DE102007048471A1 - Verfahren zum Bestimmen der Lage eines Laserstrahls relativ zu einer Düsenöffnung, Laserbearbeitungsdüse und Laserbearbeitungskopf - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Lage eines durch eine Öffnung (9) eines Düsenkörpers (10) einer Laserbearbeitungsdüse (11) hindurchtretenden, fokussierten Laserstrahls (3) relativ zur Öffnung (9), umfassend die Schritte: Bewegen des Düsenkörpers (10) und des Laserstrahls (3) relativ zueinander entlang der Ausbreitungsrichtung (Z) des Laserstrahls (3), bis ein Teil der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls (3) an einer die Öffnung (9) umgebenden, insbesondere radialsymmetrisch bezüglich der Düsenachse (13) verlaufenden Streu- und/oder Spiegelfläche (14) abgestreift wird, Detektieren der Intensität der von der Streu- und/oder Spiegelfläche (14) reflektierten und/oder gestreuten Laserstrahlung (16) an einer Mehrzahl von Messflächen (17a-d) sowie Vergleichen der an der Mehrzahl von Messflächen (17a-d) detektierten Intensität zum Bestimmen der Lage des Laserstrahls (3) relativ zur Öffnung (9). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Laserbearbeitungsdüse (11) sowie einen Laserbearbeitungskopf (4) mit einer solchen Laserbearbeitungsdüse (11).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Lage eines durch eine Öffnung eines Düsenkörpers einer Laserbearbeitungsdüse hindurch tretenden, fokussierten Laserstrahls relativ zur Öffnung, eine Laserbearbeitungsdüse, sowie einen Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine mit einer solchen Laserbearbeitungsdüse.
  • Für eine optimale Materialbearbeitung mittels einer Laserbearbeitungsmaschine ist es erforderlich, den Laserstrahl innerhalb der Laserbearbeitungsdüse des Laserbearbeitungskopfs möglichst genau, insbesondere zentrisch, anzuordnen. Hierzu ist es erforderlich, die zweidimensionale Lage des z. B. in Z-Richtung propagierenden Laserstrahls bezüglich der XY-Ebene der Öffnung der Laserbearbeitungsdüse zu bestimmen, was im Stand der Technik vor allem manuell durchgeführt wird. Hierzu wird auf den Düsenkörper ein Klebestreifen geklebt und mit geringer Laserleistung ein kleines Loch in diesen eingebrannt. Die Abweichung der Strahllage von der Düsenmitte wird mit bloßem Auge und einer Lupe bestimmt. Dieser Vorgang ist ungenau, zeitintensiv und aufgrund notwendiger manueller Eingriffe für einen automatisierten Ablauf ungeeignet. Außerdem lässt er sich nicht bei hoher Laserleistung durchführen. Da jedoch die optischen Komponenten in der Laserstrahlführung bei hoher Laserleistung aufgrund der Wärmeentwicklung in ihren Eigenschaften beeinflusst werden, ist es wünschenswert, die Strahllage in der Laserbearbeitungsdüse auch bei hoher Laserleistung überprüfen und ggf. korrigieren zu können.
  • Aus der EP 0 597 771 M1 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, mittels derer das Zusammenfallen der Achse eines fokussierten Laserstrahls mit einer Arbeitsachse überprüft und ggf. korrigiert werden kann, um den Laserstrahl möglichst optimal in eine optische Faser einzukoppeln, die den Laserstrahl zu einem Laserbearbeitungskopf leitet. Hierzu wird unter anderem vorgeschlagen, die optische Faser mit einem konusförmigen Lochspiegel zu umgeben, durch den ein Teil der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls abgestreift und auf einen zweiten konusförmigen Spiegel umgelenkt wird, von dem aus die Laserstrahlung auf einen Detektor abgebildet wird.
  • Auch die US 3,423,593 schlägt zur Überwachung des Zusammenfallens der Laserstrahlachse mit der optischen Achse (Arbeitsachse) eines Wellenleiters den Einsatz eines konusförmigen Lochspiegels (Scraperspiegel, Abstreifspiegel) vor, der den Laserstrahl ringförmig umgibt. Die abgestreifte Laserstrahlung wird hierbei auf vier lichtempfindliche Messflächen umgelenkt, die an in axialer Richtung symmetrisch um die optische Achse verteilten Sensoren gebildet sind.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Laserbearbeitungsdüse und einen Laserbearbeitungskopf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Bestimmung der Strahllage und deren Korrektur innerhalb der Laserbearbeitungsdüse auch bei hohen Strahlleistungen prozesssicher möglich ist.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten: Bewegen des Düsenkörpers und des Laserstrahls relativ zueinander entlang der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, bis ein Teil der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls an einer die Öffnung umgebenden, insbesondere radialsymmetrisch bezüglich der Düsenachse verlaufenden Streu- und/oder Spiegelfläche abgestreift wird, Detektieren der Intensität der von der Streu- und/oder Spiegelfläche reflektierten und/oder gestreuten Laserstrahlung an einer Mehrzahl von Messflächen, sowie Vergleichen der an der Mehrzahl von Messflächen detektierten Intensität zum Bestimmen der Lage des Laserstrahls relativ zur Öffnung.
  • Unter normalen Arbeitsbedingungen befindet sich der Fokuspunkt des Laserstrahls in der Arbeitsebene und der Strahl tritt berührungslos durch die Öffnung der Laserbearbeitungsdüse. Die Messsituation wird durch Aufweiten des Laserstrahls in der Ebene der Öffnung des Düsenkörpers herbeigeführt. Hierzu kann durch Bewegen der Fokussierlinse oder eines vorgeordneten adaptiven Spiegels der Fokuspunkt des Laserstrahls in Z-Richtung von dem Düsenkörper weg verschoben werden, bis ein Randbereich des Laserstrahls auf den Rand der Öffnung sowie auf die die Öffnung umgebende Streu- bzw. Spiegelfläche auftrifft. Nach der Detektion zumindest eines Teils der reflektierten bzw. gestreuten Strahlung wird anhand der Leistungs- bzw. Intensitätsverteilung auf den einzelnen Messflächen die Lage des Laserstrahls in der Ebene der Düsenöffnung bestimmt und gegebenenfalls auf eine gewünschte Position korrigiert, z. B. indem der Laserstrahl durch Verstellen einer Strahlführungsoptik in der Ebene der Düsenöffnung, d. h. rechtwinklig zur Düsenachse, verschoben wird. Diese Verschiebung kann mittels eines Regelkreises erfolgen, wobei die gewünschte Position erreicht ist, wenn die an den einzelnen Messflächen ermittelten Intensitäten in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen, wobei bei geeigneter (symmetrischer) Anordnung der Messflächen die gewünschte Position bei identischen Intensitäten erreicht wird.
