(57)【要約】  ビーム加工機械のビーム軸（Ｓ）の空間的配向の、ビーム軸（Ｓ）の空間的理想配向（Ｓ０）からの偏差を求めるための方法において、輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）は、２つの面からの加工ビーム（５）によって、テスト工作物（３１）に切断される。輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）は、較正すべき回転軸（Ｂ、Ｃ）の理想配向に対して平行に延びる。輪郭区間（ＫＡ１、ＫＡ２）は、輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）の空間的位置を求めるための測定装置によって一方の面から検出され、具体的にはプローブされ、ビーム加工機械のビーム軸（Ｓ）の空間的配向の、空間的理想配向（Ｓ０）からの偏差が、輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）の空間的位置に基づいて求められる。【選択図】  図９
2019508254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム加工機械のビーム軸（Ｓ）の空間的配向の、前記ビーム軸（Ｓ）の空間的理想配向（Ｓ０）からの偏差を求めるための方法であって、前記ビーム加工機械が、較正すべき回転軸（Ｂ、Ｃ）と、測定装置とを有する方法において、
２つの面からの加工ビーム（５）で輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）をテスト工作物（３１）に切断するステップであって、前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）は、較正すべき前記回転軸（Ｂ、Ｃ）の理想配向に対して平行に延びる、ステップと、
前記測定装置によって前記テスト工作物（３１）の一方の面から前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＡ２）を検出して、前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）の空間的位置を求めるステップと、
前記理想配向における切断に割り当てられる理想位置値と比較した前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）の前記空間的位置に基づいて、前記ビーム加工機械の前記ビーム軸（Ｓ）の前記空間的配向の前記空間的理想配向（Ｓ０）からの前記偏差を求めるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ビーム加工機械は、
前記ビーム軸（Ｓ）に沿って誘導される加工ビーム（５）で工作物を加工するよう構成され、具体的には、表面法線のほぼ共通の配向によって画定される２つの表面（３２Ａ、３２Ｂ）でプレート型テスト工作物（３１）を支持するよう構成され、
前記ビーム加工機械は、
前記テスト工作物（３１）と前記ビーム軸（Ｓ）との間の並進運動を生み出すための少なくとも１つの並進軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、
少なくとも１つの回転軸（Ｂ、Ｃ）の理想配向の周りの角度位置に前記ビーム軸（Ｓ）を位置合せするための少なくとも１８０°の回転範囲を有する前記少なくとも１つの回転軸（Ｂ、Ｃ）、および
前記測定装置、具体的には測定素子（２１）の形態のもの、
を含み、
前記方法はさらに、
前記ビーム軸（Ｓ）の前記理想配向（Ｓ０）を、前記テスト工作物（３１）を加工するための前記表面法線の前記配向に沿って、第１の角度位置（Ｂ９０）および前記第１の角度位置（Ｂ９０）に対して１８０°回転した第２の角度位置（Ｂ−９０）に位置合せ可能なサポート位置にテスト工作物（３１）を設置するステップと、
前記ビーム軸（Ｓ）の前記理想配向（Ｓ０）が前記第１の角度位置（Ｂ９０）となるとともに前記加工ビーム（５）が前記表面の一方（３２Ａ）に向けられる第１の位置に、前記ビーム軸（Ｓ）を位置決めするステップと、
前記回転軸（Ｂ，Ｃ）の前記理想配向に対して平行に延びる前面輪郭区間（ＫＡ１）を有する第１の輪郭（ＫＡ）の切断を前記加工ビーム（５）で実施するステップと、
前記ビーム軸の前記理想配向（Ｓ０）が前記第２の角度位置（Ｂ−９０）となるとともに前記加工ビーム（５）が前記表面の他方（３２Ｂ）に向けられる第２の位置に、前記ビーム軸（Ｓ）を位置決めするステップと、
前記回転軸（Ｂ，Ｃ）の前記理想配向に対して平行に延びることで前記前面輪郭区間（ＫＡ１）に対して平行に延びる後面輪郭区間（ＫＢ１）を有する第２の輪郭（ＫＢ）の切断を前記加工ビーム（５）で実施するステップと、
前記前面輪郭区間（ＫＡ１）および／または前記後面輪郭区間（ＫＢ１）に隣接する少なくとも１つの凹みを前記工作物（３１）内に形成するステップと、
前記測定装置で前記前面輪郭区間（ＫＡ１）および前記後面輪郭区間（ＫＢ１）を検出する、具体的にはプローブする、ステップであって、前記測定装置は、具体的には前記加工ビームの出口の領域内に測定素子（２１）として、前記前面輪郭区間（ＫＡ１）の前記空間的位置と前記後面輪郭区間（ＫＢ１）の前記空間的位置とを検出するための同一の角度位置（Ｂ−９０）に位置決めされる、ステップと、
