WO2013113479A1 - Method for regulating a laser cutting process and laser cutting machine - Google Patents

Method for regulating a laser cutting process and laser cutting machine Download PDF

Info

Publication number
WO2013113479A1
WO2013113479A1 PCT/EP2013/000193 EP2013000193W WO2013113479A1 WO 2013113479 A1 WO2013113479 A1 WO 2013113479A1 EP 2013000193 W EP2013000193 W EP 2013000193W WO 2013113479 A1 WO2013113479 A1 WO 2013113479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
workpiece
laser beam
cutting
laser cutting
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/000193
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Hesse
David Schindhelm
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority to CN201380007392.8A priority Critical patent/CN104271307B/en
Publication of WO2013113479A1 publication Critical patent/WO2013113479A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046Automatically focusing the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626Energy control of the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a
  • the focal position of the laser beam has a great influence on the machining quality of the workpiece.
  • the position of the focus position of the laser beam in particular the position of the beam waist on the workpiece to be machined, usually determined offline.
  • lines can be cut into a test workpiece before the actual laser cutting task.
  • the focus position is varied in discrete steps, so that a comb with different kerf widths is created.
  • the smallest kerf width is determined either manually by the machine operator or by means of an optical sensor. The smallest kerf width is formed where the
  • Focus position on the workpiece top or possibly in the middle of the workpiece is.
  • a method for focus position control is known in which it is determined offline for different focal positions of the laser beam, whether the edge region of the laser beam comes into contact with the workpiece. For this purpose, a cutting gap is first cut into a workpiece, where appropriate, the focus position is tuned. Then, the focus adjustment is changed and the beam is redirected (at the same location) into the kerf, and the focus position can also be tuned. In order to detect whether the laser beam comes into contact with the workpiece, radiation emitted by the workpiece or a plasma or process light can be detected.
  • DE102009059245B4 From DE102009059245B4 it is known to determine the focus position during laser processing by the detection of laser radiation reflected and / or scattered on the workpiece around a processing point and by radiation emitted by at least two alignment light sources and reflected back at the workpiece to be machined.
  • DE102009059245B4 reference is made inter alia to DE10248458B4, which discloses a method in which a focusing optics arranged in a machining head is displaced such that a portion of radiation coming from the region of the interaction zone between the laser beam and the workpiece assumes a maximum value. This maximum value is reached when the focus position of the laser beam is optimal relative to the workpiece for processing.
  • the object of the present invention is to provide a method for controlling a laser cutting process and a laser cutting machine, in which the cutting quality can be optimized during a laser cutting process.
  • this object is achieved by a method comprising the following steps: laser cutting a workpiece by means of a focused laser beam, forming a cutting gap on the workpiece, detecting the power of laser cutting from the surface of the workpiece
  • Workpiece top is usually larger than the resulting kerf width.
  • the inventors have recognized that in (particularly coaxial) detection of the workpiece top side adjacent to the kerf, i. In the region of the flanks of the laser beam, back-reflected laser radiation is then measured a minimum of laser power, if the laser beam cuts the workpiece with a minimum kerf width. The more defocused the laser beam the
  • the regulation of the detected laser power can be carried out to a desired value at which the kerf width is minimal. This is typically equivalent to the fact that the focal position (in beam propagation direction) at the top of the Workpiece is located. Depending on the application but may also be cut defocused in order to obtain an optimum cutting result, ie it may be beneficial if the target value of the laser power does not match the minimum value, so that the focus position of the laser beam at the
  • Workpiece top is located. This is for example when burning or
  • a relationship between the detected laser power and the distance of the focus position of the laser beam to the top of the workpiece is determined in a preliminary step, and the reference is set based on the relationship that the focal position of the laser beam is a desired distance to the top of the workpiece having.
  • based on test measurements e.g. can be performed on a test workpiece, determines a relationship (characteristic) between the measured laser power and the focal position of the laser cutting beam. For this purpose, for example, the distance between a focusing optics for focusing the laser beam and the workpiece and / or the radius of curvature of a possibly
  • the relationship for different feed rates of a relative movement between the laser beam and the workpiece in the formation of the cutting gap is determined on the workpiece.
  • the intensity of the laser power reflected back on the workpiece depends on the feed rate during laser cutting.
  • Feed dependency can be determined during calibration of the laser cutting machine and taken into account during process control. For this purpose, for example, a plurality of characteristic curves can be measured on a test workpiece, which at each different feed rate the
  • a further variant takes place in a previous step Laser cutting of a workpiece (test cut) to form a cutting gap, wherein the distance of the focal position of the laser beam to the top of the workpiece varies and the intensity of the reflected laser power is continuously measured or detected. Subsequently, the burr formation at the kerf or along the cut edges is examined to a range of values of the detected
  • the cut quality or burr formation can be assessed automatically by means of a suitable optics and evaluation or, if necessary, manually by a machine operator.
  • the setpoint for the reflected laser power is a value that lies within a range of values at which the kerf has a burr-free cut edge (more precisely burr-free cut edges) in the test cut.
  • the test cut (for example in the form of a line as a cut contour) can be made on the workpiece on which the subsequent laser cutting process also takes place. Alternatively, the test cut can be made on another workpiece (test piece) which is the same
  • the setpoint value is preferably the mean value of the value range of the reflected
  • the cut quality is good in a certain range of laser power (corresponding to a range of values of the distance between focus position and workpiece top), i. the cut is (essentially) burr-free.
  • a desired value of the laser power which forms the mean value of this power range, enables process-reliable control of the laser cutting process, in which any overshoot that may occur does not lead to negative cutting results.
  • At least one parameter of the laser cutting process which influences the focal position of the laser beam, is changed to regulate the detected laser power to the target value.
  • the distance between a focusing optic and the workpiece, or the optical properties (e.g., focal length) of an adaptive focusing optic may be appropriately adjusted. Additionally or alternatively, other
  • Process parameters of the laser cutting process eg the feed rate or the beam source power of the laser source, used as manipulated variables and adapted appropriately.
  • Laser radiation for the purpose of detection by means of a decoupling element coupled out of the beam path of the laser beam.
  • a decoupling element coupled out of the beam path of the laser beam.
  • the portion of the laser radiation power reflected back from the workpiece into the beam path of the laser beam is detected by decoupling it from the beam path.
  • a partially transmissive mirror serving only as an outcoupling element in an area at the edge of the
  • Beam path transmits a portion of the incident laser radiation.
  • a deflecting mirror can be dimensioned so small that the back-reflected laser radiation is not deflected by this and hits a arranged behind the deflection mirror detector surface.
  • the scraper mirror is a hole mirror whose centric
  • Passage opening is typically arranged centrally on the optical axis of the laser beam. If the diameter of the passage opening is greater than the maximum diameter of the machining beam (with an arrangement at about 45 ° to the beam axis, the diameter is typically more than 1.5 times the maximum diameter of the machining beam), the laser beam can pass through unhindered propagate the hole in the scraper mirror. The reflected back laser radiation hits the reflective surface of the scraper mirror outside the passage opening and is reflected by this to the detector.
  • the angle at which the scraper mirror is aligned to the laser beam axis for example, be at 45 °, so that the back-reflected laser radiation is coupled out at an angle of 90 ° from the beam path.
  • the regulation of the laser cutting process can be done with a high time resolution, since it is sufficient for the power measurement, a single integral reading for the incident on the detector surface laser power capture, ie there is usually no spatially resolved detection of the laser power necessary.
  • a high time resolution can in this case with a fast
  • thermoelectric effect Seebeck effect
  • Power measuring head which is designed as an atomic layer detector, for example, for the laser wavelength of a C0 2 laser from the company HTS ForTech GmbH offered (see www.fortech-hts.com).
  • a laser cutting machine for laser cutting workpieces comprising: a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces; a laser cutting head for laser cutting workpieces;
  • a focusing device for focusing the laser beam at a focus position at a distance from
  • At least one drive means for generating a relative movement between the laser cutting head and the workpiece for
  • a detector for detecting the power of laser radiation when laser cutting from the surface of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation
  • a control device which is configured to control the detected laser power to a desired value or programmed, wherein the Setpoint the laser power takes a minimum value or has a predetermined difference to the minimum value.
  • the cutting quality of the laser cutting process can be optimized.
  • the desired value of the detected laser power (and thus the focus position) can be set or regulated in such a way that a (substantially) burr-free cut takes place.
  • the control device is designed or programmed, based on a predetermined relationship between the detected laser power and the distance between the focus position of the laser beam to the top of the workpiece set the desired value so that the focal position of the laser beam has a desired, predetermined distance from the top of the workpiece ,
  • the optimum focus position ie the optimum distance of the focus position from the top of the workpiece
  • the predetermined relationship is typically stored in a memory device associated with the control device (eg in the form of a table or the like).
  • control device can select a suitable characteristic curve for the relationship between the detected laser power and the focus position on the basis of the cutting parameters assigned to a respective laser cutting process.
  • control device is designed or programmed, the desired value as a function of a speed of the means of
  • the Drive device defined relative movement between the laser cutting head and the workpiece set.
  • the proportion of the laser power reflected back depends on the feed rate in the laser cutting, so that it is favorable for the relationship between the detected laser power and the
  • Feed rates are determined and stored in the control device or at another point at which access can be made by the control device.
  • control device is designed or
  • the focus position can be changed, for example, by changing the distance between the laser cutting head or the focusing optics in the cutting head and the workpiece.
  • other parameters of the laser cutting process can be used as manipulated variables, for example, the feed rate or the beam source power.
  • the laser cutting machine additionally comprises a decoupling device for decoupling the back-reflected laser radiation from the beam path of the laser beam.
  • a decoupling device for decoupling the back-reflected laser radiation from the beam path of the laser beam.
  • coaxial detection can take place, ie, the laser radiation reflected back into the beam path of the laser beam can be decoupled and detected.
  • the radiation power reflected back can also be detected in another way, for example by observing the instantaneous machining location at which the laser beam strikes the workpiece by means of a detector arranged coaxially annularly around the machining head.
  • the decoupling device is designed as a scraper mirror aligned at an angle to the laser beam axis.
  • Scraper mirror allows in a particularly advantageous manner a decoupling of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation, since the reflected back laser radiation from the edges or from the edge of the
  • Beam axis is spaced and can be coupled out of the beam path in a simple manner by means of a suitably positioned scraper mirror.
  • the (power) detector is on
  • thermoelectric detector i. a detector which uses the thermoelectric effect (Seebeck effect) to measure power.
  • fast power detectors can be realized by the use of thin layers, e.g. in the form of nuclear detectors. Such detectors enable a detection of the detected laser power with a high time resolution and thus a particularly fast control of the laser cutting process.
  • FIG. 2a, b are schematic representations of a beam profile and a
  • FIG. 1 shows a machine tool in the form of a laser cutting machine 1 for laser cutting with a CCV laser or a solid-state laser as a beam generator 2, a laser processing head 4 and a workpiece support 5.
  • a beam path 3 of the laser cutting beam 6 via a beam guide by means of (not shown) deflection of the C0 2 laser or guided by a light guide cable from the solid-state laser to the laser processing head 4.
  • Cutting beam 6 is arranged by means of a machining head 4
  • the workpiece 8 For laser cutting of the workpiece 8 is first pierced with the laser beam 6, ie, the workpiece 8 is melted point-shaped or oxidized at one point and the resulting melt is blown out. following the laser beam 6 and the workpiece 8 are moved relative to each other, so that a two-dimensional processing path is formed in the form of a continuous cutting gap 9, along which the laser beam 6, the workpiece 8 is severed. Both grooving and laser cutting can be assisted by adding a gas. As cutting gases 10 oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used. Which gas is ultimately used depends on which materials are cut and what quality requirements are placed on the workpiece 8. Resulting particles and gases can be sucked by means of a suction device 11, which is connected to a suction chamber, which is located below the workpiece support 5.
  • the machining head 4 is at a in the Y direction
  • portal 12 by means of a conventional drive unit 7b guided linearly displaceable, wherein the machining head 4 typically over the entire width of the workpiece support 5 and the workpiece 8 can be moved.
  • the portal 12 is displaceable in the X direction by means of a conventional drive unit 7a (for example a linear drive), so that the laser processing head 4 can also be moved over the entire length of the workpiece support 5.
