JP2020022998A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
2 切断ノズル
3 作用レーザ光線
4 切断面
5 溶融物、ドロス(5aドロス残留物)
6 切断切り口
7 切断フロント、加工区画又はプロセス区画
8 通常の観測方向又は検出器の光束
9 レーザ切断ヘッド
10 10°検出器の光束(10a 5°検出器の光束)
11 検出器の視野
12 光学中間素子、特に円錐ミラー(12a、12bミラー素子)
13 光ダイオード(13aラインセンサ、13bセンサライン)
14 作用レーザ光線の光軸
15 絞りリング
16 スリット絞り
17 センサリング
18 レンズ
19 カメラ
P プロセス管理
Δn 切断フロント遅れ量又はレーザ切断プロセスの遅れ(Schlepp)(Δn0通常の形成、Δn1大きすぎる形成)
β 検出器の観測方向と切断ノズルの切断方向あるいは移動方向との間の方位角
Claims (19)
- 作用レーザ光線(3)の生成及び誘導用のアレイと、前記作用レーザ光線(3)の加工区画への放出用の開口部を備えるノズル(2)と、を備え、前記アレイにおいて、光軸(14)が画定され、前記アレイは、前記作用レーザ光線(3)を集束する少なくとも1つの要素(18)、例えば、切断レンズを前記ノズルの前記開口部の近くに備え、かつ加工過程を監視するためのアレイを備えるレーザ加工装置、特にレーザ切断装置であって、前記加工過程を特徴付ける放射に対して感度があり、少なくとも1つの評価ユニットを備える検出器アレイ(12、13)と接続されている検出器アレイ(12、13)の少なくとも1つの群であって、前記検出器アレイは、それぞれの群(12、13)を環状に前記光軸(14)周りに好適には、前記光軸(14)に対して同軸かつ実質的に直交する少なくとも1つの円に沿って配置されている検出器アレイの少なくとも1つの群と、前記検出器アレイ(12、13)の観測方向(8)は、前記加工区画に最も近く配置された前記集束要素(18)と前記加工区画との間の少なくとも1つの部分領域で、好適には、前記集束要素(18)から離れた部分領域で、前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に関して5°(10a)超の極角(Φ1)で、好適には、7°以上の極角で、特に約10°(10)の極角(Φ2)で配向されていることを特徴とする、レーザ加工装置。
- 少なくとも1つの光学中間素子(12)、好適には、転向アレイは、少なくとも1つの検出器アレイ(12、13)用に、場合により全検出器アレイ(12、13)用に前記加工区画に最も近く配置された前記集束要素(18)と前記加工区画との間に配置されており、好適には、少なくとも1つの反射領域、場合により複数の上下に配置されたミラーセグメント又は湾曲された自由形状面を備えることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 少なくとも1つの検出器アレイ(13)が設けられており、その観測方向(8)は、前記ノズル(2)移動方向に対して最大45°の方位角(β)の領域に、かつその移動方向とは逆に加工区画に向けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。
- 前記光軸(14)周りに配置された検出器アレイ(12、13)のそれぞれの群は、少なくとも5個、特に少なくとも8個の検出器アレイ(12、13)を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 少なくとも1つの検出器アレイ(12、13)が、1つの検出器(13)及び光学中間素子(12)、好適には、転向アレイを有する少なくとも1つのアレイを備え、好適には、前記検出器(13)は、前記極角(Φ)に関する扇形状の観測光束(8)を有し、前記光学中間素子(12)の前記アレイは、前記極角(Φ)に関してそれぞれの所定の扇形状の観測光束(8)の異なるセグメントを前記加工区画の同じ領域上へと転向することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 複数の検出器(13)あるいは中間素子(12)は、実質的に同じ方位角βで前記光軸(14)周りに設けられ、異なる極角からのそれらの観測方向(8)は、前記加工区画上へと向けられているか、又は検出器(13)あるいは転向アレイ(12)は、実質的に同じ方位角βで前記光軸(14)周りに異なる極角間で振幅し、かつ異なる極角からのそれぞれの前記観測方向(8)は、前記加工区画上へと向けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 