JP2012130969A - 被加工物を加工するためのレーザ加工機械においてレーザビームを遮蔽するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビーム及び／又は被加工物におけるレーザビームの衝突箇所の遮蔽の機能信頼性を改善する。
【解決手段】被加工物２を加工するためのレーザ加工機械１において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置において、使用位置にある遮蔽部材１４の端面１９の、被加工物面に対する配向を検出可能な検出装置５を備えるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置に関し、遮蔽ユニットを備え、該遮蔽ユニットが遮蔽部材を有しており、該遮蔽部材が、前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するために、被加工物における使用位置へと移動可能であり、かつ前記遮蔽部材の自由端に端面が形成されており、該端面が、前記遮蔽部材の使用位置で、対応する被加工物面に面しており、該被加工物面に対する目標とする配向（向き又は方向付け）の時に該被加工物面に対して略平行に配向されている、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置に関する。

また本発明は、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法に関し、前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置の遮蔽ユニットの遮蔽部材を、被加工物における使用位置へと移動させ、使用位置へと移動される遮蔽部材を、該遮蔽部材の自由端に形成された端面が対応する被加工物面に対向するように配置し、目標配向時には被加工物面に対して平行に配向されるようにする、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法に関する。

さらに本発明は、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械及び被加工物、特に金属薄板をレーザ加工機械により加工する方法に関する。

上位概念に相当する従来技術は、ドイツ連邦共和国実用新案第２９６２０３０４号明細書に開示されている。従来技術においては、レーザビーム又はウォータビームを用いて被加工物を加工するための工作機械の加工ヘッドに、保護ブラシの形態の遮蔽部材を備える遮蔽装置が設けられている。保護ブラシは、複数のブラシ列を有している。これらのブラシ列は、遮蔽したいレーザビーム又はウォータビームと同心的にレーザビーム又はウォータビーム周りに延在している。保護ブラシのブラシは、被加工物側の端部に環状の端面を形成している。被加工物の加工中、保護ブラシの端面は、加工したい被加工物の上面に載置される。その際、保護ブラシは、プリロードをかけられたばねにより、被加工物表面に圧着される。保護ブラシの端面は、ばねによる弾性的な支持に基づいて、加工したい被加工物の変化する表面輪郭に従うことができる。

ドイツ連邦共和国実用新案第２９６２０３０４号明細書

本発明の課題は、レーザビーム及び／又は被加工物におけるレーザビームの衝突箇所の遮蔽の機能信頼性を改善することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置では、遮蔽ユニットを備え、該遮蔽ユニットが遮蔽部材を有しており、該遮蔽部材が、前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するために、被加工物における使用位置へと移動可能であり、かつ前記遮蔽部材の自由端に端面が形成されており、該端面が、前記遮蔽部材の使用位置で、対応する被加工物面に面しており、該被加工物面に対する目標配向時に該被加工物面に対して略平行に配向されている、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置において、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出可能な検出装置を備えるようにした。

好ましくは、前記遮蔽部材のために受けが設けられており、該受けに前記遮蔽部材が該遮蔽部材の端面の横方向（横方向、交差方向、又は直交方向）で遮蔽側の基準部材を介して支持されており、該遮蔽側の基準部材自体は、前記遮蔽部材の端面に対して所定の配向を有しており、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向は、前記検出装置により前記遮蔽部材のための受け及び前記遮蔽側の基準部材の相互の配向が検出可能であることにより検出可能である。

好ましくは、前記遮蔽装置が、前記遮蔽部材のための受け及び前記遮蔽側の基準部材の相互の配向を検出するための検出装置として、校正可能な検出装置を備える。

好ましくは、前記遮蔽装置が、使用位置にある遮蔽部材の端面の検出された配向が前記目標配向からずれている場合に、前記遮蔽部材の端面を該端面の横方向で調節可能とし、これにより前記目標配向を有した状態に配置可能とする調節装置を備える。

好ましくは、前記遮蔽装置が、前記遮蔽部材の端面を前記目標配向を有した状態に配置するための調節装置として、前記遮蔽部材のための受け及び前記遮蔽側の基準部材を前記遮蔽部材の端面の横方向で互いに相対的に調節可能とする調節装置を備える。

好ましくは、前記遮蔽装置が、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための検出装置として、接触式の検出装置を備え、該接触式の検出装置が接触装置及び評価装置を備え、前記接触装置が、被加工物面又は該被加工物面を表す面の横方向で可動であり、接触位置で被加工物面又は該被加工物面を表す面に当接可能であることによって、該接触装置により被加工物面の延びが検出可能であり、かつ前記評価装置により、前記接触装置により検出された被加工物面の延びが、使用位置にある遮蔽部材の端面の延びと比較可能である。

好ましくは、前記接触式の検出装置の接触装置として前記遮蔽部材が使用されている。

好ましくは、前記接触式の検出装置の評価装置が、参照部材、表示装置、ストローク測定装置及び比較装置を備え、前記表示装置が少なくとも２つの表示部材を備え、該表示部材が、前記接触装置に接続されており、該接触装置を介して、被加工物面又は該被加工物面を表す面の、互いに間隔を置いた２点に割り当てられており、かつ前記参照部材に対して基本位置及び終端位置へと移動可能であり、前記表示部材の基本位置で、前記接触装置が、被加工物面又は該被加工物面を表す面から間隔を置いており、前記表示部材が、基本位置にある遮蔽部材の端面の延びを表示し、かつ前記表示部材の終端位置で、前記接触装置が接触位置を占め、前記表示部材が前記被加工物面の延びを表示し、前記ストローク測定装置により、それぞれの基本位置とそれぞれの終端位置との間の前記表示部材の運動の量が測定可能であり、かつ前記比較装置により、前記表示部材の運動の、前記ストローク測定装置により測定された量が互いに比較可能である。

