JP2008511449A - レーザ加工装置でのレーザ加工ビーム軸と加工ガス流軸の相互位置を求める方法、およびレーザ加工装置でのレーザ加工ビーム軸と加工ガス流軸の相互位置を調整する方法、ならびに当該方法に代わる装置を有するレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

レーザ加工ビームのレーザビーム軸（８）と加工ガス流（１６）のガス流軸（１７）の相互位置を求めるための方法の実行中、並びにレーザ加工ビームのレーザビーム軸（８）と加工ガス流（１６）のガス流軸（１７）の相互位置を調整するための方法の実行中において、未加工品（６）を加工するレーザ加工装置（１）では、一方での前記レーザビーム軸（８）に対して所定配置された第１の放射軸を有する第１の軸位置検出放射と、前記ガス流軸（１７）に対して所定配置された第２の放射軸を有する第２の軸位置検出放射と、他方での軸位置検出エレメント（１８、１９）が相対的に相互に放射軸横方向への軸位置検出運動によって動かされる。
前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）および前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントは前記軸位置検出運動と連動して動かされる。
第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相互位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相互位置に割り当てられている、前記１つまたは複数の基準エレメント（５）の実際位置が、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互目標位置での、前記１つまたは複数の基準エレメント（５）の目標位置と比較される。 レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互実際位置と相互目標位置とに偏差がある場合には調整量が形成され、当該調整量に基づいて位置偏差が修正される。
レーザ加工装置（１）にはこの方法を置き換えるために、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互位置を求めるための装置が設けられている。

Description

本発明は、未加工品を加工するレーザ加工装置でのレーザ加工ビームのレーザビーム軸と加工ガス流のガス流軸の相互位置を求めるための方法並びに、未加工品を加工するレーザ加工装置でのレーザ加工ビームのレーザビーム軸と加工ガス流のガス流軸の相互位置を調整するための方法である。本発明はさらに、未加工品を加工するレーザ加工装置に関する。このレーザ加工装置はレーザ加工ヘッドを有しており、このレーザ加工ヘッドから、レーザビーム軸を備えたレーザ加工ビームと、ガス流軸を備えた加工ガス流が未加工品に向けられる。さらにレーザ加工装置は、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を求めるための装置を有している。

種々異なる様式の未加工品レーザ加工では、レーザ加工ビームの他に付加的に、加工ガス流が加工箇所に向けられる。レーザ切断の場合には、例えば加工ガスとして酸素または不活性ガス（例えば窒素またはアルゴン）が使用される。切断用ガスによって、切断プロセス中に生じた溶融した材料が切断溝から吹き飛ばされる。切断用ガスとして酸素を供給する場合にはこれに加えて、加工箇所での酸化過程によって切断プロセスがサポートされる。各場合に、目的に応じたレーザ加工ビームと加工ガス流の相互位置が必要とされる。 レーザ切断時には、該当する未加工品に向けられたレーザ加工ビームのレーザビーム軸と未加工品に向けられた切断用ガス流のガス流軸が相互に一致している場合に、最適な加工結果が得られる。種々の理由（例えばレーザ加工ヘッドのレーザノズルの汚れによって）、一度調整された、レーザビーム軸とガス流軸の相互目標位置は、レーザ加工装置の作動時には時間的に制限されてのみ維持される。従って最適な加工結果を得るために、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置が監視され、相互目標位置との間に不所望な偏差がある場合には、修正されるべきである。

このような目的のために設けられた、上位概念に記載された方法並びに、このような方法に代わる、上位概念に記載されたレーザ加工装置は、ＤＥ４３３６１３６Ａ１号から公知である。この従来技術では、レーザ加工ビームの加工箇所がカメラを用いて、レーザ加工ヘッドのレーザノズルのノズル開口部を通じて検出される。信号を評価することによって、場合によって生じ得る加工箇所のずれ、ひいては加工ガス流のガス流軸の位置を定める、レーザノズルでのノズル開口部の中心に対する、レーザ加工ビームのレーザビーム軸のずれが求められる。レーザビーム軸とガス放射軸との求められたずれは、最終的に、２つの軸の相互位置の修正に対するベースとなる。

レーザ切断装置でのレーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるための、上位概念に記載された別の方法は、企業プラクシスから、いわゆる「Ｔａｐｅｓｈｏｔ方法」として知られている。この場合には、まずレーザ切断ヘッドのレーザノズルのノズル開口部に接着バンドが貼り付けられる。引き続き、短い時間、レーザ切断ビームがノズル開放部を通って配向される。このレーザ切断ビームによって接着バンドに作成された孔の中心と、レーザノズルの中心の相互位置が最終的に、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置として検出される。相互目標位置との間に偏差がある場合には、レーザ切断ビームないし切断用ガス流の位置が、位置偏差を除去するために修正される。