複数の転向アレイ(12)は、異なる方位角βで前記光軸(14)周りに、好適には、均等に区分されて配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイ(12、13)のうちの少なくとも1つは、1つの検出器(13)及び、好適には、規定の極角で前記加工区画から放射している放射全体を前記検出器(13)に導く少なくとも1つの光学中間素子(12)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイ(12、13)は、環状に前記光軸(14)周りに配置され、かつ好適には、前記光軸(14)に対して同軸かつ実質的に直交する少なくとも1つの円に沿って配置された入力部位を前記放射(8)用に放射誘導アレイ又は更なる転向アレイに含み、かつ前記入力部位あるいは前記更なる転向アレイから離れて位置付けられた検出器を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイ(13)の前記光検出器は、特に光ダイオード、熱電対又はラインセンサとして実装されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイ(13)は、少なくとも2つの異なる波長領域及び/又は放射種類に対して、好適には、0.7〜1μm及び/又は1.45〜1.8μmの波長範囲に対して感度があることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器(13)の前又は前記中間素子(12)の前に、絞りアレイ、特にスリット絞り(16)が配置されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 少なくともいくつかの検出器(13)及び/又は中間素子(12)、特に反射アレイが前記ノズル(2)に設置されているか、又は前記ノズル内に形成されており、作用レーザ光線の発生及び誘導用の前記アレイ及び前記ノズル(2)は、好適には、脱着可能に相互に接続されていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 追加的に、前記光軸(14)に対して平行な観測方向を、好適には、前記集束要素(18)の前記加工区画とは反対側に有する検出器(19)及び光学中間素子(12)は、好適には、前記集束要素(18)と前記加工区画との間に位置付けられており、前記中間素子(12)は、少なくとも1つの方位角βに関する前記検出器(19)の前記観測方向(8)を前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に関して5°超(10a)の極角に、好適には、7°以上の極角に、特に約10°(10)の極角に、前記加工区画上への方向で転向することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記中間素子(12)は、前記検出器(19)の前記観測方向(8)を前記ノズル(2)の前記移動方向に対して最大45°の前記方位角βの領域で、かつその移動方向と逆に前記加工区画上へと転向し、前記中間素子(12)は、前記加工区画からの前記放射(8)を少なくとも異なる極角から、好適には、異なる方位角βからもまた、前記光軸(14)に対して平行に向けられた前記検出器(19)上に転向することを特徴とする、請求項14に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイは、前記作用レーザ光線(3)と並んでかつその伝播方向で前記集束要素(18)の前方に配置された追加の検出器(19)を含み、その検出器の観測方向は、少なくとも前記集束要素の後方で前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に対して斜めに前記加工区画上へと延び、好適には、前記検出器(19)の前記光軸は、前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に対して斜めに延びていることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器(19)の前記光軸は、前記作用レーザ光線(3)の伝播方向で前記集束要素(18)の前方では前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に対して実質的に平行に延び、前記集束要素(18)の後方では、この要素による偏向後は、斜めに前記加工区画上へと延びていることを特徴とする、請求項16に記載のレーザ加工装置。
- 前記検出器アレイ(19)の前記観測方向(8)は、前記ノズル(2)の移動方向に対して逆に向けられており、好適には、前記検出器アレイ(19)は、周囲方向で前記作用レーザ光線(3)周りに移動可能であり、かつ/又は前記観測方向(8)は、異なる極角(Φ)を受容できることを特徴とする、請求項16又は17に記載のレーザ加工装置。
- 前記追加的な検出器(19)の前記観測方向は、少なくとも前記集束要素(18)の後方で前記作用レーザ光線(3)の前記光軸(14)に対して2°以上の極角(Φ)で、好適には、2°〜4°の極角(Φ)で延びることを特徴とする、請求項16〜18のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
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