DE102017211735A1

DE102017211735A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungssystem

Info

Publication number: DE102017211735A1
Application number: DE102017211735.4A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Murakami
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: US10481264B2; US20180017677A1; CN107617819A; US20190212448A1; US20190212449A1; US10473783B2; US10451738B2; CN107617819B; JP6363660B2; JP2018008290A; DE102017211735B4

Abstract

Eine Aufgabe ist es eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungssystem bereitzustellen, welche zum Messen eines Abstands zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf genau und einfach geeignet sind, und zum Überprüfen der Bearbeitungsqualität in Echtzeit während der Bearbeitung geeignet sind. Bereitgestellt werden: ein Fotodetektor 130, welche die Intensität eines durch einen Optikpfadteilmittel 110 geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt; eine Signalintensitätsvergleichseinheit 140, welche die Signalintensitäten von mehreren von dem Fotodetektor 130 empfangenen Detektionssignalen vergleicht; und eine Detektionszeitvergleichseinheit 150, welche Detektionszeitpunkte von mehreren Intensitäten vergleicht. Die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 misst eine Bearbeitungsqualität durch Vergleichen der Signalintensität eines von dem Fotodetektor 130 in Reaktion auf einen einfallenden Strahl auf ein Werkstück empfangenen Detektionssignals und der Signalintensität eines von dem Fotodetektor 130 in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück empfangenen Detektionssignals. Die Detektionszeitvergleichseinheit 150 misst einen Abstand zwischen einer Laserbearbeitungsvorrichtung 100 und dem Werkstück durch Vergleichen von Detektionszeit der Intensitäten.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines Bearbeitungslaserstrahls.
Stand der Technik
Für eine Laserbearbeitung unter Verwendung eines Laserbearbeitungskopfs war es notwendig, dass ein Abstand zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf derart gesteuert wird, dass eine Fokusposition eines optischen Systems auf dem Werkstück liegt. Ein Abstand zwischen dem Bearbeitungskopf und dem Werkstück wurde konstant gehalten, insbesondere bei der Anwendung eines Bearbeitungskopfs zum Fernlaserschweißen, ausgeführt mit beispielsweise durch einen roboter-gehaltenen Galvanometerscanner. Somit war es für eine angemessene Bearbeitung notwendig, dass der oben beschriebene Abstand gemessen wird und das die Fokusposition gesteuert wird, um mit dem gemessenen Abstand übereinzustimmen. Weiter war es notwendig, dass es möglich ist die Qualität einer Bearbeitung in Echtzeit während der Bearbeitung in Bezug auf eine reduzierte Taktzeit und ein Qualitätsmanagement zu überprüfen.
Das oben beschriebene Problem kann durch ein in Patentdokument 1 beispielsweise beschriebenes Verfahren gelöst werden gemäß diesem Verfahren wird die Position eines von einem Roboter gehaltenen Nanometerscanners basierend auf der Position der Spitze einer Hand des Roboters gemessen Patentdokument 2 beschreibt ein Verfahren zum Messen eines Abstands zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf durch Installieren eines Lasers zum Messen innerhalb des Bearbeitungskopfs. Es gab ein anderes Verfahren zum Messen eines Abstands zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf durch Installieren eines Messinstruments außerhalb des Bearbeitungskopfs.

Patentdokument 1: japanisches Patent mit der Nummer 4792901
Patentdokument 2: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2016-000421

Zusammenfassung der Erfindung
Allerdings ist es bei dem Verfahren aus Patentdokument 1 schwierig einen Abstand zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf genau unter Berücksichtigung einer absoluten Positionsgenauigkeit des Roboters oder einer Wiederholbarkeit zu messen. Das Verfahren aus Patentdokument 2 benötigt eine Installation einer Lichtquelle für eine Abstandsmessung innerhalb des Bearbeitungskopfs getrennt von einer Lichtquelle zur Bearbeitung. Dabei gibt es ein Problem einer Kostenerhöhung und ein Problem betreffend einem Platz in dem Bearbeitungskopf bezüglich dem Verfahren zum Installieren des Messinstruments außerhalb des Bearbeitungskopfs. Ein einfaches Messen eines Abstands zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungskopf durch die Notwendigkeit zum getrennten Bereitstellen des Messinstruments ist schwierig. Weiter wurden die oben beschriebenen Verfahren nicht unter der Bedingung entworfen, dass die Qualität einer Bearbeitung in Echtzeit während der Bearbeitung überprüft wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungssystem bereitzustellen, welche zum Messen eines Abstands zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf genau und einfach geeignet sind und zum Überprüfen der Bearbeitungsqualität in Echtzeit während der Bearbeitung geeignet sind.

(1) Eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung (später beispielsweise als Laserbearbeitungsvorrichtung 100 beschrieben) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines Bearbeitungslaserstrahls die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: zumindest ein Optikpfadteilmittel (beispielsweise später als ein Optikpfadteilmittel 110-1, 110-2, 110-3, 110-4 beschrieben), welches den Bearbeitungslaserstrahl teilt; einen Fotodetektor (beispielsweise später als Fotodetektor 130 beschrieben), welche die Intensität eines durch das Optikpfadteilmittel geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt; eine Signalintensitätsvergleichseinheit (beispielsweise später beschrieben als eine Signalintensitätsvergleichseinheit 140), welche die Signalintensitäten von mehreren Detektionssignalen vergleicht, welche jeweils das von dem Fotodetektor empfangene Detektionssignal sind; und eine Detektionszeitvergleichseinheit (später beispielsweise als eine Detektionszeitvergleichseinheit 150 beschrieben), welche Detektionszeiten von mehreren Intensitäten vergleicht, welche jeweils die von dem Fotodetektor empfangene Intensität sind. Die Signalintensitätsvergleichseinheit misst eine Bearbeitungsqualität durch vergleichen der Signalintensität eines von dem Fotodetektor empfangenen Detektionssignals, in Reaktion auf einen einfallenden Strahl auf das Werkstück, welcher aus einem Teilen durch die Optikpfadteilmittel resultiert, und die Signalintensität eines von dem Fotodetektor empfangenen Detektionssignals, in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, welcher aus Teilen durch die Optikpfadteilmittel resultiert. Die Detektionszeitvergleichseinheit misst einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück durch Vergleichen einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor empfangenen Intensität, in Reaktion auf den einfallenden Strahl, und einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor empfangenen Intensität, in Reaktion auf den reflektierten Strahl.
