JPH05261578A - レーザーから発せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための方法および装置 - Google Patents
レーザーから発せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための方法および装置Info
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- JPH05261578A JPH05261578A JP5004367A JP436793A JPH05261578A JP H05261578 A JPH05261578 A JP H05261578A JP 5004367 A JP5004367 A JP 5004367A JP 436793 A JP436793 A JP 436793A JP H05261578 A JPH05261578 A JP H05261578A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料の精密除去を高い表面品質において可能
にすること。 【構成】 レーザー源３０から発せられるレーザー放射
を用いて工作物を加工するにあたり、基準点４１と加工
場所４０の表面４５との間の現在距離Ａistを求め、設
定された目標距離Ｓsollとの差異ΔＡiを求め、その差
異ΔＡiに対応する少なくとも１つの操作量を求めて、
その操作量によってレーザー源３０を制御する。
にすること。 【構成】 レーザー源３０から発せられるレーザー放射
を用いて工作物を加工するにあたり、基準点４１と加工
場所４０の表面４５との間の現在距離Ａistを求め、設
定された目標距離Ｓsollとの差異ΔＡiを求め、その差
異ΔＡiに対応する少なくとも１つの操作量を求めて、
その操作量によってレーザー源３０を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】発明は、工作物の加工場所から来
る放射が把握されて信号に処理されおよび加工プロセス
がこれら信号に基づいて得られる少なくとも１つの操作
量により制御される、レーザーから発せられるレーザー
放射を用いて工作物を加工するための方法に関する。
る放射が把握されて信号に処理されおよび加工プロセス
がこれら信号に基づいて得られる少なくとも１つの操作
量により制御される、レーザーから発せられるレーザー
放射を用いて工作物を加工するための方法に関する。
【０００２】さらに発明は、測定装置、レーザー励起ユ
ニットおよび電子制御ユニットをもつ、レーザーから発
せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための
装置に関する。
ニットおよび電子制御ユニットをもつ、レーザーから発
せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための
装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】ドイツ特許公開ＤＥ ３４ ２４ ８２
５ Ａ１には、レーザー出力が定義された限界値の間に
保持される方法が記述されている。放射センサーによ
り、たとえばプラズマ輝度の強さが連続的に把握され、
レーザーの強さが、望まれないデトネーション波を避け
つつプラズマ形成を維持するため、レーザー放射の相応
する調整により制御される。この方法の制御原理は、二
段制御装置の原理に基づくが、制御装置の限界周波数が
制御システムの時間定数に従属するといった周知の不都
合を伴っている。それゆえ、材料の精密除去を達成する
ためのレーザーの強さの精密調整に対しこの方法は適さ
ない。
５ Ａ１には、レーザー出力が定義された限界値の間に
保持される方法が記述されている。放射センサーによ
り、たとえばプラズマ輝度の強さが連続的に把握され、
レーザーの強さが、望まれないデトネーション波を避け
つつプラズマ形成を維持するため、レーザー放射の相応
する調整により制御される。この方法の制御原理は、二
段制御装置の原理に基づくが、制御装置の限界周波数が
制御システムの時間定数に従属するといった周知の不都
合を伴っている。それゆえ、材料の精密除去を達成する
ためのレーザーの強さの精密調整に対しこの方法は適さ
ない。
【０００４】ドイツ特許公報ＤＥ ３９ ２６ ８５９
Ｃ２には、レーザー放射による特に金属製工作物の切
断または穴あけのための方法および装置が記述されてい
る。この場合工作物の加工場所は、支配的である工作物
温度を熱放射の把握により測定する放射センサーにより
監視される。上の工作物温度の達成の際レーザー放射を
切り、下の工作物温度の達成の際レーザー放射を再び入
れる二段制御装置が記述されている。レーザーはそれゆ
え、上および下の工作物温度の達成によって脈動され
る。
Ｃ２には、レーザー放射による特に金属製工作物の切
断または穴あけのための方法および装置が記述されてい
る。この場合工作物の加工場所は、支配的である工作物
温度を熱放射の把握により測定する放射センサーにより
監視される。上の工作物温度の達成の際レーザー放射を
切り、下の工作物温度の達成の際レーザー放射を再び入
れる二段制御装置が記述されている。レーザーはそれゆ
え、上および下の工作物温度の達成によって脈動され
る。
【０００５】レーザーはその励起からレーザー放射の発
生まで一定時間を要することが知られている。このこと
は、固体レーザー（たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザー）同
じくまたガスレーザー（たとえばＣＯ2レーザー）に当
てはまる。固体レーザーでは、遅延時間はなお約１０累
乗高い。さらにレーザーは切った後なおレーザー放射を
送り出す。さらに、レーザーのパルス周波数に伴って変
化するレーザーのこの固有時間定数によって、ドイツ特
許公報ＤＥ ３９ ２６ ８５９ Ｃ２による二段制御
装置の限界周波数は定められる。レーザーパルスの限界
周波数はそれゆえ特定の値を超えて上げることができな
い。なぜならそうでなければレーザーパルスが重なり合
い、それにより加工の最小エネルギー水準が上げられる
だろうからである。それゆえ、二段制御装置をレーザー
放射の制御に適用する場合、レーザー固有の時間定数に
より低い限界周波数で作動されねばならず、それは比較
的大きい出力パルスにつながる。これにより材料におけ
る特定の限界除去が、レーザーのある層における材料上
の送り運動の際下回られることができない。レーザー放
射が材料に当たる際、非常に短いナノ秒範囲の時間内で
温度上昇が生じる。レーザー制御の操作量、たとえば放
射出力は、少なくとも同じ速さで反応しなければならな
い。そうでない場合、そのような制御システムは不安定
になる。
生まで一定時間を要することが知られている。このこと
は、固体レーザー（たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザー）同
じくまたガスレーザー（たとえばＣＯ2レーザー）に当
てはまる。固体レーザーでは、遅延時間はなお約１０累
乗高い。さらにレーザーは切った後なおレーザー放射を
送り出す。さらに、レーザーのパルス周波数に伴って変
化するレーザーのこの固有時間定数によって、ドイツ特
許公報ＤＥ ３９ ２６ ８５９ Ｃ２による二段制御
装置の限界周波数は定められる。レーザーパルスの限界
周波数はそれゆえ特定の値を超えて上げることができな
い。なぜならそうでなければレーザーパルスが重なり合
い、それにより加工の最小エネルギー水準が上げられる
だろうからである。それゆえ、二段制御装置をレーザー
放射の制御に適用する場合、レーザー固有の時間定数に
より低い限界周波数で作動されねばならず、それは比較
的大きい出力パルスにつながる。これにより材料におけ
る特定の限界除去が、レーザーのある層における材料上
の送り運動の際下回られることができない。レーザー放
射が材料に当たる際、非常に短いナノ秒範囲の時間内で
温度上昇が生じる。レーザー制御の操作量、たとえば放
射出力は、少なくとも同じ速さで反応しなければならな
い。そうでない場合、そのような制御システムは不安定
になる。
【０００６】レーザーの動力学、すなわち、システムに
条件付けられた応答時間および切った後のレーザー放射
送り出しは、パルスの放射を把握し、そのパルスを把握
された信号により制御するドイツ特許公報ＤＥ ３９
２６ ８５９ Ｃ２による二段制御装置では、制御シス
テムにおいて作用を及ぼし、それは正確に再現可能でな
いレーザーパルスにつながる。それゆえ、レーザーの時
間定数を制御システムに含む制御装置の材料の精密除去
に適さない。
条件付けられた応答時間および切った後のレーザー放射
送り出しは、パルスの放射を把握し、そのパルスを把握
された信号により制御するドイツ特許公報ＤＥ ３９
２６ ８５９ Ｃ２による二段制御装置では、制御シス
テムにおいて作用を及ぼし、それは正確に再現可能でな
いレーザーパルスにつながる。それゆえ、レーザーの時
間定数を制御システムに含む制御装置の材料の精密除去
に適さない。
【０００７】さらにレーザーの固有動力学は、変動が特
定の非常に狭い限界内にあるパルス周波数においてのみ
近似的に一定である。今自ら脈動するレーザーが用いら
れる場合、レーザーパルスの周波数は絶えず変化する。
それによりレーザー放射の励起パルスに対する応答時間
は変化し、それにより非常にわずかの除去深さ、たとえ
ば１μｍ、をもつ正確な除去は不可能になる。
定の非常に狭い限界内にあるパルス周波数においてのみ
近似的に一定である。今自ら脈動するレーザーが用いら
れる場合、レーザーパルスの周波数は絶えず変化する。
それによりレーザー放射の励起パルスに対する応答時間
は変化し、それにより非常にわずかの除去深さ、たとえ
ば１μｍ、をもつ正確な除去は不可能になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、拡大
された材料除去と同じくまたは再現可能な材料の精密除
去を高い表面品質において可能にする、レーザーから発
せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための
方法および装置を実現することである。
された材料除去と同じくまたは再現可能な材料の精密除
去を高い表面品質において可能にする、レーザーから発
せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するための
方法および装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は発明に従い、
基準点と加工場所の相互作用ゾーンの表面間の現在距離
が確定され、設定された目標距離と把握された現在距離
間の目標／現在値差異が確定され、少なくとも１つの操
作量が制御ユニットにより目標／現在値差異に相応して