また上記課題を解決するために、本発明に係る被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械では、上述のように形成された、レーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビームを遮蔽するための遮蔽装置を備えるようにした。

好ましくは、前記レーザ加工機械が、機械制御部を有しており、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための検出装置が、前記機械制御部の一部を形成している。

好ましくは、前記レーザ加工機械が、加工したいかつ／又は加工される被加工物の厚さを測定するための装置（被加工物厚さ測定のための装置）を有しており、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための、接触式の検出装置として形成される検出装置が、前記被加工物厚さ測定のための装置の一部を形成している。

また上記課題を解決するために、本発明に係る被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法では、前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置の遮蔽ユニットの遮蔽部材を、被加工物における使用位置へと移動させ、使用位置へと移動される遮蔽部材を、該遮蔽部材の自由端に形成された端面が対応する被加工物面に対向するように配置し、目標配向時には被加工物面に対して平行に配向されるようにする、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法において、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するようにした。

好ましくは、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を、被加工物面の延びを検出するために、接触装置を被加工物面又は該被加工物面を表す面の横方向で運動させ、接触位置で被加工物面又は該被加工物面を表す面に当接させ、かつ被加工物面の、接触装置により検出された延びを、使用位置にある遮蔽部材の端面の延びと比較することにより、検出する。

さらに上記課題を解決するために、本発明に係る被加工物、特に金属薄板をレーザ加工機械により加工する方法において、前記レーザ加工機械においてレーザビームを被加工物に向け、該被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を、上述の方法にしたがって遮蔽するようにした。

好ましくは、加工したいかつ／又は加工される被加工物の厚さ（被加工物厚さ）を、使用位置にある遮蔽部材の端面の配向を検出するための、接触式の検出装置として形成される検出装置の接触装置を、被加工物面の横方向で運動させ、接触位置で被加工物面に当接させ、接触装置の接触位置をレーザ加工機械の参照系において参照位置と比較し、かつ実施された比較に基づいて被加工物厚さを測定することにより、測定する。

本発明では、使用位置にある遮蔽部材の端面の、遮蔽部材に対向する被加工物面に関する配向が、特にこのために設けられた検出装置により特定される。遮蔽部材は、レーザビーム又は被加工物におけるレーザビームの衝突箇所若しくは加工箇所を少なくとも部分的に包囲する。目標配向時には、遮蔽部材の端面は、遮蔽部材に対応する被加工物面に対して平行に延びている。遮蔽部材の端面がこのように配向されているとき、レーザビーム又は該当する被加工物におけるレーザビームの衝突箇所の最適な遮蔽が保証されている。遮蔽部材の端面の、目標延在から逸脱した延在は、種々異なる原因を有している場合がある。例えば、遮蔽部材の誤調整に原因がある場合もあれば、加工したい被加工物又は周囲にある機械部品との遮蔽ユニットの衝突の結果としての遮蔽部材の誤配向に原因がある場合もある。遮蔽部材の端面の、目標配向から逸脱した配向が確認されると、本発明によれば、種々異なる形式で反応することができる。特に、レーザビーム源を有利には自動的に停止させることができる。次に、遮蔽部材の端面の配向を修正するために、必要な対策を講じることができる。

独立請求項に係る装置及び方法の特別な態様は、従属請求項２〜８，１０，１１，１３及び１５に看取される。

本発明の有利な態様において、使用位置にある遮蔽部材の端面の、対応する被加工物面に対する配向は、直接端面において検出されるのではなく、むしろ端面から空間的に間隔を置いて検出される。この目的のために、遮蔽部材のための受け、及び遮蔽部材の端面に対して規定された状態に配向された遮蔽側の基準部材が設けられている。遮蔽部材のための受け及び遮蔽側の基準部材の相互の位置は、遮蔽部材の端面及び対応する被加工物面の相互の位置を表している（請求項２）。

実際の状況に即した検出結果の関心から、本発明の別の有利な態様では、遮蔽部材のための受け及び遮蔽側の基準部材の相互の配向を検出するために、校正可能な検出装置が設けられている（請求項３）。検出装置の校正は、被加工物加工の開始の時間的至近に、理想的には直前に実施可能である。

使用位置にある遮蔽部材の端面が、対応する被加工物面に対して誤調整されていることが確認されたときに、有利に反応することができるように、本発明に係る遮蔽装置の別の態様は、遮蔽部材の端面を必要なときに端面の横方向で調節可能とし、これにより目標配向を有した状態に配置可能とする調節装置を有している（請求項４）。

使用位置にある遮蔽部材の端面及び対応する被加工物面の相互の配向の検出が、遮蔽部材のための受け及び遮蔽側の基準部材によりなされると、目標配向を有した状態に遮蔽部材の端面を配置するための調節装置は、有利には、遮蔽部材のための受けと遮蔽側の基準部材との間に設けられている（請求項５）。

