DE102007048471B4

DE102007048471B4 - Method for determining the position of a laser beam relative to a nozzle opening, laser processing nozzle and laser processing head

Info

Publication number: DE102007048471B4
Application number: DE102007048471A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schulz
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: DE102007048471A1

Abstract

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 Streufläche (23), Spiegelfläche (14a–c) oder kombinierten Streu-/Spiegelfläche abgestreift wird, Detektieren der Intensität der von der Streufläche (23), Spiegelfläche (14a–c) oder kombinierten Streu-/Spiegelfläche 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), dadurch gekennzeichnet, dass der abgestreifte Teil der Laserstrahlung (3a, 3c) an der Streufläche (23) diffus gestreut oder an der in...A method of determining the position of a focused laser beam (3) passing through an aperture (9) of a nozzle body (10, 10a) of a laser processing nozzle (11, 11a, 11b) relative to the aperture (9), comprising the steps of: moving the nozzle body (10, 10a) and the laser beam (3) relative to each other along the propagation direction (Z) of the laser beam (3) until a part of the laser radiation (3a, 3c) from an edge region of the laser beam (3) at one of the opening (9) surrounding scattering surface (23), mirror surface (14a-c) or combined scattering / mirror surface is stripped, detecting the intensity of the from the scattering surface (23), mirror surface (14a-c) or combined scattering / mirror surface reflected and / or scattered laser radiation (16, 16a, 16b, 24) at a plurality of measuring surfaces (17a-d), and comparing the intensity detected at the plurality of measuring surfaces (17a-d) to determine the position of the laser beam (3) relative to the opening (9) , d adurch characterized in that the stripped portion of the laser radiation (3a, 3c) diffused at the scattering surface (23) or at the in the ...

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.The present invention relates to a method for determining the position of a focused laser beam passing through an opening of a nozzle body of a laser processing nozzle relative to the opening, a laser processing nozzle, and a laser processing head of a laser processing machine having such a laser processing nozzle.

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.For optimal material processing by means of a laser processing machine, it is necessary to arrange the laser beam within the laser processing nozzle of the laser processing head as accurately as possible, in particular centric. For this purpose, it is necessary, the two-dimensional position of z. B. in the Z direction propagating laser beam with respect to the XY plane of the opening of the laser machining nozzle to determine what is done in the prior art, especially manually. For this purpose, an adhesive strip is glued to the nozzle body and burned a small hole in this with low laser power. The deviation of the beam position from the center of the nozzle is determined with the naked eye and a magnifying glass. This process is inaccurate, time-consuming and due to necessary manual intervention for an automated procedure unsuitable. In addition, it can not perform at high laser power. However, since the optical components in the laser beam guide are influenced at high laser power due to the heat development in their properties, it is desirable to be able to check the beam position in the laser machining nozzle even at high laser power and correct if necessary.

Aus der EP 0 597 771 A1 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.From the EP 0 597 771 A1 a device has become known by means of which the coincidence of the axis of a focused laser beam with a working axis can be checked and, if necessary, corrected in order to optimally couple the laser beam into an optical fiber which guides the laser beam to a laser processing head. For this purpose, it is proposed inter alia to surround the optical fiber with a cone-shaped hole mirror, is stripped by a portion of the laser radiation from an edge region of the laser beam and deflected to a second cone-shaped mirror, from which the laser radiation is imaged onto a detector.

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.Also the US 3,423,593 proposes to monitor the coincidence of the laser beam axis with the optical axis (working axis) of a waveguide before the use of a cone-shaped hole mirror (scraperspiegel, Abstreifspiegel), which surrounds the laser beam annular. In this case, the stripped laser radiation is deflected onto four light-sensitive measuring surfaces, which are formed on sensors distributed symmetrically about the optical axis in the axial direction.

Aus der EP 1 592 532 B1 ist eine Messdüse bekannt geworden, bei der zur automatischen Mittenbestimmung ein Laserstrahl relativ zur einer Düsenbohrung an zwei gegenüberliegende Randbereiche der Düsenbohrung bewegt wird und das hierbei entstehende Streulicht von einer Fotodiode aufgenommen wird.From the EP 1 592 532 B1 a measuring nozzle has become known in which a laser beam is moved relative to a nozzle bore on two opposite edge regions of the nozzle bore for automatic center determination and the resulting scattered light is picked up by a photodiode.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

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.It is the object of the present invention to develop a method, a laser processing nozzle and a laser processing head of the type mentioned in such a way that the determination of the beam position and its correction within the laser processing nozzle is reliably possible even at high beam powers.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