確定されおよび確定された操作量が少なくとも１つの操
作部に与えられる方法により解決される。
基準点と加工場所の相互作用ゾーンの表面間の現在距離
が確定され、設定された目標距離と把握された現在距離
間の目標／現在値差異が確定され、少なくとも１つの操
作量が制御ユニットにより目標／現在値差異に相応して
確定されおよび確定された操作量が少なくとも１つの操
作部に与えられる方法により解決される。
【００１０】本発明は、工作物（４１）の加工場所（４
０）から来る放射が把握されて信号に処理され、加工プ
ロセスがこれらの信号に基づいて得られる少なくとも１
つの操作量により制御される、レーザー源（３０）から
発せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するため
の方法であって、以下の工作段階： （Ａ）基準点（４４）と加工場所（４０）の表面（４
５）間の現在距離（Ａist）の確定（段階１０４）、
（Ｂ）設定された目標距離（Ａsoll）と把握された現在
距離（Ａist）間の目標／現在値差異（ΔＡi）の確定
（段階１０９）、（Ｃ）制御ユニット（１０）による目
標／現在値差異（ΔＡi）に対応する少なくとも１つの
操作量の確定（段階１１０−１１９）、および（Ｄ）確
定された操作量の少なくとも１つの操作部への付与の各
段階を含むことを特徴とする方法である。
０）から来る放射が把握されて信号に処理され、加工プ
ロセスがこれらの信号に基づいて得られる少なくとも１
つの操作量により制御される、レーザー源（３０）から
発せられるレーザー放射を用いて工作物を加工するため
の方法であって、以下の工作段階： （Ａ）基準点（４４）と加工場所（４０）の表面（４
５）間の現在距離（Ａist）の確定（段階１０４）、
（Ｂ）設定された目標距離（Ａsoll）と把握された現在
距離（Ａist）間の目標／現在値差異（ΔＡi）の確定
（段階１０９）、（Ｃ）制御ユニット（１０）による目
標／現在値差異（ΔＡi）に対応する少なくとも１つの
操作量の確定（段階１１０−１１９）、および（Ｄ）確
定された操作量の少なくとも１つの操作部への付与の各
段階を含むことを特徴とする方法である。
【００１１】また本発明は、追加的に現在距離
（Ａist）を確定し（段階２０４）および目標／現在値
差異（ΔＡi）を決定する（段階２０６）ために、加工
場所（４０）の表面（４５）とベースライン（４６）間
の距離に相応する加工深さ（Ｂｔist）（段階２０５）
が確定され、加工深さ差異（ΔＢｔi）が加工深さ（Ｂ
ｔist）と目標／現在値差異（ΔＡi）から確定され（段
階２０７）、および少なくとも１つの操作量が加工深さ
差異（ΔＢｔi）に対応して確定されることを特徴とす
る。
（Ａist）を確定し（段階２０４）および目標／現在値
差異（ΔＡi）を決定する（段階２０６）ために、加工
場所（４０）の表面（４５）とベースライン（４６）間
の距離に相応する加工深さ（Ｂｔist）（段階２０５）
が確定され、加工深さ差異（ΔＢｔi）が加工深さ（Ｂ
ｔist）と目標／現在値差異（ΔＡi）から確定され（段
階２０７）、および少なくとも１つの操作量が加工深さ
差異（ΔＢｔi）に対応して確定されることを特徴とす
る。
【００１２】また本発明は、操作量としてレーザー源
（３０）の放射出力が振幅、パルス幅および／または周
波数変調制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）、レーザー光線
（４２）の目標に合致した焦点のぼかしおよび／または
シャッタにより制御され、レーザー源（３０）が変調制
御パルスに対応するレーザーパルス（Ｌｐ）を出すこと
を特徴とする。
（３０）の放射出力が振幅、パルス幅および／または周
波数変調制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）、レーザー光線
（４２）の目標に合致した焦点のぼかしおよび／または
シャッタにより制御され、レーザー源（３０）が変調制
御パルスに対応するレーザーパルス（Ｌｐ）を出すこと
を特徴とする。
【００１３】また本発明は、操作量として工作物（４
１）の相対送り速度が速度変調制御パルス（Ｐｇ）によ
り制御されることを特徴とする。
１）の相対送り速度が速度変調制御パルス（Ｐｇ）によ
り制御されることを特徴とする。
【００１４】また本発明は、加工プロセスの制御に平行
して相対速度が把握され、レーザーの放射出力が追加的
に把握された相対送り速度に対応して調整されることを
特徴とする。
して相対速度が把握され、レーザーの放射出力が追加的
に把握された相対送り速度に対応して調整されることを
特徴とする。
【００１５】また本発明は、新しい除去層（Ｋ）の始ま
りに先行の除去層（ｋ−１）の目標距離（Ａsoll k-1）
が今の除去層の測定された現在距離（Ａist k）と比較
され、そこから距離差（ΔＡk）が確定され（段階１０
５−１０８）、および制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）が距
離差（ΔＡk）に相応して修正される（段階１１１，１
１４，１１７）ことを特徴とする。
りに先行の除去層（ｋ−１）の目標距離（Ａsoll k-1）
が今の除去層の測定された現在距離（Ａist k）と比較
され、そこから距離差（ΔＡk）が確定され（段階１０
５−１０８）、および制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）が距
離差（ΔＡk）に相応して修正される（段階１１１，１
１４，１１７）ことを特徴とする。
【００１６】また本発明は、測定信号（Ｓａ，Ｓｍ）が
レーザーパルス（Ｌｐi）の持続期間中に把握され、制
御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）がこのレーザーパルス（Ｌｐ
i）に直接続く少なくとも１つのレーザーパルス（Ｌｐ
i+n）に対し確定されることを特徴とする。
レーザーパルス（Ｌｐi）の持続期間中に把握され、制
御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）がこのレーザーパルス（Ｌｐ
i）に直接続く少なくとも１つのレーザーパルス（Ｌｐ
i+n）に対し確定されることを特徴とする。
【００１７】また本発明は、現在距離（Ａist）に相応
する信号（Ｓａ）および／または加工深さ（Ｂｔist）
に相応する信号（Ｓｍ）が幾つものレーザーパルス（Ｌ
ｐ）を通じて把握され、続いて平均値が求められ、およ
び平均値の信号から制御パルスが後に続くレーザーパル
ス群に対し発生されることを特徴とする。
する信号（Ｓａ）および／または加工深さ（Ｂｔist）
に相応する信号（Ｓｍ）が幾つものレーザーパルス（Ｌ
ｐ）を通じて把握され、続いて平均値が求められ、およ
び平均値の信号から制御パルスが後に続くレーザーパル
ス群に対し発生されることを特徴とする。
【００１８】また本発明は、加工の始めに最初の制御パ
ルス（Ｐａ，ｗ，ｐ1）にパルス幅、パルス振幅および
パルス休止期間が設定される（段階１０２）ことを特徴
とする。
ルス（Ｐａ，ｗ，ｐ1）にパルス幅、パルス振幅および
パルス休止期間が設定される（段階１０２）ことを特徴
とする。
【００１９】また本発明は、表面距離の制御パルス（Ｐ
ａ，ｗ，ｐ）が次元として少なくとも目標／現在値差異
（ΔＡi）、加工深さ差異（ΔＢｔi）あるいは距離差
（ΔＡk）をもつ行列から読出されることを特徴とす
る。
ａ，ｗ，ｐ）が次元として少なくとも目標／現在値差異
（ΔＡi）、加工深さ差異（ΔＢｔi）あるいは距離差
（ΔＡk）をもつ行列から読出されることを特徴とす
る。
【００２０】また本発明は、レーザー放射線の応答時間
を最小化するために、各制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）に
前パルス（Ｐｖ）が混合されることを特徴とする。
を最小化するために、各制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）に
前パルス（Ｐｖ）が混合されることを特徴とする。
【００２１】また本発明は、レーザー源（３０）が予め
定められた時間より長く不活性にされる場合、レーザー
源（３０）が煮ることにより励起された状態でレーザー
限界の下に保たれることを特徴とする。
定められた時間より長く不活性にされる場合、レーザー
源（３０）が煮ることにより励起された状態でレーザー
限界の下に保たれることを特徴とする。
【００２２】また本発明は、工作物（４１）がレーザー
光線（４２）により線状および層状に密に並列し、互い
に続く層において除去される、レーザーから発せられる
レーザー放射を用いて工作物を加工するための方法であ
って、新しい除去層（Ｋ）の始まりに先行除去層（ｋ−
１）の目標距離（Ａsoll k-1）が今の除去層の測定され
た現在距離（Ａist k）と比較され、そこから距離差
（ΔＡk）が確定され（段階１０５−１０８）および少
なくとも１つの操作量が距離差（ΔＡk）に相応して修
正される（段階１１１，１１４，１１７）ことを特徴と
する方法である。
光線（４２）により線状および層状に密に並列し、互い
に続く層において除去される、レーザーから発せられる
レーザー放射を用いて工作物を加工するための方法であ
って、新しい除去層（Ｋ）の始まりに先行除去層（ｋ−
１）の目標距離（Ａsoll k-1）が今の除去層の測定され
た現在距離（Ａist k）と比較され、そこから距離差
（ΔＡk）が確定され（段階１０５−１０８）および少
なくとも１つの操作量が距離差（ΔＡk）に相応して修
正される（段階１１１，１１４，１１７）ことを特徴と
する方法である。
【００２３】また本発明は、プロセス量を把握するため
の測定装置（５０）、レーザー源（３０）を制御するた
めのレーザー励起ユニット（２０）、および測定装置
（５０）の測定信号（Ｓａ，Ｓｍ）を処理しおよび操作
部を制御するための電子制御ユニット（１０）を有し、
レーザー源（３０）から発せられるレーザー放射を用い
て工作物を加工するための装置であって、測定装置（５
０）が距離センサー（５２）を有し、制御ユニット（１
０）が以下の段階： （Ａ）距離センサー（５２）の信号（Ｓａ）を通じての
現在距離（Ａist）の確定であって、その際、現在距離
（Ａist）は基準点（４４）と加工場所（４０）の表面
（４５）間の距離に対応させ、（Ｂ）設定された目標距
離（Ａsoll）と確定された現在距離（Ａist）間の目標
／現在値差異（ΔＡi）の確定（段階１０９）、（Ｃ）
目標／現在値差異（ΔＡi）に相応する少なくとも１つ
の操作量の確定（段階１１０−１１８）、（Ｄ）操作量
の少なくとも１つの操作部への付与を実施するように形
成されていることを特徴とする装置である。
の測定装置（５０）、レーザー源（３０）を制御するた
めのレーザー励起ユニット（２０）、および測定装置
（５０）の測定信号（Ｓａ，Ｓｍ）を処理しおよび操作
部を制御するための電子制御ユニット（１０）を有し、
