatte 41 entfernbar befestigt und verschiedene Anschläge 43 sind am Unterteil befestigt und dienen zur Einstellung der Basisplatte 41. Auf der Platte 41 befindet sich ein vertikaler Führungsstab 45, auf dem ein Tragelement 47 mittels einer Klammer 49 gehaltert ist und damit in senkrechter Richtung bewegt werden kann. Als Verbindungsmittel zur Befestigung des Tragelementes am Führungsstab 45 sind verschiedene Vorrichtungen möglich, wie beispielsweise das Anschrauben der Klammern 49 am Führungsstab 45 und durch eine Schraubverbindung senkrecht am Führungsstab 45, der frei bezüglich des Führungsstabs 45 drehbar ist. Weil mehrere solche Anordnungen denkbar sind, wird auf die genaue Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.
In der Nähe des oberen Teils des Tragelementes 47 befindet sich eine Abschirmung 53 mit einer Öffnung 51 mit einer geeigneten Form, durch die der Laserstrahl LB nach dem Kondensor 31 frei durchgehen kann. Die Form der Öffnung 51 der Abschirmung 53 muss nicht kreisförmig sein, sondern könnte auch ein Polygon sein, aber es ist erwünscht, dass die Öffnung einen Kreis bildet, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Kondensors 31.
Diese Abschirmung 53 kann frei zwischen dem Kondensor 31 und dem Brennpunkt F dieses Kondensors 31 angeordnet sein, und sie kann auch frei beweglich angeordnet sein, um in Richtung der optischen Achse des Laserstrahls LB bewegt werden zu können. Um die Abschirmung 52 in Richtung der optischen Achse einstellen zu können, kann das Tragelement 47 auf dem Führungsstab 45 verschoben werden. Diese Bewegung kann auch durch Verschieben der Abschirmung 53 bezüglich des Tragelementes 47 bewirkt werden. Auch hier kann in bezug auf die Verschiebung der Abschirmung 53 nach oben und nach unten bezüglich des Tragelementes 47 jede aus der Feinmechanik bekannte Vorrichtung verwendet werden, auch kann eine Gewindeeinstellung vorgesehen sein, die dann durch das Tragelement 47 gehaltert ist und senkrecht darauf steht.
In der Nähe des unteren Teils des Tragelementes 47 ist ein Lichtdetektor 57 angeordnet, der ebenfalls eine Öffnung 55 mit analoger Form zur Öffnung 51 auf der Abschirmung 53 aufweist. Dieser Lichtsensor 57 besteht aus einem Lichtfühler, wie beispielsweise einer Fotozelle, und erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal proportional zur Intensität des Laserstrahls LB.
Der Lichtsensor 57 ist mit seiner Wirkseite gegen die Abschirmung 53, aber auf entgegengesetzter Seite des Kondensators 31 angeordnet, jedoch mit dem Brennpunkt F des Kondensators 31 als Grenzstelle und kann ebenfalls bezüglich der optischen Achse frei bewegt werden. Um den Lichtsensor 57 entlang der optischen Achse zu verschieben, wird das Tragelement 47 entlang dem Führungsstab 45 bewegt. In diesem Fall wird der Lichtfühler 57 zusammen mit der Abschirmung 53 bewegt. Ebenso wie der Lichtsensor 57 zur Einstellung bezüglich des Tragelements 47 bewegt werden kann, ist es auch möglich, den Lichtsensor 57 gegenüber der Abschirmung zu bewegen. Auch hier kann wieder jede bekannte Verschiebevorrichtung verwendet werden, um den Lichtsensor 57 bezüglich des Tragelements 47 zu verschieben.
Mit den Anschlägen 43 wird die Basisplatte 41 auf dem Unterteil 9 bezüglich der Öffnung 39 im Tisch 7 derart ausgerichtet, dass die Zentren der Öffnungen 51 auf der Ab5
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schirmung 53 und 55 auf dem Lichtsensor 57 auf die senkrechte optische Achse des Laserstrahls LB ausgerichtet sind. Die Abschirmung 53, der Lichtsensor 57 und das Tragelement 47 sind in ein Gehäuse 59 eingeschlossen und auf der Oberseite dieses Gehäuses befindet sich eine Öffnung, die genügend gross ist für den Durchtritt des Laserstrahls LB.