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 Streufläche, Spiegelfläche oder kombinierten Streu-/Spiegelfläche abgestreift wird, Detektieren der Intensität der von der Streufläche, Spiegelfläche oder kombinierten Streu-/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, wobei der abgestreifte Teil der Laserstrahlung an der Streufläche diffus gestreut oder an der in radialer Richtung eine Krümmung aufweisenden Spiegelfläche oder kombinierten Streu-/Spiegelfläche reflektiert wird, wobei die an der Spiegelfläche oder kombinierten Streu-/Spiegelfläche reflektierte Laserstrahlung aufgeweitet oder fokussiert wird.This object is achieved by a method comprising the steps of: moving the nozzle body and the laser beam relative to each other along the propagation direction of the laser beam until a portion of the laser radiation from an edge region of the laser beam at a surrounding the opening, in particular radially symmetrical with respect to the nozzle axis extending scattering surface, Mirror surface or combined scattering / mirror surface is detected, detecting the intensity of the scattered surface, mirror surface or combined scattering / mirror surface reflected and / or scattered laser radiation at a plurality of measuring surfaces, and comparing the detected at the plurality of measuring surfaces intensity for determining the Position of the laser beam relative to the opening, wherein the stripped portion of the laser radiation diffused at the scattering surface or at the radially in the direction of a curvature having a mirror surface or combined scattering / mirror surface is reflected, wherein the reflected at the mirror surface or combined scattering / mirror surface laser radiation is expanded or focused.

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.Under normal operating conditions, the focal point of the laser beam is in the working plane and the beam passes non-contact through the aperture of the laser processing nozzle. The measurement situation is brought about by widening the laser beam in the plane of the opening of the nozzle body. For this purpose, by moving the focusing lens or an upstream adaptive mirror, the focal point of the laser beam in the Z direction can be displaced away from the nozzle body until an edge region of the laser beam impinges on the edge of the opening and on the scattering or mirror surface surrounding the opening. At least after detection a portion of the reflected or scattered radiation is determined based on the power or intensity distribution on the individual measuring surfaces, the position of the laser beam in the plane of the nozzle opening and optionally corrected to a desired position, for. B. by the laser beam is displaced by adjusting a beam guiding optics in the plane of the nozzle opening, that is perpendicular to the nozzle axis. This shift can take place by means of a control loop, wherein the desired position is reached when the intensities determined at the individual measuring surfaces are in a predefined relationship, the desired position being achieved at identical intensities with suitable (symmetrical) arrangement of the measuring surfaces.

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.It is understood that when laser radiation strikes an opaque optical surface, a first part of the radiation always reflects, a second part (diffused) is scattered and a third part is absorbed. For the purposes of this application, a mirror surface is understood to mean an optical surface on which approximately 70% or more of the incident radiation is directed (specularly), under a scattering surface an area in which a proportion of 70% or more of the incident radiation is scattered becomes. In both cases, the amount of radiation that is absorbed is less than 10%, ideally 0%. A combined scattering / reflecting surface also absorbs a proportion of the incident laser radiation of 10% or less; the remaining 90% of the radiation is either scattered or reflected, the scattered or reflected portion can be adjusted by appropriate choice of surface or material.

Der abgestreifte Teil der Laserstrahlung kann an der in radialer Richtung eine Krümmung aufweisenden Spiegelfläche zusätzlich zur konusförmigen Strahlaufweitung aufgeweitet oder fokussiert werden. 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.The stripped part of the laser radiation can be widened or focused on the mirror surface having a curvature in the radial direction in addition to the cone-shaped beam widening. For this purpose, the typically rotationally symmetrical to the nozzle axis extending mirror surface has a suitable curvature in the radial direction, d. H. it may be curved in the radial direction, for example, concave or convex, the surface is thus formed in this case by a torus instead of a cone. As a result, it is achieved that the reflected radiation, viewed in a radial section, also diverges directly or converges divergently after an intermediate focus, so that the beam power per unit area decreases particularly sharply with increasing distance from the mirror surface, which is evident when detecting the intensity of the stripped Laser radiation can have a favorable effect, as this can be used to protect the measurement surfaces used to measure against damage caused by excessive laser radiation.

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.In a particularly advantageous variant, at least one of the measuring surfaces is arranged in the divergent beam path of the reflected laser radiation. In this case, the distance traveled by the laser radiation from the mirror surface to the measuring surface is at least partially used to widen the laser radiation. As a result, as shown above, the radiation power per unit area impinging on the measuring surface (s) is reduced, so that they can be protected against intensive laser radiation. In particular, by the beam expansion, the measuring surface can be positioned closer to the nozzle body than in the case where the laser beam is merely deflected at the mirror surface, so that a compact measuring structure can be realized.

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.In a further advantageous variant, the measuring surfaces are formed by sectors of a quadrant detector or at a plurality of sensors preferably arranged axially symmetrically with respect to the nozzle axis. On the basis of the distribution of the laser power on the individual measuring surfaces, the beam position in the plane of the nozzle opening can be determined and optionally corrected to a desired position, in particular the laser beam can be centered in the center of the nozzle. The laser beam passes through the center of the nozzle opening (i.e., the laser beam axis and the nozzle axis coincide) if and only if all sectors of the quadrant detector or all axially symmetrically arranged sensors detect the same beam power or beam intensity.

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.In a further advantageous variant of the nozzle body and the laser beam are moved relative to each other until the stripped portion of the laser radiation is more than 3%, preferably more than 10%, more preferably more than 20% of the total power of the laser beam. This ensures that not only the edge field of the laser beam is stripped off, which accounts for about 1% to 2% of the total laser power, since this is not necessarily perfectly rotationally symmetric, which is why the position of the laser beam with respect to the opening on the basis of the edge field may determine only inaccurate can be. For the measurement, therefore, a not inconsiderable proportion of the laser power is stripped, which also includes a further inner, rotationally symmetric region of the laser beam.

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.In a further advantageous variant, after determining the position of the laser beam, the laser beam is centered in the opening. By centering the material processing can typically be optimized by means of the laser beam.

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.In a particularly preferred variant of the laser beam with a beam power of more operated as 1 kW, preferably of more than 2 kW. Since the optical components in the laser beam guide at high laser power due to the evolution of heat change their optical properties, it is favorable to check the position of the laser beam in the opening of the laser machining nozzle at rated power, ie at the above-mentioned laser power and correct if necessary.

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 Spiegelfläche oder kombinierte Streu-/Spiegelfläche zum Abstreifen eines Teils der Laserstrahlung aus einem Randbereich des Laserstrahls, wobei die Spiegelfläche oder die kombinierte Streu-/Spiegelfläche in radialer Richtung eine Krümmung aufweist, 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 die radial gekrümmte Streu- und/oder Spiegelfläche auch als diffus streuende Fläche ausgebildet sein kann.The invention is also realized in a laser processing nozzle, comprising: a nozzle body with an opening formed on the nozzle body for the passage of a focused laser beam, as well as a mirror surface or combined scattering / mirror surface surrounding the opening and formed on the nozzle body, in particular radially symmetrical to the nozzle axis Stripping a portion of the laser radiation from an edge region of the laser beam, wherein the mirror surface or the combined scattering / mirror surface in the radial direction has a curvature, d. H. in the case of a radially symmetric surface, this is described by a torus instead of a cone. By providing a curved or curved surface, the stripped laser radiation can be widened in the radial direction in addition to the cone-shaped beam expansion in a radial section, so that the radiation intensity per unit area is particularly greatly reduced at a predetermined distance at which a measurement surface is to be arranged can. It is understood that the radially curved scattering and / or mirror surface can also be designed as a diffusely scattering surface.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist die Spiegelfläche oder die kombinierte Streu-/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.In a preferred embodiment, the mirror surface or the combined scattering / mirror surface is curved convexly or concavely so that the reflected radiation can be widened or focused as viewed in a radial section. The focusing can be done on an intermediate focus at a short distance to the nozzle body, behind which the laser radiation then divergent. The expansion makes it possible to arrange measuring surfaces even at a small radial distance from the nozzle body, without these being damaged by the detected laser radiation.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Spiegelfläche oder die kombinierte Streu-/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.In a further preferred embodiment, the mirror surface or the combined scattering / mirror surface is formed on a perforated mirror mounted in the nozzle body, through which the laser radiation passes without contact in the machining operation. In this case, the perforated mirror can have a radially symmetrical, conical or arched, toric mirror surface, which strips off part of the laser radiation from the edge region of the laser beam. The hole mirror can be made as an integral part of the nozzle body or integrated into this, d. H. be used as a separate ring with scattering and / or mirror surface in the nozzle body. In the latter case, such a ring can also be removed and used for different nozzles, with the need for centering to the respective nozzles via a fit.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Spiegelfläche oder die kombinierte Streu-/Spiegelfläche unmittelbar auf dem Düsenkörper gebildet. Dies ist vorteilhaft, um die Kontur der Spiegeifläche 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 9 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.In an alternative embodiment, the mirror surface or the combined scattering / mirror surface is formed directly on the nozzle body. This is advantageous in order to keep the contour of the Spiegeifläche in the processing nozzle, which can interfere with the gas flow of a working or inert gas through the opening in the nozzle body, as low as possible. To form the scattering and / or mirror contour of the nozzle body can be polished, frosted and / or provided with one or more grooves introduced. The grooves may in this case have an extent in the radial direction, which is for example less than 9 mm. It is understood that the mirror contour or the grooves) can be curved in order to produce a divergent or convergent to a Zwischenfokus reflected beam in a radial section.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Spiegelfläche oder die kombinierte Streu-/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.In a further advantageous embodiment, the mirror surface or the combined scattering / mirror surface in the propagation direction of the focused laser beam is designed to taper. With such a mirror contour, the reflection can be "crossed", ie. H. the stripped laser radiation passes through the focused laser beam and is z. B. on the mirror contour opposite side of the opening detected, which must be considered in the evaluation of the detector signals.

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.The invention is also realized in a laser processing head for a laser processing machine with a laser processing nozzle as described above. In addition to the laser processing nozzle, the laser processing head comprises focusing optics for focusing the laser beam and, as a rule, deflecting mirrors for guiding the beam.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Laserbearbeitungskopf eine Mehrzahl von Messflächen zur Detektion der Intensität der von der Spiegelfläche oder von der kombinierten Streu-/Spiegelfläche 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.In an advantageous embodiment, the laser processing head comprises a plurality of measuring surfaces for detecting the intensity of the laser radiation reflected by the mirror surface or by the combined scattering / mirror surface. The intensity recorded by the measuring surfaces can be compared in a control device provided for this purpose and thereby closed to the position of the laser beam with respect to the opening. Two measuring surfaces are sufficient to center the laser beam in one direction in the opening. Preferably, four or more measuring surfaces are used to determine the position of the laser beam in the opening as accurately as possible.

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. In a further advantageous embodiment, the measuring surfaces are arranged in the divergent beam path of the reflected laser radiation, as a result of which the radiation power per unit area on the measuring surfaces is generally reduced, so that they are better protected against damage by the laser radiation.

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.By integrating the measuring surfaces in the machining head, the entire measuring device is housed in the laser processing head and thus constructed very compact. In this case, the measurement can be made independently of the position of the laser processing head in the processing machine. On the other hand, if the measuring surfaces are positioned outside the laser processing head, it is generally necessary for the laser processing head for the measurement or centering to move to a fixed measuring position, which is usually at the edge of the working plane, thereby obtaining the measurement required Time increased.

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.Moving devices may be arranged in the laser processing machine or the machining head, which allow the laser beam to be displaced in a plane perpendicular to the nozzle axis. For this purpose, on the one hand, stepping motors may be provided, which engage on a focusing lens arranged in front of the nozzle body in the laser processing head in order to displace them transversely to the propagation direction of the laser beam. On the other hand, an angle adjusting device can be provided which tilts at least one deflecting mirror in front of the focusing lens in order to displace the focal point.

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 Spiegelfläche oder der kombinierten Streu-/Spiegelfläche reflektierten 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.In a further advantageous embodiment, at least one deflecting mirror, preferably a perforated mirror, is arranged between the laser processing nozzle and the measuring surfaces for deflecting at least part of the laser radiation reflected by the mirror surface or the combined scattering / mirror surface. The deflecting mirror or mirrors are preferably designed in their spatial arrangement and extent such that they deflect only a portion of the stripped radiation onto the measuring surfaces. The deflecting mirrors may in this case be planar and only redirect the laser radiation or have a curvature in order to additionally focus or widen the laser radiation. It goes without saying that the deflecting mirrors can also be provided with a diffusely scattering surface in order to scatter the laser radiation reflected by the nozzle body and thus to further attenuate it before it strikes the measuring surfaces.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Laserbearbeitungsdüse und mindestens einer Messfläche eine Abbildungsoptik zur Abbildung zumindest eines Teils der 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.In a further advantageous embodiment, imaging optics for imaging at least part of the reflected laser radiation onto the measuring surfaces is arranged between the laser processing nozzle and at least one measuring surface. This is particularly advantageous when the sectors of a quadrant detector are used as measuring surfaces. The imaging optics can also serve to deflect the laser radiation, z. B. when a curved deflecting mirror is used for imaging.

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.In a further advantageous embodiment, the measuring surfaces are formed by sectors of a quadrant detector or a plurality of sensors preferably arranged axially symmetrically with respect to the nozzle axis. In the case of axially symmetric sensors (usually at least four), the symmetry evaluation takes place by pairwise comparison of opposing sensors. On a quadrant detector, the reflected / scattered radiation is preferably imaged in a circular or elliptical manner. The quadrant detector is not in the focus point, but at least close to or in the image plane.

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.In a further advantageous embodiment, at least one measuring surface is provided with a coating which partially reflects and / or absorbs the laser radiation. The commercially available detectors are designed with measuring surfaces only for the measurement of low laser powers in the mW range, so that they must be protected against intense laser radiation, which in the manner described above, d. H. by providing a suitable protective layer. Alternatively or additionally, a specially coated window or aperture can be positioned in front of the measuring surfaces. Moreover, it is advantageous to protect the measuring surfaces by a shutter and / or a diaphragm in front of the laser radiation in the machining operation of the laser processing machine.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsmaschine, 1 a schematic representation of a laser processing machine,

2 eine Darstellung eines Laserbearbeitungskopfs mit einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsdüse während des Bearbeitungsbetriebs, 2 a representation of a laser processing head with a laser processing nozzle according to the invention during the machining operation,

3a, b den Laserbearbeitungskopf von 2 während des Messbetriebs in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht, 3a , b the laser processing head of 2 during the measuring operation in a side view and in a plan view,

