DE4336136C2 - Laserbearbeitungsvorrichtung und -verfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind in DE 30 50 326 C2 beschrieben. Es wird vorgeschlagen, das von einer Bearbeitungsstelle reflektierte Laserlicht an den Resonator zurückzuführen und anschließend durch einen Detektor zu erfassen, in dem ein Bild des bestrahlten Objekts erzeugt wird.

In DE 41 06 008 A1 wird vorgeschlagen, zum Erkennen von Schweißfehlern an der Bearbeitungsstelle emittiertes Licht zu zwei optoelektrischen Empfängern zu leiten, die an der Bearbeitungsstelle angeordnet sind und eine Auswertevorrichtung beaufschlagen, in der Daten über den Status des Werkstücks gewonnen werden.

In JP 2-179374 A wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung beschrieben, mit der eine Zerstörung optischer Bauteile durch eine übermäßig starke Zunahme der Leistung im Laseroszillator vermieden werden soll.

In JP 61-219489 wird ein Verfahren zum Steuern und Stabilisieren eines durch einen Laseroszillator abgegebenen Laserstrahls beschrieben.

Bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserstrahl muß der Schnittzustand des Werkstücks fortlaufend überwacht werden, um die für das Durchbohren am Startpunkt des Schneidvorgangs erforderliche Zeit zu reduzieren, um ein Aufblasen während des Bohrvorgangs zu verhindern und um einen Schnittfehler zu vermeiden, beispielsweise ein Verwerfen, Verbrennen oder ein Verfestigen der Schlacke. Hierfür ist eine Vorrichtung zum Erfassen und Überwachen eines Strahls erforderlich, der auf der Schnittoberfläche des Werkstücks während des Schneidvorgangs erzeugt wird.

Die Fig. 26 zeigt eine Detektorvorrichtung für sichtbares Licht für eine bekannte Laserbearbeitungsvorrichtung, die beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-4-91880 oder in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei-4- 105780 beschrieben ist. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Lichtsensor mit einer photoelektrischen Vorrichtung oder einer Kameravorrichtung, das Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Schneidkopf, das Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine Schneidlinse, das Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine Düse, das Bezugszeichen 5 kennzeichnet einen Spiegel zum Reflektieren eines Lichtstrahls und einer Schnittfläche in Richtung des Sensors, das Bezugszeichen 6 kennzeichnet ein am Schneidkopf vorgesehenes Fenster, das Bezugszeichen 7 kennzeichnet eine Erfassungsvorrichtung zum Beurteilen des Abschlusses eines Durchbohrvorgangs, eines Schnittfehlers oder dergleichen, und zwar auf Grundlage des durch den Lichtsensor erfaßten Lichts, das Bezugszeichen 8 kennzeichnet einen Laserstrahl, das Bezugszeichen 9 kennzeichnet einen von einem Werkstück ausgehenden Lichtstrahl, das Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine NC- Vorrichtung, das Bezugszeichen 11 kennzeichnet einen Abblendspiegel, das Bezugszeichen 12 kennzeichnet einen Laseroszillator und das Bezugszeichen W kennzeichnet ein Werkstück.

Bei der oben beschriebenen bekannten Laserverarbeitungsvorrichtung wird bei Bestrahlen des Werkstücks W mit dem Laserstrahl 8 ein Teil des Lichtstrahls, der auf der Schnittfläche aufgrund des Schmelzens oder dergleichen eines Bestrahlungspunkts erzeugt wird, durch den Spiegel 5 reflektiert und durch den Lichtsensor 1 empfangen. Die Änderung der Intensität eines derartigen Lichtstrahls wird durch den Lichtsensor 1 erfaßt, und ein Zeitpunkt, in dem ein Durchbohrvorgang abgeschlossen ist oder ein Schnittfehler auftritt, wird durch die Erfassungsvorrichtung 7 erfaßt, und diese Information wird an die NC-Vorrichtung zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung übertragen.

Bei der bekannten Laserbearbeitungsvorrichtung können der an dem Schneidkopf neben dem Werkstück W angebrachte Spiegel und Sensor den Betrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung stören; sie können zudem durch Dämpfe und/oder aufgrund des Schneidens des Werkzeugs erzeugten Sputter verschmutzt werden, oder sie können durch das gestreute Licht des Laserstrahls beschädigt werden. Derartige Effekte erschweren den stabilen Langzeitbetrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung. Weiterhin kann aufgrund der Tatsache, daß der Spiegel in einer Position angeordnet sein muß, in der er nicht dem Laserstrahl ausgesetzt ist, typischerweise dem Oberteil, die Schnittfläche nicht aus einer günstigen Perspektive betrachtet werden. Andere Betrachtungspositionen können zu einer unzureichenden Lichtmenge führen, was zu einer niedrigen Erfassungsempfindlichkeit führt, sowie zu einem nur schwierigen Erhalten des wirklichen Bilds und zu einer unzureichenden Menge von Betriebsdaten. Weiterhin müssen in dem Fall, in dem der Schneidkopf den Sensor enthält, sämtliche während des Schnittbetriebs eingesetzte Schneidköpfe mit einem Sensormechanismus ausgestattet sein, was zu einem hohen Preis führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, das einen Betrieb über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet, und bei dem ein exaktes Bild des Schnittpunkts mit einer hohen Erfassungssensitivität bei Einsatz nur eines Sensormechanismus erhalten wird, sowie einer Laserbearbeitungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Laserbearbeitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht, daß ein Teil des auf der Schnittoberfläche des Werkstücks erzeugten Lichts in umgekehrter Richtung entlang des Strahlführungspfads zurückgeführt und am Resonator des Laseroszillators separat erfaßt wird.

Der Strahl mit der Wellenlänge, die sich von der Wellenlänge des am Schneidpunkt des Werkstücks erzeugten Laserstrahls unterscheidet, und der in den Laseroszillator zurückgeführt wird, wird an der Rückseite des Laseroszillators zum Erzielen einer Laserresonanz oder irgendeines anderen Resonatorspiegels an die Außenseite des Laserresonators geführt, und der erhaltene Strahl wird durch den Lichtsensor detektiert, wodurch der Lichtsensor und der Spiegel nicht benachbart an dem Schneidkopf angeordnet sein müssen und nicht mit dem Betrieb wechselwirken. Weiterhin wird vermieden, daß der Sensor, der Spiegel oder die Linse, die das Detektorsystem bilden, durch Sputter oder Rauch verschmutzt werden oder durch den starken Laserstrahl zum Schneiden erwärmt werden, was zu einer größeren Lebensdauer führt. Da weiterhin der Schneidbereich von der Oberseite betrachtet werden kann, steht eine ausreichende Lichtmenge zur Verfügung, die Detektionsempfindlichkeit ist hoch und ein großer Umfang an Information läßt sich gewinnen. Ferner ist die Sensorvorrichtung nicht für sämtliche während des Schneidvorgangs eingesetzten Schneidköpfe vorzusehen, wodurch der Preis des Geräts reduziert wird.

Weiterhin ist der Strahlteiler zum Durchleiten des Laserstrahls und zum Reflektieren des anderen Strahls zwischen beliebigen Resonatorspiegeln für die Laserresonanz angeordnet, und der Strahl mit einer sich von der Wellenlänge des in den Laseroszillator zurückkehrenden Laserstrahls unterscheidenden Wellenlänge wird an der Außenseite des Laserresonators erhalten, und der Strahl wird durch den Lichtsensor detektiert, wodurch die Sensorvorrichtung innerhalb des Laseroszillators zum Reduzieren der gesamten Größe des Geräts angeordnet sein kann.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß die nachfolgend auch Brennposition genannte Brennpunktposition des optischen Systems erfaßt wird.

Die Laserverabeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt zudem, daß entweder der Abschluß des Durchbohrvorgangs oder ein Fehler während des Durchbohrvorgangs erfaßt wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt weiterhin, daß der Verarbeitungsstatus am Verarbeitungspunkt des Werkstücks erfaßt wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt weiterhin, daß die Verarbeitungsbedingungen geregelt werden, und zwar auf Grundlage der Brennposition, des Abschlusses des Durchbohrvorgangs oder des Fehlers während des Durchbohrvorgangs sowie des Verarbeitungsstatus am Verarbeitungspunkt des Werkstücks.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht zudem, daß eine Regelung entlang des Verarbeitungswegs auf Grundlage der erfaßten Information durchgeführt wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht zudem, daß eine Schneidkopf-Düsenöffnung relativ zum Laserstrahl orientiert und eine Fehlorientierung des optischen Kondensorsystems kompensiert wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht zudem, daß jegliche Neigung der Resonatorspiegel und des Lichtführungswegspiegels geändert wird, damit eine Kompensation für jede Versetzung der Strahlachse ermöglicht wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht zudem, daß der Kondensor entlang der Strahlachsenrichtung bewegt wird, um den Brennpunktabstand des Kondesors variabel zu gestalten.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht zudem, daß der Abstand von einer Schneidlinse über Werkstückoberfläche erfaßt wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht zudem, daß der Abstand von einer Schneidlinse zur Werkstückoberfläche erfaßt wird.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht zudem, daß sämtliche aktiven Betätigungsvorrichtungen zum Einstellen der Winkel der Resonatorspiegel zum Kompensieren von Fehlern im Strahlmode gesteuert werden.