Gemäss Fig. 2 wird die Lageabhängigkeit zwischen der Abschirmung 53 und dem Lichtsensor 57 erläutert. Der Abstand L zwischen der Abschirmung 53 und dem Lichtsensor 57 ist entsprechend dem Verhältnis zwischen den Öffnungen 51 und 55 in Längen Li und L2 geteilt. Wenn die Lagen dieser Längen Li und L2 mit der Lage des Brennpunkts F des Kondensors 31 ausgerichtet sind, gelangt der Laserstrahl LB, der durch die Öffnung 51 in Abschirmung 53 gelangt und dann durch die Öffnung 55 des Lichtsensors 57 auf den Lichtsensor 57 fällt, ergibt sich keine Bestrahlung des Lichtsensors 57 und dessen Ausgangssignal wird ein Minimum (z.B. 0). Deshalb, wenn der Lichtsensor 57 zusammen mit der Abschirmung 53 schrittweise von der Lage Pi gegen die Lage P2 und P3, wie in Fig. 2 gezeigt, bewegt wird, nimmt die Intensität des Laserstrahls LB, mit dem der Lichtsensor 57 bestrahlt wird, stufenweise zu, so dass der Lichtsensor 57 ein zur Lichtintensität des Laserstrahls LB proportionales Ausgangssignal abgibt. In ähnlicher Weise, wenn entweder die Abschirmung 53 oder der Lichtsensor 57 bewegt wird, wenn beispielsweise die Abschirmung 53 von der Stelle P] gegen die Stellung P2 und P3 gelangt (wenn der Lichtsensor 57 gemäss Fig. 3 nach unten bewegt wird), nimmt die Intensität des Laserstrahls LB auf dem Lichtsensor 57 schrittweise zu, und der Lichtsensor 57 erzeugt ein elektrisches Signal proportional zur Lichtintensität.
Folglich, wenn die Lage, bei der das Signal aus dem Lichtsensor 57 ein Minimum wird und wenn die Distanz L zwischen der Abschirmung 53 und dem Lichtsensor 57 intern in die Längen Li und L2 entsprechend dem Verhältnis zwischen den Öffnungen 51 und 53 geteilt wird, dann ist es möglich, die Lage des Brennpunktes des Kondensors 31 festzustellen, unabhängig davon, ob der Laserstrahl LB aus sichtbarem oder unsichtbarem Licht besteht. Somit ist es möglich, die Höhe der Lage des Brennpunktes F bezüglich des Tisches 7 oder bezüglich der Oberfläche des Unterteils 9 festzustellen.
Als Folge ist es sehr einfach, den Brennpunkt F des Kondensors 31 auf die Oberfläche des Werkstücks W einzustellen, nämlich nur dadurch, dass der Abstand L zwischen der Abschirmung 53 und dem Lichtdetektor 57 gemäss dem Verhältnis der Öffnungen 51 und 55 unterteilt wird. Als nächstes wird die Basisplatte 41 in die Tischöffnung 39 gesetzt, so dass die Lagen der genannten Längen Li und L2 mit der Oberfläche des Werkstücks W auf dem Tisch 7 übereinstimmen. Schliesslich wird der Kondensorzylinder 33 in der Fokussiereinrichtung 29 eingestellt, bis das Signal aus dem Lichtsensor 57 ein Minimum wird. Dann ist der Brennpunkt F des Kondensors 31 so eingestellt, dass die Längen Li und L2, die durch Aufteilung der Distanz L zwischen der Abschirmung und dem Lichtsensor 57 entsprechend dem Verhältnis der Öffnungen 51 und 55 erhalten wurden, und der Brennpunkt F wird genau auf die Oberfläche des Werkstücks W, das auf dem Tisch 7 befestigt ist, ausgerichtet.
Nachdem die Lage des Brennpunktes F des Kondensors 31 festgestellt oder die Lage des Brennpunktes F in die vorgeschriebene Lage gebracht wurde, wie beispielsweise die Oberfläche eines Werkstücks W, wird der Fokussierdetektor 37 von der Stelle in der Tischöffnung 39 weggenommen oder unter die Oberfläche des Tisches 7 abgesenkt und aus der optischen Achse des Laserstrahls LB ausgeschwenkt, damit keine Interferenz mit dem Werkstück W entstehen kann. Als nächstes wird das Werkstück W auf den Tisch 7 gesetzt und mit den Klammern 25 befestigt und in Richtung der X-Achse und Y-Achse genau ausgerichtet. Bezüglich der Einrichtung zur Ausschwenkung des Detektors 37 aus der optischen Achse des Laserstrahls LB sind verschiedene Verfahren denkbar und die Einzelheiten von solchen Verfahren werden an dieser Stelle nicht beschrieben, weil sie zu den Kenntnissen jedes Fachmannes gehören.