前記前面輪郭区間（ＫＡ１）の前記空間的位置と、前記後面輪郭区間（ＫＢ１）の前記空間的位置とに基づいて、空間的理想配向（Ｓ０）からの前記ビーム加工機械の前記ビーム軸（Ｓ）の前記空間的配向の前記偏差を導出するステップと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の輪郭（ＫＡ）の切断および前記第２の輪郭（ＫＢ）の切断が実施されるとき、前記ビーム加工機械のビーム誘導構成要素が、前記表面の一方（３２Ａ）によって境界が定められる前面（３１Ａ）、または前記表面の他方（３２Ｂ）によって境界が定められる後面（３１Ｂ）に位置決めされ、検出中に、具体的にはプロービング中に、前記ビーム誘導構成要素が前記前面（３１Ａ）または前記後面（３１Ｂ）のどちらかに位置決めされる、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記偏差の導出するステップが、
前記輪郭区間の間、具体的には前記前面輪郭区間（ＫＡ１）と前記後面輪郭区間（ＫＢ１）との間の距離寸法（ΔＹ）を検出するステップ、および
前記検出した距離寸法（ΔＹ）と、前記ビーム軸（Ｓ）の前記空間的理想配向（Ｓ０）に基づく前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）の基礎となる理想距離寸法との間の差を求めるステップ、  を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ビーム加工機械の前記ビーム軸（Ｓ）の前記空間的配向の、前記空間的理想配向（Ｓ０）からの前記偏差が、前記表面法線の前記配向に垂直かつ前記回転軸（Ｂ、Ｃ）の前記理想配向に垂直である面内、したがって、具体的には前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１）に垂直である平面内で、さらに決定される、
請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記輪郭切断（ＫＡ、ＫＢ）の少なくとも一方が凹みを生むように形成され、
具体的には、前記前面輪郭切断（ＫＡ）と前記後面輪郭切断（ＫＢ）とは、前記テスト工作物（３１）のバーによって互いに分離されつつ互いに隣り合って配置された閉じた輪郭であり、より具体的には互いに隣り合うように配置され、または前記テスト工作物（３１）の前記バーおよび両面に隣接するカットアウト領域によって互いに分離されるように配置される、
請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記前面輪郭切断（ＫＡ）および前記後面輪郭切断（ＫＢ）が、閉じた輪郭をメッシュし、または共に形成し、前記閉じた輪郭内で、前記前面輪郭区間（ＫＡ１）および前記後面輪郭区間（ＫＢ１）がカットアウト領域の両面上に配置される、
請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ビーム加工機械がその理想配向が互いに直交に配置される２つの回転軸（Ｂ、Ｃ）を有し、前記回転軸（Ｂ、Ｃ）の前記理想配向のそれぞれについての輪郭切断（ＫＡ、ＫＢ）が、対応する前記理想配向にそれぞれ平行である１対の平行輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ１；ＫＡ２、ＫＢ２）を有する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記測定装置を、具体的には測定ノズル（２１）または測定ノズル延長として設けるステップであって、前記測定装置が、前記加工ビーム（５）の出口の領域内に配置されるとともに前記ビーム軸に対して幾何学的に画定される接触表面（２３）を有する、ステップと、
前記接触表面（２３）で前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）をプローブすることによって前記検出を実施するステップと、
をさらに含む、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記接触表面（２３）が、較正すべき前記回転軸の回転の方向で、当該回転の方向に対して幾何学的に画定され、具体的には前記ビーム軸（Ｓ）の前記理想配向（Ｓ０）に平行に延び、前記接触表面（２３）が前記ビーム軸（Ｓ）の前記理想配向（Ｓ０）の周りに円筒対称に形成され、それによって、具体的には、前記プロービング手順のそれぞれについて、理想配向（Ｓ０）に対する同一の距離が与えられ、
前記方法が、
前記輪郭区間（ＫＡ１、ＫＢ２）の間の中心（ｍＹ）を求めるステップと、
前記中心（ｍＹ）を理想中心（４５）と比較して、前記理想配向（Ｓ０）に対する前記加工ビームのビームオフセットを求めるステップと、
を含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
工作物を加工するためのビーム加工機械であって、
工作物、具体的にはテスト工作物（３１）、を位置決めするための工作物サポートと、
ビーム軸（Ｓ）に沿って誘導される加工ビーム（５）を与えるためのビーム誘導システムであって、前記ビーム加工機械が、前記テスト工作物（３１）と前記ビーム軸（Ｓ）との間の並進運動を生み出すための少なくとも１つの並進軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、少なくとも１つの回転軸（Ｂ，Ｃ）の理想配向の周りの角度位置に前記ビーム軸（Ｓ）を配向するための少なくとも１８０°の回転範囲を有する前記少なくとも１つの回転軸（Ｂ、Ｃ）と、を有する、ビーム誘導システムと、
切断縁部を検出するための測定装置、具体的には切断縁部をプローブするための測定素子（２１）、と、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法を実施するための制御装置と、
