KR20180123521A - 빔 가공 기계의 축 캘리브레이션 - Google Patents

Abstract

빔축(S)의 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차를 결정하기 위한 방법에서, 윤곽 섹션(KA1, KB2)은 2개의 측으로부터 테스트 작업편(31) 내로 가공빔(5)으로 절결되고, 윤곽 섹션(KA1, KB2)은 캘리브레이팅될 회전축(B, C)의 공칭 배향에 평행하게 연장된다. 윤곽 섹션(KA1, KA2)은 윤곽 섹션(KA1, KB1)의 공간적 위치를 결정하기 위해 측정 디바이스에 의해 일측으로부터 검출되고, 특히 프로빙되고, 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차는 윤곽 섹션(KA1, KB1)의 공간적 위치에 기초하여 결정된다.

Description

빔 가공 기계의 축 캘리브레이션

본 발명은 빔 프로세싱 기계의 빔축을 위치설정하기 위한 다축 시스템에 관한 것으로서, 특히 재료 가공을 위한 5-축 레이저 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 다축 시스템의 회전축의 영점 조정을 위한 방법에 관한 것이다.

빔-기반, 특히 레이저-기반 공작 기계(machine tool)에서, 빔축(예를 들어, 레이저 빔축 또는 전자 빔축)의 정확한 위치설정은 빔축을 따라 작업편 상에 전파하는 가공빔에 의한 작업편의 정밀한 가공의 구현을 위해 기본적이다. 일반적으로, 공작 기계는 가공될 작업편에 관하여 가공빔의 정밀한 위치설정 및 배향을 허용하는 병진 시스템 및 회전 시스템을 갖는다. 예를 들어, 소위 5-축 레이저 시스템에서, 3개의 직교 병진 이동 및 2개의 회전 이동이 빔축에 대해 제공된다. 게다가, 병진 및 회전 이동은 장착된 작업편을 위해 제공될 수 있다.

공작 기계가 동작 상태로 될 때, 위치설정 시스템 및 빔 경로는 일반적으로 초기에 설정되고, 이에 의해 초기 설정은 예를 들어 가공 광학계(processing optics)와 같은 다양한 (예를 들어, 레이저빔 안내) 빔 안내 구성요소에 적응된다. 공작 기계가 이에 따라 조정되면, 공작 기계의 빔축의 공간 배향은 빔축의 원하는 공간 배향(공칭 배향)에 대응한다. 본 명세서에서 또한 가공 파라미터라 칭하는, 스텝퍼 모터 및 구동 디스크와 같은 다양한 조정 기구를 위한 대응 제어 파라미터가 제어 디바이스 내에, 예를 들어 NC 제어부 내에 저장된다. 부정확한 위치가 공작 기계의 동작 중에 발생할 수 있기 때문에, 가공 파라미터의 재조정이 필요하게 될 수도 있다. 오정렬은, 예를 들어 작업편과 가공 광학계의 충돌에 기인한다.

DE 10 2007 063 627 A1호는 노즐의 중앙 위치를 결정하기 위한 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서, 프레임이 먼저 노즐 본체로 그리고 이어서 레이저빔으로 프로빙된다(probed). 값들을 비교함으로써, 노즐의 개구에 대한 레이저빔의 위치가 결정될 수 있다. 또한, JP 6328281호는 이후에 노즐 중심설정(centering)을 결정하기 위해 노즐로 프로빙되는 둥근 구멍의 절삭을 개시하고 있다.

본 발명의 양태는 회전축의 적어도 부분적으로 자동화된 조정을 허용하는 방법을 설명하는 목적에 기초한다.

이들 목적 중 적어도 하나는 청구항 1에 따른 방법 및 청구항 11에 따른 재료 가공을 위한 디바이스에 의해 해결된다. 다른 실시예는 종속 청구항에 상술되어 있다.

양태에서, 방법은 빔축의 공간적 공칭 배향으로부터 빔 가공 기계의 빔축의 공간적 배향의 편차를 결정하는 것을 포함한다. 빔 가공 기계는 캘리브레이팅될 회전축 및 측정 디바이스를 갖는다. 방법은 이하의 단계: 2개의 측으로부터 테스트 작업편 내로 가공빔으로 윤곽 섹션을 절삭하는 단계로서, 윤곽 섹션은 캘리브레이팅될 회전축의 공칭 정렬에 평행하게 연장되는 것인, 절삭 단계; 윤곽 섹션의 공간적 위치를 결정하기 위해 테스트 작업편의 일측으로부터 측정 디바이스로 윤곽 섹션을 검출하는 단계; 및 공칭 배향 중에 절삭에 할당된 공칭 위치값에 비교하여, 윤곽 섹션의 공간적 위치에 기초하여 공간적 공칭 배향으로부터 빔 가공 기계의 빔축의 공간적 배향의 편차를 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 빔축을 따라 안내되는 가공빔으로 작업편을 가공하기 위해 빔 가공 기계의 빔축의 공간적 공칭 배향으로부터 빔 가공 기계의 빔축의 공간적 배향의 편차의 결정에 관한 것이다. 빔 가공 기계는 본질적으로 표면 법선의 공통 배향에 의해 규정된 2개의 표면으로 플레이트형 테스트 작업편을 유지하기 위해 특히 구성된다. 빔 가공 기계는 테스트 작업편과 빔축 사이의 병진 이동을 발생하기 위한 적어도 하나의 병진축, 적어도 하나의 회전축의 공칭 배향에 대한 각도 위치에서 빔축을 배향하기 위한 적어도 180°의 회전 범위를 갖는 적어도 하나의 회전축 및 측정 요소를 포함한다. 방법은 이하의 단계:

- 빔축의 공칭 배향이 테스트 작업편을 가공하기 위해 표면 법선의 배향을 따라 각각 제1 각도 위치 및 180° 회전된(제1 각도 위치에 대해) 제2 각도 위치에 정렬될 수 있는 장착 위치에 테스트 작업편을 제공하는 단계,

- 빔축의 공칭 배향이 제1 각도 위치에 있고 가공빔이 표면 중 하나 상에 지향되는, 제1 위치에 빔축을 위치설정하는 단계,

회전축의 공칭 배향에 평행하게 연장되는 정면측 윤곽 섹션을 갖는 가공빔으로 제1 윤곽 절결을 수행하는 단계,

- 빔축의 공칭 배향이 제2 각도 위치에 있고 가공빔이 표면 중 다른 하나 상에 지향되는, 제2 위치에 빔축을 위치설정하는 단계,

- 회전축의 공칭 배향에 평행하게 그리고 따라서 정면측 윤곽 섹션에 평행하게 연장되는 후면측 윤곽 섹션을 갖는 가공빔으로 제2 윤곽 절결을 수행하는 단계,

- 정면측 윤곽 섹션 및/또는 후면측 윤곽 섹션 상에 접경하는 작업편 내에 적어도 하나의 간극을 형성하는 단계,

- 정면측 윤곽 섹션의 공간적 위치 및 후면측 윤곽 섹션의 공간적 위치를 검출하기 위한 동일한 각도 위치를 갖고 측정 요소로 정면측 윤곽 섹션 및 후면측 윤곽 섹션을 프로빙하는 단계, 및

- 정면측 윤곽 섹션의 공간적 위치 및 후면측 윤곽 섹션의 공간적 위치에 기초하여 공간적 공칭 배향으로부터 빔 가공 기계의 빔축의 공간적 배향의 편차를 유도하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 작업편을 가공하기 위한 빔 가공 기계는 작업편, 특히 테스트 작업편을 위치설정하기 위한 작업편 마운트, 및 빔축을 따라 안내된 가공빔을 제공하기 위한 빔 안내 시스템을 갖는다. 빔 가공 기계는 테스트 작업편과 빔축 사이의 병진 이동을 발생하기 위한 적어도 하나의 병진축 및 적어도 하나의 회전축의 공칭 배향에 대한 각도 위치에서 빔축을 배향하기(정렬하기) 위한 적어도 180°의 회전 범위를 갖는 적어도 하나의 회전축을 갖는다. 또한, 빔 가공 기계는 절삭 에지를 프로빙하기 위한 측정 요소 및 전술된 방법을 수행하기 위한 제어 디바이스를 갖는다.

