[發明專利]確定激光束的焦點位置的方法

有效

• 申請號: 200580050205.X
• 申請日: 2005-06-23
• 公開（公告）號: CN101208171A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: W·舍利克－特斯曼;A·米希利
• 申請（專利權）人: 通快機床兩合公司
• 主分類號: B23K26/04
• 分類號: B23K26/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡勝利

技術領域

本發明涉及一種確定特別是激光切割裝置的激光裝置的激光束的焦點位置的方法，所述焦點位置適于工件加工操作，其中至少兩個不同的焦點位置被調整。

背景技術

為了能夠加工工件達到足夠的精度，無論是否通過激光切割或者激光焊接，都必須使激光束在其具有最高能量密度的位置與工件接觸。因此，問題在于確定激光束的最窄部位。為此，例如，公知的是，用激光束在基準工件中切割不同的槽，而不同的焦點位置用于每個對應的槽。隨后，基準工件被取下并且槽的寬度被手工測量。得到的最小的槽寬度的焦點位置即為最適于加工工件的焦點位置。這種方法相對復雜并且不能被自動完成。

德國專利公開文獻DE?19857694?A1公開了激光束的焦點位置的調節，其中所述激光束指向工件并且從具有用于激光束的聚焦裝置的加工頭排出。首先，利用激光束，而在加工頭與工件之間的相互不同的距離處并且其它情況在相同的狀態下，在工件的表面中燒出多個相互分離的溝槽。針對每個溝槽的得到的等離子體的強度被單獨測量。隨后，加工頭與工件之間的距離對應于被測量的最大等離子體強度。激光加工裝置隨后用該距離校準。該方法還可以自動完成，但是具有很大的難度。

發明內容

本發明所針對的問題是提供一種確定焦點位置的方法，該方法可以被自動完成。

根據本發明以極其簡便的方式該問題得以解決，在介紹里所提出的那種類型的方法中，對于激光束的不同的焦點位置，確定是否和在什么情況下至少激光束的周邊區域與工件接觸。因此，根據可調的焦點位置，檢測激光束的周邊區域與材料接觸的情況。在不同的焦點位置處，這出現在激光束的光束軸線與工件的邊緣的不同的距離處或根據工件的已經加工的通孔的大小。根據本發明所述的方法可以被自動完成，從而焦點位置可以被自動確定。因此基準工件的人工測量可以被省去。

在特別優選的方法的改型中，提供了至少一個描述以下情況的變量，即至少激光束的周邊區域與被測的工件接觸。描述情況的變量可以包括，例如，光束軸線相對于工件的距離，特別是相對工件邊緣的距離，或者所檢測的射線強度，例如，工藝光的射線強度。

特別優選的是，如果確定激光束的周邊區域是否與工件相接觸，在于檢測由工件或等離子體所發出的射線。特別地，在一微米的波長具有最高靈敏度的光可以被檢測到。因而，可以特別準確地完成測量。可以想到，如果在激光加工過程中產生等離子體，可以測量等離子體射線，盡管不是準確的。當相對大量的工件材料已經被熔化并且消耗時，精度降低是因為，等離子體射線發生相對較晚。還可以想到的是測量不反射的工藝光。在所有的操作方法中，所特別強調的是當激光束的周邊區域與工件接觸時希望盡可能早地進行檢測。

在有利方法的改型中，基于所確定的情況，確定合適的焦點位置或附加的焦點位置，為此再次測量是否和在什么情況下激光束的周邊區域與工件接觸。如果從已經確定的情況發現，激光束的周邊區域沒有與工件接觸，這可能表示，合適的焦點位置已被發現，因為，例如，光束軸線相對于工件的最小距離已被發現或者工件所在平面上的激光束比以前在工件中制出的通孔窄。可選地，如果合適的焦點位置沒有被發現，則可以從對于其它焦點位置的以前確定的情況確定下次必須調整的焦點位置的方向，從而朝向合適的焦點位置移動。

在有利方法的改型中，工件與激光束接觸，特別在不同的焦點位置，其中工件和激光束彼此朝向移動，直至激光束的周邊區域在工件上開始加工操作，特別是切割操作。工件可以從一個側部或多個側部與激光接觸。可選地，在工件中，可以想到的是，光束與工件中構造的孔的側部接觸。在這種方式中，可以確定給定的焦點位置處的光束直徑。該方法可以被重復直至最小的光束直徑被確定。那么相關的焦點位置就是加工工件的激光束的合適的焦點位置。

特別有利的是，只要檢測到激光束與工件接觸，則關閉激光束。因此，工件盡可能少地損壞。從而確定焦點的精度可以被進一步提高。