を備えたビーム加工機械。
【請求項１２】
前記測定装置、具体的には前記加工ビームの出口の前記領域内に設けられた測定素子（２１）、が、
前記加工ビーム（５）の出口の前記領域内の加工ヘッドに測定ノズルまたは測定ノズル延長として取付け可能であり、かつ、前記理想ビーム軸（Ｓ０）に対して幾何学的に画定される接触表面（２３）を有する、
請求項１１に記載のビーム加工機械。
【請求項１３】
前記測定素子が、前記工作物（３１）の縁部区間（ＫＡ１、ＫＢ１）に近づくための前記加工軸（５）に平行に延びる接触表面（２３）を有し、
前記接触表面（２３）が、具体的には、円筒軸を形成する前記理想ビーム軸（Ｓ０）の周りの距離Ｒに延びる円筒シェル表面である、
請求項１１または１２に記載のビーム加工機械。
【請求項１４】
前記ビーム誘導システムは、
理想レーザビーム経路を設けるようにさらに適合され、
前記理想レーザビーム経路は、
前記回転軸（Ｃ）のうちの１つに沿って第１の偏向ミラー（１３）まで延び、回転軸（Ｂ）のうちの第２の回転軸に沿って第２の偏向ミラー（１５）まで延び、次いでノズルを通る理想的なビーム経路（３５）に沿って延び、
前記ビーム誘導システムは、
前記第１の偏向ミラー（１３）が前記第２の回転軸（Ｃ）の周りに回転可能であり、かつ／または前記第２の偏向ミラー（１５）が前記第１の回転軸（Ｂ）の周りに回転可能であるように設計される少なくとも１つのアングル歯車を備える、
請求項１１から１３のいずれか１項に記載のビーム加工機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム加工機械のビーム軸を位置決めするための多軸システム、詳細には、材料加工用の５軸レーザシステムに関し、さらにそのような多軸システムの回転軸のゼロ点調整のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビームベースの工作機械、特にレーザベースの工作機械では、ビーム軸（例えば、レーザビーム軸または電子ビーム軸）の厳密な位置決めは、ビーム軸に沿って工作物上に伝播する加工ビームを用いた工作物の精密な加工の実装のために必須のものである。一般には、工作機械は、加工すべき工作物に対する加工ビームの精密な位置決めおよび配向を可能にする並進システムおよび回転システムを有する。例えば、いわゆる５軸レーザシステムでは、３つの直交する並進運動および２つの回転運動がビーム軸に対して与えられる。さらに、取り付けられた工作物に対して並進運動および回転運動を与えることができる。
【０００３】
工作機械が動作するとき、位置決めシステムおよびビーム経路は、通常は最初に設定され、それによって、例えば、加工オプティクスなどの様々な（例えばレーザビーム誘導）ビーム誘導構成要素に対して初期設定が適合される。工作機械がそれに応じて調整される場合、工作機械のビーム軸の空間的配向は、ビーム軸の所望の空間的配向（nominal orientation、理想配向）に対応する。本明細書では加工パラメータとも呼ばれる、ステッパ電動機や駆動ディスクなどの様々な調整機構についての対応する制御パラメータが、制御装置、例えばＮＣ制御内に格納される。工作機械の動作中に不正確な位置が生じることがあり、加工パラメータの再調整が必要となることがある。位置合せ不良は、例えば加工オプティクスと工作物との衝突のためである。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００７０６３６２７号明細書は、ノズルの中心位置を求めるための方法を開示している。この方法では、フレームがまずノズルボディでプローブされ、次いでレーザビームでプローブされる。値を比較することにより、ノズルの開口に対するレーザビームの位置を求めることができる。さらに、特開平０６−３２８２８１号公報は丸穴の切断を開示しており、この丸穴をノズルでプローブしてノズル中心を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０６３６２７号明細書
【特許文献２】特開平０６−３２８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、少なくとも部分的に自動化された回転軸の調整を可能にする方法を指定する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的のうちの少なくとも１つは、請求項１に記載の方法と、請求項１１に記載の材料加工のための装置とによって解決される。さらなる実施形態が従属請求項に記載される。
【０００８】
一態様では、方法が、ビーム加工機械のビーム軸の空間的配向の、ビーム軸の空間的理想（公称）配向（spatial nominal orientation）からの偏差を求めることを含む。ビーム加工機械は、較正すべき回転軸と、測定装置とを有する。方法は以下のステップを含む。２つの面からの加工ビームで輪郭区間をテスト工作物に切断するステップであって、輪郭区間は、較正すべき回転軸の理想（公称）アライメント（nominal alignment）に対して平行に延びる、ステップと、テスト工作物の一方の面から輪郭区間を測定装置で検出して、輪郭区間の空間的位置を求めるステップと、理想配向での切断に割り当てられる理想（公称）位置値（nominal position values）と比較した輪郭区間の空間的位置に基づいて、空間的理想配向からのビーム加工機械のビーム軸の空間的配向の偏差を求めるステップ。
【０００９】
