JP6865301B2 - 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
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Description
Claims (11)
- 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、
加工レーザビーム(12)が透過する複数の光学素子(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複数の前記光学素子(16、18、26)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複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータの各測定値が、関連付けられた臨界値に依然として達していない限り、前記検出された焦点位置が補償され、
前記ビームガイド光学系の複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータの少なくとも1の測定値が、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、
複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータが、複数の前記光学素子(16、18、26)の温度であり、
複数の前記光学素子(16、18、26)の内の少なくとも2つの前記光学素子(16、18、26)の温度が測定されること、および、他の光学素子の温度上昇よりも著しく高い温度上昇による一の光学素子の汚損を検出するために、複数の前記光学素子(16、18、26)の内の少なくとも2つの前記光学素子(16、18、26)の測定された温度値が互いに比較されること、
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、複数の前記光学素子(16、18、26)の各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又は2に記載の方法であって、焦点領域における前記加工レーザビーム(12)の少なくとも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、焦点(20)に向かって収束する前記加工レーザビーム(12)中に配置された複数の前記光学素子(16、18、26)の内の前記ビームガイド光学系の最後の光学素子(26)からの後方反射(30)が、前記加工レーザビーム(12)の経路の外に結合されること、
を特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法であって、前記焦点領域におけるビーム火線(62)が、少なくとも2つの測定されたビーム直径から決定され、決定されたビーム火線(62)から前記焦点位置が決定されること、
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加工レーザビーム(12)が透過する複数の光学素子(16、18、26)の物理的パラメータを測定するための複数のセンサ(41、42、43)であって、前記物理的パラメータが、各前記光学素子の汚損の程度と相関する複数のセンサと、
現在の焦点位置を検出するために焦点領域における前記加工レーザビーム(12)を測定するための他のセンサ(36)と、
前記他のセンサ(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他のセンサ(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複数の前記光学素子(16、18、26)の内の少なくとも1つの前記光学素子(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複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータの各測定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複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータの少なくとも1つの測定値が前記関連付けられた臨界値に達したときに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、
複数の前記光学素子(16、18、26)の前記物理的パラメータを測定するための複数の前記センサが、複数の温度センサ(41、42、43)であり、
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温度上昇による一の光学素子(16、18、26)の汚損を検出するために、複数の前記光学素子(16、18、26)の内の少なくとも2つの前記光学素子(16、18、26)の測定された温度値を互いに比較するように構成されること、
を特徴とするデバイス。 - 請求項5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、前記複数の温度センサ(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5又は6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複数の光学素子(16、18、26)の各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5から7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他のセンサ(36)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8に記載のデバイスであって、焦点(20)に向かって収束する前記加工レーザビーム(12)の中に配置された複数の前記光学素子(16、18、26)の内の前記ビームガイド光学系の最後の光学素子(26)からの後方反射が前記加工レーザビーム(12)の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、前記最後の光学素子(26)が、前記加工レーザビーム(12)の経路の光軸(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9に記載のデバイスであって、前記加工レーザビーム(12)の経路の外に結合された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(26)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10に記載のデバイスであって、前記評価回路(48)が、前記空間分解センサ(36)の出力信号から前記焦点領域における少なくとも2つのビーム直径を決定し、決定された前記焦点領域における前記ビーム直径からビーム火線(62)を決定し、決定されたビーム火線(62)から焦点位置を決定するように構成されること、
を特徴とするデバイス。
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