レーザ加工装置の通常機能に合わせて、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を求め、必要によっては相応に調整することを可能にすること、およびそこでこのような位置特定ないし位置調整が実現されるレーザ加工装置を提供することを、本発明は目標にした。
本発明では、上述の課題は請求項１および１０に記載された方法並びに請求項１１に記載されたレーザ加工装置によって解決される。

これに従って、レーザ加工ビームのレーザビーム軸と加工ガス流のガス流軸の相互位置を求めるための発明では、一方での第１の軸位置検出放射および第２の軸位置検出放射と、他方での軸位置検出エレメントとが、放射横方向ないし放射軸横方向において相互に相対的に動かされる。ここでこの第１の軸位置検出放射の放射軸はレーザ加工ビームのレーザビーム軸をあらわし、第２の軸位置検出放射の放射軸は、加工ガス流のガス流軸をあらわす。本発明と相応に、軸位置を求めるために運動が行われる場合、例えば、加工されるべき未加工品に対するレーザ加工装置の位置決めまたは未加工品加工のために、レーザ加工装置の通常作動中においても実行される様式で運動が行われるべきである。従って殊に、一方での第１の軸位置検出放射並びに第２の軸位置検出放射の軸位置検出運動と、他方での軸位置検出エレメントの軸位置検出運動に対して、駆動部および駆動制御部ないし運動制御部を用いることができる。これらの駆動部ないし制御部はいずれにせよ、レーザ加工装置の通常の作動に必要である。これに相応して、レーザビーム軸用の基準エレメントおよび/またはガス流軸用の基準エレメントおよび/または軸位置検出エレメント用の基準エレメントが選択される。本発明のコンセプトは、「レーザビーム軸とガス流軸の相対位置を求める」機能を、レーザ加工装置の通常機能内に組み込むことも可能にする。一般的に、上述した様式の基準エレメントを使用することによって、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を求める場所は、軸位置検出放射ないしレーザビーム軸およびガス流軸から離れた領域に移行する。従って殊に、本発明によって、操作者は容易にかつ同時に高精度に、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を求めることができる。

請求項１および１０に記載された方法の特別な実施形態は、従属請求項２〜９に記載されている。請求項１１に記載されたレーザ加工装置の特別な実施形態は、従属請求項１２〜２１に記載されている。

請求項２および１２によれば、本発明の有利な構成において、第１の軸位置検出放射として、レーザビーム軸を有するレーザビームが用いられ、および/または第２の軸位置検出放射としてガス流軸を有するガス流が用いられる。
第１の軸位置検出放射として用いられるレーザビームは、必ずしも、レーザ加工装置の通常作動時に該当する未加工品に向けられるレーザ加工ビームのことではない。例えば、軸位置検出のために、通常の未加工品処理のためには不十分な僅かなビームパワーを伴うレーザビームを使用することができる。これと相応に、軸位置検出のためのガス流として加工ガス流を使用することは必ずしも必要ではない。例えばコスト的な理由から、比較的高価な加工ガスではなく、任意のガス（例えば大気）を有する、軸位置検出のためのガス流を生成するのは有利である。できるだけ実質的に、通常の装置作動中に、加工されるべき未加工品に向けられるレーザ加工ビームと一致する軸位置検出放射のために、並びに相応する加工ガス流と一致する軸位置検出放射のために、レーザ加工ビームのレーザビーム軸と加工ガス流のガス流軸の相対位置を次のような条件下で求めることができる状況が適している。この条件は、通常の装置作動中の条件に少なくとも非常に近く、従って、通常の装置作動中での割合を実際に反映している結果をもたらす。

請求項３、１３、１４に記載されている手法は、本発明に相応するコンセプトをできるだけ容易に構造的に置き換えることを目的としている。レーザ加工装置の加工ヘッドが、レーザビーム軸およびガス流軸に対する共通の基準エレメントとして使用される場合、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を求めるために、駆動装置並びに加工ヘッドの運動制御を用いることができる。これはレーザ加工装置の通常作動中にも使用される。

請求項４および５は、本発明のコンセプトを、レーザビーム軸とガス流軸の一致が必要なケースにおいて置き換えることに関する。このような使用ケースはレーザ切断である。

本発明の別の有利な実施形態では、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置は次のような位置に基づいて求められる。すなわち、レーザビーム軸用の基準エレメントと、ガス流軸用の基準エレメントが、軸位置検出放射の放射軸が軸位置検出エレメントに初めて入射するときに取る位置である（請求項５、１６）。上述の放射軸が軸位置検出エレメントに初めて入射するとともに、一義的に定められる配置状態は、レーザビーム軸用の基準エレメントおよびガス流軸用の基準エレメントの位置を検出するための解明するものとして設けられる。この結果、実際に、レーザビーム軸とガス流軸の位置ないしそれらの相対位置を正確に推測することを可能にする、１つまたは複数の基準エレメントの位置検出が保証される。