  • Es versteht sich, dass beim Auftreffen von Laserstrahlung auf eine intransparente optische Oberfläche stets ein erster Teil der Strahlung reflektiert, ein zweiter Teil (diffus) gestreut und ein dritter Teil absorbiert wird. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einer Spiegelfläche eine optische Oberfläche verstanden, an der ca. 70% oder mehr der einfallenden Strahlung gerichtet (spekular) reflektiert wird, unter einer Streufläche eine Fläche, bei der ein Anteil von 70% oder mehr der einfallenden Strahlung gestreut wird. In beiden Fällen liegt der Anteil an Strahlung, welcher absorbiert wird, bei weniger als 10%, idealer Weise bei 0%. Eine kombinierte Streu-/Spiegelfläche absorbiert ebenfalls einen Anteil der auftreffenden Laserstrahlung von 10% oder weniger; die übrigen 90% der Strahlung werden entweder gestreut oder reflektiert, wobei der gestreute bzw. reflektierte Anteil durch geeignete Oberflächen- bzw. Materialwahl eingestellt werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Variante wird der abgestreifte Teil der Laserstrahlung an der in radialer Richtung eine Krümmung aufweisenden Spiegelfläche zusätzlich zur konusförmigen Strahlaufweitung aufgeweitet oder fokussiert. Hierzu weist die typischerweise rotationssymmetrisch zur Düsenachse verlaufende Spiegelfläche eine geeignete Krümmung in radialer Richtung auf, d. h. sie kann in radialer Richtung beispielsweise konkav oder konvex gekrümmt sein, die Oberfläche wird in diesem Fall somit durch einen Torus anstelle eines Konus gebildet. Hierdurch wird erreicht, dass die reflektierte Strahlung auch in einem radialen Schnitt betrachtet direkt divergent oder zunächst konvergent und nach einem Zwischenfokus divergent verläuft, so dass die Strahlleistung pro Flächeneinheit mit zunehmender Entfernung von der Spiegelfläche besonders stark abnimmt, was sich beim Detektieren der Intensität der abgestreiften Laserstrahlung günstig auswirken kann, da hierdurch die zur Messung verwendeten Messflächen vor Beschädigungen durch zu intensive Laserstrahlung geschützt werden können.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist mindestens eine der Messflächen im divergenten Strahlengang der reflektierten Laserstrahlung angeordnet. In diesem Fall wird die Strecke, welche die Laserstrahlung von der Spiegelfläche bis zur Messfläche zurücklegt, zumindest teilweise dafür genutzt, die Laserstrahlung aufzuweiten. Hierdurch wird, wie oben dargestellt, die auf die Messfläche(n) auftreffende Strahlungsleistung pro Flächeneinheit verringert, sodass diese vor zu intensiver Laserstrahlung geschützt werden können. Insbesondere kann durch die Strahlaufweitung die Messfläche näher am Düsenkörper positioniert werden als für den Fall, dass der Laserstrahl an der Spiegelfläche lediglich umgelenkt wird, so dass ein kompakter Messaufbau realisiert werden kann.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Variante sind die Messflächen durch Sektoren eines Quadrantendetektors oder an einer Mehrzahl von bevorzugt bezüglich der Düsenachse axial symmetrisch angeordneten Sensoren gebildet. Anhand der Verteilung der Laserleistung auf die einzelnen Messflächen lässt sich die Strahllage in der Ebene der Düsenöffnung bestimmen und gegebenenfalls auf eine gewünschte Position korrigieren, insbesondere lässt sich der Laserstrahl in der Düsenmitte zentrieren. Der Laserstrahl geht genau dann durch die Mitte der Düsenöffnung (d. h. Laserstrahlachse und Düsenachse stimmen überein), wenn alle Sektoren des Quadrantendetektors bzw. alle axial symmetrisch angeordneten Sensoren die gleiche Strahlleistung bzw. Strahlintensität detektieren.
  • Be einer weiteren vorteilhaften Variante werden der Düsenkörper und der Laserstrahl relativ zueinander bewegt, bis der abgestreifte Teil der Laserstrahlung mehr als 3% bevorzugt mehr als 10%, besonders bevorzugt mehr als 20% der Gesamtleistung des Laserstrahls beträgt. Hierdurch wird erreicht, dass nicht nur das Randfeld des Laserstrahls abgestreift wird, welches ca. 1% bis 2% der gesamten Laserleistung ausmacht, da dieses nicht unbedingt perfekt rotationssymmetrisch ist, weshalb die Lage des Laserstrahls bezüglich der Öffnung anhand des Randfeldes gegebenenfalls nur ungenau bestimmt werden kann. Für die Messung wird daher ein nicht unerheblicher Anteil der Laserleistung abgestreift, welcher auch einem weiter innen liegenden, rotationssymmetrischen Bereich des Laserstrahls umfasst.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Variante wird nach dem Bestimmen der Lage des Laserstrahls der Laserstrahl in der Öffnung zentriert. Durch die Zentrierung kann typischer Weise die Materialbearbeitung mit Hilfe des Laserstrahls optimiert werden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Variante wird der Laserstrahl mit einer Strahlleistung von mehr als 1 kW, bevorzugt von mehr als 2 kW betrieben. Da die optischen Komponenten in der Laserstrahlführung bei hoher Laserleistung aufgrund der Wärmeentwicklung ihre optischen Eigenschaften verändern, ist es günstig, die Lage des Laserstrahls in der Öffnung der Laserbearbeitungsdüse bei Nennleistung, d. h. bei der oben angegebenen Laserleistung zu überprüfen und ggf. zu korrigieren.
  • Die Erfindung ist auch realisiert in einer Laserbearbeitungsdüse, umfassend: einen Düsenkörper mit einer an dem Düsenkörper gebildeten Öffnung zum Durchtritt eines fokussierten Laserstrahls, sowie eine die Öffnung umgebende, an dem Düsenkörper gebildete, insbesondere radialsymmetrisch zur Düsenachse verlaufende Streu- und/oder Spiegelfläche zum Abstreifen eines Teils der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Streu- und/oder Spiegelfläche in radialer Richtung eine Krümmung auf, d. h. im Falle einer radialsymmetrischen Oberfläche wird diese durch einen Torus anstelle eines Konus beschrieben. Durch das Vorsehen einer gewölbten bzw. gekrümmten Oberfläche kann die abgestreifte Laserstrahlung in radialer Richtung zusätzlich zur konusförmigen Strahlaufweitung in einem radialen Schnitt betrachtet aufgeweitet werden, sodass in einer vorgegebenen Entfernung, an der eine Messfläche angeordnet werden soll, die Strahlungsintensität pro Flächeneinheit besonders stark reduziert werden kann. Es versteht sich, dass alternativ auch eine in radialer Richtung plan verlaufende Streu- und/oder Spiegelfläche verwendet werden kann.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Streu- und/oder Spiegelfläche konvex oder konkav gekrümmt, sodass die reflektierte Strahlung in einem radialen Schnitt betrachtet aufgeweitet bzw. fokussiert werden kann. Die Fokussierung kann hierbei auf einen Zwischenfokus in geringem Abstand zum Düsenkörper erfolgen, hinter dem die Laserstrahlung dann divergent verläuft. Die Aufweitung ermöglicht es, Messflächen auch in geringem radialem Abstand vom Düsenkörper anzuordnen, ohne dass diese durch die detektierte Laserstrahlung beschädigt werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Streu- und/oder Spiegelfläche an einem in den Düsenkörper angebrachten Lochspiegel gebildet, durch den die Laserstrahlung im Bearbeitungsbetrieb berührungslos hindurch tritt. Der Lochspiegel kann hierbei eine radialsymmetrische, konische oder auch gewölbte, torische Spiegelfläche aufweisen, welche einen Teil der Laserstrahlung aus dem Randbereich des Laserstrahls abstreift. Der Lochspiegel kann als integraler Teil des Düsenkörpers gefertigt oder in diesen integrierbar, d. h. als separater Ring mit Streu- und/oder Spiegelfläche in den Düsenkörper einsetzbar sein. In letzterem Fall kann ein solcher Ring auch entnehmbar und für verschiedene Düsen verwendbar sein, wobei über eine Passung die Zentrierung zu den jeweiligen Düsen erfolgen muss.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Streu- und/oder Spiegelfläche unmittelbar auf dem Düsenkörper gebildet. Dies ist vorteilhaft, um die Kontur der Spiegelfläche in der Bearbeitungsdüse, die sich störend auf die Gasströmung eines Arbeits- oder Schutzgases durch die Öffnung im Düsenkörper auswirken kann, möglichst gering zu halten. Zur Ausbildung der Streu- und/oder Spiegelkontur kann der Düsenkörper poliert, mattiert und/oder mit einer oder mehreren eingebrachten Rillen versehen werden. Die Rillen können hierbei in radialer Richtung eine Ausdehnung aufweisen, die beispielsweise bei weniger als 1 mm liegt. Es versteht sich, dass die Spiegelkontur bzw. die Rillen) gewölbt ausgeführt sein können, um einen in einem radialen Schnitt betrachtet divergenten oder auf einen Zwischenfokus konvergierenden reflektierten Strahl zu erzeugen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Spiegelfläche in Ausbreitungsrichtung des fokussierten Laserstrahls zulaufend ausgebildet. Bei einer solchen Spiegelkontur kann die Reflexion "überkreuzt" erfolgen, d. h. die abgestreifte Laserstrahlung tritt durch den fokussierten Laserstrahl hindurch und wird z. B. auf der der Spiegelkontur gegenüberliegenden Seite der Öffnung detektiert, was bei der Auswertung der Detektorsignale berücksichtigt werden muss.
  • Die Erfindung ist auch realisiert in einem Laserbearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsmaschine mit einer Laserbearbeitungsdüse wie oben beschrieben. Neben der Laserbearbeitungsdüse umfasst der Laserbearbeitungskopf eine Fokussieroptik zur Fokussierung des Laserstrahls und in der Regel Umlenkspiegel zur Strahlführung.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Laserbearbeitungskopf eine Mehrzahl von Messflächen zur Detektion der Intensität der von der Streu- und/oder Spiegelfläche gestreuten und/oder reflektierten Laserstrahlung. Die von den Messflächen aufgezeichnete Intensität kann in einer hierfür vorgesehenen Kontrolleinrichtung verglichen und dadurch auf die Lage des Laserstrahls bezüglich der Öffnung geschlossen werden. Zwei Messflächen genügen, um den Laserstrahl in einer Richtung in der Öffnung zu zentrieren. Bevorzugt werden vier oder mehr Messflächen verwendet, um die Position des Laserstrahls in der Öffnung möglichst genau zu bestimmen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Messflächen im divergenten Strahlengang der reflektierten Laserstrahlung angeordnet, wodurch sich in der Regel die Strahlungsleistung pro Flächeneinheit auf den Messflächen verringert, sodass diese besser vor Beschädigungen durch die Laserstrahlung geschützt sind.
  • Durch Integration der Messflächen in den Bearbeitungskopf ist die gesamte Messeinrichtung im Laserbearbeitungskopf untergebracht und somit besonders kompakt aufgebaut. In diesem Fall kann die Vermessung unabhängig von der Position des Laserbearbeitungskopfs in der Bearbeitungsmaschine erfolgen. Werden die Messflächen hingegen außerhalb des Laserbearbeitungskopfes positioniert, ist es in der Regel erforderlich, dass der Laserbearbeitungskopf für die Messung bzw. Zentrierung eine fest vorgegebene Messposition, welche sich in der Regel am Rand der Bearbeitungsebene befindet, anfährt, wodurch sich die für die Messung benötigte Zeit erhöht.
  • In der Laserbearbeitungsmaschine oder dem Bearbeitungskopf können Bewegungseinrichtungen angeordnet sein, welche es erlauben, den Laserstrahl in einer Ebene senkrecht zur Düsenachse zu verschieben. Hierzu können einerseits Schrittmotoren vorgesehen sein, welche an einer vor dem Düsenkörper im Laserbearbeitungskopf angeordneten Fokussierlinse angreifen, um diese quer zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls zu verschieben. Andererseits kann auch eine Winkelverstelleinrichtung vorgesehen sein, die mindestens einen Umlenkspiegel vor der Fokussierlinse verkippt, um den Fokuspunkt zu verschieben.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Laserbearbeitungsdüse und den Messflächen mindestens ein Umlenkspiegel, bevorzugt ein Lochspiegel, zur Umlenkung zumindest eines Teils der von der Streu- und/oder Spiegelfläche reflektierten und/oder gestreuten Laserstrahlung angeordnet. Der bzw. die Umlenkspiegel sind hierbei in ihrer räumlichen Anordnung und Ausdehnung vorzugsweise so gestaltet, dass sie nur einen Teil der abgestreiften Strahlung auf die Messflächen umlenken. Die Umlenkspiegel können hierbei plan ausgeführt sein und die Laserstrahlung lediglich umlenken, oder eine Krümmung aufweisen, um die Laserstrahlung zusätzlich zu fokussieren oder aufzuweiten. Es versteht sich, dass die Umlenkspiegel auch mit einer diffus streuenden Oberfläche versehen werden können, um die von dem Düsenkörper gerichtet reflektierte Laserstrahlung zu streuen und damit weiter abzuschwächen, bevor diese auf die Messflächen trifft.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Laserbearbeitungsdüse und mindestens einer Messfläche eine Abbildungsoptik zur Abbildung zumindest eines Teils der gestreuten und/oder reflektierten Laserstrahlung auf die Messflächen angeordnet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Sektoren eines Quadrantendetektors als Messflächen eingesetzt werden. Die Abbildungsoptik kann daneben auch zur Umlenkung der Laserstrahlung dienen, z. B. wenn ein gekrümmter Umlenkspiegel zur Abbildung verwendet wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Messflächen durch Sektoren eines Quadrantendetektors oder eine Mehrzahl von bevorzugt bezüglich der Düsenachse axial symmetrisch angeordneten Sensoren gebildet. Bei axialsymmetrisch angeordneten Sensoren (in der Regel mindestens vier) findet die Symmetriebewertung durch paarweises Vergleichen gegenüberliegender Sensoren statt. Auf einem Quadrantendetektor wird die reflektierte/gestreute Strahlung vorzugsweise kreisförmig oder ellipsenförmig abgebildet. Der Quadrantendetektor befindet sich dabei nicht im Fokuspunkt, sondern zumindest nahe an der oder in der Abbildungsebene.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine Messfläche mit einer die Laserstrahlung teilweise reflektierenden und/oder absorbierenden Beschichtung versehen. Die kommerziell üblicherweise erhältlichen Detektoren sind mit Messflächen nur für die Messung geringer Laserleistungen im mW-Bereich ausgelegt, so dass sie vor zu intensiver Laserstrahlung geschützt werden müssen, was auf die oben beschriebene Weise, d. h. durch Vorsehen einer geeigneten Schutzschicht, erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein speziell beschichtetes Fenster oder eine Blende vor den Messflächen positioniert werden. Außerdem ist es vorteilhaft, im Bearbeitungsbetrieb der Laserbearbeitungsmaschine die Messflächen durch einen Shutter und/oder eine Blende vor der Laserstrahlung zu schützen.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsmaschine,
  • 2 eine Darstellung eines Laserbearbeitungskopfs mit einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsdüse während des Bearbeitungsbetriebs,
  • 3a, b den Laserbearbeitungskopf von 2 während des Messbetriebs in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht,
  • 4 einen Darstellung des Strahlverlaufs an einer konkaven bzw. konvexen Spiegelfläche,
  • 5a, b eine Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsdüse mit einer konkav gekrümmten Spiegelkontur auf dem Düsenkörper,
  • 6a–c jeweils eine Abbildungsoptik zur Abbildung der von einer Spiegelfläche auf einen Quadrantendetektor reflektierten Laserstrahlung, und
  • 7 eine Abbildungsoptik zur Abbildung der an einer Streufläche gestreuten Laserstrahlung auf einen Quadrantendetektor.
  • 1 zeigt eine Laserbearbeitungsmaschine 1, welche eine Strahlführungsoptik mit einer Mehrzahl von optischen Elementen 2.1 bis 2.5 zur Führung eines Laserstrahls 3 an einen Laserbearbeitungskopf 4 aufweist. Zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs 4 entlang eines eine Arbeitsebene 5 definierenden Bearbeitungstisches in einer ersten Raumrichtung X eines XYZ-Koordinatensystems ist der Laserbearbeitungskopf 4, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, an einem in der ersten Raumrichtung X verfahrbaren Schlitten 6 befestigt. Der Laserbearbeitungskopf 4 kann weiterhin in einer zweiten Raumrichtung Y in der Arbeitsebene verfahren werden, indem er entlang des Schlittens 6 verschoben wird, wie ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Auf diese Weise kann der Laserbearbeitungskopf 4 in beiden Raumrichtungen X, Y über die gesamte Fläche des Bearbeitungstisches verschoben und hierbei ein auf diesem positioniertes Werkstück 7 bearbeitet werden. Zusätzlich kann eine in dem Laserbearbeitungskopf 4 angeordnete Fokussierlinse 8 in einer dritten Raumrichtung Z relativ zum Schlitten 6 bewegt werden, um den Abstand zwischen dem Strahlfokus des Laserstrahls 3 und der Arbeitsebene 5 bzw. dem dort angeordneten Werkstück 7 einzustellen, wie durch einen weiteren Doppelpfeil angedeutet ist.