  • a conventional drive unit 7a for example a linear drive
  • Processing head 4 is in the present example additionally by means of another drive unit 7c in the Z direction, i. perpendicular to the workpiece 8 movable to change the iage of the focused laser beam 6 during laser cutting can.
  • Fig. 2a, b show a detail of the laser processing head 4 and the workpiece 8 at two different focus positions of the laser beam 6.
  • the focus position is defined here by the minimum extent (beam waist) of the laser beam in a plane perpendicular to the beam propagation direction.
  • the laser beam 6 has a (for example Gaussian) intensity distribution, l 2, on the upper side 8 a of the workpiece 8, the geometric extent of which is greater than the respective kerf width ai, a 2 ,
  • the laser radiation or laser power at the edge of the intensity distribution ⁇ , l 2 thus does not contribute to the formation of the
  • Cutting gap 9 at is at least partially reflected back into the beam path of the laser beam 6 and can be used to determine the focus position of the laser beam 6.
  • the laser cutting head 4 has a deflection mirror 15 for deflecting the laser beam 6 fed from the beam source 2 along a beam axis 20 in the direction of the workpiece 8.
  • a focusing lens 16 arranged downstream of the deflecting mirror 15 serves to focus the laser beam 6 on the workpiece 8.
  • the focusing can not be seen in FIG. 3, since only the beam axis 20 is shown.
  • a conventional driving device 17 (for example, a linear motor or the like) allows the focusing lens 16 to be displaced and thus a change in the focal position ZF of the laser beam 6 in the Z direction.
  • the laser radiation 13a, 13b reflected back from the two edges of the cutting gap 9 passes through the focusing lens 16 and the deflecting mirror 15 and impinges on a plane scraper mirror 19 arranged in the beam path 3 which is aligned (tilted) at an angle ⁇ of 45 ° to the laser beam axis 20 ).
  • the scraper Mirror 19 has a centric passage opening whose diameter in the present example is dimensioned such that it is at least approximately 1.5 times the maximum diameter of the laser beam 6. In this way it is ensured that the laser beam 6 can propagate unhindered through the passage opening of the scraper mirror 19 therethrough.
  • the detector 18 in the present example is a fast power detector (power Measuring head, eg in the form of an atomic layer detector), which detects the laser power P L , R with high temporal resolution.
  • FIG. 4 shows the dependence of the laser power P L , R (integrally) measured by the detector 18 as a function of the focal position Z.
  • both the kerf width ai and the back surface 8a of the workpiece 8 are reflected
  • the relationship between the back-reflected laser power P L , R and the focus position Z shown in FIG. 4 can be determined before carrying out the laser cutting process on the basis of test measurements in which the focus position Z F is shifted by moving the focusing lens 16 in the Z direction by means of this associated drive means 17 and / or by displacement of the laser cutting head 4 in the Z direction by means of the associated drive 7c is varied.
  • the respective characteristic curves can be stored in a memory device which is part of a control device 14 shown in FIG. 1, which performs control and control tasks for the laser cutting machine 1.
  • Control device 14 can be embodied as a hardware component (computer) with suitably adapted software or in another manner (for example as a programmable hardware component in the form of a "Field Programmable Gate Array", FPGA, etc.) Execution of a machining program designed which the movement of
  • Laser processing head 4 for forming a desired cutting contour (a cutting gap 9 with desired geometry) on the workpiece 8 controls or regulates.
  • the regulating device 14 can also be used to control the laser cutting process to achieve an improved cutting result (eg to obtain burr-free cut edges at the kerf 9), as will be described below with reference to a control loop shown in FIG. 5 whose components form parts of the laser cutting machine 1 ,
  • the control variable used is the laser power P L , R reflected back (see FIG. 4).
  • the instantaneously reflected back laser power P LI R, IST is detected and fed to a controller 21, which may be implemented in the control device 14, for example.
  • a controller 21 is designed to minimize the control difference, ie the deviation PL, R, IST - PL,, SOLL.
  • different manipulated variables of the laser cutting process can be changed, in particular those manipulated variables which have a (direct or indirect) influence on the focal position Z F of the laser beam 6.
  • the controller 21 can drive the drive device 17 of the focusing lens 16 or the drive device 7c for moving the laser cutting head 4 in the Z direction in order to influence the laser cutting process P (as a controlled system) such that the control deviation, ie the difference between measured back reflected laser power P L , R, IST and the setpoint PL.R.SOLL is changed towards a minimum.
  • the control deviation ie the difference between measured back reflected laser power P L , R, IST and the setpoint PL.R.SOLL is changed towards a minimum.
  • Laser cutting process which affect the focus position Z F only indirectly, for example, the feed rate v and the power P L , Q of the radiation source (see Fig. 1) can be included in the scheme.
  • the setpoint PL.R.SOLL may vary depending on the application
  • Laser power PL.R.MIN must be done: If defined defocused cut should be able to control to a defined setpoint of the back-reflected
  • Laser power PL.R.SOLL be greater than the minimum value PL.R.MIN by a predetermined amount AP L , R is greater. If the focal position Z F required for a burr-free cut or a high quality of cut is known in a particular application, then the definition of the desired value PL, R.SOLL can take place based on the relationship shown in FIG.
  • Laser power P L , R is known.
  • the controller 21 does not specify the desired value PL, R, SOLL from the outside but the controller 21, the setpoint specification can be made that the actual value of the reflected laser power PL, R.IST should be minimized.
  • Cutting gap can be determined for example by an operator or an (optical) sensor.
  • the mean value of the value determined during the test cut can be used as desired value PL, R, SET for the reflected laser power P L , R
  • control of the laser cutting process in the above-described manner can not be performed only on a laser cutting machine as shown in FIG. 1. Rather, the control described above can also be carried out on a laser cutting machine in which the
  • Workpiece does not rest, but is moved in at least one spatial direction. Also, the control process described above is not limited to laser cutting machines for machining substantially plate-shaped workpieces.
  • a detection of the laser radiation reflected at the top of a substantially tubular or a three-dimensionally variably shaped workpiece can also be carried out.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for regulating a laser cutting process, comprising the steps: laser cutting a workpiece by means of a focused laser beam, forming a cutting gap on the workpiece; detecting the laser power of laser radiation reflected back during the laser cutting of the surface of the workpiece adjacent to the cutting gap; and regulating the detected laser power (PL,R) to a target value (PL,R,SOLL) at which the laser power (PL,R) takes on a minimum value (PL,R,MIN) or has a predetermined difference (ΔPL,R) from the minimum value (PL,R,MIN). The invention also relates to a laser cutting machine that is designed to perform said method.

Description

Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses und Laserschneidmaschine  Method for controlling a laser cutting process and laser cutting machine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines The present invention relates to a method for controlling a
Laserschneid prozesses sowie eine Laserschneidmaschine zum Laserschneiden von Werkstücken, insbesondere von Blechen. Laser cutting processes and a laser cutting machine for laser cutting of workpieces, in particular sheets.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bei einem Laserstrahlschneidprozess hat neben anderen Schneidparametern die Fokuslage des Laserstrahls großen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität des Werkstücks. Bisher wird die Position der Fokuslage des Laserstrahls, insbesondere die Position der Strahltaille auf dem zu bearbeitenden Werkstück, in der Regel offline ermittelt. Zu diesem Zweck können vor der eigentlichen Laserschneidaufgabe beispielsweise Linien in ein Testwerkstück geschnitten werden. Dabei wird die Fokuslage in diskreten Schritten variiert, so dass ein Kamm mit unterschiedlichen Schnittspaltbreiten entsteht. Anschließend wird die kleinste Schnittspaltbreite entweder manuell durch den Maschinenbediener oder mit Hilfe eines optischen Sensors ermittelt. Die kleinste Schnittspaltbreite bildet sich dort aus, wo die CONFIRMATION COPY In a laser beam cutting process, in addition to other cutting parameters, the focal position of the laser beam has a great influence on the machining quality of the workpiece. So far, the position of the focus position of the laser beam, in particular the position of the beam waist on the workpiece to be machined, usually determined offline. For this purpose, for example, lines can be cut into a test workpiece before the actual laser cutting task. The focus position is varied in discrete steps, so that a comb with different kerf widths is created. Subsequently, the smallest kerf width is determined either manually by the machine operator or by means of an optical sensor. The smallest kerf width is formed where the
Fokuslage auf der Werkstückoberseite oder ggf. in der Werkstückmitte liegt. Focus position on the workpiece top or possibly in the middle of the workpiece is.
Aus der EP1750891 B1 ist ein Verfahren zur Fokuslageregelung bekannt, bei dem offline für unterschiedliche Fokuslagen des Laserstrahls bestimmt wird, ob der Randbereich des Laserstrahls in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Dazu wird zunächst ein Schnittspalt in ein Werkstück geschnitten, wobei ggf. die Fokuslage durchgestimmt wird. Dann wird die Fokuseinstellung geändert und der Strahl erneut (an derselben Stelle) in den Schnittspalt gelenkt, wobei die Fokuslage ebenfalls durchgestimmt werden kann. Zur Detektion, ob der Laserstrahl hierbei in Kontakt mit dem Werkstück kommt, kann von dem Werkstück oder einem Plasma abgestrahlte Strahlung oder Prozesslicht detektiert werden. From EP 1750891 B1 a method for focus position control is known in which it is determined offline for different focal positions of the laser beam, whether the edge region of the laser beam comes into contact with the workpiece. For this purpose, a cutting gap is first cut into a workpiece, where appropriate, the focus position is tuned. Then, the focus adjustment is changed and the beam is redirected (at the same location) into the kerf, and the focus position can also be tuned. In order to detect whether the laser beam comes into contact with the workpiece, radiation emitted by the workpiece or a plasma or process light can be detected.
Aus der DE102009059245B4 ist es bekannt, beim Laserbearbeiten die Fokuslage durch die Detektion von am Werkstück um einen Bearbeitungspunkt herum reflektierter und/oder gestreuter Laserstrahlung sowie anhand von Strahlung zu bestimmen, die von mindestens zwei Justierlichtquellen emittiert und an dem zu bearbeitenden Werkstück zurück reflektiert wird. In der DE102009059245B4 wird unter anderem auf die DE10248458B4 verwiesen, welche ein Verfahren offenbart, bei dem eine in einem Bearbeitungskopf angeordnete Fokussieroptik so verschoben wird, dass ein Anteil von aus dem Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück kommender Strahlung einen Maximalwert annimmt. Dieser Maximalwert wird erreicht, wenn die Fokuslage des Laserstrahls relativ zum Werkstück für die Bearbeitung optimal ist. Aufgabe der Erfindung From DE102009059245B4 it is known to determine the focus position during laser processing by the detection of laser radiation reflected and / or scattered on the workpiece around a processing point and by radiation emitted by at least two alignment light sources and reflected back at the workpiece to be machined. In DE102009059245B4 reference is made inter alia to DE10248458B4, which discloses a method in which a focusing optics arranged in a machining head is displaced such that a portion of radiation coming from the region of the interaction zone between the laser beam and the workpiece assumes a maximum value. This maximum value is reached when the focus position of the laser beam is optimal relative to the workpiece for processing. Object of the invention
Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Regelung eines Laserschneidprozesses und eine Laserschneidmaschine bereitzustellen, bei denen während eines Laserschneidprozesses die Schneidqualität optimiert werden kann. The object of the present invention is to provide a method for controlling a laser cutting process and a laser cutting machine, in which the cutting quality can be optimized during a laser cutting process.
Gegenstand der Erfindung Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst: Laserschneiden eines Werkstücks mittels eines fokussierten Laserstrahls unter Ausbildung eines Schnittspalts an dem Werkstück, Detektieren der Leistung von beim Laserschneiden von der Oberfläche des OBJECT OF THE INVENTION According to a first aspect, this object is achieved by a method comprising the following steps: laser cutting a workpiece by means of a focused laser beam, forming a cutting gap on the workpiece, detecting the power of laser cutting from the surface of the workpiece
Werkstücks benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierter Laserstrahlung, sowie Regeln der detektierten Laserleistung auf einen Sollwert, bei dem die Laserleistung einen minimalen Wert annimmt oder eine vorgegebene Differenz zu dem minimalen Wert aufweist. Workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation, as well as regulating the detected laser power to a target value at which the laser power assumes a minimum value or has a predetermined difference to the minimum value.