Das Laserstrahlverarbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die automatische Steuerung von zumindest einer der folgenden Größen: Laseroszillator-Oszillationsbedingung, Schnittgaszustand, Brennposition, Zuführungsrate und Düsenstatus, und zwar anhand der Brennposition, des Abschlusses des Durchbohrvorgangs, des Durchbohrfehlers oder des Schnittzustands am Verarbeitungspunkt des Werkstücks.

Das Laserverarbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Durchführung einer automatischen Regelung entlang des Schnittwegs auf Grundlage von Informationen, die an dem Verarbeitungspunkt erfaßt werden.

Das Laserverarbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht zudem, daß die Fehlorientierung der Düsenöffnung und des optischen Kondensorsystems relativ zum Laserstrahl automatisch kompensiert wird.

Das Laserverarbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ermöglicht zudem, daß die Neigung der Resonanatorspiegel und des Lichtführungswegspiegels geändert wird, und zwar zum Erzielen einer automatischen Kompensierung der Strahlachsenverschiebung.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein charakteristisches Diagram der Lichterfassungsempfindlichkeiten von Sensoren;

Fig. 3 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Laserbearbeitungsvorrichtung als Alternative zu der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine Beziehung zwischen einer Schneidlinsenposition und einer Lichtsensor-Erfassungssignalausgabe bei der in Fig. 10 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung;

Fig. 12 eine Ansicht zum Darstellen des Erfassungsstatus des Schnittpunkts während des Durchbohrvorgangs der in Fig. 10 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung;

Fig. 13 die Änderung der Lichtsensor-Erfassungssignal- Ausgabe vor und nach dem Abschließen des Durchbohrvorgangs;

Fig. 14 eine Signalform der Lichtsensor-Erfassungssignal- Ausgabe in einem Zeitpunkt, in dem ein Aufblasen während des Durchbohrens auftritt;

Fig. 15 eine Ansicht zum Darstellen des Erfassungsstatus eines Schnittpunkts während des Schnittvorgangs;

Fig. 16 eine Signalform der Lichtsensor-Signalausgabe in einem Zeitpunkt, in dem ein Schnittfehler während des Schneidvorgangs auftritt;

Fig. 17 eine Verbesserung des Bearbeitungsflußdiagramms für eine automatische Erfassung eines Schnittfehlers;

Fig. 18 eine Laserbearbeitungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 19 eine Ansicht zum Darstellen des Erfassungsstatus einer Schnittoberfläche während eines Schnittweg- Markierungslinien-Erfassungsbetriebs bei der in Fig. 18 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung;

Fig. 20 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 21 eine schematische Ausführung zum Darstellen des Erfassungsstatus einer Schnittoberfläche während eines Fehlausrichtungs-Kompensierungsbetriebs bei der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 22 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 23 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 25 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 26 eine aus dem Stand der Technik bekannte Laserbearbeitungsvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei das Bezugszeichen 1 einen Lichtsensor kennzeichnet, das Bezugszeichen 2 einen Schneidkopf mit einer Düse 4 und einer Schneidlinse 3, das Bezugszeichen 8 einen Laserstrahl, das Bezugszeichen 9 einen auf der Schnittoberfläche des Werkstücks W erzeugten und hiervon abgestrahlten Lichtstrahl, das Bezugszeichen W eine NC-Vorrichtung zum Steuern eines Antriebstisches 23 für die Bewegung des Werkzeugs W, das mit dem Laserstrahl 8 zu schneiden ist, das Bezugszeichen 11 einen Ablenkspiegel, der in einem Lichtführungsweg angeordnet ist, das Bezugszeichen 12 einen Laseroszillator, in dem Moleküle durch eine Entladung zwischen Elektroden 15 angeregt werden, um den Laserstrahl abzugeben, das Bezugszeichen 13 einen teildurchlässigen Spiegel als einen Resonatorspiegel des Laseroszillators zum Wegführen des Laserstrahls, und das Bezugszeichen 14 einen Rückspiegel als einen anderen Resonatorspiegel des Laserozillators. Der benützte Spiegel 14 ist durch Beschichten von ZnSe (Zinkselenid) odgl. mit einem Mehrschichtfilm hergestellt, damit dieser ein Reflexionsvermögen von ungefähr 100% für den Laserstrahl und einigen 10% für das andere Licht (insbesondere einem sichtbaren Licht) gewährleistet. Demnach tritt ein Teil des an der Schnittoberfläche und entlang des Schichtführungspfads zurückgeführte Licht erneut in den Laseroszillator ein und läßt sich von der Außenseite des Resonators zuführen. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet ein Wellenlängenauswahlfilter, beispielsweise ein gefärbtes Glas, das in dem Lichtsensor 1 vorgesehen sein kann, damit ein Laserstrahlanteil aus dem durch den Rückspiegel 14 hindurchtretenden Licht vollständig entfernt wird, damit der Lichtsensor 1 nicht beschädigt wird und damit Licht in den Wellenlängenbereich mit hoher Erfassungsempfindlichkeit selektiv hindurchtritt. Das Bezugszeichen 9' kennzeichnet ein Licht, das völlig von dem Laserstrahlanteil befreit ist, nachdem ein an der Schnittoberfläche des Werkstücks W erzeugtes Licht erzeugt und hiervon über das Wellenauswahlfilter 16 zurückgeführt wird. Der eingesetzte Lichtsensor ist von der Art, daß er eine hohe Auflösungsempfindlichkeit relativ zu dem Wellenlängenbereich des Lichts 9' aufweist, das von dem Wellenlängenauswahlfilter 16 ausgegeben wird, und er kann als eine Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise einer Si-Photodiode oder einer Kameravorrichtung, wie einer CCD-Vorrichtung, in der Lichtempfangselemente in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität bei der Emission an dem Schnittpunkt erfassen und die Kameravorrichtung kann mit Veränderung der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) der Emission des wirklichen Bilds an dem Schnittpunkt zusätzlich zu einer Veränderung der Intensität der Emission bei dem Schnittpunkt erfassen.

Bei dem obigen Aufbau müssen der Lichtsensor 1 und der Spiegel zum Zuführen des Lichts zu dem Lichtsensor 1 nicht benachbart an dem Werkstück in dem Schneidkopf angeordnet sein, wodurch die bekannten Nachteile der Beschädigung aufgrund des gestreuten Lichts des Laserstrahls und der geringen Empfindlichkeit aufgrund einer unzureichenden Lichtmenge gelöst werden, das gesamte Gerät kompakt ausgebildet ist und die Detektorvorrichtung eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Lichterfassungsempfindlichkeiten des Lichtsensors 1 und der Übertragungseigenschaft des Wellenlängenauswahlfilters 16. Das Licht läßt sich ohne eine Wechselwirkung zwischen den Empfindlichkeiten der Sensoren erfassen, wenn die Mittel der Empfindlichkeit des Lichtsensors 1 in dem Bereich sichtbaren Lichts liegt und das Wellenlängenauswahlfilter 16 derart ausgebildet ist, daß er sichtbares Licht überträgt. Der Lichtsensor 1 kann als einzelne Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als Si-Photodiode oder als Kameravorrichtung, wie einer CCD-Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität bei der Emission an dem Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Veränderung der Intensität der Verteilung der Farbe (Wellenlänge) der Emission anhand des wirklichen Bilds und Schnittpunkts erfassen, zusätzlich zu der Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt. Der obige Aufbau ermöglicht die Detektion des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgangs und zum gleichzeitigen Detektieren des anderen an dem Schnittpunkt und zu dem Laseroszillator zurückgeführten Strahls.

