DE4336136A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung und -verfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserschneidemaschine und insbesondere Lichtsensoren benützt zum Fokussieren, zur Schnittfehlererfassung und dergleichen.

Bei einer Laserschneidemaschine zum Schneiden eines Werkstückes mit einem Laserstrahl muß der Schnittzustand des Werkstückes kontinuierlich überwacht werden, um die Zeit des Durchbohrens durchgeführt am Startpunkt des Schneidens zu reduzieren, um Aufblasen während des Durchbohrens zu verhindern und um einen Schnittfehler zu vermeiden, z. B. Verwerfen, Verbrennen oder Schlacken-Festwerden. Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung erforderlich zum Erfassen und Überwachen eines Strahls, der erzeugt wird auf der Schnittoberfläche des Werkstücks während des Schneidens.

Fig. 29 zeigt eine Detektorvorrichtung für sichtbares Licht zur Benutzung in einer herkömmlichen Laserschneidemaschine beispielsweise offenbart in der japanischen Patentveröffentlichtungs-Offenlegung Nr. HE14-91880 oder in der japanischen Patentveröffentlichungs-Offenlegung Nr. HEI4- 105780. In dieser Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Lichtsensor unter Benutzung einer photoelektrischen Vorrichtung oder einer Kameravorrichtung, 2 bezeichnet einen Schneidekopf, 3 bezeichnet eine Schneidelinse, 4 bezeichnet einen Rüssel, 5 bezeichnet einen Spiegel zum Reflektieren eines Lichtstrahls von einer Schnittfläche in die Richtung des Sensors, 6 bezeichnet ein Fenster, vorgesehen im Schneidekopf 2, 7 stellt einen Erfassungsabschnitt dar zum Beurteilen der Vollendung eines Durchbohrens, eines Schnittfehlers und dergleichen basierend auf dem durch den Lichtsensor erfaßten Licht, 8 bezeichnet eine Laserstrahl, 9 bezeichnet einen Lichtstrahl von einem Werkstück, 10 stellt eine NC-Vorrichtung dar, 11 bezeichnet einen Ablenkspiegel, 12 bezeichnet einen Laseroszillator, und W bezeichnet ein Werkstück.

Bei der wie oben konstruierten herkömmlichen Laserschneidemaschine wird, wenn das Werkstück W bestrahlt wird mit dem Laserstrahl 8, ein Teil eines Lichtstrahls erzeugt auf der Schnittfläche aufgrund des Verschmelzens oder dergleichen eines Bestrahlungspunkts reflektiert durch den Spiegel 5 und empfangen durch den Lichtsensor 1. Die Änderung in der Intensität solch eines Lichtstrahls wird erfaßt durch den Lichtsensor 1, ein Zeitpunkt der Vollendung eines Durchbohrens oder eines Auftretens eines Schnittfehlers wird erfaßt durch den Erfassungsabschnitt 7, und diese Information wird übertragen an die NC-Vorrichtung 10 zum Steuern der Laserschneidemaschine.

Bei der vorher erwähnten herkömmlichen Laserschneidemaschine können der Spiegel und der Sensor, welche angepaßt sind an den Schneidekopf neben dem Werkstück, interferieren mit dem Betrieb der Maschine und können kontaminiert werden durch Dämpfe und/oder Sputter erzeugt durch das Werkstück während des Schneidens oder können beschädigt werden durch das gestreute Licht des Laserstrahls. Solche Effekte machen den stabilen Langzeitbetrieb der Maschine schwierig. Ebenfalls kann, da der Spiegel angeordnet sein muß in einer Position, in der er nicht dem Laserstrahl ausgesetzt ist, typischerweise dem Oberteil, die Schnittfläche nicht betrachtet werden aus der bequemen Perspektive. Bei anderen Betrachtungspositionen kann es eine unzulängliche Lichtmenge geben, was in einer niedrigen Erfassungssensitivität, einer Schwierigkeit beim Erhalten des wirklichen Bildes eines Schnittpunkts und in einer unzulänglichen Menge von Betriebsdaten resultiert. Weiterhin müssen, falls der Schneidekopf den Sensor enthält alle Schneideköpfe, welche bei dem Schnittbetrieb benutzt werden können, ausgerüstet sein mit einem Sensormechanismus, was in einem hohen Preis resultiert.

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bei den herkömmlichen Entwürfen zu überwinden, und zwar durch Vorsehen einer billigen Laserschneidemaschine, welche an das Durchführen eines stabilen Betriebs während einer langen Zeit, das Erhalten des wirklichen Bildes des Schnittpunktes, eine hohe Erfassungssensitivität und das Erfordernis für nur eine Sensormechnanismus für die Vorrichtung ermöglicht.

Die Laserschneidemaschinen der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erlauben, daß ein Teil des Lichts, das in umgekehrter Weise zurückkehrt entlang des Strahlführungspfades von dem Licht, was auf der Schnittoberfläche des Werkstücks erzeugt wird, geholt wird von dem Resonator des Laseroszillators separat von dem Laserstrahl erfaßt wird. In Übereinstimmung mit weiteren Merkmalen der Erfindung gibt es einige nützliche Resultate, welche erhalten werden können von dem separat erfaßten Licht.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß die Brennposition des optischen Systems erfaßt wird.

Die Erfindung erlaubt, daß zumindest entweder die Vollendung eines Durchbohrens oder ein Fehler während des Durchbohrens erfaßt wird.

Die Laserschneidemaschine nach der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß der Verarbeitungsstatus am Verarbeitungspunkt des Werkstückes erfaßt wird.

Die Laserschneidemaschine nach der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß die Verarbeitungsbedingungen gesteuert werden auf der Basis der Brennposition, der Vervollständigung des Durchbohrens oder des Fehlers während des Durchbohrens und des Verarbeitungsstatus am Verarbeitungspunkt des Werkstücks.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung erlaubt, daß eine Rückkoppelungssteuerung entlang des Verarbeitungsweges durchgeführt wird auf der Basis der erfassenden Information.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung erlaubt, daß ein Schneidekopfrüsselloch relativ zum Laserstrahl und die Fehlorientierung des optischen Kondensorsystems kompensiert werden.

Die Laservorrichtung nach der Erfindung erlaubt, daß jegliche Neigungen der Resonatorspiegel und des Lichtführungswegspiegels geändert werden, um eine Kompensation zu schaffen für jegliche Versetzung der Strahlachse.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung der Erfindung erlaubt, daß der Kondensor bewegt wird in der Strahlachsenrichtung, um den Brennpunktabstand des Kondensors variabel zu gestalten.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung erlaubt, daß der Abstand von einer Schneidelinse zur Werkstückoberfläche erfaßt wird.

Die Laserverarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung erlaubt, daß jegliche aktiven Unterstützungsmechanismen zum Einstellen der Winkel der Resonatorspiegel gesteuert werden zu Kompensation von Fehlern vom Strahlmodus.

Das Laserverarbeitungsverfahren der Erfindung ermöglicht die automatische Steuerung von zumindest einem der Laseroszillatoroszillationsbedingung, des Schnittgaszustandes, der Brennposition, der Zuführungsrate und des Rüsselstatus, und zwar auf der Basis der Brennposition, der Vervollständigung des Durchbohrens, des Durchbohrfehlers oder des Schnittzustandes am Verarbeitungspunkt des Werkstückes.

Das Laserverarbeitungsverfahren nach der Erfindung erlaubt das Durchführen einer automatischen Rückkoppelungssteuerung entlang des Schnittweges auf der Basis von Information, welche von dem Verarbeitungspunkt erfaßt wird.

Das Laserverarbeitungsverfahren nach der Erfindung erlaubt, daß die Fehlorientierung des Rüsselloches und des optischen Kondensorsystems relativ zum Laserstrahl automatisch kompensiert werden.

Das Laserverarbeitungsverfahren nach der Erfindung erlaubt, daß die Neigungen der Resonatorspiegel und des Lichtführungswegspiegels geändert werden zur automatischen Kompensation der Strahlachsen-Verschiebung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Laserschneidemaschine in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Laserschneidemaschine in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein charakteristisches Diagramm der Lichterfassungssensitivitäten von der in Fig. 2 gezeigten Sensoren;

Fig. 4 eine Laserschneidemaschine in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine für eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Laserschneidemaschine in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Laserschneidemaschine als eine Alternative zur siebenten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine einer achten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer neunten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer zehnten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer elften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer bevorzugten Struktur für die zwölfte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine Beziehung zwischen einer Schneidelinsenposition und einer Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe bei der in Fig. 13 gezeigten Maschine;

Fig. 15 eine diagrammatische Ansicht zum Zeigen des Erfassungsstatus des Schnittpunkts während des Durchbohrens bei der in Fig. 13 gezeigten Maschine;

Fig. 16 die Änderungen der Lichtsensor-Erfassungssignal- Verarbeitungsausgabe vor und nach der Vervollständigung des Durchbohrens;

Fig. 17 ein Wellenformdiagramm der Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe zu einer Zeit, wenn Aufblasen während des Durchbohrens aufgetreten ist;

Fig. 18 eine diagrammatische Ansicht zum Zeigen des Erfassungsstatus eines Schnittpunktes während des Schneidens;

Fig. 19 ein Wellenformdiagramm der Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe zu einer Zeit, wenn ein Schnittfehler während des Schneidens aufgetreten ist;

Fig. 20 eine Verbesserung eines Verarbeitungsflußplans für eine automatische Erfassung eines Schnittfehlers;