使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための検出装置として、種々異なる形態の検出装置が可能である。本発明において有利であるのは、接触装置及び評価装置を備える接触式の検出装置である。接触装置により、接触装置を被加工物面の横方向又は被加工物面を表す面の横方向で運動させ、接触位置で被加工物面又は被加工物面を表す面に当接させることによって、被加工物面の延びが計測される。評価装置により、こうして計測された被加工物面の延びが、使用位置にある遮蔽部材の端面の延びと比較される（請求項６，１３）。

本発明の有利な態様では、接触式の検出装置の接触装置として遮蔽部材自体が使用される（請求項７）。遮蔽部材は端面で、被加工物面又は被加工物面を表す面に当接する。

接触式の検出装置のための、構造的に簡単に形成され、しかし機能信頼性の高い評価装置は、請求項８に記載されている。請求項８に係る評価装置は、詳細には、少なくとも２つの表示部材を備える表示装置、参照部材、ストローク測定装置及び比較装置を有している。接触式の検出装置の少なくとも２つの表示部材は、接触式の検出装置の接触装置に接続されている。接触装置が被加工物面又は被加工物面を表す面から間隔を置いているとき、表示部材は基本位置を取っている。基本位置において、表示部材は、基本位置にある遮蔽部材の端面の延びを表示している。終端位置において、表示装置の表示部材は、被加工物面の延びを表示している。表示部材が基本位置と終端位置との間で実施する運動の量は、ストローク測定装置により測定される。個々の表示部材に関する測定された運動量は、比較装置により互いに比較される。実施された比較の結果として、基本位置にある遮蔽部材の端面及び対応する被加工物面の相互の延びが得られる。

本発明に係るレーザ加工機械において、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための、本発明により形成された検出装置が、機械制御部に組み込まれている（請求項１０）。レーザ加工機械の該当する機能ユニットは、使用位置にある遮蔽部材の端面及び対応する被加工物面の、検出された相互の配向に基づいて制御可能である。既に上述した通り、特に、遮蔽部材の端面の誤配向が確認されると、機械のレーザビーム源を停止することができる。対応する被加工物面に対して遮蔽部材を調整するための制御可能な調節装置が設けられていると、遮蔽部材の端面の誤配向を確認したとき、調節装置は、遮蔽部材の端面の配向の修正の意味で制御可能である。

請求項１１によれば、使用位置にある遮蔽部材の端面の、被加工物面に対する配向を検出するための、接触式の検出装置として形成された装置が、同時に被加工物厚さ測定のために利用される。当該加工法の範囲内で、加工したいかつ／又は加工される被加工物の厚さは、接触式の検出装置の接触装置を接触位置で被加工物面に当接させ、接触装置の接触位置を参照位置と比較することにより測定される（請求項１５）。

以下に、本発明について例示的かつ概略的な図面を参照しながら詳説する。

レーザビームのための遮蔽装置を備える金属薄板加工のためのレーザ加工機械を示す図である。 図１に示した遮蔽装置の遮蔽ユニットを示す図である。 図２に示した遮蔽ユニットの著しく概略的な部分図である。 図４ａ及び図４ｂは、図１〜図３に示した遮蔽装置の機能を説明するための著しく概略的な図である。 図５ａ及び図５ｂは、不正規の運転状態における図２〜図４ａに示した遮蔽ユニットの著しく概略的な図である。 図６ａ及び図６ｂは、不正規の運転状態における図２〜図４ａに示した遮蔽ユニットの著しく概略的な図である。 不正規の運転状態における図２〜図４ａに示した遮蔽ユニットの著しく概略的な図である。

図１において、金属薄板２を加工するためのレーザ加工機械１は、いわゆる「コンビ機械」として形成されており、コンビ機械としてレーザ切断ステーション３及び打抜きステーション４を兼備している。レーザ切断ステーション３及び打抜きステーション４は、Ｃ形の機械フレーム６の上側のフレーム辺５の自由端に位置している。機械フレーム６の開口部７には、従来慣用の座標ガイド８が格納されている。座標ガイド８により、通常のように、金属薄板２が、加工目的で水平の運動平面内でレーザ切断ステーション３あるいは打抜きステーション４に対して相対的に運動する。

打抜きステーション４は、従来慣用の構造形態である。レーザ切断ステーション３は、レーザ切断ヘッド９及び遮蔽装置１０を有している。遮蔽装置１０は、レーザ切断ヘッド９から加工したい金属薄板２に向けられたレーザビーム、及び金属薄板２におけるレーザビームの加工箇所を、周囲に対して遮蔽するために用いられる。遮蔽装置は、安全技術上特に重要である。作業安全性を提供するために、レーザ切断ステーション３においてレーザ放射が周囲に漏れることは回避されなければならない。この必要性は、特に、金属薄板加工のために使用されるレーザ放射が固体レーザからである場合に生じる。この種のレーザ放射は、眼中を進行する性質を有しているので、特に大きな危険性をはらんでいる。

遮蔽装置１０の遮蔽ユニット１１は、レーザ切断ヘッド９とは独立的に、鉛直の運動軸線１２の方向で移動可能である。相応の運動可能性は、レーザ切断ヘッド９にもある。レーザ加工機械１のその他の重要な機能と同様に、レーザ切断ヘッド９及び遮蔽ユニット１１の運動も、数値制御式の機械制御部１３により制御される。数値制御式の機械制御部１３の３軸の座標系は、図１にｘ軸、ｙ軸及びｚ軸により概略的に表示してある。