Während eines Laserschneidprozesses wird immer ein gewisser Anteil an During a laser cutting process always a certain amount of
Laserstrahlung von der Werkstückoberseite in den Strahlengang des Laserstrahls zurückreflektiert, da die geometrische Ausbreitung des Laserstrahls auf der Laser radiation from the workpiece top reflected back into the beam path of the laser beam, since the geometric propagation of the laser beam on the
Werkstückoberseite in der Regel größer ist als die entstehende Schnittspaltbreite. Die Erfinder haben erkannt, dass bei einer (insbesondere koaxialen) Detektion der von der Werkstückoberseite benachbart zum Schnittspalt, d.h. im Bereich der Flanken des Laserstrahls, rückreflektierter Laserstrahlung genau dann ein Minimum an Laserleistung gemessen wird, wenn der Laserstrahl das Werkstück mit minimaler Schnittspaltbreite schneidet. Je defokussierter der Laserstrahl die Workpiece top is usually larger than the resulting kerf width. The inventors have recognized that in (particularly coaxial) detection of the workpiece top side adjacent to the kerf, i. In the region of the flanks of the laser beam, back-reflected laser radiation is then measured a minimum of laser power, if the laser beam cuts the workpiece with a minimum kerf width. The more defocused the laser beam the
Werkstückoberseite ausleuchtet, desto mehr Laserstrahlung wird im Randbereich des Laserstrahls von der Werkstückoberseite zurück zum Detektor reflektiert, desto größer ist also die gemessene Strahlungsleistung. Workpiece top side lights, the more laser radiation is reflected in the edge region of the laser beam from the workpiece top back to the detector, the greater the measured radiation power.
Die Regelung der detektierten Laserleistung kann auf einen Sollwert erfolgen, bei dem die Schnittspaltbreite minimal ist. Dies ist typischer Weise gleichbedeutend damit, dass sich die Fokuslage (in Strahlausbreitungsrichtung) an der Oberseite des Werkstücks befindet. Je nach Anwendung kann ggf. aber auch defokussiert geschnitten werden, um ein optimales Schneidergebnis zu erhalten, d.h. es kann günstig sein, wenn der Sollwert der Laserleistung nicht mit dem minimalen Wert übereinstimmt, so dass sich die Fokuslage des Laserstrahls nicht an der The regulation of the detected laser power can be carried out to a desired value at which the kerf width is minimal. This is typically equivalent to the fact that the focal position (in beam propagation direction) at the top of the Workpiece is located. Depending on the application but may also be cut defocused in order to obtain an optimum cutting result, ie it may be beneficial if the target value of the laser power does not match the minimum value, so that the focus position of the laser beam at the
Werkstückoberseite befindet. Dies ist beispielsweise beim Brenn- oder Workpiece top is located. This is for example when burning or
Schmelzschneiden dicker Werkstücke der Fall. Melting thicker workpieces is the case.
Bei einer Variante des Verfahrens wird in einem vorausgehenden Schritt eine Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und dem Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks bestimmt und anhand der Beziehung wird der Sollwert so festgelegt, dass die Fokuslage des Laserstrahls einen gewünschten Abstand zur Oberseite des Werkstücks aufweist. Bei dieser Variante wird anhand von Testmessungen, die z.B. an einem Testwerkstück durchgeführt werden können, eine Beziehung (Kennlinie) zwischen der gemessenen Laserleistung und der Fokuslage des Laserschneidstrahls ermittelt. Zu diesem Zweck können beispielsweise der Abstand zwischen einer Fokussieroptik zur Fokussierung des Laserstrahls und dem Werkstück und/oder der Krümmungsradius eines ggf. In a variant of the method, a relationship between the detected laser power and the distance of the focus position of the laser beam to the top of the workpiece is determined in a preliminary step, and the reference is set based on the relationship that the focal position of the laser beam is a desired distance to the top of the workpiece having. In this variant, based on test measurements, e.g. can be performed on a test workpiece, determines a relationship (characteristic) between the measured laser power and the focal position of the laser cutting beam. For this purpose, for example, the distance between a focusing optics for focusing the laser beam and the workpiece and / or the radius of curvature of a possibly
vorhandenen Fokussierspiegels verändert und die dieser Abstandsänderung zugeordnete Änderung der detektierten Strahlungsleistung erfasst werden, um die gewünschte Kennlinie zu erhalten. existing Fokussierspiegels changed and the change in the detected radiation power associated with this change in distance are detected in order to obtain the desired characteristic.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Beziehung für unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten einer Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück bei der Ausbildung des Schnittspalts an dem Werkstück bestimmt. In der Regel hängt die Intensität der am Werkstück zurück reflektierten Laserleistung von der Vorschubgeschwindigkeit beim Laserschneiden ab. Diese In a further development of this variant, the relationship for different feed rates of a relative movement between the laser beam and the workpiece in the formation of the cutting gap is determined on the workpiece. As a rule, the intensity of the laser power reflected back on the workpiece depends on the feed rate during laser cutting. These
Vorschubabhängigkeit kann bei einer Kalibration der Laserschneidmaschine bestimmt und bei der Prozessregelung berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise an einem Testwerkstück mehrere Kennlinien gemessen werden, die bei jeweils unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeit den Feed dependency can be determined during calibration of the laser cutting machine and taken into account during process control. For this purpose, for example, a plurality of characteristic curves can be measured on a test workpiece, which at each different feed rate the
Zusammenhang zwischen der zurück reflektierten Laserleistung und der Fokuslage des Laserstrahls abbilden.  Map relationship between the back reflected laser power and the focus position of the laser beam.
In einer weiteren Variante erfolgt in einem vorausgehenden Schritt ein Laserschneiden eines Werkstücks (Testschnitt) unter Ausbildung eines Schnittspalts, wobei der Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks variiert sowie die Intensität der reflektierten Laserleistung kontinuierlich gemessen bzw. detektiert wird. Anschließend wird die Gratbildung am Schnittspalt bzw. entlang der geschnitten Kanten untersucht, um einen Wertebereich der detektierten In a further variant takes place in a previous step Laser cutting of a workpiece (test cut) to form a cutting gap, wherein the distance of the focal position of the laser beam to the top of the workpiece varies and the intensity of the reflected laser power is continuously measured or detected. Subsequently, the burr formation at the kerf or along the cut edges is examined to a range of values of the detected
Laserleistung zu ermitteln, an dem die geschnittene Kante bzw. der Schnittspalt gratfrei ist. Die Schnittqualität bzw. die Gratbildung kann automatisiert mittels einer geeigneten Optik und Auswertung oder ggf. manuell durch einen Maschinenbediener beurteilt werden. Als Sollwert für die reflektierte Laserleistung wird ein Wert festgelegt, der innerhalb eines Wertebereichs liegt, bei dem der Schnittspalt bei dem Testschnitt eine gratfreie Schnittkante (genauer gesagt gratfreie Schnittkanten) aufweist. Der Testschnitt (z.B. in Form einer Linie als Schnittkontur) kann an demjenigen Werkstück vorgenommen werden, an dem auch der nachfolgende Laserschneidprozess erfolgt. Alternativ kann der Testschnitt an einem anderen Werkstück (Testwerkstück) vorgenommen werden, welches die gleichen To determine the laser power at which the cut edge or the cutting gap is burr-free. The cut quality or burr formation can be assessed automatically by means of a suitable optics and evaluation or, if necessary, manually by a machine operator. The setpoint for the reflected laser power is a value that lies within a range of values at which the kerf has a burr-free cut edge (more precisely burr-free cut edges) in the test cut. The test cut (for example in the form of a line as a cut contour) can be made on the workpiece on which the subsequent laser cutting process also takes place. Alternatively, the test cut can be made on another workpiece (test piece) which is the same
Materialeigenschaften (sowie typischer Weise dieselbe Dicke) wie das zu Material properties (and typically the same thickness) as that
schneidende Werkstück aufweist. having cutting workpiece.
Bevorzugt wird als Sollwert der Mittelwert des Wertebereichs der reflektierten The setpoint value is preferably the mean value of the value range of the reflected
Laserleistung festgelegt, bei dem der Schnittspalt eine gratfreie Kante aufweist. Laser power determined in which the kerf has a burr-free edge.
Typischer Weise ist die Schnittqualität in einem bestimmten Wertebereich der Laserleistung (entsprechend einem Wertebereich des Abstands zwischen Fokuslage und Werkstückoberseite) gut, d.h. der Schnitt ist (im Wesentlichen) gratfrei. Ein Sollwert der Laserleistung, welcher den Mittelwert dieses Leistungsbereichs bildet, ermöglicht eine prozesssichere Regelung des Laserschneidprozesses, bei der ein ggf. auftretendes Überschwingen nicht zu negativen Schneidergebnissen führt. Typically, the cut quality is good in a certain range of laser power (corresponding to a range of values of the distance between focus position and workpiece top), i. the cut is (essentially) burr-free. A desired value of the laser power, which forms the mean value of this power range, enables process-reliable control of the laser cutting process, in which any overshoot that may occur does not lead to negative cutting results.
In einer weiteren Variante wird zur Regelung der detektierten Laserleistung auf den Sollwert mindestens ein Parameter des Laserschneidprozesses verändert, welcher die Fokuslage des Laserstrahls beeinflusst. Beispielsweise kann der Abstand zwischen einer Fokussieroptik und dem Werkstück oder es können die optischen Eigenschaften (z.B. die Brennweite) einer adaptiven Fokussieroptik geeignet angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ können auch weitere In a further variant, at least one parameter of the laser cutting process, which influences the focal position of the laser beam, is changed to regulate the detected laser power to the target value. For example, the distance between a focusing optic and the workpiece, or the optical properties (e.g., focal length) of an adaptive focusing optic may be appropriately adjusted. Additionally or alternatively, other
Prozessparameter des Laserschneidprozesses, z.B. die Vorschubgeschwindigkeit oder die Strahlquellen-Leistung der Laserquelle, als Stellgrößen verwendet und geeignet angepasst werden. Process parameters of the laser cutting process, eg the feed rate or the beam source power of the laser source, used as manipulated variables and adapted appropriately.
Bei einer weiteren Variante wird die vom Werkstück zurück reflektierte In another variant, the reflected back from the workpiece
Laserstrahlung zum Zweck der Detektion mittels eines Auskoppelelements aus dem Strahlengang des Laserstrahls ausgekoppelt. Bei dieser auch als koaxial bezeichneten Art der Detektion wird der vom Werkstück in den Strahlengang des Laserstrahls zurück reflektierte Anteil der Laserstrahlungsleistung detektiert, indem dieser aus dem Strahlengang ausgekoppelt wird. Als Auskoppelelement kann ggf. ein teiltransmissiver Spiegel dienen, der nur in einem Bereich am Rand des Laser radiation for the purpose of detection by means of a decoupling element coupled out of the beam path of the laser beam. In this type of detection, which is also referred to as coaxial, the portion of the laser radiation power reflected back from the workpiece into the beam path of the laser beam is detected by decoupling it from the beam path. If necessary, a partially transmissive mirror serving only as an outcoupling element in an area at the edge of the
Strahlengangs einen Anteil der auftreffenden Laserstrahlung transmittiert. Alternativ kann auch ein Umlenkspiegel so klein dimensioniert werden, dass die zurück reflektierte Laserstrahlung von diesem nicht umgelenkt wird und auf eine hinter dem Umlenkspiegel angeordnete Detektorfläche trifft.  Beam path transmits a portion of the incident laser radiation. Alternatively, a deflecting mirror can be dimensioned so small that the back-reflected laser radiation is not deflected by this and hits a arranged behind the deflection mirror detector surface.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform dient als Auskoppelelement ein unter einem Winkel zur Laserstrahlachse ausgerichteter Scraper-Spiegel. Bei dem Scraper-Spiegel handelt es sich um einen Lochspiegel, dessen zentrische In a particularly favorable embodiment serves as a decoupling a aligned at an angle to the laser beam axis scraper mirror. The scraper mirror is a hole mirror whose centric
Durchtritts-Öffnung typischer Weise mittig auf der optischen Achse des Laserstrahls angeordnet wird. Sofern der Durchmesser der Durchtritts-Öffnung größer ist als der maximale Durchmesser des Bearbeitungsstrahls (bei einer Anordnung unter ca. 45° zur Strahlachse beträgt der Durchmesser typischer Weise mehr als das 1 ,5-fache des maximalen Durchmessers des Bearbeitungsstrahls) kann der Laserstrahl ungehindert durch das Loch im Scraper-Spiegel hindurch propagieren. Die zurück reflektierte Laserstrahlung trifft auf die reflektierende Oberfläche des Scraper- Spiegels außerhalb der Durchtritts-Öffnung und wird von dieser zum Detektor reflektiert. Der Winkel, unter dem der Scraper-Spiegel zur Laserstrahlachse ausgerichtet ist, kann beispielsweise bei 45° liegen, so dass die zurück reflektierte Laserstrahlung unter einem Winkel von 90° aus dem Strahlengang ausgekoppelt wird. Passage opening is typically arranged centrally on the optical axis of the laser beam. If the diameter of the passage opening is greater than the maximum diameter of the machining beam (with an arrangement at about 45 ° to the beam axis, the diameter is typically more than 1.5 times the maximum diameter of the machining beam), the laser beam can pass through unhindered propagate the hole in the scraper mirror. The reflected back laser radiation hits the reflective surface of the scraper mirror outside the passage opening and is reflected by this to the detector. The angle at which the scraper mirror is aligned to the laser beam axis, for example, be at 45 °, so that the back-reflected laser radiation is coupled out at an angle of 90 ° from the beam path.