Die Fig. 3 zeigt ein Aufbaudiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 32 kennzeichnet einen Strahlteiler, der beipielsweise durch Beschichten von ZnSe (Zinkselenid oder dergleichen) mit einem Mehrschichtfilm hergestellt wird, damit der teilweise von dem Rückspiegel 14 rückgeführte Laserstrahl 8 des Laseroszillators und das an dem Schnittpunkt erzeugte und in den Laseroszillator rückgeführte Licht 9 getrennt werden. Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet einen Laserlichtsensor zum Detektieren des Laserstrahls 8, und das Bezugszeichen 1 kennzeichnet einen Lichtsensor zum Detektieren des Lichts 9', das durch das Wellenlängenauswahlfilter 16 vollständig von einem Laserstrahlanteil des Lichts 9 befreit ist. Der obige Aufbau ermöglicht die Detektion des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgangs und zum gleichzeitigen Überwachen des an dem Schnittpunkt erzeugten Lichts durch den Lichtsensor. Der Lichtsensor 1 kann als einzige Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als Si-Photodiode oder als Kameravorrichtung wie eine CCD- Vorrichtung, in der Lichtempfangselemente in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt erfassen und die Kameravorrichtung kann eine Veränderung der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) bei der Emission erfassen, und zwar anhand des realen Bilds des Schnittpunkts, zusätzlich zu der Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt.

Der Strahlteiler zum Reflektieren des Laserstrahls und zum Weiterleiten des anderen Lichts 9, der bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, läßt sich durch einen aus einem Material GaAs (Galliumarsenid) hergestellten Strahlteiler ersetzen, damit der Laserstrahl 8 weitergeleitet und das andere Licht 9 reflektiert wird, wenn die Positionen des Laserlichtsensors 19 und des Lichtsensors 1 umgekehrt sind, und zwar bei Erzielung derselben Wirkung.

Die Fig. 4 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 33 kennzeichnet eine Integrier- bzw. Speicherkugel, die derart angeordnet ist, daß der Detektionsabschnitt zur Innenfläche der Integrierkugel 33 ausgerichtet ist. Dieser Aufbau ermöglicht die Detektion des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgangs durch den Laserlichtsensor 19 und die gleichzeitige Detektion des von dem Schnittpunkt ausgehenden Lichts mit Hilfe des Lichtsensors 1. Ferner ersetzt bei diesem Aufbau die Integrierkugel den Strahlteiler, und jeder der an die Integrierkugel angepaßte Sensor bildet ein kostengünstiges, kompaktes Gerät.

Fig. 5 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und der Lichtsensor 1 ist mit dem Laserlichtsensor 19 und dem Wellenlängenauswahlfilter 16 zusammengefaßt. Mit diesem Entwurf wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 erzielt.

Die Fig. 6 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 34 kennzeichnet einen Spiegel (Strahlteiler), der aus einem Material wie GaAs (Galliumarsenid) hergestellt ist, damit der Laserstrahl 8 durchgeleitet und das andere Licht 9 reflektiert wird, um den Laserstrahl 8 und das andere Licht 9 zu trennen, und er ist in der Integrierkugel 33 angeordnet. Der Laserstrahlanteil tritt durch den Spiegel 34, wird in der Integrierkugel 33 verarbeitet und durch den Laserlichtsensor 19 detektiert. Das sich von dem Laserstrahl unterscheidende und an dem Schnittpunkt erzeugte Licht 9, das in den Laseroszillator zurückkehrt und aus dem Rückspiegel 14 austritt, wird durch eine Spiegel 34 reflektiert, tritt durch das Wellenlängenauswahlfilter 16 und einen Kondensor 35 und wird zu dem Lichtsensor 1 geführt und durch diesen erfaßt. Dieser Lichtsensor 1 kann als eine Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als Si-Photodiode oder als Kameravorrichtung wie eine CCD-Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Veränderung der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge der Emission) erfassen, anhand des realen Bilds des Schnittpunkts, zusätzlich zu einer Veränderung der Intensität der Emission an einem Schnittpunkt. Dieser Aufbau ermöglicht die Detektion des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgangs durch den Laserlichtsensor und die gleichzeitige Detektion des von dem Schnittpunkt ausgehenden Lichts durch den Lichtsensor.

Die Fig. 7 zeigt ein Aufbaudiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 36 kennzeichnet einen Filter, der aus einem Material wie ZnSe (Zinkselenid) hergestellt ist, damit ungefähr 100% des Laserstrahls reflektiert und der andere Strahl durchgeleitet wird, um den Laserstrahl 8 und das andere Licht 9 zu trennen, und von dem die der Innenseite der Integrierkugel 33 gegenüberliegende Fläche gemäß der Innenfläche der Integrierkugel 33 gekrümmt ist. Der aus dem Rückspiegel 14 austretende Laserstrahl 8 und das andere Licht 9 werden beide in die Integrierkugel 33 geführt. Der Laserstrahl wird in der Integrierkugel 33 reflektiert und verteilt, und das andere Licht 9 tritt durch die Integrierkugel 33 und zu dem Lichtsensor 1 über den Wellenlängenauswahlfilter 16 und den Kondensor 35 geführt. Dieser Lichtsensor 1 kann als einzige Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als Si-Photodiode oder als Kameravorrichtung wie eine CCD- Vorrichtung, in der Lichtempfangselemente in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt erfassen, und die Kameravorrichtung kann eine Veränderung der Intensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) der Emission erfassen, und zwar anhand des realen Bilds des Schnittpunkts, zusätzlich zu einer Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt. Weiterhin ermöglicht der in der Integrierkugel 33 angeordnete Laserlichtsensor 19 die Detektion des Laserstrahls zum Überwachen des Laserausgangs und zur selben Zeit die Detektion des von dem Schnittpunkt ausgehenden Lichts mit Hilfe des Lichtsensors 1.

Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung zum Darstellen einer anderen Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 37 kennzeichnet eine doppelkonvexe oder eine flachkonvexe Linse aus einem Material wie ZnSe (Zinkselenid) zum Reflektieren des Laserstrahls 8 und zum Durchleiten des anderen Lichts, d. h. der bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform erläuterte Filter 36 ist in eine Linsenform umgearbeitet, damit eine Bildformungsfunktionalität gewährleistet ist. Da die zur Innenseite der Integrierkugel 33 gerichtete Fläche eine konvexe Kugeloberfläche ist, wird der Laserstrahlanteil des an dem Schneidpunkt erzeugten Lichts, das zu dem Laseroszillator zurückgeführt wird und aus dem Rückspiegel 14 austritt, reflektiert und diffundiert, und der andere Strahl wird gebündelt, tritt durch das Wellenlängenauswahlfilter 16 und wird zu dem Lichtsensor 1 geführt. Dieser Aufbau ermöglicht die Generierung des realen Bilds des Schneidpunkts ohne den Einsatz des in Fig. 7 gezeigten Kondensors 35, und der angeordnete Laserlichtsensor 19 ermöglicht die Detektion des Laserausgangs mit derselben Wirkung wie bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. Der Lichtsensor 1 kann als einzige Lichtempfangsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise als Si-Photodiode oder Kameravorrichtung wie eine CCD-Vorrichtung, in der Lichtempfangsvorrichtungen in Feldform integriert sind. Die einzige Lichtempfangsvorrichtung kann eine Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt detektieren und die Kameravorrichtung kann eine Veränderung der Intensitätsverteilung oder der Farbe (Wellenlänge) der Emission detektieren, anhand des realen Bilds des Schnittpunkts, zusätzlich zu einer Veränderung der Intensität der Emission an dem Schnittpunkt.

Die Fig. 9 zeigt eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die in Fig. 8 gezeigte Linse 37 an einer Sonderposition in der Integrierkugel 33 angeordnet ist. Die wie gezeigt angeordnete Linse 37 ermöglicht, daß sich derjenige Teil des an dem Schnittpunkt erzeugten Lichts, der sich von dem Laserstrahl unterscheidet und hieraus zu bestimmen ist, und der zu dem Laseroszillator zurückgeführt wird und aus dem Rückspiegel 14 austritt, in der Integrierkugel 33 verteilt und gemittelt wird, wodurch sich mehr Licht zu dem Lichtsensor 1 führen läßt. Weiterhin ermöglicht der vorgesehene Laserlichtsensor 19 die Laserstrahldetektion für die Überwachung des Laserausgangs und gleichzeitig die Detektion des von dem Schnittpunkt ausgehenden Strahls durch den Lichtsensor 1.