別の態様では、方法は、ビーム軸に沿って誘導される加工ビームで工作物を加工するためのビーム加工機械のビーム軸の空間的理想配向からの、ビーム加工機械のビーム軸の空間的配向の偏差の決定に関する。ビーム加工機械は、具体的には、表面法線の本質的に共通な向きによって画定される２つの表面を有するプレート型テスト工作物を保持するために構成される。ビーム加工機械は、テスト工作物とビーム軸との間の並進運動を生み出すための少なくとも１つの並進軸と、少なくとも１つの回転軸の理想配向の周りの角度位置にビーム軸を配向するための少なくとも１８０°の回転範囲を有する少なくとも１つの回転軸と、測定素子とを備える。方法は以下のステップを含む。
【００１０】
テスト工作物を加工するために、表面法線の配向に沿って第１の角度位置および（第１の角度位置に対して）１８０°だけ回転した第２の角度位置のそれぞれにビーム軸の理想配向を位置合せすることができる取付け位置に、テスト工作物を設けるステップと、
【００１１】
ビーム軸の理想配向が第１の角度位置となるとともに加工ビームが表面の一方に向けられる第１の位置に、ビーム軸を位置決めするステップと、
【００１２】
回転軸の理想配向に対して平行に延びる前面輪郭区間を有する第１の輪郭の切断を加工ビームで実施するステップと、
【００１３】
ビーム軸の理想配向が第２の角度位置となるとともに加工ビームが表面の他方に向けられる第２の位置に、ビーム軸を位置決めするステップと、
【００１４】
回転軸の理想配向に対して平行に延び、したがって前面輪郭区間に対して平行に延びる後面輪郭区間を有する第２の輪郭の切断を加工ビームで実施するステップと、
【００１５】
前面輪郭区間および／または後面輪郭区間に隣接する少なくとも１つのギャップを工作物内に形成するステップと、
【００１６】
前面輪郭区間および後面輪郭区間を同一の角度位置で測定素子によってプローブし、前面輪郭区間の空間的位置と、後面輪郭区間の空間的位置とを検出するステップと、
【００１７】
前面輪郭区間の空間的位置と、後面輪郭区間の空間的位置とに基づいて、ビーム加工機械のビーム軸の空間的配向の、空間的理想配向からの偏差を導出するステップ。
【００１８】
別の態様では、工作物を加工するためのビーム加工機械が、工作物、具体的にはテスト工作物を位置決めするための工作物マウントと、ビーム軸に沿って誘導される加工ビームを与えるためのビーム誘導システムとを有する。ビーム加工機械は、テスト工作物とビーム軸との間の並進運動を生み出すための少なくとも１つの並進軸と、少なくとも１つの回転軸の理想配向の周りの角度位置にビーム軸を配向する（位置合せする）ための少なくとも１８０°の回転範囲を有する少なくとも１つの回転軸とを備える。さらに、ビーム加工機械は、切断縁部をプローブするための測定素子と、上で説明した方法を実施するための制御装置とを有する。
【００１９】
本明細書では、従来技術のいくつかの態様を少なくとも部分的に改善することを可能にする概念が開示される。具体的には、追加の特徴およびその有用性は、図面に基づく実施形態の以下の説明の結果として得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】工作機械のための５ＮＣ軸システムの座標系の概略的空間図。
【図２】加工ヘッドを有するビーム送達システム内の例示的ビーム経路の概略側面図。
【図３】本明細書で開示される概念によるＢＣ補正の例示的手順を示す概略フローチャート。
【図４】例示的測定ノズルの３Ｄビュー。
【図５】工作機械を用いる例示的切断プロセスを示す概略図。
【図６】ビーム軸の誤ったトラックを示すための概略図。
【図７】例示的前面切断プロセスを示すための概略図。
【図８】例示的後面切断プロセスを示すための概略図。
【図９】例示的プロービングプロセスを示すための概略図。
【図１０】例示的切断輪郭の概略図。
【図１１】対向する輪郭区間の少なくとも２つの対を有する例示的切断輪郭の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで説明する態様は、ビーム加工機械（例えば、レーザベースの工作機械）のための運動セットアップ手順を、特に少なくともある範囲まで切断することのできる測定ノズルの助けを受けて、部分的に自動化することができるという認識に部分的に基づく。このことは、具体的には、Ｂ軸および／またはＣ軸の較正と、ノズルの中心位置の決定に関係する。
【００２２】
さらに、本明細書で開示される概念は、テスト切断経路、例えばテスト矩形の縁部の厳密な測定が、ビームと測定ノズルとの間の同軸オフセットの等化を引き起こした計算および／または測定手順によって可能となり得る態様に基づく。それによって、そのような概念が、軸の冗長性を使用することによって潜在的に存在する運動誤差を求めることを可能にすることができることが認識された。必要なら、数値制御処置のフレームワーク内でいくつかの運動誤差を補正することができる。
【００２３】
ここで説明する手順は、具体的には、５つの数値的に制御可能な（ＮＣ）軸を有する工作機械を参照し、さらなるＮＣ軸の統合が一般に可能である。工作物加工が、例えば所望の切断経路に沿って誘導されるレーザビームで実施される。
【００２４】
通常、５軸レーザ機械のキネマティクスの幾何形状が、機械制御内に数学的に格納される。具体的には、理想からの偏差が、本明細書ではＴＣＰ（Ｔｏｏｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｐｏｉｎｔ）とも呼ばれる、焦点のオフセット寸法として格納される。このことは、例えば、工作物基準系と機械基準系との間の制御装置内に格納された変換についての１つまたは複数の配向軸のゼロ位置に基づいて行うことができる。