レーザー源（３０）から発せられるレーザー放射を用い
て工作物を加工するための装置であって、測定装置（５
０）が距離センサー（５２）を有し、制御ユニット（１
０）が以下の段階： （Ａ）距離センサー（５２）の信号（Ｓａ）を通じての
現在距離（Ａist）の確定であって、その際、現在距離
（Ａist）は基準点（４４）と加工場所（４０）の表面
（４５）間の距離に対応させ、（Ｂ）設定された目標距
離（Ａsoll）と確定された現在距離（Ａist）間の目標
／現在値差異（ΔＡi）の確定（段階１０９）、（Ｃ）
目標／現在値差異（ΔＡi）に相応する少なくとも１つ
の操作量の確定（段階１１０−１１８）、（Ｄ）操作量
の少なくとも１つの操作部への付与を実施するように形
成されていることを特徴とする装置である。
【００２４】また本発明は、測定装置（５０）が、加工
深さ（Ｂｔist）を把握する放射センサー（５２）を有
することを特徴とする。
深さ（Ｂｔist）を把握する放射センサー（５２）を有
することを特徴とする。
【００２５】また本発明は、制御ユニット（１０）が以
下の段階：放射センサー（５２）の信号（Ｓｍ）を通じ
ての加工場所（４０）のプロセス放射の把握および信号
（Ｓｍ）からの加工場所（４０）の表面（４５）とベー
スライン間の距離に相応する加工深さ（Ｂｔist）の確
定（段階２０５）、加工深さ差異（ΔＢｔi）の加工深
さ（Ｂｔist）と目標／現在値差異（ΔＡi）からの確定
（段階２０７）、および加工深さ差異（ΔＢｔi）に相
応する操作量の確定を実施するように形成されているこ
とを特徴とする。
下の段階：放射センサー（５２）の信号（Ｓｍ）を通じ
ての加工場所（４０）のプロセス放射の把握および信号
（Ｓｍ）からの加工場所（４０）の表面（４５）とベー
スライン間の距離に相応する加工深さ（Ｂｔist）の確
定（段階２０５）、加工深さ差異（ΔＢｔi）の加工深
さ（Ｂｔist）と目標／現在値差異（ΔＡi）からの確定
（段階２０７）、および加工深さ差異（ΔＢｔi）に相
応する操作量の確定を実施するように形成されているこ
とを特徴とする。
【００２６】請求項１２では、もしもレーザー源３０が
予め定めた時間よりも長い時間中、不活性化されるなら
ば、励起状態のレーザーしきい値エネルギーよりも低い
レベルのエネルギーの導入によって、レーザーしきい値
よりも低く保たれることを特徴としている。「煮る」と
言うのは、いわば、沸騰よりもわずかに低く保つという
意味である。
予め定めた時間よりも長い時間中、不活性化されるなら
ば、励起状態のレーザーしきい値エネルギーよりも低い
レベルのエネルギーの導入によって、レーザーしきい値
よりも低く保たれることを特徴としている。「煮る」と
言うのは、いわば、沸騰よりもわずかに低く保つという
意味である。
【００２７】
【作用】発明による方法に従って発生される制御パルス
により、レーザーの励起は本質的に時間定数による影響
なしに変えられることができる。時間定数はこの場合、
たとえばレーザー励起ユニットに与えられた制御パルス
の立上がり側部とレーザーパルスおよびそれとともにレ
ーザー放射の始まり間の期間である。それによりレーザ
ーパルスの高い時間的再現可能性が達成され、それによ
りその都度の操作量が非常に正確に制御されることがで
きる。それにより都合よく、非常に微細な材料層が再現
可能におよび一定の厚さをもって除去されることができ
る。
により、レーザーの励起は本質的に時間定数による影響
なしに変えられることができる。時間定数はこの場合、
たとえばレーザー励起ユニットに与えられた制御パルス
の立上がり側部とレーザーパルスおよびそれとともにレ
ーザー放射の始まり間の期間である。それによりレーザ
ーパルスの高い時間的再現可能性が達成され、それによ
りその都度の操作量が非常に正確に制御されることがで
きる。それにより都合よく、非常に微細な材料層が再現
可能におよび一定の厚さをもって除去されることができ
る。
【００２８】発明の有利な実施例は、追加的に現在距離
を確定しおよび目標／現在値差異を決定するため、相互
作用ゾーンの表面とベースライン間の距離に相応する加
工深さが確定され、加工深さ差異が加工深さと目標／現
在値差異から確定されおよび少なくとも１つの操作量が
加工深さ差異に相応して確定されることにより特徴付け
られる。
を確定しおよび目標／現在値差異を決定するため、相互
作用ゾーンの表面とベースライン間の距離に相応する加
工深さが確定され、加工深さ差異が加工深さと目標／現
在値差異から確定されおよび少なくとも１つの操作量が
加工深さ差異に相応して確定されることにより特徴付け
られる。
【００２９】基準点から加工場所の表面までの距離と加
工場所（相互作用ゾーン）の深さの把握の組合わせによ
り、材料における各除去層に対する実際の加工深さが層
の除去中に決定されることができる。それにより制御量
は、加工場所における変容した、溶けたおよび燃焼した
材料量を考慮する実際に即したプロセスパラメータを含
む。
工場所（相互作用ゾーン）の深さの把握の組合わせによ
り、材料における各除去層に対する実際の加工深さが層
の除去中に決定されることができる。それにより制御量
は、加工場所における変容した、溶けたおよび燃焼した
材料量を考慮する実際に即したプロセスパラメータを含
む。
【００３０】上記の制御方法は、ＣＯ2レーザーに対し
てもまたＮｄ：ＹＡＧレーザー（ＣＷレーザー）に対し
ても適用されることができる。さらに制御は制御偏差
を、目標深さが達成されていない場合のみレーザーパル
スが発生されるようにして処理することができる。
てもまたＮｄ：ＹＡＧレーザー（ＣＷレーザー）に対し
ても適用されることができる。さらに制御は制御偏差
を、目標深さが達成されていない場合のみレーザーパル
スが発生されるようにして処理することができる。
【００３１】発明の別の有利な実施例において、操作量
としてレーザーの放射出力が制御ユニットを通じて調整
されることができる。そのためにレーザー励起ユニット
に、振幅、パルス幅および／または周波数変調制御パル
スが与えられることができる。さらに操作量として、工
作物とレーザー光線間の相対速度が、速度変調制御パル
スのたとえばユニットへの付与を通じて変えられること
ができる。
としてレーザーの放射出力が制御ユニットを通じて調整
されることができる。そのためにレーザー励起ユニット
に、振幅、パルス幅および／または周波数変調制御パル
スが与えられることができる。さらに操作量として、工
作物とレーザー光線間の相対速度が、速度変調制御パル
スのたとえばユニットへの付与を通じて変えられること
ができる。
【００３２】発明の別の有利な実施例において、レーザ
ー光線の相対送り速度が把握され、レーザー出力が把握
された測定値に相応して追加的に制御されることができ
る。相応するレーザー出力は、たとえば２つの二次元行
列から読出されることができ、その際、１つの行列は把
握された加工深さ差異および／または距離測定値の目標
／現在値差異を１次元においておよび放射出力を他方の
次元に含む。他方の行列は、たとえば相対送り速度とレ
ーザー出力を含む。レーザー出力は、たとえば振幅変調
制御パルスにより変えられることができる。この両行列
は、望みのレーザー出力を得るために、乗ぜられおよび
／または合わせられることができる。上記の措置は特に
曲がりくねった形の材料除去の端領域に対して有利であ
る。
ー光線の相対送り速度が把握され、レーザー出力が把握
された測定値に相応して追加的に制御されることができ
る。相応するレーザー出力は、たとえば２つの二次元行
列から読出されることができ、その際、１つの行列は把
握された加工深さ差異および／または距離測定値の目標
／現在値差異を１次元においておよび放射出力を他方の
次元に含む。他方の行列は、たとえば相対送り速度とレ
ーザー出力を含む。レーザー出力は、たとえば振幅変調
制御パルスにより変えられることができる。この両行列
は、望みのレーザー出力を得るために、乗ぜられおよび
／または合わせられることができる。上記の措置は特に
曲がりくねった形の材料除去の端領域に対して有利であ
る。
【００３３】さらに加工プロセスは、またその他の操作
部を通じて制御されることができる。それにはたとえ
ば、圧電エレメントを通じて調整可能である適応光学が
数えられ、それによりレーザー光線はたとえば目標に合
致して焦点をぼかされることができ、レーザーの放射出
力への影響をもつ。さらに、たとえばＯ2の供給および
／またはレーザー放射の強さが制御されることができ
る。たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いる場合、操作
部としてまたシャッタが用いられることができ、それは
レーザー光線の経路を目標に合致して遮断する。そのよ
うなシャッタは、たとえば機械的原理、電気あるいは磁
気光学的原理に基づくことができる（カー効果、ＬＣシ
ャッタ等）。
部を通じて制御されることができる。それにはたとえ
ば、圧電エレメントを通じて調整可能である適応光学が
数えられ、それによりレーザー光線はたとえば目標に合
致して焦点をぼかされることができ、レーザーの放射出
力への影響をもつ。さらに、たとえばＯ2の供給および
／またはレーザー放射の強さが制御されることができ
る。たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いる場合、操作
部としてまたシャッタが用いられることができ、それは
レーザー光線の経路を目標に合致して遮断する。そのよ
うなシャッタは、たとえば機械的原理、電気あるいは磁
気光学的原理に基づくことができる（カー効果、ＬＣシ
ャッタ等）。
【００３４】さらにまた、たとえば２つまたは幾つもの
操作量がプロセス制御のために用いられることができ
る。２量制御では、たとえば速度および放射出力変調信
号が、操作量としてプロセス制御に用いられることがで
きる。これら操作量は、たとえば都合よく多重プロセス
システムにおいてリアルタイム平行処理で確定されるこ
とができる。それによって操作量の確定のための計算時
間が大きく減少され、それによりプロセス量の応答時間
ならびに制御精度が改善されることができる。
操作量がプロセス制御のために用いられることができ
る。２量制御では、たとえば速度および放射出力変調信
号が、操作量としてプロセス制御に用いられることがで
きる。これら操作量は、たとえば都合よく多重プロセス
システムにおいてリアルタイム平行処理で確定されるこ
とができる。それによって操作量の確定のための計算時
間が大きく減少され、それによりプロセス量の応答時間
ならびに制御精度が改善されることができる。
【００３５】発明に従ってさらに加工深さが放射センサ
ーにより把握されることができる。センサーは、相互作
用ゾーンから発せられる熱放射およびそれとともに、相
互作用ゾーンの容積と結び付けられることができる値を
確定する。それにより、たとえば様々な波長の強さの評
価により、加工深さが得られることができる。放射セン