遮蔽装置１０の遮蔽ユニット１１の詳細は、図２に示してある。

図２に示すように、遮蔽ユニット１１は、遮蔽部材として遮蔽ブラシ１４を有している。遮蔽ブラシ１４は、基板１５と、基板１５に固定されたブラシ領域（Ｂｏｒｓｔｅｎｆｅｌｄ）１６とを有している。ブラシ領域１６は、円環の形状を有しており、複数の環状のブラシ列からなっている。ブラシ列は、遮蔽ユニット１１の軸線１７と同心的に軸線１７周りに配置されている。遮蔽ブラシ１４の基板１５には、略長方形の窓１８が開けられている。窓１８内には、遮蔽ユニット１１の組み付け位置で、レーザ切断ステーション３のレーザ切断ヘッド９が配置されている。レーザ切断ステーション３の運転時、レーザ切断ヘッド９から加工したい金属薄板２に向けられたレーザビームのビーム軸線が、遮蔽ユニット１１の軸線１７と一致する。遮蔽ブラシ１４は、加工したい金属薄板２に端面１９で対向する。端面１９は、ブラシ領域１６のブラシの被加工物側の自由端により形成されており、平たんな円環面の形状を有している。

その他の部品として、遮蔽ユニット１１は、支持板２１と、支持板２１に固定された支持アングル材２２とを備える支持ユニット２０を有している。支持アングル材２２を介して、遮蔽ユニット１１は、遮蔽装置１０の、図２に概略的に示した位置決め用駆動装置２３に接続されている。位置決め用駆動装置２３は、数値制御式の機械制御部１３により制御され、遮蔽ユニット１１を鉛直の運動軸線１２の方向で、遮蔽ブラシ１４が使用位置を占め、レーザ切断ヘッド９から放射されたレーザビームと、該当する金属薄板２におけるレーザビームの加工箇所とを有効に周囲に対して遮蔽する位置へと移動させるために用いられる。

支持ユニット２０の支持板２１は、レーザ切断ヘッド９のための切欠き２４を有している。支持板２１には、遮蔽ブラシ１４が支持ユニット２０に鉛直方向で浮動式に懸架されている。この目的のために、図示の実施の形態では、計３つの支承箇所２５が設けられている。３つの支承箇所２５のうちの１つは、図３に著しく概略的に示した断面図に示してある。残りの２つの支承箇所２５における形態も、同じである。

図３に示すように、支持板２１は各々の支承箇所２５に軸受ハウジング２６を有している。軸受ハウジング２６は、軸受ハウジング２６の内部にハウジング室２７を有している。ハウジング室２７は、上方で、天板貫通部２９を備えるハウジング天板２８により画成される。天板貫通部２９は、ハウジング室２７より小さな横断面を有している。

支持板２１の近傍で、ハウジング室２７の壁に、環状の肩部３０が形成されている。肩部３０は、ガイドブシュ３１のための台として機能する。ガイドブシュ３１自体は、支承ピン３２を鉛直方向可動に案内している。ガイドブシュ３１は、支承ピン３２の比較的大きな直径を有する軸方向の区分３３を包囲している。この大径の軸方向の区分３３には、上方に、支承ピン３２の減径された軸方向の区分３４が接続している。支承ピン３２のこの減径された軸方向の区分３４の自由端には、雄ねじ山３５が設けられている。雄ねじ山３５は、測定フラグ３６に設けられた雌ねじ山と係合し、さらに、保持ナット３７に設けられた雌ねじ山と係合する。保持ナット３７は、測定フラグ３６の上側に配置されている。支承ピン３２の減径された軸方向の区分３４の自由端の端面には、回転操作工具、例えばねじ回し又は六角棒レンチ等のための係合部３８が設けられている。

ハウジング室２７の内部において、支承ピン３２の減径された軸方向の区分３４に、ばね３９が被せ嵌められている。ばね３９は、軸方向の一端でハウジング天板２８の天板貫通部２９の縁部に支持され、軸方向の他端で支承ピン３２の大径の軸方向の区分３３と減径された軸方向の区分３４との間の移行部に形成されている段面４０に支持されている。遮蔽ブラシ１４に向かって、支承ピン３２は、支承ピン３２の軸方向の区分３３でもって、支持板２１の貫通開口４１を貫通している。支承ピン３２の、大径の軸方向の区分３３に接続する下側の軸方向の端部区分４２も、軸方向の区分３３に対して減径されており、かつ雄ねじ山を有している。軸受スリーブ４３が、支承ピン３２の下側の軸方向の端部区分４２に螺着されており、固定ナット４４により固定ナット４４と支承ピン３２の軸方向の区分３３との間で締め付けられている。

軸受スリーブ４３は、同心的な軸受リング４５により包囲されている。軸受リング４５自体は、遮蔽ブラシ１４の基板１５に設けられた軸受開口４６内に装入されている。軸受スリーブ４３及び軸受リング４５の向かい合った面には、凹部４７，４８が設けられている。凹部４７，４８は、支承ピン３２の軸線周りに環状に延びており、軸受ボール４９を収容している。軸受スリーブ４３、軸受リング４５及び軸受ボール４９は、相俟って１つのピボット軸受（Ｇｅｌｅｎｋｌａｇｅｒ）５０を形成している。ピボット軸受５０を介して、支承ピン３２と、基板１５あるいは遮蔽ブラシ１４とは、揺動可能あるいは傾倒可能に互いに支承されている。支承ピン３２と遮蔽ブラシ１４の基板１５との間の結合箇所は、遮蔽ブラシ１４の端面１９に対して平行に延びる一平面内に位置している。