Wenn der Fokussierdetektor 37 benützt wird zur Feststellung oder Einstellung der Lage des Brennpunktes F des Kondensors 31 kann es auch erwünscht sein, die Ausgangsleistung des Resonators 3 zu verkleinern oder geeignete Abschwächmittel, wie eine Strahlteilerplatte oder einen halbdurchlässigen Spiegel in den Weg des Laserstrahls einzusetzen, so dass die Intensität des Laserstrahls LB auf dem Lichtsensor 57 abgeschwächt werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Stelle des Brennpunktes F durch das kleinstmögliche Signal am Lichtsensor 57 bestimmt. Es ist auch möglich, die Lage des Brennpunktes F mittels eines grössten Signals aus dem Lichtsensor 57 festzustellen.
Gemäss Fig. 4 ist ein Ringelement 63 mit einer kleinen Öffnung 61 (Fig. 5) vorhanden, durch das ein freier Durchgang des Laserstrahls LB gewährleistet ist, auf dem Führungsstab 45 befestigt und in vertikaler Richtung frei beweglich. In diesem Fall erzeugt der Lichtsensor 67 ein Ausgangssignal proportional zur Lichtintensität des Laserstrahls LB, der durch die Öffnung 61 des Ringelementes 63 gelangt. Die Komponenten in Fig. 4, die dieselben Funktionen haben wie die entsprechenden Komponenten in Fig. 1 wurden mit denselben Referenzzahlen gekennzeichnet.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 4 wird zuerst das Ringelement 63 in vertikaler Richtung auf dem Führungsstab 45 bewegt und derart eingestellt, dass die obere Seite des Ringelementes 63 mit der Oberseite des Werkstücks W auf der Oberfläche des Tisches 7 ausgerichtet ist, und der Laserstrahl LB wird auf die Fokussiereinrichtung 29 geworfen und nach dem Durchtreten durch die kleine Öffnung 61 im Ringelement 63 auf den Lichtsensor 67 geworfen. Als Folge davon erzeugt der Lichtsensor 67 ein Signal, das proportional zur Intensität des Laserstrahls LB ist.
Wenn nun die Fokussierlage des Kondensors 31 in der Fokussiereinrichtung 29 und die kleine Öffnung 61 des Ringelementes 63 ausgerichtet sind (in Lage B in Fig. 5), wird der Laserstrahl LB durch den Kondensor auf den Lichtsensor 67 geworfen, wie Fig. 5 zeigt. Wenn die Fokussierlage des Kondensors 31 nicht mit der kleinen Öffnung 61 des Ringgliedes 63 (Stellen A und C in Fig. 5) ausgerichtet ist, wird nur ein Teil des Laserstrahls LB auf den Lichtsensor 67 treffen, wie in Fig. 5 deutlich gezeigt. Somit, wenn die Lagebeziehung zwischen dem Kondensor 31 und dem Ringelement 63 auf einer Abszisse aufgetragen wird und das Ausgangssignal des Lichtsensors 67 auf die Ordinate abgetragen wird, dann erscheint eine Kurve gemäss Fig. 6. Wenn der Kondensorhalter 33 in der Fokussiereinrichtung 29 in vertikaler Richtung bewegt wird und gleichzeitig ein Instrument, das mit dem Lichtsensor 67 verbunden ist, beobachtet wird und dabei die Einstellung derart gemacht wird, dass das Signal aus dem Lichtsensor 67 ein Maximum wird, dann ist es möglich, den Brennpunkt des Kondensors 31 sauber auf die Oberfläche des Werkstücks W auszurichten.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, wird vorausgesetzt, dass Modifikationen an der Vorrichtung möglich sind, die durch den Fachmann ohne vom dargestellten Prinzip abzugehen, durchführbar sind. Dementsprechend wird die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der Patentansprüche bestimmt.