サーは、加工の現在除去量に対し信号を提供する。加工
場所の絶対深さ（加工深さ）の計測と相対距離信号との
組合わせにより、或る除去層における加工中に、加工温
度の変化、流れ状態の変化、材料組成の変化のような影
響が把握されることができる。さらにレーザー出力の非
常に正確な制御が可能になる。
ーにより把握されることができる。センサーは、相互作
用ゾーンから発せられる熱放射およびそれとともに、相
互作用ゾーンの容積と結び付けられることができる値を
確定する。それにより、たとえば様々な波長の強さの評
価により、加工深さが得られることができる。放射セン
サーは、加工の現在除去量に対し信号を提供する。加工
場所の絶対深さ（加工深さ）の計測と相対距離信号との
組合わせにより、或る除去層における加工中に、加工温
度の変化、流れ状態の変化、材料組成の変化のような影
響が把握されることができる。さらにレーザー出力の非
常に正確な制御が可能になる。
【００３６】発明の別の有利な実施例において、距離セ
ンサーおよび／または放射センサーの信号がレーザーパ
ルスを与える間に把握され、それにより制御パルスが少
なくとも１つの直接後に続くレーザーパルスに対して発
生される。制御量の把握および制御パルスの確定は、そ
れにより制御パルスを与えることから切り離される。そ
れによりレーザーの固有動力学は制御回路から切り離さ
れ、もはや制御装置の伝送エレメントおよびそれととも
に制御システムに含まれない。制御パルスの周波数はた
だ特定の限界内で変動されるので、またレーザー固有動
力学も近似的に一定である。それにより、わずかの厚さ
の定義された材料層の除去に必要であるレーザーの高度
に再現可能な放射出力が生み出されることができる。
ンサーおよび／または放射センサーの信号がレーザーパ
ルスを与える間に把握され、それにより制御パルスが少
なくとも１つの直接後に続くレーザーパルスに対して発
生される。制御量の把握および制御パルスの確定は、そ
れにより制御パルスを与えることから切り離される。そ
れによりレーザーの固有動力学は制御回路から切り離さ
れ、もはや制御装置の伝送エレメントおよびそれととも
に制御システムに含まれない。制御パルスの周波数はた
だ特定の限界内で変動されるので、またレーザー固有動
力学も近似的に一定である。それにより、わずかの厚さ
の定義された材料層の除去に必要であるレーザーの高度
に再現可能な放射出力が生み出されることができる。
【００３７】発明の別の有利な実施例において、現在距
離および／または加工深さが一群のレーザーパルスを通
じて把握され、続いて平均化される。それにより、たと
えば電気障害により引起こされる把握される信号におけ
る変動が補正されることができる。この変動は、センサ
ーの伝送ラインに作用を及ぼす電磁場により引起こされ
ることができる。さらにそれにより、測定信号の把握が
制御ユニットの計算出力に適合されることができる。
離および／または加工深さが一群のレーザーパルスを通
じて把握され、続いて平均化される。それにより、たと
えば電気障害により引起こされる把握される信号におけ
る変動が補正されることができる。この変動は、センサ
ーの伝送ラインに作用を及ぼす電磁場により引起こされ
ることができる。さらにそれにより、測定信号の把握が
制御ユニットの計算出力に適合されることができる。
【００３８】さらに加工の始めに最初の制御パルスが設
定されることができる。これは、加工の始めにまだレー
ザーパルスは工作物に及ぼされず、その結果、制御量は
情報をプロセス状態を通じて含んでいないので有利であ
る。
定されることができる。これは、加工の始めにまだレー
ザーパルスは工作物に及ぼされず、その結果、制御量は
情報をプロセス状態を通じて含んでいないので有利であ
る。
【００３９】さらに、幾つもの互いに続く層における、
たとえば中実の工作物に空洞を製作するための、線形の
材料除去の場合、新しい除去層の始まりに、測定された
現在距離が最後の除去層の目標距離と比較される。それ
により都合よく、最後の加工層の間の実際に達成された
除去深さと最後の除去層の調整された目標除去深さの間
の差が得られる。この差は修正数値または要因としてそ
の後の除去層の制御に対し用いられることができる。こ
の修正により、または修正がなければ、加工層から加工
層に加えられる除去深さ差異が補正されることができ
る。それにより、加工精度の相当の上昇が達成されるこ
とができる。
たとえば中実の工作物に空洞を製作するための、線形の
材料除去の場合、新しい除去層の始まりに、測定された
現在距離が最後の除去層の目標距離と比較される。それ
により都合よく、最後の加工層の間の実際に達成された
除去深さと最後の除去層の調整された目標除去深さの間
の差が得られる。この差は修正数値または要因としてそ
の後の除去層の制御に対し用いられることができる。こ
の修正により、または修正がなければ、加工層から加工
層に加えられる除去深さ差異が補正されることができ
る。それにより、加工精度の相当の上昇が達成されるこ
とができる。
【００４０】加工プロセスの操作量としてレーザーの放
射出力に直接影響する制御パルスを確定するために、ま
た目標／現在値差異および／または加工深さ差異のｎ次
の導関数が確定されることができる。それにより入力量
の変化に対するより速いおよびより正確なシステム応答
が達成されることができる。線形の関係と並び、また
Ｐ，ＰＩまたはＰＩＤ制御アルゴリズムが適用されるこ
とができる。さらにファジー論理に基づく制御システム
が操作量を確定するために用いられることができる。
射出力に直接影響する制御パルスを確定するために、ま
た目標／現在値差異および／または加工深さ差異のｎ次
の導関数が確定されることができる。それにより入力量
の変化に対するより速いおよびより正確なシステム応答
が達成されることができる。線形の関係と並び、また
Ｐ，ＰＩまたはＰＩＤ制御アルゴリズムが適用されるこ
とができる。さらにファジー論理に基づく制御システム
が操作量を確定するために用いられることができる。
【００４１】レーザー励起ユニットを制御するための制
御パルスは、目標／現在値差異、加工深さ差異あるいは
距離差から計算されることができる。計算時間を減少す
るために、また制御パルスないし操作量を行列から読出
すことが有利でありうる。制御パルスは発明のこの別の
実施例において、固定的に記憶装置に入れられ、目標／
現在値差異、加工深さ差異あるいは距離差の関数として
制御ユニットの記憶装置からの行列から読出されること
ができる。制御パルスはこの場合、比較可能な条件の下
実験加工中に確定され、記憶装置に入れられた。
御パルスは、目標／現在値差異、加工深さ差異あるいは
距離差から計算されることができる。計算時間を減少す
るために、また制御パルスないし操作量を行列から読出
すことが有利でありうる。制御パルスは発明のこの別の
実施例において、固定的に記憶装置に入れられ、目標／
現在値差異、加工深さ差異あるいは距離差の関数として
制御ユニットの記憶装置からの行列から読出されること
ができる。制御パルスはこの場合、比較可能な条件の下
実験加工中に確定され、記憶装置に入れられた。
【００４２】行列値はさらに、また工作物とレーザー光
線間の相対速度からの関数従属関係を有することもでき
る。この速度従属値は、前もって記憶されることができ
るが、また行列からの読出し過程後の相応する操作量の
確定も有利でありうる（計算時間短縮）。この場合速度
従属要因は、加法的におよび／または乗法的に読出され
た行列値と組合わされることができる。
線間の相対速度からの関数従属関係を有することもでき
る。この速度従属値は、前もって記憶されることができ
るが、また行列からの読出し過程後の相応する操作量の
確定も有利でありうる（計算時間短縮）。この場合速度
従属要因は、加法的におよび／または乗法的に読出され
た行列値と組合わされることができる。
【００４３】制御パルスは絶対値として計算されあるい
は行列から読出されることができる。計算時間の短縮の
ため、制御パルスを絶対値として計算するのでなく、た
だその増分または減分を確定することが有利でありう
る。それぞれ絶対値と比較し小さい増分を加えまたは小
さい減分を引くために必要な計算時間は、計算ユニット
に存在する変数より少ない必要なビット数のために、絶
対的制御パルスの処理と比較してより短い。
は行列から読出されることができる。計算時間の短縮の
ため、制御パルスを絶対値として計算するのでなく、た
だその増分または減分を確定することが有利でありう
る。それぞれ絶対値と比較し小さい増分を加えまたは小
さい減分を引くために必要な計算時間は、計算ユニット
に存在する変数より少ない必要なビット数のために、絶
対的制御パルスの処理と比較してより短い。
【００４４】制御パルスに基づき発生されたレーザーパ
ルスは、システムに条件付けられおよび制御パルスに周
波数従属され、時間遅延されている。ＣＯ2レーザーが
たとえば１０ｋＨｚの制御パルスにより制御される場
合、制御パルスと属するレーザーパルス間の時間定数
は、たとえば約１５μｓである。レーザーパルスの始ま
りは、たとえば±２μｓの変動幅をもつ。レーザー光の
始まりのこの時間的変動幅はジッタと呼ばれる。このジ
ッタは、制御パルスに前パルスが混合されることにより
低下されることができる。面が制御量により影響されな
いこの前パルスは、制御パルスと比較して一段と高めら
れた振幅と制御パルスと比較してより小さいパルス幅を
もつ。前パルスの始まりは、前パルスの立上がり側部が
制御パルスの立上がり側部と重なり合うように制御され
る。さらに前パルスにより、また応答時間、すなわち、
制御側パルスと属するレーザーパルス間の時間定数が減
少される。ＣＯ2レーザーの１０ｋＨｚレーザーパルス
の場合、前パルスにより、たとえば３μｓおよびたとえ
ば±１μｓのジッタの応答時間が得られることができ
る。前パルスの適用により、都合よく、パルス周波数な
いし互いに続くレーザーパルス間のパルス休止期間の可
能な変動は、操作量、レーザー出力の変動まで拡大さ
れ、レーザーパルスの制御パルスに対する応答を望みの
再現可能な精密除去がもはや保証されないほど強く変え
ることはない。前パルスを混合する場合のこのパルス周
波数変動は、脈動されるＣＯ2レーザーに対し優先的に
たとえば１０±２ｋＨｚである。
ルスは、システムに条件付けられおよび制御パルスに周
波数従属され、時間遅延されている。ＣＯ2レーザーが
たとえば１０ｋＨｚの制御パルスにより制御される場
合、制御パルスと属するレーザーパルス間の時間定数
は、たとえば約１５μｓである。レーザーパルスの始ま
りは、たとえば±２μｓの変動幅をもつ。レーザー光の
始まりのこの時間的変動幅はジッタと呼ばれる。このジ
ッタは、制御パルスに前パルスが混合されることにより
低下されることができる。面が制御量により影響されな
いこの前パルスは、制御パルスと比較して一段と高めら
れた振幅と制御パルスと比較してより小さいパルス幅を
もつ。前パルスの始まりは、前パルスの立上がり側部が
制御パルスの立上がり側部と重なり合うように制御され