【００２５】
本明細書で開示される概念は、例えば、空間内のＴＣＰの厳密な位置を決定および保証するための、オフセット寸法の決定および配向軸の較正のための半自動調整手順を可能にすることができる。提案される概念に基づいて、加工ノズルに対するレーザビームの位置も検出することができ、好ましくは、加工ノズルに対するレーザビームの同心性を設定することができる。加工オプティクスでアクチュエータを使用して、調整手順を完全に自動的に実装することもできる。例えば、ビーム誘導管を移動すること、ならびに加工オプティクス内に集束レンズを位置決めすることによってこのことを行うことができる。
【００２６】
ＮＣ軸を示すために、図１は、機械ボディに沿った、例えばブームの水平運動についてのｘ軸と、例えばＹスライドの水平運動についてのＹ軸と、例えばＺスリーブの垂直運動についてのＺ軸とを有する機械基準系を示す。
【００２７】
さらに、図１は、いわゆるＢ軸であるＹ軸の周りの加工オプティクスの可能な旋回運動を示す。通常の旋回角は、例えば±１３５°の範囲内である。さらに、図１は、いわゆるＣ軸であるＺ軸の周りの加工オプティクスの可能な回転運動を示す。Ｃ軸は、加工オプティクスの単一または複数の回転を可能にすることができる。例えば、５軸レーザ機械ＴｒｕＬａｓｅｒ  Ｃｅｌｌ  ７０００では、そのような運動オプションは、２次元または３次元切断および溶接のための非常に柔軟なシステムを提供する。
【００２８】
図１に示されるＣ軸のゼロ位置では、Ｂ軸がＹ軸に沿って延びる。図示される機械基準系のケースでは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸についての経路情報は、Ｂ軸とＣ軸との交差での旋回点１に関する座標を指す。例えば、アングル歯車が、Ｂ軸およびＣ軸の周りの回転をもたらす。
【００２９】
完全のために、図１は、取り付けられた工作物についての運動の軸の例も示す。Ａ１工作物軸は、左側作業エリア内の工作物の回転運動を可能にし、Ａ２工作物軸は、右側作業エリア内の工作物の回転運動を可能にする。例えば、工作物を水平方向または垂直方向に固定することができる。例えば、工作物を移動することによって並進軸Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの１つまたは複数を実装することもできる。
【００３０】
図２は、加工ヘッド１１から出るビーム軸Ｓを位置決めおよび位置合せするための２つの角度設定ユニット（図示せず）を用いるＢ軸およびＣ軸の例示的実装を示す。Ｃ軸がＺ軸に沿って延び、旋回点１およびＢ軸が図面平面内で左から右に延びることがわかる。Ｃ軸のゼロ位置が仮定され、したがってＢ軸は図１と同様にＹ軸に沿って延びる。図２のゼロ位置は、通常は角度制御パラメータ（Ｂ０、Ｃ０）と共に記述され、すなわちＢ軸とＣ軸の両方について、ゼロ位置からの回転について回転角なし（０°）である。
【００３１】
理想的なケースでは、光ビーム経路は、Ｃ軸に沿って、ビーム誘導ユニット１１Ａに沿って第１の偏向ユニット１１Ｂ内に延びる。第１の偏向ミラー１３上の旋回点１で、ビーム経路がＢ軸に偏向し、第２の偏向ユニット１１Ｃに進入する。第２の偏向ミラー１５上の地点２で、ビーム経路が２回目に偏向し、恐らくは、第２の偏向ユニット１１Ｃに取り付けられた最終集束素子および加工ノズル１７を通じて焦点３まで延びる。焦点３は、以前にはＴＣＰ（Ｔｏｏｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｐｏｉｎｔ）とも呼ばれた。ビーム経路の最後の区間は、工作物加工のためのビーム軸Ｓを画定する。加工ノズル１７は、例えば、工作機械の対応する加工方法のための切断ノズル、溶接ノズル、または多機能ノズルでよい。
【００３２】
図２では、ビーム経路が、矢印５ＡによってＺ／Ｃ軸に沿って示され、矢印５Ｂによって旋回点１と点２との間で示され、矢印５Ｃによって（理想的な）ビーム軸に沿って示されている。理想的な調整を仮定して、偏向ミラーでの偏向は各ケースで９０°である。矢印５Ａ〜５Ｃは、Ｚ／Ｃ軸に沿って理想的に結合されるレーザビームの伝播を示す。
【００３３】
角度設定ユニットのうちの１つの助けを受けて、第１の偏向ミラー１３は、Ｚ軸の周りに回転することができ、Ｃ軸の自由度を与え、旋回点１は（理想的な調整を仮定して）静止したままとなる。第２の偏向ミラー１５は第１の偏向ミラー１３と共に回転する。Ｂ軸の自由度を与えるために、角度設定ユニットのうちの１つを使用して第２の偏向ミラー１５を回転することもできる。理想的な調整を仮定して、Ｂ軸の周りのみの回転の間、点２は静止したままとなる。
【００３４】
図２に示されるＢ軸およびＣ軸のゼロ位置では、ＴＣＰ３は、旋回点１からＹ軸に沿って距離Ｙ０に、Ｚ軸に沿って距離Ｚ０に位置する。
【００３５】
Ｂ軸およびＣ軸の角度設定ユニットのドライブモータは、例えば絶対的エンコーダを有するモータである。これらのモータは、通常は、動作するとき絶対位置０°に対して参照される。例えば加工ノズル１７と工作物との衝突後に、この参照が失われる場合、ＮＣ軸、具体的にはＢ軸および／またはＣ軸を再び参照しなければならない。
【００３６】
工作物を加工するために、ＴＣＰ３が、所定のプログラムされた経路に沿って工作物の上を誘導される。工作物基準系でのレーザビームのある位置および配向について機械基準系でのドライブの対応する軸位置を再計算することができるように（変換）、キネマティクスの幾何形状が数学的にコントローラ内に格納される。オフセット寸法のセットの助けを受けて、それぞれのシステムを記述する現在のキネマティクスをコントローラ内に格納することができ、変換中に考慮に入れることができる。