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Claims (11)

656 568 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Detektion des Brennpunktes in einem Laserstrahl nach dem Kondensor in einer Laserwerkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass im Laserstrahl (LB) nach dem Kondensator (31) eine Abschirmung (53, 63) und ein Lichtsensor (57,67) angeordnet werden, dass wenigstens eines dieser beiden optischen Geräte (53, 63; 57,67) entlang der optischen Achse verschoben wird, um im Lichtsensor entweder ein geringstes oder ein grösstes Signal zu erzeugen, und dass aus der gegenseitigen Lage der beiden optischen Geräte der Brennpunkt bestimmt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Brennpunktes (F) durch Teilung des Abstandes (L) zwischen der Abschirmung (53), die zwischen dem Kondensator (31) und dem Brennpunkt (F) desselben liegt, und dem Lichtsensor (57), der im Lichtstrahl nach der Abschirmung (53) und dem Brennpunkt (F) des Kondensors (31) als Ganzes liegt, gemäss dem Verhältnis zwischen zwei analogen Öffnungen (51, 55) in der Abschirmung (53) und dem Lichtsensor (57) erhalten wird, wobei das Signal des Lichtsensors ein Minimum werden soll.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben der Abschirmung entlang der optischen Achse zum Lichtsensor hin oder von diesem weg die Stelle gesucht wird, bei der das Signal des Lichtsensors ein Minimum ist.
4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben des Lichtsensors entlang der optischen Achse zur Abschirmung hin oder von dieser weg die Stelle gesucht wird, bei der das Signal des Lichtsensors ein Minimum ist.
5. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch gemeinsames Verschieben von Lichtsensor Und Abschirmung entlang der optischen Achse die Stelle gesucht wird, bei der das Signal des Lichtsensors ein Minimum ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (53), die zwischen dem Kondensor (31) und dessen Brennpunkt (F) angeordnet ist und der Lichtsensor (57), der der Abschirmung (53) bezüglich des Brennpunktes (F) gegenüberliegend angeordnet ist, auf einem Tragelement (47) angeordnet sind, dass beide mit einer analogen Öffnung (51, 55) versehen sind, derart, dass der Laserstrahl (LB) hindurchtreten kann, und dass wenigstens entweder die Abschirmung oder der Lichtsensor entlang der optischen Achse frei beweglich gehaltert ist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die Abschirmung (53) entlang der optischen Achse frei beweglich gehaltert ist.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich der Lichtsensor (57) entlang der optischen Achse frei beweglich gehaltert ist.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Lichtsensor (57) als auch die Abschirmung (53) entlang der optischen Achse frei beweglich gehaltert sind.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (31) und dem Lichtsensor (67) zur Erzeugung eines der Intensität des Laserstrahles entsprechenden Signals ein ringförmiges Glied (63) mit einer Öffnung (61) zum freien Durchlass des Laserstrahles angeordnet ist, das entlang der optischen Achse frei beweglich ist, um die Stelle zu suchen, bei der das Signal ein Maximum ist.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Lichtsensor (67) tragender Führungsschlitten mit einem Führungsstift (65) parallel zur optischen Achse zur Halterung des ringförmigen Gliedes (63) mit einer Öffnung (61) zum freien Durchlass des Laserstrahles versehen ist.
CH5655/81A 1980-09-02 1981-09-02 Verfahren und vorrichtung zur detektion des brennpunktes eines laserstrahles in einer laserwerkzeugmaschine. CH656568A5 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP55121682A JPS5746215A (en) 1980-09-02 1980-09-02 Method and device for detecting focal position in laser machining apparatus
JP1980124057U JPS6121191Y2 (de) 1980-09-02 1980-09-02

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DE (1) DE3134555A1 (de)
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GB (1) GB2083216B (de)
IT (1) IT1142728B (de)
SE (1) SE447972B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252268A2 (de) * 1986-07-11 1988-01-13 BIAS Forschungs- und Entwicklungslabor für angewandte Strahltechnik Verfahren zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses mit einer Hochleistungsenergiequelle, insbesondere einem Laser, und Bearbeitungsoptik zur Durchführung desselben

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57171592A (en) * 1981-04-07 1982-10-22 Amada Eng & Service Laser working device
US4734558A (en) * 1983-05-16 1988-03-29 Nec Corporation Laser machining apparatus with controllable mask
US4751376A (en) * 1985-04-12 1988-06-14 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Image reader with focus and magnification detection control
US5306902A (en) * 1992-09-01 1994-04-26 International Business Machines Corporation Confocal method and apparatus for focusing in projection lithography
SE508228C2 (sv) * 1997-05-07 1998-09-14 Inst Verkstadstek Forsk Ivf Anordning för detektering och beräkning av en laserstråles fokusläge, form och effektfördelning
ES2218120T3 (es) * 1999-01-11 2004-11-16 Thyssenkrupp Technologies Ag Dispositivo para sujetar y soldar chapas.