(2) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß (1) kann der Fotodetektor (später beispielsweise als Fotodetektor 330-1, 330-2 beschrieben) der Laserbearbeitungsvorrichtung (später beispielsweise als Laserbearbeitungsvorrichtung 300 beschrieben) zwei oder mehr Fotodetektoren umfassen, wobei zumindest einer der Fotodetektoren die Intensität des einfallenden Strahls detektiert und zumindest einer der Fotodetektoren die Intensität des reflektierten Strahls detektiert.
(3) Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß (1) oder (2), kann die Signalintensitätsvergleichseinheit (später beispielsweise als eine Signalintensitätsvergleichseinheit 140, 340 beschrieben) eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl messen.
(4) Ein erstes Laserbearbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung (später beispielsweise als ein Laserbearbeitungssystem 200 beschrieben) umfasst einen Laseroszillator (später beispielsweise als ein Laseroszillator 220 beschrieben), eine Oszillator-Steuereinheit (später beispielsweise als eine Oszillator-Steuereinheit 210 beschrieben), welche den Laseroszillator steuert, und eine Laserbearbeitungsvorrichtung (später beispielsweise als eine Laserbearbeitungsvorrichtung 230 beschrieben) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines durch den Laseroszillator oszillierenden Bearbeitungslaserstrahl. Die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: zumindest ein Optikpfadteilmittel (später beispielsweise als ein Optikpfadteilmittel 240-1, 240-2, 240-3, 240-4 beschrieben), welches den Bearbeitungslaser teilt; und einen Fotodetektor (später beispielsweise als einen Fotodetektor 260 beschrieben), welche die Intensität eines durch das Optikpfadteilmittel geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt. Das Laserbearbeitungssystem umfasst weiter eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (später beispielsweise als eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 270 beschrieben) und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung (später beispielsweise als eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung 280 beschrieben). Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung vergleicht die Signalintensitäten von mehreren Detektionssignalen, welche jeweils das von dem Fotodetektor empfangene Detektionssignal sind. Die Detektionszeitvergleichsvorrichtung vergleicht Detektionszeiten von mehreren Intensitäten, welche jeweils die von dem Fotodetektor empfangene Intensitäten sind. Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtungen ist eine Bearbeitungsqualität durch Vergleichen der Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen einfallenden Strahl auf das Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel, empfangenen Detektionssignals und der Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel, empfangenen Detektionssignals. Die Detektionszeitvergleichsvorrichtung misst einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück durch Vergleichen einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den einfallenden Strahl empfangenen Intensität und einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den reflektierten Strahl empfangenen Intensität.
(5) Bei dem Laserbearbeitungssystem gemäß (4) kann der Fotodetektor der Laserbearbeitungsvorrichtung zwei oder mehr Fotodetektoren umfassen, wobei zumindest einer der Fotodetektoren die Intensität des einfallenden Strahls detektieren kann und zumindest einer der Fotodetektoren die Intensität des reflektierten Strahls detektieren kann.
(6) Ein zweites Laserbearbeitungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung (später beispielsweise als ein Laserbearbeitungssystem 400 beschrieben) umfasst einen Laseroszillator (später beispielsweise als ein Laseroszillator 420 beschrieben), eine Oszillator-Steuereinheit (später beispielsweise als eine Oszillator-Steuereinheit 410 beschrieben), welche den Laseroszillator steuert, und eine Laserbearbeitungsvorrichtung (später beispielsweise als eine Laserbearbeitungsvorrichtung 430 beschrieben) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines durch den Laseroszillator oszillierten Bearbeitungslaserstrahl die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: zumindest ein Optikpfadteilmittel (später beispielsweise als ein Optikpfadteilmittel 440 beschrieben), welches den Bearbeitungslaser teilt; und einen Fotodetektor (später beispielsweise als einen Fotodetektor 460 beschrieben), welcher die Intensität des durch das Optikpfadteilmittel geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt. Das Laserbearbeitungssystem umfasst weiter eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (beispielsweise später als eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 beschrieben) und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung (später beispielsweise als eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung 480 beschrieben). Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung vergleicht die Signalintensität des von dem Fotodetektor empfangenen Detektionssignals mit einem von der Oszillator-Steuereinheit an den Laseroszillator übertragenen Intensitätsbefehlswert. Die Detektionszeitvergleichsvorrichtung vergleicht die Detektionszeit der von dem Fotodetektor empfangenen Intensität mit einer von der Oszillator-Steuereinheit an den Laseroszillator übertragenen Oszillationsbefehlszeit. Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung misst eine Bearbeitungsqualität durch vergleichen der Signalintensität des von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel, empfangenen Detektionssignals mit dem Intensitätsbefehlswert. Die Detektionszeitvergleichsvorrichtung misst einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück durch Vergleichen der Detektionszeit der von dem Fotodetektor in Reaktion auf den reflektierten Strahl empfangenen Intensität mit der Oszillationsbefehlszeit.
