CN109862990A - 用于切割加工工件的方法和机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切割加工工件(2)的方法，包括：沿预给定的切割轮廓(18a)切割加工工件(2)，以使工件部分(17)从剩余部分(19)分离，以及检查在切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离。按照本发明的一方面，如果在检查时确定工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则沿相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开的另一切割轮廓(18b)重新切割加工所述工件(2)。按照另一方面，检查工件部分(17)是否已从剩余部分(19)分离包括以下步骤：将优选脉冲式的加工射束(3)在预给定的切割轮廓(18a)之内的检查位置处照射到工件(2)上，探测通过加工射束(3)和工件(2)之间的相互作用产生的辐射，以及分析评价探测到的辐射以检查在切割加工时工件部分(17)是否已完全从剩余部分(19)分离，其中，在加工射束(3)照射期间提高检查位置上的加工射束(3)强度，并且，一旦在检查时确定在切割加工时工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离则终止加工射束(3)的照射。本发明还涉及一种相应的用于切割加工工件(2)的机器。

Description

用于切割加工工件的方法和机器
技术领域
本发明涉及一种用于切割加工尤其是板状工件、例如板材的方法，包括：沿预给定的切割轮廓切割加工工件，以便将工件部分与剩余部分分离，以及检查在切割加工时工件部分是否完全从剩余部分分离。本发明还涉及一种用于切割加工工件的机器，包括：用于将加工射束对准到工件上的加工头，至少一个用于产生加工头和工件之间的相对运动的运动装置，用于控制至少一个运动装置的控制装置，用于通过沿预给定的切割轮廓切割加工工件使工件部分从剩余部分分离，以及分析评价装置，其被构造为用于检查在切割加工时工件是否完全从剩余部分分离。
背景技术
板状工件、例如金属板材的切割加工可以借助热加工或借助机械加工进行。在借助加工射束、例如借助激光射束进行热加工时，工件部分沿切割轮廓完全与剩余部分分离。剩余部分可以是工件的剩余工件或者说剩余格栅，工件部分(好部分)从剩余部分切割出来出来。替代地可以是，切割出来的部分是剩余部分(废料)，例如是切割余料，该切割余料必要时从好部分切割出来。为切割出来所使用的切割轮廓可以是自身闭合的切割轮廓，然而这不是必须的。例如对于待分离部分的棱边形成工件外棱边的情况，该部分从剩余格栅的切割出来而不切割闭合的轮廓。
在切割加工时，尤其是激光射束切割时，可能的是，由于参数错误和/或工艺错误，工件部分和/或剩余部分未完全从剩余格栅或者剩余工件分开并且因此未从剩余工件或从工件平面向下落下，使得它们对于进一步加工形成干扰轮廓。未落下的、例如通过余料引起的干扰轮廓尤其在具有随动的轴元件或支撑滑座的机器上在整个加工过程期间是危险的。机器元件、尤其是随动的机器元件可以被部分地位于工件平面之下的余料或好部分损坏。而且工件可以通过形状锁合意外地运动或提高，使得不再给出轮廓精度。由此会部分地产生不良切割或不切割，或者工件会由于与随动的机器元件的足够的力锁合而从夹紧元件撕下，在切割加工时工件典型地安置在夹紧元件上。
WO 2015/080179 A1解决了在工件中切割孔时移除大的剩余部分或者说报废部分的问题，其方案是，在工件中在待切割的孔的区域中引入多个切割线，以便将大的剩余部分切割成多个小的剩余部分。随后沿轮廓线进行的孔切割从被设置为应作为剩余部分沿着孔的轮廓线方向落下的那个剩余部分开始。
DE 10 2009 049 750 A1描述了一种通过施加调制激光射束的多个激光脉冲沿期望的切割轨迹切割材料的方法。在一个例子中，切割轨迹由调制的激光射束重复走完，其中，在两次走完之间改变至少一个切割参数。以这种方法可以使在第一次走完切割轨迹时引入到工件中的第一激光切割点相对于在第二次走完切割轨迹时引入到工件中的第二激光切割点错开。
DE 10 2011 004 117 A1描述了用于控制在工件上切割加工用于使工件沿期望的切割轮廓与剩余工件分离的方法。在此，在切割加工之后自动地检验工件部分从剩余工件完全切割出来。
发明内容
本发明的一方面所基于的任务是，提供一种用于切割加工工件的方法和机器，它们可以实现自动排除在工件部分未完全从剩余部分分离时出现的干扰轮廓。本发明的另一方面所基于的任务是，提供一种用于切割加工工件的方法和机器，其中，可以以高的稳健性检查工件部分是否完全从剩余工件分离。
根据第一方面，该任务通过开始提到的方法解决，其特征在于：如果在之前进行的检查中确定工件部分未完全从剩余部分分离，则沿相对于预给定的切割轮廓横向错开的另一切割轮廓重新切割加工工件。该另一切割轮廓至少沿着预给定轮廓的一个区段或者说部分区域延伸，尤其可以沿整个预给定切割轮廓延伸。典型地，该另一切割轮廓相对于预给定的切割轮廓平行地错开一个恒定的量，必要时另一切割轮廓相对于预给定的切割轮廓所错开的量可以沿另一切割轮廓变化。沿切割轮廓的切割加工借助加工射束进行，该加工射束通常是激光射束，然而为该目的也可以使用其它类型加工射束，例如等离子射束或水射束。
在根据发明的方法中，首先在使用合适的传感装置或者合适的探测器的情况下检查，在切割加工之后是否需要后续加工，以便使工件部分完全从剩余部分分离。如果是这种情况，则沿切割轮廓、更确切地说沿相对于预给定的切割轮廓横向错开的另一切割轮廓重新进行切割加工，以便以这种方式使工件部分(好部分)完全从剩余部分(废料)分离并且由此阻止未完全切割出来的好部分或剩余部分在对工件继续进行切割加工时形成干扰轮廓。横向错开是适宜的，因为在沿预给定的切割轮廓、也就是说无横向错开地重新切割加工时，预计会由于加工射束的边缘区域和/或由于剩余部分在形成切割缝隙的切割轮廓内的运动而在好部分的棱边上造成损坏，这种运动由工艺气体的气体压力引起。
在有利的变型方案中，所述另一切割轮廓朝向剩余部分(废料)方向横向错开，也就是说增大了相对于好部分的距离。在适当选择横向错开的量时可以防止在重新切割加工时工件部分(好部分)的环绕的棱边被加工射束或被在重新切割加工时形成的残渣损坏，或者可以防止出现好部分的环绕的棱边被焊接或修圆。
在变型方案中，另一切割轮廓横向错开一个量，该量这样大：使得为了沿另一切割轮廓切割加工工件而对准工件的加工射束以一个强度照射到工件部分的环绕的棱边上，该强度小于加工射束的最大强度的50％，优选小于30％，尤其小于20％。例如呈激光射束形式的加工射束通常在其射束横截面上具有强度分布，该强度分布从典型地至少在射束横截面的中心存在的最大强度朝向边缘减小。最大强度足以使工件为了切割加工而熔化，而通常在激光射束的边缘区域中出现的强度不是这种情况，使得加工射束、尤其激光射束可以不再损坏工件部分的环绕的棱边。
在扩展方案中，另一切割轮廓相对于预给定的切割轮廓横向错开一个量，该量为预给定的切割轮廓的切割缝隙宽度的至少2％，优选至少5％。在这种横向错开的情况下可以确保，加工射束和/或在重新切割时形成的残渣不损坏工件部分的环绕的棱边。