る。さらに前パルスにより、また応答時間、すなわち、
制御側パルスと属するレーザーパルス間の時間定数が減
少される。ＣＯ2レーザーの１０ｋＨｚレーザーパルス
の場合、前パルスにより、たとえば３μｓおよびたとえ
ば±１μｓのジッタの応答時間が得られることができ
る。前パルスの適用により、都合よく、パルス周波数な
いし互いに続くレーザーパルス間のパルス休止期間の可
能な変動は、操作量、レーザー出力の変動まで拡大さ
れ、レーザーパルスの制御パルスに対する応答を望みの
再現可能な精密除去がもはや保証されないほど強く変え
ることはない。前パルスを混合する場合のこのパルス周
波数変動は、脈動されるＣＯ2レーザーに対し優先的に
たとえば１０±２ｋＨｚである。
【００４５】発明の別の有利な実施例において、レーザ
ーの必要とされるスイッチオン時間が減少され、時間的
により控えめに実現される。そのためにレーザーは煮る
ことにより、レーザー限界の下にグロー放電によりほぼ
レーザーの作動に必要な運転温度に保たれる。ここで
「煮る」と言うのは、次の意味である。すなわちＣＯ2
レーザーの動作は、温度上昇、すなわち動作温度を必要
とする。本発明の好ましい実施例によれば、この動作温
度は、グロー放電などによってエネルギー導入によるレ
ーザーのＯＦＦ位相（すなわちレーザー放射を行わない
こと）の期間中、維持される。この動作を、「煮る」と
言うことにする。動作温度を維持するためにレーザー内
に導入されるエネルギーは、レーザーしきい値エネルギ
ーを超えるに必要なエネルギーよりもわずかに低い。し
たがって機械動作が行わない期間中、レーザーは、煮る
ことによって、励起された状態に保たれ、これによって
第１の後続する制御パルスがレーザーパルスをトリガさ
せることを可能にすることができる。煮ることによりも
たらされたエネルギーは、レーザーをレーザー限界を超
えて上げるに必要であるだろうエネルギーのぎりぎり下
にある。これは特に工作物に特別の輪郭を製作するため
材料がただ範囲的に除去される場合に有利である。この
場合工作物またはレーザーヘッドは、連続的に作業工程
中動かされ、レーザーは、加工が行われない特定の工作
物範囲がさっとかすめ過ぎられる場合、煮ることにより
励起状態に保たれる。個々のレーザーパルス間の加工
中、レーザーはどのみちその作動状態にあるので、煮る
ことは適用されない。煮ることにより、最初の制御パル
スがまたレーザーパルスを引起こすことが保証される。
ーの必要とされるスイッチオン時間が減少され、時間的
により控えめに実現される。そのためにレーザーは煮る
ことにより、レーザー限界の下にグロー放電によりほぼ
レーザーの作動に必要な運転温度に保たれる。ここで
「煮る」と言うのは、次の意味である。すなわちＣＯ2
レーザーの動作は、温度上昇、すなわち動作温度を必要
とする。本発明の好ましい実施例によれば、この動作温
度は、グロー放電などによってエネルギー導入によるレ
ーザーのＯＦＦ位相（すなわちレーザー放射を行わない
こと）の期間中、維持される。この動作を、「煮る」と
言うことにする。動作温度を維持するためにレーザー内
に導入されるエネルギーは、レーザーしきい値エネルギ
ーを超えるに必要なエネルギーよりもわずかに低い。し
たがって機械動作が行わない期間中、レーザーは、煮る
ことによって、励起された状態に保たれ、これによって
第１の後続する制御パルスがレーザーパルスをトリガさ
せることを可能にすることができる。煮ることによりも
たらされたエネルギーは、レーザーをレーザー限界を超
えて上げるに必要であるだろうエネルギーのぎりぎり下
にある。これは特に工作物に特別の輪郭を製作するため
材料がただ範囲的に除去される場合に有利である。この
場合工作物またはレーザーヘッドは、連続的に作業工程
中動かされ、レーザーは、加工が行われない特定の工作
物範囲がさっとかすめ過ぎられる場合、煮ることにより
励起状態に保たれる。個々のレーザーパルス間の加工
中、レーザーはどのみちその作動状態にあるので、煮る
ことは適用されない。煮ることにより、最初の制御パル
スがまたレーザーパルスを引起こすことが保証される。
【００４６】課題はさらに、測定装置が距離センサーを
形成し、請求項３による制御ユニットが形成されている
ことにより特徴付けられる。レーザーから発せられるレ
ーザー放射を用いて工作物を加工するための装置により
解決される。
形成し、請求項３による制御ユニットが形成されている
ことにより特徴付けられる。レーザーから発せられるレ
ーザー放射を用いて工作物を加工するための装置により
解決される。
【００４７】発明の別の有利な実施例において、測定装
置はその信号により加工深さが確定される放射センサー
を有する。
置はその信号により加工深さが確定される放射センサー
を有する。
【００４８】発明の重要な利点の１つは、レーザーの固
有動力学が制御装置の制御回路から切り離されることが
でき、伝送エレメントに含まれていないことにある。そ
れにより、現在レーザーパルスが測定され、次のレーザ
ーパルスあるいは続くレーザーパルスが相応して制御さ
れることができる（測定された現在レーザーパルスの制
御と異なる）。さらに、レーザーの固有動力学は、特定
の限界内でのみ変化するパルス周波数および前パルスの
制御パルスへの混合により近似的に一定に保たれる。さ
らに、制御パルスと属するレーザーパルス間の応答時間
は、煮ることおよび前パルスの混合により減少されるこ
とができる。それによりレーザー励起とレーザー光の発
生間に最小化された時間が経過し、レーザー光の始まり
の変動幅（ジッタ）が減少される。
有動力学が制御装置の制御回路から切り離されることが
でき、伝送エレメントに含まれていないことにある。そ
れにより、現在レーザーパルスが測定され、次のレーザ
ーパルスあるいは続くレーザーパルスが相応して制御さ
れることができる（測定された現在レーザーパルスの制
御と異なる）。さらに、レーザーの固有動力学は、特定
の限界内でのみ変化するパルス周波数および前パルスの
制御パルスへの混合により近似的に一定に保たれる。さ
らに、制御パルスと属するレーザーパルス間の応答時間
は、煮ることおよび前パルスの混合により減少されるこ
とができる。それによりレーザー励起とレーザー光の発
生間に最小化された時間が経過し、レーザー光の始まり
の変動幅（ジッタ）が減少される。
【００４９】さらに発明によってパルスからパルスの非
常に高い安定性が、レーザーパルスの散乱幅の縮小によ
り達成される。
常に高い安定性が、レーザーパルスの散乱幅の縮小によ
り達成される。
【００５０】発明の別の重要な長所は、レーザーの三次
元制御が可能になる点にある。基準点と加工場所の表面
間の距離の確定により、レーザー放射が平面にある幾何
学的に正確に定義された場所に制御されることができ
る。制御量として加工深さの把握はその上に加えること
により、またレーザー放射の「作用深さ」も制御に入
る。これにより材料の精密除去にとって有利なレーザー
の極めて正確な制御が可能である。
元制御が可能になる点にある。基準点と加工場所の表面
間の距離の確定により、レーザー放射が平面にある幾何
学的に正確に定義された場所に制御されることができ
る。制御量として加工深さの把握はその上に加えること
により、またレーザー放射の「作用深さ」も制御に入
る。これにより材料の精密除去にとって有利なレーザー
の極めて正確な制御が可能である。
【００５１】
【実施例】図１による図式的ブロック線図は、ＣＰＵ
（中央処理装置）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセス記憶
装置）およびＲＯＭ（読出し専用記憶素子）をもつ記憶
装置１２、アドレスおよびデータバス１３、Ｄ／Ａ（デ
ジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器およびＩ／Ｏ（入力／出力）ユニット１５を
もつ制御ユニット１０を示す。この図式的描写には、た
とえばキーボード、スクリーンおよびプリンタのような
制御ユニットに対する入力および出力ユニットは描かれ
ていない。さらに制御ユニット１０は、ＣＮＣ機のプロ
グラム制御装置に接続され、ＣＩＮ（コンピュータ統合
網）製作への統合のために、ＬＡＮ（構内通信網）およ
び／またはＷＡＮ（広域網）と結合されることができ
る。制御ユニットは、レーザー源３０の制御のために、
Ｄ／Ａ変換器１４を経て制御パルスＰａ，ｗ，ｐをレー
ザー励起ユニット２０に与える。レーザー励起ユニット
２０はたとえば、レーザー源３０のレーザー電極と直接
結合され、そこでグロー放電を生み出すＨＦ発生機であ
ることができる。レーザー源３０は、通常脈動され作動
される固体またはガスレーザであることができる。優先
的に材料除去のためＣＯ2レーザーが用いられる。
（中央処理装置）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセス記憶
装置）およびＲＯＭ（読出し専用記憶素子）をもつ記憶
装置１２、アドレスおよびデータバス１３、Ｄ／Ａ（デ
ジタル／アナログ）変換器、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器およびＩ／Ｏ（入力／出力）ユニット１５を
もつ制御ユニット１０を示す。この図式的描写には、た
とえばキーボード、スクリーンおよびプリンタのような
制御ユニットに対する入力および出力ユニットは描かれ
ていない。さらに制御ユニット１０は、ＣＮＣ機のプロ
グラム制御装置に接続され、ＣＩＮ（コンピュータ統合
網）製作への統合のために、ＬＡＮ（構内通信網）およ
び／またはＷＡＮ（広域網）と結合されることができ
る。制御ユニットは、レーザー源３０の制御のために、
Ｄ／Ａ変換器１４を経て制御パルスＰａ，ｗ，ｐをレー
ザー励起ユニット２０に与える。レーザー励起ユニット
２０はたとえば、レーザー源３０のレーザー電極と直接
結合され、そこでグロー放電を生み出すＨＦ発生機であ
ることができる。レーザー源３０は、通常脈動され作動
される固体またはガスレーザであることができる。優先
的に材料除去のためＣＯ2レーザーが用いられる。
【００５２】レーザー源３０は、制御パルスＰａ，ｗ，
ｐを通じおよびレーザー励起ユニット２０により制御さ
れて、レーザーパルスＬｐを与える。このレーザーパル
スＬｐは描かれていない光学装置により加工場所４０に
向けられる。加工場所４０は測定装置５０により監視さ
れる。測定装置５０は、距離センサー５２と場合により
追加的に放射センサー５１を含む。
ｐを通じおよびレーザー励起ユニット２０により制御さ
れて、レーザーパルスＬｐを与える。このレーザーパル
スＬｐは描かれていない光学装置により加工場所４０に
向けられる。加工場所４０は測定装置５０により監視さ
れる。測定装置５０は、距離センサー５２と場合により
追加的に放射センサー５１を含む。
【００５３】放射センサー５１により、たとえばレーザ
ー放射と加工される材料間の相互作用ゾーン、すなわち
工作物の加工場所４０の熱放射が把握されることができ