(7) Bei dem in (4) bis (6) beschriebenen Laserbearbeitungssystem kann die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl oder des Intensitätsbefehlswert und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl messen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verwenden einer Lichtquelle zum Bearbeiten als eine Lichtquelle zum Messen ein Abstand zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf gemessen werden und kann eine Bearbeitungsqualität zur gleichen Zeit überprüft werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt eine gesamte Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine gesamte Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 zeigte eine gesamte Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
4 zeigt eine gesamte Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform.
Detailbeschreibung der Erfindung
<Erste Ausführungsform>
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird genau mit Bezug zu 1 beschrieben.
Für eine Laserbearbeitung unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung ist es zum Erhalten einer bevorzugten Bearbeitungsqualität wichtig, dass die Position der Laserbearbeitungsvorrichtung und die eines Werkstücks relativ zueinander erfasst wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Berechnen eines Abstands zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück ein Flugzeit (TOF) Verfahren unter Verwendung einer Bearbeitungslichtquelle verwendet. Insbesondere wird bei diesem Verfahren die Flugzeit eines Bearbeitungsstrahls von einer Projektion auf den Bearbeitungsstrahl auf einen Gegenstand zum Empfangen eines reflektierten Strahls gemessen und wird die gemessene Flugzeit mit der Fluggeschwindigkeit des Bearbeitungsstrahls multipliziert. Ein Optikpfadteilmittel wie beispielsweise ein Strahlteiler ist für die Messung der Flugzeit installiert. Gemäß der ersten Ausführungsform werden ein einfallender Strahl auf ein Werkstück und ein reflektierter Strahl von dem Werkstück, welche beide aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel resultieren, gemessen und wird ein Abstand basierend auf einer Differenz zwischen Detektionszeiten dieser Strahlen gemessen. Ein zum Detektieren einer Lichtintensität geeigneter Fotodetektor wird für eine Messung des einfallenden Strahls auf dem Werkstück und des reflektierten Strahls von dem Werkstück verwendet eine Zeitdifferenz zwischen einem Einfall des einfallenden Strahls auf dem Fotodetektor und einem Einfall des reflektierten Strahls auf dem Fotodetektor wird unter Verwendung von Detektionszeiten dieser Strahlen bestimmt. Weiter kann durch Vergleichen einer detektierten Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück und der des reflektierten Strahls von dem Werkstück eine Änderung der Intensität des reflektierten Strahls relativ zu dem einfallenden Strahl gemessen werden, sodass eine Bearbeitungsqualität basierend auf dem Zustand des reflektierten Strahls gemessen werden kann.
1 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst vier Optikpfadteilmittel, welche 110-1, 110-2, 110-3 und 110-4 umfassen (diese Mittel werden kollektiv „Optikpfadteilmittel 110” bezeichnet), eine Fokussierlinse 120, einen Fotodetektor 130, eine Signalintensitätsvergleichseinheit 140 und eine Detektionszeitvergleichseinheit 150.
Das Optikpfadteilmittel 110 ist ein optisches Element, welches einen Strahl bei einem konstanten Verhältnis in transmittierten Strahl und reflektierten Strahl teilt. Wie oben beschrieben ist ein Strahlteiler als das Optikpfadteilmittel 110 beispielsweise verwendbar. Die Mittelpunkte jeweils der vier Optikpfadteilmittel 110-1 bis 110-4 bilden ein Rechteck. Jedes der vier Optikpfadteilmittel 110-1 bis 110-4 ist derart angeordnet, dass eine Normale auf jeder der vorderen Oberflächen und der hinteren Oberflächen eines jeden Optikpfadteilmittels, gesehen von einem einfallenden Strahl aus oder von einem reflektierten Strahl aus, einen Winkel von 45 Grad oder 135 Grad mit einer Seite des oben beschriebenen Rechtecks bilden. Der Fotodetektor 130 umfasst eine in den Figuren nicht gezeigte Fotodetektionseinheit, welche auf einer durch den Mittelpunkt des Optikpfadteilmittels 110-1 und dem des Optikpfadteilmittels 110-1 bei durchlaufenden geraden Linie und auf eine gegenüberliegenden Seite des Optikpfadteilmittels 110-1 jenseits des Optikpfadteilmittels 110-2 angeordnet ist. Der Mittelpunkt der Fokussierlinse 120 ist auf einer geraden Linie angeordnet, welche durch den Mittelpunkt des Optikpfadteilmittels 110-1 und dem des Optikpfadteilmittels 110-3 durchläuft, und auf einer gegenüberliegenden Seite des Optikpfadteilmittels 110-1 jenseits des Optikpfadteilmittels 110-3.
Ein Laseroszillator und eine Oszillator-Steuereinheit, welche den Laseroszillator steuert, welche jeweils in den Figuren nicht gezeigt sind, sind außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 vorgesehen. Ein Laserstrahl, welcher von dem Laseroszillator emittiert wird und auf der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 einfällt, erreicht zuerst das Optikpfadteilmittel 110-1. Dann wird der Laserstrahl teilweise durch das Optikpfadteilmittel 110-1 transmittiert und der andere Teil des Laserstrahls wird reflektiert. Der von dem Optikpfadteilmittel 110-1 reflektierte einfallende Strahl wird durch das Optikpfadteilmittel 110-2 transmittiert, um in den Fotodetektor 130 einzutreten. Der durch das Optikpfadteilmittel 110-1 transmittierte einfallende Strahl tritt durch das Optikpfadteilmittel 110-3 und die Fokussierlinse 120 hindurch, um auf einem Werkstück 500 aufzutreffen. Ein von dem Werkstück 500 reflektierter Strahl tritt durch die Fokussierlinse 120. Dann wird der reflektierte Strahl jeweils von dem Optikpfadteilmittel 110-3, dem Optikpfadteilmittel 110-4 und dem Optikpfadteilmittel 110-2 reflektiert, um den Fotodetektor 130 zu erreichen. Durch nachfolgende oben beschriebene Routen treten sowohl der einfallende Strahl auf dem Werkstück 500 als auch der reflektierte Strahl von dem Werkstück 500 in den Fotodetektor 130 ein.
Der Fotodetektor 130 detektiert die Intensitäten der beiden nachfolgenden Strahlen, welche in den Fotodetektor 130 eingetreten sind: der einfallende Strahl auf das Werkstück 500 und der reflektierte Strahl von dem Werkstück 500. Der Fotodetektor 130 gibt ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die Intensität des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500 zusammen mit einer Detektionszeit dieser Intensitäten aus. Weiter gibt der Fotodetektor 130 ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 zusammen mit einer Detektionszeit dieser Intensität aus. Beispielsweise ist eine Fotodiode als der Fotodetektor 130 verwendbar.
Die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 vergleicht die von dem Fotodetektor 130 empfangenen nachstehenden Signalintensitäten: die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl auf das Werkstück 500 und die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs misst die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 die Bearbeitungsqualität einer Laserbearbeitung. Insbesondere führt die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 diesen Vergleich durch Berechnen einer Differenz oder eines Verhältnisses zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl aus.
Die Detektionszeitvergleichseinheit 150 vergleicht die von dem Fotodetektor 130 empfangenen nachstehenden Detektionszeiten: die Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500 und die Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs berechnet die Detektionszeitvergleichseinheit 150 einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 und dem Werkstück 500. Insbesondere kann die Detektionszeitvergleichseinheit 150 diesen Abstand durch Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen der Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500 und der Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 und unter Verwendung eines Multiplikationsergebnisses der bestimmten Zeitdifferenz mit der Geschwindigkeit eines Bearbeitungslaserstrahls berechnen.
Der Betrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 als Ganzes ist wie folgt. Falls ein von dem außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung vorgesehenen Laseroszillator emittierter Bearbeitungslaserstrahl in die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eintritt, teilen die mehreren Optikpfadteilmittel 110 den einfallenden Bearbeitungslaserstrahl in einen Strahl, welcher auf das Werkstück 500 einfällt, und einen Strahl, welcher von dem Werkstück 500 reflektiert wird. Jeder dieser Bearbeitungslaserstrahlen tritt in den Fotodetektor 130 ein. Die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 vergleicht die Signalintensitäten der Detektionssignale in Reaktion auf die nachstehenden Strahlen, welche in den Fotodetektor 130 eingetreten sind: den einfallenden Strahl auf das Werkstück 500 und den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500. Eine Bearbeitungsqualität kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs überprüft werden. Die Detektionszeitvergleichseinheit 150 vergleicht die Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500 und die Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500. Einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 und dem Werkstück 500 kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs gemessen werden.
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 und dem Werkstück 500 berechnet werden, ohne, dass es notwendig ist eine Lichtquelle für eine Abstandsmessung getrennt von einer Lichtquelle für eine Bearbeitung vorzusehen, oder eine Vorrichtung für eine Abstandsmessung getrennt von der Laserbearbeitungsvorrichtung vorzusehen. Weiter kann eine Bearbeitungsqualität zusammen mit der Abstandsmessung bewertet werden.
<Zweite Ausführungsform>
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird genau mit Bezug zu 2 beschrieben.
Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 als Grundelemente die Signalintensitätsvergleichseinheit 140 und die Detektionszeitvergleichseinheit 150. Im Gegensatz dazu sind bei der zweiten Ausführungsform anstelle eines Bereitstellens einer Signalintensitätsvergleichseinheit und einer Detektionszeitvergleichseinheit für die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 270 und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung 280 getrennt von der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 vorgesehen.
Insbesondere umfasst ein Laserbearbeitungssystem 200 mit einer Laserbearbeitungsvorrichtung 230 gemäß der zweiten Ausführungsform einen Laseroszillator 220, eine Oszillator-Steuereinheit 210, welche den Laseroszillator 220 steuert, die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 270 und die Detektionszeitvergleichsvorrichtung 280 zusätzlich zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 230.
Wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 230 Optikpfadteilmittel, umfassend 240-1, 240-2, 240-3 und 240-4 (diese Mittel werden kollektiv „Optikpfadteilmittel 240” bezeichnet), eine Fokussierlinse 250 und einen Fotodetektor 260. Diese Elemente sind bei denselben Positionen wie die der zugehörigen Elemente der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 angeordnet
Eine Route eines Bearbeitungslaserstrahls, die Funktion und der Betrieb der Optikpfadteilmittel 240, die der Fokussierlinse 250 und die des Fotodetektors 260 sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform, sodass diese hier nicht beschrieben werden. Die Funktion und der Betrieb der Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 270 und die der Detektionszeitvergleichsvorrichtung 280 sind identisch zu denen der Signalintensitätsvergleichseinheit 140 und denen der Detektionszeitvergleichseinheit 150 jeweils, sodass diese hier nicht beschrieben werden.
Der Betrieb des Laserbearbeitungssystems 200 als Ganzes ist wie folgt. Falls ein Bearbeitungslaserstrahl, welcher von dem außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 vorgesehenen Laseroszillator 220 in die Laserbearbeitungsvorrichtung 230 eintritt, teilen die mehreren Optikpfadteilmittel 240 den einfallenden Bearbeitungslaserstrahl in einen Strahl, welcher auf das Werkstück 500 einfallen wird, und einen Strahl, welcher von dem Werkstück 500 reflektiert wird. Diese Bearbeitungslaserstrahlen treten in den Fotodetektor 260 ein. Die außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 vorgesehene Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 270 vergleicht Signalintensitäten der Detektionssignale in Reaktion auf die nachfolgenden Strahlen, welche in den Fotodetektor 260 eingetreten sind: der einfallende Strahl auf das Werkstück 500 und der reflektierte Strahl von dem Werkstück 500. Eine Bearbeitungsqualität kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs überprüft werden. Die außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 vorgesehene Detektionszeitvergleichsvorrichtung 280 vergleicht eine Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500 und eine Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500. Ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 und dem Werkstück 500 kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs gemessen werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform, kann ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 und dem Werkstück 500 berechnet werden, ohne dass es notwendig ist eine Lichtquelle zur Abstandsmessung getrennt von einer Lichtquelle zur Bearbeitung vorzusehen. Weiter kann eine Bearbeitungsqualität zusammen mit der Abstandsmessung bewertet werden.
<Dritte Ausführungsform>
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird genau mit Bezug zu 3 beschrieben.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung jeweils gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen umfasst die mehreren Optikpfadteilmittel. Im Gegensatz dazu umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform lediglich ein Optikpfadteilmittel und umfasst mehrere Fotodetektoren.
3 zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 umfasst ein Optikpfadteilmittel 310, eine Fokussierlinse 320, einen Fotodetektor 330-1, einen Fotodetektor 330-2, eine Signalintensitätsvergleichseinheit 340 und eine Detektionszeitvergleichseinheit 350.
Lediglich ein Optikpfadteilmittel 310 ist bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 vorgesehen. Jeweils die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Optikpfadteilmittels 310, gesehen von einem einfallenden Strahl oder von einem reflektierten Strahl aus, fungieren als Reflexionsoberflächen. Das Optikpfadteilmittel 310 ist derart angeordnet, dass eine Normale jeweils zu der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche des Optikpfadteilmittels 310 einen Winkel von 45 Grad mit dem einfallenden Strahl oder dem reflektierten Strahl bilden. Mit Bezug zu 3 unter der Annahme, dass ein Bearbeitungslaserstrahl in die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 von oben eintritt, wie von dem Optikpfadteilmittel 310 ausgesehen, sind der Fotodetektor 330-1, der Fotodetektor 330-2 und die Fokussierlinse 320 links und rechts von dem Optikpfadteilmittel 310 und unterhalb des Optikpfadteilmittels 310 jeweils angeordnet.
Ein Laseroszillator und eine Oszillator-Steuereinheit, welche den Laseroszillator steuert, wobei beide in den Figuren nicht gezeigt sind, sind außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 vorgesehen. Ein Laserstrahl, welche von dem Laseroszillator emittiert wird und auf die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 einfällt, erreicht zuerst das Optikpfadteilmittel 310. Dann wird der Laserstrahl durch das Optikpfadteilmittel 310 teilweise transmittiert und der andere Teil des Laserstrahls wird reflektiert. Der von dem Optikpfadteilmittel 310 reflektierte einfallende Strahl tritt in den Fotodetektor 330-1 ein. Der durch das Optikpfadteilmittel 310 transmittierte einfallende Strahl geht durch die Fokussierlinse 320 hindurch, um auf dem Werkstück 500 aufzutreffen. Ein von dem Werkstück 500 reflektierter Strahl geht durch die Fokussierlinse 320 hindurch. Dann wird der reflektierte Strahl von dem Optikpfadteilmittel 310 reflektiert, um den Fotodetektor 330-2 zu erreichen.
Der Fotodetektor 330-1 detektiert die Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500, welcher in den Fotodetektor 330-1 eingetreten ist. Der Fotodetektor 330-1 gibt ein Detektionssignal einer Signalintensität in Reaktion auf die Intensität des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500 zusammen mit einer Detektionszeit diese Intensität aus der Fotodetektor 330-2 detektierte Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, welches in den Fotodetektor 330-2 eingetreten ist. Der Fotodetektor 330-2 gibt ein Detektionssignal mit einer Signalintensitäten Reaktion auf die Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 zusammen mit einer Detektionszeitpunkt diese Intensität aus
Die Signalintensitätsvergleichseinheit 340 vergleicht die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl auf das Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 330-1, und die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 330-2. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs misst die Signalintensitätsvergleichseinheit 340 die Bearbeitungsqualität einer Laserbearbeitung insbesondere führt die Signalintensitätsvergleichseinheit 340 diesem Vergleich durch Berechnen einer Differenz oder eines Verhältnisses zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl aus.
Die Detektionszeitvergleichseinheit 350 vergleicht die Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 330-1 und die Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 330-2. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs berechnet die Detektionszeitvergleichseinheit 350 einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 und dem Werkstück 500. Insbesondere kann die Detektionszeitvergleichseinheit 350 diesen Abstand durch Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen der Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500 und der Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 und unter Verwendung eines Multiplikationsergebnisses der bestimmten Zeitdifferenz mit der Geschwindigkeit eines Bearbeitungslaserstrahl berechnen.
Der Betrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 als Ganzes ist wie folgt. Falls ein von der außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 vorgesehenen Laseroszillator emittierter Bearbeitungslaserstrahl in die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 eintritt, spaltet das einzelne Optikpfadteilmittel 310 den einfallenden Bearbeitungslaserstrahl in einen Strahl, welcher auf das Werkstück 500 auftreffen wird, und einen Strahl, welche von dem Werkstück 500 reflektiert wird. Der einfallende Strahl auf das Werkstück 500 tritt in den Fotodetektor 330-1 ein. Der reflektierte Strahl von dem Werkstück 500 tritt in den Fotodetektor 330-2. Die Signalintensitätsvergleichseinheit 340 vergleicht die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl auf das Werkstück 500, welches in den Fotodetektor 330-1 eingetreten ist, und die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500, welches in den Fotodetektor 330-2 eingetreten ist. Eine Bearbeitungsqualität kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs überprüft werden. Die Detektionszeitvergleichseinheit 350 vergleicht die Detektionszeit der Intensität des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500, welcher in den Fotodetektor 330-1 eingetreten ist, und die Detektionszeitpunkt der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, welcher in den Fotodetektor 330-2 eingetreten ist. Ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 und dem Werkstück 500 kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs gemessen werden.
Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kann ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 und dem Werkstück 500 ebenso berechnen werden, ohne dass es notwendig ist eine Lichtquelle für eine Abstandsmessungen getrennt von einer Lichtquelle für eine Bearbeitung vorzusehen, oder eine Vorrichtung für eine Abstandsmessung getrennt von der Laserbearbeitungsvorrichtung vorzusehen. Weiter kann eine Bearbeitungsqualität zusammen mit der Abstandsmessung bewertet werden. Zusätzlich können im Gegensatz zu der ersten und zweiten Ausführungsform die Intensität und die Empfangszeit des einfallenden Strahls und diejenigen des reflektierten Strahls durch Verwenden von lediglich einem Optikpfadteilmittel erfasst werden.
<Vierte Ausführungsform>
Eine Vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird genau mit Bezug zu 4 beschrieben.
Gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform werden jeweils die Intensität eines einfallenden Strahls auf das Werkstück 500 und diejenige eines reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 detektiert. Basierend auf einem Ergebnis der Detektion dieser Strahlen werden eine Bearbeitungsqualität und ein Abstand zwischen einer Laserbearbeitungsvorrichtung und einem Werkstück gemessen. Gemäß der vierten Ausführungsform werden anstelle einer Verwendung eines Detektionsergebnisses der Intensität eines einfallenden Strahls ein Intensitätsbefehlswert und eine Oszillationsbefehlszeit eines einfallenden Strahls, erhalten in einer von einer Oszillator-Steuereinheit an einen Laseroszillator übertragenen Oszillationsbefehlsinformation, erfasst. Der erfasste Intensitätsbefehlswert und die Oszillationsbefehlszeit werden mit einem Detektionsergebnis der Intensität eines reflektierten Strahls verglichen, um eine Bearbeitungsqualität und einen Abstand zwischen einer Laserbearbeitungsvorrichtung und einem Werkstück zu messen.
4 zeigt ein Beispiel der Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems 400 mit einer Laserbearbeitungsvorrichtung 430 gemäß der vierten Ausführungsform. Das Laserbearbeitungssystem 400 umfasst einen Laseroszillator 420, eine Oszillator-Steuereinheit 410, welche den Laseroszillator 420 steuert, eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung 480 zusätzlich zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 430
Wie bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 430 gemäß der vierten Ausführungsform ein einzelnes Optikpfadteilmittel 440. Das Optikpfadteilmittel 440 ist derart angeordnet, dass eine Normale jeweils auf der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche des Optikpfadteilmittels 440 einen Winkel von 45 Grad mit einem einfallenden Strahl oder einem reflektierten Strahl bildet. Im Gegensatz zu der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 430 gemäß der vierten Ausführungsform keinen Fotodetektor, welcher einen einfallenden Strahl auf dem Werkstück 500 detektiert, sondern es ist lediglich ein Fotodetektor 460, welcher einen reflektierten Strahl von dem Werkstück 500 detektiert, vorgesehen. Insbesondere mit Bezug zu 4 unter der Annahme, dass ein Bearbeitungslaserstrahl in die Laserbearbeitungsvorrichtung 430 von oben eintritt, wie von dem Optikpfadteilmittel 440 aus gesehen, umfassen Elemente nur den auf der rechten Seite des Optikpfadteilmittels 440 angeordneten Fotodetektor 460 und eine unterhalb des Optikpfadteilmittels 440 angeordnete Fokussierlinse 450 zusätzlich zu dem Optikpfadteilmittel 440. Der Fotodetektor 460 detektiert die Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, welches in den Fotodetektor 460 eingetreten ist. Der Fotodetektor 460 gibt ein Detektionssignal mit einer Signalintensitäten Reaktion auf die Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 zusammen mit einer Detektionszeitpunkt diese Intensität aus.
Im Gegensatz zu dem Laserbearbeitungssystem 200 gemäß der zweiten Ausführungsform überträgt bei dem Laserbearbeitungssystem 400 gemäß der vierten Ausführungsform die Oszillator-Steuereinheit 410 einen eine Information über einen Intensitätsbefehlswert und eine Oszillationsbefehlszeit eines einfallenden Strahls enthalten Oszillationsbefehls jeweils an die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 und die Detektionszeitvergleichsvorrichtung 480 ebenso wie an den Laseroszillator 420.
Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 vergleicht die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 460, und den Intensitätsbefehlswert des einfallenden Strahls auf dem Werkstück 500, empfangen von der Oszillator-Steuereinheit 410. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs misst die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 die Bearbeitungsqualität einer Laserbearbeitung.
Die Detektionszeitpunkt Vorrichtung 480 vergleicht die Detektionszeitpunkte der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, empfangen von dem Fotodetektor 460, und die Oszillationsbefehlszeit des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500, empfangen von der Oszillator-Steuereinheit 410. Basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs berechnet die Detektionszeitpunktvergleichsvorrichtung 480 einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 430 und dem Werkstück 500. Insbesondere kann die Detektionszeitpunktvergleichsvorrichtung 480 diesen Abstand durch Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen der Oszillationsbefehlszeit des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500 und der Detektionszeit der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500 und unter Verwendung eines Multiplikationsergebnisses der bestimmten Zeitdifferenz mit der Geschwindigkeit eines Bearbeitungslaserstrahls berechnen.
Der Betrieb des Laserbearbeitungssystems 400 als Ganzes ist wie folgt. Falls ein von dem außerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung 430 vorgesehenen Laseroszillator 420 emittierter Bearbeitungslaserstrahl in die Bearbeitungsvorrichtung 430 eintritt, teilt das einzelne Optikpfadteilmittel 440 den einfallenden Bearbeitungslaserstrahl in einen Strahl, welcher auf das Werkstück 500 auftrifft, und einen Strahl, welcher von dem Werkstück 500 reflektierten wird. Der reflektierte Strahl von dem Werkstück 500 tritt in den Fotodetektor 460 ein. Die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung 470 vergleicht die Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl von dem Werkstück 500, welcher in den Fotodetektor 460 eingetreten ist, und den Intensitätsbefehlswert des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500, empfangen von der Oszillator-Steuereinheit 410. Eine Bearbeitungsqualität kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs überprüft werden. Die Detektionszeitvergleichsvorrichtung 480 vergleicht die Detektionszeitpunkte der Intensität des reflektierten Strahls von dem Werkstück 500, welches in den Fotodetektor 460 eingetreten ist, und die Oszillationsbefehlszeit des einfallenden Strahls auf das Werkstück 500, empfangen von der Oszillator-Steuereinheit 410. Ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 430 und dem Werkstück 500 kann basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs gemessen werden.
Gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform kann ein Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung 430 und dem Werkstück 500 ebenso berechnet werden, ohne dass es notwendig ist eine Lichtquelle für eine Abstandsmessung getrennt von einer Lichtquelle für eine Bearbeitung vorzusehen oder eine Vorrichtung für eine Abstandsmessung getrennt von der Laserbearbeitungsvorrichtung vorzusehen. Weiter kann eine Bearbeitungsqualität zusammen mit der Abstandsmessung bewertet werden. Zusätzlich können die Intensität und die Empfangszeit des einfallenden Strahls und diejenigen des reflektierten Strahls durch Verwendung von lediglich einem Optikpfadteilmittel erfasst werden, im Gegensatz zu der ersten und der zweiten Ausführungsform, und durch Verwenden lediglich eines Fotodetektors, im Gegensatz zu der dritten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die in den vorliegenden Ausführungsformen beschriebenen Effekte sind lediglich angegeben, um durch die vorliegende Erfindung erzielte am meisten bevorzugte Effekte aufzulisten. Durch die vorliegende Erfindung erzielte Effekte sind nicht auf diejenigen in diesen Ausführungsformen beschriebenen beschränkt.
Ein Verfahren einer Bearbeitung unter Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung in 100, 230, 300 oder 430 und der Laserbearbeitungssysteme 200 und 400 wird durch Software realisiert. Falls dieses Verfahren durch Software zu realisieren ist, werden Programme zum Ausbilden dieser Software auf einem Computer installiert (Laserbearbeitungsvorrichtung 100, 230, 300 oder 430). Diese Programme können auf einem entfernbaren Medium gespeichert werden und dann an einen Anwender verteilt werden. Alternativ können diese Programme an den Anwender durch Herunterladen auf einen Computer des Anwenders über ein Netzwerk verteilt werden. Weiter alternativ können diese Programme dem Computer des Anwenders (Laserbearbeitungsvorrichtung 100, 230, 300 oder 430) in der Form von über ein Netzwerk bereitgestellten Webdienst bereitgestellt werden, ohne auf den Computer heruntergeladen zu werden.
Bezugszeichenliste

100, 230, 300, 430: Laserbearbeitungsvorrichtung
110-1, 110-2, 110-3, 110-4, 240-1, 240-2, 240-3, 240-4, 310, 440: Optikpfadteilmittel
120, 250, 320, 450: Fokussierlinse
130, 260, 330-1, 330-2, 460: Fotodetektor
140, 340: Signalintensitätsvergleichseinheit
150, 350: Detektionszeitvergleichseinheit
200, 400: Laserbearbeitungssystem
210, 410: Oszillator-Steuereinheit
220, 420: Laseroszillator
270, 470: Signalintensitätsvergleichsvorrichtung
280, 480: Detektionszeitvergleichsvorrichtung
500: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4792901 [0003]
JP 2016-000421 [0003]

Claims

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung (100) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines Bearbeitungslaserstrahls, umfassend: zumindest ein Optikpfadteilmittel (110-1, 110-2, 110-3, 110-4), welches den Bearbeitungslaserstrahl teilt; einen Fotodetektor (130), welcher die Intensität des durch das Optikpfadteilmittel (110-1, 110-2, 110-3, 110-4) geteilten Bearbeitungslaserstrahl 10 detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt; eine Signalintensitätsvergleichseinheit (140), welche die Signalintensitäten von mehreren Detektionssignalen vergleicht, welche jeweils das von dem Fotodetektor (130) empfangene Detektionssignal sind; und eine Detektionszeitvergleichseinheit (150), welche Detektionszeiten von mehreren Intensitäten vergleicht, welche jeweils die von dem Fotodetektor (130) empfangene Intensität sind, die Signalintensitätsvergleichseinheit (140) eine Bearbeitungsqualität durch vergleichen der Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen einfallenden Strahl auf das Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel (110-1, 110-2, 110-3, 110-4) empfangenen Detektionssignals und der Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel (110-1, 110-2, 110-3, 110-4) empfangenen Detektionssignals misst, die Detektionszeitvergleichseinheit (150) einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung und dem Werkstück durch Vergleichen einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den einfallenden Strahl empfangenen Intensität und einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den reflektierten Strahl empfangenen Intensität.
Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Fotodetektor zwei oder mehr Fotodetektoren (330-1, 330-2) umfasst, wobei zumindest einer der Fotodetektoren (330-1, 330-2) die Intensität des einfallenden Strahls detektiert, und wobei zumindest einer der Fotodetektoren (330-1, 330-2) die Intensität des reflektierten Strahls detektiert.
Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Signalintensitätsvergleichseinheit (140, 340) eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl misst.
Ein Laserbearbeitungssystem (200), umfassend einen Laseroszillator (220), eine Oszillator-Steuereinheit (210), welche den Laseroszillator (220) steuert, und eine Laserbearbeitungsvorrichtung (230) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines durch den Laseroszillator (220) oszillierten Bearbeitungslaserstrahl, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung (230) umfasst: zumindest ein Optikpfadteilmittel (240-1, 240-2, 240-3, 240-4), welches den Bearbeitungslaserstrahl teilt; und einen Fotodetektor (260), welcher die Intensität des durch das Optikpfadteilmittel (240-1, 240-2, 240-3, 240-4) geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt, wobei das Laserbearbeitungssystem (200) weiter eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (270) und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung (280) umfasst, wobei die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung die Signalintensitäten von mehreren Detektionssignalen vergleicht, welche jeweils das von dem Fotodetektor (260) empfangene Detektionssignal sind, wobei die Detektionszeitvergleichsvorrichtung Detektionszeiten von mehreren Intensitäten vergleicht, welche jeweils die von dem Fotodetektor (260) empfangene Intensität sind, wobei die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (270) eine Bearbeitungsqualität durch Vergleichen der Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen einfallenden Strahl auf das Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel (240-1, 240-2, 240-3, 240-4), empfangenen Detektionssignals und die Signalintensität eines von dem Fotodetektor in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel (240-1, 240-2, 240-3, 240-4) empfangenen Detektionssignals misst, die Detektionszeitvergleichsvorrichtung (280) einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung (230) und dem Werkstück durch Vergleichen einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den einfallenden Strahl empfangenen Intensität und einer Detektionszeit einer von dem Fotodetektor in Reaktion auf den reflektierten Strahl empfangenen Intensität misst.
Laserbearbeitungssystem gemäß Anspruch 4, wobei der Fotodetektor (260) der Laserbearbeitungsvorrichtung 230) zwei oder mehr Fotodetektoren umfasst, wobei zumindest einer der Fotodetektoren (260) die Intensität des einfallenden Strahls detektiert, und wobei zumindest einer der Fotodetektoren (260) die Intensität des reflektierten Strahls detektiert.
Ein Laserbearbeitungssystem (400) umfassend einen Laseroszillator (420), eine Oszillator-Steuereinheit (410), welche den Laseroszillator (420) steuert, und eine Laserbearbeitungsvorrichtung (430) zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung eines durch den Laseroszillator (420) oszillierten Bearbeitungslaserstrahls, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung (430) umfasst: zumindest ein Optikpfadteilmittel (440), welches den Bearbeitungslaserstrahl teilt; und einen Fotodetektor (460), welcher die Intensität des durch das Optikpfadteilmittel (440) geteilten Bearbeitungslaserstrahls detektiert und ein Detektionssignal mit einer Signalintensität in Reaktion auf die detektierte Intensität zusammen mit einer Detektionszeit der Intensität ausgibt, wobei das Laserbearbeitungssystem (400) weiter umfasst eine Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (470) und eine Detektionszeitvergleichsvorrichtung (480), wobei die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung die Signalintensität des von dem Fotodetektor (460) empfangenen Detektionssignals mit einem von der Oszillator-Steuereinheit (410) an den Laseroszillator (420) übertragenen Intensitätsbefehlswert vergleicht, wobei die Detektionszeitvergleichsvorrichtung die Detektionszeit der von dem Fotodetektor (460) empfangenen Intensität mit einer von der Oszillator-Steuereinheit (410) an den Laseroszillator übertragenen Oszillationsbefehlszeit vergleicht, wobei die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (470) eine Bearbeitungsqualität durch Vergleichen der Signalintensität des von dem Fotodetektor (460) in Reaktion auf einen reflektierten Strahl von dem Werkstück, resultierend aus einem Teilen durch das Optikpfadteilmittel (440), empfangenen Detektionssignals mit dem Intensitätsbefehlswert misst, wobei die Detektionszeitvergleichsvorrichtung (480) einen Abstand zwischen der Laserbearbeitungsvorrichtung (430) und dem Werkstück durch Vergleichen der Detektionszeit der von dem Fotodetektor (460) in Reaktion auf den reflektierten Strahl empfangenen Intensität mit der Oszillationsbefehlszeit misst.
Laserbearbeitungssystem gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Signalintensitätsvergleichsvorrichtung (470) eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den einfallenden Strahl oder den Intensitätsbefehlswert und der Signalintensität des Detektionssignals in Reaktion auf den reflektierten Strahl misst.