【００３７】
位置合せ不良が疑われる場合、Ｂ軸および／またはＣ軸の位置を、例えばＢ軸およびＣ軸の配向の大まかな決定および位置合せのための機械的ダイヤルゲージと共に、例えば加工ノズル１７上の基準表面を走査することによってチェックすることができる。基準値からの偏差が検出される場合、Ｂ軸および／またはＣ軸が再較正される。さらに、Ｂ軸および／またはＣ軸を固定時間制御間隔で再較正することができる。  図３から９を参照して、以下では、角度制御パラメータ、具体的にはＢＣ軸のゼロ位置を設定するための例示的（半）自動Ｂおよび／またはＣ較正が説明される。次いで、図１０および１１は、Ｂおよび／またはＣ較正のために使用することのできる切断輪郭を示す。
【００３８】
ＢＣ較正は、Ｂ軸およびＣ軸についてのドライブの絶対位置を設定することを可能にする。Ｂ軸較正を一例として使用して、較正がより詳細に説明される。一般には、本明細書で提案される較正概念をただ１つの回転軸（例えば、Ｂ軸またはＣ軸）に適用することもできる。
【００３９】
ＢＣ較正は、前面切断プロセス（図３のステップ１０１Ｖ）および後面切断プロセス（ステップ１０１Ｒ）と、その後に続くプロービングプロセス（ステップ１０３）、評価（ステップ１０５）と、任意選択でその後の、新しいゼロ点パラメータの転送（ステップ１０７）とを含む。
【００４０】
較正は、２つの面からテスト工作物上に以前に作成されたカットアウト区間の（一方の面から実施される）プロービングに基づく。空間的プロービングのエリア内のノズルの幾何形状は、プロービングの測定値を容易に処理することができることを保証するための所与の入力パラメータである。例えば、加工ノズル１７を測定ノズルによって置き換えることができ、または測定ノズル延長を加工ノズル１７上に取り付けることができ、または加工ノズル１７の幾何形状をそれに応じて形成することができる。一般には、ノズル／測定ノズルの幾何形状は、考慮すべき情報としてデータ処理に対して利用可能であり、またはノズルのＲＦ−ＩＤを使用して読み取ることができる。切断プロセスは、具体的には、加工ビームがノズルに接触しないこと、および一定の最小ビーム心出しがそれぞれ与えられることを想定する。
【００４１】
図４は、プロービング手順にとって好ましい幾何形状を有する例示的測定ノズル２１を示す。測定ノズル２１は円筒形に形成され、したがって円筒表面２３は、同一の半径方向距離Ｒで円筒軸に沿って延びる。取り付けられた状態では、加工ビームは、測定ノズル２１のビーム誘導開口２７を通過し、円筒軸は理想的なビーム位置２５（理想配向、理想向き（公称））を形成する。円筒表面２３は、切断の縁部の横方向プロービングを可能にし、両方向にプロービングする間に、測定面に対して測定ノズルが非直交配向であっても、円筒表面２３上の接触点に対して理想的なビーム位置２５のオフセットは本質的に常に同一となる。さらに、測定ノズル２１は、理想的なビーム位置２５に本質的に直交するように画定され、具体的には理想的なビーム位置２５に本質的に直交に延びる円形前方プロービング表面２９を有する。これを使用して、工作物の位置を大まかに求めることができる。工具長さを求めることも可能であり、それによって、手順の精度は測定ノズルの半径Ｒと共に低下し得る。測定ノズル２１は切断のために設計され、すなわち、例えば厚さ１ｍｍから２ｍｍを有するシートに輪郭をカットアウトすることを可能にする。
【００４２】
距離制御は、例えば容量性測定に基づく。容量が、切断ノズル（または測定ノズル）と工作物との間に形成される。測定される容量は、工作物表面の幾何形状ならびに使用されるノズルに依存し得る。ノズルが変更される場合、通常は、距離に対して形成される容量を記述する特性曲線が記録される。測定ノズルの幾何形状は切断ノズルの幾何形状とは異なるので、通常は現構成について特性曲線が再び記録される。切断品質はノズルと工作物との間の距離に影響を受け得ることに留意されたい。良好な縁部品質は正確な測定にとって不可欠であるので、較正の結果が、不十分な距離測定の悪影響を受け得る。
【００４３】
図５は、切断プロセスを配向（加工パラメータ）（Ｂ９０、Ｃ０）と共に全般的に示しているが、例えばＢＣ較正の前面切断プロセス（ステップ１０１Ｖ）のために切断プロセスを使用することができるからである。テスト工作物３１が、工作機械内の、図１に示される基準系のＹＺ平面内に固定される。テスト工作物３１の表面３２Ａ、３２Ｂが、それに対応して（−Ｘ）方向（すなわち、テスト工作物３１に対して前面３１Ａの方向）および（＋Ｘ）方向（すなわち、テスト工作物３１に対して後面３１Ｂの方向）に位置合せされる。表面３２Ａ、３２Ｂは、Ｘ軸に沿った表面法線の対応する向きを有する。テスト工作物３１は、例えば、厚さ１ｍｍを有する平坦なテストプレートでよく、それを測定ノズル２１で切断することができる。
【００４４】
図５に示される切断プロセスの例示は、理想的な調整の状況、すなわちＢ軸およびＣ軸についての正しく設定された絶対位置を示す。したがって、レーザビーム５はテスト工作物３１に対して直角に当たる。図５は、プレート形状のテスト工作物３１の表面３２Ａ、３２Ｂに垂直な、対応する理想的なビーム経路３５を示す。ビーム軸Ｓもテスト工作物３１に対して直角に位置合せされる。理想的なビーム経路３５は、Ｂ軸およびＣ軸の各角度位置についてのビーム軸の理想配向Ｓ０を保証し、それによって理想配向Ｓ０は、工具配向のための加工パラメータによって与えられるだけである。
【００４５】