Die Fig. 10 zeigt ein Aufbaudiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hierbei kennzeichnet 22 ein Antriebsgetriebe mit einem Positionskodierer zum Bewegen eines optischen Kondensorsystems, beispielsweise der Schneidlinse 3, in Strahlachsenrichtung (vertikaler Richtung), die nicht nur die Schneidlinse antreiben kann, sondern den gesamten Schneidkopf mit der Schneidlinse. Das Bezugszeichen 26 kennzeichnet eine angetriebene Düse, bei der eine Distanz zwischen dem Werkstück und der Düse sowie eine Düsenform veränderbar ist. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet einen Antriebstisch zum Bewegen des Werkstücks W, das Bezugszeichen 24 kennzeichnet eine Schneidgasregelvorrichtung zum Angleichen des Zustands eines Schneidgases, beispielsweise dem Druck der Strömungsrate der Art, der Anteile, usw. des Schneidgases, das Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine NC-Vorrichtung mit einer Servoschaltung zum Steuern des Antriebsgetriebes 22, des Antriebstisches 23 und der angetriebenen Düse 26 mit einer Funktion zum Erzeugen eines Befehlssignals für die Schneidgas-Stelleinrichtung 24 und den Laseroszillator 12, und das Bezugszeichen 27 kennzeichnet eine Laseroszillator-Steuerschaltung zum Umsetzen eines Ausgangs des Laseroszillators anhand des Detektorsignals des Laserlichtsensors 19 für die Durchführung einer Regelung zum Abgleich des Laserausgangs mit einem Laserausgangs-Befehlswert der NC-Vorrichtung 10. Das Bezugszeichen 25 kennzeichnet eine Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung zum Bestimmen der Änderung der Schneidpunkt-Emissionsintensität anhand eines Signals, das durch die Vorgänge am Schneidpunkt erzeugt und durch den Lichtsensor 1 erfaßt wird, in Übereinstimmung mit einem der bereits im Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Verfahren. Hierbei läßt sich die Veränderung über den Lichtzuführpfad und dem Laseroszillator 12 in dem Fall bestimmen, daß der Lichtsensor 1 auf einer einzigen Vorrichtung besteht. Alternativ läßt sich eine Veränderung der Emissionsintensitätsverteilung oder Farbe (Wellenlänge) am Schneidpunkt durch Bildverarbeitung in dem Fall bestimmen, daß der Lichtsensor 1 als Kameravorrichtung ausgebildet ist. Die Verarbeitungsschaltung 25 kann auch zum Durchführen einer Spitzenwertdetektion, eines Vergleichbetriebs, usw. eingesetzt werden, um ein Signal für die NC-Vorrichtung 10 zu erzeugen. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine Fernanzeigevorrichtung zum Warnen eines Betreibers, der sich entfernt von der Laserbearbeitungsvorrichtung aufhält, dahingehend, daß ein Gerätefehler oder dergleichen vorliegt.

Nun wird der Betrieb beschrieben. Während das Werkstück W entlang einer horizontalen Richtung durch den Antriebstisch 23 bewegt wird, erfolgt eine Bestrahlung des Werkstücks W mit einem schwachen Laserstrahl von ungefähr 100 Watt unter Einsatz eines inaktiven Schneidgases wie Stickstoff. Wird die Schneidlinse auf- und abwärts bewegt, so tritt eine Emission an dem Bestrahlungspunkt auf. Wenn der Brennpunkt der Schneidlinse mit der Werkstückoberfläche übereinstimmt, so liegt eine blaufarbige Emission (blaue Flamme) mit besonders hoher Helligkeit vor. Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignals, das gebildet wird, wenn die an dem Bestrahlungspunkt auftretende und durch den Lichtsensor 1 erfaßte Emission durch die Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 bearbeitet wird. Die Intensität der Emission an dem Bestrahlungspunkt verändert sich relativ zu der Bewegung der Schneidlinse entlang der Strahlachsenrichtung (vertikale Richtung). Besteht der Lichtsensor 1 aus einer einzigen Vorrichtung, so wird die Veränderung der Emissionsintensität des gesamten Bestrahlungspunkts erfaßt, wodurch das Ausgangssignal A gebildet wird. Besteht der Lichtsensor 1 aus einer Kameravorrichtung, so wird die Emissionsintensitätsverteilung erfaßt, wodurch das Ausgangssignal B im Zusammenhang mit einem Punkt einer hohen Helligkeit bei der Intensitätsverteilung gebildet wird, und ein Ausgangssignal C wird im Zusammenhang mit der Helligkeitsveränderung der Strahlenwellenlänge (der Farbe) im Zeitpunkt des Vorliegens der blauen Flamme erzeugt. Bei jedem der drei Ausführungssignale A, B und C entspricht die Position, in der das Ausgangssignal während der Vertikalbewegung der Schneidlinse maximal ist, einem Zustand, in dem der Brennpunkt der Schneidlinse mit der Werkstückoberfläche übereinstimmt. Demnach wird bei jedem der Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignale A, B und C ein Brennpunkt-Detektorsignal von der Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 an die NC- Vorrichtung 10 gesandt, wenn das Ausgangssignal maximal wird, und anschließend wird der Wert des Positionskodierers in dem Antriebsgetriebe 23 gespeichert, wodurch die Position der Schneidlinse, bei der die Werkstückoberfläche mit dem Brennpunkt der Schneidlinse abgestimmt ist, zum automatischen Durchführen des Fokussierschritts identifiziert wird. Ist das optische Kondensorsystem vom Reflexionstyp, d. h. ein Parabolspiegel, so wird die identische Vorgehensweise durchgeführt.

Die Fig. 12 und 12b zeigen schematische Ansichten zum Darstellen eines Beispiels des Zustands eines Schneidpunkts, der in einem Laserschneid-Startpunkt durchbohrt ist, wobei der Zustand durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung erfaßt wird und anschließend eine Bildverarbeitung durch die Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 erfolgt. Bei dem durch eine Düsenöffnung 29 beobachteten Schneidpunkt emittiert der gesamte Schneidpunkt Licht vor dem Abschluß des Durchbohrvorgangs - wie in (a) gezeigt -, jedoch emittiert lediglich der äußere Rand des durchbohrten Lochs Licht, nachdem der Durchbohrvorgang abgeschlossen ist - wie in (d) gezeigt. Die Fig. 13 zeigt ein Beispiel des Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignal, das gebildet wird, wenn das bei dem Schneidpunkt erzeugte Licht während des Schneidvorgangs durch den Lichtsensor 1 erfaßt und durch die Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 verarbeitet wird. Besteht der Lichtsensor 1 aus einer einzigen Vorrichtung oder einer Kameravorrichtung, so verläuft das Ausgangssignal in ähnlicher Weise. Da sich nach dem Abschluß des Schneidvorgangs die Lichtintensität reduziert, nimmt der Ausgangspegel ab. Der Abschluß des Durchbohrvorgangs kann dadurch bestimmt werden, daß das Absinken des Ausgangspegels unter einem festgelegten spezifischen Pegel A festgestellt wird, der empirisch zum Anzeigen des Abschlusses des Bohrvorgangs festgelegt ist. Demnach wird bei Vergleich des Lichtsensor-Detektorsignal- Verarbeitungsausgangssignal gemäß der Intensität des Lichts am Schneidpunkt mit dem festgelegten Pegel A durch eine Vergleichsschaltung in der Lichtsensor-Detektorsignal- Verarbeitungsschaltung 25 ein Durchbohrvorgangsabschlußsignal von der Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 an die NC-Vorrichtung 10 gesandt, wenn das Ausgangssignal unter dem festgelegten Pegel A abgefallen ist. Ferner kann, wenn die NC-Vorrichtung 10 den nächsten Betriebsschritt bei Empfang dieses Signals startet, das Werkstück schneiden, ohne daß eine Veränderung der Schneidzeit aufgrund der Anfangstemperatur, usw. des Werkstücks fest eingestellt ist, und die Schneidzeit läßt sich verringern. Da weiterhin die Temperatur am Rand des Bestrahlungspunkt unmittelbar vor dem Aufblasen während des Durchbohrvorgangs auftritt, verbreitert sich der Emissionsbereich aufgrund der Wärmestrahlung, und die Intensität des von dem Schneidpunkt emittierten und durch den Lichtsensor 1 detektierten Lichts nimmt zu.

Die Fig. 14 zeigt ein Beispiel des oben beschriebenen Zustands. Da das Lichtsensor-Detektorsignal- Verarbeitungsausgangssignal in Ansprechen auf die Zunahme der Lichtintensität ansteigt, ist ein festgelegter Pegel B als Schwellwert für das Auftreten des Aufblasens vorab bestimmt. Wird das Lichtsensor-Detektorsignal- Verarbeitungsausgangssignal mit dem festgelegten Pegel B verglichen, so wird ein Aufblas-Vermeidungssignal von der Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 an die NC-Vorrichtung 10 gesendet, wenn das Ausgangssignal den festen Pegel B übersteigt, und die NC-Vorrichtung 10 beginnt die Steuerung der Oszillationsbewegung des Laseroszillators, beispielsweise des Ausgangs, der Frequenz und des Tastverhältnis oder des Schneidgasdrucks des Laseroszillators, beispielsweise des Ausgangs, der Frequenz und des Taktverhältnis oder des Schneidgasdrucks unmittelbar nach Empfang des Signals, so daß sich der Schneidfehler aufgrund des Aufblasvorgangs vermeiden läßt. Weiterhin kann, wenn ein festgelegter Pegel C mit dem Pegel des Lichtsensor- Detektorsignals-Verarbeitungsausgangssignals beim Auftreten des Aufblasens festgelegt ist, ein Aufblasvorgang erfasst werden, der auftritt, da sich ein Schneidfehler durch das oben beschriebene Verfahren nicht vermeiden lässt. Die zugeordnete Information wird an die NC-Vorrichtung 10 gesandt, der Betrieb läßt sich unterbrechen, und der Betreiber kann den Fehler über die Fernanzeigevorrichtung hingewiesen werden.