請求項６〜１９および１７〜２０によれば、本発明の場合に有効であり、既存の装置を用いて実現可能な、軸位置検出エレメントへの軸位置検出放射の放射軸の最初の入射を定めるないし検出する手法が選択されている。従って例えば、通常の装置作動中のレーザ加工ビームの未加工品側の加工箇所での加工光展開の検出が、未加工品での突き刺し過程（Einstechvorgang）の制御および監視のために用いられる。間隔測定は、例えばレーザ加工装置の切断作動時には通常のことである。
ここでレーザノズルと未加工品の間の間隔は、レーザビーム焦点の位置が未加工品に対して同じままに保たれることを保証するために検出および監視される。

請求項２１は、レーザ加工装置に関する。ここでは請求項１０に記載された、レーザビーム軸とガス流軸の相互位置を自動調整するための方法が置き換えられる。
以下では本発明を、例として示された概略的な図面に基づいてより詳細に説明する。図面
図１は、レーザ切断ビームを用いた未加工品切断加工時並びに加工箇所上での切断ビーム負荷時のレーザ切断装置であり、
図２は、レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求める際の、図１に示されたレーザ切断装置であり、
図３は、図１および図２に記載されたレーザ切断装置のレーザ切断ヘッドを断面図で示したものであり、
図４〜図７は、レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるためのフローである。

図１によると、レーザ切断装置１として構成されたレーザ加工装置は装置テーブル２を有している。この装置テーブルでは装置用ブリッジ３が第１の軸方向（Ｘ方向）で走行可能に案内される。装置用ブリッジ３は自身の側で、横方向支持体でガイドキャリッジ４を有している。このガイドキャリッジは、浮いた状態で示されているレーザ加工ヘッドないしレーザ切断ヘッド５を有している。ガイドキャリッジ４とともに、レーザ切断ヘッド５は、第２の軸方向（Ｙ方向）に、装置用ブリッジ３の横方向支持体に沿って走行可能である。さらに、レーザ切断ヘッド５は、ガイドキャリッジ４に対して相対的に、第３の軸方向（Ｚ方向）で可動である。レーザ切断ヘッド５の下方では未加工品が板６の形で未加工品台７上に載せられている。

板６を加工するためにレーザビームが用いられる。このレーザビームは図では、レーザビーム軸８とともに示されている。レーザビームはレーザビーム源９によって生成され、ビームガイド管１０を通って、並びに偏向ミラー１１、１２を介して、レーザヘッド５内部に取り付けられた焦点合わせ光学素子１３(レンズまたはミラー）に案内される。焦点合わせ光学素子１３はレーザビームを収束し、これをレーザ切断ビームとして板６上に向ける。装置ブリッジ３並びにガイドキャリッジ４の上述した走行性に基づいて、レーザ切断ビームによって、板６の各任意の点が加工される。図示された例において板６に調整されたキャリッジ１４が図１に示されている。Ｚ方向でのレーザ切断ヘッド５の可動性は、板横方向においてレーザ切断ビームの焦点位置を調整するために使用される。

空間の３つの方向でレーザ切断ヘッド５を走行させるために、レーザ切断装置１のモータ駆動部が用いられる。このモータ駆動部は数値式制御部１５を用いて制御される。レーザ切断装置１の通常機能も、制御に関連して、この数値式制御部１５内に組み込まれる。

レーザ切断ビームと共に、レーザ切断ヘッド５から、加工ガス流が、切断用ガス流１６の形状で板６に向けられる。板６に課された切断用ガス（図示された場合に窒素ガス）は、レーザ切断ビームの板側の加工箇所で形成された金属溶解物を、形成された切断溝から吹き飛ばすために用いられる。理想的には、レーザ切断ビームのレーザビーム軸８と切断用ガス流１６のガス流軸１７は相互に一致する。このような最適な、レーザビーム軸８とガス流軸１７の相互位置を伴って、レーザ切断軸装置１が図１で示されている。

レーザ切断装置１の作動中に、レーザ切断ビーム８ないし切断用ガス流１６のアライメントがずれる恐れがある。該当する目標位置からの、レーザビーム軸８とガス流軸１７の相互実際位置の、場合によって起こり得る偏差を求めるために、軸位置検出エレメント１８、１９が用いられる。この軸位置検出エレンメントは、装置テーブル２の長手方向終端部、ひいてはレーザ切断ヘッド５の処理領域の最も外側の縁部に取り付けられている。軸位置検出エレメント１８も、軸位置検出エレメント１９も、ばね鋼片である。軸位置検出エレメント１８は、Ｙ方向に延在している自身のエッジによって装置テーブル２と緊締されており、軸位置検出エレメント１９はＸ方向に延在している自身のエッジによって装置テーブル２と緊締されている。その他では、軸位置検出エレメント１８、１９はそれぞれ装置テーブル２から自由に突出している。軸位置検出エレメント１８の緊締されたエッジに直接的に続いているエッジはＸ方向に延在し、軸位置検出エレメント１９の緊締されたエッジに直接的に続いているエッジはＹ方向に延在している。レーザ切断装置１のＸ−Ｙ−Ｚ座標系における２つの軸位置検出エレメント１８、１９の位置が定められている。