支持ユニット２０の支持板２１の上方で、軸受ハウジング２６から、ストロークセンサあるいは距離センサ５２のための保持腕５１が外方に張り出している。ストロークセンサ５２は、支承ピン３２に設けられた測定フラグ３６と協働し、測定フラグ３６と相俟ってストローク測定システム５４のストローク測定装置５３を形成している。ストローク測定システム５４は、数値制御式の機械制御部１３に組み込まれている。

ストローク測定システム５４は、遮蔽ブラシ１４の端面１９の、被加工物面、すなわち図４ａ〜図７に示した金属薄板２の表面５６に対する配向あるいは姿勢を検出可能な接触式の検出装置（ｔａｋｔｉｌｅ Ｅｒｆａｓｓｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）５５の構成部分である。

図４ａ〜図７は、接触式の検出装置５５の原理的な機能形態を示しているだけである。相応に、図２及び図３に示したアッセンブリは、図４ａ〜図７において、原理的にのみ、すなわち著しく概略化された形態で示してある。例えば、遮蔽ブラシ１４の支承箇所２５は、実際には３つ存在しているが、２つしか図示していない。

金属薄板加工の開始前、遮蔽ユニット１１は、数値制御式の機械制御部１３により制御される位置決め用駆動装置２３によって、鉛直の運動軸線１２の方向で、遮蔽ブラシ１４の端面１９が加工したい金属薄板２の表面５６から鉛直方向に離間した位置へと移動させられる。支持ユニット２０の支持板２１の、遮蔽ブラシ１４のための支承箇所２５において、各々の軸受ハウジング２６の内部で、ばね３９にハウジング天板２８と支承ピン３２の段面４０との間でプリロードがかけられている。これにより、支承ピン３２は、金属薄板２に向かって付勢され、支承ピン３２に設けられた測定フラグ３６は、上方から軸受ハウジング２６のハウジング天板２８に当接する。これにより、各々の支承箇所２５で、図３に示した状況が生じる。表示部材として機能する支承ピン３２は、鉛直の運動方向で基本位置を占めている。支承ピン３２の基本位置は、ストローク測定システム５４により検出される。この目的のために、支承箇所２５の各々で、支持ユニット２０に結合されたストロークセンサ５２と、支承ピン３２に結合された測定フラグ３６との間の、鉛直方向に生じる間隔が測定される。

図４ａに原理的に示したこの運転状態から出発して、遮蔽ユニット１１は、数値制御される位置決め用駆動装置２３により、鉛直の運動軸線１２の方向で金属薄板２に向かって下降される。その際、支持ユニット２０及び遮蔽ブラシ１４は、まず、共通の下降運動を実施する。共通の下降運動は、接触装置として使用される遮蔽ブラシ１４の端面１９が金属薄板２の表面５６に載置されると直ちに終了する。以降、支持ユニット２０の下降運動は、支持ユニット２０の支持板２１の、遮蔽ブラシ１４に対する相対運動、より詳細に言えば遮蔽ブラシ１４の基板１５に対する相対運動を生じる。この相対運動に基づいて、支承箇所２５において、遮蔽ブラシ１４の基板１５に結合された支承ピン３２が、上方に、支持ユニット２０の支持板２１に固定された軸受ハウジング２６から進出する。軸受ハウジング２６の内部のばね３９は、圧縮される。支承ピン３２に設けられた測定フラグ３６は、軸受ハウジング２６から持ち上がり、対応するストロークセンサ５２から鉛直方向で離間する。基板１５における支承ピン３２の支承箇所によって規定される平面は、端面１９に対して平行に延びているので、基板１５は、遮蔽ブラシ１４の端面１９のための遮蔽側の基準部材として機能する。支持ユニット２０は、遮蔽ブラシ１４のための受けを形成している。

支持ユニット２０が、数値制御式の機械制御部１３内に格納された下側の終端位置に到達すると、位置決め用駆動装置２３は停止される。これにより、図４ｂに原理的に示した運転状態が生じる。表示部材として機能する支承ピン３２は、支承ピン３２の終端位置にある。

すべての支承箇所２５において、それぞれのストロークセンサ５２と対応する測定フラグ３６との間の、鉛直方向に生じた間隔が測定される。測定結果は、数値制御式の機械制御部１３の比較装置内で、支承ピン３２の基本位置で実施された間隔測定の結果と比較される。すべての支承箇所２５において同じ間隔差が生じると、このことは、遮蔽ブラシ１４が金属薄板２の表面５６から鉛直方向に間隔を置いているとき、遮蔽ブラシ１４の端面１９が金属薄板２の表面５６に対して平行に延びていることを示している。後続の金属薄板加工のために、このことは、位置決め用駆動装置２３による遮蔽ユニット１１の適当に量定された下降運動により、遮蔽ブラシ１４が、加工したい金属薄板２に対して、被加工物近傍の使用位置であって、遮蔽ブラシ１４の端面１９が目標配向を有した状態で１０分の１ｍｍ領域の間隔を置いて金属薄板２の表面５６に対して平行に延びる使用位置へと移動可能であることを意味している。その後、遮蔽ブラシ１４は、金属薄板２に向けられたレーザビーム、及び金属薄板２におけるレーザビームの加工箇所を最適に周囲に対して遮蔽する位置を占める。遮蔽ブラシ１４の傾斜位置の結果としてレーザ放射が漏れる可能性は排除される。

