用于在激光加工工件时求取间距修正值的方法和相应的激光加工机技术

在一种用于求取在激光加工工件(6)时布置在激光加工头(3)上的激光加工喷嘴(8)和工件(6)之间的额定间距的间距修正值(ΔA)的方法，其中，在激光加工时电容式地测量沿着额定运动轨迹运动的激光加工喷嘴(8)与工件(6)的间距(A)并且将该间距调节到修正后的额定间距，根据本发明专利技术，以激光加工喷嘴(8)以及以取代所述激光加工喷嘴(8)地布置在所述激光加工头(3)上的测量头(11)分别在预给定一个额定间距的情况下走过所述工件(6)并且在此确定所述激光加工喷嘴(8)走过的运动轨迹，该测量头具有比激光加工喷嘴(8)小的电容测量横向灵敏性。由以激光加工喷嘴(8)和以测量头(11)确定的运动轨迹求取在激光加工工件(6)时激光加工喷嘴(8)的额定间距的沿着额定运动轨迹的间距修正值(ΔA)。

A Method for Calculating the Correction Value of Spacing in Laser Machining Workpiece and the Corresponding Laser Machining Machine

In a method for calculating the corrected value of the distance between the nozzle (8) and the workpiece (6) in laser processing, which are arranged on the laser processing head (3) while laser processing workpiece (6), the distance between the nozzle (8) and the workpiece (6) in laser processing is capacitively measured and adjusted to the corrected distance between the nozzle (8) and the workpiece (6) in laser processing. According to the present invention, the measuring head (11) arranged on the laser processing head (3) by laser processing nozzle (8) and replacing the laser processing nozzle (8) respectively passes through the workpiece (6) at a predetermined nominal distance, and the trajectory of the laser processing nozzle (8) is determined thereafter. The measuring head has transverse sensitivity of capacitance measurement smaller than the laser processing nozzle (8). Sex. The corrected value (A) of the nominal distance of the laser processing nozzle (8) along the nominal trajectory is obtained from the trajectory determined by the laser processing nozzle (8) and the measuring head (11) when the laser processing workpiece (6).