在另一变型方案中，另一切割轮廓相对于预给定的切割轮廓横向错开一个量，该量小于预给定的切割轮廓的切割缝隙宽度。如果在切割加工时所使用的工艺气体压力保持恒定，也就是说也被使用于重新切割加工，则通常相对于预给定的切割轮廓仅一定程度的错开量是工艺安全的。如果另一切割轮廓错开一个距离或者说一个量，该量相当于预给定的切割轮廓的切割缝隙宽度，则以这种方式产生的切割缝隙宽度翻倍可以引起对切割质量的干扰，直到导致工艺撕裂或者说错误切割，使得预给定的切割轮廓的切割缝隙宽度形成另一切割轮廓的错开量的上限。为此应预料到，当横向错开量接近切割轮廓或者说切割缝隙的宽度时在重新切割加工时会释放越来越多的残渣，这些残渣到达工件部分的环绕的棱边并且附着在那里。
在变型方案中，在重新切割加工时，以相对于预给定的切割轮廓相反的加工方向走完横向错开的切割轮廓。
在另一变型方案中，在重新切割加工时形成的横向错开的切割轮廓仅沿预给定的切割轮廓的一个区段延伸。
原则上，对于后续加工或者对于沿横向错开的切割轮廓重新切割加工存在多个可能性：预给定的切割轮廓可以再次完全地或部分地(也就是说沿部分段或一个区段)以相同的和/或不同的切割参数(例如最大激光功率、进给速度，工艺气体压力等)被加工，其中，横向错开的切割轮廓可以沿和预给定的切割轮廓相同的加工方向或沿相对于预给定的切割轮廓相反的方向被走完。在此，另一切割轮廓可以与预给定的切割轮廓的始端部分重合或完全重合地被切割。
在本发明的另一方面中或者说在另一变型方案中，如果在检查时确定工件部分未完全从剩余部分分离，则通过切割气体射束进行对预给定的切割轮廓的跟踪或对相对于预给定的切割轮廓横向错开的另一轮廓的跟踪。在本发明的这个方面中或者说在这种变型方案中，不执行工件的重新切割加工，而是用切割气体射束跟踪切割轮廓或必要时跟踪横向错开的另一轮廓。用于切割加工的加工射束在用切割气体射束跟踪切割轮廓时被关闭。通过使用切割气体射束，可以使轻微卡住的工件部分无损质量地、也就是说在不影响剩余部分或工件部分的棱边的情况下落下并且从工件平面向下排出。通过加工射束进行的切割加工的作用高于在使用切割气体射束时的作用，使得在追踪切割轮廓或横向错开的轮廓之后可以执行重新切割加工。该另一轮廓的走向相应于前面所述的另一切割轮廓的走向。特别是，切割轮廓或者说另一轮廓可以仅部分地(也就是说沿部分段或一个区段)被切割气体射束跟踪。
在本发明的另一方面中或者说在另一变型方案中，检查工件部分是否已从剩余部分分离包括以下步骤：将优选脉冲式的加工射束在预给定的切割轮廓内的检查位置处照射到工件上，探测通过加工射束和工件之间的相互作用产生的辐射，以及分析评价探测到的辐射，以检查在切割加工时工件部分是否完全从剩余部分分离，其中，在加工射束照射期间提高检查位置处的加工射束强度，并且，一旦在检查时确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离，终止加工射束的照射。用于检查的加工射束尤其可以是激光射束。检查工件部分是否已从剩余部分分离的方式基本上相应于在开头引用的DE 10 2011 004 117 A1所描述的方法，该文献通过引用而成为本申请的内容。
照射到工件上的脉冲式加工射束可以是加工射束的单个脉冲，尤其是激光脉冲，或者是多个激光脉冲。加工射束通常由也产生用于切割加工工件的加工射束的相同射束源产生。必要时也可以使用由其它射束源(例如导向激光器或类似物)产生的加工射束用于检查。
对于切割的部分(工件部分或剩余部分)可能潜在地形成干扰轮廓的情况，在检查中或者说在检查步骤中通常直接就在沿切割轮廓切割加工之后检查，工件部分是否完全从剩余部分分离。原则上，所有在切割加工时形成的或者说切割出来的部分都可以对于后续切割加工形成潜在的干扰轮廓。
为了检查，使加工射束在预给定的切割轮廓之内的、更准确地说在切割出来的部分(工件部分或剩余部分)之内的检查位置处照射到工件上，以便借助必要时在相互作用中产生的辐射来探测，工件部分是否完全从剩余部分分离。如果工件部分完全从剩余部分分离，则通常将工件部分从工件平面向下排出，也就是说，在检查位置处照射到工件上的加工射束照射到在切割轮廓之内形成的孔中落空，使得实际上在加工射束和工件之间不出现相互作用并且没有辐射强度或仅有极小辐射强度被探测到。
如前面所述，检查工件部分是否从剩余部分分离通常能够以在开头引用的DE 102011 004 117 A1中所描述的方式执行，也就是说，不提高检查位置处的加工射束强度，并且，不是一旦在检查时确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离则终止加工射束的照射。如果在检查时在整个检查持续时间期间使用加工射束的固定功率，则通常需要针对每个被加工的工件材料、工件厚度等费事地求取特征数据以及在表格或者说数据库中维护这些特征数据。尽管进行了相对费事的数据求取，在特定情况下以加工射束的固定功率仍不能实现检查过程的特别高的稳健性，如下面详细说明的那样。
发明人已经认识到，根据加工射束的发散和工件部分相对于剩余部分的位置，在不利的情况下在加工射束照射时仅发生工件部分的材料的变热，而不在加工射束和工件部分之间相互作用时产生对于探测来说足够的辐射。这种不利情况尤其可以在工件部分虽然还与剩余部分连接但相对于剩余部分向下下沉了几毫米时存在。在这种不利情况下，在以加工射束的过低功率进行检查时可能推断出工件部分已完全从剩余部分分离，而实际不是这种情况，由此随后可能出现加工机器的构件和工件部分之间的碰撞。
反之，如果在检查位置上产生加工射束的过高强度，则可能发生工件被加工射束标记以及可能发生穿过工件部分被加工射束穿通。因为可能进行至少一次重新切割加工，尤其相对于切割轮廓横向错开地(如上所述)，以便使工件部分完全从剩余部分分离，所以通常需要在同一工件部分上多次执行检查。如果加工射束穿通工件部分，则在相同检查位置上的重复检查可以导致不期望的结果，因为在穿通位置上不再能测量到在相互作用时产生的辐射，尽管工件部分仍然存在。在这种情况下也不能识别到工件部分的存在并且在后续过程中存在碰撞风险。即使工件部分未被完全穿通，也可能在加工射束功率过高的情况下在工件部分中烧出痕迹，该烧痕伴随大量的火花飞溅。火花飞溅可以导致机器例如以在加工头上安置的保护玻璃上的飞溅的形式被污染。
在这里描述的本发明方面中或者说在这里描述的变型方案中，在加工射束照射期间提高检查位置上的加工射束强度，并且一旦在检查时确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离则终止加工射束。以这种方式可以在照射期间一方面进行加工射束与工件的足够的相互作用并且因此可靠地识别未完全从剩余部分分离的工件部分。另一方面，一旦识别出工件部分未完全从剩余部分分离则终止照射，使得可以阻止烧痕形成或工件穿通。
对于工件部分距加工射束的焦点位置的距离或到剩余部分的距离未知的情况，以这种方式能够可靠地识别工件部分的存在。对于照射未提前终止的情况，检查位置上的加工射束最小强度和在检查位置上的加工射束最大强度之间的值范围覆盖对于探测工件部分有意义的值范围。检查位置上的加工射束照射的终止尤其可以实时进行或借助实时接口进行，该实时接口实际上立即关闭用于产生加工射束的射束源。