Die Regelung des Laserschneidprozesses kann mit einer hohen Zeitauflösung erfolgen kann, da es für die Leistungsmessung ausreichend ist, einen einzigen integralen Messwert für die auf die Detektorfläche auftreffende Laserleistung zu erfassen, d.h. es ist in der Regel keine ortsaufgelöste Erfassung der Laserleistung notwendig. Eine hohe Zeitauflösung kann in diesem Fall mit einem schnellen The regulation of the laser cutting process can be done with a high time resolution, since it is sufficient for the power measurement, a single integral reading for the incident on the detector surface laser power capture, ie there is usually no spatially resolved detection of the laser power necessary. A high time resolution can in this case with a fast
Leistungs-Detektor bzw. Leistungs-Messkopf erreicht werden, dessen Messprinzip auf dem thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) beruht. Ein geeigneter Power detector or power measuring head are achieved, whose measuring principle based on the thermoelectric effect (Seebeck effect). A suitable one
Leistungs-Messkopf, der als Atomlagendetektor ausgebildet ist, wird beispielsweise für die Laser-Wellenlänge eines C02-Lasers von der Fa. HTS ForTech GmbH angeboten (vgl. www.fortech-hts.com). Power measuring head, which is designed as an atomic layer detector, for example, for the laser wavelength of a C0 2 laser from the company HTS ForTech GmbH offered (see www.fortech-hts.com).
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einer Laserschneidmaschine zum Laserschneiden von Werkstücken, umfassend: einen Laserschneidkopf zum Another aspect of the invention is realized in a laser cutting machine for laser cutting workpieces, comprising: a laser cutting head for
Ausrichten eines Laserstrahls auf das Werkstück, eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung des Laserstrahls an einer Fokusposition in einem Abstand zur Aligning a laser beam on the workpiece, a focusing device for focusing the laser beam at a focus position at a distance from
Oberseite des Werkstücks, mindestens eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf und dem Werkstück zur Top of the workpiece, at least one drive means for generating a relative movement between the laser cutting head and the workpiece for
Ausbildung eines Schnittspalts an dem Werkstück, einen Detektor zur Detektion der Leistung von beim Laserschneiden von der Oberfläche des Werkstücks benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierter Laserstrahlung, sowie eine Regeleinrichtung, die zur Regelung der detektierten Laserleistung auf einen Sollwert ausgebildet bzw. programmiert ist, wobei bei dem Sollwert die Laserleistung einen minimalen Wert annimmt oder eine vorgegebene Differenz zu dem minimalen Wert aufweist. Forming a cutting gap on the workpiece, a detector for detecting the power of laser radiation when laser cutting from the surface of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation, and a control device, which is configured to control the detected laser power to a desired value or programmed, wherein the Setpoint the laser power takes a minimum value or has a predetermined difference to the minimum value.
Mit Hilfe der Regeleinrichtung kann die Schneidqualität des Laserschneidprozesses optimiert werden. So kann der Sollwert der detektierten Laserleistung (und damit die Fokuslage) so eingestellt bzw. geregelt werden, dass ein (im Wesentlichen) gratfreier Schnitt erfolgt. With the help of the control device, the cutting quality of the laser cutting process can be optimized. Thus, the desired value of the detected laser power (and thus the focus position) can be set or regulated in such a way that a (substantially) burr-free cut takes place.
Bei einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und dem Abstand der Fokuslage des Laserstrahls zur Oberseite des Werkstücks den Sollwert so festzulegen, dass die Fokuslage des Laserstrahls einen gewünschten, vorgegebenen Abstand zur Oberseite des Werkstücks aufweist. Je nach Anwendung kann die optimale Fokuslage, d.h. der optimale Abstand der Fokusposition von der Werkstückoberseite variieren. Anhand der vorgegebenen Beziehung (Kennlinie), die z.B. in vorausgehenden Test-Schneidprozessen ermittelt werden kann, kann die Regelung auf eine definierte, von der Oberseite des Werkstücks abweichende Fokuslage erfolgen. Die vorgegebene Beziehung (Kennlinie) ist hierbei typischer Weise in einer der Regeleinrichtung zugeordneten Speichereinrichtung (z.B. in Form einer Tabelle oder dergleichen) hinterlegt. Es versteht sich, dass ggf. mehrere Kennlinien in der Speichereinrichtung hinterlegt werden können, die bei jeweils unterschiedlichen Schneidparametern aufgenommen wurden. Die Regeleinrichtung kann in diesem Fall anhand der einem jeweiligen Laserschneidprozess zugeordneten Schneidparameter eine geeignete Kennlinie für die Beziehung zwischen detektierter Laserleistung und Fokuslage auswählen. In one embodiment, the control device is designed or programmed, based on a predetermined relationship between the detected laser power and the distance between the focus position of the laser beam to the top of the workpiece set the desired value so that the focal position of the laser beam has a desired, predetermined distance from the top of the workpiece , Depending on the application, the optimum focus position, ie the optimum distance of the focus position from the top of the workpiece, can vary. On the basis of the predetermined relationship (characteristic), which can be determined eg in previous test cutting processes, the Control to a defined, different from the top of the workpiece focus position done. The predetermined relationship (characteristic curve) is typically stored in a memory device associated with the control device (eg in the form of a table or the like). It goes without saying that, if necessary, a plurality of characteristic curves can be stored in the memory device, which were recorded at respectively different cutting parameters. In this case, the control device can select a suitable characteristic curve for the relationship between the detected laser power and the focus position on the basis of the cutting parameters assigned to a respective laser cutting process.
Bei einer Weiterbildung ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, den Sollwert in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit der mittels der In a further development, the control device is designed or programmed, the desired value as a function of a speed of the means of
Antriebseinrichtung erzeugten Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf und dem Werkstück festzulegen. Der Anteil der zurück reflektierten Laserleistung hängt von der Vorschubgeschwindigkeit beim Laserschneiden ab, so dass es günstig ist, wenn für die Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung und der Drive device defined relative movement between the laser cutting head and the workpiece set. The proportion of the laser power reflected back depends on the feed rate in the laser cutting, so that it is favorable for the relationship between the detected laser power and the
Fokuslage mehrere Kennlinien bei jeweils unterschiedlichen Focus position several characteristics with different ones
Vorschubgeschwindigkeiten ermittelt und in der Regeleinrichtung oder an einer anderen Stelle hinterlegt werden, an der ein Zugriff durch die Regeleinrichtung erfolgen kann. Feed rates are determined and stored in the control device or at another point at which access can be made by the control device.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Regeleinrichtung ausgebildet bzw. In a further embodiment, the control device is designed or
programmiert, zur Regelung der detektierten Laserleistung auf den Sollwert mindestens einen Parameter des Laserschneidprozesses zu verändern, welcher die Fokuslage des Laserstrahls relativ zum Werkstück beeinflusst. Da der Laserstrahl aus dem Laserschneidkopf fokussiert austritt, kann die Fokuslage beispielsweise dadurch verändert werden, dass der Abstand zwischen dem Laserschneidkopf oder der Fokussieroptik im Schneidkopf und dem Werkstück verändert wird. Aber auch andere Parameter des Laserschneid prozesses können als Stellgrößen verwendet werden, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit oder die Strahlquellen- Leistung. programmed to control the detected laser power to the target value to change at least one parameter of the laser cutting process, which affects the focus position of the laser beam relative to the workpiece. Since the laser beam emerges focused from the laser cutting head, the focus position can be changed, for example, by changing the distance between the laser cutting head or the focusing optics in the cutting head and the workpiece. But other parameters of the laser cutting process can be used as manipulated variables, for example, the feed rate or the beam source power.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Laserschneidmaschine zusätzlich eine Auskoppeleinrichtung zur Auskopplung der zurück reflektierten Laserstrahlung aus dem Strahlengang des Laserstrahls. Auf diese Weise kann eine so genannte koaxiale Detektion erfolgen, d.h. es kann die in den Strahlengang des Laserstrahls zurück reflektierte Laserstrahlung ausgekoppelt und detektiert werden. Es versteht sich aber, dass die zurück reflektierte Strahlungsleistung auch auf andere Weise detektiert werden kann, beispielsweise indem die momentane Bearbeitungsstelle, an welcher der Laserstrahl auf das Werkstück trifft, mittels koaxial ringförmig um den Bearbeitungskopf angeordneten Detektors beobachtet wird. In a further embodiment, the laser cutting machine additionally comprises a decoupling device for decoupling the back-reflected laser radiation from the beam path of the laser beam. In this way, a so-called coaxial detection can take place, ie, the laser radiation reflected back into the beam path of the laser beam can be decoupled and detected. However, it is understood that the radiation power reflected back can also be detected in another way, for example by observing the instantaneous machining location at which the laser beam strikes the workpiece by means of a detector arranged coaxially annularly around the machining head.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Auskoppeleinrichtung als ein unter einem Winkel zur Laserstrahlachse ausgerichteter Scraper-Spiegel ausgebildet. DerIn an advantageous development, the decoupling device is designed as a scraper mirror aligned at an angle to the laser beam axis. Of the
Scraper-Spiegel ermöglicht auf besonders vorteilhafte Weise eine Auskopplung der vom Werkstück benachbart zum Schnittspalt zurück reflektierten Laserstrahlung, da die zurück reflektierte Laserstrahlung von den Flanken bzw. vom Rand der Scraper mirror allows in a particularly advantageous manner a decoupling of the workpiece adjacent to the cutting gap back reflected laser radiation, since the reflected back laser radiation from the edges or from the edge of the
Intensitätsverteilung des Laserstrahls auf dem Werkstück stammt, von der Intensity distribution of the laser beam on the workpiece originates from the
Strahlachse beabstandet ist und mittels eines geeignet positionierten Scraper- Spiegels auf einfache Weise aus dem Strahlengang ausgekoppelt werden kann. Beam axis is spaced and can be coupled out of the beam path in a simple manner by means of a suitably positioned scraper mirror.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der (Leistungs-)Detektor ein In another embodiment, the (power) detector is on
thermoelektrischer Detektor, d.h. ein Detektor, welcher zur Leistungsmessung den thermoelektrischen Effekt (Seebeck-Effekt) nutzt. Schnelle Leistungsdetektoren können insbesondere durch die Verwendung dünner Schichten realisiert werden, z.B. in Form von Atomlagendetektoren. Derartige Detektoren ermöglichen eine Erfassung der detektierten Laserleistung mit einer hohen Zeitauflösung und somit eine besonders schnelle Regelung des Laserschneidprozesses. thermoelectric detector, i. a detector which uses the thermoelectric effect (Seebeck effect) to measure power. In particular, fast power detectors can be realized by the use of thin layers, e.g. in the form of nuclear detectors. Such detectors enable a detection of the detected laser power with a high time resolution and thus a particularly fast control of the laser cutting process.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschlie- ßende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Es zeigen: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laserschneidmaschine beim schneidenden Bearbeiten eines Werkstücks, Fig. 2a, b schematische Darstellungen eines Strahlprofils sowie einer Show it: a schematic representation of an embodiment of a laser cutting machine according to the invention in the cutting machining of a workpiece, Fig. 2a, b are schematic representations of a beam profile and a
Intensitätsverteilung des Laserstrahls an der Oberfläche des Werkstücks bei zwei unterschiedlichen Fokuslagen, eine schematische Darstellung eines Laserschneidkopfs, der einen Detektor für von dem Werkstück zurück reflektierte Laserstrahlung aufweist, ein Schaubild der mittels des Detektors gemessenen Laserleistung in Abhängigkeit von der Fokusposition des Laserstrahls, sowie eine schematische Darstellung eines Regelkreises zur Regelung der Fokuslage des Laserstrahls auf einen Sollwert.  Intensity distribution of the laser beam at the surface of the workpiece at two different focal positions, a schematic representation of a laser cutting head having a detector for laser radiation reflected back from the workpiece, a graph of the laser power measured by the detector as a function of the focus position of the laser beam, and a schematic Representation of a control loop for controlling the focus position of the laser beam to a target value.
Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine in Form einer Laserschneidmaschine 1 zum Laserschneiden mit einem CCVLaser oder einem Festkörperlaser als Strahlerzeuger 2, einem Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5. Ein Strahlengang 3 des Laserschneidstrahls 6 wird über eine Strahlführung mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem C02-Laser oder mit Hilfe eines Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 4 geführt. Der 1 shows a machine tool in the form of a laser cutting machine 1 for laser cutting with a CCV laser or a solid-state laser as a beam generator 2, a laser processing head 4 and a workpiece support 5. A beam path 3 of the laser cutting beam 6 via a beam guide by means of (not shown) deflection of the C0 2 laser or guided by a light guide cable from the solid-state laser to the laser processing head 4. Of the
Schneidstrahl 6 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 4 angeordneten Cutting beam 6 is arranged by means of a machining head 4
Fokussieroptik fokussiert und im vorliegenden Beispiel senkrecht zur Oberfläche 8a eines Werkstücks 8 in Form eines Blechs ausgerichtet, d.h. die Strahlachse (optische Achse) des aus dem Laserbearbeitungskopf 4 austretenden Laserstrahls 6 verläuft in Z-Richtung senkrecht zum Werkstück 8, das für die schneidende Bearbeitung an der Werkstückauflage 5 gelagert ist, welche eine Bearbeitungsebene (XY-Ebene) bildet.  Focusing optics focused and aligned in the present example perpendicular to the surface 8a of a workpiece 8 in the form of a sheet, i. the beam axis (optical axis) of the laser beam 6 emerging from the laser processing head 4 extends in the Z direction perpendicular to the workpiece 8, which is mounted on the workpiece support 5 for the cutting operation, which forms a working plane (XY plane).
Zum Laserschneiden des Werkstücks 8 wird mit dem Laserstrahl 6 zunächst eingestochen, d.h. das Werkstück 8 wird an einer Stelle punktförmig aufgeschmolzen oder oxidiert und die hierbei entstehende Schmelze wird ausgeblasen. Nachfolgend werden der Laserstrahl 6 und das Werkstück 8 relativ zueinander bewegt, so dass eine zweidimensionale Bearbeitungsbahn in Form eines durchgängigen Schnittspalts 9 gebildet wird, entlang derer der Laserstrahl 6 das Werkstück 8 durchtrennt. Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden können durch Hinzufügen eines Gases unterstützt werden. Als Schneidgase 10 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Welches Gas letztendlich verwendet wird, ist davon abhängig, welche Materialien geschnitten und welche Qualitätsansprüche an das Werkstück 8 gestellt werden. Entstehende Partikel und Gase können mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 11 abgesaugt werden, welche mit einer Absaugkammer verbunden ist, die sich unter der Werkstückauflage 5 befindet. For laser cutting of the workpiece 8 is first pierced with the laser beam 6, ie, the workpiece 8 is melted point-shaped or oxidized at one point and the resulting melt is blown out. following the laser beam 6 and the workpiece 8 are moved relative to each other, so that a two-dimensional processing path is formed in the form of a continuous cutting gap 9, along which the laser beam 6, the workpiece 8 is severed. Both grooving and laser cutting can be assisted by adding a gas. As cutting gases 10 oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used. Which gas is ultimately used depends on which materials are cut and what quality requirements are placed on the workpiece 8. Resulting particles and gases can be sucked by means of a suction device 11, which is connected to a suction chamber, which is located below the workpiece support 5.
Um eine Bearbeitung des Werkstücks 8 entlang einer zweidimensionalen In order to process the workpiece 8 along a two-dimensional
Bearbeitungsbahn (entsprechend einem Schnittspalt 9) in der XY-Ebene Machining path (corresponding to a kerf 9) in the XY plane
durchzuführen, ist der Bearbeitungskopf 4 an einem sich in Y-Richtung to perform, the machining head 4 is at a in the Y direction
erstreckenden Portal 12 mittels einer herkömmlichen Antriebseinheit 7b linear verschiebbar geführt, wobei der Bearbeitungskopf 4 typischer Weise über die gesamte Breite der Werkstückauflage 5 bzw. des Werkstücks 8 bewegt werden kann. Das Portal 12 ist mittels einer herkömmlichen Antriebseinheit 7a (z.B. einem Linearantrieb) in X-Richtung verschiebbar, so dass der Laserbearbeitungskopf 4 auch über die gesamte Länge der Werkstückauflage 5 bewegbar ist. Der extending portal 12 by means of a conventional drive unit 7b guided linearly displaceable, wherein the machining head 4 typically over the entire width of the workpiece support 5 and the workpiece 8 can be moved. The portal 12 is displaceable in the X direction by means of a conventional drive unit 7a (for example a linear drive), so that the laser processing head 4 can also be moved over the entire length of the workpiece support 5. Of the
Bearbeitungskopf 4 ist im vorliegenden Beispiel zusätzlich mittels einer weiteren Antriebseinheit 7c in Z-Richtung, d.h. senkrecht zum Werkstück 8 beweglich, um die Fokusiage des fokussierten Laserstrahls 6 beim Laserschneiden verändern zu können. Processing head 4 is in the present example additionally by means of another drive unit 7c in the Z direction, i. perpendicular to the workpiece 8 movable to change the Fokusiage of the focused laser beam 6 during laser cutting can.
Fig. 2a,b zeigen ein Detail des Laserbearbeitungskopfs 4 und des Werkstücks 8 bei zwei unterschiedlichen Fokuslagen des Laserstrahls 6. Die Fokuslage ist hierbei durch die minimale Ausdehnung (Strahltaille) des Laserstrahls in einer Ebene senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung definiert. In Fig. 2a befindet sich der Fokus des Laserstrahls 6 in Laserstrahlrichtung genau an der Oberseite 8a des Werkstücks 8, was nachfolgend (willkürlich) als Null-Lage definiert wird, d.h. bei der in Fig. 2a gezeigten Fokuslage gilt ZF = 0. In Fig. 2b befindet sich die Strahltaille und damit die Fokuslage in einem Abstand d vom Werkstück 8, d.h. es gilt ZF = d. Stimmt die Fokuslage nicht mit der in Fig. 2a gezeigten Null-Lage überein, trifft der Laserstrahl 6 nicht im Bereich seiner geringsten Ausdehnung auf das Werkstück 8, sondern mit einem entsprechend vergrößerten Durchmesser (vgl. Fig. 2b). Entsprechend ist die Breite des Fig. 2a, b show a detail of the laser processing head 4 and the workpiece 8 at two different focus positions of the laser beam 6. The focus position is defined here by the minimum extent (beam waist) of the laser beam in a plane perpendicular to the beam propagation direction. In Fig. 2a, the focus of the laser beam 6 is located in the laser beam direction exactly at the top 8a of the workpiece 8, which is defined below (arbitrarily) as a zero position, ie in the focal position shown in Fig. 2a Z F = 0 applies. In Fig. 2b is the beam waist and thus the focus position at a distance d from the workpiece 8, that is Z F = d. If the focus position does not coincide with the zero position shown in FIG. 2a, the laser beam 6 does not impinge on the workpiece 8 in the region of its smallest extent, but with a correspondingly enlarged diameter (see FIG. Accordingly, the width of the
Schnittspalts ai in Fig. 2a minimal und somit geringer als die Schnittspaltbreite a2 bei dem in Fig. 2b gezeigten Fall (ai < a2). Wie in Fig. 2a, b ebenfalls zu erkennen ist, weist der Laserstrahl 6 eine (zum Beispiel Gauss-förmige) Intensitätsverteilung , l2 an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 auf, deren geometrische Ausdehnung größer ist als die jeweilige Schnittspaltbreite ai, a2. Die Laserstrahlung bzw. Laserleistung am Rand der Intensitätsverteilung \ , l2 (aus den schraffiert dargestellten Bereichen) trägt somit nicht zur Ausbildung des Cut gap ai in Fig. 2a minimal and thus less than the kerf width a 2 in the case shown in Fig. 2b (ai <a 2 ). As can also be seen in FIGS. 2 a , b, the laser beam 6 has a (for example Gaussian) intensity distribution, l 2, on the upper side 8 a of the workpiece 8, the geometric extent of which is greater than the respective kerf width ai, a 2 , The laser radiation or laser power at the edge of the intensity distribution \, l 2 (from the hatched areas) thus does not contribute to the formation of the
Schnittspalts 9 bei wird zumindest teilweise in den Strahlengang des Laserstrahls 6 zurück reflektiert und kann zur Bestimmung der Fokuslage des Laserstrahls 6 dienen. Cutting gap 9 at is at least partially reflected back into the beam path of the laser beam 6 and can be used to determine the focus position of the laser beam 6.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 3 eine Möglichkeit zur Detektion der von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 (aus den in Fig. 2a, b schraffierten Bereichen) zurück reflektierten Laserstrahlung 13a, 13b beschrieben, die innerhalb des A possibility for detecting the laser radiation 13a, 13b reflected back from the upper side 8a of the workpiece 8 (from the areas hatched in FIG. 2a, b), which are reflected within the laser beam 13a, 13b, will be described below with reference to FIG
Laserschneid kopfs 4 erfolgt. Der Laserschneidkopf 4 weist einen Umlenkspiegel 15 zur Umlenkung des von der Strahlquelle 2 entlang einer Strahlachse 20 zugeführten Laserstrahls 6 in Richtung auf das Werkstück 8 auf. Eine dem Umlenkspiegel 15 nachgeordnete Fokussierlinse 16 dient der Fokussierung des Laserstrahls 6 auf das Werkstück 8. Die Fokussierung ist in Fig. 3 nicht zu erkennen, da nur die Strahlachse 20 gezeigt ist. Eine herkömmliche Antriebsei nrichtung 17 (z.B. ein Linearmotor oder dergleichen) ermöglicht eine Verschiebung der Fokussierlinse 16 und somit eine Veränderung der Fokuslage ZF des Laserstrahls 6 in Z-Richtung. Laser cutting head 4 is done. The laser cutting head 4 has a deflection mirror 15 for deflecting the laser beam 6 fed from the beam source 2 along a beam axis 20 in the direction of the workpiece 8. A focusing lens 16 arranged downstream of the deflecting mirror 15 serves to focus the laser beam 6 on the workpiece 8. The focusing can not be seen in FIG. 3, since only the beam axis 20 is shown. A conventional driving device 17 (for example, a linear motor or the like) allows the focusing lens 16 to be displaced and thus a change in the focal position ZF of the laser beam 6 in the Z direction.