る。制御ユニット１０のＡ／Ｄ変換器１４により把握さ
れた放射センサー５１の信号Ｓｍから、たとえば相互作
用ゾーンの大きさが推測されることができる。それによ
り相互作用ゾーンの深さに相応する値が確定されること
ができる。
ー放射と加工される材料間の相互作用ゾーン、すなわち
工作物の加工場所４０の熱放射が把握されることができ
る。制御ユニット１０のＡ／Ｄ変換器１４により把握さ
れた放射センサー５１の信号Ｓｍから、たとえば相互作
用ゾーンの大きさが推測されることができる。それによ
り相互作用ゾーンの深さに相応する値が確定されること
ができる。
【００５４】距離センサー５２は固定した基準点４４と
加工場所４０の表面４５間の距離を確定する。距離セン
サー５２の信号Ｓａは制御ユニット１０によりＩ／Ｏユ
ニット１５を経て把握される。
加工場所４０の表面４５間の距離を確定する。距離セン
サー５２の信号Ｓａは制御ユニット１０によりＩ／Ｏユ
ニット１５を経て把握される。
【００５５】図２には、工作物４１における除去過程が
図式的に描かれている。レーザー光線４２および場合に
より補助ガスが、この例としての描写において、加工場
所４０を形成しつつ工作物４１の表面４５に垂直に当た
る。工作物４１とレーザー光線４２間の相対送り方向
は、矢印４３により示されている。たとえばレーザーヘ
ッド４７表面にある基準点４４と加工場所４０の表面４
５間に、現在距離Ａistが記入され、それは距離センサ
ー５２によって測定される。さらに、加工場所４０の表
面４５とベースライン４６間に、加工深さＢｔistが記
入され、それは放射センサー５１を通じて確定されるこ
とができる。放射センサー５１と距離センサー５２は、
レーザー放射軸あるいは他の幾何学的場所に配置される
ことができる（図には描かれていない）。
図式的に描かれている。レーザー光線４２および場合に
より補助ガスが、この例としての描写において、加工場
所４０を形成しつつ工作物４１の表面４５に垂直に当た
る。工作物４１とレーザー光線４２間の相対送り方向
は、矢印４３により示されている。たとえばレーザーヘ
ッド４７表面にある基準点４４と加工場所４０の表面４
５間に、現在距離Ａistが記入され、それは距離センサ
ー５２によって測定される。さらに、加工場所４０の表
面４５とベースライン４６間に、加工深さＢｔistが記
入され、それは放射センサー５１を通じて確定されるこ
とができる。放射センサー５１と距離センサー５２は、
レーザー放射軸あるいは他の幾何学的場所に配置される
ことができる（図には描かれていない）。
【００５６】図３による実施例の方法の図式的流れ図に
おいて、制御ユニット１０によって実施される操作順序
が示されている。この操作順序は、たとえばＲＡＭまた
はＲＯＭ内の定義されたアドレスに記憶され、たとえば
操作員によりあるいはＣＮＣ制御により呼び出されるこ
とができる。最初のプログラム進行の際、スタート時に
（段階１００）進行カウンタｚがゼロにされる。最初の
プログラム進行において、制御量Ａistおよび／または
Ｂｔistがゼロまたは誤っていることがありうるので、
段階１０１において、この最初のプログラム進行が存在
しているかどうかが確定される。そうである場合、パル
ス振幅、パルス幅およびパルス休止期間に対し予め記憶
された値Ｐａ1，Ｐｗ1，Ｐｐ1が用いられる（段階１０
２）。続いて進行カウンタｚが１にされ（段階１０
３）、段階１１９への分枝が行われる。段階１２０にお
いて、それからプログラムは終了されるかあるいは元の
段階１０１へ分枝される。次のプログラム進行におい
て、距離センサー５２の信号Ｓａから距離Ａistが確定
される（段階１０４）。距離Ａistは、どのプログラム
進行においても段階１０４において計算されあるいはま
た行列から読出されることができる。それに続いて、現
在進行が新しい除去層の最初の進行であるかどうかが確
定される（段階１０５）。そうである場合、最後の除去
層の目標距離Ａsoll k-1と段階１０４において把握され
た現在距離Ａist k間の差に相応する距離差ΔＡkが形成
される（段階１０６−１０８）。この進行が新しい除去
層の最初の進行でない場合、直接、段階１０９に分枝さ
れる。そこで目標／現在値差異ΔＡiを形成するため
に、目標距離Ａsollと現在距離Ａist間の差が形成され
る（段階１０９）。目標距離Ａsollはたとえば固定的に
記憶装置に入れられた値として存在することができ、操
作員により入力されることができあるいはＣＮＣ制御装
置を通じて伝えられることができる。さらに目標／現在
値差異ΔＡiは各進行に対し計算されあるいは行列から
読出されることができる。
おいて、制御ユニット１０によって実施される操作順序
が示されている。この操作順序は、たとえばＲＡＭまた
はＲＯＭ内の定義されたアドレスに記憶され、たとえば
操作員によりあるいはＣＮＣ制御により呼び出されるこ
とができる。最初のプログラム進行の際、スタート時に
（段階１００）進行カウンタｚがゼロにされる。最初の
プログラム進行において、制御量Ａistおよび／または
Ｂｔistがゼロまたは誤っていることがありうるので、
段階１０１において、この最初のプログラム進行が存在
しているかどうかが確定される。そうである場合、パル
ス振幅、パルス幅およびパルス休止期間に対し予め記憶
された値Ｐａ1，Ｐｗ1，Ｐｐ1が用いられる（段階１０
２）。続いて進行カウンタｚが１にされ（段階１０
３）、段階１１９への分枝が行われる。段階１２０にお
いて、それからプログラムは終了されるかあるいは元の
段階１０１へ分枝される。次のプログラム進行におい
て、距離センサー５２の信号Ｓａから距離Ａistが確定
される（段階１０４）。距離Ａistは、どのプログラム
進行においても段階１０４において計算されあるいはま
た行列から読出されることができる。それに続いて、現
在進行が新しい除去層の最初の進行であるかどうかが確
定される（段階１０５）。そうである場合、最後の除去
層の目標距離Ａsoll k-1と段階１０４において把握され
た現在距離Ａist k間の差に相応する距離差ΔＡkが形成
される（段階１０６−１０８）。この進行が新しい除去
層の最初の進行でない場合、直接、段階１０９に分枝さ
れる。そこで目標／現在値差異ΔＡiを形成するため
に、目標距離Ａsollと現在距離Ａist間の差が形成され
る（段階１０９）。目標距離Ａsollはたとえば固定的に
記憶装置に入れられた値として存在することができ、操
作員により入力されることができあるいはＣＮＣ制御装
置を通じて伝えられることができる。さらに目標／現在
値差異ΔＡiは各進行に対し計算されあるいは行列から
読出されることができる。
【００５７】目標／現在値差異ΔＡiの確定後、制御パ
ルスＰａ，ｗ，ｐが目標／現在値差異ΔＡiに従属して
確定される（段階１１０−１１９）。
ルスＰａ，ｗ，ｐが目標／現在値差異ΔＡiに従属して
確定される（段階１１０−１１９）。
【００５８】制御パルスＰａ，ｗ，ｐは定義された振
幅、パルス幅およびパルス休止期間を有する。制御パル
スＰａ，ｗ，ｐのパルス振幅分Ｐａ、パルス幅分Ｐｗお
よびパルス休止期間分Ｐｐは、この実施例において別々
に確定される。だが確定はまた統合されることができ、
その際、制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス振幅、パルス
幅およびパルス休止期間を特徴付ける特性値が確定され
る。段階１１０において段階１１２に分枝される場合、
制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス幅は変えられず、次の
制御パルスＰａ，ｗ，ｐに対し、パルス幅の先行値が用
いられる。それに対しパルス幅調整が行われるべき場
合、段階１１１に分枝される。段階１１１において、次
のパルス幅Ｐｗi+1が距離差ΔＡk（修正要因）および目
標／現在値差異ΔＡiの関数として確定されることがで
きる。段階１１３−１１５において、制御パルスＰａ，
ｗ，ｐのパルス振幅が変えられるべきかどうかが確定さ
れる。そうである場合、段階１１４に分枝され、そこに
おいて次の制御パルスＰａ，ｗ，ｐに対するパルス振幅
Ｐａi+1が、距離差ΔＡkおよび目標／現在値差異ΔＡi
の関数として確定されることができる。そうでない場
合、次のパルス振幅に対し先行パルス振幅が引き継がれ
る（段階１１５）。段階１１６において、パルス休止期
間およびそれとともにパルス繰返し率（パルス繰返し周
波数）が調整されるべきかどうかが確定され、それは段
階１１７において実施される。その際段階１１８におい
て先行値が次のパルス休止期間分Ｐｐi+1に対し設定さ
れる。段階１１９において、それからパルス振幅、パル
ス幅およびパルス休止期間の分が最終制御パルスＰａ，
ｗ，ｐに統合される。段階１１１，１１４および／また
は１１７において、制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス
幅、パルス振幅およびパルス休止期間分または行列から
確定されることができる。これら行列は、少なくとも目
標／現在値差異ΔＡiに従属した、制御パルスＰａ，
ｗ，ｐのパルス幅、パルス振幅およびパルス休止期間分
の予め記憶された値を含むことができる。さらに、その
他の次元として修正要因、たとえば距離差ΔＡkが行列
に対して用いられることができる。段階１１１，１１４
および／または１１７において、その都度制御パルス分
の絶対値が確定される。だがまた増分または減分が確定
されることができ、それはそれからその都度存在する絶
対値に加えられないし引かれる。段階１２０において、
それから段階１００に分枝され（描かれていない）ある
いは操作順序が打ち切られる。
幅、パルス幅およびパルス休止期間を有する。制御パル
スＰａ，ｗ，ｐのパルス振幅分Ｐａ、パルス幅分Ｐｗお
よびパルス休止期間分Ｐｐは、この実施例において別々
に確定される。だが確定はまた統合されることができ、
その際、制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス振幅、パルス
幅およびパルス休止期間を特徴付ける特性値が確定され
る。段階１１０において段階１１２に分枝される場合、
制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス幅は変えられず、次の
制御パルスＰａ，ｗ，ｐに対し、パルス幅の先行値が用
いられる。それに対しパルス幅調整が行われるべき場
合、段階１１１に分枝される。段階１１１において、次
のパルス幅Ｐｗi+1が距離差ΔＡk（修正要因）および目
標／現在値差異ΔＡiの関数として確定されることがで
きる。段階１１３−１１５において、制御パルスＰａ，
ｗ，ｐのパルス振幅が変えられるべきかどうかが確定さ
れる。そうである場合、段階１１４に分枝され、そこに
おいて次の制御パルスＰａ，ｗ，ｐに対するパルス振幅
Ｐａi+1が、距離差ΔＡkおよび目標／現在値差異ΔＡi
の関数として確定されることができる。そうでない場
合、次のパルス振幅に対し先行パルス振幅が引き継がれ
る（段階１１５）。段階１１６において、パルス休止期
間およびそれとともにパルス繰返し率（パルス繰返し周
波数）が調整されるべきかどうかが確定され、それは段
階１１７において実施される。その際段階１１８におい
て先行値が次のパルス休止期間分Ｐｐi+1に対し設定さ
れる。段階１１９において、それからパルス振幅、パル
ス幅およびパルス休止期間の分が最終制御パルスＰａ，
ｗ，ｐに統合される。段階１１１，１１４および／また
は１１７において、制御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス
幅、パルス振幅およびパルス休止期間分または行列から
確定されることができる。これら行列は、少なくとも目
標／現在値差異ΔＡiに従属した、制御パルスＰａ，
ｗ，ｐのパルス幅、パルス振幅およびパルス休止期間分
の予め記憶された値を含むことができる。さらに、その
他の次元として修正要因、たとえば距離差ΔＡkが行列
に対して用いられることができる。段階１１１，１１４
および／または１１７において、その都度制御パルス分
の絶対値が確定される。だがまた増分または減分が確定
されることができ、それはそれからその都度存在する絶
対値に加えられないし引かれる。段階１２０において、
それから段階１００に分枝され（描かれていない）ある
いは操作順序が打ち切られる。
【００５９】図４は、発明による方法の別の実施例に対
する別の流れ図を示す。以下において、図３の下に記述
されたものと同一である機能ブロックにもはや立ち入ら
れない。段階２０５において、加工深さＢｔistが放射
センサー５１の信号Ｓｍの関数として確定される。加工
深さＢｔistはまた行列から読出されることができる。
その後、段階２０６において、目標／現在値差異ΔＡi
が目標距離Ａsollと現在距離Ａistの差から確定され
る。段階２０７において、それから段階２０６において
確定された目標／現在値差異ΔＡiと加工深さΔＢｔist
の差から加工深さ差異ΔＢｔiが確定される。加工深さ
差異Ｂtiがゼロと異なる（または限界値を上回る）値を
取る場合、除去層が余りに深くまたは平たく除去される
ので、レーザー源３０の放射出力の変更が必要である。
だがゼロの（または限界値を下回る）加工深さ差異ΔＢ
ｔiが確定される場合、制御パルスＰａ，ｗ，ｐは変え
られない（段階２０９，２１０，２１１）。段階２１３
において、次のパルスに対するパルス幅増分または減分
ΔＰｗi+1が加工深さ差異ΔＢｔiの関数として確定され
る。ΔＰｗi+1はまた行列から読出されることができ
る。段階２１５において、それから次の制御パルスに対
するパルス幅分の絶対値Ｐｗi+1が、加法的に最後のパ
ルスのパルス幅分と増分または減分から確定される。増
分ないし減分の確定（段階２１３，２１５）の代わり
に、またパルス幅分の絶対値Ｐｗi+1が確定されること
ができる。確定は計算によりおよび／または行列からの
読出しにより行われることができる。
する別の流れ図を示す。以下において、図３の下に記述
されたものと同一である機能ブロックにもはや立ち入ら
れない。段階２０５において、加工深さＢｔistが放射
センサー５１の信号Ｓｍの関数として確定される。加工
深さＢｔistはまた行列から読出されることができる。
その後、段階２０６において、目標／現在値差異ΔＡi
が目標距離Ａsollと現在距離Ａistの差から確定され
る。段階２０７において、それから段階２０６において
確定された目標／現在値差異ΔＡiと加工深さΔＢｔist
の差から加工深さ差異ΔＢｔiが確定される。加工深さ
差異Ｂtiがゼロと異なる（または限界値を上回る）値を
取る場合、除去層が余りに深くまたは平たく除去される
ので、レーザー源３０の放射出力の変更が必要である。
だがゼロの（または限界値を下回る）加工深さ差異ΔＢ
ｔiが確定される場合、制御パルスＰａ，ｗ，ｐは変え
られない（段階２０９，２１０，２１１）。段階２１３
において、次のパルスに対するパルス幅増分または減分
ΔＰｗi+1が加工深さ差異ΔＢｔiの関数として確定され
る。ΔＰｗi+1はまた行列から読出されることができ
る。段階２１５において、それから次の制御パルスに対
するパルス幅分の絶対値Ｐｗi+1が、加法的に最後のパ
ルスのパルス幅分と増分または減分から確定される。増
分ないし減分の確定（段階２１３，２１５）の代わり
に、またパルス幅分の絶対値Ｐｗi+1が確定されること
ができる。確定は計算によりおよび／または行列からの
読出しにより行われることができる。
【００６０】段階２１６から２２３までは、段階２１２
から２１５までと、段階２１６から２１９までにおいて
パルス振幅分が、および段階２２０−２２３において制
御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス休止期間分が確定される
ことによってのみ異なり、その結果、上に記述されたこ
とはまたこれらの段階に妥当する。
から２１５までと、段階２１６から２１９までにおいて
パルス振幅分が、および段階２２０−２２３において制
御パルスＰａ，ｗ，ｐのパルス休止期間分が確定される
ことによってのみ異なり、その結果、上に記述されたこ
とはまたこれらの段階に妥当する。
【００６１】段階２２４において、それからパルス振
幅、パルス幅およびパルス休止期間分が制御パルスＰ
ａ，ｗ，ｐに統合される。段階２２５において、続いて
スタート（段階２００）（描かれていない）分枝される
かあるいは操作順序は打ち切られる。
幅、パルス幅およびパルス休止期間分が制御パルスＰ
ａ，ｗ，ｐに統合される。段階２２５において、続いて
スタート（段階２００）（描かれていない）分枝される
かあるいは操作順序は打ち切られる。
【００６２】パルス幅調整、パルス振幅調整および／ま
たはパルス休止期間調整（段階１１１，１１４，１１
７）が行われるべきかどうかの決定は、操作員により行
われることができる。分枝の決定は、また描かれていな
い下位操作順序を通じて予め調整されたあるいは確定さ
れたプロセスパラメータに従属して行われることができ
る。
たはパルス休止期間調整（段階１１１，１１４，１１
７）が行われるべきかどうかの決定は、操作員により行
われることができる。分枝の決定は、また描かれていな
い下位操作順序を通じて予め調整されたあるいは確定さ
れたプロセスパラメータに従属して行われることができ
る。
【００６３】図５は、例として４つの異なる制御パルス
Ｐａ，ｗ，ｐと属するレーザパルスＬｐが時間的進行図
に描かれている。制御パルスＰａ，ｗ，ｐは制御ユニッ
ト１０により発生され、その際レーザー源３０は、シス
テムに条件付けられた遅延ｔ1，ｔ2（応答時間、時間定
数）を伴うレーザーパルスＬｐを出す。応答時間ｔ1，
ｔ2は、たとえば互いに続く制御パルスＰａ，ｗ，ｐの
パルス周波数、レーザーの作動状態および制御パルスＰ
ａ，ｗ，ｐのパルス波形に従属する。この描写におい
て、時点Ｔ1において方形信号の形の制御パルスＰａ，
ｗ，ｐが発生される。この制御パルスＰａ，ｗ，ｐは、
ｔ1分時間遅延されて出されるレーザーパルスＬｐを引
き起こす。
Ｐａ，ｗ，ｐと属するレーザパルスＬｐが時間的進行図
に描かれている。制御パルスＰａ，ｗ，ｐは制御ユニッ
ト１０により発生され、その際レーザー源３０は、シス
テムに条件付けられた遅延ｔ1，ｔ2（応答時間、時間定
数）を伴うレーザーパルスＬｐを出す。応答時間ｔ1，
ｔ2は、たとえば互いに続く制御パルスＰａ，ｗ，ｐの
パルス周波数、レーザーの作動状態および制御パルスＰ
ａ，ｗ，ｐのパルス波形に従属する。この描写におい
て、時点Ｔ1において方形信号の形の制御パルスＰａ，
ｗ，ｐが発生される。この制御パルスＰａ，ｗ，ｐは、
ｔ1分時間遅延されて出されるレーザーパルスＬｐを引
き起こす。
【００６４】今制御パルスＰａ，ｗ，ｐに時点Ｔ2にお
いて前パルスＰｖが混合される場合、レーザーパルスＬ
ｐの時間遅延ｔ2が生じ、それに対しｔ1＞ｔ2が成立す
る。前パルスにより、これによりレーザーパルスの応答
時間が短縮される。それによりまたパルス休止期間を、
レーザーパルスの再現可能性を材料の精密除去に関し余
りに強く影響することなしに、特定の限界内で変えるこ
とも可能である。
いて前パルスＰｖが混合される場合、レーザーパルスＬ
ｐの時間遅延ｔ2が生じ、それに対しｔ1＞ｔ2が成立す
る。前パルスにより、これによりレーザーパルスの応答
時間が短縮される。それによりまたパルス休止期間を、
レーザーパルスの再現可能性を材料の精密除去に関し余
りに強く影響することなしに、特定の限界内で変えるこ
とも可能である。
【００６５】レーザー源３０の放射出力は、制御パルス
Ｐａ，ｗ，ｐのパルス振幅、パルス幅およびパルス休止
期間のパルスからパルスの変動ΔＰａ，ΔＰｗ，ΔＰｐ
により変えられることができる。時点Ｔ3において、制
御パルスＰａ，ｗ，ｐは時点Ｔ2の制御パルスＰａ，
ｗ，ｐと比較しΔＰｗ分大きいパルス幅を有し、それに
より制御パルスＰａ，ｗ，ｐは大きくされた面をもち、
それによりレーザー源３０はより高い出力をもつレーザ
ーパルスを出す。時点Ｔ4において、時点Ｔ2と比較して
パルス振幅はΔＰａ分大きくされ、制御パルスはΔＰｐ
分早く開始する。パルス振幅をΔＰａ分高めることによ
り、また制御パルスＰａ，ｗ，ｐに相応する属するレー
ザーパルスＬｐの出力が増大する。制御パルスのΔＰｐ
分の移動により、制御パルスの面が観察される期間にお
いて一定に保たれまたは少なくとも縮小されない限り、
レーザーパルスＬｐの平均エネルギー密度は高まる。
Ｐａ，ｗ，ｐのパルス振幅、パルス幅およびパルス休止
期間のパルスからパルスの変動ΔＰａ，ΔＰｗ，ΔＰｐ
により変えられることができる。時点Ｔ3において、制
御パルスＰａ，ｗ，ｐは時点Ｔ2の制御パルスＰａ，
ｗ，ｐと比較しΔＰｗ分大きいパルス幅を有し、それに
より制御パルスＰａ，ｗ，ｐは大きくされた面をもち、
それによりレーザー源３０はより高い出力をもつレーザ
ーパルスを出す。時点Ｔ4において、時点Ｔ2と比較して
パルス振幅はΔＰａ分大きくされ、制御パルスはΔＰｐ
分早く開始する。パルス振幅をΔＰａ分高めることによ
り、また制御パルスＰａ，ｗ，ｐに相応する属するレー
ザーパルスＬｐの出力が増大する。制御パルスのΔＰｐ
分の移動により、制御パルスの面が観察される期間にお
いて一定に保たれまたは少なくとも縮小されない限り、
レーザーパルスＬｐの平均エネルギー密度は高まる。
【００６６】前パルスＰｖによりさらにジッタが減少さ
れ、それはレーザーパルスＬｐの再現可能性の最適化に
貢献する。レーザーパルスＬｐの最適化された再現可能
性により、また制御の精度およびそれとともに除去され
る材料層の正確さが高まり、それによりその都度除去さ
れる層の深さが最小化されることができる。さらに加工
品質、すなわち、加工粗さが、レーザーパルスＬｐの再
現可能性の最適化およびレーザー出力の低下の可能性に
より高められることができる。
れ、それはレーザーパルスＬｐの再現可能性の最適化に
貢献する。レーザーパルスＬｐの最適化された再現可能
性により、また制御の精度およびそれとともに除去され
る材料層の正確さが高まり、それによりその都度除去さ
れる層の深さが最小化されることができる。さらに加工
品質、すなわち、加工粗さが、レーザーパルスＬｐの再
現可能性の最適化およびレーザー出力の低下の可能性に
より高められることができる。
【００６７】さらに工作物の飛ぶ加工（断続的加工）に
対して特定の工作物範囲をかすめ過ぎるために、レーザ
ーを煮ることが用いられることができる。煮るのは、レ
ーザーが長い期間切られた場合スイッチオンされること
ができ、たとえばようやく最初のレーザーパルスが発生
される瞬間に切られる。すなわち、煮るのはレーザーパ
ルスの立上がり側部において切られる。レーザーが長い
期間切られた場合（飛ぶ加工）、煮ることにより時間遅
延ｔ1，ｔ2は同様に減少されることができる。
対して特定の工作物範囲をかすめ過ぎるために、レーザ
ーを煮ることが用いられることができる。煮るのは、レ
ーザーが長い期間切られた場合スイッチオンされること
ができ、たとえばようやく最初のレーザーパルスが発生
される瞬間に切られる。すなわち、煮るのはレーザーパ
ルスの立上がり側部において切られる。レーザーが長い
期間切られた場合（飛ぶ加工）、煮ることにより時間遅
延ｔ1，ｔ2は同様に減少されることができる。
【００６８】目標／現在値差異ΔＡiおよび／または加
工深さ差異ΔＢｔiを確定するために、差形成の代わり
に、また差のｎ次の導関数がその確定のために用いられ
ることができる。さらに制御アルゴリズムが、目標／現
在値差異ΔＡiおよび加工深さ差異ΔＢｔiを確定するた
めに用いられることができる（たとえばＰ，Ｉ，ＰＩ，
ＰＩＤ制御アルゴリズム）。制御アルゴリズムの適用の
利点は、操作量、放射出力（ないし制御パルス）の測定
装置により把握された制御量に対するより速い応答に存
する。
工深さ差異ΔＢｔiを確定するために、差形成の代わり
に、また差のｎ次の導関数がその確定のために用いられ
ることができる。さらに制御アルゴリズムが、目標／現
在値差異ΔＡiおよび加工深さ差異ΔＢｔiを確定するた
めに用いられることができる（たとえばＰ，Ｉ，ＰＩ，
ＰＩＤ制御アルゴリズム）。制御アルゴリズムの適用の
利点は、操作量、放射出力（ないし制御パルス）の測定
装置により把握された制御量に対するより速い応答に存
する。
【００６９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、拡大され
た材料除去と同じくまたは再現可能な材料の精密除去を
高い表面品質において可能になる工作物加工方法および
装置が実現される。
た材料除去と同じくまたは再現可能な材料の精密除去を
高い表面品質において可能になる工作物加工方法および
装置が実現される。
【図１】レーザー除去装置の図式的ブロック線図であ
る。
る。
【図２】加工場所の図式的描写である。
【図３】発明による方法を実施するための流れ図であ
る。
る。
【図４】発明による方法を実施するための別の実施例の
流れ図である。
流れ図である。
【図５】制御パルスおよび属するレーザーパルスを含む
時間的進行図である。
時間的進行図である。
１０ 制御ユニット ２０ レーザー励起ユニット ３０ レーザー源 ４０ 加工場所 ５０ 測定装置 ５１ 放射センサー ５２ 距離センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グーンター イベール ドイツ連邦共和国 デー−8963 ワルテン ホーフェン／ランゼン，ズィーベンウェグ 28
Claims (16)
- 【請求項１】 工作物（４１）の加工場所（４０）から
来る放射が把握されて信号に処理され、加工プロセスが
これらの信号に基づいて得られる少なくとも１つの操作
量により制御される、レーザー源（３０）から発せられ
るレーザー放射を用いて工作物を加工するための方法で
あって、 以下の工作段階： （Ａ）基準点（４４）と加工場所（４０）の表面（４
５）間の現在距離（Ａist）の確定（段階１０４）、 （Ｂ）設定された目標距離（Ａsoll）と把握された現在
距離（Ａist）間の目標／現在値差異（ΔＡi）の確定
（段階１０９）、 （Ｃ）制御ユニット（１０）による目標／現在値差異
（ΔＡi）に対応する少なくとも１つの操作量の確定
（段階１１０−１１９）、および （Ｄ）確定された操作量の少なくとも１つの操作部への
付与の各段階を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 追加的に現在距離（Ａist）を確定し
（段階２０４）および目標／現在値差異（ΔＡi）を決
定する（段階２０６）ために、加工場所（４０）の表面
（４５）とベースライン（４６）間の距離に相応する加
工深さ（Ｂｔist）（段階２０５）が確定され、 加工深さ差異（ΔＢｔi）が加工深さ（Ｂｔist）と目標
／現在値差異（ΔＡi）から確定され（段階２０７）、
および少なくとも１つの操作量が加工深さ差異（ΔＢｔ
i）に対応して確定されることを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 操作量としてレーザー源（３０）の放射
出力が振幅、パルス幅および／または周波数変調制御パ
ルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）、レーザー光線（４２）の目標に
合致した焦点のぼかしおよび／またはシャッタにより制
御され、レーザー源（３０）が変調制御パルスに対応す
るレーザーパルス（Ｌｐ）を出すことを特徴とする請求
項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 操作量として工作物（４１）の相対送り
速度が速度変調制御パルス（Ｐｇ）により制御されるこ
とを特徴とする請求項１〜３までの１つに記載の方法。 - 【請求項５】 加工プロセスの制御に平行して相対速度
が把握され、レーザーの放射出力が追加的に把握された
相対送り速度に対応して調整されることを特徴とする請
求項１〜４までの１つに記載の方法。 - 【請求項６】 新しい除去層（Ｋ）の始まりに先行の除
去層（ｋ−１）の目標距離（Ａsoll k-1）が今の除去層
の測定された現在距離（Ａist k）と比較され、そこか
ら距離差（ΔＡk）が確定され（段階１０５−１０
８）、および制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）が距離差（Δ
Ａk）に相応して修正される（段階１１１，１１４，１
１７）ことを特徴とする請求項１〜５までの１つに記載
の方法。 - 【請求項７】 測定信号（Ｓａ，Ｓｍ）がレーザーパル
ス（Ｌｐi）の持続期間中に把握され、制御パルス（Ｐ
ａ，ｗ，ｐ）がこのレーザーパルス（Ｌｐi）に直接続
く少なくとも１つのレーザーパルス（Ｌｐi+n）に対し
確定されることを特徴とする請求項１〜６までの１つに
記載の方法。 - 【請求項８】 現在距離（Ａist）に相応する信号（Ｓ
ａ）および／または加工深さ（Ｂｔist）に相応する信
号（Ｓｍ）が幾つものレーザーパルス（Ｌｐ）を通じて
把握され、続いて平均値が求められ、および平均値の信
号から制御パルスが後に続くレーザーパルス群に対し発
生されることを特徴とする請求項１〜７までの１つに記
載の方法。 - 【請求項９】 加工の始めに最初の制御パルス（Ｐａ，
ｗ，ｐ1）にパルス幅、パルス振幅およびパルス休止期
間が設定される（段階１０２）ことを特徴とする請求項
１〜８までの１つに記載の方法。 - 【請求項１０】 表面距離の制御パルス（Ｐａ，ｗ，
ｐ）が次元として少なくとも目標／現在値差異（Δ
Ａi）、加工深さ差異（ΔＢｔi）あるいは距離差（ΔＡ
k）をもつ行列から読出されることを特徴とする請求項
１〜９までの１つに記載の方法。 - 【請求項１１】 レーザー放射線の応答時間を最小化す
るために、各制御パルス（Ｐａ，ｗ，ｐ）に前パルス
（Ｐｖ）が混合されることを特徴とする請求項１〜１０
までの１つに記載の方法。 - 【請求項１２】 レーザー源（３０）が予め定められた
時間より長く不活性にされる場合、レーザー源（３０）
が煮ることにより励起された状態でレーザー限界の下に
保たれることを特徴とする請求項１〜１１までの１つに
記載の方法。 - 【請求項１３】 工作物（４１）がレーザー光線（４
２）により線状および層状に密に並列し、互いに続く層
において除去される、レーザーから発せられるレーザー
放射を用いて工作物を加工するための方法であって、 新しい除去層（Ｋ）の始まりに先行除去層（ｋ−１）の
目標距離（Ａsoll k-1）が今の除去層の測定された現在
距離（Ａist k）と比較され、そこから距離差（ΔＡk）
が確定され（段階１０５−１０８）および少なくとも１
つの操作量が距離差（ΔＡk）に相応して修正される
（段階１１１，１１４，１１７）ことを特徴とする方
法。 - 【請求項１４】 プロセス量を把握するための測定装置
（５０）、 レーザー源（３０）を制御するためのレーザー励起ユニ
ット（２０）、および測定装置（５０）の測定信号（Ｓ
ａ，Ｓｍ）を処理しおよび操作部を制御するための電子
制御ユニット（１０）を有し、 レーザー源（３０）から発せられるレーザー放射を用い
て工作物を加工するための装置であって、 測定装置（５０）が距離センサー（５２）を有し、制御
ユニット（１０）が以下の段階： （Ａ）距離センサー（５２）の信号（Ｓａ）を通じての
現在距離（Ａist）の確定であって、その際、現在距離
（Ａist）は基準点（４４）と加工場所（４０）の表面
（４５）間の距離に対応させ、 （Ｂ）設定された目標距離（Ａsoll）と確定された現在
距離（Ａist）間の目標／現在値差異（ΔＡi）の確定
（段階１０９）、 （Ｃ）目標／現在値差異（ΔＡi）に相応する少なくと
も１つの操作量の確定（段階１１０−１１８）、 （Ｄ）操作量の少なくとも１つの操作部への付与を実施
するように形成されていることを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 測定装置（５０）が、加工深さ（Ｂｔ
ist）を把握する放射センサー（５２）を有することを
特徴とする請求項１４に記載の装置。 - 【請求項１６】 制御ユニット（１０）が以下の段階：
放射センサー（５２）の信号（Ｓｍ）を通じての加工場
所（４０）のプロセス放射の把握および信号（Ｓｍ）か
らの加工場所（４０）の表面（４５）とベースライン間
の距離に相応する加工深さ（Ｂｔist）の確定（段階２
０５）、 加工深さ差異（ΔＢｔi）の加工深さ（Ｂｔist）と目標
／現在値差異（ΔＡi）からの確定（段階２０７）、お
よび加工深さ差異（ΔＢｔi）に相応する操作量の確定
を実施するように形成されていることを特徴とする請求
項１４または１５に記載の装置。
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