レーザビーム軸８およびガス流軸１７の相互エラー調整を伴ったレーザ切断ヘッド５が図３に示されている。この図では同じように、レーザ切断ヘッド５のレーザノズル２０が検出されるべきである。このレーザノズルを通って、レーザビーム軸８を有するレーザ切断ビームと、ガス流軸１７を有する切断用ガス流１６が板６に向けられる。このために、レーザノズル２０には、ノズル開口部２１（例えば円形または環状すき間）が設けられている。ノズル開口部２１の中心点を通ってガス流軸１７が延在する。切断用ガスは、切断用ガス供給部２３から、ガス供給部２２を介してレーザ切断ヘッド５に供給される。切断用ガス供給部２３は、数値式制御部１５を用いて制御可能である。

レーザノズル２０は、従来の容量性間隔測定装置２４の一部である。このような様式の測定装置は例えばＴＲＵＭＰＦ社（Ditzingen, ドイツ連邦共和国）から、「ＤＩＡＳ」の名称で販売されている。このような間隔測定装置２４を用いて、レーザノズル２０の下面とレーザノズル２０に対向している金属製未加工品表面との間の間隔が求められる。間隔測定装置２４も、レーザ切断装置１の数値式制御部１５と接続されている。

図３には同じように、焦点合わせ光学素子１３のホルダー２５が示されている。ホルダー２５はレーザ切断ヘッド５のハウジングに、Ｘ方向およびＹ方向に送り可能に支承されている。場合によっては、調整駆動部２６を用いて送り運動が行われる。この調整駆動部は、自身の側で、レーザ切断装置１の数値式制御部１５によって制御される。

最後に、レーザ切断装置１には、図３で示された光学式加工光測定装置２７が設けられる。加工光測定装置２７も従来の構造様式である。この種の測定装置は例えばＴＲＵＭＰＦ社（Ｄｉｔｚｉｎｇｅｎ、ドイツ連邦共和国）からＰＣＳという名称で販売されている。加工光測定装置２７を用いて、レーザ切断ビームの板側の加工箇所で生じる加工光が測定される。加工光測定装置２７も、レーザ切断装置１の数値式制御部１５と接続されている。

相互目標位置との間に偏差が生じている、レーザビーム軸８とガス流軸１７の相互位置の検査時の手法を図４から図７に基づいて説明する。ノズル開口部２１はここでは環状の断面を有している。

図４では、レーザ切断ヘッド５が、レーザノズル２０を伴う、レーザビーム軸８およびガス流軸１７用の共通の基準エレメントとして、Ｙ軸の正の方向（Ｙ^＋方向）に、軸位置検出運動によって、軸位置検出エレメント１８にわたって動かされる。ここで、運動方向に案内するノズル開口部２１の縁部部分を伴うレーザノズル２０が、金属製の軸位置検出エレメント１８上方に来ると、間隔測定装置２４による、レーザノズル２０と軸位置検出エレメント１８の間の間隔の特定が始まる。切断用ガス供給部２３はスイッチオンされ、切断用ガス流１６がレーザ切断ヘッド５から下方へ向けられ、まずはまだ軸位置検出エレメント１８から間隔が開けられている（図４の部分図（１））。

Ｙ^＋方向へのレーザ切断ヘッド５の運動中に、切断用ガス流１６は軸位置検出エレメント１８に達する（図４の部分図（２）参照）。切断用ガスが軸位置検出エレメント１８へ最初に当たるとともに、切断ガスは下方への偏位を始める。軸位置検出エレメント１８のこの偏位の開始は、間隔測定装置２４によって確認され、レーザ切断ヘッド５の位置Ｙ^＋方向で検出された時点が記される。次のような前提の下で、ガス流軸１７が軸位置検出エレメント１８の前縁に達する、Ｙ^＋方向におけるレーザ切断ヘッド５の位置が容易に得られる。すなわち、切断用ガス流１６の断面が理想的にはレーザノズル２０のノズル開口部２１の環状断面に相当するという前提と、ノズル開口部２１の半径が既知であるという前提である。図４の部分図（２）では、軸位置検出エレメント１８に切断用ガス流１６が最初に当たってから、ガス流軸１７が軸位置検出エレメント１８の前縁に達するまでの間に、レーザ切断ヘッド５が進まなければならない距離が「Ｓ_１Ｙ」で示されている。