여기서, 종래 기술의 몇몇 양태를 적어도 부분적으로 향상시키는 것을 허용하는 개념이 개시된다. 특히, 부가의 특징 및 이들의 유용성이 도면에 기초하여 이하의 실시예의 설명으로부터 발생한다. 도면에서:
도 1은 공작 기계용 5-NC 축 시스템의 좌표계의 개략적인 공간 도면이고;
도 2는 가공 헤드를 갖는 빔 전달 시스템 내의 예시적인 빔 경로의 개략 측면도이고;
도 3은 본 명세서에 개시된 개념에 따른 예시적인 BC 보정의 절차를 도시하기 위한 개략 흐름도이고;
도 4는 예시적인 측정 노즐의 3D 도면이고;
도 5는 공작 기계에 의한 예시적인 절삭 공정을 도시하고 위한 개략도이고;
도 6a 내지 도 6c는 빔축의 오류 트랙(erroneous track)을 도시하기 위한 개략도이고;
도 7은 예시적인 정면측 절삭 공정을 도시하기 위한 개략도이고;
도 8은 예시적인 후면측 절삭 공정을 도시하기 위한 개략도이고;
도 9는 예시적인 프로빙 공정을 도시하기 위한 개략도이고;
도 10a 내지 도 10c는 예시적인 절삭 윤곽의 개략도이고;
도 11은 적어도 2개의 쌍의 대향 윤곽 섹션을 갖는 예시적인 절삭 윤곽의 개략도이다.

여기에 설명된 양태는, 빔 가공 기계(예를 들어, 레이저-기반 공작 기계)를 위한 동적 셋업 절차가, 특히 적어도 소정 정도로 절삭될 수 있는 측정 노즐의 도움으로, 부분적으로 자동화될 수 있다는 이해에 부분적으로 기초한다. 이는 특히 B-축 및/또는 C-축의 캘리브레이션 및 노즐의 중앙 위치의 결정에 관련된다.

또한, 본 명세서에 개시된 개념은, 예를 들어 테스트 직사각형의 에지와 같은, 테스트 절삭 경로의 정확한 측정이 빔과 측정 노즐 사이의 동축 오프셋의 연산적 및/또는 측정 절차 야기된 균등화(egalization)에 의해 가능해질 수 있다는 양태에 기초한다. 이에 의해, 이러한 개념은 축의 중복성(redundancy)을 사용함으로써 잠재적으로 존재하는 동적 에러를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다는 것이 인식되었다. 필요하다면, 특정 동적 에러는 수치 제어 측정의 프레임워크 내에서 보정될 수 있다.

여기에 설명된 절차는 특히 5개의 수치 제어 가능한(numerically controllable: NC) 축을 갖는 공작 기계를 칭하고, 여기서 다른 NC 축의 통합이 일반적으로 가능하다. 작업편 가공은 예를 들어, 원하는 절삭 경로를 따라 안내된 레이저빔으로 수행된다.

일반적으로, 5-축 레이저 기계의 동역학의 기하학은 기계 제어부 내에 수학적으로 저장된다. 특히, 이상으로부터의 편차가, 본 명세서에서 또한 TCP(Tool Center Point: 공구 중심점)라 칭하는 초점의 오프셋 편차로서 저장된다. 이는 예를 들어, 작업편 기준 시스템과 기계 기준 시스템 사이의 제어 디바이스 내에 저장된 변환(들)을 위한 하나 이상의 배향축의 영점 위치(들)에 기초하여 행해질 수 있다.

본 명세서에 개시된 개념은 일반적으로, 공간 내의 TCP의 정확한 위치를 결정하고 보장하기 위해, 오프셋 치수의 결정 및 배향축의 캘리브레이션을 위한 반자동 조정 절차를 가능하게 할 수 있다. 제안된 개념에 기초하여, 가공 노즐에 관한 레이저빔의 위치가 또한 검출될 수 있고, 바람직하게는 가공 노즐에 관한 레이저빔의 동심성이 설정될 수 있다. 절차의 조정은 또한 가공 광학계에서 액추에이터를 사용하여 완전 자동 방식으로 구현될 수 있다. 이는 예를 들어, 빔 가이드 튜브를 이동시킴으로써 뿐만 아니라 가공 광학계 내에 포커싱 렌즈를 위치설정함으로써 행해질 수 있다.

NC 축을 예시하기 위해, 도 1은 예를 들어, 기계 본체를 따른 붐(boom)의 수평 진행 이동을 위한 X축, 예를 들어, Y 슬라이드의 수평 진행 이동을 위한 Y축, 및 예를 들어, Z 슬리브의 수직 진행 이동을 위한 Z축을 갖는 기계 기준 시스템을 도시하고 있다.

또한, 도 1은 Y축, 소위 B축 주위의 가공 광학계의 가능한 선회 이동을 지시하고 있다. 일반적인 선회각은 예를 들어, ±135°의 범위이다. 또한, 도 1은 Z축, 소위 C축 주위의 가공 광학계의 가능한 회전 이동을 지시하고 있다. C축은 가공 광학계의 단일의 또는 다수의 회전을 허용할 수 있다. 예를 들어, 5-레이저 기계 TruLaser Cell 7000에서, 이러한 이동 옵션은 2차원 또는 3차원 절삭 및 용접을 위한 고도로 가요성 시스템을 제공한다.

도 1에 도시되어 있는 C축의 0점 위치에서, B축은 Y축을 따라 연장된다. 예시된 기계 기준 시스템의 경우에, X, Y 및 Z축을 위한 경로 정보는 C축과 B축의 교점에서 피벗점(1)에 관한 좌표를 칭한다. 예를 들어, 각 기어(angular gear)가 B축 및 C축 주위의 회전을 제공한다.

완전성을 위해, 도 1은 장착된 작업편을 위한 이동축의 예를 또한 도시하고 있다. A1 작업편 축은 좌측 작업 영역에서 작업편의 회전 이동을 허용하고, A2 작업편 축은 우측 작업 영역에서 작업편의 회전 이동을 허용한다. 예를 들어, 작업편은 수평으로 또는 수직으로 클램핑될 수 있다. 예를 들어, 병진축(X, Y, Z)의 하나 이상은 또한 작업편을 이동시킴으로써 구현될 수 있다.

도 2는 가공 헤드(11)로부터 나오는 빔축(S)을 위치설정하고 정렬하기 위한 2개의 각도 설정 유닛(도시 생략)을 갖는 B축 및 C축의 예시적인 구현예를 도시하고 있다. Z축을 따라 연장되는 C축, 피벗점(1) 및 좌측으로부터 우측으로 도면 평면에서 연장되는 B축을 볼 수 있다. C축의 영점 위치가 가정되어, B축이 도 1에서와 같이 Y축을 따라 연장하게 된다. 도 2의 영점 위치는 일반적으로 각도 제어 파라미터(B0, C0)로 설명되는 데, 즉 B축 및 C축의 모두에 대한 영점 위치로부터 회전을 위한 회전각이 없다(0°).

이상적인 경우에, 광빔 경로는 빔 안내 유닛(11A)을 따라 C축을 따라 제1 편향 유닛(11B) 내로 연장된다. 제1 편향 미러(13) 상의 피벗점(1)에서, 빔 경로는 B축으로 편향되고 제2 편향 유닛(11C)에 진입한다. 제2 편향 미러(15) 상의 점(2)에서, 빔 경로는 두 번째로 편향되고, 가능하게는 최종 포커싱 요소 및 제2 편향 유닛(11C)에 부착된 가공 노즐(17)을 통해 초점(3)으로 연장된다. 초점(3)은 이미 또한 TCP(공구 중심점)이라 칭하였다. 빔 경로의 최종 섹션은 작업편 가공을 위한 빔축(S)을 규정한다. 가공 노즐(17)은 예를 들어, 공작 기계의 대응 가공 모드를 위한 절삭, 용접, 또는 다기능 노즐일 수 있다.