在本方法的变型方案中，加工射束的功率在照射到检查位置上期间尤其逐级地提高。为了提高检查位置上的加工射束强度，提高加工射束的功率是一个特别简单的可能性。在这种情况下，加工射束在照射开始时或在检查开始时以低于射束源的最大可能功率的功率照射到工件上并且功率被连续地(也就是说以功率斜坡的方式)或逐级地提高。对于在整个检查持续时间期间没有探测到在相互作用时产生的辐射的情况，可以将射束源的功率在检查持续时间期间例如提高到最大可能功率。对于在检查持续时间期间识别到工件部分存在的情况，可以说实时地终止加工射束的照射，也就是说不再执行检查持续时间的具有剩余功率斜坡或者说具有剩余级的时间区段。
在另一扩展方案中，加工射束脉冲地照射到检查位置上并且加工射束的脉冲的功率逐级地提高。在这种情况下，例如可以以固定预给定的时间周期或者说在每个固定预给定的时间区间之后进行加工射束的功率的(逐级)提高。逐级提高的脉冲功率可以是脉冲的平均功率，然而也可以是脉冲功率的其它量度，例如峰值功率(最大功率)。预给定的时间周期例如可以位于几毫秒的数量级。
在本变型方案的扩展方案中，脉冲的功率在逐级提高时分别至少翻倍。通过在两个彼此相继的脉冲或者说级中使功率翻倍或必要时使功率更强烈地提高，可以使为覆盖加工射束的功率的较大值范围所需的脉冲数量保持较小。例如在使用分别具有恒定的持续时间的例如五个脉冲或者说级时，可以覆盖在第一级中约100W和在第五级中约1600W之间的值范围。
在另一变型方案中，通过使加工射束的焦点位置朝向工件方向移动来提高检查位置上的加工射束强度。在这种情况下，通常加工射束的功率在检查持续时间期间保持恒定，然而这不是强制必须的。在检查持续时间或者说检查区间开始时，沿加工射束的射束方向的焦点位置被选择为与工件相距一个距离，加工射束的焦点位置在检查持续时间期间朝向工件的方向移动。加工射束可以在检查持续时间结束时移动到工件的上侧面上，然而也可能的是，焦点位置以限定的距离位于工件的上侧面之下，例如位于工件下侧面的高度处。
焦点位置和工件部分之间的距离越小，加工射束在工件部分上的直径就越小并且加工射束在工件部分上的强度就越大。如前面结合加工射束的功率提高所描述的，焦点位置的移动、从而检查位置上的加工射束强度的提高可以连续地或逐级地进行。为了改变焦点位置，可以改变聚焦装置和工件之间的距离。出于该目的，例如可以改变其中布置有聚焦装置的加工头和工件之间的距离，尤其减小该距离。
在变型方案中，为了检查在切割加工时工件部分是否完全从剩余部分分离，将探测到的辐射的强度与强度阈值比较，并且，一旦超过强度阈值则终止加工射束的照射。借助前面所述的探测器探测在相互作用时产生的辐射，该辐射的波长例如位于红外波长范围内。在超过强度阈值时认识到在剩余部分中存在工件部分，并且以理想方式实时地关闭射束源。如更前面所述，通过这种方式可以有效地阻止在材料上形成烧痕或者说工件部分的材料被加工射束穿通。
如果在分析评价探测到的辐射时确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离，可以直接接着执行重新切割加工。替代地可以首先执行后续检查并且重复检查步骤，其方式是，通常在另一检查位置上将加工射束重新照射到工件上并且分析评价此时产生的辐射。只有在后续检查也表明工件部分未完全从剩余部分分离时才执行重新切割加工。
当然，对于检查表明工件部分未完全从剩余部分分离的情况，继续执行工件的加工。
在扩展方案中，加工射束在预给定切割轮廓之内的检查位置上照射，该检查位置到预给定的切割轮廓和/或启动轮廓的距离至少为切割轮廓的切割缝隙宽度。检查位置应该具有相对于切割轮廓的最小距离，以便在检查时加工射束不会无意地完全或部分地照射到切割轮廓的区域中，这可能使检查结果失真。如果切割出来的部分是剩余部分，则为启动切割过程所必需的启动轮廓通常从刺入位置开始在剩余部分中延伸。在检查时相对于启动轮廓也应该保持最小距离，以避免检查结果失真。此外，检查位置应该尽可能靠近切割端部，也就是说尽可能靠近切割出来位置，以使切割出来位置和检查位置之间的距离尽可能小并且可以快速执行检查。该最小距离也可以选择得大于切割缝隙宽度，例如当加工射束具有所谓的脉冲作用半径时，在该半径中加工射束影响射束直径之外的工件材料，例如其方式是，加工射束在那里导致工件材料堆积。在这种情况下，最小距离应该至少相当于切割缝隙宽度和脉冲作用半径的总和。
在本发明的另一方面中或者说在更前面所述的检查工件部分是否完全从剩余工件分离包括将加工射束在预给定的切割轮廓之内的检查位置处照射到工件上的方法的另一种变型方案中，对于在检查中确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离的情况，至少将气体脉冲施加到检查位置上或必要时施加到切割轮廓之内的任意其它位置上，以便将工件部分从放置平面排出。气体脉冲通常通过加工头的切割气体喷嘴施加到检查位置上，加工射束也通过该切割气体喷嘴对准工件。但也可以是，将由侧面的气体喷嘴产生的一个或多个气体脉冲倾斜地施加到检查位置上。气体脉冲可以具有几秒数量级的持续时间，例如两秒，以及具有例如高于10bar或15bar的高气体压力。用于产生气体脉冲的气体尤其可以是惰性气体，例如氮气。通过一个或通过多个气体脉冲“吹出”工件部分是无损质量的，也就是说工件部分或剩余工件的棱边不被影响，而且与通过加工射束重新切割加工相比，“吹出”通常具有较小的作用。在将气体脉冲施加到检查位置上之后可以在相同的位置上重新检查，工件部分是否已从放置平面移除。必要时可以将至少一个气体脉冲施加到切割轮廓之内的另一位置上，尤其如果在该位置上施加气体脉冲时工件部分被排出的概率大于在检查位置上施加气体脉冲时。
在另一变型方案中该方法附加地包括：(重新)检查在重新切割加工中工件部分是否完全从剩余部分分离。在这种情况下，在后续加工之后或者说在重新切割加工之后，重新检查工件部分是否完全从剩余工件分离。如果该重新检查通过将加工射束照射到工件上进行，则该重新检查可以在与在之前的检查相同的检查位置处执行，然而也可以在另一检查位置上进行重新检查。后者尤其在加工射束影响工件时、例如在加工射束导致工件材料堆积时是有利的。在这种情况下，两个检查位置之间的距离应该至少相当于切割缝隙宽度以及必要时附加地相当于脉冲作用半径。如果在重新检查时确定工件部分仍未从剩余部分分离，可以执行进一步的后续加工，也就是说可以通过横向错开的切割轮廓执行进一步的切割加工，接着执行进一步的检查步骤等。
为了避免无限循环，在更前面所述的情况下可以预给定可调整的承受阈值，该承受阈值相当于(重新)切割加工步骤的限定的重复数量。如果超过了承受阈值，将机器转换到暂停模式，也就是说工件的切割加工被中止。附加地或替代地，可以实施进一步的行为，例如可以将声学警告和/或消息和/或机器的加工空间的实时图像和/或通知发送到机器操作者的通信设备。进一步的行为可以在达到第一迭代阶段、最终迭代阶段，也就是说在超过承受阈值时，或者在任意中间的迭代阶段进行。
对应更前面所述的加工射束照射到工件上的检查替代或附加地，也可以借助光栅、光格栅或类似物检查，切割出来的部分是否从工件平面向下落下，光栅布置在工件平面之下并且探测切割出来部分的落下。