レーザ切断ヘッド５が継続してＹ^＋方向に運動すると、ノズル開口部２１と軸位置検出エレメント１８の重畳が増大する。これは、軸位置検出エレメント１８の偏位の増大とも関わっている。

さらに、レーザ切断ヘッド５がＹ^＋方向に運動すると、レーザビーム軸８も、軸位置検出エレメント１８の前縁に達する（図４の部分図（３））。これとは、レーザ切断ビームによる軸位置検出エレメント１８の切断（Anschnitt）が関係している。レーザ切断ビームが軸位置検出エレメント１８内に突き刺さったときに生じる閃光は、加工光測定装置２７によって検出され、Ｙ^＋方向でのレーザ切断ヘッド５のこの位置が求められた第２の時点が記される。Ｙ^＋方向におけるレーザ切断ヘッド５のこの位置は、切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８に最初に当たったときのレーザ切断ヘッド５の位置と比較される。図示された例の場合には、レーザ切断ヘッド５は、上述した２つの位置の間で距離「Ｓ_２Ｙ」を進んだ。距離Ｓ_２Ｙはｄ_ｓＹだけ、距離Ｓ_１Ｙよりも長い。従ってｄ_ｓＹは、Ｙ方向におけるレーザビーム軸８とガス流軸１７の相互のずれ分を示している。ｄ_ｓＹはこのために設けられた、レーザ切断装置１の数値式制御部１５の評価装置を用いて求められる。

レーザ切断ビームは、軸位置検出エレメント１８内への突き刺し直後にスイッチオフされる。レーザ切断ビームのスイッチオフは、レーザ切断装置１の数値式制御部１５を介して行われる。この制御部はレーザビーム源９を相応に駆動制御する。既存の前提とは異なり、切断用ガス流１６の半径ないし直径が既知でないという前提条件では、上述の方法は変えられるべきである。この場合には付加的に切断用ガス流１６の直径が求められる。

この場合には同じようにレーザ切断ヘッド５の位置が、切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８へ最初に入射したとき（図４の部分図（２））と、レーザ切断ビームが軸位置検出エレメント１８内に突き刺さったとき（図４の部分図（３））に求められる。このような場合にも、レーザ切断ビームが軸位置検出エレメント１８内に突き刺さった直後にレーザ切断ビームがスイッチオフされる。しかしこの場合には、レーザ切断ヘッド５の２つの上述した位置に対して付加的に、切断用ガス流１６の作用のもとで、軸位置検出エレメント１８の偏位が最大値に達する、Ｙ^＋方向でのレーザ切断ヘッド５の位置も求められる。このような最大値は、切断用ガス流１６がＹ^＋方向への運動中に自身の完全な断面で、軸位置検出エレメント１８上に達すると生じる。すなわち運動方向において後方に位置する切断用ガス流１６の境界が軸位置検出エレメント１８の前縁に達すると生じる（図４の部分図（４））。切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８に最初に入射してから軸位置検出エレメント１８の最大偏位までの間にレーザ切断ヘッド５が進んだ距離は、切断用ガス流１６の直径、すなわちＹ方向における切断用ガス流１６の寸法「Ｄ」を表す。

レーザビーム軸８とガス流軸１７が一致する場合には、これに従って、切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８に最初に入射してから距離１／２Ｄの後に、レーザ切断ビームが軸位置検出エレメント１８内に突き刺さらなければならない。しかし図示された場合はこのような場合ではない。むしろレーザ切断ヘッド５は、切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８に最初に当たってしてから、レーザ切断ビームが軸位置検出エレメント１８内に突き刺さるまでの間、距離１／２＋ｄ_ＳＹを進まなければならない。その後ｄ_ＳＹに対して、その後、冒頭に記載した方法に対して変更された最後に記載された方法でも、Ｙ方向におけるレーザビーム軸８とガス流軸１７のずれが生じる。

変更されたこの方法は特別な精度を特徴とする。従って、レーザビーム軸８とガス流軸１７の実質的なずれを求めるためのベースとして、冒頭に記載した方法のように、レーザノズル２０のノズル開口部２１の直径を使用するのではなく、Ｙ方向における切断用ガス流１６の実際の寸法が使用される。例えばノズル開口部２１の汚れが原因で、ノズル開口部２１の直径と切断用ガス流１６の実際の寸法が異なる恐れがある。汚れていないノズル開口部の直径が知られている場合、切断用ガス流１６の直径の上述した測定は、レーザノズル２０の汚れ状態を検査するためにも使用される。