도 2에서, 빔 경로는, 화살표(5A)에 의해 Z/C축을 따라, 화살표(5B)에 의해 피벗점(1)과 점(2) 사이에, 그리고 화살표(5C)에 의해 (이상적) 빔축을 따라 지시되어 있다. 이상적 조정을 가정하면, 편향 미러에서의 편향은 각각의 경우에 90°이다. 화살표(5A 내지 5C)는 Z/C축을 따라 이상적으로 커플링된 레이저빔의 전파를 도시하고 있다.

각도 설정 유닛 중 하나의 도움으로, 제1 편향 미러(13)는 Z축에 대해 회전될 수 있고 C축의 자유도를 제공하는 데, 여기서 피벗점(1)(이상적 조정을 가정함)은 고정 유지된다. 제2 편향 미러(15)는 제1 편향 미러(13)와 함께 회전한다. 이는 B축의 자유도를 제공하기 위해 각도 설정 유닛 중 하나를 사용하여 또한 회전될 수 있다. 이상적 조정을 가정하면, 점(2)은 단지 B축에 대한 회전 중에 고정 유지된다.

도 2에 도시되어 있는 B축 및 C축의 영점 위치에서, TCP(3)는 피벗점(1)으로부터 Y축을 따라 거리(Y0)에 그리고 Z축을 따라 거리(Z0)에 위치된다.

B축 및 C축의 각도 설정 유닛의 구동 모터는 예를 들어, 절대 인코더를 갖는 모터이다. 이들 모터는 동작 상태로 될 때 일반적으로 절대 위치 0°로 참조된다. 이 참조가 손실되면, 예를 들어 작업편과 가공 노즐(17)의 충돌 후에, NC축, 특히 B축 및/또는 C축은 재차 참조되어야 한다.

작업편을 가공하기 위해, TCP(3)는 사전결정된 프로그램된 경로를 따라 작업편 상에서 안내된다. 동역학의 기하학은 제어기 내에 수학적으로 저장되어, 기계 기준 시스템 내의 구동부의 대응 축 위치가 작업편 기준 시스템 내의 레이저빔의 특정 위치 및 배향에 대해 재계산될 수 있다(변환). 각각의 시스템을 기술하는 현재 동역학은 오프셋 치수의 세트의 도움으로 제어기 내에 저장될 수 있고, 변환 중에 고려될 수 있다.

오정렬이 예측되면, B축 및/또는 C축의 위치는 예를 들어 B축 및 C축의 배향의 개략적 결정 및 정렬을 위해 기계적 다이얼 게이지로 가공 노즐(17) 상의 기준면을 가로지름으로써 검사될 수 있다. 기준값으로부터의 편차가 검출되면, B축 및/또는 C축은 재캘리브레이팅된다. 또한, B축 및/또는 C축은 고정 시간 제어 간격에서 재캘리브레이팅될 수 있다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 이하에서, 각도 제어 파라미터, 특히 BC축의 영점 위치를 설정하기 위한 예시적인 (반)자동화된 B 및/또는 C 캘리브레이션이 설명된다. 다음에, 도 10 및 도 11은 B 및/또는 C 캘리브레이션을 위해 사용될 수 있는 절삭 윤곽을 도시하고 있다.

BC-캘리브레이션은 B축 및 C축을 위한 구동부의 절대 위치가 설정되게 한다. 캘리브레이션은 예로서 B-축 캘리브레이션을 사용하여 더 상세히 설명된다. 일반적으로, 본 명세서에 제안된 캘리브레이션 개념은 또한 단지 하나의 회전축(예를 들어, B축 또는 C축)에만 적용될 수 있다.

BC-캘리브레이션은 정면측 절삭 공정(도 3의 단계 101V) 및 후면측 절삭 공정(단계 101R), 이후에 프로빙 공정(단계 103), 평가(단계 105), 및 선택적으로 그 후에, 새로운 영점 파라미터의 전달(단계 107)을 포함한다.

캘리브레이션은 2개의 측으로부터 테스트 작업편 상에 미리 형성된 절결 섹션을 프로빙(일측으로부터 수행됨)에 기초한다. 공간 프로빙의 영역에서 노즐의 기하학은 프로빙의 측정된 값이 용이하게 처리될 수 있는 것을 보장하기 위한 소정의 입력 파라미터이다. 예를 들어, 가공 노즐(17)은 측정 노즐로 대체될 수 있고 또는 측정 노즐 연장부가 가공 노즐(17) 상에 장착될 수 있고 또는 가공 노즐(17)의 기하학이 이에 따라 형성될 수 있다. 일반적으로, 노즐/측정 노즐의 기하학은 고려될 정보로서 데이터 처리에 이용 가능하고 또는 노즐의 RF-ID를 사용하여 판독될 수 있다. 절삭 공정은 특히, 가공빔이 노즐 상에 터치하지 않고 특정 최소 빔 중심설정이 각각 제공되는 것을 가정한다.

도 4는 프로빙 절차를 위해 적절한 기하학을 갖는 예시적인 측정 노즐(21)을 도시하고 있다. 측정 노즐(21)은 원통형으로 형성되어, 실린더 표면(23)이 동일한 반경방향 거리(R)에서 실린더축을 따라 연장하게 된다. 장착 상태에서, 가공빔은 빔 안내 개구(27) 내에서 측정 노즐(21)을 통과하고, 실린더축은 이상적 빔 위치(25)(공칭 배향)를 형성한다. 실린더 표면(23)은 절단부의 에지의 측방향 프로빙을 허용하는 데, 여기서 대향 방향들에서의 프로빙 중에 측정 평면에 대한 측정 노즐의 비직교 배향에 의해서도, 실린더 표면(23) 상의 접촉점에 대한 이상적 빔 위치(25)의 본질적으로 항상 동일한 오프셋이 존재한다. 또한, 측정 노즐(21)은 이상적 빔 위치(25)에 본질적으로 직교하여 규정되는, 특히 연장되는 원형 전방 프로빙 표면(29)을 갖는다. 이는 작업편의 위치를 개략적으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 공구 길이를 결정하는 것이 또한 가능한데, 이에 의해 절차의 정확도가 측정 노즐의 반경(R)에 따라 감소할 수 있다. 측정 노즐(21)은 절삭을 위해 설계되는 데, 즉 예를 들어 1 mm 내지 2 mm의 두께를 갖는 시트 내에 윤곽이 절결되게 한다.

거리 제어는 예를 들어, 용량성 측정에 기초한다. 용량은 절삭 노즐(또는 측정 노즐)과 작업편 사이에 형성된다. 측정된 용량은 작업편 표면 뿐만 아니라 사용된 노즐의 기하학에 의존할 수도 있다. 노즐이 변경되면, 거리에 관하여 형성된 용량을 기술하는 특성 곡선이 일반적으로 기록된다. 측정 노즐의 기하학은 절삭 노즐의 기하학과는 상이하기 때문에, 특성 곡선은 일반적으로 현재 구성에 대해 재차 기록된다. 절삭 품질은 노즐과 작업편 사이의 거리에 의해 영향을 받을 수 있는 것으로 주목된다. 양호한 에지 품질이 정확한 측정을 위해 필수적이기 때문에, 캘리브레이션의 결과는 부적절한 거리 측정에 의해 악영향을 받을 수 있다.