Fig. 21 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer bevorzugten Form einer dreizehnten Ausführungsform;

Fig. 22 eine diagrammatische Ansicht zum Zeigen des Erfassungsstatus einer Schnittoberfläche bei einem Schnittweg- Markierungslinien-Erfassungsbetrieb bei der Laserschneidemaschine der dreizehnten Ausführungsform;

Fig. 23 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer bevorzugten vierzehnten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 eine diagrammatische Ansicht zu Zeigen des Erfassungsstatus einer Schnittoberfläche bei einem Fehlausrichtungs-Kompensationsbetrieb bei der Laserschneidemaschine nach der vierzehnten Ausführungsform;

Fig. 25 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer fünfzehnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 26 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer sechzehnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 27 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer siebzehnten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 28 ein Anordnungsdiagramm einer Laserschneidemaschine bei einer achtzehnten bevorzugten Ausführungsform; und

Fig. 29 eine nach dem Stand der Technik bekannte Laserschneidemaschine.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Anordnungsdiagramm zum Illustrieren einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Bezugszeichen 1 einen Lichtsensor andeutet, 2 einen Schneidekopf einschließlich eines Rüssels 4 und einer Schneidelinse 3 bezeichnet, 8 einen Laserstrahl bezeichnet, 9 einen Lichtstrahl erzeugt auf der Schnittoberfläche eines Werkstoffes W und davon zurückkehrend bezeichnet, 10 eine NC-Vorrichtung zum Steuern eines Antriebstisches 23 zum Bewegen des Werkstückes W, welches mit dem Laserstrahl 8 zu schneiden ist, bezeichnet, 11 einen Ablenkspiegel, angeordnet in einem Lichtführungsweg darstellt, 12 einen Laseroszillator darstellt, welcher Moleküle anregt mittels einer Entladung zwischen Elektroden 15 und selbige induziert und liefert, um den Laserstrahl zu schaffen, 13 einen Teil-Durchlaßspiegel als einen der Resonatorspiegel des Laseroszillators zum Entfernen des Laserstrahls darstellt und 14 einen Rückspiegel als einen der Resonatorspiegel des Laseroszillators bezeichnet. Der Spiegel 14, welcher benutzt wird, ist hergestellt durch Beschichten von ZnSe (Zinkselenid) oder dergleichen mit einem Vielschichtfilm zum Gewährleisten, daß seine Reflektanz etwa 100% für den Laserstrahl und einige 10% für das übrige Licht (insbesondere sichtbares Licht) ist. Daher kann ein Teil des Lichtes 9, welches erzeugt worden ist auf der Schnittoberfläche und zurückgekehrt ist in umgekehrter Weise entlang des Lichtführungsweges in den Laseroszillator, geholt werden zur Außenseite des Resonators. 16 bezeichnet einen Wellenlängenauswahlfilter, z. B. ein gefärbtes Glas, welches enthalten sein kann im Lichtsensor 1, zum vollständigen Entfernen einer Laserstrahlkomponente aus dem Licht 9, das durch den Rückspiegel 14 tritt, zum Verhindern, daß der Lichtsensor 1 beschädigt wird, und zum selektiven Durchlassen von Licht in dem Wellenlängenbereich einer hohen Erfassungssensitivität. 9′ bezeichnet Licht, das vollständig befreit wurde von einer Laserstrahlkomponente nach Licht 9, welches erzeugt worden ist auf der Schnittfläche des Werkstückes W und davon zurückkehrend durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 durchgetreten ist. Der Lichtsensor 1, welcher angewendet wird, ist derjenige mit einer hohen Erfassungssensitivität relativ zum Wellenlängenbereich des Lichts 9′, welches ausgegeben wird von dem Wellenlängenauswahlfilter 16, und kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung sein, wie z. B. eine Si Photodiode oder eine Kameravorrichtung, wie z. B. eine CCD-Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen einer Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Emissionsintensität am Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) der Emission von dem wirklichen Bild des Schnittpunkts zusätzlich zu einer Änderung in der Emissionsintensität am Schnittpunkt erfassen.

Beim obigen Entwurf brauchen der Lichtsensor 1 und der Spiegel zum Einführen des Lichts den Lichtsensor 1 nicht neben dem Werkstück angeordnet zu sein, wie in dem Schneidekopf, durch die herkömmlichen Nachteile der Beschädigung aufgrund des gestreuten Lichts des Laserstrahls und eine niedrige Sensitivität wegen eines unzulänglichen Lichtvolumens gelöst werden können, die gesamte Vorrichtung kompakt gemacht werden und der Erfassungsmechanismus in seiner Zuverlässigkeit gesteigert werden können.

Ausführungsform 2

Fig. 2 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen eines Laseroszillators einer Laserschneidemaschine nahe der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei 17a, 17b und 18 Spiegel andeuten zum Definieren von Resonanzstrahlachsen in dem Laseroszillator. Unter diesen Spiegel ist der Spiegel 18 ein Strahlteiler, welcher wie der Rückspiegel 14, eine Reflektanz von etwa 100% für den Laserstrahl und einigen 10% für das übrige Licht (insbesondere für das sichtbare Licht) hat und beispielsweise hergestellt worden ist durch Beschichten von ZnSe (Zinkselenid) mit einem Vielschichtfilm, und welcher dazu dienen kann, den Ausgabelaserstrahl linear zu polarisieren durch Benutzen der Differenz in der Reflektanz aufgrund der Polarisation. 19 bezeichnet einen Laserlichtsensor, d. h. eine thermoelektrische Konvertervorrichtung, wie z. B. eine Thermosäule oder eine photoelektrische Konvertervorrichtung wie z. B. HgCdTe zum Erfassen des Laserstrahls 8, welcher leicht durch den Rückspiegel 14 getreten ist. Das Licht 9, welches zurückgekehrt ist zum Laseroszillator, tritt durch den Spiegel 18 und wird komplett befreit von einer Laserstrahlkomponente durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und wird erfaßt durch den Lichtsensor 1, wie z. B. eine Si Photodiode. Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Lichterfassungssensitivitäten des Lichtsensors 1 und des Lichtsensors 19 und die Übertragungscharakteristik des Wellenlängenauswahlfilters 16, wobei das Licht erfaßt werden kann ohne jegliche Interferenz mit den Sensorsensivitäten, falls der Mittelpunkt der Sensitivität des Lichtsensors 1 im Bereich des sichtbaren Lichts ist, die Sensitivität des Laserlichtsensors 19 im Bereich des infraroten Lichts ist, und der Wellenlängenauswahlfilter 16 vom Übertragungstyp sichtbares Licht ist. Dieser Lichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung, wie z. B. eine Silizium- Photodiode oder eine Kameravorrichtung wie z. B. eine CCD Vorrichtung sein, in der Lichtempfangsvorrichtungen in einer Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Emissionsintensität am Schnittpunkt erfassen und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitivitätsverteilung oder Farbe ( Wellenlänge ) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zu der Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen. Die obige Anordnung erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe und der Erfassung des weiteren Strahls erzeugt am Schnittpunkt und zurückkehrend zum Laseroszillator, und zwar durchführbar zur gleichen Zeit.

Anstelle des Spiegels 18 definiert als dem Strahlteiler bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein weiterer Resonatorspiegel, wie z. B. 17a oder 17b benutzt werden als der Strahlteiler, und der Wellenlängenauswahlfilter 16 und der Lichtsensor 1 sind dahinter angeordnet, um den gleichen Effekt zu erzeugen.

Ausführungsform 3

Fig. 4 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen eines Laseroszillators einer Laserschneidemaschine nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei 20 einen Strahlteiler anzeigt, der angeordnet ist zwischen Resonanzspiegeln in dem Laseroszillator der Laserschneidemaschine. Der Strahlteiler ist hergestellt aus einem Material, z. B. GaAs ( Galliumarsenid zum Durchlassen von etwa 100% des Laserstrahls und Reflektieren von etwa 100% des weiteren Lichts, und kann so angeordnet sein, daß der Einfallswinkel des Laserstrahls der Brewster Winkel zum linearen Polarisieren des Laserstrahls 8 ist.

Das am Schnittpunkt erzeugte Licht 9, das zurückkehrt zum Laseroszillator wird reflektiert durch den Strahlteiler 20, tritt durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und wird erfaßt durch den Lichtsensor 1. Der Laserstrahl 8, der durch den Strahlteiler 20 tritt, tritt leicht durch den Rückspiegel 14 und wird erfaßt durch den Laserlichtsensor 19. Das erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe und die Erfassung des weiteren Lichtes neben dem Laserstrahl erzeugt am Schnittpunkt und zurückkehrend zum Laseroszillator, und zwar gleichzeitig. Der Lichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung, z. B. eine Si Photodiode, oder eine Kameravorrichtung, wie z. B. eine CCD Vorrichtung sein, in der Lichtempfangsvorrichtungen in einer Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität des Lichtes erfassen, das erzeugt wird am Schnittpunkt, und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsteilung oder Farbe (Wellenlänge) der Emission aus dem wirklichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zur Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen.

Ausführungsform 4

Fig. 5 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen eines Laseroszillators einer Laserschneidesmaschine nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei 21 einen Strahldurchgangsspiegel angeordnet zwischen den Resonatorspiegeln im Laseroszillator mit einem Loch im Zentrum, das groß genug ist, um den Laserstrahl 8 hindurchtreten zu lassen, bezeichnet. Das Licht 9, das erzeugt wird am Schnittpunkt und zurückkehrt zum Laseroszillator wird reflektiert durch den Strahldurchgangsspiegel 21, tritt durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und wird erfaßt durch den Lichtsensor 1. Der Wellenlängenauswahlfilter 16 kann eine Kondensorfunktion haben zum Bilden des Bildes des Schnittpunktes auf der Lichtempfangsoberfläche des Lichtsensors 1. Da das Loch im Strahldurchgangsspiegel 21 größer als der Durchmesser des Laserstrahls 8 ist, oszilliert der Laserstrahl 8 zwischen dem Teil-Durchgangsspiegel 13 und dem Rückspiegel 14 ohne behindert zu werden durch den Strahldurchgangsspiegel 21, und ein Teil davon tritt durch den Rückspiegel 14 und wird erfaßt durch den Laserlichtsensor 19. Dies erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe und die Erfassung des Lichts, das verschieden ist vom Laserstrahl, welches erzeugt wird am Schnittpunkt und zurückkehrt zum Laseroszillator, und zwar gleichzeitig. Der Lichtsensor 1 kann ein einzelne Lichtempfangsvorrichtung, wie z. B. ein Si Photodiode oder eine Kameravorrichtung wie z. B. eine CCD Vorrichtung sein, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung oder Farbe ( Wellenlänge ) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zur Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen.

Ausführungsform 5

Fig. 6 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei 32 einen Strahlteiler beispielsweise hergestellt durch Beschichten von ZnSe (Zink-Selenid) oder dergleichen mit einem Vielschichtfilm zum Separieren des Laserstrahls 8, der teilweise geholt wird von dem Rückspiegel 14 des Lasersozillators, und des Lichtes 9 erzeugt am Schnittpunkt und zurückkehrend in den Laseroszillator. 19 bezeichnet einen Laserlichtsensor zum Erfassen des Laserstrahls 8, und 1 stellt einen Lichtsensor dar zum Erfassen des Lichtes 9′, welches vollständig befreit ist von einer Laserstrahlkomponente durch den Wellenlängenauswahlfilter 17 nämlich vom Licht 9. Der obige Entwurf erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe und die Erfassung des Strahls von dem Schnittpunkt durch den Lichtsensor, und zwar gleichzeitig. Der Lichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung, wie z. B. eine Si Photodiode sein, oder eine Kameravorrichtung, wie z. B. eine CCD Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zur Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen.

Der Strahlteiler zum Reflektieren des Laserstrahls 8 und Durchtretenlassen des anderen Lichtes 9 angewendet in der vorliegenden Erfindung kann ersetzt werden durch einen Strahlteiler aus einem Material, wie z. B. GaAs (Gallium- Arsenid), zum Durchlassen des Laserstrahls 8 und Reflektieren des übrigen Lichtes 9, wobei die Positionen des Laserlichtsensors 19 und des Lichtsensors 1 invertiert sind, um den identischen Effekt zu haben.

Ausführungsform 6

Fig. 7 ist ein Anordnungsdiagramm zum Illustrieren einer Laserschneidemaschine nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, wobei 33 eine Integrationskugel zum gleichförmigen Auslöschen des Laserstrahls 8, der teilweise von dem Rückspiegel 14 geholt wird, darstellt. 19 stellt einen Laserlichtsensor dar, welcher die Laserstrahlkomponente von dem Licht, das reduziert wird und/oder gemittelt worden ist durch die Integrationskugel 33, erfassen kann, um die Ausgangsleistung des Laseroszillators zu erfassen. Solche Integrationskugeln sind kommerziell erhältlich, von Labsphere Corporation aus New London, New Hampshire. Das Licht 9, das verschieden ist von dem Laserstrahl erzeugt am Schnittpunkt, zurückkehrend in den Laseroszillator, tretend durch den Rückspiegel 14, und geführt in die Integrationskugel 33, wird erfaßt durch den Filter 16 durch den Lichtsensor 1, der so angeordnet ist, daß der Erfassungsabschnitt gerichtet ist auf die innere Oberfläche der Integrationskugel 33. Diese Anordnung erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgabe durch den Laserlichtsensor 19 und die Erfassung des Lichtes von dem Schnittpunkt des Lichtsensors 1, und zwar gleichzeitig. Weiterhin bieten bei dieser Anordnung die Integrationskugel, welcher den Strahlteiler ersetzt, und jeder Sensor, der an der Integrationskugel angebracht ist, eine preisgünstige kompakte Vorrichtung.

Ausführungsform 7

Fig. 8 ist ein Anordnungsdiagramm zum Illustrieren einer Laserschneidemaschine einer siebenten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Lichtsensor 1 integriert ist mit dem Laserlichtsensor 19 und dem Wellenlängenauswahlfilter 16. Dieser Entwurf erzeugt ebenfalls denselben Effekt wie Ausführungsform 6.

Ausführungsform 8

Fig. 9 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer achten Ausführungsform der Erfindung, wobei 34 einen Spiegel (Strahlteiler) anzeigt, der hergestellt ist aus einem Material, wie z. B. GaAs (Gallium Arsenid) zum Durchlassen des Laserstrahls 8 und Reflektieren des übrigen Lichts 9 zum Separieren des Laserstrahls 8 und des anderen Lichts 9, und er ist angeordnet in der Integrationskugel 33. Die Laserstrahlkomponente tritt durch den Spiegel 34, wird verarbeitet durch die Integrationskugel 33 und wird erfaßt durch den Laserlichtsensor 19. Das Licht 9 verschieden von dem Laserstrahl erzeugt am Schnittpunkt, welches zurückkehrt in den Laseroszillator und aus dem Rückspiegel 14 austritt, wird reflektiert durch einen Spiegel 34, tritt durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und einen Kondensor 35 und wird geführt zu und erfaßt von dem Lichtsensor 1. Dem Lichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung sein, wie z. B. eine Si Photodiode oder eine Kameravorrichtung, wie z. B. eine CCD Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung und Farbe (Wellenlänge) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zu einer Änderung der Intensität am Schnittpunkt erfassen. Diese Anordnung erlaubt die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe durch den Laserlichtsensor und die Erfassung des Lichts von dem Schnittpunkt des Lichtsensors, und zwar durchführbar zur selben Zeit.

Ausführungsform 9

Fig. 10 ist ein Anordnungsdiagramm zum Ziegen einer Laserschneidemaschine nach einer neunten Ausführungsform der Erfindung, wobei 36 einen Filter andeutet, der aus einem Material hergestellt ist, wie z. B. ZnSe ( Zink-Selenid ) zum Reflektieren von etwa 100% des Laserstrahls und Durchlassen des übrigen Strahls zum Separieren des Laserstrahls 8 und des übrigen Lichtes 9, und von dem eine Fläche anliegend der Innenseite der Integrationskugel 33 ähnlich gekrümmt ist wie die innere Oberfläche der Integrationskugel 33. Der Laserstrahls 8 und das andere Licht 9 heraustretend aus dem Rückspiegel 14 werden beide geleitet in die Integrationskugel 33. Der Laserstrahls 8 wird reflektiert und zerstreut in der Integrationskugel 33, und das übrige Licht 9 tritt durch die Integrationskugel 33 und wird geführt zum Lichtsensor 1 durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und den Kondensor 35. Dieser Lichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung, wie z. B. eine Si Photodiode, sein oder eine Kameravorrichtung, wie z. B. eine CCD Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform intregiert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung oder Farbe ( Wellenlänge ) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zu einer Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen. Ebenfalls erlaubt der an der Integrationskugel 33 angeordnete Laserlichtsensor 19 die Erfassung des Laserstrahls zum Überwachen der Laserausgabe und die Erfassung des Lichtes von dem Schnittpunkt mittels des Lichtsensors 1, und zwar zur gleichen Zeit.

Ausführungsform 10

Fig. 11 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer weiteren Laserschneidemaschine nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei 37 eine doppelkonvexe oder eine flachkonvexe Linse hergestellt aus einem Material, wie z. B. ZnSe (Zink- Selenid) darstellt, zum Reflektieren des Laserstrahls 8 und zum Durchlassen des übrigen Lichtes, d. h. den Filter 36 gezeigt in Ausführungsform 9 modifiziert in eine Linsengestalt zum Bieten einer Bilderstellungsfunktion. Da seine Fläche anliegend der Innenseite der Integrationskugel 33 eine konvexe sphärische Oberfläche hat wird die Laserstrahlkomponente von dem Licht erzeugt am Schnittpunkt zurückkehrend zum Laseroszillator austretend aus dem Rückspiegel 14 reflektiert und zerstreut, und der übrige Strahl wird gebündelt durch den Wellenlängenauswahlfilter 16 und wird geführt zum Lichtsensor 1. Dieser Entwurf ermöglicht, daß das tatsächliche Bild des Schnittpunktes geschaffen wird ohne den Kondensor 35, wie angewendet in Fig. 10, und der Laserlichtsensor 19 erlaubt, daß die Laserausgabe erfaßt wird, um den gleichen Effekt wie bei Ausführungsform 9 zu bieten. Der Laserlichtsensor 1 kann eine einzelne Lichtempfangsvorrichtung wie z. B. eine Si Photodiode sein, oder eine Kameravorrichtung oder z. B. eine CCD Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtung in Feldform integriert sind. Die einzelne Vorrichtung kann eine Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Änderung in der Intensitätsverteilung oder Farbe ( Wellenlänge ) der Emission aus dem tatsächlichen Bild des Schnittpunktes zusätzlich zu einer Änderung in der Intensität der Emission am Schnittpunkt erfassen.

Ausführungsform 11

Fig. 12 illustriert die Laserschneidemaschine nach einer elften Ausführungsform, bei der die Linse 37 , wie gezeigt in Ausführungsform 10, angeordnet ist in einer wählbaren Position in der Integrationskugel 33. Die Linse 37 angeordnet wie gezeigt erlaubt, daß das Licht, das verschieden ist vom Laserstrahl, herausgeführt wird vom Licht erzeugt am Schnittpunkt zurückkehrend zum Laseroszillator heraus kommend vom Rückspiegel 14, und zerstreut und gemittelt wird in der Integrationskugel 33, wodurch mehr Licht zum Lichtsensor 1 geführt werden kann. Jedenfalls erlaubt der vorgesehene Laserlichtsensor 19 die Laserstrahlerfassung zur Überwachung der Laserausgabe und die Strahlerfassung vom Schnittpunkt mittels des Lichtsensors 1, und zwar gleichzeitig ausführbar.

Ausführungsform 12

Fig. 13 ist ein Anordnungsdiagramm zum Illustrieren einer Laserschneidemaschine betreffend eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung. Dabei bezeichnet 22 ein Antriebsgetriebe, welches einen Positionskodierer enthält, zum Bewegen eines optischen Kondensorsystems, z. B. der Schneidelinse 3, und zwar in einer Strahlachsenrichtung (vertikal), und welches nicht nur die Schneidelinse antreiben kann, sondern ebenfalls den gesamten Schneidekopf einschließlich der Schneidelinse. 26 bezeichnet einen angetriebenen Rüssel, welcher einen Abstand zwischen dem Werkstück und Rüssel und eine Rüsselgestalt ändern kann. 23 enthält einen Antriebstisch da zum Bewegen des Werkstückes W, 24 bezeichnet einen Schneidegasregeler zum Einstellen eines Schneidegaszustandes, wie z. B. dem Druck, der Strömungsrate, der Art, der Komponenten, etc. von dem Schneidegas. 10 bezeichnet eine NC Vorrichtung einschließlich einer Servoschaltung, welche das Antriebsgetriebe 22, den Antriebstisch 23 und den angetriebenen Rüssel 26 steuert, und mit einer Funktion zum Erzeugen eines Befehlssignals für den Schneidegasregeler 24, den Laseroszillator 12, und 27 bezeichnet eine Laseroszillations-Steuerschaltung zum Umwandeln einer Oszillationslaserausgabe von dem Erfassungssignals des Lichtsensors 9 zum Ausführen einer Rückkoppelungssteuerung, um die Laserausgabe in Überseinstimmung zu bringen mit einem Laserausgabebefehlswert der NC Vorrichtung 10. 25 bezeichnet eine Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung zum Finden von einem Signal der Änderung in der Schnittpunkt Emissionsintensität der Ausgabe erzeugt am Schnittpunkt und erfaßt durch den Lichtsensor 1 in Übereinstimmung mit irgendeinem der Verfahren, wie bereits beschrieben in Ausführungsformen 1-11. In dieser Hinsicht kann die Änderung bestimmt werden über den Lichtführungsweg und den Laseroszillator 12 in dem Fall, daß der Lichtsensor 1 eine einzelne Vorrichtung ist. Alternativ kann die Änderung in der Schnittpunkt-Emissionsintensitätsverteilung oder der Farbe (Wellenlänge) erfaßt werden durch eine Bildverarbeitung in dem Fall, daß der Lichtsensor 1 eine Kameravorrichtung ist. Eine Verarbeitungsschaltung 25 kann ebenfalls benutzt werden zum Durchführen einer Spitzenwerterfassung, eines Vergleichsbetriebs, usw. zum Erzeugen eines Signals für die NC Vorrichtung 10. 28 bezeichnet eine Fern-Anzeigevorrichtung zum Warnen eines Betreibers, der entfernt von der Laserschneidemaschine gelegen ist, daß es einen Vorrichtungsfehler oder dergleichen gibt.

Ein Betrieb wird jetzt beschrieben werden. Während das Werkstück W in einer horizontalen Richtung bewegt wird durch den Antriebstisch 23, wird das Werkstück W bestrahlt mit einem schwachen Laserstrahl von etwa 100 W unter Benutzung eines inaktiven Schneidegases, wie z. B. Stickstoff. Wenn die Schneidelinse 3 oben und unten bewegt wird, tritt eine Emission auf am Punkt der Bestrahlung. Wenn der Brennpunkt der Schneidelinse übereinstimmt mit der Oberfläche, findet eine blaue Emission ( blaue Flamme ) von speziell hoher Helligkeit statt. Fig. 14 zeigt ein Beispiel einer Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe, vorgesehen, wenn die Emission am Bestrahlungspunkt erfaßt durch den Lichtsensor 1 verarbeitet worden ist durch die Lichtsensor-Erfassungssignal Verarbeitungsschaltung 25. Die Intensität der Emission am Punkt der Bestrahlung ändert sich relativ zur Bewegung der Schneidelinse in der Strahlachsenrichtung (vertikal). Wenn der Lichtsensor 21 eine einzelne Vorrichtung ist, wird die Änderung in der Emissionsintensität vom gesamten Bestrahlungspunkt erfaßt, wodurch eine Ausgabe A geschaffen wird. Wenn der Lichtsensor 1 eine Kameravorrichtung ist wird die Emissionsintensitätsverteilung erfaßt, wodurch eine Ausgabe B geschaffen wird angesichts eines Punktes mit einer hohen Helligkeit in der Intensitätsverteilung und eine Ausgabe C geschaffen wird angesichts der Helligkeitsänderung der Strahlwellenlänge (Farbe) erzeugt zur Zeit der blauen Flamme. Bei jeglicher der Ausgaben A, B und C entspricht die Position, an der die Ausgabe maximal ist während der Vertikalbewegung der Schneidelinse, einem Zustand, in dem der Brennpunkt der Schneidelinse mit der Werkstückoberfläche übereinstimmt. Dementsprechend wird angesichts von irgendeiner der Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsausgaben A,B und C eine Brennpunkt-Erfassungssignal gesendet von der Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25 an die NC- Vorrichtung 10, wenn die Ausgabe maximal ist und der zughörige Wert des Positionskodierers in dem Antriebsgetriebe 22 wird gespeichert, wodurch die Position der Schneidelinse, an der die Werkstückoberfläche mit dem Brennpunkt der Schneidelinse übereinstimmt, identifiziert wird, um eine automatische Fokussierungsarbeit durchzuführen. Wenn das optische Kondensorsystem von einem Reflexionstyp ist, z. B. ein parabolischer Spiegel, kann der identische Betrieb ausgeführt werden.

Fig. 15a und 15b sind diagrammatischen Anordnungen zum Illustrieren eines Beispiels des Zustands eines Schnittpunktes durchbohrt an einem Laserschnitt-Startpunkt, erfaßt durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung und bildverarbeitet durch die Lichtsensor-Erfassungsvorrichtung-Verarbeitungsschaltung 25. Am Schnittpunkt beobachtet durch ein Rüsselloch 29, emittiert der gesamte Schnittpunkt Licht wie in (a) vor der Vervollständigung des Durchbohrens, aber nur der äußere Rand des durchgebohrten Lochs emittiert Licht wie (b) nach der Vervollständigung des Durchbohrens. Fig. 16 zeigt ein Beispiel der Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe vorgesehen, wenn das von dem Schnittpunktwert des Durchbohrens erzeugte Licht erfaßt wird durch den Lichtsensor 1 und verarbeitet wird durch die Lichtsensor-Erfassungssignal- Verarbeitungsschaltung 25. Egal, ob der Lichtsensor 1 eine einfache Vorrichtung oder eine Kameravorrichtung ist, die Ausgabe ist ähnlich. Da die Lichtintensität sich reduziert nach der Vervollständigung des Durchbohrens, nimmt der Ausgabepegel ab. Die Vervollständigung des Durchbohrens kann erfaßt werden durch Bestimmen, daß der Ausgabepegel unterhalb eines vorbestimmten spezifizierten Pegels A gefallen ist, welcher empirisch identifiziert worden ist als Indikator für die Vervollständigung des Durchbohrens. Falls die Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe entsprechend der Intensität des Lichts am Schnittpunkt verglichen wird mit dem spezifizierten Pegel A durch eine Vergleichsschaltung vorgesehen in der Lichtsensor-Erfasssungssignal- Verarbeitungsschaltung 25, wird daher ein Vervollständigungssignal des Durchbohrens gesendet von der Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25 an die NC Vorrichtung 10, wenn die Ausgabe unter den spezifizierten Pegel A gefallen ist. Weiterhin kann, falls die NC Vorrichtung 10 den nächsten Betrieb startet beim Empfang des Signals, das Werkstück sequentiell geschnitten werden, ohne das Ändern einer Durchbohrzeit aufgrund dessen, daß die anfängliche Temperatur usw. des Werkstückes voreingestellt sind, und eine Schneidezeit kann gekürzt werden. Ebenfalls erweitert sich, da die Temperatur in der Peripherie des Bestrahlungspunkts unmittelbar bevor Aufblasen während des Durchbohrens stattfindet ansteigt, die Emissionsfläche aufgrund der Wärmestrahlung und die von dem Schnittpunkt emittierte und durch den Lichtsensor erfaßte Lichtintensität steigt an.

Fig. 17 zeigt ein Beispiel des obigen Zustands. Da die Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe ansteigt ansprechend auf einen Anstieg in der Lichtintensität, ist ein spezifizierter Pegel B vorbestimmt als Schwellenwert des Auftretens eines Aufblasens. Als die Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe verglichen wird mit dem spezifizierten Pegel B, wird ein Aufblas-Verhinderungssignal gesendet von der Lichtsensor-Erfassungssignal- Verarbeitungsschaltung 25 an die NC Vorrichtung 10, wenn die Ausgabe den spezifizierten Pegel B überschritten hat und die NC Vorrichtung 10 startet das Steuern der Oszillationsbedingung des Laseroszillators wie z. B. die Ausgabe, die Frequenz und das Arbeitsverhältnis oder den Schneidegasdruck unmittelbar nach Empfang des Signals, und der Ausfall des Durchbohrens aufgrund des Aufblasens kann vermieden werden. Ebenfalls kann, falls ein spezifizierter Pegel C entsprechend der Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsausgabe beim Auftreten eines Aufblasens gesetzt wird, ein Aufblasen, das aufgetreten ist während des Durchbohrausfalls nicht vermieden werden konnte mit dem obigen Verfahren erfaßt werden, und wenn die Information an die NC Vorrichtung 10 gesandt wird, kann ein Betrieb gestoppt werden und der Betreiber kann alarmiert werden bezüglich des Fehlers durch die Fern-Anzeigevorrichtung 28.

Wie oben beschrieben wird, wenn der Schnittpunkt von oben beobachtet werden kann die Emissionsintensität am Schnittpunkt klargemacht und ein S/N Verhältnis (S/N = Signal/Rausch) verbessert sich, wodurch ein Auftreten einer blauen Flamme, eine Vervollständigung eines Durchbohrens und ein Anzeichen des Aufblasens genau erfaßt werden können und eine Signalverarbeitung zur Brennpunkterfassung, eine Erfassung zur Vervollständigung des Durchbohrens und ein Verhindern eines Aufblasens können leicht durchgeführt werden in Vergleich mit der herkömmlichen Vorrichtung.

Fig. 18 ist eine diagrammatische Ansicht zum Illustrieren eines Beispiels des Zustands eines Schnittpunkts während des Laserschneidens, welcher erfaßt worden ist durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung und dessen Erfassungsausgabe bildverarbeitet worden ist durch die Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25. Zusätzlich zur Emission am Laserbestrahlungspunkt wird eine Nut erzeugt durch das Schneiden beobachtet auf der gegenüberliegenden Seite der Vorrückrichtung des Laserstrahls, und eine Emission der Wärmestrahlung von geschmolzenem Metall herabfließend in die Nut wird ebenfalls beobachtet. Wenn sich der Schneidezustand während des Schneidens ändert, ändert sich der Emissionszustand des Schnittpunkts.

Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer Lichtsensor-Erfassungssignal- Verarbeitungsausgabe vorgesehen, wenn ein Fehler wie z. B. Verwerfen, Schnittflächen-Verkratzen, Verbrennen oder Schlacken-Auftreten stattfindet. Egal ob der Lichtsensor 1 eine einzelne Vorrichtung oder eine Kameravorrichtung ist, die Ausgabe ist ähnlich. Wenn solch ein Schnittfehler auftritt, variiert die Emissionsintensität des Schnittpunkts irregular im Vergleich mit dem normalen Zustand, und die Lichtsensor- Erfassungsignal-Verarbeitungsausgabe variiert entsprechend. Daher kann, falls die Lichtsensor-Erfassungssignal- Verarbeitungsausgabe verglichen wird mit vorbestimmten spezifizierten Pegeln D und E und jegliche Änderung nach außerhalb eines Bereichs zwischen solchen spezifizierten Pegeln D und E erfaßt wird, ein Auftreten eines Schnittfehlers identifiziert werden. Falls diese Information gesendet wird an die NC Vorrichtung 10, kann der Betreiber alarmiert werden bezüglich des Auftretens des Schnittfehlers durch die Fern- Anzeigevorrichtung 28. Ebenfalls ermöglicht im allgemeinen, falls der Schnittfehlers während des Schneidens auftritt, die geeignete Einstellung der Oszillationsbedingung, wie z. B. des Strahlmodus, der Ausgabe, der Frequenz und des Arbeitsverhältnis, des Schnittgasdrucks, der Flußrate, des Typs, des Brennpunkts, der Zuführungsrate, der Rüsselhöhe, der Rüsselgestalt usw., daß das Schneiden wieder in einen geeigneten Zustand gebracht wird und der Schnittfehler verbessert wird. Deshalb werden, falls Einstellungsgrößen der Oszillationsbedingung, wie z. B. der Strahlmodus, die Ausgabe, die Frequenz und das Arbeitsverhältnis, der Schneidegasdruck, die Strömungsrate, der Typ, die Brennposition, die Zuführungsrate, die Rüsselhöhe, die Rüsselgestalt usw. im voraus gespeichert werden in der NC Vorrichtung 10 gemäß dem Auftretenstatus solch eines Schnittfehlers, die Einstellungsgrößen eingestellt unter dem Befehl der NC Vorrichtung 10 zusammen mit der Erfassung des Schnittpunktzustandes durch den Lichtsensor 1, und der Schnittfehler kann automatisch verbessert werden.

Fig. 20 ist ein Flußdiagramm für die Verarbeitung der automatischen Schnittfehlerverbesserung. Wenn der Lichtsensor 1 eine Kameravorrichtung ist und ihre Ausgabe bildverarbeitet wird durch die Lichtsensor-Erfassungsausgabe- Verarbeitungsschaltung 25 kann die Änderung in der Verteilung der Emissionsintensität am Schnittpunkt identifiziert werden. Daher kann die Schneidebedingung detaillierter überwacht werden als bei der Erfassung der Änderung der Lichtintensität. Ebenfalls können, da eine Temperaturverteilung usw. am Schnittpunkt identifiziert werden können, andere Verarbeitungen als Schneiden, wie z. B. Härten und Schweißen, in ähnlicher Weise automatisiert werden.

Wenn der am Schnittpunkt erzeugte und zum Laseroszillator zurückgekehrte Strahl erfaßt wird durch den Lichtsensor (Schritt S101) wird die resultierende Erfassungsausgabe signalverarbeitet (Schritt S102). Falls das Licht innerhalb bestimmter oberer und unterer spezifizierter Pegel (D und E) liegt , wird ein normales Schneiden durchgeführt; falls sie jedoch die Pegel durchbrechen, wird das Auftreten eines Schnittfehlers bestimmt (Schritt S103). Aus dem obigen Beispiel ist ersichtlich, daß, falls die Laserschneidemaschine gesteuert wird gemäß dem Resultat solch einer Verarbeitung, wie oben beschrieben, ein Fokussieren, eine Erfassung der Vervollständigung eines Durchbohrens, eine Erfassung eines Aufblasens, eine Schnittfehlererfassung, eine Schnittfehlerverbesserung ausgeführt werden können, das Schneiden automatisiert werden kann und ein unbemannter Betrieb durchgeführt werden kann (Schritt S104).

Ausführungsform 13

Fig. 21 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, wobei 40 eine Lichteinheit andeutet, deren erzeugtes Licht parallel gemacht wird durch eine Linse 41 eingeführt wird in den Laseroszillator 12, durch einen Strahlteiler 42, den Laseroszillator 12, den Lichtführungsweg, die Schneidelinse 3 und das Rüsselloch 29 passiert und die Schnittoberfläche des Werkstücks W beleuchtet. Die durch das Licht der Lichteinheit 40 beleuchtete Schnittoberfläche wird erfaßt durch das Rüsselloch 29 durch den Lichtsensor unter Benutzung der Kameravorrichtung mit irgendeinem der Verfahren der Ausführungsform 1-5 und 8-10, und seine Ausgabe wird bildverarbeitet durch die Lichtsensor-Erfassungsignal- Verarbeitungsschaltung 25 zum Erfassen einer Schnittweg- Markierungslinie 43 äquivalent zu einem vorgesehenen Schnittweg auf der Oberfläche des Werkstücks W. Fig. 22 zeigt ein Beispiel des obigen Schnitts. Hierbei wird ein Rüsselzentrum 44 relativ zum Rüsselloch 29 gefunden von dem Bild, und ein Antriebsbefehl wird gesendet von der NC Vorrichtung 10 an den Antriebstisch 23, so daß das Rüsselzentrum gelegen ist auf der Schnittweg-Markierungslinie 43 zum Ermöglichen eines Kopierbetriebs und Positionieren entlang der Schnittweg- Markierungslinie 43, wodurch eine Form ausgeschnitten werden kann ohne ein Formprogramm mit einem geschriebenen Schnittweg, welcher an die NC Vorrichtung eingegeben wird.

Die Erfassung der Schnittweg-Markierungslinie 43 vorgesehen auf der Oberfläche des Werkstücks W, und der Kopierbetrieb können durchgeführt werden, während gleichzeitig das Werkstück W bestrahlt wird mit dem Laserstrahl und geschnitten wird oder ein Lehrbetrieb kann zunächst ausgeführt werden nur durch den Kopierbetrieb und das Werkstück kann folgend auf der Basis der erzeugten Lehrdaten geschnitten werden.