切断用ガス流１６によって生じる軸位置検出エレメント１８の偏位の度合いが、充分な精度で検出されない場合、Ｙ方向における切断用ガス流１６の寸法を求めるために、軸位置検出エレメント１８は、上述したようにＹ^＋方向においてのみではなく、さらにＹ⁻方向においても切断用ガス流１６と「接触」される。

図５から分かるように、ここではレーザ切断ヘッド５がまずは、軸位置検出エレメント１８からまだ離れている切断用ガス流１６（図５の部分図（１））とともに、レーザ切断ビームがスイッチオフされている状態で、切断用ガス流１６が軸位置検出エレメント１８にはじめて当たるまでＹ⁻方向に動かされる（図５の部分図（２））。これと関連している、軸位置検出エレメント１８の偏位開始自体は、間隔測定装置２４によってそれぞれの場合において一義的に検出される。これと相応に事前に、Ｙ^＋方向に動かされた切断用ガス流１６の最初の入射ないしこれと接続された軸位置検出エレメント１８の偏位の開始が識別されている（図４の部分図（２））。

Ｙ^＋方向に動かされる切断用ガス流１６による軸位置検出エレメント１８の偏位開始時点に対しても、Ｙ⁻方向に動かされる切断用ガス流１６による軸位置検出エレメント１８の偏位開始時点に対しても、Ｙ方向におけるレーザ切断ヘッド５の位置が検出される。２つの切断ヘッド位置の間には距離が位置する。この距離は、Ｙ方向における軸位置検出エレメントの幅に、Ｙ方向における切断用ガス流１６の二倍の寸法を加えたものに相当する。軸位置検出エレメント１８の幅並びに２つの上述した切断ヘッド位置の間の距離が既知である。従って、Ｙ方向における切断用ガス流１６の寸法ないし切断用ガス流の直径Ｄが計算される。

Ｙ方向でのレーザビーム軸８とガス流軸１７のずれの他に、図示された例ではＸ方向におけるずれｄ_ＳＸも求められる。このためにレーザ切断ヘッド５は、レーザ切断ビームと切断用ガス流１６とともに、Ｘ軸の方向に、軸位置検出エレメント１９にわたって案内される。詳細にはここで、レーザビーム軸８とガス流軸１７のずれｄ_ＳＹを求める場合と同じように行われる。具体的には、レーザビーム軸８とガス流軸１７のずれｄ_ＳＸを求めることは、図６および７に記載された、Ｘ軸方向における切断用ガス流１６の寸法Ｄを求めることを含む。

レーザビーム軸８とガス流軸１７の、Ｙ方向並びにＸ方向において生じているずれに基づいて、数値式制御部１５のこのために設けられた計算ユニットによって補正値が形成される。この補正値に基づいて、レーザ切断装置１の数値式制御部１５によって、焦点合わせ光学素子１３に対するホールド２５の調整駆動部２６が駆動制御される。ホールド１５は、焦点合わせ光学素子１３とともに、Ｘ軸並びにＹ軸から緊締されたレベルにおいて次のような位置に調整される。すなわち、その位置を取ると、焦点合わせ光学素子１３が切断用ガス流１６と同軸状にレーザ切断ビームを板６に向ける位置である。

レーザ切断ビームを用いた未加工品切断加工時並びに加工箇所上での切断ビーム負荷時のレーザ切断装置 レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求める際の、図１に示されたレーザ切断装置 図１および図２に記載されたレーザ切断装置のレーザ切断ヘッドを断面図で示したもの レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるためのフロー レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるためのフロー レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるためのフロー レーザ切断ビームのレーザビーム軸と切断用ガス流のガス流軸の相互位置を求めるためのフロー

Claims (21)

