[发明专利]确定激光束的焦点位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定特别是激光切割装置的激光装置的激光束的焦点位置的方法，所述焦点位置适于工件加工操作，其中至少两个不同的焦点位置被调整。

背景技术

为了能够加工工件达到足够的精度，无论是否通过激光切割或者激光焊接，都必须使激光束在其具有最高能量密度的位置与工件接触。因此，问题在于确定激光束的最窄部位。为此，例如，公知的是，用激光束在基准工件中切割不同的槽，而不同的焦点位置用于每个对应的槽。随后，基准工件被取下并且槽的宽度被手工测量。得到的最小的槽宽度的焦点位置即为最适于加工工件的焦点位置。这种方法相对复杂并且不能被自动完成。

德国专利公开文献DE 19857694 A1公开了激光束的焦点位置的调节，其中所述激光束指向工件并且从具有用于激光束的聚焦装置的加工头排出。首先，利用激光束，而在加工头与工件之间的相互不同的距离处并且其它情况在相同的状态下，在工件的表面中烧出多个相互分离的沟槽。针对每个沟槽的得到的等离子体的强度被单独测量。随后，加工头与工件之间的距离对应于被测量的最大等离子体强度。激光加工装置随后用该距离校准。该方法还可以自动完成，但是具有很大的难度。

发明内容

本发明所针对的问题是提供一种确定焦点位置的方法，该方法可以被自动完成。

根据本发明以极其简便的方式该问题得以解决，在介绍里所提出的那种类型的方法中，对于激光束的不同的焦点位置，确定是否和在什么情况下至少激光束的周边区域与工件接触。因此，根据可调的焦点位置，检测激光束的周边区域与材料接触的情况。在不同的焦点位置处，这出现在激光束的光束轴线与工件的边缘的不同的距离处或根据工件的已经加工的通孔的大小。根据本发明所述的方法可以被自动完成，从而焦点位置可以被自动确定。因此基准工件的人工测量可以被省去。

在特别优选的方法的改型中，提供了至少一个描述以下情况的变量，即至少激光束的周边区域与被测的工件接触。描述情况的变量可以包括，例如，光束轴线相对于工件的距离，特别是相对工件边缘的距离，或者所检测的射线强度，例如，工艺光的射线强度。

特别优选的是，如果确定激光束的周边区域是否与工件相接触，在于检测由工件或等离子体所发出的射线。特别地，在一微米的波长具有最高灵敏度的光可以被检测到。因而，可以特别准确地完成测量。可以想到，如果在激光加工过程中产生等离子体，可以测量等离子体射线，尽管不是准确的。当相对大量的工件材料已经被熔化并且消耗时，精度降低是因为，等离子体射线发生相对较晚。还可以想到的是测量不反射的工艺光。在所有的操作方法中，所特别强调的是当激光束的周边区域与工件接触时希望尽可能早地进行检测。

在有利方法的改型中，基于所确定的情况，确定合适的焦点位置或附加的焦点位置，为此再次测量是否和在什么情况下激光束的周边区域与工件接触。如果从已经确定的情况发现，激光束的周边区域没有与工件接触，这可能表示，合适的焦点位置已被发现，因为，例如，光束轴线相对于工件的最小距离已被发现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。可选地，如果合适的焦点位置没有被发现，则可以从对于其它焦点位置的以前确定的情况确定下次必须调整的焦点位置的方向，从而朝向合适的焦点位置移动。

在有利方法的改型中，工件与激光束接触，特别在不同的焦点位置，其中工件和激光束彼此朝向移动，直至激光束的周边区域在工件上开始加工操作，特别是切割操作。工件可以从一个侧部或多个侧部与激光接触。可选地，在工件中，可以想到的是，光束与工件中构造的孔的侧部接触。在这种方式中，可以确定给定的焦点位置处的光束直径。该方法可以被重复直至最小的光束直径被确定。那么相关的焦点位置就是加工工件的激光束的合适的焦点位置。

特别有利的是，只要检测到激光束与工件接触，则关闭激光束。因此，工件尽可能少地损坏。从而确定焦点的精度可以被进一步提高。