レーザビーム及びレーザビームの加工箇所の機能安全性の遮蔽が保証されない状況は、図５ａ〜図７に示されている。

図５ａ及び図５ｂでは、遮蔽ブラシ１４が金属薄板２の表面５６から間隔を置いた状態にあるとき、遮蔽ブラシ１４の端面１９が、遮蔽ブラシ１４の誤調整のために金属薄板２の表面５６に対して平行に延びていない。このような状態で遮蔽ユニット１１が金属薄板２上に降ろされると、支持ユニット２０の支持板２１における遮蔽ブラシ１４のための支承箇所２５において、支承ピン３２に結合された測定フラグ３６と、対応するストロークセンサ５２との間の間隔は、それぞれ異なる大きさで変化する（図５ｂ）。

遮蔽ブラシ１４の誤調整は、手動で修正可能である。この目的で、単数又は複数の該当する支承箇所２５において、まず保持ナット３７が螺解されなければならない。次に、該当する支承ピン３２が、係合部３８に係合された回転操作工具により回転され、これにより軸方向で、支承ピン３２に取り付けられた測定フラグ３６に対して移動される。こうして、遮蔽ブラシ１４が金属薄板２の表面５６から間隔を置いているときに、基本位置にある支承ピン３２が支持ユニット２０の支持板２１の下面から突出している軸方向の長さを調節することができる。これにより、単数又は複数の該当する支承ピン３２のピボット軸受５０の鉛直方向での調節、ひいては支承ピン３２に取り付けられた遮蔽ブラシ１４の端面１９の、金属薄板２の表面５６に対して平行な配向が得られる。支承ピン３２は、これに応じて、遮蔽ブラシ１４の端面１９を調整するための調節装置５７の一部である。遮蔽ブラシ１４の正しい調整後、単数又は複数の支承箇所２５において、それぞれの保持ナット３７が再び支承ピン３２に螺着され、これにより、実施された調節が固定される。これにより、検出装置５５は、校正されており、レーザビームの有効な遮蔽を後続の金属薄板加工時に保証する。

図６ａ及び図６ｂは、遮蔽ブラシ１４の端面１９の誤配向が支持ユニット２０の変形に起因する場合を示している。支持ユニット２０の衝突の結果、支持ユニット２０の支持板２１は、上方に曲がっている。遮蔽ブラシ１４が、持ち上げられた位置（図６ａ）から金属薄板２の表面５６上に降ろされると、支持ユニット２０の支持板２１における遮蔽ブラシ１４のための支承箇所２５において、やはり、それぞれの測定フラグ３６と、対応するストロークセンサ５２との間の間隔のそれぞれ異なる変化が確認される。このような場合、遮蔽ブラシ１４の端面１９が、支持ユニット２０の下降時、全面的に金属薄板２の表面５６に載着可能であるか否か、かつ遮蔽ブラシ１４の誤調整の修正が、前述したような方法で調節装置５７により可能であるか否かは、支持ユニット２０の変形の度合に依存している。支持板２１の若干の傾斜位置は、鉛直方向での支承ピン３２の適当な調節により補償可能である。支承ピン３２と遮蔽ブラシ１４の基板１５との間に設けられたピボット軸受５０は、このような場合、支承ピン３２に対する遮蔽ブラシ１４の十分な運動を許容し、これにより、支持ユニット２０が遮蔽ブラシ１４に対して相対的に下降運動する際の、支持ユニット２０における支承ピン３２の引っ掛かりを防止する。

金属薄板２の表面５６に対する遮蔽ブラシ１４の端面１９の配向の検出は、レーザ加工前だけでなく、レーザ加工中にも実施される。図７では、レーザ加工時、不規則な角度が付いた金属薄板２が遮蔽ブラシ１４に対して相対的に運動する。その結果、遮蔽ブラシ１４は、不均等に上方に変位する。これにより、支持ユニット２０の支持板２１における遮蔽ブラシ１４のための支承箇所２５において、該当する支承ピン３２に取り付けられた測定フラグ３６と、対応するストロークセンサ５２との間の間隔は、不均一に変化する。不均一な間隔変化は、ストローク測定システム５４により検出され、予め設定された許容値を超過すると、レーザビームのためのビーム源は、数値制御式の機械制御部１３により非常停止される。

被加工物の加工は、支承ピン３２が、遮蔽ブラシ１４及び金属薄板２の相対運動の作用下で、すべての支承箇所２５において均一に支持ユニット２０に対する位置を変化させる場合には、続行される。支承ピン３２のこのような均一な鉛直運動時には、金属薄板２の表面５６に対する遮蔽ブラシ１４の端面１９の平行な配向が維持される。

支承箇所２５における支承ピン３２の僅かに不均一な鉛直の変位には、やはり反応しない。支承ピン３２のこのような鉛直運動は、加工したい金属薄板２が小さな凹凸を有しているときに発生し得る。支承ピン３２における遮蔽ブラシ１４の基板１５の揺動自在の支承に基づいて、遮蔽ブラシ１４は、加工したい金属薄板２のこのような凹凸の結果、支承ピン３２に対する補償運動を実施する。支承ピン３２は、これに応じて、支持ユニット２０に対する配向を維持可能である。支持ユニット２０における支承ピン３２の引っ掛かりは、回避される。