4 einen Darstellung des Strahlverlaufs an einer konkaven bzw. konvexen Spiegelfläche, 4 a representation of the beam path at a concave or convex mirror surface,

5a, b eine Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsdüse mit einer konkav gekrümmten Spiegelkontur auf dem Düsenkörper, 5a , b shows a representation of a further laser machining nozzle according to the invention with a concavely curved mirror contour on the nozzle body,

6a–c jeweils eine Abbildungsoptik zur Abbildung der von einer Spiegelfläche auf einen Quadrantendetektor reflektierten Laserstrahlung, und 6a Each have an imaging optics for imaging the laser radiation reflected from a mirror surface onto a quadrant detector, and

7 eine Abbildungsoptik zur Abbildung der an einer Streufläche gestreuten Laserstrahlung auf einen Quadrantendetektor. 7 an imaging optics for imaging the scattered at a scattering surface laser radiation on a quadrant detector.

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. 1 shows a laser processing machine 1 comprising a beam guiding optical system with a plurality of optical elements 2.1 to 2.5 for guiding a laser beam 3 to a laser processing head 4 having. To move the laser processing head 4 along a working plane 5 defining processing table in a first spatial direction X of an XYZ coordinate system is the laser processing head 4 , as indicated by a double arrow, on a movable in the first spatial direction X carriage 6 attached. The laser processing head 4 can continue to be moved in a second spatial direction Y in the working plane by moving along the carriage 6 is shifted, as also indicated by a double arrow. In this way, the laser processing head 4 in both spatial directions X, Y shifted over the entire surface of the machining table and in this case a workpiece positioned on this 7 to be edited. In addition, one in the laser processing head 4 arranged focusing lens 8th in a third spatial direction Z relative to the carriage 6 be moved to the distance between the beam focus of the laser beam 3 and the work plane 5 or the workpiece arranged there 7 set, as indicated by another double arrow.

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.When machining the workpiece 7 is the focal point of the laser beam 3 in the work plane and this occurs contactless by a in 2 shown opening 9 in a nozzle body 10 a laser processing nozzle 11 through, which at a fastening device 12 of the laser processing head 4 by means of a detachable connection (thread) is attached.

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.The nozzle body 10 consists of an electrically conductive material, typically copper. The fastening device 12 indicates the attachment of the laser processing nozzle 11 a (not shown) internal thread and consists in the present case of a non-conductive ceramic material. The fastening device 12 is part of the (not shown) body of the laser processing head 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.For optimal machining of the workpiece 7 it is necessary that the laser beam 3 in the opening 9 the laser processing nozzle 11 occupies a defined position. At the in 2 shown, rotationally symmetrical nozzle body 10 with a circular opening 9 This position is at the center of the opening 9 ie on the nozzle axis 13 , To the location of the laser beam 3 relative to the opening 9 To determine, first, the focusing lens 8th in the propagation direction of the laser beam 3 (negative Z direction) shifted until part of the laser radiation from an edge region of the laser beam 3 at one the opening 9 surrounding, radially symmetric with respect to the nozzle axis 13 extending conical mirror surface 14 is stripped off (cf. 3a ), which on a conical hole mirror 15 is formed, which is an integral part or even a removable but by a good fit on the nozzle body 10 concentrically aligned part of the laser processing nozzle 11 forms. Alternatively or additionally, a front of the focusing lens 8th arranged adaptive deflection mirror (not shown) for shifting the focal point of the laser beam 3 serve.

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, muss 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.The at the mirror surface 14 directed and / or diffusely reflected laser radiation 16 is at four measuring surfaces 17a -D detected, which on sensors 18a -D are mounted at regular intervals (of 90 °) axially symmetrical about the nozzle axis 13 are arranged around, cf. 3b , The intensity of the mirror surface 14 directed and / or diffused on the measuring surfaces 17a -D reflected laser radiation 16 is in the sensors 18a -D detected. Based on the differences in the radiation intensities from the individual sensors 18a -D can be delivered, the location of the laser beam can be 3 in the plane of the hole mirror 15 determine. For the four axially symmetric sensors 18a -D finds the symmetry score by pairwise comparing the intensities of the sensors facing each other in a common direction (X, Y) 18a . 18c respectively. 18b . 18d instead of. Dodge the intensities of each sensor pair 18a . 18c respectively. 18b . 18d from each other, the location of the laser beam must be 3 in the associated direction (X or Y) are corrected by the beam guidance of the laser beam 3 is adjusted accordingly. The laser beam 3 goes right through the middle of the opening 9 (ie the nozzle axis 13 and the optical axis of the laser beam 3 agree), if all axially symmetric arranged sensors 18a -D measure the same beam power or beam intensity.