在另一变型方案中，在切割加工时使具有第一切割气体、优选反应气体、例如氧气的切割气流流入到工件上，在重新切割加工时使具有不同于第一切割气体的第二切割气体、优选惰性切割气体、例如氮气的切割气流流入到工件上。已被证明有利的是，在重新切割加工时使用惰性气体，因为相比于反应气体在这种情况下气体压力通常可以选择得更高。此外，在使用惰性气体时不存在与工件材料发生热反应的风险。
在另一变型方案中，在重新切割加工时增大加工头和工件之间的距离。已被证明有利的是，在重新切割加工时增大加工头、尤其是设置在那里的切割气体喷嘴和工件之间的距离，因为以这种方式可以提高切割加工的稳健性。尤其对于加工头和工件之间的切割距离很小的切割过程，例如在切割过程具有分流喷嘴时是这种情况，其中切割距离可能仅为0.4mm，增大距离是有意义的。相反，在重新切割加工时加工头或者说切割气体喷嘴和工件之间的距离可以选择得比较大，例如大约为3mm。
在扩展方案中，在增大距离时进行加工射束的焦点位置朝向工件方向的移动，以便在重新切割加工时使用与在切割加工时相同的焦点位置。出于该目的，通常焦点位置朝向工件方向移动一段，该段相当于加工头和工件之间的距离增大的那段。通过保持焦点位置可以在重新切割加工时产生切割缝隙，该切割缝隙的宽度基本上相当于在切割加工时的缝隙宽度。在此，为了使焦点位置朝向工件方向移动而不改变加工头和工件之间的距离，例如可以使布置在加工头中的聚焦装置、例如聚焦透镜相对于加工头的壳体移动。
本发明的另一方面涉及开始所述类型的用于切割加工工件的机器，在该机器中，控制装置构造或者说编程为，如果分析评价装置在检查时确定工件部分未完全从剩余部分分离，操控所述至少一个运动装置以相对于预给定的切割轮廓横向错开的另一切割轮廓执行工件的重新切割加工。由控制装置操控的运动装置可以是用于使加工头、通常是激光切割头运动的运动装置。替代地或附加地，可以由控制装置操控一运动装置，该运动装置被构造为用于使工件运动。加工头和工件之间的相对运动被理解为在一个平面中或者平行于一个平面的运动，在该平面中布置有典型地呈板状的工件。预给定的切割轮廓与横向错开的另一切割轮廓之间的横向错开也在工件平面中进行。
在本发明的进一步的方面中或者说在进一步的实施方式中，机器包括用于探测通过加工射束和工件之间的相互作用产生的辐射的探测器，该辐射在优选脉冲式的加工射束在预给定的切割轮廓之内的检查位置处照射到工件上时产生，其中，分析评价装置被构造为，借助探测到的辐射检查在切割加工时工件部分是否完全从剩余部分分离，并且控制装置被构造为，提高检查位置上的加工射束强度，以及一旦在检查时确定在切割加工时工件部分未完全从剩余部分分离则终止将加工射束照射到检查位置上。如更前面结合该方法所述，即使工件部分相对于剩余部分或者说相对于加工射束焦点位置的位置不是精确地已知，也可以在该机器中工艺安全地检查工件部分是否完全从剩余部分分离。
控制装置被构造为，执行NC(数控)加工程序，在该程序中对于待切割的工件预给定确定待切割的部分的切割轮廓。在此，借助控制装置与其他机器部件的通信，例如与射束源、加工头和工件之间的距离调节装置、与操作界面(“Human Machine Interface”，HMI)和与可编程存储的控制器(“Programmable Logic Controller”，PLC)的通信，以针对每个预给定的切割轮廓所确定的切割参数来切割所述切割轮廓。在切割一个部分或者说一个切割轮廓之后，可以在NC加工程序中设置等待时间，以便在切割其它部分之前使工件冷却。更前面所述的检查尤其可以在此必要时总归要安排的等待时间期间执行。
在最简单的情况下，探测器可以是光电二极管，该光电二极管可以感测或测量由工件反射的辐射的强度，该辐射典型地是在加工射束与工件相互作用时产生的过程辐射、热辐射和/或反射或者散射的加工射束、尤其是激光射束。例如呈光电二极管形式的探测器可以例如布置在用于产生加工射束的射束源、例如用于产生激光射束的固体激光器中。特别是，探测在工件上反射的激光射束被证明是有利的，因为在这种情况下加工射束能够以与探测过程光或热辐射相比明显较小的功率照射，使得切割出来的部分在检查时不被损坏。后者是特别有利的，如果切割出来的部分是好部分。
在实施方式中，机器具有射束源并且控制装置被构造或者编程为，操控射束源，使加工射束的功率在照射到检查位置上期间尤其逐级地提高。如更前面结合该方法所述，通过改变射束源的功率可以快速地使检查位置上的加工射束强度连续地或逐级地提高，使得检查持续时间与在使用恒定功率的情况下的检查相比不必延长或仅稍微延长。
在另一实施方式中，控制装置构造为，操控射束源，使加工射束脉冲式地照射到检查位置上并且脉冲式加工射束的脉冲功率逐级提高，其中，优选在逐级提高时使脉冲功率分别至少翻倍。在功率翻倍的情况下，为了覆盖激光射束功率的大的值范围需要相对少量的级，由此在各个脉冲的持续时间相同的情况下可以缩短检查持续时间。替代逐级提高，尤其在使用“连续波”(cw)加工射束的情况下也可以使加工射束的功率连续提高。
在另一实施方式中，机器附加地包括在加工头中安置的聚焦装置以及包括用于使加工头沿垂直于工件的方向运动的另一运动装置，并且控制装置被构造为，为了提高检查位置上的加工射束强度而操控所述另一运动装置，以便在加工射束照射到检查位置上期间使加工射束的焦点位置朝向工件方向移动。加工射束的焦点位置和工件之间的距离越小，工件上的加工射束直径就越小并且检查位置上的加工射束强度就越高。因此，为了提高在检查位置上的加工射束强度，可以连续地或必要时逐级地减小焦点位置和工件或者说工件部分之间的距离。替代移动加工头，必要时也可以以其他方式调整焦点位置，例如通过使聚焦装置相对于加工头移动。
在另一实施方式中，分析评价装置构造为，为了检查在切割加工时工件部分是否完全从剩余部分分离，将探测到的辐射的强度与强度阈值比较。如更前面所述，特别是在使用非空间分辨探测器、如光电二极管时，在最简单的情况下可以将探测到的辐射的强度与强度阈值相比较。如果低于强度阈值，则在检查位置上不存在工件材料并且继续进行NC切割程序，以便切割其它工件部分。如果探测到的辐射的强度数值高于强度阈值，则认为在检查位置上存在干扰的工件材料，使得工件部分未完全从剩余部分分离。在这种情况下，理想地实时终止加工射束照射到检查位置上，如更前面详细所述。
如果使用空间分辨的探测器用于检查，则替代与强度阈值比较，可以借助对工件图像的图像识别方法来进行探测到的辐射的分析评价，所述图像例如穿过加工头的加工喷嘴拍摄。借助图像识别方法进行分析评价能够与更前面所述的连续或逐级改变焦点位置特别好地相结合，因为这使得也可以识别下沉到剩余部分的表面之下的工件部分。
附图说明
本发明的其他优点由说明书和附图得知。同样地，上述的和进一步列出的特征可以分别单独地使用或多个以任意组合的方式使用。所示出和描述的实施方式不应被理解为详尽的列举，而是具有用于描述本发明的多个示例性特征。
附图示出：
图1呈激光加工机形式的用于切割加工工件的机器的实施例的示意图，
图2在切割加工时在工件中形成的切割缝隙的示意图，
图3在切割加工时在工件中形成的用于使剩余部分从工件部分分离的预给定切割轮廓的视图，
图4a,b图3的预给定切割轮廓以及相对于该预给定切割轮廓错开的另一切割轮廓的示意图，
图5照射到工件上的检查位置上的激光射束的射束分布示意图，
图6照射到检查位置上的激光射束的功率的时间走向的示意图以及在照射的激光射束与工件相互作用时探测到的IR辐射强度的时间走向的示意图。
在下面对附图的说明中，相同的附图标记用于相同或功能相同的部件。
具体实施方式
图1示出了用于借助激光射束3对虚线示出的板状工件2进行激光加工、更准确的说进行激光切割的机器1的示例性构造。为了切割加工工件2，也可以取代激光射束3而使用其他类型的热加工射束。在加工时工件2放置在两个工件放置面4,5上，两个工件放置面在示出的例子中形成两个工件台的上侧面并且限定用于放置工件2的放置平面E(XYZ坐标系的X-Y平面)。
传统的运动和保持装置7具有驱动器以及呈夹块形式、用于固定工件2的夹紧装置8，借助该运动和保持装置，工件2可以在工件放置面4,5上沿第一运动方向X(在下面：X方向)受控制地移动并且运动到预给定的工件位置XW。
在两个工件放置面4,5之间形成缝隙6，该缝隙沿第二方向(在下面：Y方向)在呈激光切割头9形式的加工头的整个移动路径上延伸，该激光切割头将激光射束3对准并且聚焦到工件2上。激光切割头9可以借助用作运动装置的、受驱动的滑座11在缝隙6内沿Y方向受控制移动，该滑座在固定不动的龙门架10上被引导。在示出的例子中，激光切割头9也可以附加地在缝隙6内沿X方向受控制地行驶并且可以借助在滑座11上安置的例如呈线性驱动器形式的附加运动装置12沿X方向受控制地行驶。借助构建在彼此上的运动装置11,12，激光切割头9不仅可以沿X方向而且可以沿Y方向定位在缝隙6内的期望的切割头位置XS，YS上。在缝隙6内布置了两个支撑滑座13a和13b，它们分别在缝隙6的整个宽度上延伸并且可以在缝隙6中沿Y方向受控制地并且相互独立地行驶。
附加地，在示出的例子中，激光切割头9可以借助构造在呈滑座11形式的第一运动装置上的另一运动装置13沿第三运动方向Z(重力方向，在下面：Z方向)运动，以便调整激光切割头9的加工喷嘴9a和工件2的表面之间的距离或者说以便将激光切割头9定位在期望的切割头位置ZS上或者说定位在沿Z方向相对于工件放置平面E的期望的距离处。
支撑滑座13a，13b可以在缝隙6中沿Y方向分别运动到期望的位置YUA、YUB处，以便在那里借助在对应的支撑滑座13a、13b上安置的支撑面14a、14b支撑工件2，更准确地说支撑从工件2切割出来的或者说在加工时切割的工件部分17。在示出的情况中，对应的支撑滑座13a、13b的支撑面14a、14b沿z方向与工件放置面4、5齐平地终止，也就是说支撑面14a、14b位于用于工件2的放置平面E中。
为了控制切割加工，机器1具有用于协调工件2的运动、激光切割头的运动以及支撑滑座13a、13b的运动的控制装置15，以便调整期望的工件位置XW，期望的切割头位置XS、YS、ZS以及期望的支撑滑座13a和13b的位置YUA，YUB，以便可以实现预给定的切割轮廓18a的切割并且如果需要则在缝隙6的区域中支撑工件。第一支撑滑座13a的运动可以与第二支撑滑座13b同步地进行，或者也可以独立地进行。控制装置15也用于操控呈激光源形式的射束源31。
在图1示出的实施例中，在支撑面14a、14b的沿X方向延伸的相互背离的外棱边上分别安置覆盖元件16a、16b，用于在支撑滑座13a、13b之间形成的切割区域之外覆盖缝隙6。覆盖元件16a、16b在整个缝隙6的整个宽度b上延伸并且在支撑滑座13a、13b运动时沿Y方向一起运动。
在从工件2、更准确地说从工件2的呈剩余格栅19形式的剩余部分切割出来工件部分17时，工件部分17和剩余格栅19之间的最后连接在切割出来位置FP上分离。出于该目的，两个支撑滑座13a、13b可以更靠近地共同行驶，使得在它们之间沿Y方向仅保留非常小的距离或无距离。
图2以截面图示出了图1的工件2的细节，在该截面图中示出了具有切割缝隙宽度B的切割缝隙26，该切割缝隙沿预给定的切割轮廓18a在工件2中形成。切割缝隙26的切割缝隙宽度B通过工艺参数如切割气体压力、进给速度、激光功率等确定。只要在图1中示出的切割加工正确进行，工件部分17就沿着预给定的切割轮廓18a在切割出来位置FP上完全从剩余部分19分离。随后将工件部分17从工件平面E移除，例如其方式是，使两个支撑滑座13a、13b在缝隙6中沿相反方向运动，使得工件部分17不再被支撑并且向下掉落到缝隙6中，在该缝隙中工件部分17可以借助未详细描述的装置从机器1排出。
为了检查在切割加工时工件部分17是否实际与剩余部分19分离，执行检查或者说检查步骤，该检查步骤随后借助图3详细描述。图3示出工件2的俯视图，具有从(剩余)工件2分离出来的工件部分17，不同于图1所示，从该工件部分17切割出圆形的剩余部分19，以便在工件部分17中构造用于固定螺栓或类似物的开口。在本例中切割轮廓18a是圆形的，但是显然，切割轮廓18a的几何形状原则上可以是任意的。在图3中同样示出了刺入点20a和线形的启动轮廓20b，它们用于激光射束3在沿预给定的切割轮廓将剩余部分19与工件部分17分离之前的刺入和启动。预给定的切割轮廓18a的加工方向23a在图3中例如沿顺时针方向延伸。
为了检查剩余部分19是否完全与工件部分17分离并且因此从工件平面E向下落下，激光切割头9借助两个运动装置11、12和/或工件2借助运动装置和保持装置7这样定位，使得用于加工的激光射束3基本上垂直于工件2的表面定向并且在检查位置上照射到剩余部分19上，其中，在图3中示例性地示出了两个可能的检查位置21a、21b。如果在检查位置21a、21b上有未完全分离出来的部分，例如在图3中示出的剩余部分19，则激光射束3与剩余部分19产生相互作用，由此产生辐射27，该辐射在图3中被示例性地针对第一检查位置21a表示出。
两个在图3中示出的检查位置21a、21b位于距启动轮廓20b的距离A1处，该距离至少相当于切割缝隙宽度B。同样地，检测位置21a，21b距离预给定的切割轮廓18a的距离A2为至少1mm，该距离至少相当于切割缝隙宽度B，以便防止由于激光射束3的一部分照射到切割缝隙26中或启动轮廓20b中而使测量结果失真。为了快速执行检查步骤，有利的是，各个检查位置21a、21b距离切割出来位置FP不太远。对于激光射束3影响工件2的材料的情况，两个检查位置21a、21b应该同样地至少以这样的相互距离布置：该距离至少相当于切割缝隙宽度B。对于激光射束3具有脉冲作用半径的情况(在这种情况下激光射束在射束直径之外也例如通过材料飞溅而影响工件2的材料)，应该在确定各个距离A1、A2时考虑脉冲作用半径，典型的方式是，使各个距离A1、A2增大一个脉冲作用半径。
如开头引用的DE 10 2011 004 117 A1转所示出，在与激光射束3相互作用时产生的辐射27借助例如呈光电二极管形式的探测器22(参照图1)被感测，所述辐射可以是过程自发光、由于工件2变热引起的热辐射和/或反射的激光射束。如果图3中的剩余部分19或者图1中的工件部分17已被完全切割出来，则探测器22探测不到或者仅探测到在相互作用时产生的辐射27的低辐射强度。分析评价装置28(参照图1)借助探测到的辐射27检查，部分17、19是否从工件平面E向下脱落。为了检查，例如可以将探测到的辐射27的强度与强度阈值比较。如果探测到的辐射27的强度在强度阈值之下，可以认为部分17、19已从工件平面E向下落下，使得在检查位置21a、21b处实际上不出现激光射束3和部分17、19之间的相互作用。
对于在检查时确定工件部分17未完全从剩余部分19分离的情况，可以直接进行重新切割加工，如更下面详细描述的那样。必要时可以在重新切割加工之前再次检查工件部分17是否完全从剩余部分19分离，也就是说能够以上面说明的方式重复检查步骤，其中，通常改变检查位置。在这种情况下在两次检查步骤都得出工件部分17未完全从剩余部分19分离时才进行重新切割加工。
如在图4a、b以及图2中可以看出，重新切割加工沿另一切割轮廓18b进行，该另一切割轮廓相对于预给定的切割轮廓18a横向错开，更确切地说在示出的例子中分别向剩余部分19方向错开一个恒定的量V。在图4a和图4b中示出的例子的不同在于，在图4a中如在图3中那样剩余部分19是圆形的，而在图4b中好部分17是圆形的并且从剩余部分19切割出，剩余部分在这种情况下形成工件2的剩余格栅。如图3中示出的例子一样，在图4b中示出的例子的情况下刺入点20a和启动轮廓20b在剩余部分19中形成。在图4b中示出的例子的情况下，检查位置21a、21b同样选择在闭合的切割轮廓18a之内、也就是说在圆形的好部分17之内。
在图4a中示出的例子的情况下，另一切割轮廓18b沿径向向内向剩余部分19方向错开，而在图4b中示出的例子的情况下另一切割轮廓18b沿径向向外向剩余格栅19方向错开。另一切割轮廓18b错开的量V这样选择，使得为了切割另一切割轮廓18b而落到工件2上的加工射束3不碰到工件部分17(好部分)的棱边25或仅在图2中示出的强度I分布(高斯分布)的外边缘处碰到该棱边，使得在重新切割时工件部分17的棱边25不被激光射束3被损伤。在此，横向错开的量V可以这样选择，使得激光射束3在切割加工时沿另一切割轮廓18b以强度I落到工件部分的棱边25上，该强度小于激光射束3的关于激光射束3的在图2中表示出的射束轴线径向对称地延伸的射束分布的最大强度IMAX(参照图2)的50％，优选小于30％，尤其小于20％。特别是，横向错开的量V可以大于预给定的切割轮廓18a的切割缝隙宽度B的大约2％或5％。
此外，错开的量V典型地这样选择，使得该量小于切割缝隙26的沿预给定的切割轮廓18a的切割缝隙宽度B。应当理解，不同于图4a、b所示，错开的量V不是强制恒定，而是可以沿着另一切割轮廓18b变化。如图4a、b所示，另一切割轮廓18b沿与预给定的切割轮廓18b相反的加工方向23b被走完，也可以是，预给定的切割轮廓18a的加工方向与另一切割轮廓18b的加工方向相应，使得两个切割轮廓18a、b被沿顺时针方向切割。必要时也不强制使另一切割轮廓18b在预给定的切割轮廓18a的整个长度上延伸，而是另一切割轮廓18b可以仅沿预给定的切割轮廓18a的一个区段29延伸，如在图4b中所示。
在图2中可以看出，在沿预给定的切割轮廓18a切割加工时使用切割气体射束33，该切割气体射束通过激光切割头9的加工喷嘴9a沿朝向工件2的方向喷出。在示出的例子中，加工过程是燃烧切割过程，也就是说切割气体射束33由反应气体组成或者说切割气体射束33包含反应气体，在示出的例子中是氧气O2。对于沿横向错开的另一切割轮廓18b的重新切割加工也使用切割气体射束33，然而在这种情况下使用呈氮气N2形式的惰性切割气体。对于沿另一切割轮廓18b重新切割加工使用惰性切割气体被证实是有利的，因为一方面与反应气体情况相比可以使用更高的气体压力并且另一方面通过使用惰性切割气体N2降低了与工件材料热反应的危险。
取代借助加工射束3沿横向错开的切割轮廓18b重新切割加工工件2，可以用切割气体射束33跟踪预给定的切割轮廓18a或必要时跟踪横向错开的另一轮廓18b，该另一轮廓的走向与上述另一切割轮廓18b相应，此时不激活加工射束3。在跟踪预给定的切割轮廓18a或另一轮廓18b时，通过切割气体在工件部分17上施加气体压力，以便将工件部分17从放置平面E向下压并且向下排出。典型地，在用切割气体射束33跟踪对应的轮廓18a、18b时，仅能使在剩余部分19中稍微倾斜的工件部分17落下，也就是说，用加工射束3重新切割加工的作用比借助切割气体射束33跟踪切割轮廓18a或另一轮廓18b的作用更大。然而，使用切割气体射束33是无损质量的，也就是说不影响、尤其不损坏剩余部分19或工件部分17的切割棱边。
在用切割气体射束33沿另一切割轮廓18b重新切割加工或跟踪预给定的切割轮廓18a或横向错开的另一轮廓18b之后，可以进一步检查，工件是否完全从剩余部分19分离。重新检查可以以更上面说明的方式进行，但也可以通过例如呈光栅形式的其它传感装置进行检查以及必要时重新检查，该传感装置安置在工件平面E之下并且探测部分17、19的落下。如果在重新检查时得知部分17、19未完全切割出来，可以进行重新切割加工，接着进行另一检查步骤。可以理解，为了避免无限循环应该设置中止标准，使得机器1在预给定次数的重复切割加工和检查之后暂停。
图5示出了激光射束3的射束分布，该激光射束由布置在加工头9中的聚焦装置32(聚焦透镜)聚焦到工件2上。在图5中示出的例子中，这样选择加工头9在Z方向上的位置ZS、从而这样选择加工头9和工件2之间的距离A，使得焦点位置ZF刚好位于工件2的表面上，该焦点位置在示出的例子中(任意地)与Z轴的坐标原点一致(ZF＝0)。激光射束3在焦点位置ZF上具有其射束腰或者说其最小射束直径d，该最小射束直径在示出的例子中大约为d＝150μm。对于激光射束3在焦点位置ZF的周围沿Z方向的半径R良好近似地适用：
其中，ZR表示激光射束3的瑞利长度，该瑞利长度主要取决于激光射束3的波长并且在示出的例子中大约为1.0mm。在示出的例子中，工件2由钢形成，例如由结构钢或由优质钢形成。如果假设工件2的厚度D例如是D＝6mm，则在工件2的下侧面面上的激光射束3横截面面积与在上侧面上、也就是说在示出的例子中在焦点位置ZF上的激光射束3横截面面积相比大到37倍。对于未完全切割出来的工件部分16下沉到工件2的下侧面附近水平高度的情况，激光射束3的横截面面积增大该倍数并且落到工件部分17上的激光射束的强度IP相应地减小到1/37。
因此，如果激光射束3以相对低的功率P照射到工件2上，存在这种风险：由于激光射束3与工件部分17的太小的相互作用而不能识别到向下下沉但仍然与剩余部分19连接的工件部分17，并且在工艺过程继续进行时因此发生与下沉的工件部分17的碰撞。如果激光射束3相反地以相对高的功率P照射到工件2上，则可能在位于工件2上侧面高度处的工件部分17中烧出痕迹，该烧痕通常伴随大量的火花飞溅。火花飞溅会导致机器的污染，例如导致在设置在加工头9上的保护玻璃上产生飞溅。
此外，在工件2相对薄的情况下会发生工件2被激光射束3穿通。工件2或工件部件17的穿通导致，在重新切割加工之后至少在同一检查位置21a上不可以再次执行有效的检查，因为在这样检查的情况下也许不再产生与工件部分17的材料的相互作用，即使该工件部分仍然与剩余部分19连接。因此在这种情况下也存在不能识别仍然与剩余部分19连接的工件部分17的风险，这在工艺过程继续执行时可能导致不期望的碰撞。
因此，如果针对检查使用激光射束3的恒定功率P，则该恒定功率一方面必须足够大，使得下沉到工件2下侧面附近的工件部分恰好仍然被识别，另一方面功率P不能大到使得在位于工件2上侧面上的工件部分17中烧出痕迹。在工件2相对厚的情况下这些条件通常不能通过同一功率P满足。
为了尽管工件部分17相对于剩余部分19的位置不确定而仍能执行稳健的检查，在示出的例子中呈脉冲式的激光射束3的功率P在检查时逐级提高，如示例性地在图6中在下部所示。在图6中示出了在五个彼此相继的脉冲P1至P5的情况下脉冲照射的激光射束3的功率P，更准确地说是平均功率。激光射束3的脉冲P1至P5的平均功率在逐级提高时在示出的例子中分别翻倍，也就是说第一脉冲P1具有100W的平均功率，第二脉冲P2具有200W的平均功率，第三脉冲P3具有400W的平均功率，第四脉冲P4具有800W的平均功率并且第五脉冲P5具有1600W的平均功率。各个脉冲P1至P5或者说各个级的持续时间可以在几毫秒的数量级，使得在图6中示出的整个脉冲序列、从而整个检查持续时间总共不超过例如约20ms。
如前面所述，在将激光射束3照射到工件2上期间借助探测器22探测例如在红外波长范围中的被探测的辐射27的强度IIR。被探测的辐射27的强度IIR在检查期间持续与强度阈值IIR，S比较，如在图6中在上部所示。对于探测到的射束27强度IIR超过强度阈值IIR的情况，激光射束3到工件2上的照射理想地被实时终止。为了可以说实时地终止照射，控制装置15通过实时接口影响射束源31，以便关闭激光射束3。
通过激光射束3的迅速关闭，仅为检查工件部分17是否完全从剩余部分19分离所需的功率P照射到工件2上或者说工件部分17上。通过这种方法不会发生不期望的烧痕形成或者工件2可能被激光射束3穿通。在图6示出的例子中，在第二脉冲P2时已经超过强度阈值IIR，S，因此脉冲序列在第二脉冲P2之后终止并且不再实施脉冲序列的第三、第四和第五脉冲P3、P4、P5。
替代图6中示出的逐级提高激光射束3的功率P，也可以进行激光射束3的功率P的连续提高。尤其也可以替代脉冲式激光射束而使用连续的激光射束3，该连续激光射束的功率在检查持续时间期间以斜坡或类似方式提高至最大功率。
替代在图6中示出的在检查区间期间提高激光射束3的功率P，检查位置21a上的强度IP也可以由此提高，即，加工头9和工件2之间的距离A在激光射束3照射期间连续地或逐级地改变，典型地减小。在这种情况下，加工头9在检查区间开始时例如相对于工件2定位在距离A处，在该距离处，焦点位置ZF位于工件2的上侧面上方。接着使加工头9和工件2之间的距离A减小，直到焦点位置ZF位于工件2的上侧面上、位于工件2的上侧面和下侧面之间的位置上或位于工件2的下侧面上。
在通过移动激光射束3的焦点位置ZF来提高检查位置21a上的激光射束3的强度IP时，一旦超过强度阈值IIR，S，也使激光射束3到检查位置21a上的照射终止，以便避免与工件2的过强的相互作用，过强的相互作用可以导致烧痕形成或导致工件2穿通。此外，通过在检查过程期间提高激光射束3的功率P或者减小工件2上的焦点直径，还可以提高抵抗工件2的材料表面的性质波动以及抵抗焦点位置相对工件2偏移的稳健性。在这里描述的在检查期间提高检查位置21a上的强度IP的方法可以与前面描述的沿着相对于预给定的切割轮廓18a横向错开的另一切割轮廓18b进行工件2的重新切割加工的方法以有利的方式结合。必要时也可以在重新切割加工时不进行切割轮廓18a的横向错开的情况下执行该方法。
与是否在检查期间提高检查位置21a上的强度IP无关地，可以在重新切割加工时增大激光切割头9和工件2之间的距离A，以便提高切割过程的稳健性或者说过程安全性。这尤其在使用分流喷嘴进行切割过程时被证实是有利的，在这种切割过程中，激光加工头9或者说喷嘴9a与工件2之间的距离A非常小，例如可以仅为大约0,4mm。对于重新切割加工，距离A例如可以增大到3mm。
为了尽管增大距离A而仍能保持相对于工件2的焦点位置ZF恒定，在增大距离A时，朝向工件2方向移动焦点位置ZF。为此，例如可以使激光切割头9中的呈聚焦透镜32形式的聚焦装置运动，如在图5中通过双箭头所示。由此确保，重新切割加工基本上以相同的切割缝隙宽度B执行，切割加工也以该切割缝隙宽度B进行。
与是否在检查期间提高检查位置21a上的强度IP无关地，对于在检查时识别到工件部分17未完全从剩余部分19分离的情况，替代重新切割加工，可以尝试将工件部分17从放置平面E向下排出，其方式是，将气体脉冲33a(参照图5)施加到检查位置21上。气体脉冲33a典型地具有例如大约15bar的高气体压力。为此，通常使用惰性气体作为(切割)气体，例如氮气。气体脉冲的持续时间可以在一秒或必要时几秒的数量级。如在前面所述的用切割气体射束33跟踪切割轮廓18a或另一轮廓18b时一样，气体脉冲33a的施加也是无损质量，也就是说对于切割棱边的质量没有影响。然而，施加用于将工件部分17从放置平面E排出的气体脉冲33a的作用与在通过激光射束3重新切割加工时的情况相比较小。因此可以首先尝试，通过施加气体射束33a排出工件部分17。对于在重新检查时确定工件部分17仍然还位于放置平面E中的情况，则可以执行重新切割加工。
应当理解，前面说明的用于检查切割加工的方法尽管是结合激光切割机1描述的，然而所述方法也可以在其它机器上执行，例如在将冲压功能与激光切割功能组合的机器上执行。

Claims (26)

1.用于切割加工工件(2)的方法，包括：
沿预给定的切割轮廓(18a)切割加工工件(2)，以使工件部分(17)从剩余部分(19)分离，以及
检查在切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离，
其特征在于，
如果在检查时确定工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则沿相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开的另一切割轮廓(18b)重新切割加工所述工件(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，在该方法中，所述另一切割轮廓(18b)朝向剩余部分(19)方向横向错开。
3.根据权利要求2所述的方法，在该方法中，所述另一切割轮廓(18b)横向错开一个量(V)，该量这样大：使得为了沿所述另一切割轮廓(18b)切割加工工件部分(17)对准工件(2)的加工射束(3)以强度(I)照射到工件部分(25)的环绕的棱边上，该强度小于加工射束(3)的最大强度(IMAX)的50％，优选小于30％，尤其小于20％。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，所述另一切割轮廓(18b)相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开一个量(V)，该量小于预给定的切割轮廓(18a)的切割缝隙宽度(B)。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，所述另一切割轮廓(18b)相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开一个量(V)，该量是预给定的切割轮廓(18a)的切割缝隙宽度(B)的至少2％。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，在重新切割加工时，沿相对于预给定的切割轮廓(18a)相反的加工方向(23b)走完横向错开的切割轮廓(18b)。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，在重新切割加工时形成的横向错开的切割轮廓(18b)仅沿预给定的切割轮廓(18a)的一个区段(29)延伸。
8.根据权利要求1前序部分所述、尤其根据上述权利要求之一所述的方法，还包括：
如果在检查时确定工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则用切割气体射束(33)重新跟踪预给定的切割轮廓(18a)或相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开的另一轮廓(18b)。
9.根据权利要求1前序部分所述、尤其根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中检查工件部分(17)是否已从剩余部分(19)分离包括以下步骤：
将优选脉冲式的加工射束(3)在预给定的切割轮廓(18a)之内的检查位置(21a，21b)处照射到工件(2)上，
探测通过加工射束(3)和工件(2)之间的相互作用产生的辐射(27)，以及
分析评价探测到的辐射(27)，以检查在切割加工时工件部分(17)是否已完全从剩余部分(19)分离，
其特征在于，
在加工射束(3)照射期间提高检查位置(21a，21b)上的加工射束(3)强度(IP)，并且，一旦在检查时确定在切割加工时工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离则终止加工射束(3)的照射。
10.根据权利要求9所述的方法，在该方法中，在照射到检查位置(21a，21b)上期间尤其逐级地提高加工射束(3)的功率(P)。
11.根据权利要求10所述的方法，在该方法中，加工射束(3)脉冲式地照射到检查位置(21a，21b)上并且逐级地提高脉冲(P1至P5)的功率。
12.根据权利要求11所述的方法，在该方法中，脉冲(P1至P5)的功率在逐级地提高时分别至少翻倍。
13.根据权利要求9至12之一所述的方法，在该方法中，检查位置(21a，21b)上的加工射束(3)强度(IP)通过朝向工件(2)方向移动加工射束(3)的焦点位置(ZF)来提高。
14.根据权利要求9至13之一所述的方法，在该方法中，为了检查在切割加工时工件部分(17)是否已完全从剩余部分(19)分离，将探测到的辐射(27)强度(IIR)与强度阈值(IIR，S)比较，并且，一旦超过了强度阈值(IIR，S)则终止加工射束(3)的照射。
15.根据权利要求9至14之一所述的方法，在该方法中，将加工射束(3)照射到预给定的切割轮廓(18a)之内的检查位置(21a，21b)上，所述检查位置与预给定的切割轮廓(18a)和/或与启动轮廓(20b)的距离至少为切割轮廓(18a)的切割缝隙宽度(B)。
16.根据权利要求9前序部分所述、尤其根据权利要求9至15之一所述的方法，还包括：如果在检查时确定在切割加工时工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则将气体脉冲(33a)施加到检查位置(21a，21b)上，以将工件部分(17)从放置平面(E)排出。
17.根据上述权利要求之一所述的方法，还包括：检查在重新切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离。
18.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，在切割加工时使具有反应性的第一切割气体(O2)的切割气流(33)流入到工件(2)上，并且在重新切割加工时使具有与第一切割气体不同的、尤其惰性的第二切割气体(N2)的切割气流(33)流入到工件(2)上。
19.根据上述权利要求之一所述的方法，在该方法中，在重新切割加工时增大加工头(9)和工件(2)之间的距离(A)。
20.根据权利要求19所述的方法，在该方法中，在增大距离(A)时使加工射束(3)的焦点位置(ZF)朝向工件(2)方向移动，以便在重新切割加工时使用与在切割加工时相同的焦点位置(ZF)。
21.用于切割加工工件(2)的机器(1)，包括：
加工头(9)，用于将加工射束(3)对准工件(2)，
至少一个运动装置(7,11,12)，用于产生加工头(9)和工件(2)之间的相对运动，
以及
控制装置(15)，用于操控所述至少一个运动装置(7,11,12)，以便通过沿预给定的切割轮廓(18a)切割加工所述工件(2)使工件部分(17)从剩余部分(19)分离，
分析评价装置(28)，其被构造为用于检查在切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离，
其特征在于，
所述控制装置(15)被构造为，如果分析评价装置(28)在检查时确定工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则操控所述至少一个运动装置(7,11,12)以相对于预给定的切割轮廓(18a)横向错开的另一切割轮廓(18b)执行对所述工件(2)的重新切割加工。
22.根据权利要求21前序部分所述、尤其根据权利要求21所述的机器，还包括：
探测器(22)，用于探测通过加工射束(3)和工件(2)之间的相互作用产生的辐射(27)，所述辐射在优选脉冲式的加工射束(3)在预给定的切割轮廓(18a)之内的检查位置(21a，21b)处照射到工件(2)上时产生，
其中，所述分析评价装置(28)被构造为，借助探测到的辐射(27)检查在切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离，其中，
所述控制装置(15)被构造为，提高所述检查位置(21a，21b)处的加工射束(3)强度(IP)，并且，一旦在检查时确定在切割加工时工件部分(17)未完全从剩余部分(19)分离，则终止加工射束(3)对所述检查位置(21a，21b)的照射。
23.根据权利要求22所述的机器，其具有射束源(31)并且在该机器中构造有控制装置(15)，该控制装置操控射束源(31)使加工射束(3)的功率(P)在照射到检查位置(21a，21b)上期间尤其逐级地提高。
24.根据权利要求23所述的机器，在该机器中，所述控制装置(15)被构造为，操控射束源(31)，使加工射束(3)脉冲式地照射到检查位置(21a，21b)上并且逐级地提高脉冲式的加工射束(3)的脉冲(P1至P5)的功率，其中，优选在逐级提高时使脉冲(P1至P5)的功率分别至少翻倍。
25.根据权利要求22至24之一所述的机器，还包括：安置在加工头(9)中的聚焦装置(32)以及用于使加工头(9)沿垂直于工件(2)的方向(Z)运动的另一运动装置(30)，其中，所述控制装置(15)被构造为，为了提高检查位置(21a，21b)上加工射束(3)强度(IP)而操控所述另一运动装置(30)，以便在加工射束(3)照射到检查位置(21a，21b)处期间使加工射束(3)的焦点位置(ZF)朝向工件(2)方向移动。
26.根据权利要求22至25之一所述的机器，在该机器中，所述分析评价装置(28)被构造为，为了检查在切割加工时工件部分(17)是否完全从剩余部分(19)分离，将探测到的辐射(27)的强度(IIR)与强度阈值(IIR，S)比较。
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