Wie oben beschrieben, kann dann, wenn der Schnittpunkt sich wie oben beobachten läßt, die Intensität der Emission am Schnittpunkt klar erfaßt werden, und ein S/N-Verhältnis verbessert sich, wodurch das Auftreten einer blauen Flamme, das Abschließen eines Durchbohrvorgangs und ein Anzeichen gemäß dem Auftreten eines Aufblasvorgangs genau erfaßt werden können und sich die Signalverarbeitung für die Detektion des Brennpunkts, für die Detektion des Abschlusses des Durchbohrvorgangs und zum Vermeiden des Aufblasvorgangs einfach im Vergleich zu dem bekannten Gerät durchführen lassen.

Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Beispiels des Zustands bei einem Schnittpunkt während des Laserschneidens, der durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung erfaßt wird und dessen zugeordnetes Detektionsausgangssignal durch die Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 bildverarbeitet wird. Zusätzlich zu der Emission an dem Laserbestrahlungspunkt wird eine durch das Schneiden erzeugte Nut an der entgegengesetzten Seite der Laserstrahl- Vorschubrichtung beobachtet, sowie eine Emission aufgrund der Wärmestrahlung des geschmolzenen Metalls, das in die Nut fließt. Verändert sich der Schneidzustand während dem Schneiden, so verändert sich der Emissionszustand des Schneidpunkts.

Die Fig. 16 zeigt ein Beispiel eines während eines Schneidfehlers wie einer Verwerfung, einer Schneidflächenbeschädigung, eines Brennvorgangs oder des Auftretens von Schlacke, gebildeten Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignal. Das Ausgangssignal ist gleich, unabhängig davon, ob der Lichtsensor 1 eine einzige Vorrichtung oder eine Kameravorrichtung ist. Tritt ein derartiger Schneidfehler auf, so variiert die Emissionsintensität des Schneidpunkts unregelmäßig im Vergleich zu dem normalen Zustand, und das Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignal variiert in ähnlicher Weise. Demnach läßt sich das Auftreten eines Schneidfehlers identifizieren, wenn das Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsausgangssignal mit den festgelegten Pegeln D und E verglichen wird und jede Veränderung aus dem durch die festgelegten Pegel D und E festgelegten Bereich erfaßt wird. Wird die Information an die NC-Vorrichtung 10 gesendet, so kann der Betreiber bei Auftreten des Schneidfehlers über die Fernanzeigevorrichtung 28 gewarnt werden. Weiterhin ermöglicht im allgemeinen beim Auftreten des Schneidfehlers das geeignete Anzeichen der Oszillationsbedingung - beispielsweise des Strahlmode, des Ausgangs, der Frequenz und des Tastverhältnisses, des Drucks der Strömungsrate und der Art des Schneidgases, des Brennpunkts, der Zuführrate, der Düsenhöhe und der Düsenform, usw. - die Wiederaufnahme des Schneidvorgangs in einem geeigneten Zustand und eine Behebung des Schneidfehlers. Deshalb läßt sich der Schneidfehler automatisch beheben, wenn Angleichkriterien der Oszillationsbedingung - beispielsweise der Strahlmodus, der Ausgang, die Frequenz und das Tastverhältnis, der Druck, die Strömungsrate, die Art des Schneidgases, der Brennpunkt, die Zuführrate, die Düsenhöhe und die Düsenform usw. - vorab in der NC-Vorrichtung 10 gespeichert werden, in Übereinstimmung mit dem Auftrittsstatus eines derartigen Schneidfehlers, und wenn die Angleichskriterien durch Befehle der NC-Vorrichtung 10 angeglichen werden, gleichzeitig mit der Direktion des Schneidpunktzustands durch den Lichtsensor 1.

Die Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm für die Verarbeitung zum automatischen Verbessern eines Schneidfehlers. Ist der Lichtsensor 1 eine Kameravorrichtung und wird deren Ausgangssignal durch die Lichtsensor-Ausgangssignal- Verarbeitungsschaltung 25 bildverarbeitet, so läßt sich eine Veränderung der Emissionsintensitätsverteilung an dem Schneidpunkt erfassen. Demnach läßt sich die Schneidbedingung detaillierter als bei der Detektion der Veränderung der Lichtintensität überwachen. Weiterhin läßt sich aufgrund der Tatsache, daß eine Temperaturverteilung usw. an dem Schnittpunkt identifizierbar ist, eine Verarbeitung, die sich vom Schneiden unterscheidet, beispielsweise ein Härtevorgang und ein Schweißvorgang, automatisch in ähnlicher Weise durchführen.

Wenn der an dem Schneidpunkt und zu dem Laseroszillator zurückgeführte Strahl durch den Lichtsensor erfaßt wird (Schritt S101), so wird das sich ergebende Detektionserfassungssignal verarbeitet (Schritt S102). Fällt Licht innerhalb festgelegter Ober- und Unterschranken (jeweils D und E), so wird ein normaler Schneidvorgang durchgeführt; werden jedoch diese Pegel überschritten, so wird das Auftreten eines Schneidfehlers bestimmt (Schritt S103). Anhand des obigen Beispiels läßt sich erkennen, daß dann, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Ergebnis einer derartigen Verarbeitung - wie oben beschrieben - gesteuert wird, eine Verbesserung der Fokussierung, der Detektion des Abschlusses des Durchbohrvorgangs, der Detektion des Aufblasvorgangs, der Detektion des Schneidfehlers und eine Verbesserung bei der Behebung von Schneidfehlern möglich ist, und ferner läßt sich das Schneiden automatisieren und ein unbeaufsichtigter Betrieb wird möglich (Schritt S104).

Die Fig. 18 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine Beleuchtungseinheit, deren Licht durch eine Linse 41 parallelisiert wird, in eine Laseroszillator 12 durch eine Strahlteiler 42 eingeführt wird, durch den Laseroszillator 12, den Lichtzuführpfad, die Schneidlinse 3 und die Düsenöffnung 29 hindurchtritt und die Schneidoberfläche des Werkstücks B bestrahlt. Die durch das Licht der Belichtungseinheit 4 bestrahlte Schneidoberfläche wird durch die Düsenöffnung 29 mit Hilfe des Lichtsensors unter Einsatz der Kameravorrichtung mit jedem der im Zusammenhang der obigen Ausführungsformen beschriebenen Verfahren (mit Ausnahme der in Zusammenhang mit der Fig. 3 und 4 beschriebenen) detektiert, und das Ausgangssignal wird durch die Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 zum Erfassen einer Schneidpfad-Markierungslinie 43 verarbeitet, die einem vorgesehenen Schneidweg an der Oberfläche des Werkstücks W entspricht. Die Fig. 19 zeigt ein Beispiel für den obigen Schneidvorgang. Hier wird eine Düsenmitte 44 relativ zu der Düsenöffnung 29 anhand des Bild bestimmt, und ein Antriebsbefehl wird von der NC-Vorrichtung 10 zu dem Antriebstisch 23 derart gesendet, daß die Düse 44 mit der Schneidpfad-Markierungslinie 43 ausgerichtet ist, damit ein Kopier- und Positionierbetrieb entlang der Schneidpfad-Markierungslinie 43 ermöglicht wird, so daß eine Form ohne ein Formprogramm mit einem festgelegten Schneidpfad, der bei der NC-Vorrichtung eingegeben wird, geschnitten werden kann.

Die Selektion der Schneidpfad-Markierungslinie 43 auf der Oberfläche des Werkstücks W und der Kopierbetrieb können durchgeführt werden, während gleichzeitig das Werkstück W mit dem Laserstrahl bestrahlt und geschnitten wird, oder es kann zunächst ein Lernvorgang durch lediglich den Kopierbetrieb erfolgen, und das Werkstück kann anschließend auf Grundlage der generierten Lerndaten geschnitten werden.