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.In place of in 2 respectively. 3a , b shown, in the radial direction flat, conical mirror surface 14 it is also possible to use toric mirror surfaces which have a curvature in the radial direction. 4 shows schematically a first mirror surface 14a with concave curvature in the radial direction and another mirror surface 14b with convex curvature, which for example instead of the mirror surface 14 at the in 2 and 3a , b hole mirror shown 15 can be trained. At the concave curved mirror surface 14a becomes the reflected laser radiation 16a initially focused in a radial section focused on an intermediate focus, before this on a measuring surface 17a meets, while at the convex curved mirror surface 14b the reflected laser radiation 16b is widened directly before moving on to another measuring surface 17b incident. In both cases, the measuring surfaces are 17a . 17b in the divergent beam path of the laser radiation 16a . 16b arranged. It is understood that usually not both in 4 shown mirror surfaces 14a . 14b are realized on the nozzle body of the same laser processing nozzle, since the mirror surfaces are generally rotationally symmetrical with respect to the nozzle axis 13 run.

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 Ausbreitungsrichtung (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.The influence of the mirror contour on the gas flow of a (not shown) working or inert gas through the laser machining nozzle 11 should be kept as low as possible. Therefore, as an alternative to attaching a mirror and / or scattering surface on the hole mirror 15 the nozzle body itself be used as a mirror, or, as in 5a , b, a mirror and / or scattered contour 14c in a groove in a nozzle body 10a a laser processing nozzle 11a be introduced. The mirror surface 14c is like the first mirror surface 14a from 4 concavely curved, so that the stripped laser radiation in a radial section viewed after a Zwischenfokus again divergent. The mirror surface 14c but is in contrast to the first mirror surface 14a from 4 in the propagation direction (negative Z direction) of the focused laser beam 3 tapered so that they allow the flow of gas through the opening 9 only slightly influenced. However, at the mirror contour 14a of the 5a , b crosses the reflection, ie a part of the laser radiation 3a coming from a right edge area of the laser beam 3 is stripped off, on a left next to the laser beam 3 arranged measuring surface 17a whereas another part of the laser radiation reflects 3c , which is stripped from a right edge area of the laser beam, on one to the left of the laser beam 3 arranged measuring surface 17c is reflected. It is understood that this in the evaluation of the measurement signals or during the movement of the laser beam 3 in the middle of the opening 9 must be taken into account. The measuring surfaces 17a . 17c are hereby attached to corresponding sensors (not shown) which, as in FIG 3a , b shown on a fastening device for the nozzle body 10a or elsewhere in the laser processing head 4 the laser processing machine 1 are arranged. It is understood that even at the in 5a , b shown laser processing nozzle 11a At least four measuring surfaces are present to the laser beam 3 in the opening 9 to center.

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.When using four or more measuring surfaces 17a -D, on corresponding sensors 18a -D are arranged, it is not mandatory, the mirror surface 14 . 14a Form rotationally symmetrical, since a deflection of the laser beam 3 only in the axial directions is required, in which also the sensors 18a -D are located. However, the use of a rotationally symmetric mirror surface is usually cheaper, because this has a smaller influence on the gas flow through the opening 9 Has.

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.The following is based on the 6a -C and 7 exemplified as the stripped laser radiation 6 can be imaged on measuring surfaces which are on a Quadrantendetekor 18 are formed. It is understood that as an alternative to the following illustration, such an image can also take place on one or more measuring surfaces, which are formed on spatially separated (individual) sensors.

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. 6a shows the laser processing nozzle 11 from 2 attached to the mounting unit 12 is appropriate. The angle under which the conical mirror surface 14 with respect to the laser beam 3 is arranged in is 6a however, chosen such that the reflected laser radiation 6 not on the mounting unit 12 but on a focusing deflecting mirror 19 meets, which is designed as a perforated mirror, and the at least part of the reflected laser radiation 6 on the quadrant detector 18 maps. 6b shows an alternative embodiment of an imaging optics for the reflected laser radiation 6 on the quadrant detector 18 in which a plane deflection mirror 19a the laser radiation 6 only on a focusing lens 20 deflects the laser radiation to the measuring surfaces 17a Depicting as sectors of the quadrant detector 18 are formed. As in 6b also to recognize the reflected laser radiation 6 on a ring 21 displayed. It is understood that the imaging properties of the imaging optics can be chosen so that the laser radiation 6 on the measuring surfaces 17a -D is mapped in another form, for. B. in the form of an ellipse. The laser beam 3 This is exactly where it passes through the middle of the opening 9 (ie the laser beam axis and the nozzle axis 13 agree) if on all measuring surfaces 17a -D or sectors of the quadrant detector 18 the same blasting power hits.

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. 6c shows the laser processing nozzle 11a of the 5a , b, at which the reflected laser radiation 6 on a focusing deflecting mirror 19b which hits the laser radiation 6 on the quadrant detector 18 maps. The deflection mirror 19b has In this case, a curvature, which is selected so that the stripped laser radiation 6 on the quadrant detector 18 is not mandatory, as in 6a and 6b shown perpendicular to the laser beam axis 13 is illuminated.