Die von den beiden Rändern des Schnittspalts 9 zurück reflektierte Laserstrahlung 13a, 13b durchläuft die Fokussierlinse 16 sowie den Umlenkspiegel 15 und trifft auf einen im Strahlengang 3 angeordneten planen Scraper-Spiegel 19, der unter einem Winkel α von 45° zur Laserstrahlachse 20 ausgerichtet (verkippt) ist. Der Scraper- Spiegel 19 weist eine zentrische Durchtritts-Öffnung auf, deren Durchmesser im vorliegenden Beispiel so bemessen ist, dass dieser mindestens das ca. 1 ,5-fache des maximalen Durchmessers des Laserstrahls 6 beträgt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Laserstrahl 6 ungehindert durch die Durchtritts-Öffnung des Scraper-Spiegels 19 hindurch propagieren kann. Die vom Werkstück 8 zurück reflektierte Laserstrahlung 13a, 13b wird hingegen aus dem Strahlengang des Laserstrahls 6 unter einem Winkel von 90° ausgekoppelt und trifft auf einen Detektor 18. Bei dem Detektor 18 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um einen schnellen Leistungs-Detektor (Leistungs-Messkopf, z.B. in Form eines Atomlagen-Detektors), welcher die Laserleistung PL,R mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst. Das The laser radiation 13a, 13b reflected back from the two edges of the cutting gap 9 passes through the focusing lens 16 and the deflecting mirror 15 and impinges on a plane scraper mirror 19 arranged in the beam path 3 which is aligned (tilted) at an angle α of 45 ° to the laser beam axis 20 ). The scraper Mirror 19 has a centric passage opening whose diameter in the present example is dimensioned such that it is at least approximately 1.5 times the maximum diameter of the laser beam 6. In this way it is ensured that the laser beam 6 can propagate unhindered through the passage opening of the scraper mirror 19 therethrough. By contrast, the laser radiation 13a, 13b reflected back from the workpiece 8 is coupled out of the beam path of the laser beam 6 at an angle of 90 ° and impinges on a detector 18. The detector 18 in the present example is a fast power detector (power Measuring head, eg in the form of an atomic layer detector), which detects the laser power P L , R with high temporal resolution. The
Messp nzip des Leistungs-Detektors 18 beruht in diesem Beispiel auf dem thermoelektrischen Effekt. Messp nzip the power detector 18 is based in this example on the thermoelectric effect.
Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der (integral) mittels des Detektors 18 gemessenen Laserleistung PL,R in Abhängigkeit von der Fokuslage Z . Wie in Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, weist die detektierte Laserleistung PL,R ein Minimum PL,R,MIN bei einer Fokuslage ZF = 0 auf, bei welcher sich der Laserstrahlfokus an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet (vgl. Fig. 2a). In diesem Fall ist sowohl die Schnittspaltbreite ai als auch die von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 zurück reflektierte FIG. 4 shows the dependence of the laser power P L , R (integrally) measured by the detector 18 as a function of the focal position Z. FIG. As can be clearly seen in FIG. 4, the detected laser power P L , R has a minimum PL, R, MIN at a focal position Z F = 0 at which the laser beam focus is located on the upper side 8a of the workpiece 8 (cf. Fig. 2a). In this case, both the kerf width ai and the back surface 8a of the workpiece 8 are reflected
Laserstrahlung 13a, 13b minimal. Bei dem in Fig. 2b dargestellten Fall, bei dem die Fokuslage ZF sich in einem von Null verschiedenen Abstand d von der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet, ist die zurück reflektierte Laserleistung PL,R hingegen größer, und zwar um einen Betrag APL,R. Ebenso ist die zurück reflektierte Laser radiation 13a, 13b minimal. In the case shown in Fig. 2b, in which the focal position Z F is at a non-zero distance d from the top 8a of the workpiece 8, the back-reflected laser power P L , R is greater, namely by an amount AP L , R. Likewise, the back is reflected
Laserleistung PL,R größer, wenn sich die Fokuslage ZF unterhalb der Oberseite 8a des Werkstücks 8 befindet. Laser power P L, R larger when the focus position Z F is below the top 8a of the workpiece 8.
Die in Fig. 4 gezeigte Beziehung zwischen der zurück reflektierten Laserleistung PL,R und der Fokuslage Z kann vor der Durchführung des Laserschneidprozesses anhand von Testmessungen ermittelt werden, bei denen die Fokuslage ZF durch Verschiebung der Fokussierlinse 16 in Z-Richtung mittels der dieser zugeordneten Antriebseinrichtung 17 und/oder durch Verschiebung des Laserschneidkopfs 4 in Z- Richtung mittels des diesem zugeordneten Antriebs 7c variiert wird. Das Minimum der detektierten Laserleistung wird hierbei derjenigen Fokuslage ZF = 0 zugeordnet, bei welcher der Laserstrahl 6 auf die Oberseite 8a des Werkstücks 8 fokussiert ist. Da die in Fig. 4 gezeigte Beziehung von der (instantanen) Vorschubgeschwindigkeit v (vgl. Fig. 1) abhängt, mit welcher der Laserstrahl 6 über das Werkstück 8 bewegt wird, können an einem Testwerkstück mehrere Kennlinien bei jeweils The relationship between the back-reflected laser power P L , R and the focus position Z shown in FIG. 4 can be determined before carrying out the laser cutting process on the basis of test measurements in which the focus position Z F is shifted by moving the focusing lens 16 in the Z direction by means of this associated drive means 17 and / or by displacement of the laser cutting head 4 in the Z direction by means of the associated drive 7c is varied. In this case, the minimum of the detected laser power is assigned to that focal position Z F = 0 at which the laser beam 6 is focused on the upper side 8 a of the workpiece 8. Since the relationship shown in Fig. 4 depends on the (instantaneous) feed rate v (see Fig. 1) with which the laser beam 6 is moved over the workpiece 8, a plurality of characteristic curves can be produced at a test workpiece
unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten v gemessen werden, um den jeweiligen Zusammenhang zwischen der zurück reflektierten Laserleistung PL,R und der Fokuslage ZF abzubilden. Es versteht sich, dass eine entsprechende Aufnahme von mehreren Kennlinien auch für weitere Schneidparameter erfolgen kann, welche einen (signifikanten) Einfluss auf die Beziehung zwischen reflektierter Laserleistung PL,R und Fokuslage ZF haben. Different feed rates v are measured to reflect the respective relationship between the reflected back laser power P L , R and the focus position Z F. It is understood that a corresponding recording of several characteristic curves can also be carried out for further cutting parameters which have a (significant) influence on the relationship between reflected laser power P L , R and focus position Z F.
Die jeweiligen Kennlinien können in einer Speichereinrichtung hinterlegt werden, die Teil einer in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung 14 ist, welche Regelungs- sowie Steuerungsaufgaben für die Laserschneidmaschine 1 übernimmt. Die The respective characteristic curves can be stored in a memory device which is part of a control device 14 shown in FIG. 1, which performs control and control tasks for the laser cutting machine 1. The
Regeleinrichtung 14 kann als Hardware-Komponente (Computer) mit geeignet angepasster Software oder auf andere Weise (z.B. als programmierbare Hardware- Komponente in Form eines„Field Programmable Gate Arrays", FPGA, etc.) ausgebildet sein. Die Regeleinrichtung 14 ist typischer Weise zur Ausführung eines Bearbeitungsprogramms ausgelegt, welches die Bewegung des Control device 14 can be embodied as a hardware component (computer) with suitably adapted software or in another manner (for example as a programmable hardware component in the form of a "Field Programmable Gate Array", FPGA, etc.) Execution of a machining program designed which the movement of
Laserbearbeitungskopfes 4 zur Ausbildung einer gewünschten Schnittkontur (eines Schnittspalts 9 mit gewünschter Geometrie) an dem Werkstück 8 steuert bzw. regelt. Laser processing head 4 for forming a desired cutting contour (a cutting gap 9 with desired geometry) on the workpiece 8 controls or regulates.
Die Regeleinrichtung 14 kann auch für eine Regelung des Laserschneidprozesses zur Erzielung eines verbesserten Schneidergebnisses (z.B. zum Erhalt von möglichst gratfreien Schnittkanten an dem Schnittspalt 9) dienen, wie nachfolgend anhand eines in Fig. 5 gezeigten Regelkreises beschrieben wird, dessen Komponenten Teile der Laserschneidmaschine 1 bilden. Als Regelgröße dient die zurück reflektierte Laserleistung PL,R (vgl. Fig. 4). Für diese Regelgröße wird zunächst ein Sollwert PL.R.SOLL festgelegt, welcher im vorliegenden Beispiel mit dem Minimum PL, R MIN der zurück reflektierten Laserleistung PL,R übereinstimmt, d.h. es soll eine Regelung auf eine minimale Schnittspaltbreite bzw. auf eine Fokuslage an der Oberseite (ZF =0) des Werkstücks 8 erfolgen. Mit Hilfe des Detektors 18 als Messglied wird die instantan zurück reflektierte Laserleistung PLIR, IST erfasst und einem Regler 21 zugeführt, welcher z.B. in der Regeleinrichtung 14 implementiert sein kann. Der Regler 21 ist ausgelegt, die Regeldifferenz, d.h. die Abweichung PL,R,IST - PL, ,SOLL zu minimieren. The regulating device 14 can also be used to control the laser cutting process to achieve an improved cutting result (eg to obtain burr-free cut edges at the kerf 9), as will be described below with reference to a control loop shown in FIG. 5 whose components form parts of the laser cutting machine 1 , The control variable used is the laser power P L , R reflected back (see FIG. 4). For this controlled variable, first of all a setpoint value PL.R.SOLL is set which, in the present example, coincides with the minimum P L , R MIN of the laser power P L , R reflected back, ie it is intended to control to a minimum kerf width or to a focus position at the top (Z F = 0) of the workpiece 8 done. With the aid of the detector 18 as a measuring element, the instantaneously reflected back laser power P LI R, IST is detected and fed to a controller 21, which may be implemented in the control device 14, for example. Of the Controller 21 is designed to minimize the control difference, ie the deviation PL, R, IST - PL,, SOLL.
Zu diesem Zweck können unterschiedliche Stellgrößen des Laserschneidprozesses verändert werden, insbesondere solche Stellgrößen, welche einen (direkten oder indirekten) Einfluss auf die Fokuslage ZF des Laserstrahls 6 haben. Beispielsweise kann der Regler 21 die Antriebseinrichtung 17 der Fokussierlinse 16 oder die Antriebseinrichtung 7c zur Bewegung des Laserschneidkopfs 4 in Z-Richtung ansteuern, um den Laserschneidprozess P (als Regelstrecke) so zu beeinflussen, dass die Regelabweichung, d.h. die Differenz zwischen gemessener zurück reflektierter Laserleistung PL,R,IST und dem Sollwert PL.R.SOLL in Richtung auf eine Minimum geändert wird. Es versteht sich, dass auch Parameter des For this purpose, different manipulated variables of the laser cutting process can be changed, in particular those manipulated variables which have a (direct or indirect) influence on the focal position Z F of the laser beam 6. For example, the controller 21 can drive the drive device 17 of the focusing lens 16 or the drive device 7c for moving the laser cutting head 4 in the Z direction in order to influence the laser cutting process P (as a controlled system) such that the control deviation, ie the difference between measured back reflected laser power P L , R, IST and the setpoint PL.R.SOLL is changed towards a minimum. It is understood that also parameters of
Laserschneidprozesses, welche die Fokuslage ZF nur indirekt beeinflussen, z.B. die Vorschubgeschwindigkeit v sowie die Leistung PL,Q der Strahlungsquelle (vgl. Fig. 1 ) in die Regelung einbezogen werden können. Laser cutting process, which affect the focus position Z F only indirectly, for example, the feed rate v and the power P L , Q of the radiation source (see Fig. 1) can be included in the scheme.
Der Sollwert PL.R.SOLL kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung The setpoint PL.R.SOLL may vary depending on the application
(Blechdicke, Geometrie der zu schneidenden Konturen, Art des zu schneidenden Materials, etc.) so festgelegt werden, dass ein gratfreier Schnitt erfolgt. Es versteht sich, dass die Regelung nicht zwingend auf das Minimum an reflektierter (Sheet thickness, geometry of the contours to be cut, type of material to be cut, etc.) are set so that a burr-free cut takes place. It is understood that the scheme is not necessarily reflected to the minimum
Laserleistung PL.R.MIN erfolgen muss: Wenn definiert defokussiert geschnitten werden soll, kann eine Regelung auf einen definierten Sollwert der rückreflektierten  Laser power PL.R.MIN must be done: If defined defocused cut should be able to control to a defined setpoint of the back-reflected
Laserleistung PL.R.SOLL erfolgen, der um einen vorgegebenen Betrag APL,R größer als der minimale Wert PL.R.MIN ist. Ist die bei einer jeweiligen Anwendung für einen gratfreien Schnitt bzw. eine hohe Schnittqualität erforderliche Fokuslage ZF bekannt, so kann die Festlegung des Sollwertes PL,R.SOLL hierbei anhand der in Fig. 4 gezeigten Beziehung erfolgen. Laser power PL.R.SOLL be greater than the minimum value PL.R.MIN by a predetermined amount AP L , R is greater. If the focal position Z F required for a burr-free cut or a high quality of cut is known in a particular application, then the definition of the desired value PL, R.SOLL can take place based on the relationship shown in FIG.
Es versteht sich, dass auf die in Fig. 4 gezeigte Beziehung nicht zwingend zurück gegriffen werden muss, wenn eine direkte Beziehung zwischen optimalem It should be understood that the relationship shown in FIG. 4 need not necessarily be resorted to when a direct relationship between optimal
(gratfreiem) Schneidergebnis und Sollwert PL.R.SOLL der zurück reflektierten (burr-free) cutting result and setpoint PL.R.SOLL which reflected back
Laserleistung PL,R bekannt ist. Beispielsweise kann für den Fall, dass eine minimale Schnittspaltbreite bzw. eine Fokuslage an der Oberseite 8a des Werkstücks 8 (ZF = 0) gewünscht ist, dem Regler 21 der Sollwert PL,R,SOLL nicht von außen vorgegeben werden, sondern dem Regler 21 kann die Sollwert-Vorgabe gemacht werden, dass der Istwert der reflektierten Laserleistung PL,R.IST minimiert werden soll. Laser power P L , R is known. For example, in the event that a minimum kerf width or a focal position on the upper side 8a of the workpiece 8 (Z F = 0) is desired, the controller 21 does not specify the desired value PL, R, SOLL from the outside but the controller 21, the setpoint specification can be made that the actual value of the reflected laser power PL, R.IST should be minimized.
Auf die in Fig. 4 gezeigte Beziehung muss auch nicht zurück gegriffen werden, wenn zunächst in einem Testschnitt der Wertebereich der zurück reflektierten Laserleistung PL,R ermittelt wird, in dem der Schneidprozess zu einer gratfreien Schnittkante führt. Zu diesem Zweck kann bei dem Testschnitt der Abstand zwischen der Fokuslage ZL zur Oberseite 8a des (Test-)werkstücks 8 variiert sowie die Gratbildung am It is not necessary to resort to the relationship shown in FIG. 4 if the value range of the back-reflected laser power P L , R in which the cutting process leads to a burr-free cut edge is first determined in a test cut. For this purpose, in the test section, the distance between the focal position Z L to the top 8a of the (test) workpiece 8 varies and the burr formation on
Schnittspalt beispielsweise durch einen Bediener oder einen (optischen) Sensor ermittelt werden. Als Sollwert PL,R,SOLL für die reflektierte Laserleistung PL,R kann in diesem Fall beispielsweise der Mittelwert des bei dem Testschnitt ermittelten Cutting gap can be determined for example by an operator or an (optical) sensor. In this case, for example, the mean value of the value determined during the test cut can be used as desired value PL, R, SET for the reflected laser power P L , R
Wertebereichs festgelegt werden, bei dem keine Gratbildung auftritt. Value range at which no burring occurs.
Es versteht sich, dass eine Regelung des Laserschneidprozesses auf die oben beschriebene Weise nicht nur bei einer Laserschneidmaschine durchgeführt werden kann, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Vielmehr kann die oben beschriebene Regelung auch an einer Laserschneidmaschine durchgeführt werden, bei welcher das It is understood that control of the laser cutting process in the above-described manner can not be performed only on a laser cutting machine as shown in FIG. 1. Rather, the control described above can also be carried out on a laser cutting machine in which the
Werkstück nicht ruht, sondern in mindestens einer Raumrichtung bewegt wird. Auch ist der oben beschriebene Regelungsprozess nicht auf Laserschneidmaschinen zur Bearbeitung von im Wesentlichen plattenförmigen Werkstücken beschränkt. Workpiece does not rest, but is moved in at least one spatial direction. Also, the control process described above is not limited to laser cutting machines for machining substantially plate-shaped workpieces.
Vielmehr kann auch eine Detektion der an der Oberseite eines im Wesentlichen rohrförmigen oder eines dreidimensional variabel geformten Werkstücks reflektierten Laserstrahlung durchgeführt werden. Rather, a detection of the laser radiation reflected at the top of a substantially tubular or a three-dimensionally variably shaped workpiece can also be carried out.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Regeln eines Laserschneidprozesses, umfassend die Schritte: A method of controlling a laser cutting process, comprising the steps of:
Laserschneiden eines Werkstücks (8) mittels eines fokussierten Laserstrahls (6) unter Ausbildung eines Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8),  Laser cutting a workpiece (8) by means of a focused laser beam (6), forming a cutting gap (9) on the workpiece (8),
Detektieren der Laserleistung (PL.R) von beim Laserschneiden von der Oberfläche (8a) des Werkstücks (8) benachbart zum Schnittspalt (9) zurück reflektierter Laserstrahlung (13a, 13b), sowie  Detecting the laser power (PL.R) of laser radiation (13a, 13b) reflected back in laser cutting from the surface (8a) of the workpiece (8) adjacent to the kerf (9), and
Regeln der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf einen Sollwert (PL,R,SOLL). bei dem die Laserleistung (PL,R) einen minimalen Wert (PL.R.SOLL = PL,R,MIN) annimmt oder eine vorgegebene Differenz (APL,R) zu dem minimalen Wert (PL,R,MIN) aufweist. Controlling the detected laser power (PL.R.IST) to a setpoint (PL, R, SOLL). wherein the laser power (PL, R) assumes a minimum value (PL.R.SOLL = PL, R, MIN) or has a predetermined difference (AP L , R) to the minimum value (PL, R, MIN).
Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem in einem vorausgehenden Schritt eine Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung (PR.L) und dem Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) bestimmt wird und anhand der Beziehung der Sollwert (PL.R.SOLL) SO festgelegt wird, dass die Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) einen gewünschten Abstand (d) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) aufweist. A method according to claim 1, wherein in a preceding step, a relationship between the detected laser power (PR.L) and the distance (d) of the focus position (Z L ) of the laser beam (6) to the top surface (8a) of the workpiece (8) is determined and based on the relationship of the target value (PL.R.SOLL) SO, that the focal position (Z L ) of the laser beam (6) has a desired distance (d) to the top (8a) of the workpiece (8).
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Beziehung für unterschiedliche The method of claim 2, wherein the relationship is different
Vorschubgeschwindigkeiten (v) zwischen dem Laserstrahl (6) und dem Werkstück (8) bei der Ausbildung des Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8) bestimmt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem in einem vorausgehenden Schritt ein  Feed speeds (v) between the laser beam (6) and the workpiece (8) in the formation of the cutting gap (9) on the workpiece (8) is determined. 4. The method of claim 1, wherein in a preceding step
Testschnitt an einem Werkstück (8) unter Ausbildung eines Schnittspalts (9) durchgeführt wird, wobei der Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) variiert wird, und wobei als Sollwert Test cut on a workpiece (8) to form a cutting gap (9) is performed, wherein the distance (d) of the focal position (Z L ) of the laser beam (6) to the top (8a) of the workpiece (8) is varied, and wherein setpoint
(PL,R,SOLL) ein Wert der reflektierten Laserleistung (PL,R) festgelegt wird, bei dem der Schnittspalt (9) eine gratfreie Kante aufweist. (PL, R, SOLL) a value of the reflected laser power (P L, R ) is set, in which the kerf (9) has a burr-free edge.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als Sollwert (PL,R,SOLL) ein Mittelwert eines Wertebereichs der reflektierten Laserleistung (PL,R) festgelegt wird, bei dem der bei dem Testschnitt gebildete Schnittspalt (9) eine gratfreie Kante aufweist. 5. The method of claim 4, wherein the setpoint value (PL, R, SOLL) is an average of a value range of the reflected laser power (P L, R) is determined, wherein the cutting gap formed in the test cut (9) has a burr-free edge.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf den Sollwert (PL.R.SOLL) mindestens ein Parameter des Laserschneidprozesses verändert wird, welcher die Fokuslage (ZF) des Laserstrahls (6) beeinflusst. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein for controlling the detected laser power (PL.R.IST) to the target value (PL.R.SOLL) at least one parameter of the laser cutting process is changed, which the focus position (Z F ) of the laser beam (6) influenced.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vom 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the from
Werkstück (8) zurück reflektierte Laserstrahlung (13a, 13b) zur Detektion mittels eines Auskoppelelements ( 9) aus dem Strahlengang (3) des Laserstrahls (6) ausgekoppelt wird.  Workpiece (8) back reflected laser radiation (13a, 13b) for detection by means of a decoupling element (9) from the beam path (3) of the laser beam (6) is decoupled.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem als Auskoppelelement ein unter einem 8. The method according to claim 7, wherein as a decoupling element under a
Winkel (a) zur Laserstrahlachse (20) ausgerichteter Scraper-Spiegel (19) dient. 9. Laserschneidmaschine (1) zum Laserschneiden von Werkstücken (8), umfassend: einen Laserschneidkopf (4) zum Ausrichten eines Laserstrahls (6) auf das  Angle (a) to the laser beam axis (20) aligned scraper mirror (19) is used. 9. A laser cutting machine (1) for laser cutting workpieces (8), comprising: a laser cutting head (4) for aligning a laser beam (6) on the
Werkstück (8),  Workpiece (8),
eine Fokussiereinrichtung (16) zur Fokussierung des Laserstrahls (6) an einer Fokusposition (ZF) in einem Abstand (d) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8), mindestens eine Antriebseinrichtung (7a, 7b) zur Erzeugung einer a focusing device (16) for focusing the laser beam (6) at a focus position (Z F ) at a distance (d) to the upper side (8a) of the workpiece (8), at least one drive device (7a, 7b) for generating a
Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf (4) und dem Werkstück (8) zur Ausbildung eines Schnittspalts (9) an dem Werkstück (8),  Relative movement between the laser cutting head (4) and the workpiece (8) for forming a cutting gap (9) on the workpiece (8),
einen Detektor (18) zur Detektion der Laserleistung (PL,R) von beim a detector (18) for detecting the laser power (P L , R) of the
Laserschneiden von der Oberfläche (8a) des Werkstücks (8) benachbart zum Schnittspalt (9) zurück reflektierter Laserstrahlung (13a, 13b), sowie  Laser cutting from the surface (8a) of the workpiece (8) adjacent to the cutting gap (9) of the laser radiation (13a, 13b) reflected back, as well as
eine Regeleinrichtung (14) zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL,R,IST) auf einen Sollwert (PL,R,SOLL), bei dem die Laserleistung (PL.R) einen minimalen Wert (PL.R. IN) annimmt oder eine vorgegebene Differenz (APL,R) zu dem minimalen Wert (PL,R, IN) aufweist. a control device (14) for controlling the detected laser power (PL, R, IST) to a desired value (PL, R, SET), in which the laser power (PL.R) assumes a minimum value (PL.R.IN) or a predetermined difference (AP L , R) to the minimum value (PL, R, IN).
10. Laserschneidmaschine nach Anspruch 9, bei welcher die Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, anhand einer vorgegebenen Beziehung zwischen der detektierten Laserleistung (PR,L) und dem Abstand (d) der Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) zur Oberseite (8a) des Werkstücks (8) den Sollwert (PL.R.SOLL) SO festzulegen, dass die Fokuslage (ZL) des Laserstrahls (6) einen gewünschten Abstand (d) von der Oberseite (8a) des Werkstücks (8) aufweist. 10. Laser cutting machine according to claim 9, wherein the control device (14) is formed, based on a predetermined relationship between the detected laser power (P R , L ) and the distance (d) of the focal position (Z L ) of the laser beam (6) to the top (8a) of the workpiece (8) set the target value (PL.R.SOLL) SO such that the focal position (Z L ) of the laser beam (6) has a desired distance (d) from the upper side (8a) of the workpiece (8) ,
11. Laserschneidmaschine nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher die 11. Laser cutting machine according to claim 9 or 10, wherein the
Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, den Sollwert (PL,R,SOLL) in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit (v) der mittels der mindestens einen Antriebseinrichtung (7a, 7b) erzeugten Relativbewegung zwischen dem Laserschneidkopf (4) und dem Werkstück (8) festzulegen.  Control device (14) is adapted to set the desired value (PL, R, SET) in response to a speed (v) of the relative movement between the laser cutting head (4) and the workpiece (8) generated by the at least one drive means (7a, 7b) ,
12. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , bei welcher die 12. Laser cutting machine according to one of claims 9 to 11, wherein the
Regeleinrichtung (14) ausgebildet ist, zur Regelung der detektierten Laserleistung (PL.R.IST) auf den Sollwert (PL.R.SOLL) mindestens einen Parameter des  Control device (14) is designed to control the detected laser power (PL.R.IST) to the desired value (PL.R.SOLL) at least one parameter of
Laserschneidprozesses zu verändern, welcher die Fokuslage (ZF) des Laser cutting process to change the focal position (Z F ) of the
Laserstrahls (6) beeinflusst. 13. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, weiter umfassend: eine Auskoppeleinrichtung (19) zur Auskopplung der zurück reflektierten  Laser beam (6) influenced. 13. Laser cutting machine according to one of claims 9 to 12, further comprising: a decoupling device (19) for decoupling the back reflected
Laserstrahlung (13a, 13b) aus dem Strahlengang (3) des Laserstrahls (6).  Laser radiation (13a, 13b) from the beam path (3) of the laser beam (6).
14. Laserschneidmaschine nach Anspruch 13, bei welcher die Auskoppeleinrichtung als ein unter einem Winkel (a) zur Laserstrahlachse (20) ausgerichteter Scraper-14. Laser cutting machine according to claim 13, in which the decoupling device is designed as a scraper aligned at an angle (a) to the laser beam axis (20).
Spiegel (19) ausgebildet ist. Mirror (19) is formed.
15. Laserschneidmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welcher der Detektor (18) ein thermoelektrischer Detektor ist. 15. Laser cutting machine according to one of claims 9 to 14, wherein the detector (18) is a thermoelectric detector.
PCT/EP2013/000193 2012-01-30 2013-01-23 Method for regulating a laser cutting process and laser cutting machine WO2013113479A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380007392.8A CN104271307B (en) 2012-01-30 2013-01-23 Method for regulating a laser cutting process and laser cutting machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210100721 DE102012100721B3 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Method for controlling a laser cutting process and laser cutting machine
DE102012100721.7 2012-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013113479A1 true WO2013113479A1 (en) 2013-08-08

Family

ID=47714004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/000193 WO2013113479A1 (en) 2012-01-30 2013-01-23 Method for regulating a laser cutting process and laser cutting machine

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN104271307B (en)
DE (1) DE102012100721B3 (en)
WO (1) WO2013113479A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252144A (en) * 2014-07-17 2016-01-20 大族激光科技产业集团股份有限公司 High-precision laser follow-up cutting head and monitoring and automatic focus finding method thereof
CN111421250A (en) * 2020-05-15 2020-07-17 深圳市圭华智能科技有限公司 Semiconductor wafer laser cutting machine
CN112867580A (en) * 2018-10-01 2021-05-28 通快机床两合公司 Method and device for machining workpieces
CN113365774A (en) * 2019-01-28 2021-09-07 通快激光与系统工程有限公司 Method for automatically determining the influence of laser processing parameters on laser processing, laser processing machine and computer program product

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104999184A (en) * 2015-06-05 2015-10-28 柳州弘天科技有限公司 Tool cutting edge processing method capable of reducing tipping
JP6392804B2 (en) * 2016-03-29 2018-09-19 ファナック株式会社 Laser processing apparatus that performs gap sensor correction and reflected light profile measurement simultaneously, and correlation table generation method for laser processing apparatus
CN106064279A (en) * 2016-07-27 2016-11-02 深圳英诺激光科技有限公司 A kind of laser marking, bleaching system and processing method thereof
DE102016215019C5 (en) 2016-08-11 2023-04-06 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Process for laser cutting with optimized gas dynamics
DE102016219927B4 (en) 2016-10-13 2018-08-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Apparatus and method for monitoring a thermal cutting process
DE102016219928A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Method and device for determining and controlling a focus position of a machining beam
DE102016222187A1 (en) 2016-11-11 2018-05-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Method for determining a beam profile of a laser beam and processing machine
DE102016222186B3 (en) * 2016-11-11 2018-04-12 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Method for calibrating two scanner devices each for positioning a laser beam in an operating field and processing machine for producing three-dimensional components by irradiation of powder layers
DE102017002922B4 (en) * 2017-03-27 2019-11-28 Lessmüller Lasertechnik GmbH A monitoring system for a processing system, processing system and method for monitoring a processing system
DE102018002420B4 (en) 2018-03-23 2020-03-12 A.L.L. Lasersysteme GmbH Method for determining the processing quality of a laser-assisted material processing
KR102705404B1 (en) * 2018-08-09 2024-09-11 코닝 인코포레이티드 Systems, methods, and devices for profiling a laser beam in a machine
CN109405767B (en) * 2018-12-25 2020-09-22 威海军之翼智能科技有限公司 Casting head cutting track determination method based on laser profile measuring instrument
JP6968126B2 (en) * 2019-06-26 2021-11-17 株式会社アマダ Laser processing machine setting method and laser processing machine
CN110524108B (en) * 2019-09-12 2021-11-30 中南大学 Method for positioning laser focus point based on second harmonic and optical path system
CN112834032A (en) * 2020-12-30 2021-05-25 湖南华曙高科技有限责任公司 Laser power real-time detection method and system for manufacturing three-dimensional object
DE102021206302A1 (en) 2021-06-18 2022-12-22 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Process for laser processing and laser processing system and control device therefor
CN116944695B (en) * 2023-08-08 2024-07-02 昆山陆新新材料科技有限公司 Plate cutting distance device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811453A2 (en) * 1996-06-07 1997-12-10 Lumonics Ltd. Focus control of lasers in material processing operations
JPH11129084A (en) * 1997-10-30 1999-05-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd Focal position control device of laser welding machine
JP2002346783A (en) * 2001-05-30 2002-12-04 Denso Corp Method and device for controlling laser welding
DE10248458B4 (en) 2002-10-17 2006-10-19 Precitec Kg Method and device for adjusting the focus position of a laser beam directed onto a workpiece
EP1750891B1 (en) 2005-06-23 2007-10-24 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Method for determining the focal position of a laser beam
US20090200279A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Jiping Li Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
DE102009059245B4 (en) 2009-12-21 2011-09-22 Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh Method and device for detecting and adjusting the focus of a laser beam in the laser machining of workpieces

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3623409A1 (en) * 1986-07-11 1988-01-21 Bias Forschung & Entwicklung METHOD FOR MONITORING THE MACHINING PROCESS WITH A HIGH-PERFORMANCE ENERGY SOURCE, IN PARTICULAR A LASER, AND MACHINING OPTICS FOR IMPLEMENTING THE SAME
CN201076969Y (en) * 2007-09-28 2008-06-25 北京工业大学 Precisely positioning system for ultraviolet laser micromachining
JP5117920B2 (en) * 2008-04-28 2013-01-16 株式会社ディスコ Laser processing equipment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811453A2 (en) * 1996-06-07 1997-12-10 Lumonics Ltd. Focus control of lasers in material processing operations
JPH11129084A (en) * 1997-10-30 1999-05-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd Focal position control device of laser welding machine
JP2002346783A (en) * 2001-05-30 2002-12-04 Denso Corp Method and device for controlling laser welding
DE10248458B4 (en) 2002-10-17 2006-10-19 Precitec Kg Method and device for adjusting the focus position of a laser beam directed onto a workpiece
EP1750891B1 (en) 2005-06-23 2007-10-24 Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Method for determining the focal position of a laser beam
US20090200279A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Jiping Li Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
DE102009059245B4 (en) 2009-12-21 2011-09-22 Lt Ultra-Precision-Technology Gmbh Method and device for detecting and adjusting the focus of a laser beam in the laser machining of workpieces

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252144A (en) * 2014-07-17 2016-01-20 大族激光科技产业集团股份有限公司 High-precision laser follow-up cutting head and monitoring and automatic focus finding method thereof
CN105252144B (en) * 2014-07-17 2017-11-03 大族激光科技产业集团股份有限公司 A kind of high-precision laser is servo-actuated cutting head and its monitoring and automatic focus searching method
CN112867580A (en) * 2018-10-01 2021-05-28 通快机床两合公司 Method and device for machining workpieces
CN112867580B (en) * 2018-10-01 2024-01-12 通快机床欧洲股份公司 Method and device for machining a workpiece
CN113365774A (en) * 2019-01-28 2021-09-07 通快激光与系统工程有限公司 Method for automatically determining the influence of laser processing parameters on laser processing, laser processing machine and computer program product
JP2022519202A (en) * 2019-01-28 2022-03-22 トルンプフ レーザー- ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Methods for automatically identifying the effects of laser machining parameters on laser machining and laser machining machine and computer program products
CN113365774B (en) * 2019-01-28 2023-10-24 通快激光与系统工程有限公司 Method for automatically determining the influence of laser processing parameters on laser processing, laser processing machine and computer program product
CN111421250A (en) * 2020-05-15 2020-07-17 深圳市圭华智能科技有限公司 Semiconductor wafer laser cutting machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN104271307B (en) 2017-04-26
DE102012100721B3 (en) 2013-04-11
CN104271307A (en) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012100721B3 (en) Method for controlling a laser cutting process and laser cutting machine
DE69127121T2 (en) Device and method for automatically aligning a welding device for butt welding workpieces
EP2310163B1 (en) Method for eccentrically orienting a laser cutting beam in relation to a nozzle axis and for cutting at an angle; corresponding laser machining head and laser machining tool
EP3210714B1 (en) Device and method for monitoring and in particular controlling a cutting process
EP2691206B1 (en) Method for machining a workpiece by means of a laser beam
EP2544849B1 (en) Laser machning head und method of machining a workpiece using a laser beam
EP2908981B1 (en) Method and processing machine for grooving, drilling or cutting metal workpieces, with determination of the intensity of the process radiation
DE102016118189B4 (en) Method and laser processing machine for laser welding a first and a second workpiece section
EP1863612B1 (en) Method for measuring phase boundaries of a material during machining with a machining beam using additional illumination radiation and an automated image processing algorithm, and associated device
DE3824048C2 (en)
EP1640101B1 (en) Method for controlling an automated machining process
EP3525975B1 (en) Method and device for determining and regulating a focal position of a machining beam
EP3049755A1 (en) Method for measuring the depth of penetration of a laser beam into a workpiece, and laser machining device
DE102018129407B4 (en) Method for cutting a workpiece using a laser beam and a laser processing system for carrying out the method
EP0451164A1 (en) Process and device for machining workpieces using a laser beam.
DE102017115922B4 (en) Method and device for measuring and setting a distance between a machining head and a workpiece, as well as the associated method for regulation
DE102014203025A1 (en) Method for laser beam welding and welding head
EP3917714B1 (en) Method for automatically determining the influence of a laser machining parameter on a laser machining process, and laser machining machine and computer program product
EP2117762A2 (en) Laser welding method and device
DE102020000630A1 (en) Method and device for performing and monitoring a machining process for a workpiece
WO2020074713A1 (en) Method for identifying a parameter of a processing process and processing machine
WO2019115449A1 (en) Method and adjustment unit for automatically adjusting a laser beam of a laser processing machine, and laser processing machine comprising the adjustment unit
EP3883720B1 (en) Method for laser processing, and laser machining system for carrying out the method
EP1194260A2 (en) Device for determining the position of emission zones of a thermal process with locally limited energy supply
DE102004057799B4 (en) Method and device for controlling a powder coating process

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13703992

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13703992

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1