[發明專利]用于確定焦點位置的方法和用于確定激光束相對于孔的位置的方法以及激光加工噴嘴

有效

• 申請號: 200880110231.0
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN101815596A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: U·米恩哈爾特
• 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;B23K26/38
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術領域

本發明涉及一種用于確定穿過激光加工噴嘴的噴嘴體中的孔射出的聚 焦的激光束相對于板類物體、優選金屬薄板的基準焦點位置的方法，以及 一種用于確定穿過激光加工噴嘴的噴嘴體中的孔射出的激光束相對于該孔 在優選垂直于激光束軸線的至少一個第一空間方向上的位置的方法。本發 明還涉及一種用在這樣的方法中的激光加工噴嘴，該激光加工噴嘴具有噴 嘴體和在噴嘴體中形成的孔。

背景技術

對于工件的激光加工必要的是，非常精確地獲知激光束相對于工件表 面的焦點位置。因此通常在校準步驟中尋找激光束焦點位于工件表面上的 焦點設定，這相當于基準焦點位置。在加工中根據要實施的任務(例如產 生起始孔，切割，標記，……)相對于該基準焦點位置調整焦點位置偏置。

在激光加工機中，特別是在高激光功率下，例如由于聚焦光具臟污， 因光束導向裝置中的光學部件變熱而發生加工光具與光束焦點之間的間距 變化。由此改變工件上的焦點位置和激光加工機的精度。因此在運行中總 是需要檢查焦點位置，以便能夠及早確定和校正與最佳焦點位置的偏差。

從文獻DE?102?55?628A1，JP?02160191，JP?10258382，JP?10314966和 JP?10076384已知用于確定激光束的基準焦點位置的方法，在這些方法中在 焦點位置變化情況下通過激光束在工件表面上產生多個切割線。接著獲取 各個切割線的寬度并且確定具有最小寬度的切割縫隙。與最小切割寬度對 應的焦點位置被看作為激光加工機的焦點設定。在上面所引用文獻的前四 個中描述的方法中，借助優選定位在激光加工頭上的攝像機獲取切割線寬 度，在第五個文獻中電容式確定線寬度，其方式是，激光加工頭橫向于切 割線移動并且此時通過位于激光加工頭的激光加工噴嘴上電容傳感器測量 電容變化。

在激光加工中，除了精確設定焦點位置外，還要根據應用情況精確到 幾個0.01毫米地調節聚焦的激光束在穿過激光加工噴嘴的噴嘴體的孔時的 位置，因為這是獲得與方向無關的加工結果的前提。激光束穿過的噴嘴體 孔通常是圓形的，但也可以是任意的其他它形狀，例如長孔。

在使用新的激光加工頭時或者在更換或清潔其部件后進行聚焦激光束 與激光加工噴嘴中心或者與激光束從激光加工噴嘴射出時的預定射出位置 的相互對應的基本設定。可以在激光加工機運行中借助周期性測量或者在 加工結果變壞時對這種對應實施檢查。此外在焦點設定變化時這樣的檢查 是有意義的。

在現有技術中通常手動進行激光束在激光加工噴嘴的孔中的定向。為 此在噴嘴孔上粘貼一膠粘帶并且以小的激光功率在膠粘帶上燒出一小洞。 用裸眼和放大鏡確定激光束的光束位置與噴嘴中心的偏差。相應的具有校 正螺釘的定位單元用于校正光束位置，借助校正螺釘可以在噴嘴體中的孔 的與噴嘴軸線成直角延伸的X-Y-平面中在X和Y方向上改變激光束的位 置。該過程是不準確的、費時間的，并且由于必要的人工干預而不適合于 自動化工藝過程。

從JP06328281已知，為了激光束在激光加工噴嘴中的對中首先用激光 束在工件中切出一圓形洞，該洞的中心點相應于激光束的中心點。激光加 工噴嘴中的圓形孔的中心通過用噴嘴體探測該洞的相對置的棱邊來確定， 其中，通過在噴嘴體與工件之間施加的電壓的短路檢測噴嘴體與棱邊的接 觸。如果激光束的中心點與噴嘴孔的中心點不一致，那么使光束對準激光 加工噴嘴中的孔的中心點。但如果開始時激光束非常偏離中心該方法可能 導致不準確的結果，因為該這種情況下該圓形切口具有非常斜的棱邊并且 在以激光加工噴嘴探測時產生不準確的結果。

此外從申請人的WO?2006/027085A1中已知，相對于過程氣體射流的 射流軸線確定激光束軸線的位置，其方式是，該過程氣體射流探測軸線位 置識別元件上的棱邊，其中，通過軸線位置識別元件的偏轉檢測到棱邊的 接觸。隨后通過過程光線測量來檢測激光束在軸線位置識別元件棱邊上的 接觸并且通過比較各個獲得的接觸點獲知相對于過程氣流射流軸線位置的 激光束軸線位置。

發明內容

本發明的任務是，提供一些方法，通過這些方法能夠簡單地并且優選 自動地使得激光束相對于物體的焦點位置或者說激光束相對于孔的位置能 夠被可靠地、可重復地并且盡可能準確地確定，并且在這些方法中能夠在 必要時校正激光束相對于孔的焦點位置或者說位置。此外本發明的任務是 提供一種激光加工噴嘴，該激光加工噴嘴特別適合用于探測棱邊。