도 5는 예를 들어, BC-캘리브레이션의 정면측 절삭 공정(단계 101V)을 위해 사용될 수 있는 바와 같은, 배향(가공 파라미터)(B90, C0)을 갖는 절삭 공정을 일반적으로 도시하고 있다. 테스트 작업편(31)이 도 1에 도시되어 있는 기준 시스템의 YZ 평면에서 공작 기계 내에 클램핑된다. 테스트 작업편(31)의 표면(32A, 32B)은 (-X) 방향[즉, 테스트 작업편(31)에 관한 정면측(31A)의 방향] 및 (+X) 방향[즉, 테스트 작업편(31)에 관한 후면측(31B)의 방향]에서 대응적으로 정렬된다. 표면(32A, 32B)은 X축을 따른 표면 법선의 대응 배향을 갖는다. 테스트 작업편(31)은 예를 들어, 측정 노즐(21)에 의해 절삭될 수 있는 1 mm의 두께를 갖는 편평한 테스트 플레이트일 수 있다.

도 5에 도시되어 있는 절삭 공정의 도시는 이상적 조정의 위치, 즉 B축 및 C축을 위한 정확하게 설정된 절대 위치를 도시하고 있다. 이에 따라, 레이저빔(5)은 테스트 작업편(31) 상에 직교하여 타격한다. 도 5는 플레이트형 테스트 작업편(31)의 표면(32A, 32B)에 수직인 대응 이상적 빔 경로(35)를 도시하고 있다. 빔축(S)은 또한 테스트 작업편(31)에 직교하여 정렬된다. 이상적 빔 경로(35)는 B축 및 C축의 각각의 각도 위치를 위한 빔축의 공칭 배향(S0)을 보장하고, 이에 의해 공칭 배향(S0)은 공구 배향을 위한 가공 파라미터에 의해서만 제공된다.

도 5에 도시되어 있는 C축의 영점 위치 및 B축의 90° 위치에서, TCP(3)는 피벗점(1)으로부터 Y축을 따라 거리(Y0)에 그리고 X축을 따라 거리(X0)에 위치된다. 가공 파라미터(B90, C0)에 대해, 거리(X0)는 도 2의 거리(Z0)에 대응한다. TCP(3)는 테스트 작업편(31) 내에 위치되어, 윤곽이 측정 노즐(21)로 테스트 작업편(31) 내로 절삭될 수 있게 된다. 예시를 위해, TCP(3) 내로 포커싱된 레이저빔(5)이 도 5에 개략적으로 지시되어 있다. 이상적 배향에 의해, 레이저빔(5)의 빔 경로는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 화살표(5B, 5C)에 따라, B축을 따라 또는 빔축(35)을 따라 연장된다.

도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이상적 배향에 관한 빔축의 가능한 오류 경로를 도시하고 있다.

도 6a는 예를 들어, C축의 각도 설정 유닛이 작업편에 대한 노킹(knocking)에 의해 원래 영점 위치로부터 이동되었던 경우를 도시하고 있다. 도 6a에서, C축의 오류 설정 및 Y방향에서 B축의 원래 배향(도 6a에 점쇄선으로 도시되어 있음)에 대해 대응적으로 비틀린 B축 90°(도 6a에 쇄선으로 도시되어 있고 B'로 표기되어 있음)의 경우에 빔축의 새로운 배향이 몇도의 회전에 의해 지시되어 있다. 90°만큼의 편향과 같은 빔 경로 및 측정 노즐(21)을 통한 빔축(S)의 중앙 통로는 충돌에 의해 영향을 받지 않았고, 따라서 TCP(3')는 TCP(3)로부터 몇도만큼 회전된 피벗점(1) 주위에서 화살표(5D)의 방향에서 원 위에 놓이게 된다. 공칭 배향(S0) - 이상적 빔 경로(35)에 의해 도 6a에 도시되어 있음 - 은 따라서 회전각만큼 빔축(S)의 배향으로부터 벗어난다.

도 6b는 예를 들어, C축에 대한 입력빔의 평행 변위에 의해, 90°만큼 편향 미러(13, 15)에서의 편향이 유지되지만, 레이저빔이 더 이상 C축 및 B축을 따라 연장되지 않는 경우를 도시하고 있다. 빔 변위의 방향 및 크기는 B축 및 C축의 각각의 배향에 의존할 수 있다(기계적 편차 및/또는 광학 에러로서). 그 결과, 빔축(S)은 또한 작은 빔 오프셋만큼 시프트되지만 이상적 빔 경로(35)에 평행하게 연장된다. 도 6b는 TCP(3)에 관하여 Y 방향으로 시프트되어 있는 결과적인 TCP(3")을 도시하고 있다. 도 6b에서, 측정 노즐(21)의 빔 가이드 개구(27)를 통한 빔축(S)의 중앙 통과를 더 이상 볼 수 없다. 대안적으로, 미러(15) 또는 포커싱 광학계의 변위는 예를 들어, 빔축(S)의 거의 평행한 빔 변위를 유도할 수 있다.

입력빔이 더 이상 C축에 평행하게 입사하지 않으면, 이상적 빔 경로(35)에 관한 빔축(S)의 각도 편향이 유발될 수도 있다. C축 또는 B축 주위로 회전할 때, 이는 이상적 빔 경로(35) 주위의 빔축(S)의 소위 빔 스태거(stagger)를 유도한다. 위치(C0B90, C0B-90)에 대해, 도 6c는 공통 도면에 예시를 위해 제공된 연계된 TCP(3"')를 갖는 측정 노즐(21)을 통한 빔축(S)의 대응 통과를 도시하고 있다.

빔축(S)의 이러한 오정렬의 검출, 및 가능하면, 이들의 적어도 부분적으로 자동화된 보정은 BC-캘리브레이션에 대해 이하에 설명된 절차를 위해 더 상세히 설명된다. 양측으로부터의 절결 및 가공 파라미터의 적절한 설정에 의해, 일측으로부터 발생하는 프로빙 절차에서 부가의 정보를 얻는 것이 가능해진다. 정보 콘텐츠는 가능한 B 및/또는 C 오정렬을 식별하는 데 사용될 수 있어, 오정렬의 각각의 보정이 행해질 수 있게 된다.

빔축[이상적 빔 경로(35)]의 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차를 결정하기 위한 절차를 설명하기 위해, 이하의 도 7 및 도 8은 C축의 오정렬(도 6a와 유사함)을 예로서 취한다. 유사한 고려사항 및 보정 절차가 예를 들어 B-축 또는 C-축과 B-축의 중첩의 오정렬에 대해 또한 수행될 수 있다.

도 7 및 도 8은 절결 형성된 윤곽을 도시하기 위한 X-Y 평면의 도면(도 7의 좌측 또는 도 8의 우측) 및 테스트 작업편(31)의 측면도(Z-Y 뷰)(도 7의 우측 또는 도 8의 좌측)를 각각 도시하고 있다.

보정될 빔 가공 기계는 플레이트형 테스트 작업편(31)을 유지하기 위해 구성되는 것으로 가정된다. 테스트 작업편(31)은 표면 법선의 배향에 의해 본질적으로 규정되는 테스트 작업편(31)(또한 도 5 참조)의 연계된 표면(32A, 32B)을 갖는 정면측(31A) 및 후면측(31B)으로 가공 공간에 따라 분할된다. 평면-평행 표면(32A, 32B)을 갖는 테스트 작업편(31)의 플레이트형 구성의 경우에, 표면 법선의 배향은 정면측(31A) 또는 후면측(31B)의 표면(32A, 32B) 상의 표면 법선의 배향을 표현한다.

당 기술 분야의 숙련자는, 원리적으로 약간의 웨지 형상이 표면 법선의 배향에 의해 그리고 이 경우에 웨지각에 의해 또한 규정되기 때문에, 예를 들어 작업편이 절삭 가능하게 유지되는 한, 작업편의 약간의 웨지 형상이 또한 사용될 수 있다는 것을 인정할 것이다.