Ist ferner der eingesetzte Antriebstisch 23 ein in drei Dimensionen beweglicher Schneidtisch mit einer Drehwelle zusätzlich zu einer möglichen Horizontalbewegung, so läßt sich der Kopierbetrieb für die vorab auf einem dreidimensionalen festen Körper vorgesehene Schneidpfad- Markierungslinie 43 durchführen, und zuvor manuell durchgeführte Lernarbeit läßt sich automatisieren, wodurch sich die Bearbeitungszeit erheblich reduziert. Es ist zu erkennen, daß sich der Ablenkspiegel in dem Lichtzuführpfad als Strahlteiler zum Reflektieren des Laserstrahls und zum Weiterleiten des anderen Strahls eingesetzt werden kann und die in dieser Position angeordnete Beleuchtungseinheit 40 zum Bestrahlen des Werkstücks W einsetzbar ist, wodurch der identische Effekt erzielt wird. Weiterhin kann bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform die Beleuchtungseinheit ergänzt werden, um den Schneidpunkt während des Schneidvorgangs zum Detektieren zu beleuchten.

Die Fig. 20 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Schneidfläche des durch eine Beleuchtungseinheit für das Werkstück W ähnlich wie bei der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform bestrahlt wird, und eine Detektion durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung mit einem der in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 8 erläuterten Verfahren erfolgt, und das Ausgangssignal wird durch die Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 zum Identifizieren der Beziehung zwischen der Düsenöffnung 29 und der Position eines mit dem Laserstrahl bestrahlten Schneidpunkt 45 bildverarbeitet. Die Fig. 21 zeigt ein Beispiel hierfür. Die Düsenmitte 44 wird bezogen auf die Düsenöffnung 29 anhand des Bildes bestimmt, der Ersatzwert des Schneidpunkts 45 relativ zu der Düsenmitte 45 wird detektiert, ein Kompensationswert für die Korrektur dieses Ersatzwerts wird an eine Fehlausrichtungs-Kompensiervorrichtung 46 eingegeben, und die Düse 4 oder die Schneidlinie 3 wird zum Abgleichen der Düse 44 mit dem Schneidpunkt 45 bewegt, wodurch sich eine Kompensation der Fehlausrichtung der Düse und der Schneidlinse relativ zu dem Laserstrahl, die bisher manuell durchgeführt wurde, automatisch in kurzer Zeit durchführen läßt. Da weiterhin die gesamte Düsenöffnung beobachtet wird, läßt sich die Deformation und das Verstopfen der Düsenöffnung bestimmen.

Die Fig. 22 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 47 kennzeichnet einen Laseroszillator zum Erzeugen eines sichtbaren Laserstrahls, beispielsweise einem HeNe- (Heliumneon)-Laser. Der oszillierende HeNe-Laserstrahl wird durch den Strahlteiler 42 reflektiert, er tritt in den Laseroszillator 12 koaxial mit dem Laserausgangsstrahl 1 und wird ferner entlang dem Strahlzuführpfad dem Werkstück B zugeführt. Der zugeführte HeNe-Laserstrahl wird an der Oberfläche des Werkstücks W reflektiert, durchläuft erneut den Lichtzuführpfad, kehrt zu dem Laseroszillator 12 zurück, tritt ferner durch den Rückspiegel 14 des Laseroszillators und den Strahlteiler 42, und er wird dem Lichtsensor 1 zugeführt. Dieses rückgeführte Licht wird durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung anhand jedes der in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 8 erläuterten Verfahren detektiert, und das Ausgangssignal für die Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 bildverarbeitet, damit Information über den Versatz der Strahlachse aufgrund der Neigung der Ablenkspiegel 11 in dem Lichtzuführpfad usw. gebildet wird. Die Korrektur der Neigungen der Ablenkspiegel 11 in dem Lichtzuführpfad usw. auf der Grundlage einer derartigen Information ermöglicht die Korrektur des Versatzes der Strahlachse. Weiterhin wird die durch die Lichtsensor- Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung gebildete Information über den Versatz der Strahlachse bei einer Spiegelneigungs- Korrekturschaltung 48 eingegeben, und ein Korrekturwertbefehl wird von der Spiegelneigungs-Korrekturschaltung 48 zu einer Spiegelneigungs-Korrekturvorrichtung 49 gesendet, die die Neigungen der Ablenkspiegel 11 in dem Lichtzuführpfad usw. über eine Antrieb korrigiert, damit der Versatz der Strahlachse aufgrund der Neigungen des Spiegels automatisch kompensiert wird.

Die Fig. 23 zeigt einen Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und das Bezugszeichen 51 kennzeichnet einen Kondensor, der unmittelbar vor dem Lichtsensor 1 gemäß einem der Verfahren gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 und Fig. 6 bis Fig. 8, und diese läßt sich entlang der Strahlachsenrichtung durch ein Linsenantriebsgetriebe 50 zum Verändern einer Brennweite bewegen. Durch Vorsehen einer Beleuchungsvorrichtung gemäß derjenigen der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform tritt der durch das bestrahlte Objekt reflektierte und durch den Rückspiegel 14 in dem Laseroszillator tretende Strahl durch den Kondensor 51 und wird dem Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung zugeführt. Durch Bewegen des Kondensors 51 mit Hilfe des Linsenantriebsgetriebes 50 verändert sich der Brennpunkt in geeigneter Weise ausgehend von der Oberfläche des Werkstücks W zu der Schneidlinse 3 bzw. dem Ablenkspiegel 11, wodurch sich die Zustände der Oberfläche mit dem Lichtsensor 1 beobachten lassen. Durch Bildverarbeitung und dessen Ausgangssignal in der Lichtsensor-Detektorsignal- Verarbeitungsschaltung 25 kann die Verschmutzung und die Beschädigung optischer Teile, beispielsweise der Schneidlinse, des Ablenkspiegels und der Resonatorspiegel detektiert werden, so daß die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Selbstdiagnosefunktion aufweisen kann. Es ist auch zu erkennen, daß die Brennpunkt-Bewegungsfunktion mit Hilfe des Kondensors 51 und dem Linsenantriebsgetriebe 500, die in Fig. 21 gezeigt sind, sich auch bei den in den Fig. 10 bis 22 gezeigten Ausführungsformen einsetzen lassen.

Die Fig. 24 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und das Bezugszeichen 52 kennzeichnet einen Distanzsensor, der durch einen Sensor gebildet ist, der mit einem Generator für Laserstrahlung, für Ultraschall, Infrarotstrahlung und dergleichen integriert ist zum Messen einer Distanz von der Rückseite des Rückspiegels 14 bis zu der Werkstückoberfläche über den Laseroszillator und den Lichtzuführpfad. Dies ermöglicht die genaue Detektion der Distanz von der Schneidlinse zu der Werkstückoberfläche mit hoher Geschwindigkeit und des Brennpunkts der Schneidlinse 3 bei unebener Oberfläche des Werkstücks, sowie der Veränderung der Dicke des zu verfolgenden Werkstückoberfläche in genauer Weise während dem Schneidvorgang, wodurch ein genaues und stabiles Schneiden gewährleistet ist.

Die Fig. 25 zeigt ein Aufbaudiagramm zum Darstellen einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und das Bezugszeichen 53 kennzeichnet die Helligkeitsverteilung des an der Schneidoberfläche durch Zuführen des Laserstrahls mit geeignetem Ausgang zum Schneiden der Oberfläche erzeugten Lichts. Die Helligkeitsverteilung 53 wird durch den Lichtsensor 1 der Kameravorrichtung gemäß jedem der im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 8 erläuterten Verfahren detektiert und deren Ausgangssignal wird durch die Lichtsensor-Detektorsignal-Verarbeitungsschaltung 25 bildverarbeitet. Die Helligkeitsverteilung 52 entspricht nahezu vollständig der Energiedichteverteilung 54 des Laserstrahl-Querschnitts an der Schneidoberfläche. Demnach läßt sich der Strahlmodus anhand der Energie- Intensitätsverteilung des Laserstahls, die wie oben beschrieben bestimmt wird, beurteilen. Während die zu der NC- Vorrichtung 10 übertragene und dort angezeigte Helligkeitsverteilung 53 überprüft wird, werden die Resonatorspiegel und der Laseroszillator 12 zum Aufrechterhalten des optimalen Strahlmodus ausgerichtet. Alternativ kann eine Ausrichtung unter Einsatz aktiver Halterungsmechanismen 55 erreicht werden, die durch mehrere an die Resonatorspiegel 13, 17a, 17b, 14 angepaßte Stellglieder für die Feinanpassung der Resonatorspiegelwinkel gebildet werden, sowie einem Kontroller 56 zum Aufrechterhalten des optimalen Strahlmodus.

