JP6913102B2 - ビーム加工機械の軸較正 - Google Patents
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Description
2 地点
3、3’、3’’、3’’’ 焦点/TCP
5 レーザビーム
5A、5B、5C 矢印
11 加工ヘッド
11A ビーム誘導ユニット
11B 偏向ユニット
11C 偏向ユニット
13、15 偏向ミラー
17 加工ノズル
21 測定ノズル
23 円筒シェル表面
25 理想的なビーム位置
27 ビーム誘導開口
29 前方プロービングエリア
31 テスト工作物
31A 前面
31B 後面
32A 表面
32B 表面
35 理想的なビーム経路
41、43 点線
45 センターライン
47A/B プロービング位置
101V〜107 ステップ
A1、A2 工作物軸
B(’)、C 軸
B0、C0 角度制御パラメータ
HA、HB 半円
KA 前面輪郭
KB、KB’ 後面輪郭
KA1/2 前面輪郭区間
KB1/2 後面輪郭区間
mY 測定中心
R 半径方向距離
S ビーム軸
S0 理想配向アライメント
VA、VB 多角形
XYZ 並進軸
XA/B プロービング距離
Y0、Z0 距離
YKA1 距離
YKB1 距離
ΔY 実際の距離
Claims (14)
- ビーム加工機械のビーム軸(S)の向きの、前記ビーム軸(S)の理想向き(S0)からの偏差を求めるための方法であって、前記ビーム加工機械が、ビーム誘導システムの少なくとも1つの較正すべき回転軸であって当該回転軸の理想向きの周りの角度位置に前記ビーム軸(S)を向けるための前記少なくとも1つの較正すべき回転軸に沿って伸びる理想レーザビーム経路と当該回転軸とは異なる方向に沿って伸びる理想レーザビーム経路を提供するビーム誘導システムと、測定装置とを有する方法において、
テスト工作物(31)の2つの対向する面からの加工ビーム(5)で輪郭区間(KA1、KB1)を前記テスト工作物(31)に切断するステップであって、前記輪郭区間(KA1、KB1)は、較正すべき前記回転軸の理想向きに対して平行に延びる、ステップと、
前記測定装置によって前記テスト工作物(31)の一方の面から前記輪郭区間(KA1、KB1)を検出して、前記輪郭区間(KA1、KB1)の空間的位置を求めるステップと、
前記理想向きにおける切断に割り当てられる理想位置値と比較した前記輪郭区間(KA1、KB1)の前記空間的位置に基づいて、前記ビーム加工機械の前記ビーム軸(S)の前記向きの前記理想向き(S0)からの前記偏差を求めるステップと、
を含む方法。 - 前記ビーム加工機械は、
前記ビーム軸(S)に沿って誘導される加工ビーム(5)で工作物を加工するよう構成され、表面法線のほぼ共通の向きによって画定される2つの対向する表面(32A、32B)でプレート型テスト工作物(31)を支持するよう構成され、
前記ビーム加工機械は、
前記テスト工作物(31)と前記ビーム軸(S)との間の並進運動を生み出すための少なくとも1つの並進軸(X、Y、Z)、
前記少なくとも1つの較正すべき回転軸の理想向きの周りの角度位置に前記ビーム軸(S)を位置合せするための少なくとも180°の回転範囲を有する前記少なくとも1つの較正すべき回転軸、および
前記測定装置、
を含み、
前記方法はさらに、
前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)を、前記テスト工作物(31)を加工するための前記表面法線の前記向きに沿って、第1の角度位置(B90)および前記第1の角度位置(B90)に対して180°回転した第2の角度位置(B−90)に位置合せ可能なサポート位置にテスト工作物(31)を設置するステップと、
前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)が前記第1の角度位置(B90)となるとともに前記加工ビーム(5)が前記表面の一方(32A)に向けられる第1の位置に、前記ビーム軸(S)を位置決めするステップと、
前記少なくとも1つの較正すべき回転軸の前記理想向きに対して平行に延びる前面輪郭区間(KA1)を有する第1の輪郭(KA)の切断を前記加工ビーム(5)で実施するステップと、
前記ビーム軸の前記理想向き(S0)が前記第2の角度位置(B−90)となるとともに前記加工ビーム(5)が前記表面の他方(32B)に向けられる第2の位置に、前記ビーム軸(S)を位置決めするステップと、
前記少なくとも1つの較正すべき回転軸の前記理想向きに対して平行に延びることで前記前面輪郭区間(KA1)に対して平行に延びる後面輪郭区間(KB1)を有する第2の輪郭(KB)の切断を前記加工ビーム(5)で実施するステップと、
前記前面輪郭区間(KA1)および/または前記後面輪郭区間(KB1)に隣接する少なくとも1つのカットアウトを前記工作物(31)内に形成するステップと、
前記測定装置で前記前面輪郭区間(KA1)および前記後面輪郭区間(KB1)を検出するステップであって、前記測定装置は、前記加工ビームの出口の領域内に測定素子(21)として、前記前面輪郭区間(KA1)の前記空間的位置と前記後面輪郭区間(KB1)の前記空間的位置とを検出するための同一の角度位置(B−90)に位置決めされる、ステップと、
前記前面輪郭区間(KA1)の前記空間的位置と、前記後面輪郭区間(KB1)の前記空間的位置とに基づいて、前記理想向き(S0)からの前記ビーム加工機械の前記ビーム軸(S)の前記向きの前記偏差を導出するステップと、
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記第1の輪郭(KA)の切断が実施されるとき、前記ビーム加工機械のビーム誘導構成要素が、前記表面の一方(32A)によって境界が定められる前面(31A)に位置決めされ、前記第2の輪郭(KB)の切断が実施されるとき、前記ビーム加工機械のビーム誘導構成要素が、前記表面の他方(32B)によって境界が定められる後面(31B)に位置決めされ、検出中に、前記ビーム誘導構成要素が前記前面(31A)または前記後面(31B)のどちらかに位置決めされる、
請求項2に記載の方法。 - 前記偏差の導出するステップが、