接触式の検出装置５５は、金属薄板厚さ測定のためにも使用される。この目的のために、既知の厚さを有する基準金属薄板が使用される。位置決め用駆動装置２３により、支持ユニット２０は、鉛直の運動軸線１２の方向で初期位置から、数値制御式の機械制御部１３内に格納された基準位置へ下降される。これにより、支持ユニット２０に懸架された遮蔽ユニット１１は、鉛直の運動軸線１２の方向で、遮蔽ブラシ１４の端面１９が基準金属薄板の表面から間隔を置いている初期位置から、遮蔽ユニット１１の遮蔽ブラシ１４が端面１９を介して金属薄板表面に支持されている位置に到達する。その際、すべての支承箇所２５において、それぞれの支承ピン３２に結合された測定フラグ３６と、対応するストロークセンサ５２との間の間隔が、同程度に変化すると、間隔変化は、基準量として機械制御部１３内に格納される。間隔変化が不均一である場合、検出装置５５は、間隔変化の基準量が遮蔽ブラシ１４を伴う支持ユニット２０の再度の下降により求められる前に、前述の方法で校正される。

基準金属薄板の後にレーザ加工機械１に装填される金属薄板の厚さを測定するために、支持ユニット２０は、改めて基準位置へ鉛直の運動軸線１２の方向で下降される。遮蔽ブラシ１４の支承箇所２５における測定フラグ３６と対応するストロークセンサ５２との間の間隔の、支持ユニット２０の下降に伴う変化は、現在値として測定され、以前に求められた基準値と比較される。基準値と、測定された現在値との間の差から、基準金属薄板の後にレーザ加工機械１に装填された金属薄板の厚さを推定することができる。求められた金属薄板厚さに基づいて機械制御部１３において、後続の金属薄板加工時に支持ユニット２０が、支持ユニット２０に支承された遮蔽ブラシ１４と共に鉛直の運動軸線１２の方向で移動されて、遮蔽ブラシ１４が使用位置を占め、かつ遮蔽ブラシ１４の端面１９が対応する金属薄板表面に対して目標配向を有した状態で配置されている位置が規定される。

１ レーザ加工機械、 ２ 金属薄板、 ３ レーザ切断ステーション、 ４ 打抜きステーション、 ５ 上側のフレーム辺、 ６ 機械フレーム、 ７ 開口部、 ８ 座標ガイド、 ９ レーザ切断ヘッド、 １０ 遮蔽装置、 １１ 遮蔽ユニット、 １２ 運動軸線、 １３ 機械制御部、 １４ 遮蔽ブラシ、 １５ 基板、 １６ ブラシ領域、 １７ 軸線、 １８ 窓、 １９ 端面、 ２０ 支持ユニット、 ２１ 支持板、 ２２ 支持アングル材、 ２３ 位置決め用駆動装置、 ２４ 切欠き、 ２５ 支承箇所、 ２６ 軸受ハウジング、 ２７ ハウジング室、 ２８ ハウジング天板、 ２９ 天板貫通部、 ３０ 肩部、 ３１ ガイドブシュ、 ３２ 支承ピン、 ３３ 大径の軸方向の区分、 ３４ 減径された軸方向の区分、 ３５ 雄ねじ山、 ３６ 測定フラグ、 ３７ 保持ナット、 ３８ 係合部、 ３９ ばね、 ４０ 段面、 ４１ 貫通開口、 ４２ 下側の軸方向の端部区分、 ４３ 軸受スリーブ、 ４４ 固定ナット、 ４５ 軸受リング、 ４６ 軸受開口、 ４７，４８ 凹部、 ４９ 軸受ボール、 ５０ ピボット軸受、 ５１ 保持腕、 ５２ ストロークセンサ、 ５３ ストローク測定装置、 ５４ ストローク測定システム、 ５５ 検出装置、 ５６ 表面、 ５７ 調節装置

Claims (15)