1. 未加工品を加工するためのレーザ加工装置（１）においてレーザ加工ビームのレーザビーム軸（８）と加工ガス流（１６）のガス流軸（１７）の相互位置を求めるための方法であって、
   一方での前記レーザビーム軸（８）に対して所定配置された第１の放射軸を有する第１の軸位置検出放射と、前記ガス流軸（１７）に対して所定配置された第２の放射軸を有する第２の軸位置検出放射と、他方での軸位置検出エレメント（１８、１９）を相対的に相互に放射軸横方向への軸位置検出運動によって動かし、
   前記第１の放射軸に対する所定の空間割り当て内にある、前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）および、前記第２の放射軸に対する所定の空間割り当て内にある、前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）に対する所定の空間割り当て内にある、前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントを、前記軸位置検出運動と連動して動かし、
   第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置に割り当てられている、前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の実際位置および前記ガス流軸（９）用の基準エレメント（５）の実際位置および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの実際位置を、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互目標位置での、前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の目標位置および前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の目標位置および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの目標位置と比較する、
   ことを特徴とする、未加工品を加工するためのレーザ加工装置においてレーザ加工ビームのレーザビーム軸と加工ガス流のガス流軸の相互位置を求めるための方法。
2. 一方では第１の軸位置検出放射としてレーザビーム軸（８）を有するレーザビームを動かし、および／または第２の軸位置検出放射としてガス流軸（１７）を有するガス流を動かし、他方では軸位置検出エレメント（１８、１９）を相対的に相互に放射軸横方向への軸位置検出運動で動かす、請求項１記載の方法。
3. レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）用の共通の基準エレメント（５）を前記軸位置検出運動と連動して動かし、第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置に割り当てられた、レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）用の当該共通の基準エレメント（５）の位置を、レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）の相互目標位置での、前記レーザビーム軸（８）および前記ガス流軸（１７）用の共通基準エレメント（５）の目標位置と比較する、請求項１または２記載の方法。
4. レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）用の共通基準エレメント（５）を、前記軸位置検出運動と連動して動かし、
   第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置が、レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）用の共通の基準エレメント（５）の同一の位置に割り当てられているか否かを検査する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記第１の放射軸の軸位置検出エレメント（１８、１９）への最初の入射並びに前記第２の放射軸の軸位置検出エレメント（１８、１９）への最初の入射に割り当てられている、前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の実際位置と、前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の実際位置および／または軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの実際位置を、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互目標位置での、前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の目標位置および、前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の目標位置および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの目標位置と比較する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 軸位置検出エレメント（１８、１９）である切断可能な、殊にレーザ切断可能な軸位置検出エレメント（１８、１９）を切断ビームの形状、殊にレーザ切断ビームの形状での第１の軸位置検出放射で負荷し、
   前記第１の放射軸の、軸位置検出エレメント（１８、１９）への最初の入射を、前記切断ビーム、場合によってはレーザ切断ビームによる軸位置検出エレメント（１８、１９）の切断を介して定める、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記切断ビーム、場合によってはレーザ切断ビームによる前記軸位置検出エレメント（１８、１９）の切断を、当該切断と結び付いている加工光展開を介して検出する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 軸位置検出エレメント（１８、１９）である、偏位可能な軸位置検出エレメント（１８、１９）に、圧力手段流、殊にガス流の形状の第２の軸位置検出放射を負荷し、
   当該圧力手段流、場合によってはガス流を、軸位置検出運動の方向において、軸位置検出エレメント（１８、１９）にわたって動かし、
   前記第２の放射軸の、軸位置検出エレメント（１８、１９）への最初の入射を、前記圧力手段流、場合によってはガス流による軸位置検出エレメント（１８、１９）の最初の偏位を介して定める、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記圧力手段流、場合によってはガス流による前記軸位置検出エレメント（１８、１９）の偏位を、間隔測定を用いて検出する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. レーザ加工装置（１）でのレーザ加工ビームのレーザビーム軸（８）と、加工ガス流（１６）のガス流軸（１７）の相互位置を調整するための方法であって、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載された方法に従って、レーザ加工ビームのレーザビーム軸（８）と加工ガス流（１６）のガス流軸（１７）の相互位置を求め、
    前記レーザビーム軸（８）と前記ガス流軸（１７）の相互位置が相互目標位置から偏差を有している場合には、当該位置偏差に合わせた調整量を形成し、当該調整量に基づいて前記位置偏差を、レーザビーム軸（８）の位置を調整することおよび／または前記ガス流軸（１７）の位置を調整することによって修正する、
    ことを特徴とする、レーザ加工装置でのレーザ加工ビームのレーザビーム軸と、加工ガス流のガス流軸の相互位置を調整するための方法。
11. 未加工品（６）を加工するレーザ加工装置であって、
    当該レーザ加工装置はレーザ加工ヘッド（５）を有しており、
    当該レーザ加工ヘッド（５）から、レーザビーム軸（８）を伴うレーザ加工ビームと、ガス流軸（１７）を伴う加工ガス流（１６）が前記未加工品（６）に向けられ、
    前記レーザ加工装置はさらに前記レーザビーム軸（８）と前記ガス流軸（１７）の相互位置を求めるための装置を有している形式のものにおいて、
    前記レーザビーム軸（８）と前記ガス流軸（１７）の相互位置を求めるための装置は、軸位置検出エレメント（１８、１９）および前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）および前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメント並びに評価装置を含んでおり、