図５に示されるＣ軸のゼロ位置およびＢ軸の９０°位置では、ＴＣＰ３は、旋回点１からＹ軸に沿って距離Ｙ０に、Ｘ軸に沿って距離Ｘ０に位置する。加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ０）では、距離Ｘ０は図２の距離Ｚ０に対応する。ＴＣＰ３はテスト工作物３１内に位置し、したがって測定ノズル２１で輪郭をテスト工作物３１内に切断することができる。例示のために、ＴＣＰ３内に集束されるレーザビーム５が、図５に概略的に示される。理想的な配向では、レーザビーム５のビーム経路が、図２に示されるように、矢印５Ｂ、５Ｃに従って、Ｂ軸に沿って、またはビーム軸３５に沿って延びる。
【００４６】
図６（ａ）から図６（ｃ）は、図５に示されるような理想的な配向に対する、ビーム軸の可能な誤った経路を示す。
【００４７】
図６（ａ）は、例えば、Ｃ軸の角度設定ユニットが工作物に衝突することによって元のゼロ位置から移動したケースを示す。図６（ａ）では、Ｃ軸の誤った設定、およびそれに対応してねじれた、Ｙ方向のＢ軸の元の配向に対して９０°のＢ軸（図６（ａ）では破線であり、Ｂ’とマークされる）のケースでのビーム軸の新しい配向が、数度の回転によって示されている。９０°の偏向、および測定ノズル２１を通るビーム軸Ｓの中心通過のようなビーム経路は、衝撃によって影響を受けず、したがってＴＣＰ３’は、ＴＣＰ３から数度回転した旋回点１の周りの矢印５Ｄの方向の円上に来る。したがって、図６（ａ）では理想的なビーム経路３５によって示される理想配向Ｓ０が、ビーム軸Ｓの配向から回転角だけ逸脱する。
【００４８】
図６（ｂ）は、例えばＣ軸に対する入力ビームの平行変位により、偏向ミラー１３、１５での９０°の偏向が維持されるが、レーザビームがもはやＣ軸およびＢ軸に沿って延びないケースを示す。ビーム変位の方向およびサイズは、Ｂ軸およびＣ軸のそれぞれの配向に（機械的偏差および／または光学的誤差として）依存し得る。その結果、ビーム軸Ｓも小さいビームオフセットだけシフトするが、理想的なビーム経路３５に対して平行に延びる。図６（ｂ）は、ＴＣＰ３に対してＹ方向にシフトする、得られるＴＣＰ３’’を示す。図６（ｂ）では、測定ノズル２１のビーム誘導開口２７を通るビーム軸Ｓの中心通過はもはやないことも確認することができる。あるいは、ミラー１５または集束オプティクスの変位が、例えばビーム軸Ｓのほぼ平行なビーム変位となり得る。
【００４９】
入力ビームがもはやＣ軸に平行に進入しない場合、理想的なビーム経路３５に対するビーム軸Ｓの角度偏向が引き起こされ得る。Ｃ軸またはＢ軸の周りに回転するとき、このことは、理想的なビーム経路３５の周りのビーム軸Ｓのいわゆるビームスタガとなる。位置Ｃ０Ｂ９０およびＣ０Ｂ−９０について、図６（ｃ）は、一般的な図で示すために与えられた、測定ノズル２１を通るビーム軸Ｓの対応する通過を、関連するＴＣＰ３’’’と共に示す。
【００５０】
ビーム軸Ｓのそのような位置合せ不良の検出と、可能な場合、その少なくとも部分的に自動化された補正とが、ＢＣ較正について以下で説明される手順についてより詳細に説明される。加工パラメータの適切な設定および両面からのカットアウトにより、一方の面から行われるプロービング手順で追加の情報を得ることが可能となる。情報内容を使用して、可能なＢおよび／またはＣ位置合せ不良を識別することができ、したがって位置合せ不良のそれぞれの補正を行うことができる。
【００５１】
ビーム軸の空間的理想配向Ｓ０（理想的なビーム経路３５）からの、ビーム加工機械のビーム軸Ｓの空間的配向の偏差を求めるための手順を説明するために、以下の図７および図８は、一例として（図６（ａ）に類似の）Ｃ軸の位置合せ不良を仮定する。例えばＢ軸の位置合せ不良、またはＣ軸とＢ軸の重ね合せについても、類似の考慮および補正手順を実施することができる。
【００５２】
図７および８はそれぞれ、Ｘ−Ｙ平面の図（図７の左側または図８の右側）と、作成される輪郭切断を示すためのテスト工作物３１（Ｚ−Ｙ図）の側面図（図７の右側または図８の左側）とを示す。
【００５３】
補正すべきビーム加工機械が、プレート形状のテスト工作物３１を保持するために構成されると仮定する。テスト工作物３１は、機械加工空間に従って、表面法線の配向によって本質的に画定される、テスト工作物３１の関連する表面３２Ａ、３２Ｂ（図５も参照）を有する前面３１Ａおよび後面３１Ｂに分割される。平行平面表面３２Ａ、３２Ｂを有するテスト工作物３１のプレート型構成のケースでは、表面法線の配向は、前面３１Ａまたは後面３１Ｂの表面３２Ａ、３２Ｂ上の表面法線の配向を表す。
【００５４】
例えば、工作物のわずかなくさび形状も、切断可能なままである限り使用できることを当業者は認識されよう。原理上は、わずかなくさび形状も、表面法線の配向によって、このケースではくさび角度によって画定されるからである。
【００５５】
ビーム加工機械はまた、テスト工作物３１とビーム軸Ｓとの間の３Ｄ並進運動を生成するための、少なくとも１つの、例えば３つの並進軸と、回転軸の理想配向の周りの角度位置にビーム軸を配向するための少なくとも１８０°の回転範囲を有する少なくとも１つの回転軸とを有する（図１も参照）。第２の、例えば直交回転軸もビーム加工機械によって設けることができる。ビーム加工機械はまた、測定素子をも含む。図７および８に示されるケースでは、これは測定ノズル２１である。
【００５６】
図７は、テスト工作物３１の選択された取付け位置を示し、ビーム軸の理想配向（Ｓ０）を、テスト工作物３１を加工するための表面法線の配向にそれぞれ沿った、（図７に示される）第１の角度位置Ｂ９０と、１８０°回転される第２の角度位置Ｂ−９０（図８参照）とに位置合せすることができる。したがって、図７および図８による構成は、図７の加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ０）および図８の加工パラメータ（Ｂ−９０、Ｃ０）を設定するための、Ｂ軸の周りの回転に基づく。