Wenn weiterhin der Antriebstisch 23, welcher benutzt wird, ein dreidimensionaler Schneidetisch mit einer Rotationswelle zusätzlich zu einer horizontalen Verstellung ist, kann der Kopierbetrieb der Schnittweg-Markierungslinie 43 vorgesehen auf einem dreidimensionalen festen Körper durchgeführt werden und eine Lehrbetriebsarbeit, welche manuell durchzuführen war, wird automatisiert, was die Bearbeitungszeit drastisch reduziert. Es wird erkannt werden, daß der Ablenkspiegel 11 in dem Lichtführungsweg benutzt werden kann als ein Strahlteiler zum Reflektieren des Laserstrahls und Durchlassen des übrigen Strahls und die Lichteinheit 40 in dieser Position angeordnet sein kann um das Werkstück W zu beleuchten, und dabei den identischen Effekt zu erzeugen. Ebenfalls bei Ausführungsform 12 kann die Lichteinheit hinzugefügt werden zum Beleuchten des Schnittpunkts während des Schneidens zur Erfassung.

Ausführungsform 14

Fig. 23 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die Schnittfläche beleuchtet wird durch einen Werkstück-W-Beleuchtungsmechanismus ähnlich demjenigen in Ausführungsform 13 und das Licht erfaßt wird durch den Lichtsensor 1 von der Kameravorrichtung mit einem der Erfassungsverfahren mit den Ausführungsformen 1-10 und seine Ausgabe bildverarbeitet wird durch die Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25, um die Beziehung zwischen dem Rüsselloch 29 und der Position eines Schnittpunkts 45 bestrahlt durch den Laserstrahl zu identifizieren. Fig. 24 zeigt ein Beispiel des obigen. Das Rüsselzentrum 44 relativ zum Rüsselloch 29 ergibt sich aus dem Bild, der Versetzungswert des Schnittpunkts 45 relativ zum Rüsselzentrum 44 wird erfaßt, ein Kompensationswert für die Korrektur dieses Versetzungswertes wird eingegeben an einen Fehlausrichtungs-Kompensator 46, und der Rüssel 4 oder die Schneidelinse 3 wird bewegt, um das Rüsselzentrum 44 mit dem Schnittpunkt 45 in Übereinstimmung zu bringen, wodurch eine Kompensation für die Fehlausrichtung des Rüssels und der Schneidelinse relativ zum Laserstrahl, welche manuell durchzuführen war, automatisch in einer kurzen Zeit durchgeführt werden kann. Ebenfalls kann, da das gesamte Rüsselloch beobachtet wird, eine Deformation und ein Verstopfen des Rüssellochs erfaßt werden.

Ausführungsform 15

Fig. 25 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung, wobei 47 einen Laseroszillator zum Erzeugen eines sichtbaren Laserstrahls, wie z. B. einen HeNe (Helium Neon) Laser anzeigt. Der HeNe Laserstrahl, der in Oszillation versetzt wird, wird reflektiert durch den Strahlteiler 42 und eingeführt in den Laseroszillator 12 koaxial mit dem Laserausgabestrahl und wird weiterhin angelegt an das Werkstück W über den Strahlführungsweg. Der HeNe Laserstrahl, welcher angelegt wird, wird reflektiert auf die Oberfläche des Werkstücks W, tritt durch den Lichtführungsweg erneut, kehrt in den Laseroszillator 12 zurück, tritt weiterhin durch den Rückspiegel 14 im Laseroszillator und den Strahlteiler 42 und wird eingeführt in den Lichtsensor 1. Dieses Rücklicht wird erfaßt durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung nach irgendeinem der Erfassungsverfahren in Ausführungsformen 1-10, und seine Ausgabe wird bildverarbeitet durch die Lichtsensor- Erfassungsausgabe-Verarbeitungsschaltung 25 zum Schaffen von Information über den Versatz der Strahlachse aufgrund von Neigungen des Ablenkspiegels 11 in dem Lichtführungsweg und der Resonatorspiegel 17a, 17b usw. Die Korrektur der Neigungen des Ablenkspiegels 11 im Lichtführungsweg und der Resonatorspiegel 17a, 17b etc. auf der Basis der Information erlaubt, daß der Versatz der Strahlachse korrigiert wird. Ebenfalls wird die Information über den Versatz der Strahlachse ausgegeben von der Lichtsensor-Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25 eingegeben an eine Spiegelneigung durch Korrekturschaltung 48, und ein Korrekturwert wird gesendet von der Spiegelneigungs- Korrekturschaltung 48 an einen Spiegelneigung-Korrektor 49, welche die Neigungen des Spiegels vorgesehen in Ablenkspiegel 11 in dem Lichtführungsweg und die Resonatorspiegel 17a, 17b usw. elektrisch korrigiert, um automatisch eine Kompensation für den Versatz der Strahlachse aufgrund der Neigungen der Spiegel zu schaffen.

Ausführungsform 16

Fig. 26 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei 51 einen Sensor andeutet, welcher plaziert ist unmittelbar vor dem Lichtsensor 1 nach einem der Verfahren in Ausführungsformen 1- 5 und 8-10 und bewegt werden kann in der Strahlachsenrichtung durch ein Linsenantriebsgetriebe 50 zum Ändern einer Brennpunktdistanz. Durch Anordnen eines Lichtmechanismus ähnlich dem einem in Ausführungsform 13, tritt der Strahl, der reflektiert wird durch das beleuchtete Objekt und heraustritt aus dem Rückspiegel 14, in den Laseroszillator, durch den Kondensor 51 und wird eingeführt in den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung. Durch Bewegen des Kondensors 51 mittels des Linsenantriebsgetriebes 50 wird die Brennposition geändert in zutreffenderweise von der Oberfläche des Werkstücks W zur Schneidelinse 3, dem Ablenkspiegel 11 und den Resonanzspiegeln 13, 17a, 17b im Laseroszillator, wodurch die Zustände der Oberflächen durch den Lichtsensor 1 beobachtet werden können. Durch Bildverarbeiten seiner Ausgabe durch die Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25 können die Kontamination und eine Beschädigung der optischen Teile, wie z. B. der Schneidelinse, des Ablenkspiegels und der Resonatorspiegel erfaßt werden, wodurch die Laserschneidemaschine eine Selbstdiagnosefunktion haben kann. Es wird ebenfalls erkannt werden, daß die Brennpunktsbewegungsfunktion des Kondensors 51 und des Linsenantriebsgetriebes 50 wie gezeigt in Fig. 24, angewendet werden kann in den Ausführungsformen 12-15.

Ausführungsform 17

Fig. 27 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine einer siebzehnten Ausführungsform der Erfindung, wobei 52 einen Abstandssensor anzeigt bestehend aus einem Sensor integriert mit einem Lasergenerator, Ultraschallgenerator, Infrarotstrahlgenerator oder dergleichen zum Messen eines Abstandes von hinter dem Rückspiegel 14 bis zur Werkstückoberfläche über den Laseroszillator und den Lichtführungsweg. Dies erlaubt, daß der Abstand von der Schneidelinse zur Werkstückoberfläche präzise erfaßt werden kann mit hoher Geschwindigkeit und die Brennposition der Schneidelinse 3 aufgrund der unebenen Oberfläche des Werkstückes und die Änderung der Dicke der Werkstückoberfläche genau während des Schneidens folgen kann, was ein genaues Schneiden gewährleistet.

Ausführungsform 18

Fig. 28 ist ein Anordnungsdiagramm zum Zeigen einer Laserschneidemaschine nach einem letzten Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung, wobei 53 eine Helligkeitsverteilung des auf der Oberfläche erzeugten Lichts durch die Anwendung des Laserstrahls geeigneter Ausgabe auf die Schnittoberfläche anzeigt. Die Helligkeitsverteilung 50 wird erfaßt durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung nach irgendeinem der Verfahren nach einer Ausführungsform 1-10 und seine Ausgabe wird bildverarbeitet durch die Lichtsensor- Erfassungssignal-Verarbeitungsschaltung 25. Die Helligkeitsverteilung 50 entspricht fast der Energieintensitätsverteilung 54 des Laserstrahls im Querschnitt an der Schnittoberfläche. Dementsprechend kann der Strahlmodus beurteilt werden aus der Energieintensitätsverteilung des Laserstrahls vorgesehen wie oben beschrieben. Während die Helligkeitsverteilung 50, welche übertragen wird an die NC Vorrichtung 10 und darin angezeigt wird, geprüft wird, werden die Resonatorspiegel des Laseroszillators 12 ausgerichtet, um den optimalen Strahlenmodus aufrechtzuerhalten. Alternativermaßen kann eine Ausrichtung durchgeführt werden unter Benutzung aktiver Halterungen 55 bestehend aus einer Vielzahl von Aktuatoren eingepaßt an die Resonanzspiegel 13, 17a, 17b, 14 zur Feineinstellung der Resonatorspiegelwinkel und eines Controllers 56 davon zum Aufrecherhalten des optimalen Strahlmodus.

Dabei sind die obigen Ausführungsformen, beschrieben für die Laserschneidemaschinen nicht begrenzt auf diese und können angewendet werden auf jegliche Vorrichtungen zum Veranlassen, daß ein Laserstrahl auf ein Objekt fällt, welches zu bestrahlen ist, zum Erzeugen identischer Effekte.

Da die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben konstruiert ist, werden die folgenden Effekte erzeugt.

Der Strahl der Wellenlänge verschieden von der Wellenlänge des Strahls, der erzeugt wird am Schnittpunkt auf dem Werkstück und zurückkehrt in den Oszillator, wird erhalten von dem Rückspiegel des Resonators zur Laserresonanz oder jeglichem anderen Spiegel zur Außenseite des Resonators und der erhaltene Strahl wird erfaßt durch den Lichtsensor, wodurch der Lichtsensor und der Spiegel nicht neben dem Schneidekopf angeordnet sein müssen und nicht mit dem Betrieb interferieren. Ebenfalls wird verhindert daß der Sensor, der Spiegel oder die Linse, welche das Erfassungssystem darstellen, kontaminiert werden von Sputter oder Rauch oder erhitzt werden durch den starken Laserstrahl zum Schneiden, was in einer längeren Lebensdauer resultiert. Da ebenfalls der Schnittbereich von oben gesehen werden kann, kann ein hinreichendes Lichtvolumen geschaffen werden, ist die Erfassungssensitivität hoch und wird eine große Menge von Information gegeben. Weiterhin muß der Sensormechanismus nicht vorgesehen sein für alle Schneideköpfe, die gemäß dem Schneiden ausgetauscht werden, wodurch der Preis der Vorrichtung reduziert ist.

Ebenfalls ist der Strahlteiler zum Durchlassen der Laserstrahls und Reflektieren des anderen Strahls angeordnet zwischen irgendeinem der Vielzahl von Resonatorspiegeln für Laserresonanz, der Strahl der Wellenlänge verschieden von der Wellenlänge des Laserstrahls zurückkehrend in den Laseroszillator wird erhalten außerhalb des Resonators und der Strahl wird erfaßt durch den Lichtsensor, wodurch die Sensoreinheit eingeordnet sein kann innerhalb des Laseroszillators, zum Reduzieren der Größe der gesamten Vorrichtung.

Ebenfalls ist der Srahldurchlaßspiegel mit einem Mittenloch, das groß genug ist zum Durchtretenlassen des Laserstrahls, angeordnet zwischen irgendeinem der Vielzahl von Resonatorspiegeln für die Laserresonanz, der Strahl der Wellenlänge verschieden von der Wellenlänge des Laserstrahls zurückkehrend in den Laseroszillator wird erhalten außerhalb des Resonators und der Strahl wird erfaßt durch den Lichtsensor, wodurch der Rückkehrstrahl erfaßt werden kann, ohne daß die Intensität und der Modus des Laserstrahls widrig beeinflußt werden, und die Sensoreinheit kann innerhalb des Laseroszillators angeordnet sein, um die ganze Vorrichtung in der Größe zu reduzieren.

Ebenfalls kann zusätzlich zum obigen Design, wenn ein Teil des im Laseroszillator erzeugten Laserstrahls erhalten wird von dem Spiegel des Resonators zur Laserresonanz und der Lichtsensor zum Erfassen des geholten Laserstrahls vorgesehen ist, die Laserausgabe überwacht werden.

Ebenfalls werden der Strahl der Wellenlänge verschieden von der Wellenlänge des Laserstrahls zurückkehrend in den Laseroszillator und ein Teil des Laserstrahls erzeugt in dem Laseroszillator erhalten von dem Rückspiegel des Resonators zur Laserresonanz nach außerhalb des Resonators, und die Integrationskugel zum Zerstreuen und Auslöschen der Strahlen in gleichförmiger Weise, der Laserlichtsensor zum Erfassen des ausgelöschten Laserstrahls und der Lichtsensor zum Erfassen des Strahls verschieden von dem Laserstrahl sind vorgesehen, wodurch das Überwachen der Laserausgabe und die Erfassung des zurückkehrenden Strahls von dem Schnittpunkt zur gleichen Zeit ausgeführt werden können und die Maschine im Preis und in der Größe reduziert werden kann.

Ebenfalls ist der Strahlteiler zum Separieren der Laserstrahlkomponente und des anderen Strahls von dem in die Integrationskugel übertragenen Strahl vorgesehen, der Laserlichtsensor ist installiert zum Erfassen des Laserstrahls, der abgeteilt wird durch den Strahlteiler und darauffolgend zerstreut und ausgelöscht wird in der Integrationskugel, und der Lichtsensor ist installiert zum Erfassen des Strahls verschieden von dem Laserstrahl, der abgeteilt wird durch den Strahlteiler, wodurch der Strahl verschieden von dem Laserstrahl geführt werden kann in den Lichtsensor in effizienter Art und Weise, ohne daß die Gleichförmigkeit des Laserstrahls in der Integrationskugel gestört wird, und das tatsächliche Bild am Schnittpunkt kann beobachtet werden.

Ebenfalls ist der Strahlteiler entworfen zum Reflektieren und Zerstreuen auf seiner inneren Oberfläche der Laserstrahlkomponente von dem in die Integrationskugel übertragenen Strahl und zum Durchlassen des restlichen Strahls und angeordnet auf der inneren Oberfläche der Integrationskugel, der Lichtsensor installiert zum Erfassen des Strahls tretend durch den Strahlteiler und der Laserlichtsensor installiert zum Erfassen des Laserstrahls, der gestreut und verarbeitet wird in der Integrationskugel, wodurch dieselben Effekte wie bei den vorherigen Entwürfen erzeugt werden können.

Ebenfalls kann, wenn der Lichtsensor entworfen ist zum Erfassen der Änderung in der Intensität, einer Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des Strahls am Schnittpunkt zum Erfassen der Brennposition das, das Fokussieren des optischen Kondensorsystems relativ zum Werkstück genau und leicht durchgeführt werden.

Ebenfalls kann, wenn der Laserlichtsensor entworfen ist zum Erfassen der Änderung in der Intensität, der Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des Strahls am Schnittpunkt zum Erfassen der Vervollständigung und eines Fehlers des Durchbohrens am Schnittstartpunkt, die Schnittzeit reduziert werden.

Ebenfalls kann, wenn der Lichtsensor entworfen ist zum Erfassen der Änderung in der Intensität, in der Intensitätverteilung, oder einer Wellenlänge des Strahls am Schnittpunkt zum Erfassen des Schnittzustandes des Laserschneidens, wie z. B. Schneiden, Schweißen und Härten, das Auftreten eines Schnittfehlers vermieden werden.

Zumindest eine der Schaltungen zum Erfassen der Brennposition auf der Basis der Änderung in der Intensität, Intensitätsverteilung oder Wellenlänge des durch den Lichtsensor erfaßten Strahls, der Schaltung zum Erfassen der Vervollständigung des Durchbohrens oder eines Fehlers während des Durchbohrens auf der Basis desselben oder die Schaltung zum Erfassen der Schnittbedingung auf der Basis desselben ist vorgesehen und zumindest eine der Laseroszillationsbedingung des Schnittgaszustandes, der Brennpunktposition, der Zuführungsrate und des Rüsselstatus wird gesteuert unter der Steuerung des Signals der Schaltung, wodurch das Schneiden automatisiert werden kann und ein unbeaufsichtigter Betrieb erhalten werden kann.

Ebenfalls wird die Schnittoberfläche beleuchtet von hinter dem Rückspiegel im Laseroszillator über den Lichtführungsweg, ihr reflektiertes Licht wird erfaßt durch den Lichtsensor hinter dem Laseroszillator und ihr Bild wird verarbeitet, wodurch eine Information über den Schnittweg geschaffen auf dem Werkstück gelesen werden kann, ein Kopierbetrieb durchgeführt werden kann entlang dieses Weges, und ein Formschneiden durchgeführt werden kann ohne ein Formschneideprogramm das im voraus eingegeben worden ist.

Ebenfalls sind die Schaltung zum Erfassen des Strahlachsenversatzes des Laserstrahls auf der Basis der Positionsbeziehung erfaßt durch den Lichtsensor mit dem Rüsselloch im Vorderende des Schnittkopfes und der Kompensatoreinrichtung zum Kompensieren der Fehlausrichtung des Rüssels des optischen Kondensorsystems relativ zum Laserstrahl unter der Steuerung des Signals der Schaltung vorgesehen zum automatischen Einstellen der Position der Laserstrahlachse relativ zum Rüsselloch in dem Schneidekopf.

Ebenfalls wird der sichtbare Laserstrahl angewendet von hinter dem Rückspiegel im Laseroszillator, und die Position des sichtbaren Laserstrahls reflektiert durch das Werkstück wird erfaßt, wodurch der Strahlachsenversatz aufgrund der Neigungen des Lichtführungswegspiegels und der Resonanzspiegel erfaßt werden kann zum automatischen Einstellen der Neigungen des Lichtführungswegspiegels und der Resonatorspiegel.

Ebenfalls sind der Kondensor mit einem variablen Brennpunkt, der Lichtsensor und der Wellenlängenauswahlfilter angeordnet hinter dem Rückspiegel im Laseroszillator, wodurch die Kontamination und eine Beschädigung der optischen Teile wie z. B. der Schneidelinse und des Ablenkspiegels im Lichtführungsweg und der Resonatorspiegel erfaßt werden kann und die Vorrichtung eine Selbstdiagnose haben kann.

Ebenfalls ist der kontaktlose Abstandssensor vorgesehen hinter dem Rückspiegel im Laseroszillator, und die Entfernung bis zur Schnittoberfläche wird gemessen, wodurch die Entfernung zwischen der Schneidelinse und der Werkstückoberfläche eingestellt werden kann, um stets die höchste Schneide- Funktionsfähigkeit zu bieten, was die Schneide- Funktionsfähigkeit verbessert.

Weiterhin wird die Helligkeitsverteilung des Laserstrahls, angelegt an die Schnittfläche erfaßt durch den Lichtsensor angeordnet hinter dem Rückspiegel im Laseroszillator, wodurch der Modus des Laserstrahls erfaßt werden kann, um eine hohe Strahlqualität zu steuern und aufrecht zu erhalten.

Claims (25)

1. Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem optischen System zum Formen eines Laserstrahls erzeugt durch einen Laseroszillator zur Bestrahlung auf ein Werkstück zum Bearbeiten des Werkstücks mit dem Laserstrahl an Verarbeitungspunkten, wobei das Verarbeiten in der Erzeugung Sekundärlichts an einem Verarbeitungspunkt resultiert, wobei der Laseroszillator einen Resonator mit einer Vielzahl von Spiegeln hat, umfassend:
eine erste Einrichtung zum Richten des Sekundärlichts in den Resonator zum Anlegen an zumindest einen der Spiegel;
eine Sekundärlicht-Richtungseinrichtung zum Richten des Sekundärlichts von einer Position innerhalb des Resonators zu einem Ort außerhalb des Resonators; und
einen Sekundärlichtsensor zum Erfassen des Sekundärlichts, das gerichtet wird durch die Sekundärlichtrichtungseinrichtung.

2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Laserstrahl-Richtungseinrichtung zum Richten zumindest eines Teils des in dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls von einer Position innerhalb des Resonators an einen Ort außerhalb des Resonators; und
einen Laserlichtsensor zum Erfassen des Laserstrahls gerichtet durch die Laserstrahl-Richtungseinrichtung.

3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlicht-Richtungseinrichtung zumindest einen der Vielzahl von Spiegeln, welcher arbeitet, um zumindest entweder (i) den Laserstrahl durchzulassen und das Sekundärlicht zu reflektieren oder (ii) das Sekundärlicht durchzulassen und den Laserstrahl zu reflektieren, umfaßt.

4. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlicht-Richtungseinrichtung den Strahlteilerumfaßt, um zumindest entweder (i) den Laserstrahl durchzulassen und das Sekundärlicht zu reflektieren oder (ii) das Sekundärlicht durchzulassen und den Laserstrahl zu reflektieren.

5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlicht-Richtungseinrichtung einen Strahldurchlaßspiegel umfaßt mit einem Loch zum zumindest (i) Durchlassen des Laserstrahls und Reflektieren des Sekundärlichts oder (ii) Durchlassen des Sekundärlichts und Reflektieren des Laserstrahls.

6. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärlicht-Richtungseinrichtung und die Laserstrahl-Richtungseinrichtung zumindest einen gemeinsamen Spiegel umfassen und die Vorrichtung weiterhin umfaßt:
eine Integrationskugel mit einer inneren Oberfläche zum gleichförmigen Zerstreuen und Verarbeiten zumindest des Teils des Laserstrahls oder des Sekundärlichts, was zur Außenseite des Laseroszillators durchgelassen wird;
wobei zumindest einer von entweder dem Laserlichtsensor oder dem Sekundärlichtsensor arbeitet um zumindest einen zu erfassen von dem Laserstrahl oder dem Sekundärlicht, nach Verarbeiten durch die Integrationskugel.

7. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler angeordnet in der Integrationskugel zum Separieren des Laserstrahls und des Sekundärlichts.

8. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler darstellend einen Teil der Integrationskugel zum Veranlassen, daß zumindest ein Teil des Laserstrahls, der übertragen wird ins Innere der Integrationskugel, reflektiert und zerstreut wird durch die innere Oberfläche davon und das Sekundärlicht durch die Kugel tritt.

9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen der Brennposition des optischen Systems auf der Basis von zumindest einem der Änderungen in der Intensität, oder der Intensitätsverteilung oder Wellenlänge des durch den Sekundärlichtsensor erfaßten Lichts.

10. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen von zumindest einem einer Vervollständigung eines Durchbohrens oder einem Fehler während des Durchbohrens auf der Basis von zumindest einem von Änderungen in der Intensität oder Intensitätsverteilung oder Wellenlänge des Lichts, das erfaßt wird durch den Sekundärlichtsenor.

11. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung zum Erfassen eines Schneidestatus auf der Basis von zumindest einem von Änderungen in der Intensität oder Intensitätsverteilung oder einer Wellenlänge des durch den Sekundärlichtsensor erfaßten Lichtes.

12. Laserverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlicht-Richtungseinrichtung einen Rückspiegel des Resonators umfaßt.

13. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lichteinheit zum Erzeugen eines Lichtstrahls koaxial mit dem Laserstrahl, einen Strahlteiler zum Separieren des reflektierten Lichts des Strahls erzeugt durch die Lichteinheit und reflektiert von der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks und Sekundärlicht, eine Detektoreinrichtung zum Erfassen der bearbeiteten Oberfläche ansprechend auf den Sekundärlichtsensor und eine Steuereinrichtung ansprechend auf die Detektoreinrichtung zum Ausführen einer Kopiersteuerung entlang des Bearbeitungsweges.

14. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Schneidekopf mit einem Rüsselloch und einem Vorderende umfaßt und weiterhin eine Detektoreinrichtung umfaßt zum Erfassen des Strahlachsenversatzes des Laserstrahls gemäß der positionellen Beziehung zwischen dem Strahl erfaßt durch den Sekundärlichtsensor und dem Rüsselloch und dem Vorderende des Schneidekopfes und eine Kompensatoreinrichtung zum Kompensieren der Fehlausrichtung des Rüssellochs und des optischen Systems relativ zum Laserstrahl ansprechend auf die Detektoreinrichtung.

15. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Laseroszillator für sichtbares Licht zum Erzeugen eines sichtbaren Laserstrahls von hinter dem Rückspiegel koaxial mit dem Laserstrahl, einen Strahlteiler zum Separieren des sichtbaren Laserstrahls reflektiert durch die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks und zurückkehrend in den Laseroszillator und des Sekundärlichts; eine Detektoreinrichtung ansprechend auf den sichtbaren Laserstrahl empfangen durch den Laserlichtsensor zum Erfassen von zumindest einem eines Strahlachsenversatzes, Neigungen des Resonatorspiegel oder eines Lichtführungswegspiegels zum Führen des Laserstrahls zum Werkstück, und eine Kompensatoreinrichtung zum Ändern der Neigung der Spiegel ansprechend auf die Detektoreinrichtung zum Kompensieren des Strahlachsenversatzes.

16. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kondensor zum Formen des Sekundärlichts zur Erfassung durch den Sekundärlichtsensor und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Kondensor in einer Strahlachseneinrichtung zum Vorsehen eines variablen Brennpunktes.

17. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Abstandssensor angeordnet hinter dem Rückspiegel des Resonators zum Erfassen eines Abstands bis zu einer bearbeiteten Oberfläche und ein Antriebsgetriebe zum Antreiben eines optischen Kondensorelements zum Sammeln des Laserstrahls in der Strahlachsenrichtung entsprechend des durch den Abstandsensors erfaßten Abstands.

18. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung zum Erfassen des Strahlenmodus des Laserstrahls gemäß dem Erfassungssignal des Sekundärlichtsensors, einen aktiven Halterungsmechanismus zum Einstellen der Winkel der Resonatorspiegel und eine Steuereinrichtung zum Steuern der aktiven Halterungsmechanismen entsprechend dem Resultat der Erfassung durch die Detektoreinrichtung zum Schaffen einer Strahlenmoduskompensation.

19. Laserbearbeitungsverfahren zur Benutzung in einer Laserbearbeitung mit den Schritten:
Erzeugen eines Laserstrahls innerhalb eines Laseroszillators und Richten des Strahls auf eine Werkstückoberfläche zum Bearbeiten, wobei das Bearbeiten Sekundärlicht erzeugt;
Empfangen des Sekundärlichts des Laseroszillators;
Richten des Sekundärlichts von innerhalb des Oszillators an einen Ort außerhalb des Oszillators;
Erfassen des Sekundärlichts; und
Benutzen des Sekundärlichts zum Steuern des Bearbeitens.

20. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Benutzens zumindest eine der folgenden Schritte umfaßt:

• a) Erfassen der Brennposition eines laseroptischen Systems;
• b) Erfassen der Vervollständigung des Durchbohrens;
• c) Erfassen eines Durchbohrfehlers; und
• d) Erfassen eines Bearbeitungsstatus.

21. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Benutzens zumindest einen der folgenden Schritte umfaßt:

• a) Steuern der Laseroszillator-Oszillationsbedingung;
• b) Steuern des Schneidegaszustandes;
• c) Steuern der Brennpunktposition des Laserstrahls;
• d) Steuern einer Zuführungsrate; und
• e) Steuern eines Rüsselstatus.

22. Laserverarbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Benutzens umfaßt:
Steuern einer Bewegung entlang eines Bearbeitungsweges des Werkstückes.

23. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet daß der Schritt des Benutzens die folgenden Schritte umfaßt:

• 1) Benutzens des Ausgabesignals eines Lichtsensors zum Erfassen des Versatzes von zumindest einem eines Schneidekopfrüssels und eines optischen Systems von der Strahlachse des Laserstrahls; und
• 2) Kompensieren für den Versatz von zumindest einem des Rüssels oder des optischen Systems von der Strahlachse des Laserstrahls.

24. Laserverarbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Benutzens folgende Schritte umfaßt:

• 1) Benutzen des Ausgabesignals eines Lichtsensors zum Erfassen der Neigung von zumindest einem eines Resonatorspiegels und eines Lichtführungswegspiegels; und
• 2) Ändern der Neigung von zumindest einem des Resonatorspiegels und dem Lichtführungswegspiegel zum Kompensieren für den Strahlachsenversatz.

25. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Benutzens folgende Schritte umfaßt

• 1) Benutzen des Ausgabesignals des Lichtsensors zum Erfassen des Strahlmodus des Laserstrahls; und
• 2) Steuern von zumindest einem aktiven Halterungsmechanismus zum Kompensieren für den Strahlmodus.