JP2020520810A - レーザ材料加工中にレーザ加工ヘッドにおけるビームガイド光学系を監視するための方法およびデバイス - Google Patents
レーザ材料加工中にレーザ加工ヘッドにおけるビームガイド光学系を監視するための方法およびデバイス Download PDFInfo
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Claims (19)
- レーザ材料加工中にレーザ加工ヘッド(10)におけるビームガイド光学系を監視するための方法であって、
少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の汚損の程度と相関する前記ビームガイド光学系の前記少なくとも1つの光学素子の物理的パラメータが、レーザ材料加工中に測定され、
焦点位置が、焦点位置制御のために検出され、
前記ビームガイド光学系の前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータの前記測定値が、関連付けられた臨界値に依然として達していない限り、前記測定された焦点位置が補償され、
前記ビームガイド光学系の前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の前記測定されたパラメータ値が、前記関連付けられた臨界値に達したとき、誤り信号が出力されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータが、その温度であることを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法であって、少なくとも2つの光学素子(16、18、26)の温度が測定されること、および前記ビームガイド光学系の前記個々の光学素子(16、18、26)の前記測定された温度値が、他の光学素子の温度上昇よりも著しく高い前記温度上昇による光学素子の汚損を検出するために、互いにさらに比較されることを特徴とする方法。
- 請求項2または3に記載の方法であって、加工レーザビーム(12)の出力が測定され、そこから決定された出力プロファイルが、汚損を検出するために、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の温度プロファイルと比較されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータが、そこから発する散乱光であることを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法であって、加工レーザビーム(12)の出力が測定され、出力測定値が、汚損を検出するために、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の散乱光測定値と比較されることを特徴とする方法。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の方法であって、焦点位置を検出するために、後方反射(30)が、焦点(20)の領域における少なくとも1つのビーム直径を測定するために、および前記少なくとも1つのビーム直径から前記焦点位置を決定するために、前記焦点(20)に向かって収束する前記加工レーザビーム(12)中に配置された光学素子(16、18、26)によって前記加工レーザビーム経路の外に結合されることを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ビーム火線(62)が、決定されたビーム火線(62)から前記焦点位置を決定するために、前記焦点領域において、少なくとも2つの測定されたビーム直径から決定されることを特徴とする方法。
- レーザ材料加工中にレーザ加工ヘッド(10)におけるビームガイド光学系を監視するためのデバイスであって、
前記レーザ材料加工中に前記ビームガイド光学系の少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の物理的パラメータを測定するための少なくとも1つのセンサ(41、42、43)であって、前記パラメータが、前記少なくとも1つの光学素子の汚損の程度と相関する、少なくとも1つのセンサと、
前記現在の焦点位置を検出するために前記焦点(20)の領域における加工レーザビーム(12)を測定するためのセンサ(36)と、
前記センサ(36)の出力信号の供給を受けることが可能な評価回路(48)であって、焦点位置制御のために前記センサ(36)の出力信号から現在の焦点位置を決定し、前記ビームガイド光学系の少なくとも1つの光学素子(16、18、26)を移動させるように構成されたアクチュエータのための制御信号を出力するように構成された評価回路と、
前記ビームガイド光学系の前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の前記測定されたパラメータ値を関連付けられた臨界値と比較するように、および前記ビームガイド光学系の前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)のパラメータ値が前記関連付けられた臨界値に達したとき誤り信号を出力するように構成された監視回路(50)とを備えることを特徴とするデバイス。 - 請求項9に記載のデバイスであって、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の物理的パラメータを測定するための前記少なくとも1つのセンサが、温度センサ(41、42、43)であることを特徴とするデバイス。
- 請求項10に記載のデバイスであって、サーモセンサ、熱電対、または放射温度計もしくは熱電対列などの非接触温度センサが、温度センサ(41、42、43)として設けられることを特徴とするデバイス。
- 請求項10または11に記載のデバイスであって、前記監視回路(50)が、他の光学素子の温度上昇よりも著しく高い前記温度上昇による光学素子(16、18、26)の汚損を検出するために、前記ビームガイド光学系の少なくとも2つの光学素子(16、18、26)の測定された温度値を互いに比較するようにさらに構成されることを特徴とするデバイス。
- 請求項10、11または12に記載のデバイスであって、前記加工レーザビーム(12)の出力を測定するために、出力センサ(64)が設けられること、および前記監視回路(50)が、汚損を検出するために、測定された出力から決定された出力プロファイルを前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の温度プロファイルと比較するようにさらに構成されることを特徴とするデバイス。
- 請求項9に記載のデバイスであって、前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の物理的パラメータを測定するための前記少なくとも1つのセンサが、散乱光センサであることを特徴とするデバイス。
- 請求項14に記載のデバイスであって、前記加工レーザビーム(12)の出力を測定するために、出力センサ(64)が設けられること、および前記監視回路(50)が、汚損を検出するために、出力測定値を前記少なくとも1つの光学素子(16、18、26)の散乱光測定値と比較するようにさらに構成されることを特徴とするデバイス。
- 請求項9から15のいずれか1項に記載のデバイスであって、前記加工レーザビーム(12)を測定するための前記センサが、空間分解センサ(36)であることを特徴とするデバイス。
- 請求項16に記載のデバイスであって、光学素子(26)からの後方反射が加工レーザビーム経路の外に結合され、前記空間分解センサ(36)に向けられるように、焦点(20)に向かって収束する前記加工レーザビーム(12)中に配置された前記光学素子(26)、特に前記ビームガイド光学系の最後の光学素子が、前記加工レーザビーム経路の光軸(28)に対して傾斜されることを特徴とするデバイス。
- 請求項17に記載のデバイスであって、外に結合された1つ以上の後方反射を偏向させ、広げるために、平行平面板が、前記ビームガイド光学系の最後の光学素子と前記空間分解センサ(36)との間の偏向素子(60)として設けられ、前記平行平面板が、前記1つ以上の後方反射を複数の後方反射に分割し、それらを前記空間分解センサ(36)に向けることを特徴とするデバイス。
- 請求項18に記載のデバイスであって、前記評価回路(48)が、決定されたビーム火線(62)から前記焦点位置を決定するために、前記空間分解センサ(36)の出力信号から、焦点の領域における少なくとも2つのビーム直径を決定するように、および前記焦点領域において、前記決定されたビーム直径からビーム火線(62)を決定するようにさらに構成されることを特徴とするデバイス。
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