前記輪郭区間の間の距離寸法(ΔY)を検出するステップ、および
前記検出した距離寸法(ΔY)と、前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)に基づく前記輪郭区間(KA1、KB1)の基礎となる理想距離寸法との間の差を求めるステップ、
を含む、
請求項2または3に記載の方法。 - 前記ビーム加工機械の前記ビーム軸(S)の前記向きの、前記理想向き(S0)からの前記偏差が、前記表面法線の前記向きに垂直かつ前記少なくとも1つの較正すべき回転軸の前記理想向きに垂直である面内で決定される、
請求項2から4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1の輪郭(KA)または前記第2の輪郭(KB)の少なくとも一方がカットアウトを生むように形成され、
前記第1の輪郭(KA)と前記第2の輪郭(KB)は閉じた輪郭であり、前記第1の輪郭(KA)と前記第2の輪郭(KB)とは、前記テスト工作物(31)のカットアウト後の残留部位によって前記前面輪郭区間(KA1)と前記後面輪郭区間(KB1)が互いに分離されるように互いに隣り合って配置される、または前記テスト工作物(31)の前記残留部位および両面の前記残留部位に隣接するカットアウト領域によって前記前面輪郭区間(KA1)と前記後面輪郭区間(KB1)が互いに分離されるように配置される、
請求項2から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1の輪郭(KA)および前記第2の輪郭(KB)が共に閉じた輪郭を形成し、前記閉じた輪郭内で、前記前面輪郭区間(KA1)および前記後面輪郭区間(KB1)がカットアウト領域の両面上に配置される、
請求項2から5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ビーム加工機械がその理想向きが互いに直交に配置される2つの較正すべき回転軸を有し、前記2つの較正すべき回転軸の前記理想向きのそれぞれについての輪郭切断(KA、KB)が、対応する前記理想向きにそれぞれ平行である1対の平行輪郭区間(KA1、KB1;KA2、KB2)を有する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。 - 測定ノズル(21)として、または前記加工ビーム(5)の出口の領域内に配置される測定ノズル延長部として、前記ビーム軸に対して幾何学的に画定される接触表面(23)を有する前記測定装置を設けるステップと、
前記接触表面(23)で前記輪郭区間(KA1、KB1)を検出することによって前記検出を実施するステップと、
をさらに含む、
請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記接触表面(23)が、較正すべき前記回転軸の回転の方向に幾何学的に画定され、前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)に平行に延びて前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)の周りに円筒対称に形成され、それによって、前記輪郭区間(KA1、KB1)を検出するステップのそれぞれについて、理想向き(S0)に対する同一の距離が与えられ、
前記方法が、
前記輪郭区間(KA1、KB1)の間の中心(mY)を求めるステップと、
前記中心(mY)を理想中心(45)と比較して、前記理想向き(S0)に対する前記加工ビームのビームオフセットを求めるステップと、
を含む、
請求項9に記載の方法。 - 工作物を加工するためのビーム加工機械であって、
工作物を位置決めするための工作物サポートと、
ビーム軸(S)に沿って誘導される加工ビーム(5)を与えるためのビーム誘導システムであって、前記ビーム加工機械が、前記工作物と前記ビーム軸(S)との間の並進運動を生み出すための少なくとも1つの並進軸(X、Y、Z)と、少なくとも1つの回転軸の理想向きの周りの角度位置に前記ビーム軸(S)を向けるための少なくとも180°の回転範囲を有する前記少なくとも1つの回転軸と、を有する、ビーム誘導システムと、
切断縁部を検出するための測定装置と、
請求項1から7のいずれか1項に記載の方法を実施するための制御装置と、
を備えたビーム加工機械。 - 前記測定装置は、
前記加工ビーム(5)の出口の領域内の加工ヘッドに測定ノズルまたは測定ノズル延長として取付け可能であり、かつ、前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)に対して幾何学的に画定される接触表面(23)を有する、
請求項11に記載のビーム加工機械。 - 前記測定装置が、前記工作物(31)の前記輪郭区間(KA1、KB1)に近づくための、前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)に平行に延びる接触表面(23)を有し、
前記接触表面(23)が、前記ビーム軸(S)の前記理想向き(S0)であって円筒軸を形成する記理想向き(S0)の周りの距離Rに延びる円筒シェル表面である、
請求項11または12に記載のビーム加工機械。 - 前記ビーム誘導システムは、
理想レーザビーム経路を設けるようにさらに適合され、
前記理想レーザビーム経路は、
第1の回転軸(C)に沿って第1の偏向ミラー(13)まで延び、第2の回転軸(B)に沿って第2の偏向ミラー(15)まで延び、次いでノズルを通る理想的なビーム経路(35)に沿って延び、
前記第1の回転軸(C)と前記第2の回転軸(B)は、それぞれ較正すべき回転軸であり、
前記ビーム誘導システムは、
前記第1の偏向ミラー(13)が前記第1の回転軸(C)の周りに回転可能であり、かつ/または前記第2の偏向ミラー(15)が前記第2の回転軸(B)の周りに回転可能であるように設計される少なくとも1つのアングル歯車を備える、
請求項11から13のいずれか1項に記載のビーム加工機械。
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