US6028662A (en) * 1999-05-26 2000-02-22 International Business Machines Corporation Adjustment of particle beam landing angle
US6617600B1 (en) * 2000-02-16 2003-09-09 Ultratech Stepper, Inc. Radiation shield device and method
US6467178B1 (en) * 2000-09-11 2002-10-22 Abb Automation Inc. Method and apparatus for beam tool center point calibration
US6649863B2 (en) * 2001-01-16 2003-11-18 Potomac Photonics, Inc. Gemstone marking system with a focus sensing unit for sensing relative disposition between a marking surface of the gemstone and a focal plane of a laser beam
US20030227614A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-11 Taminiau August A. Laser machining apparatus with automatic focusing
JP2005088053A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置
KR100606447B1 (ko) * 2003-12-24 2006-07-31 엘지.필립스 엘시디 주식회사 최적의 포컬 플레인 결정방법 및 이를 이용한 결정화방법
DE502005001790D1 (de) * 2005-06-23 2007-12-06 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh Verfahren zur bestimmung der fokuslage eines laserstrahls
DE102010039633B4 (de) 2010-08-23 2012-06-28 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage eines zur Laser-Materialbearbeitung verwendeten Laserstrahls entlang der Laserstrahlachse
DE102011006553B4 (de) * 2011-03-31 2013-04-11 Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Ermitteln der Fokuslage eines Laserstrahls in seinem Arbeitsfeld oder Arbeitsraum
CN105014240B (zh) * 2014-04-29 2017-04-05 中国科学院福建物质结构研究所 Led晶圆激光切割装置和led晶圆激光切割调水平方法
CN109323849B (zh) * 2017-08-01 2021-02-19 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种光纤切割头零焦点测量系统和测量方法
CN114951964B (zh) * 2022-07-04 2024-04-26 西安理工大学 适用于低中高功率激光的焦点判定装置及定焦方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2524807A (en) * 1947-03-28 1950-10-10 Heinz E Kallmann Optical automatic range determining device
GB719700A (en) * 1951-05-18 1954-12-08 Kodak Ltd Method of and apparatus for testing lenses
FR94871E (fr) * 1967-05-18 1970-01-16 Cilas Procédé et dispositif de palpage optique.
GB1284809A (en) * 1970-06-11 1972-08-09 Mitsubishi Electric Corp A laser processing apparatus
US3689159A (en) * 1970-06-11 1972-09-05 Mitsubishi Electric Corp Laser processing apparatus
JPS5227531B1 (de) * 1970-12-22 1977-07-21
SU464796A1 (ru) * 1973-04-13 1975-03-25 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Оптико-электронное устройство дл анализа положени плоскости изображени
US3997715A (en) * 1974-03-25 1976-12-14 Mca Disco-Vision, Inc. Focusing system for videodisc player
DE2555493A1 (de) * 1974-12-19 1976-06-24 Gen Electric Opto-elektronisches geraet zur erfassung der lage und verfahren
US4009392A (en) * 1976-01-26 1977-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Radiation focus meter
DE2836428A1 (de) * 1978-08-19 1980-03-06 Battelle Institut E V Verfahren und vorrichtung zur automatischen scharfeinstellung von objektiven
DE2837555A1 (de) * 1978-08-29 1980-03-20 Leitz Ernst Gmbh Elektronische scharfstelleinrichtung
US4322616A (en) * 1979-03-22 1982-03-30 Nippon Kogaku K.K. Focus detecting device with shielding

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0252268A2 (de) * 1986-07-11 1988-01-13 BIAS Forschungs- und Entwicklungslabor für angewandte Strahltechnik Verfahren zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses mit einer Hochleistungsenergiequelle, insbesondere einem Laser, und Bearbeitungsoptik zur Durchführung desselben
EP0252268A3 (en) * 1986-07-11 1989-02-01 Bias Forschungs- Und Entwicklungslabor Fur Angewandte Strahltechnik Process for monitoring the machining energy source, particularly with a laser, and machining optics for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
IT1142728B (it) 1986-10-15
US4472055A (en) 1984-09-18
DE3134555A1 (de) 1982-07-08
GB2083216A (en) 1982-03-17
SE447972B (sv) 1987-01-12
CA1173662A (en) 1984-09-04
GB2083216B (en) 1984-01-11
AU552364B2 (en) 1986-05-29
AU7480781A (en) 1982-03-11
FR2489195A1 (fr) 1982-03-05
SE8105214L (sv) 1982-03-03
FR2489195B1 (fr) 1986-06-27
IT8149209A0 (it) 1981-09-01

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