【技术实现步骤摘要】
用于在激光加工工件时求取间距修正值的方法和相应的激光加工机本申请是申请号为201580043070.8(国际申请号为PCT/EP2015/068439)，申请日为2015/08/11，专利技术名称为“用于在激光加工工件时求取间距修正值的方法和相应的激光加工机”的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于求取在激光加工工件时布置在激光加工头上的激光加工喷嘴和工件之间的额定间距的间距修正值的方法，其中，在激光加工时电容式地测量沿着额定运动轨迹运动的所述激光加工喷嘴与所述工件的间距并且将该间距调节到修正后的额定间距，本专利技术还涉及一种适用于实施所述方法的激光加工机。
技术介绍
在激光加工工件时激光射束的焦点位置与激光加工喷嘴和工件之间的间距处于直接关联中，激光射束与过程气体一起从所述激光加工喷嘴射出。因此，连续监测喷嘴与工件的间距并且调节到固定地预给定的额定间距，其方式是，在激光加工期间使激光加工头向工件运动或从工件离开地运动。对于最佳的切割结果，喷嘴间距的±0.5mm的偏差仍可接受地被容忍。激光加工喷嘴和工件之间的间距测量通常电容式地进行，其方式是，测量导电的激光加工喷嘴和导电的工件之间的电容并且由此根据特征曲线求取喷嘴间距。该特征曲线，即所测电容和所属的喷嘴间距之间的明确关系，借助平坦的板材记录。但在三维工件上，内角部和外角部导致与所述特征曲线的偏差并从而导致对喷嘴间距的测量带有误差，由此例如对激光器切割的品质有负面影响。该系统问题迄今借助额定间距的修正值来解决，该修正值人工地以高时间耗费通过实践经验求取并且必须加入到或者说适配于工件的数控程序的相应位置。由WO2012/022718A1已知对激光加工喷嘴与工件的间距的电容式测量。为了建立电容和喷嘴间距之间的明确关系，记录平坦的工件的特征曲线。如果工件的几何形状沿着整个额定运动轨迹并非是恒定的，则间距信号也随着工件几何形状变化，这会导致对喷嘴间距的确定不精确。描述了不同的喷嘴几何形状，这些喷嘴几何形状具有小的电容测量横向灵敏性，以便减小工件几何形状对间距信号的影响。
技术实现思路
相对而言，本专利技术的任务在于：改进开头提到的类型的方法，使得能尽可能简单地并且没有大的时间耗费地求取间距修正值，以及提供一种适用于实施该方法的激光加工机。根据本专利技术，该任务以下述方式解决：以激光加工喷嘴以及以替代该激光加工喷嘴地布置在激光加工头上的测量头分别在预给定一个额定间距的情况下走过工件并且在此确定激光加工喷嘴所走过的运动轨迹，所述测量头与激光加工喷嘴相比具有较小的电容测量横向灵敏性；并且由以激光加工喷嘴和以测量头确定的运动轨迹求取在激光加工工件时激光加工喷嘴的额定间距的沿着额定运动轨迹的间距修正值。优选，激光加工喷嘴和测量头以相等的额定间距走过工件。根据本专利技术，通过既以测量头也以真正的激光加工喷嘴走过工件，但在预给定未修正的、固定地预给定的额定间距的情况下，分别根据测量头和激光加工喷嘴所走过的运动轨迹确定工件形貌。因为测量头与激光加工喷嘴相比具有较小的电容测量横向灵敏性，所以：与激光加工喷嘴的间距信号不同，测量头的间距信号不受工件几何形状影响。因此，测量头的间距沿着走过的整个运动轨迹始终相应于预给定的额定间距，而激光加工喷嘴的间距在内角部和外角部的情况下显著地大于预给定的额定间距。因此，测量头比激光加工喷嘴更适合于与几何形状无关地精确保持激光加工喷嘴与工件之间的间距。即，以测量头的较高的间距测量精确度走过额定运动轨迹一次并且以激光加工喷嘴的较低的间距测量精确度走过额定运动轨迹一次，其中，由走过的运动轨迹的差算出为保持额定间距所需的、用于激光加工喷嘴运动轨迹的(局部的)间距修正值。在加工一系列的同样的构件时，考虑所述间距修正值并从而使工件与激光加工喷嘴之间的额定间距在比迄今小的误差范围内保持恒定。通过本专利技术尤其可获得以下优点：-节约用于设置构件的时间；-操作者对过程的认知需要得较少；-减小了由于自动化造成的误差源；-实现对激光加工重要的最小件数。优选，所述测量头构造为测量尖，该测量尖在面向工件的测量端部处的直径小于激光加工喷嘴的在面向工件的喷嘴端部处的喷嘴直径。测量尖的杆或者由不导电的材料包围或者被接地的屏蔽件包围，以便减小电容测量的横向灵敏性。特别优选，针对待加工的工件类型将所属的用于激光加工喷嘴的额定间距的沿着额定运动轨迹的间距修正值作为修改后的额定间距采用到用于激光加工工件的数控程序中。如果根据走过的运动轨迹确定：在用于激光加工工件的数控程序中设定的例如1.0mm的额定喷嘴间距在工件的内角部处导致1.25mm的实际喷嘴间距，则在数控程序中将内角部处的额定喷嘴间距减小到0.75mm，这在激光加工该工件时在内角部处导致希望的1.0mm的实际喷嘴间距。此外优选，沿着额定运动轨迹对工件的激光加工以之前在该工件上或在相同的工件上求取的间距修正值进行，由此即使在三维工件的情况下喷嘴间距也可在窄的误差范围内保持恒定。本专利技术在另一方面还涉及用于激光加工工件的机器，尤其是3D激光机或孔加工机，该机器具有：布置在激光加工头上的激光加工喷嘴；间距测量装置，其用于电容式地测量激光加工喷嘴和工件之间的间距；以及机器控制装置，其用于在预给定激光加工喷嘴与工件的额定间距的情况下使激光加工喷嘴沿着额定运动轨迹运动。根据本专利技术，激光加工机具有一个装置，该装置根据沿着额定运动轨迹以激光加工喷嘴以及以取代该激光加工喷嘴地布置在激光加工头上的测量头分别在预给定一个额定间距的情况下在工件上已走过的运动轨迹，沿着额定运动轨迹求取激光加工喷嘴的额定间距的间距修正值。最后，本专利技术还涉及一种计算机程序产品，其具有代码单元，当该程序在激光加工机的机器控制装置上运行时，该代码单元被适配用于实施上述方法的全部步骤。本专利技术的其他优点由权利要求书、说明书和附图得到。之前提到的特征和之后还会举出的特征可自身单独使用或在多个特征的情况下以任意组合使用。示出的和描述的实施方式不要理解为穷举，而是仅具有用于说明本专利技术的示例性特征。附图说明附图示出:图1适用于实施根据本专利技术的用于求取间距修正值的方法的激光加工机；图2a，2b对激光加工喷嘴与平坦工件(图2a)的间距的电容式测量的电场线以及对激光加工喷嘴与三维工件(图2b)的内角部的间距的电容式测量的电场线；图3a，3b对测量头与平坦工件(图3a)的间距的电容式测量的电场线以及对测量头与三维工件(图3b)的内角部的间距的电容式测量的电场线；以及图4在相对于三维工件的内角部预给定相等的额定间距的情况下激光加工喷嘴和测量头所走过的运动轨迹，以及由此求取的在激光加工工件时用于激光加工喷嘴的额定间距的修正值。具体实施方式在图1中立体地示出为平台激光切割机的激光加工机1包括：例如实施为二氧化碳激光器，半导体激光器或固体激光器的激光射束产生器2；在X，Y和Z方向上可移动的激光加工头3；和工件支承件4。在激光射束产生器2中产生激光射束5，该激光射束借助(未示出的)光导线缆或(未示出的)转向镜从激光射束产生器2被引导到激光加工头3。激光射束5借助布置在激光加工头3中的聚焦光具对准工件(例如板材)6，该工件支承在工件支承件上4。激光加工机1还被供应以过程气体7，例如氧气和氮气。过程气体7被供应到激光加工头3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光加工机(1)的装置(12)，所述装置配置为用于根据沿着额定运动轨迹以布置在所述激光加工机(1)的激光加工头(3)上的激光加工喷嘴(8)以及以取代所述激光加工喷嘴(8)布置的测量头(11)分别在预给定一个额定间距的情况下在工件(6)上已走过的运动轨迹，沿着所述额定运动轨迹求取所述激光加工喷嘴(8)的额定间距的间距修正值(ΔA)。

【技术特征摘要】
2014.08.13 DE 102014216084.71.一种用于激光加工机(1)的装置(12)，所述装置配置为用于根据沿着额定运动轨迹以布置在所述激光加工机(1)的激光加工头(3)上的激光加工喷嘴(8)以及以取代所述激光加工喷嘴(8)布置的测量头(11)分别在预给定一个额定间距的情况下在工件(6)上已走过的运动轨迹，沿着所述额定运动轨迹求取所述激光加工喷嘴(8)的额定间距的间距修正值(ΔA)。2.根据权利要求1所述的装置(12)，其中，所述装置(12)将所求取的间距修正值(ΔA)作为修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·哈根洛赫，T·基维勒，M·德赖尔，W·瓦登，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE