DE102022120714A1 - Ortsaufgelöste Messung der Verschmutzung eines Schutzglases eines Laserwerkzeugs - Google Patents

Ortsaufgelöste Messung der Verschmutzung eines Schutzglases eines Laserwerkzeugs Download PDF

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Matthias Fichter
Jan Wagner
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Trumpf Laser GmbH
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Trumpf Laser GmbH
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • B23K26/707Auxiliary equipment for monitoring laser beam transmission optics

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug (10), wobei ein Laserstrahl (16) mittels einer Scanneroptik (26) abgelenkt wird und durch ein Schutzglas (32) austritt, wobei um das Schutzglas (32) herum mehrere Streulichtsensoren (34) angeordnet sind, und wobei ein Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts von den Streulichtsensoren (34) in Abhängigkeit von einer Stellung der Scanneroptik (26) erfasst wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug und eine Laserwerkzeug, wobei ein Laserstrahl durch ein Schutzglas austritt.
  • Optiken von Laserwerkzeugen, beispielsweise von Laserschweißköpfen oder von Laserbearbeitungsköpfen, werden häufig durch Schutzgläser vor Verschmutzungen geschützt. Derartige Verschmutzungen können beispielsweise Schweißspritzer oder andere Partikel sein. Häufig lagern sich die Verschmutzungen an dem Schutzglas an. Der durch das Schutzglas zu einem Werkstück hin austretende Laserstrahl wird an den Verschmutzungen gestreut oder anderweitig abgelenkt. Dadurch sinkt einerseits die zur Bearbeitung des Werkstücks zur Verfügung stehende Lichtleistung des Laserstrahls. Andererseits kann an den Verschmutzungen reflektierte Laserstrahlung optische Komponenten des Laserwerkzeugs beschädigen.
  • Aus DE 101 13 518 A1 ist es bekannt, den Verschmutzungsgrad eines Schutzglases, das von einem Laserbearbeitungskopf getragen wird, zu messen, indem ein außerhalb des Laserstrahls angeordneter Streustrahlungsdetektor die gesamte von dem Laserstrahl durchsetzte Fläche des Schutzglases beobachtet. Der Streustrahlungsdetektor kann in einer Öffnung einer Wand eines Gehäuses des Laserbearbeitungskopfs eingesetzt und schräg auf das Schutzglas ausgerichtet sein.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Betriebstüchtigkeit von Laserwerkzeugen zu verbessern.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Laserwerkzeug gemäß Anspruch 11. Die jeweiligen Unteransprüche und die Beschreibung beschreiben vorteilhafte Varianten oder Ausführungsformen.
  • Erfindungsgemäß ist ein Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug vorgesehen. Das Laserwerkzeug kann beispielsweise als Laserschweißkopf oder als Laserschneidkopf ausgebildet sein oder einen Laserschweißkopf oder einen Laserschneidkopf umfassen. Vorzugsweise ist das Laserwerkzeug ein nachfolgend beschriebenes, erfindungsgemäßes Laserwerkzeug.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird ein Laserstrahl mittels einer Scanneroptik abgelenkt und tritt durch ein Schutzglas aus. Das Schutzglas ist somit austrittsseitig bei der Scanneroptik und gegebenenfalls einer Fokussieroptik des Laserwerkzeugs angeordnet. Indem die Scanneroptik in unterschiedliche Stellungen oder Ausrichtungen gebracht wird, wird der Laserstrahl abgelenkt und kann über ein Werkstück bewegt werden. Dabei ändert sich auch die Position, an welcher der Laserstrahl durch das Schutzglas hindurchtritt. Die Scanneroptik kann mit einem Galvoscanner gebildet sein.
  • Erfindungsgemäß sind um das Schutzglas herum mehrere Detektoren angeordnet. Die Detektoren dienen zum Erfassen desjenigen Lichts des Laserstrahls, das am Schutzglas aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut, wird. Dieser Teil des Laserstrahls wird nachfolgend auch als Streulicht oder Streulichtanteile bezeichnet. Bevorzugt sind die Detektoren je als ein Streulichtsensor ausgebildet. Die Streulichtsensoren können jeweils eine Fotodiode aufweisen. Die Detektoren können alternativ jeweils eine Wärmebildkamera aufweisen. Typischerweise sind wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens sechs, Detektoren vorgesehen. Die Detektoren sind in der Regel gleichmäßig um das Schutzglas herum verteilt. Durch die Verwendung mehrerer Detektoren kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass Verschmutzungen am Schutzglas das Laserlicht des Laserstrahls in unterschiedliche Richtungen streuen können. Gestreutes Laserlicht des Laserstrahls werden hierbei als Streuchlichtanteile bezeichnet. Der Ausdruck mehrere Detektoren ist in diesem Dokument definiert als eine Anzahl von zwei oder mehr Detektoren.
  • Weiter erfindungsgemäß wird ein Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts von den Detektoren in Abhängigkeit von der Stellung der Scanneroptik erfasst. Mit anderen Worten wird gemessen, wie viel Laserlicht bei der aktuellen Stellung der Scanneroptik, d. h. in dem momentan von dem Laserstrahl durchstrahlten Bereich des Schutzglases aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut wird. Die Verschmutzung des Schutzglases wird somit ortsaufgelöst erfasst. Diese ortsabhängige Verschmutzungsinformation kann für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs ausgenutzt werden.
  • Vorzugsweise wird der Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlicht mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen. Dadurch kann für die jeweilige Stellung der Scanneroptik bzw. die entsprechende Position am Schutzglas eine Information darüber erhalten werden, ob das Schutzglas hinreichend sauber oder unzulässig stark verschmutzt ist.
  • Der Grenzwert kann beim Einbau des aktuell verwendeten Schutzglases mithilfe einer Referenzmessung festgelegt werden. Hierzu kann der Laserstrahl einmal über das Schutzglas verfahren werden, während der jeweilige Pegel des Streulichts aufgezeichnet wird. Unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Streuungseigenschaften, verschiedener Schutzgläser können dadurch kompensiert werden. Der Grenzwert kann durch Anwenden eines vordefinierten prozentualen oder absoluten Aufschlags auf das am neuwertigen Schutzglas bestimmte Maß des abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts ermittelt werden.
  • Besonders bevorzugt werden eine Überschreitung des Grenzwerts und die zugehörige Stellung der Scanneroptik gespeichert. Das Speichern dieser Informationen kann besonders einfach in einer Matrix erfolgen. Durch Auswertung der gespeicherten Informationen kann somit leicht festgestellt werden, in welchen Bereichen das Schutzglas übermäßig stark verschmutzt ist.
  • Ganz besonders bevorzugt werden Bereiche des Schutzglases, für die eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs mit dem Schutzglas ausgespart. Dadurch kann die Standzeit des Schutzglases erhöht werden, die Zeit vom Einsetzen des Schutzglas bis zum Austausch. Somit wird auch die Betriebszeit des Laserwerkzeugs zwischen dem Wechseln des Schutzglases erhöht. Der Anteil der Rüstzeit für einen Wechsel des Schutzglases wird somit reduziert und die Produktivität des Laserwerkzeugs erhöht.
  • Wenn in einem vordefinierten Flächenanteil des Schutzglases eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, kann das Schutzglas ausgetauscht werden. Dadurch kann einerseits erreicht werden, dass der Austausch des Schutzglases erst erfolgt, wenn insgesamt eine starke Verschmutzung des Schutzglases vorliegt. Andererseits wird sichergestellt, dass stets ein ausreichend großer Flächenanteil des Schutzglases ohne störende Verschmutzungen zur Verfügung steht.
  • Der Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts kann bestimmt werden, indem die Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls in Bezug gesetzt wird. Die Streulichtleistung beschreibt die Lichtleistung des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Teils des Laserstrahls. Dadurch wird berücksichtigt, dass - bei gegebener Verschmutzung des Schutzglases - die Streulichtleistung typischerweise proportional zur Lichtleistung des Laserstrahls ist.
  • Eine Kenngröße des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten Laserlichts, und die Stellung der Scanneroptik können in einer Matrix gespeichert werden. Die Kenngröße des Pegels kann insbesondere die Streulichtleistung selbst oder die auf die Lichtleistung des Laserstrahls bezogene Streulichtleistung sein. Alternativ kann die Kenngröße die Überschreitung bzw. Nichtüberschreitung eines vordefinierten Grenzwerts sein. Für eine Beurteilung des Zustands des Schutzglases kann die gespeicherte Kenngröße ortsabhängig dargestellt werden. Durch eine farbcodierte Darstellung kann die Verschmutzung besonders einfach erfasst werden.
  • Die Messwerte der mehreren Detektoren können zur Bestimmung des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts addiert werden. Somit werden zur Charakterisierung der Verschmutzung in einem jeweiligen Bereich des Schutzglases die in unterschiedliche Richtungen abgelenkten bzw. gestreuten Anteile des Laserlichts zusammen berücksichtigt. Falls eine konkrete Verschmutzung am Schutzglas in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich stark ablenkt bzw. streut, wird dies somit berücksichtigt und kompensiert.
  • Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten Laserlichts fortlaufend während der Verwendung des Laserwerkzeugs zur Bearbeitung eines Werkstücks. Die Überwachung und gegebenenfalls Kompensation der Verschmutzungen wird somit in Echtzeit während der laufenden Bearbeitung durchgeführt. Ausfallzeiten des Laserwerkzeugs zur Ermittlung der Verschmutzung des Schutzglases werden dadurch vermieden. Zudem wird sichergestellt, dass stets aktuelle Informationen über den Verschmutzungsgrad des Schutzglases zur Verfügung stehen.
  • In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Laserwerkzeug aufweisend
    • - eine Laserlichtquelle zum Aussenden eines Laserstrahls,
    • - eine Scanneroptik zum Ablenken des Laserstrahls,
    • - ein Schutzglas, durch welches der Laserstrahl im Betrieb aus dem Laserwerkzeug austritt,
    • - mehrere Detektoren, die um das Schutzglas herum angeordnet sind,
    • - eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  • Das Laserwerkzeug kann beispielsweise ein Laserschweißkopf oder ein Laserschneidkopf sein bzw. einen Laserschweißkopf oder einen Laserschneidkopf umfassen. Das erfindungsgemäße Laserwerkzeug ermöglicht die Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu programmiert, Messwerte der Detektoren auszuwerten und die Laserlichtquelle sowie die Scanneroptik anzusteuern.
  • Die Detektoren dienen zum Erfassen desjenigen Lichts des Laserstrahls, das am Schutzglas aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut wird. Vorzugsweise sind die Detektoren am Außenumfang des Schutzglases angeordnet. Die Scanneroptik kann mit einem Galvoscanner gebildet sein. Das Schutzglas kann als eine planparallele und typischerweise kreisförmige Scheibe ausgebildet sein.
  • Die Detektoren können je als ein Streulichtsensor ausgebildet sein.
  • Bevorzugt weisen die Detektoren je eine Fotodiode auf. Die Fotodioden können jeweils über einen Glasfaserlichtleiter an eine Randfläche des Schutzglases gekoppelt sein. Das detektierbare Laserlicht gelangt über die Glasfaserlichtleiter zu den Detektoren. Derart kann auf einfache Weise eine präzise Messung des Streulichts erfolgen.
  • Die Detektoren können alternativ je eine Wärmebildkamera aufweisen. Die Wärmebildkameras sind bei dieser Variante auf das Schutzglas gerichtet und erkennen Verschmutzungen in vorteilhafter Weise, welche sich beim Auftreffen des Laserstrahls erwärmen.
  • Vorzugsweise sind die Detektoren parallel geschaltet. Derart können durch einfaches Einrichten der entsprechenden elektrischen Verschaltung die Messwerte der mehreren Detektoren addiert werden, sodass zur Charakterisierung der Verschmutzung in einem jeweiligen Bereich des Schutzglases die in unterschiedliche Richtungen gestreuten Anteile des Laserlichts zusammen addiert berücksichtigt werden. Falls eine konkrete Verschmutzung in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich stark streut, wird dies somit kompensiert.
  • Das Laserwerkzeug kann eine Einrichtung zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls aufweisen. Dies ermöglicht es, die von den Detektoren gemessene Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls in Bezug zu setzen. Die Einrichtung zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls kann einen dichroitischen Spiegel und einen Lichtleistungssensor, insbesondere eine Fotodiode, aufweisen. Der Lichtleistungssensor kann hinter dem dichroitischen Spiegel angeordnet sein, sodass jeweils ein geringer Anteil des Laserlichts des Laserstrahls, welcher durch den dichroitischen Spiegel überwiegend reflektiert wird, dem Lichtleistungssensor zugeführt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Laserwerkzeug mit einer Laserlichtquelle, einer Scanneroptik und einem Schutzglas, an dem mehrere Streulichtsensoren als Detektoren angeordnet sind, in einer schematischen Schnittansicht;
    • 2 eine schematische Aufsicht auf das Schutzglas und die Streulichtsensoren des Laserwerkzeugs von 1;
    • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens unter Verwendung des Laserwerkzeugs von 1.
  • 1 zeigt ein Laserwerkzeug 10, beispielsweise einen Laserschweißkopf. Das Laserwerkzeug 10 dient zur Bearbeitung eines Werkstücks 12.
  • Das Laserwerkzeug 10 weist eine Laserlichtquelle 14 auf. Im Betrieb sendet die Laserlichtquelle 14 einen Laserstrahl 16 aus, vergleiche Schritt 102 in 3. In 1 ist jeweils nur eine Mittelachse des Laserstrahls 16 bzw. von dessen Anteilen eingezeichnet. Eine Steuereinrichtung 18 dient zur Steuerung des Laserwerkzeugs 10.
  • Es versteht sich, dass die Laserlichtquelle 14 und die Steuereinrichtung 18 auch außerhalb des Bearbeitungskopfs des Laserwerkzeugs 10 angeordnet sein können und typischerweise sind.
  • Zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls 16, vergleiche Schritt 104, möge der Laserstrahl 16 zunächst auf einen dichroitischen Spiegel 20 einer Einrichtung 22 zum Messen der Lichtleistung treffen. Der dichroitische Spiegel 20 reflektiert einen ganz überwiegenden Teil des Laserstrahls 16. Ein geringer Anteil des Laserstrahls 16, welcher in einem bekannten Verhältnis zum reflektierten Anteil steht, passiert den dichroitischen Spiegel 20 und trifft auf einen Lichtleistungssensor 24 der Einrichtung 22 zum Messen der Lichtleistung.
  • Der reflektierte Anteil des Laserstrahls 16 trifft auf eine Scanneroptik 26, welche beispielsweise einen mittels eines (nicht näher dargestellten) Galvoscanners oder anderen Schwenkantriebs schwenkbaren Spiegel 28 umfassen kann. Indem der schwenkbare Spiegel 28 in unterschiedliche Stellungen gebracht wird, wird der Laserstrahl 16 auf unterschiedliche Stellen am Werkstück 12 gerichtet, vergleiche Schritt 106. Dies ist in 1 mit durchgezogenen und gestrichelten Linien für zwei beispielhafte Stellungen des schwenkbaren Spiegels 28 angedeutet ist, wobei für die gestrichelte Konfiguration den entsprechenden Bezugszeichen ein Hochkomma ()' angefügt wird.
  • Vor oder nach dem Ablenken mittels der Scanneroptik 26 kann der Laserstrahl 16 durch eine Fokussieroptik 30 auf das Werkstück 12 fokussiert werden.
  • Auf dem Weg zum Werkstück 12 passiert der Laserstrahl 16 ein Schutzglas 32. Das Schutzglas 32 ist strahlaustrittsseitig am Laserwerkzeug 10 angeordnet. Das Schutzglas 32 schützt die dahinter liegenden Komponenten des Laserwerkzeugs 10 vor Verschmutzungen 42, beispielsweise vom Werkstück 12 her kommende Schweißspritzer.
  • Um das Schutzglas 32 herum sind mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel acht, Streulichtsensoren 34 angeordnet, vergleiche auch 2. Die Streulichtsensoren 34 dienen als Detektoren 35 zum Erfassen des am Schutzglas 32 aus seiner Ausbreitungsrichtung abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls 16. Die Streulichtsensoren 34 umfassen jeweils eine Fotodiode 36, welche über einen Glasfaserlichtleiter 38 an eine umfangsseitige Randfläche 40 des Schutzglases 32 gekoppelt ist. Die Detektoren 35 könnten auch jeweils eine nicht näher dargestellte Wärmebildkamera umfassen. Die Detektoren 35 sind gleichmäßig verteilt am Umfang des Schutzglases 32 angeordnet.
  • Vorliegend sind die Detektoren 35 parallel geschaltet, sodass die von den Detektoren 35 erfassten Anteile des am Schutzglas 32 gestreuten oder anderweitig abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls 16 addiert werden. Dieser Gesamtanteil des abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts wird positionsabhängig, d. h. in Abhängigkeit von der Stellung der Scanneroptik 26 gemessen, vergleiche Schritt 108.
  • Es versteht sich, dass die Detektoren 35, die Scanneroptik 26, der Lichtleistungssensor 24 und die Laserlichtquelle 14 über nicht näher dargestellte Leitungen mit der Steuereinrichtung 18 verbunden sind.
  • Um das Ausmaß der Verschmutzung 42 des Schutzglases 32 an der jeweilig von dem Laserstrahl 16 durchstrahlten Stelle beurteilen zu können, wird die von den Streulichtsensoren 34 gemessene Streulichtleistung zur gesamten Lichtleistung des Laserstrahls 16 ins Verhältnis gesetzt, vergleiche Schritt 110.
  • Der Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung des Laserstrahls 16 wird mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen. Zum Bestimmen des Grenzwerts kann der Anteil des gestreuten Lichts im Rahmen einer Referenzmessung unmittelbar nach dem Einbau des neuwertigen Schutzglases 32 in der vorbeschriebenen Weise für dessen zur Durchstrahlung vorgesehene Fläche bestimmt werden. Dieser Anteil kann mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert werden, um den Grenzwert zu erhalten.
  • Bei einer ersten Stellung der Scanneroptik 26 möge der Laserstrahl 16 auf einen sauberen Bereich des Schutzglases 32 treffen. Der Laserstrahl 16 passiert das Schutzglas 32 im Wesentlichen ungehindert und trifft zur Bearbeitung auf das Werkstück 12. Dies ist in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die Streulichtsensoren 34 messen in diesem Fall nur eine sehr geringe Streulichtleistung. Deren Anteil an der gesamten Lichtleistung unterschreitet somit den vorgegebenen Grenzwert. Der Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung und/oder die Unterschreitung des Grenzwerts werden in einem Schritt 114 für die entsprechende Stellung der Scanneroptik 26 bzw. den zugehörigen Bereich des Schutzglases 32 gespeichert, beispielsweise in der Steuereinrichtung 18.
  • Im weiteren Betrieb wird der Laserstrahl 16 mittels der Scanneroptik 26 in andere Richtungen abgelenkt. Dies ist in 3 durch die Wiederholung der Schritte 102 bis 112 angedeutet.
  • In einem anderen Bereich des Schutzglases 32 möge eine Verschmutzung 42, beispielsweise ein Schweißspritzer, am Schutzglas 32 haften. Wenn sich die Scanneroptik 26 während des weiteren Betriebs in einer zweiten Stellung befindet, trifft der vom schwenkbaren Spiegel 28 reflektierte Laserstrahl 16' auf die Verschmutzung 42. Der reflektierte Laserstrahl 16' trifft daher nur in abgeschwächter Form auf das Werkstück 12. Streulichtanteile 44 des reflektierten Laserstrahls 16' werden von der Verschmutzung 42 zu den Streulichtsensoren 34 gestreut. Aufgrund der Größe und Art der Verschmutzung 42 übersteigt das Verhältnis der Steuerlichtleistung und der gesamten Lichtleistung des reflektierten Laserstrahls 16' den vordefinierten Grenzwert. Dieses Verhältnis bzw. die Überschreitung des Grenzwerts werden für die zweite Stellung bzw. den zugehörigen Bereich des Schutzglases 32 bei einer erneuten Durchführung des Schnittes 114 gespeichert.
  • Für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs 10 mit dem konkret verbauten Schutzglas 32 wird der verschmutzte Bereich ausgespart, vergleiche Schritt 116. Die Steuereinrichtung 18 ist dazu programmiert, die Scanneroptik 26 so anzusteuern, dass der Laserstrahl 16 nicht auf die Verschmutzung 42 trifft. Zur Kompensation kann das Laserwerkzeug 10 relativ zum Werkstück 12 verschoben werden, sodass der oder die verschmutzten Bereiche des Schutzglases 32 für die durchzuführende Bearbeitung nicht benötigt werden.
  • Wenn der Anteil der verschmutzten Bereiche an der Gesamtfläche des Schutzglases 32 einen vorgegebenen Höchstwert erreicht, wird das Schutzglas 32 in einem Schritt 118 ausgetauscht. Für das neue Schutzglas 32 kann wie oben beschrieben im Rahmen einer Referenzmessung ein Grenzwert für den Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung bestimmt werden. Das Laserwerkzeug 10 wird dann mit dem neuen Schutzglas 32 wie oben beschrieben verwendet.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Laserwerkzeug
    12
    Werkstück
    14
    Laserlichtquelle
    16
    Laserstrahl
    16'
    reflektierter Laserstrahl
    18
    Steuereinrichtung
    20
    dichroitischer Spiegel
    22
    Einrichtung zum Messen der Lichtleistung
    24
    Lichtleistungssensor
    26
    Scanneroptik
    28
    schwenkbarer Spiegel
    30
    Fokussieroptik
    32
    Schutzglas
    34
    Streulichtsensoren
    35
    Detektoren
    36
    Fotodiode
    38
    Glasfaserlichtleiter
    40
    Randfläche
    42
    Verschmutzung
    44
    Streulichtanteile
    102
    Aussenden eines Laserstrahls
    104
    Messen der Lichtleistung des Laserstrahls
    106
    Ablenken des Laserstrahls in unterschiedliche Richtungen
    108
    Positionsabhängiges Messen einer Streulichtleistung
    110
    Bestimmen eines Verhältnisses der Streulichtleistung und der Lichtleistung
    112
    Vergleichen des Verhältnisses mit einem Grenzwert
    114
    Speichern des Vergleichsergebnisses und/oder des Verhältnisses
    116
    Aussparen von verschmutzten Bereichen
    118
    Austauschen des Schutzglases
  • 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
    • DE 10113518 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug (10), wobei ein Laserstrahl (16) mittels einer Scanneroptik (26) abgelenkt wird und durch ein Schutzglas (32) austritt, wobei um das Schutzglas (32) herum mehrere Detektoren (35) angeordnet sind, und wobei ein Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls (16) von den Detektoren (35) in Abhängigkeit von einer Stellung der Scanneroptik (26) erfasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert beim Einbau des Schutzglases (32) mit Hilfe einer Referenzmessung festgelegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überschreitung des Grenzwerts und die zugehörige Stellung der Scanneroptik (26) gespeichert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Schutzglases (32), für die eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs (10) mit dem Schutzglas (32) ausgespart werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (32) ausgetauscht wird, wenn in einem vordefinierten Flächenanteil des Schutzglases (32) eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts bestimmt wird, indem eine Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls (16) in Bezug gesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenngröße des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts und die Stellung der Scanneroptik (26) in einer Matrix gespeichert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der mehreren Detektoren (35) zur Bestimmung des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts addiert werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts fortlaufend während der Verwendung des Laserwerkzeugs (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks (12) erfolgt.
  11. Laserwerkzeug (10) aufweisend - eine Laserlichtquelle (14) zum Aussenden eines Laserstrahls (16), - eine Scanneroptik (26) zum Ablenken des Laserstrahls (16), - ein Schutzglas (32), durch welches der Laserstrahl (16) im Betrieb aus dem Laserwerkzeug (10) austritt, - mehrere Detektoren (35), die um das Schutzglas (32) herum angeordnet sind, - eine Steuereinrichtung (18), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  12. Laserwerkzeug (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) je als ein Streulichtsensor (34) ausgebildet sind.
  13. Laserwerkzeug (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) je eine Fotodiode (36) aufweisen, die über einen Glasfaserlichtleiter (38) an eine Randfläche (40) des Schutzglases (32) gekoppelt ist.
  14. Laserwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) parallel geschaltet sind.
  15. Laserwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserwerkzeug (10) eine Einrichtung (22) zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls (16) aufweist.
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