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.It is understood that at the in 6a -C shown imaging optics of the quadrant detector 18 may not be in the focal point, because in this case the laser radiation 6 is mapped to a point, so that a performance comparison is not possible. Furthermore, the deflection mirrors 19 . 19a . 19b in their spatial arrangement and extent designed so that they only a part of the stripped laser radiation 6 on the quadrant detector 18 deflect, so that the incident on this radiant power is not too large.

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.At the in 2 to 6c shown arrangements is dependent on the ratio of the diameter of the hole mirror 15 or the opening 9 to the beam diameter of the laser beam 3 stripped to about 20% of the total laser power, to avoid much of the reflected laser radiation 6 from the so-called edge field of the laser beam 3 typically accounting for 1 to 2% of the total laser power. The radiation in the fringe field may not be perfectly rotationally symmetric and therefore can not be symmetrical to the measuring surfaces 17a -D of the quadrant detector 18 or the symmetrically arranged single detectors 18a -D be imaged. For the measurement, therefore, the focal point of the laser beam 3 moved so far that even a further inner part of the laser radiation can be stripped off.

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. 7 finally shows a laser processing nozzle 11b , which is a stray ring 22 with a flat scattered surface 23 having, in a plane perpendicular to the nozzle axis 13 runs. The diffusely scattering scattering surface 23 As with a mirror surface, it strips part of the laser radiation from the edge region of the laser beam 3 from. The at the scattering surface 23 diffuse scattered laser radiation 24 will be like in 6b through the focusing lens 20 on the quadrant detector 18 displayed. A with respect to the nozzle axis 13 not centrically aligned laser beam causes an asymmetrical illumination of the scattered surface 23 and thus leads to different intensities on the measuring surfaces as described above 17a -D of the quadrant detector 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.Alternatively to in 7 illustrated arrangement in which the diffusely reflected radiation from an eccentrically arranged lens 20 can be collected - as in 6a or 6b shown - the radiation also via a deflection mirror 19 or 19a and the focusing lens 20 which preserves the symmetry of the observation regarding the symmetry of the irradiation of the scattering surface.

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.In the 2 to 7 shown measuring surfaces 17a -D can each with a laser radiation 16 . 16a . 16b be provided partially reflective and / or absorbent coating to protect them from excessive radiation intensity. Alternatively, a specially coated window or panel in front of one or more of the measuring surfaces 17a -D be positioned. In addition, it is favorable in the machining operation, the measuring surfaces 17a -D by a shutter and / or a shutter to protect.

Die Auswertung der Messsignale kann für alle oben beschriebenen Fälle in einer in 1 gezeigten Kontrolleinrichtung 25 erfolgen, welche die Strahlführung des Laserstrahles 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.The evaluation of the measurement signals can be done for all cases described above in an in 1 shown control device 25 done, which is the beam guidance of the laser beam 3 controls the position of the laser beam 3 relative to the opening 9 starting from the through the measuring surfaces 17a To spend the detected signals to a desired end position. At the in 6a -C and 7 The arrangements shown are the measuring surfaces 17a -D and the quadrant detector 18 in the laser processing head 4 arranged. Alternatively, it is also possible to use the laser processing head 4 for the centering process to an in 1 shown measuring station 26 to spend at which a quadrant detector or more symmetrically arranged sensors is / are arranged.

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.As an alternative to the types of sensors shown, other detectors, for. B. area detectors (CCD cameras, diode arrays, etc.) may be used, in which each measuring surface is formed by a single pixel or a group of pixels. For this application, laser steel 3 in the opening 9 However, it is not absolutely necessary to center the intensity at a plurality of points, so that the solutions described above are typically used, since these can be realized more cost-effectively. As a rule, not more than ten symmetrically distributed individual sensors are used.

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.With the arrangements described above, the position of the laser beam relative to an opening of a laser machining nozzle can be reliably determined even at high laser powers (typically 1-2 kW or more), since the provision of a scattering and / or mirror surface on the nozzle body prevents the laser machining nozzle is that the nozzle body is damaged when stripping the laser radiation. A determination of the position of the laser beam relative to the opening at high laser power is always displayed when the beam position changes as a function of the laser power due to the heating of optical components in the beam guidance system of the laser beam.

Claims

Method for determining the position of a through an opening ( 9 ) of a nozzle body ( 10 . 10a ) a laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ) passing through, focused laser beam ( 3 ) relative to the opening ( 9 ), comprising the steps of: moving the nozzle body ( 10 . 10a ) and the laser beam ( 3 ) relative to one another along the propagation direction (Z) of the laser beam ( 3 ), until a part of the laser radiation ( 3a . 3c ) from an edge region of the laser beam ( 3 ) at one the opening ( 9 ) surrounding scattering surface ( 23 ), Mirror surface ( 14a -C) or combined scattering / mirror surface, detecting the intensity of the scattered surface ( 23 ), Mirror surface ( 14a -C) or combined scattering / reflecting surface reflected and / or scattered laser radiation ( 16 . 16a . 16b ; 24 ) at a plurality of measuring surfaces ( 17a -D), as well as comparing the at the plurality of measuring surfaces ( 17a -D) detected intensity for determining the position of the laser beam ( 3 ) relative to the opening ( 9 ), characterized in that the stripped portion of the laser radiation ( 3a . 3c ) at the scattering surface ( 23 ) diffusely scattered or at the mirror surface in the radial direction having a curvature ( 14a -C) or combined scattering / reflecting surface is reflected, wherein the at the mirror surface ( 14a -C) or the combined scattering / mirror surface reflected laser radiation is expanded or focused.

Method according to Claim 1, in which at least one of the measuring surfaces ( 17a D) in the divergent beam path of the reflected laser radiation ( 16a . 16b ) is arranged.

Method according to one of the preceding claims, in which the measuring surfaces ( 17a -D) by sectors of a quadrant detector ( 18 ) or at a plurality of sensors ( 18a -D) are formed.

Method according to one of the preceding claims, in which the nozzle body ( 10 . 10a ) and the laser beam ( 3 ) are moved relative to each other until the stripped portion of the laser radiation ( 16 . 16a . 16b ) more than 3% of the total intensity of the laser beam ( 3 ) is.

Method according to one of the preceding claims, in which after determining the position of the laser beam ( 3 ) relative to the opening ( 9 ) the laser beam in the opening ( 9 ) is centered.

Method according to one of the preceding claims, in which the laser beam ( 3 ) is operated with a beam power of more than 1 kW.

Laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ), comprising: a nozzle body ( 10 . 10a ) with one on the nozzle body ( 10 . 10a ) formed opening ( 9 ) for the passage of a focused laser beam ( 3 ), as well as an opening ( 9 ) surrounding, on the nozzle body ( 10 . 10a ) formed mirror surface ( 14 ; 14a -C) or combined scattering / reflecting surface for stripping off a part of the laser radiation ( 3a . 3c ) from an edge region of the laser beam ( 3 ), characterized in that the mirror surface ( 14 ; 14a C) or the combined scattering / mirror surface in the radial direction has a curvature.

Laser processing nozzle according to claim 7, in which the mirror surface ( 14a -C) or the combined scattering / mirror surface is convex or concave.

Laser processing nozzle according to one of claims 7 or 8, in which the mirror surface ( 14a . 14b ) or the combined scattering / mirror surface at one in the nozzle body ( 10 ) mounted perforated mirror ( 15 ) is formed.

Laser processing nozzle according to one of claims 7 or 8, in which the mirror surface ( 14c ) or the combined scattering / mirror surface directly on the nozzle body ( 10a ) is formed.

Laser processing nozzle according to one of Claims 7 to 10, in which the mirror surface ( 14c ) or the combined scattering / mirror surface in the propagation direction of the focused laser beam ( 3 ) is formed tapering.

Laser processing head ( 4 ) with a laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ) according to one of claims 7 to 11.

A laser processing head according to claim 12, further comprising a plurality of measuring surfaces ( 17a -D) for detecting the intensity of the mirror surface ( 14a -C) or laser radiation reflected from the combined scattering / reflecting surface ( 24 ; 16 . 16a . 16b ).

Laser processing head according to claim 12 or 13, wherein at least one measuring surface ( 17a D) in the divergent beam path of the reflected laser radiation ( 16 . 16a . 16b ) is arranged.

Laser processing head according to claim 13 or 14, wherein the measuring surfaces ( 17a -D) on a holding device ( 12 ) for the laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ) are mounted.

Laser processing head according to one of Claims 13 to 15, in which, between the laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ) and the measuring surfaces ( 17a -D) at least one deflecting mirror ( 19 . 19a . 19b ) for deflecting at least part of the mirror surface ( 14a -C) or laser radiation reflected from the combined scattering / reflecting surface ( 16 . 16a . 16b ; 24 ) is arranged.

Laser processing head according to one of Claims 13 to 16, in which, between the laser processing nozzle ( 11 . 11a . 11b ) and the measuring surfaces ( 17a -D) an imaging optics ( 19 . 19b . 20 ) for imaging at least part of the reflected laser radiation ( 24 ; 16 . 16a . 16b ) on the measuring surfaces ( 17a -D) is arranged.

Laser processing head according to one of Claims 13 to 17, in which the measuring surfaces ( 17a -D) by sectors of a quadrant detector ( 18 ) or at a plurality of sensors ( 18a -D) are formed.

Laser processing head according to one of Claims 13 to 18, in which at least one measuring surface ( 17a -D) with a laser radiation ( 24 ; 16 . 16a . 16b ) is provided partially reflecting and / or absorbing coating.