Insgesamt sind die oben für die Laserbearbeitungsvorrichtung beschriebenen Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt und können bei dem Gerät eingesetzt werden, damit ein Laserstrahl auf ein zu bestrahlendes Objekt unter Erzielung gleicher Wirkungen auftrifft.

Zusätzlich zu dem obigen Entwurf lässt sich dann, wenn ein Teil des in dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls an dem Rückspiegel des Resonators für die Laserresonanz erhalten wird und der Laserlichtsensor zum Detektieren des Laserstrahls vorgesehen ist, auch der Laserausgang überwachen.

Wird der Strahl mit einer Wellenlänge, die sich von der Wellenlänge des in den Laseroszillator rückgeführten Laserstrahls und einem Teil des in dem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls unterscheidet, an dem Rückspiegel des Resonators zum Erzielen der Laserresonanz an der Außenseite des Resonators erhalten, und sind die Integrierkugel zum einheitlichen Verteilen und Schwächen der Strahlen, der Laserlichtsensor zum Detektieren der geschwächten Laserstrahlen und der Lichtsensor zum Detektieren der sich von dem Laserstrahl unterscheidenden Strahlen vorgesehen, so läßt sich die Überwachung des Laserausgangs und die Detektion des von dem Schneidpunkt rückgeführten Strahls gleichzeitig ausführen und der Preis und die Größe der Laserbearbeitungsvorrichtung reduzieren.

Weiterhin ist der Strahlteiler zum Trennen des Laserstrahlanteils und des anderen Strahls aus dem in die Integrierkugel übertragenen Strahl angeordnet, der Laserlichtsensor ist zum Detektieren des von dem Strahlteiler abgetrennten Laserstrahls der anschließend in der Integrierkugel verteilt und abgeschwächt wird, vorgesehen, und der Lichtsensor ist zum Detektieren des Lichts von dem in dem Strahlteiler abgetrennten Laserstrahl unterscheidenden Strahl vorgesehen, wodurch der sich von dem Laserstrahl unterscheidende Strahl wirksam zu dem Lichtsensor geführt werden kann, ohne daß die Einheitlichkeit des Laserstrahls in der Integrierkugel gestört wird, und das reale Bild an dem Schneidpunkt wird erhalten.

Weiterhin ist der Strahlteiler, der so entworfen ist, daß er an seiner Innenfläche den sich von dem in die Integrierkugel übertragenen Strahl unterscheidenden Laserstrahl reflektiert und verteilt und daß er den anderen Strahl durchführt, an der Innenfläche der Integrierkugel vorgesehen, der Lichtsensor ist zum Detektieren des durch den Strahlteiler hindurchtretenden Strahls angeordnet, und der Laserlichtsensor ist zum Detektieren des in der Integrierkugel verteilten und verarbeiteten Laserstrahls vorgesehen, wodurch dieselben Wirkungen wie bei den vorgenannten Entwürfen erzielt werden können.

Weiterhin kann dann, wenn der Lichtsensor zum Detektieren der Veränderung der Intensität, der Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des Strahls am Schneidpunkt zum Detektieren des Brennpunkts entworfen ist, die Fokussierung des optischen Kondensorsystem bezogen auf das Werkstück genau und einfach durchgeführt werden.

Weiterhin läßt sich die Schneidzeit reduzieren, wenn der Lichtsensor so entworfen ist, daß er die Veränderung der Intensität, der Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des Strahls am Schneidpunkt zum Detektieren des Abschlusses oder eines Fehlers bei einem Durchbohrvorgang am Schneidstartpunkt erfaßt.

Weiterhin läßt sich das Auftreten eines Schneidfehlers vermeiden, wenn der Lichtsensor so entworfen ist, daß er die Veränderung der Intensität, der Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des Strahls vom Schneidpunkt zum Detektieren des Schneidstatus während des Laserschneidvorgangs erfaßt.

Weiterhin ist mindestens eine der vorliegenden Schaltungen vorgesehen: die Schaltung zum Detektieren des Brennpunkts auf der Grundlage der Veränderung der Intensität, der Intensitätsverteilung oder der Wellenlänge des durch den Lichtsensor erfaßten Strahls, die Schaltung zum Detektieren des Abschlusses des Durchbohrvorgangs oder eines Fehlers während des Durchbohrvorgangs auf der Grundlage derselben Größen, sowie die Schaltung zum Detektieren der Schneidbedingung auf der Grundlage derselben Größen; weiterhin wird zumindest eine der folgenden Größen anhand des Signals der zumindest einen Schaltung gesteuert: Laseroszillator-Oszillationsbedingung; Schneidgaszustand, Brennposition, Zuführrate und Düsenstatus, so daß sich das Schneiden automatisieren läßt und ein unüberwachter Betrieb ermöglicht wird.

Weiterhin wird die Schneidfläche ausgehend von der Rückfläche des Rückspiegels des Laseroszillators über den Lichtzuführpfad beleuchtet, und das reflektierte Licht wird durch den Lichtsensor hinter dem Laseroszillator detektiert, und dessen Licht wird verarbeitet, wodurch Information über den vorab an dem Werkstück vorgesehenen Schneidpfad gelesen werden kann, ein Kopierbetrieb entlang dieses Pfads möglich ist und ein Formschneiden ohne das vorherige Eingeben eines Formschneidprogramms durchgeführt werden kann.

Weiterhin sind die Schaltung zum Detektieren des Strahlachsenversatzes des Laserstrahls auf Grundlage der Positionsbeziehung des durch den Lichtsensor detektierten Strahls mit der Düsenöffnung an dem vorderen Ende des Schneidkopfes und die Kompensiervorrichtung zum Kompensieren des Versatzes der Düse und des optischen Kondensorsystems bezogen auf den Laserstrahl unter Steuerung des Signals der Schaltung zum automatischen Angleichen der Position der Laserstrahlachse relativ zu der Düsenöffnung in dem Schneidkopf vorgesehen.

Weiterhin wird von der Rückseite des Rückspiegels des Laseroszillators der Laserstrahl im sichtbaren Bereich zugeführt und die Position des von dem Werkstück reflektierten Laserstrahls im sichtbaren Bereich wird detektiert, wodurch der Strahlachsenversatz aufgrund der Neigungen der Spiegel in dem Lichtzuführungspfad und der Resonatorspiegel detektiert werden kann, damit automatisch ein Angleichen der Neigungen der Spiegel im Lichtzuführpfad und der Resonatorspiegel möglich ist.

Weiterhin sind der Kondensor mit variablem Brennpunkt, der Lichtsensor und der Wellenlängenauswahlfilter hinter dem Rückspiegel des Laseroszillators angeordnet, wodurch die Verschmutzung und die Beschädigung optischer Teile, beispielsweise der Schneidlinse und des Ablenkspiegels in dem Lichtzuführpfad und der Resonatorspiegel erfaßt werden kann, so daß das Gerät eine Selbstdiagnosefähigkeit aufweist.

Weiterhin ist ein Distanzsensor vom Typ ohne Kontakt hinter dem Rückspiegel des Laseroszillators vorgesehen, und die Entfernung zu der Schneidfläche wird gemessen, wodurch die Entfernung zwischen der Schneidlinse und der Werkstückoberfläche angeglichen werden kann, damit immer die höchste Schneidwirkung gewährleistet ist, wodurch sich die Schneidleistungsfähigkeit verbessert.

Weiterhin wird die an der Schneidfläche vorliegende Helligkeitsverteilung des Laserstrahls durch den Lichtsensor hinter dem Rückspiegel des Laseroszillators detektiert, wodurch der Mode des Laserstrahls zum Steuern und Aufrechterhalten einer hohen Strahlqualität detektiert werden kann.