  • Bei der Bearbeitung des Werkstücks 7 befindet sich der Fokuspunkt des Laserstrahls 3 in der Arbeitsebene und dieser tritt berührungslos durch eine in 2 gezeigte Öffnung 9 in einem Düsenkörper 10 einer Laserbearbeitungsdüse 11 hindurch, welche an einer Befestigungseinrichtung 12 des Laserbearbeitungskopfs 4 mittels einer lösbaren Verbindung (Gewinde) angebracht ist.
  • Der Düsenkörper 10 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, typischerweise aus Kupfer. Die Befestigungseinrichtung 12 weist zur Befestigung der Laserbearbeitungsdüse 11 ein (nicht gezeigtes) Innengewinde auf und besteht im vorliegenden Fall aus einem nicht leitfähigen, keramischen Material. Die Befestigungseinrichtung 12 ist Teil des (nicht gezeigten) Körpers des Laserbearbeitungskopfs 4.
  • Für eine optimale Bearbeitung des Werkstücks 7 ist es erforderlich, dass der Laserstrahl 3 in der Öffnung 9 der Laserbearbeitungsdüse 11 eine definierte Position einnimmt. Bei dem in 2 gezeigten, rotationssymmetrischen Düsenkörper 10 mit einer kreisförmigen Öffnung 9 befindet sich diese Position im Mittelpunkt der Öffnung 9, d. h. auf der Düsenachse 13. Um die Lage des Laserstrahls 3 relativ zur Öffnung 9 zu bestimmen, wird zunächst die Fokussierlinse 8 in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 3 (negative Z-Richtung) verschoben, bis ein Teil der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls 3 an einer die Öffnung 9 umgebenden, radialsymmetrisch bezüglich der Düsenachse 13 verlaufenden konischen Spiegelfläche 14 abgestreift wird (vgl. 3a), welche an einem konischen Lochspiegel 15 gebildet ist, der einen integralen Bestandteil oder auch einen abnehmbaren aber durch eine Passung gut auf den Düsenkörper 10 konzentrisch ausgerichteten Teil der Laserbearbeitungsdüse 11 bildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein vor der Fokussierlinse 8 angeordneter adaptiver Umlenkspiegel (nicht gezeigt) zur Verschiebung des Fokuspunkts des Laserstrahls 3 dienen.
  • Die an der Spiegelfläche 14 gerichtet und/oder diffus reflektierte Laserstrahlung 16 wird an vier Messflächen 17a–d detektiert, welche auf Sensoren 18a–d angebracht sind, die in regelmäßigen Abständen (von 90°) axial symmetrisch um die Düsenachse 13 herum angeordnet sind, vgl. 3b. Die Intensität der von der Spiegelfläche 14 gerichtet und/oder diffus auf die Messflächen 17a–d reflektierten Laserstrahlung 16 wird in den Sensoren 18a–d detektiert. Anhand der Unterschiede der Strahlungsintensitäten, die von den einzelnen Sensoren 18a–d geliefert werden, lässt sich die Lage des Laserstrahls 3 in der Ebene des Lochspiegels 15 bestimmen. Bei den vier axialsymmetrisch angeordneten Sensoren 18a–d findet die Symmetriebewertung durch paarweises Vergleichen der Intensitäten der einander in einer gemeinsamen Richtung (X bzw. Y) gegenüber liegenden Sensoren 18a, 18c bzw. 18b, 18d statt. Weichen die Intensitäten eines jeweiligen Sensorpaars 18a, 18c bzw. 18b, 18d voneinander ab die Lage des Laserstrahls 3 in der zugehörigen Richtung (X bzw. Y) korrigiert werden, indem die Strahlführung des Laserstrahls 3 entsprechend angepasst wird. Der Laserstrahl 3 geht genau dann durch die Mitte der Öffnung 9 (d. h. die Düsenachse 13 und die optische Achse des Laserstrahls 3 stimmen überein), wenn alle axialsymmetrisch angeordneten Sensoren 18a–d die gleiche Strahlleistung bzw. Strahlintensität messen.
  • An Stelle der in 2 bzw. 3a, b gezeigten, in radialer Richtung plan verlaufenden, konischen Spiegelfläche 14 ist es auch möglich, torische Spiegelflächen zu verwenden, welche in radialer Richtung eine Krümmung aufweisen. 4 zeigt schematisch eine erste Spiegelfläche 14a mit konkaver Krümmung in radialer Richtung und eine weitere Spiegelfläche 14b mit konvexer Krümmung, welche beispielsweise an Stelle der Spiegelfläche 14 an dem in 2 und 3a, b gezeigten Lochspiegel 15 ausgebildet sein können. Bei der konkav gekrümmten Spiegelfläche 14a wird die reflektierte Laserstrahlung 16a zunächst in einem radial verlaufenden Schnitt betrachtet auf einen Zwischenfokus fokussiert, bevor diese auf eine Messfläche 17a trifft, während bei der konvex gekrümmten Spiegelfläche 14b die reflektierte Laserstrahlung 16b direkt aufgeweitet wird, bevor sie auf eine weitere Messfläche 17b auftrifft. In beiden Fällen sind die Messflächen 17a, 17b im divergenten Strahlengang der Laserstrahlung 16a, 16b angeordnet. Es versteht sich, dass in der Regel nicht beide in 4 gezeigten Spiegeflächen 14a, 14b am Düsenkörper derselben Laserbearbeitungsdüse realisiert sind, da die Spiegelflächen in der Regel rotationssymmetrisch bezüglich der Düsenachse 13 verlaufen.
  • Der Einfluss der Spiegelkontur auf die Gasströmung eines (nicht gezeigten) Arbeits- oder Schutzgases durch die Laserbearbeitungsdüse 11 sollte möglichst gering gehalten werden. Daher kann alternativ zur Anbringung einer Spiegel- und/oder Streufläche auf dem Lochspiegel 15 der Düsenkörper selbst als Spiegel genutzt werden, oder, wie in 5a, b gezeigt ist, eine Spiegel- und/oder Streukontur 14c in einer Rille in einen Düsenkörper 10a einer Laserbearbeitungsdüse 11a eingebracht werden. Die Spiegelfläche 14c ist wie die erste Spiegelfläche 14a von 4 konkav gekrümmt, so dass die abgestreifte Laserstrahlung in einem radial verlaufenden Schnitt betrachtet nach einem Zwischenfokus wieder divergent verläuft. Die Spiegelfläche 14c ist aber im Gegensatz zur ersten Spiegelfläche 14a von 4 in Ausbrei tungsrichtung (negativer Z-Richtung) des fokussierten Laserstrahls 3 zulaufend ausgebildet, sodass sie den Gasfluss durch die Öffnung 9 nur wenig beeinflusst. Allerdings erfolgt bei der Spiegelkontur 14a der 5a, b die Reflexion überkreuzt, d. h. ein Teil der Laserstrahlung 3a, die aus einem rechten Randbereich des Laserstrahls 3 abgestreift wird, wird auf eine links neben dem Laserstrahl 3 angeordnete Messfläche 17a reflektiert, wohingegen ein weiterer Teil der Laserstrahlung 3c, die aus einem rechten Randbereich des Laserstrahls abgestreift wird, auf eine links neben dem Laserstrahl 3 angeordnete Messfläche 17c reflektiert wird. Es versteht sich, dass dies bei der Auswertung der Messsignale bzw. bei der Bewegung des Laserstrahls 3 in die Mitte der Öffnung 9 berücksichtigt werden muss. Die Messflächen 17a, 17c sind hierbei an entsprechenden (nicht gezeigten) Sensoren angebracht, die wie in 3a, b dargestellt auf einer Befestigungseinrichtung für den Düsenkörper 10a oder an anderer Stelle im Laserbearbeitungskopf 4 der Laserbearbeitungsmaschine 1 angeordnet sind. Es versteht sich, dass auch bei der in 5a, b gezeigten Laserbearbeitungsdüse 11a mindestens vier Messflächen vorhanden sind, um den Laserstrahl 3 in der Öffnung 9 zu zentrieren.
  • Bei der Verwendung von vier oder mehr Messflächen 17a–d, die auf entsprechenden Sensoren 18a–d angeordnet sind, ist es nicht zwingend erforderlich, die Spiegelfläche 14, 14a–d rotationssymmetrisch auszubilden, da eine Umlenkung des Laserstrahls 3 nur in den axialen Richtungen erforderlich ist, in denen sich auch die Sensoren 18a–d befinden. Allerdings ist die Verwendung einer rotationssymmetrischen Spiegelfläche in der Regel günstiger, weil diese einen geringeren Einfluss auf die Gasströmung durch die Öffnung 9 hat.
  • Im Folgenden wird anhand der 6a–c und 7 beispielhaft beschrieben, wie die abgestreifte Laserstrahlung 6 auf Messflächen abgebildet werden kann, die an einem Quadrantendetekor 18 gebildet sind. Es versteht sich, dass alternativ zu der folgenden Darstellung eine solche Abbildung auch auf eine oder mehrere Messflächen erfolgen kann, die an räumlich getrennten (Einzel-)Sensoren gebildet sind.
  • 6a zeigt die Laserbearbeitungsdüse 11 von 2, die an der Befestigungseinheit 12 angebracht ist. Der Winkel, unter dem die konische Spiegelfläche 14 bezüglich des Laserstrahls 3 angeordnet ist, ist in 6a jedoch derart gewählt, dass die reflektierte Laserstrahlung 6 nicht auf die Befestigungseinheit 12, sondern auf einen fokussierenden Umlenkspiegel 19 trifft, der als Lochspiegel ausgebildet ist, und der zumindest einen Teil der reflektierten Laserstrahlung 6 auf den Quadrantendetektor 18 abbildet. 6b zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Abbildungsoptik für die reflektierte Laserstrahlung 6 auf den Quadrantendetektor 18, bei welcher ein planer Umlenkspiegel 19a die Laserstrahlung 6 lediglich auf eine Fokussierlinse 20 umlenkt, welche die Laserstrahlung auf die Messflächen 17a–d abbildet, die als Sektoren des Quadrantendetektors 18 ausgebildet sind. Wie in 6b ebenfalls zu erkennen, wird die reflektierte Laserstrahlung 6 auf einen Ring 21 abgebildet. Es versteht sich, dass die Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik so gewählt werden können, dass die Laserstrahlung 6 auf den Messflächen 17a–d in einer anderen Form abgebildet wird, z. B. in Form einer Ellipse. Der Laserstrahl 3 verläuft hierbei genau dann durch die Mitte der Öffnung 9 (d. h. die Laserstrahlachse und die Düsenachse 13 stimmen überein), wenn auf alle Messflächen 17a–d bzw. Sektoren des Quadrantendetektors 18 die gleiche Strahlleistung auftrifft.
  • 6c zeigt die Laserbearbeitungsdüse 11a der 5a, b, bei der die reflektierte Laserstrahlung 6 auf einen fokussierenden Umlenkspiegel 19b auftrifft, welcher die Laserstrahlung 6 auf den Quadrantendetektor 18 abbildet. Der Umlenkspiegel 19b weist hierbei eine Krümmung auf, die so gewählt ist, dass die abgestreifte Laserstrahlung 6 auf dem Quadrantendetektor 18 abgebildet wird, der nicht zwingend wie in 6a und 6b gezeigt senkrecht zur Laserstrahlachse 13 beleuchtet wird.
  • Es versteht sich, dass bei den in 6a–c gezeigten Abbildungsoptiken der Quadrantendetektor 18 sich nicht im Fokuspunkt befinden darf, weil in diesem Fall die Laserstrahlung 6 auf einen Punkt abgebildet wird, so dass ein Leistungsvergleich nicht möglich ist. Weiterhin sind die Umlenkspiegel 19, 19a, 19b in ihrer räumlichen Anordnung und Ausdehnung so gestaltet, dass sie nur einen Teil der abgestreiften Laserstrahlung 6 auf den Quadrantendetektor 18 umlenken, damit die auf diesen auftreffende Strahlungsleistung nicht zu groß wird.
  • Bei den in 2 bis 6c gezeigten Anordnungen wird in Abhängigkeit vom Verhältnis des Durchmessers des Lochspiegels 15 bzw. der Öffnung 9 zum Strahldurchmesser des Laserstrahls 3 bis zu etwa 20% der gesamten Laserleistung abgestreift, um zu vermeiden, dass ein Großteil der reflektierten Laserstrahlung 6 aus dem sog. Randfeld des Laserstrahls 3 entnommen wird, das typischerweise 1 bis 2% der gesamten Laserleistung ausmacht. Die Strahlung im Randfeld ist gegebenenfalls nicht perfekt rotationssymmetrisch und kann daher nicht symmetrisch auf die Messflächen 17a–d des Quadrantendetektors 18 oder der symmetrisch angeordneten Einzeldetektoren 18a–d abgebildet werden. Für die Messung wird daher der Fokuspunkt des Laserstrahls 3 so weit verschoben, dass auch ein weiter innen liegender Teil der Laserstrahlung abgestreift werden kann.
  • 7 zeigt schließlich eine Laserbearbeitungsdüse 11b, welche einen Streuring 22 mit einer planen Streufläche 23 aufweist, die in einer Ebene senkrecht zur Düsenachse 13 verläuft. Die diffus streuende Streufläche 23 streift analog zu einer Spiegelfläche einen Teil der Laserstrahlung aus dem Randbereich des Laserstrahls 3 ab. Die an der Streufläche 23 diffus gestreute Laserstrahlung 24 wird wie in 6b durch die Fokussierlinse 20 auf den Quadrantendetektor 18 abgebildet. Ein bezüglich der Düsenachse 13 nicht zentrisch ausgerichteter Laserstrahl bewirkt eine unsymmetrische Ausleuchtung der Streufläche 23 und führt somit wie oben beschrieben zu unterschiedlichen Intensitäten auf den Messflächen 17a–d des Quadrantendetektors 18.
  • Alternativ zur in 7 dargestellten Anordnung, bei der die diffus reflektierte Strahlung von einer außermittig angeordneten Linse 20 gesammelt wird, kann – wie in 6a oder 6b gezeigt – die Strahlung auch über einen Umlenkspiegel 19 oder 19a und die Fokussierlinse 20 abgebildet werden, wodurch die Symmetrie der Beobachtung bezüglich der Symmetrie der Bestrahlung der Streufläche gewahrt bleibt.
  • Die in 2 bis 7 gezeigten Messflächen 17a–d können jeweils mit einer die Laserstrahlung 16, 16a, 16b teilweise reflektierenden und/oder absorbierenden Beschichtung versehen sein, um diese vor zu hoher Strahlungsintensität zu schützen. Alternativ kann auch ein speziell beschichtetes Fenster oder eine Blende vor einer oder mehreren der Messflächen 17a–d positioniert werden. Außerdem ist es günstig, im Bearbeitungsbetrieb die Messflächen 17a–d durch einen Shutter und/oder eine Blende zu schützen.
  • Die Auswertung der Messsignale kann für alle oben beschriebenen Fälle in einer in 1 gezeigten Kontrolleinrichtung 25 erfolgen, welche die Strahlführung des Laserstrahls 3 steuert, um die Position des Laserstrahls 3 relativ zur Öffnung 9 ausgehend von den durch die Messflächen 17a–d detektierten Signalen an eine gewünschte Endposition zu verbringen. Bei den in 6a–c und 7 gezeigten Anordnungen sind die Messflächen 17a–d und der Quadrantendetektor 18 im Laserbearbeitungskopf 4 angeordnet. Alternativ ist es aber auch möglich, den Laserbearbeitungskopf 4 für den Zentrierungsprozess an eine in 1 gezeigte Messstation 26 zu verbringen, an der ein Quadrantendetektor oder mehrere symmetrisch angeordnete Sensoren angeordnet ist/sind.
  • Alternativ zu den gezeigten Typen von Sensoren können selbstverständlich auch andere Detektoren, z. B. Flächendetektoren (CCD-Kameras, Diodenarrays, etc.) verwendet werden, bei denen jede Messfläche durch einen einzelnen Pixel oder eine Gruppe von Pixeln gebildet ist. Für die vorliegende Anwendung, den Laserstahl 3 in der Öffnung 9 zu zentrieren, ist eine Messung der Intensität an einer Vielzahl von Punkten jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass typischer Weise die oben beschriebenen Lösungen zum Einsatz kommen, da diese sich kostengünstiger realisieren lassen. Hierbei werden in der Regel nicht mehr als zehn symmetrisch verteilte Einzelsensoren verwendet.
  • Mit den oben beschriebenen Anordnungen lässt sich die Lage des Laserstrahls relativ zu einer Öffnung einer Laserbearbeitungsdüse auch bei hohen Laserleistungen (typischerweise bei 1–2 kW oder mehr) prozesssicher ermitteln, da durch das Vorsehen einer Streu- und/oder Spiegelfläche am Düsenkörper der Laserbearbeitungsdüse verhindert wird, dass der Düsenkörper beim Abstreifen der Laserstrahlung beschädigt wird. Eine Bestimmung der Lage des Laserstrahls relativ zur Öffnung bei hoher Laserleistung ist immer dann angezeigt, wenn sich die Strahllage in Abhängigkeit von der Laserleistung aufgrund der Erwärmung von optischen Komponenten im Strahlführungssystem des Laserstrahls verändert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (21)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Lage eines durch eine Öffnung (9) eines Düsenkörpers (10, 10a) einer Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b) hindurch tretenden, fokussierten Laserstrahls (3) relativ zur Öffnung (9), umfassend die Schritte: Bewegen des Düsenkörpers (10, 10a) und des Laserstrahls (3) relativ zueinander entlang der Ausbreitungsrichtung (Z) des Laserstrahls (3), bis ein Teil der Laserstrahlung (3a, 3c) aus einem Randbereich des Laserstrahls (3) an einer die Öffnung (9) umgebenden, insbesondere radialsymmetrisch bezüglich der Düsenachse (13) verlaufenden Streu- und/oder Spiegelfläche (23; 14, 14a–c) abgestreift wird, Detektieren der Intensität der von der Streu- und/oder Spiegelfläche (23; 14, 14a–c) reflektierten und/oder gestreuten Laserstrahlung (16, 16a, 16b; 24) an einer Mehrzahl von Messflächen (17a–d), sowie Vergleichen der an der Mehrzahl von Messflächen (17a–d) detektierten Intensität zum Bestimmen der Lage des Laserstrahls (3) relativ zur Öffnung (9).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der abgestreifte Teil der Laserstrahlung (3a, 3c) an der in radialer Richtung eine Krümmung aufweisenden Streu- und/oder Spiegelfläche (14a–c) aufgeweitet oder fokussiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem mindestens eine der Messflächen (17a–d) im divergenten Strahlengang der reflektierten Laserstrahlung (16a, 16b) angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messflächen (17a–d) durch Sektoren eines Quadrantendetektors (18) oder an einer Mehrzahl von bevorzugt bezüglich der Düsenachse (13) axial symmetrisch angeordneten Sensoren (18a–d) gebildet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Düsenkörper (10, 10a) und der Laserstrahl (3) relativ zueinander bewegt werden, bis der abgestreifte Teil der Laserstrahlung (16, 16a, 16b) mehr als 3%, bevorzugt mehr als 10%, besonders bevorzugt mehr als 20% der Gesamtintensität des Laserstrahls (3) beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Bestimmen der Lage des Laserstrahls (3) relativ zur Öffnung (9) der Laserstrahl in der Öffnung (9) zentriert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Laserstrahl (3) mit einer Strahlleistung von mehr als 1 kW, bevorzugt von mehr als 2 kW betrieben wird.
  8. Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b), umfassend: einen Düsenkörper (10, 10a) mit einer an dem Düsenkörper (10, 10a) gebildeten Öffnung (9) zum Durchtritt eines fokussierten Laserstrahls (3), sowie eine die Öffnung (9) umgebende, an dem Düsenkörper (10, 10a) gebildete, insbesondere radialsymmetrisch bezüglich der Düsenachse (13) verlaufende Streu- und/oder Spiegelfläche (22, 23; 14, 14a–c) zum Abstreifen eines Teils des Laserstrahlung (3a, 3c) aus einem Randbereich des Laserstrahls (3).
  9. Laserbearbeitungsdüse nach Anspruch 8, bei der die Streu- und/oder Spiegelfläche (14a–c) in radialer Richtung eine Krümmung aufweist.
  10. Laserbearbeitungsdüse nach Anspruch 9, bei der die Streu- und/oder Spiegelfläche (14a–c) konvex oder konkav gekrümmt ist.
  11. Laserbearbeitungsdüse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Streu- und/oder Spiegelfläche (14, 14a, 14b) an einem in dem Düsenkörper (10) angebrachten Lochspiegel (15) gebildet ist.
  12. Laserbearbeitungsdüse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Streu- und/oder Spiegelfläche (14c) unmittelbar auf dem Düsenkörper (10a) gebildet ist.
  13. Laserbearbeitungsdüse nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die Streu- und/oder Spiegelfläche (14c) in Ausbreitungsrichtung des fokussierten Laserstrahls (3) zulaufend ausgebildet ist.
  14. Laserbearbeitungskopf (4) mit einer Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
  15. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 14, weiter umfassend eine Mehrzahl von Messflächen (17a–d) zur Detektion der Intensität der von der Streu- und/oder Spiegelfläche (23, 14, 14a–c) gestreuten und/oder reflektierten Laserstrahlung (24; 16, 16a, 16b).
  16. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 14 oder 15, bei dem mindestens eine Messfläche (17a–d) im divergenten Strahlengang der reflektierten Laserstrahlung (16, 16a, 16b) angeordnet ist.
  17. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Messflächen (17a–d) an einer Halteeinrichtung (12) für die Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b) angebracht sind.
  18. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem zwischen der Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b) und den Messflächen (17a–d) mindestens ein Umlenkspiegel (19, 19a, 19b), bevorzugt ein Lochspiegel, zur Umlenkung zumindest eines Teils der von der Streu- und/oder Spiegelfläche (22, 23, 14, 14a–c) reflektierten und/oder gestreuten Laserstrahlung (16, 16a, 16b; 24) angeordnet ist.
  19. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem zwischen der Laserbearbeitungsdüse (11, 11a, 11b) und den Messflächen (17a–d) eine Abbildungsoptik (19, 19b, 20) zur Abbildung zumindest eines Teils der gestreuten und/oder reflektierten Laserstrahlung (24; 16, 16a, 16b) auf die Messflächen (17a–d) angeordnet ist.
  20. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Messflächen (17a–d) durch Sektoren eines Quadrantendetektors (18) oder an einer Mehrzahl von bevorzugt bezüglich der Düsenachse (13) axial symmetrisch angeordneten Sensoren (18a–d) gebildet sind.
  21. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der mindestens eine Messfläche (17a–d) mit einer die Laserstrahlung (24; 16, 16a, 16b) teilweise reflektierenden und/oder absorbierenden Beschichtung versehen ist.
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