    ・一方での前記レーザビーム軸（８）に対して所定配置された第１の放射軸を有する第１の軸位置検出放射と、前記ガス流軸（１７）に対して所定配置された第２の放射軸を有する第２の軸位置検出放射と、他方での軸位置検出エレメント（１８、１９）が相対的に相互に放射軸横方向への軸位置検出運動によって動かされ、
    ・前記レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）は前記第１の放射軸に対する所定の空間割り当て内にあり、前記ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）は前記第２の放射軸に対する所定の空間割り当て内にあり、および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントは軸位置検出エレメント（１８、１９）に対する所定の空間割り当て内にあり、
    ・レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）およびガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）および／または軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントは、前記軸位置検出運動と連動して動かされ、
    ・前記評価装置によって、第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置に割り当てられている、レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の実際位置および、ガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の実際位置および／または前記軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの実際位置が検出され、
    ・前記評価装置によって、当該検出された実際位置が、前記レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互目標位置での、レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）の目標位置およびガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の目標位置および／または軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの目標位置と比較される、
    ことを特徴とする、未加工品を加工するレーザ加工装置。
12. 第１の軸位置検出放射として、レーザビーム軸（８）を伴うレーザビームが設定されており、および／または第２の軸位置検出放射として、ガス流軸（１７）を伴うガス流が設定されている、請求項１１記載のレーザ加工装置。
13. レーザビーム軸（８）並びにガス流軸（１７）用の共通の基準エレメント（５）が設けられており、前記評価装置によって、第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置および第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置に割り当てられている、当該共通基準エレメント（５）の実際位置が検出され、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互目標位置での前記共通基準エレメント（５）の目標位置と比較される、請求項１１または１２記載のレーザ加工装置。
14. 前記レーザビーム軸（８）およびガス流軸（１７）用の共通基準エレメント（５）として、前記レーザ加工装置（１）の加工ヘッドが設けられている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
15. 第１の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置並びに第２の放射軸と軸位置検出エレメント（１８、１９）の同一の相対位置が、レーザビーム軸（８）並びにガス流軸（１７）用の共通の基準エレメント（５）の位置に割り当てられているか否かが、前記評価装置によって検査される、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
16. レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）実際位置およびガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）の実際位置および／または軸位置検出エレメント（１８、１９）用の基準エレメントの実際位置として、前記第１の放射軸または前記第２の放射軸が前記軸位置検出エレメント（１８、１９）に最初に入射した際の位置が前記評価装置によって検出され、目標位置と比較される、請求項１１から１５までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
17. 第１の軸位置検出放射として、切断ビーム、殊にレーザ切断ビームが設定され、軸位置検出エレメント（１８、１９）として切断可能な、殊にレーザ切断可能な軸位置検出エレメント（１８、１９）が設定されており、
    前記第１の放射軸の軸位置検出エレメント（１８、１９）への最初の入射が、切断ビーム、場合によってレーザ切断ビームによる前記軸位置検出エレメント（１８、１９）の切断を介して定められる、請求項１１から１６までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
18. 前記評価装置は加工光センサを含んでおり、当該加工光センサによって、切断ビーム、場合によってはレーザ切断ビームによる軸位置検出エレメント（１８、１９）の切断が、当該切断と結び付いている加工光展開を介して検出される、請求項１１から１７までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
19. 第２の軸位置検出放射として、圧力手段流、殊にガス流が設けられており、軸位置検出エレメント（１８、１９）として、当該圧力手段流、場合によってガス流の作用の下で偏位し得る軸位置検出エレメント（１８、１９）が設けられており、
    前記圧力手段噴射、場合によってガス流は軸位置検出運動の方向で軸位置検出エレメント（１８、１９）にわって動き、軸位置検出エレメント（１８、１９）への前記第２の放射軸の最初の入射が、前記圧力手段噴射、場合によってはガス流による、軸位置検出エレメント（１８、１９）の最初の偏位を介して定められる、請求項１１から１８までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
20. 前記評価装置は間隔センサを含み、当該間隔センサを用いて軸位置検出エレメント（１８、１９）の偏位が検出される、請求項１１から１９までのいずれか１項記載のレーザ加工装置。
21. 前記レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互位置を求める装置は、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互位置を調整する装置の一部分を構成し、
    該調整装置は付加的に計算ユニット並びにレーザビーム軸（８）および／またはガス流軸（１７）に対する位置制御部を含んでおり、
    前記計算ユニットは、レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互位置を求める装置と接続されており、
    当該計算ユニットによって、前記相互位置を求める装置によって実施された、レーザビーム軸（８）用の基準エレメント（５）およびガス流軸（１７）用の基準エレメント（５）および／または軸位置検出装置（１８、１９）用の基準エレメントの実際位置と目標位置の比較の結果に基づいて、前記実際位置と目標位置の間に偏差がある場合に、レーザビーム軸（８）および／またはガス流軸（１７）に対する位置制御に対して調整量が形成され、
    レーザビーム軸（８）とガス流軸（１７）の相互実際位置を相互目標位置に移行させるように、前記レーザビーム軸（８）および／またはガス流軸（１７）に対する位置制御を、当該調整量に基づいて駆動制御することができる、
    請求項１１から２０までのいずれか1項記載のレーザ加工装置。

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