Claims (25)

1. Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks (W), gemäß dem

• a) ein Laserstrahl (8) in einem Laseroszillator (12) erzeugt wird,
• b) der erzeugte Laserstrahl (8) über ein Fokussiersystem (3) auf das Werkstück (W) gerichtet wird,
• c) das am Werkstück (W) reflektierte Laserlicht (8) zusammen mit erzeugtem Sekundärlicht (9) über das Fokussiersystem (3) zum Laseroszillator (12) zurückgelangt,

dadurch gekennzeichnet, dass

• a) durch einen dem aktiven Lasermedium optisch nachgeordneten Spiegel (14) mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen für das Laserlicht (8) und das Sekundärlicht (9) ein Teil des Laserlichts (8) und des Sekundärlichts (9) abgetrennt wird;
• b) das Sekundärlicht (9) durch ein Wellenlängenfilter (16) von dem Laserlichtanteil getrennt und dieser restliche Sekundärlichtanteil (9') durch einen Lichtsensor (1) separat von dem Laserlichtanteil erfaßt wird, und
• c) aus dem restlichen Sekundärlichtanteil (9') ein Steuersignal zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der folgenden Verarbeitungsschritte mit dem Steuersignal durchgeführt wird:
Bestimmen der Brennpunktposition des Laserstrahls;
Bestimmen des Endes eines Bohrvorgangs;
Bestimmen von Fehlern, die während des Bohrvorgangs auftreten;
Bestimmen des Bearbeitungsstatus des Werkstücks (W).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung mindestens einen der folgenden Steuerungsschritte umfaßt:
Steuern der Laseroszillator-Oszillationsbedingung;
Steuern des Schneidgaszustandes;
Steuern der Schneidgaszuführungsrate;
Steuern der Laserstrahl-Brennpunktposition.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Laserstrahls (8) entlang eines Bearbeitungsweges (43) des Werkstückes (W) gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erfassen eines Versatzes der Schneidkopf- Düsenöffnung (29) von der Strahlachse (45) des Laserstrahls (8) der Versatz kompensiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Neigung von mindestens einem Resonatorspiegel (13, 14, 17) und/oder eines Lichtführungswegspiegels (11) durch das Ausgabesignal des Lichtsensors erfaßt wird; und
die Neigung von mindestens einem Resonatorspiegel (13, 14, 17) und/oder des Lichtführungswegspiegels (1) zum Ausgleich des Strahlversatzes geändert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Strahlmode des Laserstrahls (8) durch das Steuersignal erfaßt wird; und
zum Aufrechterhalten des optimalen Strahlmodes ein beweglicher Halterungsmechanismus (55) für Resonatorspiegel (13, 14, 17a, 17b) gesteuert wird.

8. Laserbearbeitungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit

• a) einem Laseroszillator (12) zum Erzeugen eines Laserstrahls (8);
• b) einem Fokussiersystem (3) zum Richten des Laserstrahls (8) auf einen Bearbeitungspunkt eines Werkstücks (W), wobei das am Werkstück erzeugte Sekundärlicht (9) über das Fokussiersystem (3) zum Laseroszillator (12) zurückgelangt,

dadurch gekennzeichnet, dass

• a) ein dem Laseroszillator (12) optisch nachgeordneter Spiegel (14) mit unterschiedlichem Relexionsvermögen für Laserlicht (8) und Sekundärlicht (9) zum Trennen des Sekundärlichts von dem Laserstrahl (8) vorgesehen ist; sowie
• b) ein Wellenlängenauswahlfilter (16) zum selektiven Durchlassen des Sekundärlichtanteils (9') im Wellenlängenbereich, in dem ein Lichtsensor (1) eine hohe Empfangssensitivität aufweist, und
• c) ein Lichtsensor (1) zum Erfassen des restlichen Sekundärlichtanteils (9').

9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine Laserstrahl-Ablenkeinrichtung (32) zum Ablenken des aus dem Laseroszillator (12) gelangenden Laserstrahlanteils (8) an die Außenseite des Laserresonators (12); und
einen Laserlichtsensor (19) zum Erfassen des durch die Laserstrahl-Ablenkeinrichtung (32) abgelenkten Laserstrahlanteils (8).

10. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (1) aus einer Photodiode besteht.

11. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (1) aus einer Kameravorrichtung besteht.

12. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Integrationskugel (33) mit einer inneren Oberfläche zum gleichförmigen Zerstreuen und zum Erfassen des abgetrennten Laserstrahlanteils (8) und/oder des Sekundärlichtanteils (9') vorgesehen ist.

13. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
zum Trennen des Sekundärlichtanteils (9) und des Laserstrahlanteils (8) in der Integrationskugel (33) zumindest ein Strahlteilerspiegel (34) vorgesehen ist; und
nach dem Verarbeiten des Sekundärlichtanteils (9') und des Laserstrahlanteils (8) durch die Integrationskugel (33) der Lichtsensor (1) den Sekundärlichtanteil (9') und/oder der Laserlichtsensor (19) den Laserstrahlanteil (8) erfasst.

14. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen des Sekundärlichtanteils (9') und des Laserstrahlanteils (8) ein optisches Element (36, 37) vorgesehen ist, das den Sekundärlichtanteil (9') aus der Integrationskugel (33) herausleitet.

15. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (25), mit der sich die Brennpunktposition des Laserstrahls (8) anhand der Intensität (A), der Intensitätsverteilung (B), der Wellenlänge (C) oder einer Kombination dieser Merkmale des Sekundärlichtanteils (9') bestimmen läßt.

16. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (25) mit der sich der Abschluß eines Bohrvorgangs oder ein Fehler während des Bohrvorgangs anhand der Intensität (A), der Intensitätsverteilung (B), der Wellenlänge (C) oder einer Kombination dieser Merkmale des Sekundärlichtanteils (9') bestimmen läßt.

17. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (25) mit der sich der Schneidestatus anhand der Intensität (A), der Intensitätsverteilung (B), der Wellenlänge (C) oder eine Kombination dieser Merkmale des Sekundärlichtanteils (9') bestimmen läßt.

18. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der optisch nachgeordnete Spiegel der rückwärtige Resonatorspiegel (14) des Laseroszillators (12) ist.

19. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch: einen hinter dem rückwärtigen Resonatorspiegel (14) des Laserresonators (12) angeordneten Abstandsensor (52) zum Erfassen des Abstands zwischen der Schneidelinse (3) und der Oberfläche des Werkstücks (W).

20. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Antrieb (50) für ein optisches Kondensorelement (51) zum Sammeln des Sekundärlichtanteils (9'), das in der Strahlachsenrichtung zur Änderung der Brennpunktdistanz bewegbar ist.

21. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine Lichteinheit (40) zum Erzeugen eines Lichtstrahls, der koaxial zum Laserstrahl (8) ausgerichtet ist;
einen Strahlteiler (42) zum Trennen desjenigen Lichts, das von der Lichteinheit (40) erzeugt und von der Oberfläche des Werkstücks (W) reflektiert wird, und des Sekundärlichtanteils (9');
eine auf den Lichtsensor (1) ansprechende Detektoreinrichtung (25) zum Erfassen der Oberfläche des Werkstücks (W); und
eine der Detektoreinrichtung (25) nachgeschaltete Steuereinrichtung (10) zum Ausführen einer Kopiersteuerung entlang des Bearbeitungsweges (43).

22. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
einen Schneidkopf (4) mit einer Düsenöffnung und einem vorderen Ende;
eine Detektoreinrichtung (25) zum Erfassen des Strahlversatzes zwischen dem Laserstrahl (8) und der Düsenöffnung; und
eine Kompensatoreinrichtung (46) zum Kompensieren der Fehlerausrichtung der Düsenöffnung und des Laserstrahls (8).

23. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine Detektoreinrichtung (25) zum Erfassen des Strahlmodes des Laserstrahls (8);
einen aktiven Halterungsmechanismus (55) zum Einstellen der Winkel der Resonatorspiegel (13, 14, 17); und
eine Steuereinrichtung (56) zum Steuern der aktiven Halterungsmechanismen (55) gemäß eines Ausgangssignals der Detektoreinrichtung (25).

24. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
einem hinter dem rückwärtigen Resonatorspiegel (14) angeordneten Laseroszillator (47) zum Erzeugen eines sichtbaren Laserstrahls, der koaxial zum Laserstrahl (8) ausgerichtet ist;
einen Strahlteiler (42) zum Trennen des an der Oberfläche des Werkstücks (W) reflektierten sichtbaren Laserstrahls, der zum Laseroszillator (12) zurückgelangt, und des Sekundärlichtanteils (9');
eine Detektoreinrichtung (48) zum Erfassen eines Strahlachsenversatzes oder der Neigung eines der Resonatorspiegel (13, 14, 17) oder eines Lichtführungswegspiegels (11); und
eine Kompensatoreinrichtung (49) zum Ändern der Neigung der Spiegel (11, 13, 14, 17), die auf die Detektoreinrichtung (48) zum Kompensieren des Stahlachsenversatzes anspricht.

25. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine Detektoreinrichtung (25) zum Verarbeiten des Ausgangssignals des Lichtsensors (1);
einer Laseroszillator-Steuerschaltung (27), die mit dem Laserstrahlsensor (19) und dem Laseroszillator (12) verbunden ist; und
einer mit der Detektoreinrichtung (25) und der Laseroszillator-Steuerschaltung (27) verbundenen NC- Vorrichtung (10) zum Steuern mindestens

• - eines Antriebsgetriebes (22) zum Bewegen einer Schneidlinse (3),
• - eines Schneidgasreglers (24),
• - eines Antriebstisches (23).