빔 가공 기계는 테스트 작업편(31)과 빔축(S) 사이의 3D 병진 이동을 발생하기 위한 적어도 하나의, 예를 들어 3개의 병진축 및 회전축의 공칭 배향에 대한 각도 위치에서 빔축을 배향하기 위한 적어도 180°의 회전 범위를 갖는 적어도 하나의 회전축을 또한 갖는다(또한 도 1 참조). 제2, 예를 들어 직교 회전축이 또한 빔 가공 기계에 의해 제공될 수 있다. 빔 가공 기계는 측정 요소를 또한 포함한다. 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 경우에, 이는 측정 노즐(21)이다.

도 7은 빔축의 공칭 배향(S0)이 테스트 작업편(31)을 가공하기 위한 표면 법선의 배향을 따라 매회 제1 각도 위치(B90) - 도 7에 도시됨 - 에서 그리고 180°만큼 회전된 제2 각도 위치(B-90)에서 정렬될 수 있는, 테스트 작업편(31)의 선택된 장착 위치를 도시하고 있다. 도 7 및 도 8에 따른 배열은 따라서 도 7에서 가공 파라미터(B90, C0) 및 도 8에서 가공 파라미터(B-90, C0)를 설정하기 위한 B축에 대한 회전에 기초한다.

BC-캘리브레이션의 정면측 절삭 공정(단계 101V)을 위해, 가공 헤드(11)는 테스트 작업편(31)의 정면측(31A) 상에 "위로부터" 측정 노즐(21)을 갖고 위치설정된다. 가공 헤드(11)는 이어서 측정 노즐(21)이 테스트 작업편(31)의 표면(32A)을 향해 지향되고 TCP(3)는 테스트 작업편(31)에 놓여 윤곽이 측정 노즐(21)로 테스트 작업편(31) 내로 절삭될 수 있게 하도록 가공 파라미터(B90, C0)를 갖고 배향된다. 그러나, C축 내의 오류 설정에 기인하여, 빔축(S)은 작업편(31)의 표면(32A)에 직교하지 않는다. 단계 101V의 절삭 공정 중에, 가공 헤드(11)는 테스트 작업편(31)의 정면측(31A) 상에 남아 있고 윤곽을 가공한다.

도 7에서, 빔축(S)은 따라서, 빔축(S)의 공칭 배향(S0)이 제1 각도 위치(B90)에 있고 빔축(S)은 표면(32A)을 향해 테스트 작업편(31)의 정면측(31A)(직교는 아님)에 지향되는 제1 위치에 일반적으로 위치설정된다. 대조적으로, 도 8에서, 빔축(S)은, 빔축(S)의 공칭 배향(S0)이 제2 각도 위치(B-90)(B축에 대해 제1 각도 위치로 180°만큼 회전됨)에 있고 테스트 작업편(31)의 후면측(31B)(직교는 아님) 상의 빔축(S)은 표면(32B)을 향해 지향되는 제2 위치에 위치설정된다.

도 7은 C축의 오류 위치설정에 기인하여 공칭 배향으로 약간 비틀려 있는 빔축(S)의 실제 배향을 실선으로 도시하고 있다. 게다가, 도 7의 빔축(S)의 오류 위치설정을 예시하기 위해, 빔 공급 및 가공 헤드(11)의 위치설정은 이상적 배향의 경우에 빔축(S)의 공칭 배향(S0)을 갖고 회색으로 강조되어 있다.

도 7에 도시되어 있는 각도 오정렬에 의해, 절삭 공정(단계 101V)에서, 적어도 하나의 정면측 윤곽 섹션이 회전축의 공칭 배향(영점 위치)에 평행하게 연장되는 윤곽(KA)이 절결되어 있다. 이는 절삭 공정 중에 회전축의 가정된 공칭 배향/영점 위치를 따라 빔축(S)의 병진 이동을 수행함으로써 발생된다.

도 7의 Z-Y 평면의 뷰에 따르면, 우측에서, 윤곽(KA)은 예를 들어, C-축 영점 위치에 평행하게, 즉 Z-축을 따라 연장되는 2개의 정면측 윤곽 섹션(KA1), 및 (이상적으로 정렬된) B-축 영점 위치에 평행하게, 즉 Y 축을 따라 연장되는 2개의 정면측 윤곽 섹션(KA2)을 포함하는 데, 이들은 테스트 작업편(31) 내에 직사각형 절결 섹션을 형성한다.

C축은 오정렬되어 있기 때문에 그리고 도 5에 도시되어 있는 가공 파라미터(B90, C0)의 설정에도 불구하고, 빔축(S)은 테스트 작업편(31)의 표면 법선의 배향에 관하여 몇도만큼 반시계방향으로 회전되는 데, 즉 레이저빔은 테스트 작업편(31)을 수직으로 타격하지 않는다. 이는 절결 윤곽(KA)이 (+Y) 방향에서 그 위치가 변위되게 한다. 도 7은 Z-Y 뷰에서 실선(들)으로서 절결 윤곽(KA)을 도시하고 있다. 게다가, 이상적 배향을 위한 직사각형의 (공칭) 위치는 점선(41)에 의해 지시되어 있다.

절결 직사각형은 이상적 C축 또는 B축에 평행하게, 즉 Z축 또는 Y축에 평행하게 각각 연장되는, 2개의 쌍의 대향하는 정면측 윤곽 섹션(KA1, KA2)을 갖는 윤곽 절결부를 표현하고 있다. C축의 오정렬은 Y 방향으로(즉, 이상적 B축을 따라) 연장되는 윤곽 섹션(KA2)의 Z 위치에 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.

일측에서 발생된 이들 윤곽 섹션(KA1, KA2)의 정보 콘텐츠는 예를 들어, 도 6b에 따른 빔 오프셋과 도 6a에 따른 회전 위치 에러 사이의 차별을 허용하지 않는 점에서 제한된다.

도 8에 도시되어 있는 이후의 후면측 절삭 공정(도 3의 단계 101R) - 대응 병진 이동 후에 - 을 위해, 측정 노즐(21)을 갖는 가공 헤드(11)는 테스트 작업편(31)에 관하여 후면측(31B)에서 "위로부터" 위치설정되고 빔축(S)은 B축에 대해 180° 회전되어, 빔축(S)은 테스트 작업편(31)의 표면(32B) 상에 지향되고 TCP(3)는 테스트 작업편(31) 내에 놓이게 된다. 이는, BC-캘리브레이션의 단계 101R에 대해, 가공 헤드가 가공 파라미터(B90, C0)를 갖고 배향된다. 다음에, 하나의(또는 그 초과) 후면측 윤곽(들)(KB, KB')은 측정 노즐(21)로부터 나오는 가공빔(5)을 갖고 테스트 작업편(31) 내로 절결된다. 그러나, 오류 위치에 기인하여, 빔축은 후면측 절삭 공정 중에도 작업편(31)의 표면(32B)에 직교하지 않는다. 단계 101R의 절삭 공정 중에, 가공 헤드는 테스트 작업편(31)의 후면측(31B) 상에 잔류한다.

예를 들어, 가공 파라미터(B-90, C0)에 의해, 2개의 직사각형은 후면측 윤곽(KB, KB')으로서 테스트 작업편(31) 내로 절결된다. 도 8은 Z-Y 뷰에서 점쇄선으로 절결 직사각형(KB, KB')을 도시하고 있다. 또한, 직사각형의 (공칭) 위치는 이상적 배향을 위해 점선(43)으로 지시되어 있다. C축의 오정렬에 기인하여 그리고 가공 파라미터(B-90, C0)의 설정에도 불구하고, 빔축(S)은 테스트 작업편(31)의 표면 법선의 배향에 관하여 몇도만큼 반시계방향으로 또한 회전된다. 따라서, 레이저빔(5)은 테스트 작업편(31)을 직교하여 타격하지 않고, 절결 직사각형(KB, KB')은 이상적 배향[라인(43)]을 갖는 직사각형 위치에 관하여 (-Y) 방향으로 이들의 위치가 시프트된다.