1. 被加工物、特に金属薄板（２）を加工するためのレーザ加工機械（１）において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置であって、遮蔽ユニット（１１）を備え、該遮蔽ユニット（１１）が遮蔽部材（１４）を有しており、
   該遮蔽部材（１４）が、前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するために、被加工物における使用位置へと移動可能であり、かつ
   前記遮蔽部材（１４）の自由端に端面（１９）が形成されており、該端面（１９）が、前記遮蔽部材（１４）の使用位置で、対応する被加工物面に面しており、該被加工物面に対する目標配向時に該被加工物面に対して略平行に配向されている、
   被加工物、特に金属薄板（２）を加工するためのレーザ加工機械（１）において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置において、
   使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を検出可能な検出装置（５５）を備えることを特徴とする、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置。
2. 前記遮蔽部材（１４）のために受け（２０）が設けられており、該受け（２０）に前記遮蔽部材（１４）が、該遮蔽部材（１４）の端面（１９）の横方向で遮蔽側の基準部材（１５）を介して支持されており、該遮蔽側の基準部材（１５）自体は、前記遮蔽部材（１４）の端面（１９）に対して所定の配向を有しており、使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向は、前記検出装置（５５）により前記遮蔽部材（１４）のための受け（２０）及び前記遮蔽側の基準部材（１５）の相互の配向が検出可能であることにより検出可能である、請求項１記載の遮蔽装置。
3. 前記遮蔽部材（１４）のための受け（２０）及び前記遮蔽側の基準部材（１５）の相互の配向を検出するための検出装置（５５）として、校正可能な検出装置（５５）を備える、請求項１又は２記載の遮蔽装置。
4. 使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の検出された配向が前記目標配向からずれている場合に、前記遮蔽部材（１４）の端面（１９）を該端面（１９）の横方向で調節可能とし、これにより前記目標配向を有した状態に配置可能とする調節装置（５７）を備える、請求項１から３までのいずれか１項記載の遮蔽装置。
5. 前記遮蔽部材（１４）の端面（１９）を前記目標配向を有した状態に配置するための調節装置（５７）として、前記遮蔽部材（１４）のための受け（２０）及び前記遮蔽側の基準部材（１５）を前記遮蔽部材（１４）の端面（１９）の横方向で互いに相対的に調節可能とする調節装置（５７）を備える、請求項１から４までのいずれか１項記載の遮蔽装置。
6. 使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を検出するための検出装置（５５）として、接触式の検出装置（５５）を備え、該接触式の検出装置（５５）が接触装置及び評価装置を備え、前記接触装置が、被加工物面又は該被加工物面を表す面の横方向で可動であり、接触位置で被加工物面又は該被加工物面を表す面に当接可能であることによって、該接触装置により被加工物面の延びが検出可能であり、かつ前記評価装置により、前記接触装置により検出された被加工物面の延びが、使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の延びと比較可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の遮蔽装置。
7. 前記接触式の検出装置（５５）の接触装置として前記遮蔽部材（１４）が使用されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の遮蔽装置。
8. 前記接触式の検出装置（５５）の評価装置が、参照部材（２０）、表示装置、ストローク測定装置（５３）及び比較装置（１３）を備え、
   前記表示装置が少なくとも２つの表示部材（３２）を備え、該表示部材（３２）が、前記接触装置に接続されており、該接触装置を介して、被加工物面又は該被加工物面を表す面の、互いに間隔を置いた２点に割り当てられており、かつ前記参照部材（２０）に対して基本位置及び終端位置へと移動可能であり、前記表示部材（３２）の基本位置で、前記接触装置が、被加工物面又は該被加工物面を表す面から間隔を置いており、前記表示部材（３２）が、基本位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の延びを表示し、かつ前記表示部材（３２）の終端位置で、前記接触装置が接触位置を占め、前記表示部材（３２）が前記被加工物面の延びを表示し、
   前記ストローク測定装置（５３）により、それぞれの基本位置とそれぞれの終端位置との間の前記表示部材（３２）の運動の量が測定可能であり、かつ
   前記比較装置（１３）により、前記表示部材（３２）の運動の、前記ストローク測定装置（５３）により測定された量が互いに比較可能である、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の遮蔽装置。
9. 被加工物、特に金属薄板（２）を加工するためのレーザ加工機械において、請求項１から８までのいずれか１項にしたがって形成された、レーザ加工機械（１）において被加工物に向けられたレーザビームを遮蔽するための遮蔽装置（１０）を備えることを特徴とする、レーザ加工機械。
10. 前記レーザ加工機械（１）が、機械制御部（１３）を有しており、使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を検出するための検出装置（５５）が、前記機械制御部（１３）の一部を形成している、請求項９記載のレーザ加工機械。
11. 前記レーザ加工機械（１）が、加工したいかつ／又は加工される被加工物の厚さを測定するための装置（被加工物厚さ測定のための装置）を有しており、使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を検出するための、接触式の検出装置（５５）として形成される検出装置（５５）が、前記被加工物厚さ測定のための装置の一部を形成している、請求項９又は１０記載のレーザ加工機械。
12. 被加工物、特に金属薄板（２）を加工するためのレーザ加工機械（１）において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法であって、
    前記レーザビーム又は前記被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽するための遮蔽装置（１０）の遮蔽ユニット（１１）の遮蔽部材（１４）を、被加工物における使用位置へと移動させ、
    使用位置へと移動される遮蔽部材（１４）を、該遮蔽部材（１４）の自由端に形成された端面（１９）が対応する被加工物面に対向するように配置し、目標配向時には被加工物面に対して平行に配向されるようにする、
    被加工物、特に金属薄板（２）を加工するためのレーザ加工機械（１）において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法において、
    使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を検出する、
    ことを特徴とする、被加工物、特に金属薄板を加工するためのレーザ加工機械において被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を遮蔽する方法。
13. 使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の、被加工物面に対する配向を：
    被加工物面の延びを検出するために、接触装置を被加工物面又は該被加工物面を表す面の横方向で運動させ、接触位置で被加工物面又は該被加工物面を表す面に当接させ；かつ
    被加工物面の、接触装置により検出された延びを、使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の延びと比較することにより；
    検出する、請求項１２記載の方法。
14. 被加工物、特に金属薄板（２）をレーザ加工機械（１）により加工する方法において、前記レーザ加工機械（１）においてレーザビームを被加工物に向け、該被加工物に向けられたレーザビーム及び／又は該被加工物におけるレーザビームの衝突箇所を、請求項１２又は１３記載の方法にしたがって遮蔽することを特徴とする、被加工物、特に金属薄板をレーザ加工機械により加工する方法。
15. 加工したいかつ／又は加工される被加工物の厚さ（被加工物厚さ）を：
    使用位置にある遮蔽部材（１４）の端面（１９）の配向を検出するための、接触式の検出装置（５５）として形成される検出装置（５５）の接触装置を、被加工物面の横方向で運動させ、接触位置で被加工物面に当接させ；
    接触装置の接触位置をレーザ加工機械（１）の参照系において参照位置と比較し；かつ
    実施された比較に基づいて被加工物厚さを測定することにより；
    測定する、請求項１４記載の方法。

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