제2 절결 공정을 위한 대안적인 시작 위치는 예를 들어, 가공 파라미터(B90, C180)로 취해질 수 있다. 예를 들어, 정면측 및 후면측 윤곽을 절삭하기 위한 위치를 제공하기 위해 단지 하나의 회전축(여기서, C축)만을 갖는 빔 가공 기계의 구현예에서, C축에 대한 이후의 회전이 또한 사용될 수 있다.

각각의 직사각형(KB, KB')은 이상적 C축 또는 이상적 B축에 대응적으로 평행하게 연장되는 2개의 쌍의 대향하는 후방 윤곽 섹션(KB1, KB2)을 갖는 윤곽 절결부를 표현하고 있다. C축의 오정렬은 Y 방향으로(즉, 이상적 B축을 따라) 연장되는 윤곽 섹션(KB2)의 Z 위치에 재차 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.

측정 노즐(21)을 통한 빔축의 중앙 통과를 가정하면, Z 방향으로 연장되는 직사각형(KA) 및 직사각형(KB)의 상부 및 하부 윤곽 섹션(KA1, KB1)은 (+Y) 및 (-Y) 방향에서 "이상적 윤곽 섹션" 사이의 중심선(45)에 대칭으로 접근한다. 측정 노즐(21) 내의 순 빔 변위(도 6b에 따른)는 변위를 유발할 것이고, 더 이상 근접하지 않는다는 것이 주목된다.

절삭 공정을 요약하면, 윤곽 섹션은 오정렬 및/또는 빔 변위 상에 정보를 제공한다.

이는 이하에 설명되는 프로빙 절차 및 후속의 평가(도 3의 단계 103)에서 얻어지고, 여기서 프로빙 절차는 예를 들어 후면측(31A)으로부터 가공 파라미터(B-90, C0)로 일측으로부터 수행된다.

도 8에서와 같이, 도 9는 에지의 프로빙을 예시하기 위한 테스트 작업편(31)(Z-Y 뷰)의 측면도 및 측정 노즐(21)의 위치를 예시하기 위한 X-Y 평면의 뷰(도 8의 우측)를 도시하고 있다. 도 9는 예를 들어, 윤곽 섹션(KA1)을 프로빙할 때 측정 노즐(21)의 프로빙 위치(47A)(실선으로 도시되어 있음) 및 윤곽 섹션(KB1)을 프로빙할 때 측정 노즐(21)의 프로빙 위치(47B)(점선으로 도시되어 있음)를 도시하고 있다.

에지(KA1 또는 KB1)의 프로빙을 위해, 피벗점(1)은 테스트 작업편(31)의 표면(32B)으로부터 프로빙 거리(XA/XB)에 위치설정되고, 여기서 측정 노즐(21)은 각각의 절결 섹션 내로 돌출한다. 프로빙 거리(XA/XB)는, 측방향 프로빙 절차가 항상 외피면(shell surface)(23)과 에지를 접촉하게 유도하는 정도로 측정 노즐(21)이 절결 직사각형(KA, KB) 내로 돌출하도록 선택된다. 평가를 위해, 예를 들어, 피벗점(1)의 연계된 Y값 및 Z값이 기록된다. 측정 노즐(21)의 원통형 형상에 기인하여, (+Y) 또는 (-Y) 방향에서의 양 프로빙은 이상적 빔축[즉, 측정 노즐(21)을 통한 실린더축]까지의 동일한 측정된 거리를 수반하기 때문에, 프로빙 절차는 측정 노즐의 형상에 의해 영향을 받지 않는다.

외피면(23), 또는 측정 노즐(21)의 연계된 실린더축은 또한 표면 법선의 배향에 대해 경사각 하에서 연장되기 때문에, 경사 - 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 - 는 윤곽 섹션(KA1)의 Y 위치가 이상적 배향의 경우에서보다 피벗점(1)의 더 큰 Y값이 할당되는 이러한 방식으로 제1 프로빙 절차에 영향을 미친다. 이는 피벗점(1)이 이상적 배향의 경우에 해당할 것보다, 도 9에서 최대 거리(YKA1)까지, Y 방향에서 에지(KA1)에 더 근접하여 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 유사하게, 피벗점(1)은 도 9에서 최대 거리(YKB1)까지, Y 방향에서 윤곽 섹션(KB1)의 에지에 더 근접하여 이동할 수 있다. 이는 윤곽 섹션(KA1, KB1) 사이의 실제 거리(ΔY)를 야기한다.

전술된 프로빙 절차에서, 후면측 절삭 공정의 것과 동일한 각도 설정이 사용된다. 이 맥락에서, 정면측 절삭 공정 및 후면측 절삭 공정은 대응적으로 반전된 각도 설정을 갖고 일반적으로 발생하지만, 프로빙 절차는, 양 프로빙 에지가 동일한 위치를 갖고 프로빙되는 한, 그로부터 벗어난 각도 위치를 갖고 또한 수행될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.

윤곽 섹션(KA1, KB1)의 실제 거리(ΔY)가 할당된 공칭 거리로부터 더 많이 벗어날수록, 이상적 조정으로부터 C축의 각도 편차가 더 크다는 것을 알 수 있다. 실제 거리(ΔY)가 공칭 거리보다 크면, 도 9에 따른 배열에서, 이는 반시계방향 비틀림이고; 실제 거리(ΔY)가 더 작으면, 이는 시계방향 비틀림이다. 이상적 중심선으로부터 윤곽 섹션(KA1, KB1) 사이의 측정된 중심(mY)의 변위의 방향으로부터, 측정 노즐(21) 내의 빔 변위를 연역할 수 있다.

일반적으로, 특히 측정 노즐(21)의 공지의 기하학의 도움으로, 다양한 윤곽 에지에 대해 측정된 피벗점(1)의 X 및 Z 위치가 B축 및 C축에 관하여 이루어질 보정각에 대해 후방으로 계산될 수 있다. 윤곽 섹션의 정확한 측정이 빔축과 측정 노즐 사이의 동축 오프셋의 수학적 균등화에 의해 가능해진다. 측정의 결과는 이어서 축 중복성을 사용하여 동역학 에러를 결정하는 것이 가능하고, 에러는 이후에 NC 제어부에서 자동으로 보정될 수 있다.

예를 들어, NC 제어부는 측정된 값으로부터 B축 및 C축의 실제 각도 위치를 계산하고, 사용자 인터페이스 상에 보정된 축 위치를 표시한다. 값이 조작자에 의해 수용된 후에, 제어부는 추가의 작업편 가공(도 3의 단계 109)을 위해, 절대 위치로서, 즉 새로운 "영점 위치"로서 이 축 위치를 설정한다. 새로운 정확한 "영점 위치"의 더 정밀한 결정은 예를 들어, 반복적으로 가능하다. 따라서, 예를 들어, 0.02°의 검출된 임계값 편차로부터, 보정은 예를 들어, 0.005° 미만의 편차에 도달하기 위해 다수회 수행될 수 있다.

본 명세서에 개시된 절차의 장점은 특히 테스트 작업편의 자동화된 가공 및 이후에 자동화된 측정의 가능성을 포함한다. 조작자 개입은 단지 측정 노즐 및 테스트 작업편을 장착하기 위해, 그리고 필요하다면, 노즐 중심설정을 보정하기 위해서만 요구될 수도 있다. 나머지 단계는 자동화될 수 있다. 이는 매 8시간마다 그리고 각각의 충돌 후에 일반적으로 수행되는 BC축의 검사/재조정을 위해 요구되는 시간을 감소시킨다. 또한, 에러에 대한 측정 절차의 민감성이 수동 측정 및 제어기로의 결과의 전달에 비교하여 감소될 수 있다.

설명된 절차에서, 측정 노즐은 촉각 측정 요소의 형태의 측정 디바이스로서 사용되었다. 당 기술 분야의 숙련자는 절차가 또한 전기, 자기, 광학, 또는 음향 측정 디바이스의 사용과 같은 다른 비촉각 검출 방법으로 수행될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 특히, 검출을 위한 보충 수단으로서 레이저빔 자체에 의한 검출을 사용하는 것이 또한 가능하다.

가공 헤드의 병진 이동이 전술된 절차에서 이루어졌지만, 당 기술 분야의 숙련자는, 하나 이상의 병진 이동이 공작 기계의 작업편 마운트에 의해 또한 인계될 수 있어, 작업편이 가공 헤드 대신에 선형으로 이동되게 된다는 것을 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

또한, 전술된 예에서, 보정은 2개의 직사각형을 사용하여 결정되었지만, 당 기술 분야의 숙련자는 대안적인 윤곽 형상이 측정 절차 및 기초의 빔 가공 기계에 따라 사용될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

단지 하나의 회전축을 갖는 빔 가공 기계에 의해, 단지 하나의 선형 빔 섹션만이 윤곽 절결부마다 요구된다. 도 10a 및 도 10b는 그 선형 윤곽 섹션이 측정될 중앙에 배치된 바를 형성하고(도 10a) 또는 측정될 외부 치수를 제공하는(도 10b), 절결 반원(HA)(정면측으로부터) 및 반원(HB)(후면측으로부터)의 예를 도시하고 있다.

도 10c에 도시되어 있는 다른 실시예에서, 정면측 윤곽 섹션을 프로빙하는 것으로부터 후면측 윤곽 섹션을 프로빙하는 것으로 변경할 때, 반원(HA, HB)은 절결부 외부로 측정 노즐을 더 이상 이동시킬, 즉 X 방향에서 이를 이동시킬 필요가 없도록 부분적으로 중첩할 수 있다.

다수의 회전축을 위한 구조가 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 11은 2개의 공간 방향에서 윤곽 섹션쌍을 각각 포함하는 2개의 중첩하는 다각형(VA, VB)을 도시하고 있다. 중첩에 기인하여, 테스트 작업편(21)의 평면 외부로 측정 노즐(21)을 이동시킬 필요가 없다. 윤곽 섹션은 예를 들어, 전술된 B-축 및 C-축 캘리브레이션을 가능하게 할 수 있다.

특히 도 10c 및 도 11에 도시되어 있는 윤곽 예에 관하여, 정면측 윤곽 및/또는 후면측 윤곽은 이들이 프로빙을 위한 윤곽 섹션을 형성하는 데 사용될 수 있는 한, 반드시 폐쇄형 윤곽일 필요는 없다.

3개의 회전축에 기초하여 본 명세서에 설명된 축 캘리브레이션을 위한 절차의 실시예에 추가하여, 하나가 윤곽 내로 이동할 필요가 없고 하나가 광학적으로 검출을 수행하면(예를 들어, 빔에 동축인 카메라로), 예를 들어, 2개의 병진축을 갖는 유사한 절차가 가능하다.

상세한 설명 및/또는 청구범위에 개시된 모든 특징은 원래 개시의 목적으로 뿐만 아니라 실시예 및/또는 청구범위의 특징의 조성에 독립적인 청구된 발명을 한정하기 위해 서로로부터 개별적으로 그리고 독립적으로 개시되도록 의도된다는 것이 명시적으로 언급된다. 엔티티의 그룹의 모든 값 범위 또는 지시는 원래 개시의 목적을 위해 뿐만 아니라 청구된 발명을 한정하기 위해, 특히 값 범위의 한계로서 모든 가능한 중간값 또는 중간 엔티티를 개시하고 있다는 것이 명시적으로 언급된다.

1: 피벗점 2: 점
3, 3' ...: 초점/TCP 5: 레이저빔
5A...: 화살표 11: 가공 헤드
11A: 빔 안내 유닛 11B: 편향 유닛
11C: 편향 유닛 13, 15: 편향 미러
17: 가공 노즐 21: 측정 노즐
23: 실린더 외피면 25: 이상적 빔 위치
27: 빔 안내 개구 29: 정면 프로빙 영역
31: 테스트 작업편 31A: 정면측
31B: 후면측 32A...: 표면
35: 이상적 빔 경로 41, 43: 점선
45: 중심선 47A/47B: 프로빙 위치
101V 내지 107: 단계 A1, A2: 작업편 축
B('), C: 축 B0, C0: 각도 제어 파라미터
HA, HB: 반원 KA: 정면측 윤곽
KB, KB': 후면측 윤곽 KA1/KA2: 정면측 윤곽 섹션
KB1/KB2: 후면측 윤곽 섹션 mY: 측정된 중심
R: 반경방향 거리 S: 빔축
S0: 공칭 배향 정렬 VA, VB: 다각형
XYZ: 병진축 XA/XB: 프로빙 거리
Y0, Z0: 거리 YKA1...: 거리
ΔY: 실제 거리

Claims (14)

1. 빔축(S)의 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 빔 가공 기계는 캘리브레이팅될 회전축(B, C) 및 측정 디바이스를 갖고, 상기 방법은:
   2개의 측으로부터 테스트 작업편(31) 내로 가공빔(5)으로 윤곽 섹션(KA1, KB2)을 절삭하는 단계로서, 상기 윤곽 섹션(KA1, KA2)은 캘리브레이팅될 회전축(B, C)의 공칭 배향에 평행하게 연장되는 것인, 절삭 단계,
   상기 윤곽 섹션(KA1, KB1)의 공간적 위치를 결정하기 위해 상기 테스트 작업편(31)의 일측으로부터 측정 디바이스로 상기 윤곽 섹션(KA1, KA2)을 검출하는 단계, 및
   공칭 배향 중에 절삭에 할당된 공칭 위치값에 비교하여, 상기 윤곽 섹션(KA1, KB1)의 공간적 위치에 기초하여 상기 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 상기 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차를 결정하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 빔 가공 기계는 상기 빔축(S)을 따라 안내되는 가공빔(5)으로 작업편을 가공하기 위해 그리고 특히 표면 법선의 실질적으로 공통 배향에 의해 규정된 2개의 표면(32A, 32B)으로 플레이트형 테스트 작업편(31)을 지지하기 위해 구성되고, 상기 빔 가공 기계는 상기 테스트 작업편(31)과 상기 빔축(S) 사이에 병진 이동을 발생하기 위한 적어도 하나의 병진축(X, Y, Z), 적어도 하나의 회전축(B, C)의 공칭 배향에 대한 각도 위치에 상기 빔축(S)을 정렬하기 위해 적어도 180°의 회전 범위를 갖는 적어도 하나의 회전축(B, C), 및 특히 측정 요소(21)의 형태의 측정 디바이스를 포함하고, 상기 방법은:
   상기 빔축(S)의 공칭 배향(S0)이 상기 테스트 작업편(31)을 가공하기 위해 표면 법선의 배향을 따라 각각 제1 각도 위치(B90) 및 이에 대해 180° 회전된 제2 각도 위치(B-90)에 정렬될 수 있는 지지 위치에 상기 테스트 작업편(31)을 제공하는 단계,
   상기 빔축(S)의 공칭 배향(S0)이 상기 제1 각도 위치(B90)에 있고 상기 가공빔(5)이 상기 표면(32A) 중 하나 상에 지향되는, 제1 위치에 상기 빔축(S)을 위치설정하는 단계,
   상기 회전축(B, C)의 공칭 배향에 평행하게 연장되는 정면측 윤곽 섹션(KA1)을 갖는 가공빔(5)으로 제1 윤곽 절결(KA)을 수행하는 단계,
   상기 빔축의 공칭 배향(S0)이 상기 제2 각도 위치(B-90)에 있고 상기 가공빔(5)이 상기 표면(32A) 중 다른 하나 상에 지향되는, 제2 위치에 상기 빔축을 위치설정하는 단계,
   상기 회전축(B, C)의 공칭 배향에 평행하게 그리고 따라서 상기 정면측 윤곽 섹션(KA1)에 평행하게 연장되는 후면측 윤곽 섹션(KB1)을 갖는 가공빔(5)으로 제2 윤곽 절결(KB)을 수행하는 단계,
   상기 정면측 윤곽 섹션(KA1) 및/또는 후면측 윤곽 섹션(KB1) 상에 접경하는 상기 작업편(31) 내에 적어도 하나의 리세스를 형성하는 단계,
   상기 정면측 윤곽 섹션(KA1)의 공간적 위치 및 상기 후면측 윤곽 섹션(KB1)의 공간적 위치를 검출하기 위한 동일한 각도 위치(B-90)를 갖고, 측정 요소(21)로서 특히 상기 가공빔의 출구의 영역에 제공된 측정 디바이스로 상기 정면측 윤곽 섹션(KA1) 및 상기 후면측 윤곽 섹션(KB1)을 검출하는, 특히 프로빙하는 단계, 및
   상기 정면측 윤곽 섹션(KA1)의 공간적 위치 및 상기 후면측 윤곽 섹션(KB1)의 공간적 위치에 기초하여 상기 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 상기 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차를 유도하는 단계를 포함하는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 윤곽 절결(KA) 및 상기 제2 윤곽 절결(KB)이 수행될 때, 상기 빔 가공 기계의 빔 안내 구성요소는 상기 표면(32A) 중 하나에 의해 경계한정된 정면측(31A)에 또는 상기 표면(32B) 중 다른 하나에 의해 경계한정된 후면측(31B)에 위치되고, 검출, 특히 프로빙 중에, 상기 빔 안내 구성요소는 상기 정면측(31A) 또는 상기 후면측(31B)에 위치설정되는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편차의 유도 단계는
   상기 윤곽 섹션 사이의, 특히 상기 정면측 윤곽 섹션(KA1)과 상기 후면측 윤곽 섹션(KB1) 사이의 거리 치수(ΔY)를 검출하는 단계, 및
   상기 빔축(S)의 공간적 공칭 배향(S0)에 기초하는, 상기 검출된 거리 치수(ΔY)와 상기 윤곽 섹션(KA1, KB1)에 기초하는 공칭 거리 치수 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하는 것인 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간적 공칭 배향(S0)으로부터 상기 빔 가공 기계의 빔축(S)의 공간적 배향의 편차는 상기 표면 법선의 배향에 수직인 그리고 상기 회전축(B, C)의 공칭 배향에 수직인, 그리고 따라서 상기 윤곽 섹션(KA1, KB1)에 특히 수직인 평면 내에서 또한 결정되는 것인 방법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤곽 절결(KA, KB) 중 적어도 하나는 리세스를 생성하도록 형성되고,
   특히 상기 정면측 윤곽 절결(KA) 및 상기 후면측 윤곽 절결(KB)은, 상기 정면측 윤곽 섹션(KA) 및 상기 후면측 윤곽 섹션(KB)이 서로로부터 상기 테스트 작업편(31)의 바에 의해 분리되도록 배치되고 특히 서로의 옆에 있고 또는 상기 테스트 작업편(31)의 바에 및 양측에서 인접한 절결 영역에 의해 서로로부터 분리되도록 배치되고, 특히 서로의 옆에 있는 이러한 방식으로, 서로의 옆에 배치되어 있는 폐쇄형 윤곽인 것인 방법.
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정면측 윤곽 절결(KA) 및 상기 후면측 윤곽 절결(KB)은 맞물리거나 또는 상기 정면측 윤곽 섹션(KA1) 및 상기 후면측 윤곽 섹션(KB1)이 절결 영역의 대향측에 배치되는 폐쇄형 윤곽을 함께 형성하는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 가공 기계는 그 공칭 배향이 서로 직교하여 배치되어 있는 2개의 회전축(B, C)을 갖고, 상기 회전축(B, C)의 공칭 배향의 각각을 위한 윤곽 절결(KA, KB)은 대응 공칭 배향에 각각 평행한 한 쌍의 평행한 윤곽 섹션(KA1, KB1; KA2, KB2)을 갖는 것인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   특히 측정 노즐(21)로서 또는 측정 노즐 연장부로서 측정 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 측정 디바이스는 상기 가공빔(5)의 출구의 영역에 배치되고 상기 빔축에 기하학적으로 규정된 접촉면(23)을 갖는 것인, 측정 디바이스를 제공하는 단계, 및
   상기 접촉면(23)으로 상기 윤곽 섹션(KA1, KB2)을 프로빙함으로써 검출을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 접촉면(23)은 캘리브레이팅될 회전축의 회전의 방향에서 그리고 그에 대해 기하학적으로 규정되고 상기 빔축(S)의 공칭 배향(S0)에 특히 평행하게 연장되며, 상기 접촉면(23)은 상기 빔축(S)의 공칭 배향(S0)에 대해 특히 실린더-대칭으로 형성되고, 이에 의해 특히 각각의 프로빙 절차에 대해 상기 공칭 배향(S0)에 대한 동일한 거리가 제공되고,
    상기 윤곽 섹션(KA1, KB2) 사이의 중심(mY)을 결정하는 단계, 및
    상기 공칭 배향(S0)에 관하여 상기 가공빔의 빔 오프셋을 결정하기 위해 공칭 중심(45)과 상기 중심(mY)을 비교하는 단계를 포함하는 방법.
11. 작업편을 가공하기 위한 빔 가공 기계로서,
    작업편, 특히 테스트 작업편(31)을 위치설정하기 위한 작업편 지지부,
    빔축(S)을 따라 안내된 가공빔(5)을 제공하기 위한 빔 안내 시스템으로서, 상기 빔 가공 기계는 상기 테스트 작업편(31)과 상기 빔축(X) 사이의 병진 이동을 생성하기 위한 적어도 하나의 병진축(X, Y, Z), 적어도 하나의 회전축(B, C)의 공칭 배향에 대한 각도 위치에 상기 빔축(S)을 배향하기 위해 적어도 180°의 회전 범위를 갖는 적어도 하나의 회전축(B, C)을 갖는 것인, 빔 안내 시스템,
    절삭 에지를 검출하기 위한 측정 디바이스, 특히 프로빙을 위한 측정 요소(21), 및
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 제어 디바이스
    를 포함하는 빔 가공 기계.
12. 제11항에 있어서, 측정 요소(21)로서 특히 가공빔의 출구의 영역에 제공된 상기 측정 디바이스는 상기 가공빔(5)의 출구의 영역에서 가공 헤드에 측정 노즐로서 또는 측정 노즐 연장부로서 부착 가능하고, 공칭 빔축(S0)에 기하학적으로 규정된 접촉면(23)을 갖는 것인 빔 가공 기계.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 측정 요소는 상기 작업편(31)의 에지 섹션(KA1, KB1)에 접근하기 위해 가공축(5)에 평행하게 연장되는 접촉면(23)을 갖고, 상기 접촉면(23)은 특히 상기 공칭 빔축(S0)에 대해 거리(R)로 연장되어 실린더축을 형성하는 실린더 외피면인 것인 빔 가공 기계.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 안내 시스템은 공칭 레이저빔 경로를 제공하도록 또한 구성되고,
    상기 공칭 레이저빔 경로는 상기 회전축(C) 중 하나를 따라 제1 편향 미러(13)로, 상기 회전축(B) 중 다른 하나를 따라 제2 편향 미러(15)로, 그리고 이어서 이상적 빔 경로(35)를 따라 노즐을 통해 연장되고,
    상기 빔 안내 시스템은 상기 제1 편향 미러(13)가 상기 제2 회전축(C)에 대해 회전 가능하고 및/또는 상기 제2 편향 미러(15)가 상기 제1 회전축(B)에 대해 회전 가능하도록 설계된 적어도 하나의 각도 기어를 포함하는 것인 빔 가공 기계.

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