【００５７】
ＢＣ較正の前面切断プロセス（ステップ１０１Ｖ）では、加工ヘッド１１が、「上方から」測定ノズル２１と共にテスト工作物３１の前面３１Ａ上に位置決めされる。次いで、測定ノズル２１がテスト工作物３１の表面３２Ａに向くように、加工ヘッド１１が加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ０）と共に配向され、測定ノズル２１でテスト工作物３１内に輪郭を切断することができるように、ＴＣＰ３がテスト工作物３１内にある。しかしながら、Ｃ軸での誤った設定のために、ビーム軸Ｓは工作物３１の表面３２Ａと直交しない。ステップ１０１Ｖの切断プロセスの間、加工ヘッド１１はテスト工作物３１の前面３１Ａ上にとどまり、輪郭を加工する。
【００５８】
図７では、したがってビーム軸Ｓは一般には第１の位置に位置決めされ、第１の位置では、ビーム軸Ｓの理想配向Ｓ０が第１の角度位置Ｂ９０にあり、ビーム軸Ｓが、テスト工作物３１の前面３１Ａで（非直角に）表面３２Ａに向けられる。対照的に、図８では、ビーム軸Ｓは第２の位置に位置決めされ、第２の位置では、ビーム軸Ｓの理想配向Ｓ０が（第１の角度位置に対してＢ軸の周りに１８０°回転した）第２の角度位置Ｂ−９０にあり、テスト工作物３１の後面３１Ｂ上のビーム軸Ｓが（非直角に）表面３２Ｂに向けられる。
【００５９】
図７は、ビーム軸Ｓの実際の配向を実線で示し、ビーム軸Ｓの実際の配向は、Ｃ軸の誤った位置決めのために理想配向に対してわずかにねじれている。加えて、図７のビーム軸Ｓの誤った位置決めを示すために、ビームサプライおよび加工ヘッド１１の位置決めが、理想的な配向のケースでのビーム軸Ｓの理想配向Ｓ０と共にグレーで強調される。
【００６０】
図７に示される角度位置合せ不良と共に、切断プロセス（ステップ１０１Ｖ）では、回転軸の理想配向（ゼロ位置）に対して平行に延びる少なくとも１つの前面輪郭区間を有する輪郭ＫＡがカットアウトされる。これは、切断プロセス中に回転軸の想定理想配向／ゼロ位置に沿ってビーム軸Ｓの並進運動を実施することによって生成される。
【００６１】
図７の右側のＺ−Ｙ平面の図によれば、輪郭ＫＡは、例えば、Ｃ軸ゼロ位置に対して平行な、すなわちＺ軸に沿った２つの前面輪郭区間ＫＡ１と、（理想的に位置合せされた）Ｂ軸ゼロ位置に対して平行に延びる、すなわちＹ軸に沿った２つの前面輪郭区間ＫＡ２とを含み、これらは、テスト工作物３１内の矩形カットアウト区間を形成する。
【００６２】
Ｃ軸が位置合せ不良であり、図５に示される加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ０）の設定にも関わらず、ビーム軸Ｓがテスト工作物３１の表面法線の配向に対して数度だけ反時計回りに回転し、すなわちレーザビームはテスト工作物３１に垂直に当たらない。この結果、切断輪郭ＫＡの位置が（＋Ｙ）方向に変位する。図７は、Ｚ−Ｙ図に切断輪郭ＫＡを実線として示す。加えて、理想的な配向についての矩形の（理想）位置が、点線４１によって示される。
【００６３】
カットアウト矩形は、理想的なＣ軸またはＢ軸に対してそれぞれ平行に延び、すなわちＺ軸またはＹ軸に対して平行に延びる、２対の対向する前面輪郭区間ＫＡ１、ＫＡ２を有する輪郭切断を表す。Ｃ軸の位置合せ不良が、Ｙ方向に（すなわち、理想的なＢ軸に沿って）延びる輪郭区間ＫＡ２のｚ位置に影響を及ぼさないことがわかる。
【００６４】
一方の面上で生成されるこれらの輪郭区間ＫＡ１、ＫＡ２の情報内容は、例えば図６（ｂ）によるビームオフセットと、図６（ａ）による回転位置誤差との間の区別を可能にしない点で限定される。
【００６５】
対応する並進運動の後の、図８に示される以下の後面切断プロセス（図３のステップ１０１Ｒ）では、測定ノズル２１を有する加工ヘッド１１が、テスト工作物３１に対して「上方から」後面３１Ｂに位置決めされ、ビーム軸ＳがＢ軸の周りに１８０°回転し、その結果、ビーム軸Ｓがテスト工作物３１の表面３２Ｂに向けられ、ＴＣＰ３がテスト工作物３１内にある。そのことは、ＢＣ較正のステップ１０１Ｒでは、加工ヘッドが加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ０）と共に配向されることを意味する。次いで、１つ（または複数）の後面輪郭ＫＢ、ＫＢ’が、測定ノズル２１から出る加工ビーム５で、テスト工作物３１内に切断される。しかしながら、誤った位置のために、後面切断プロセス中であっても、ビーム軸は工作物３１の表面３２Ｂに対して垂直ではない。ステップ１０１Ｒの切断プロセスの間、加工ヘッドはテスト工作物３１の後面３１Ｂにとどまる。
【００６６】
加工パラメータ（Ｂ−９０、Ｃ０）では、例えば、２つの矩形が、テスト工作物３１内に後面輪郭ＫＢおよびＫＢ’として切断される。図８は、Ｚ−Ｙ図に切断矩形ＫＢおよびＫＢ’を一点鎖線で示す。さらに、矩形の（理想）位置が、理想的な配向について点線４３で示される。Ｃ軸の位置合せ不良のために、加工パラメータ（Ｂ−９０、Ｃ０）の設定にも関わらず、ビーム軸Ｓはやはり、テスト工作物３１の表面法線の配向に対して数度だけ反時計回りに回転する。したがって、レーザビーム５はテスト工作物３１に垂直に当たらず、切断矩形ＫＢおよびＫＢ’の位置が、理想的な向きでの矩形位置（線４３）に対して（−Ｙ）方向にシフトする。
【００６７】
第２の切断プロセスについての代替開始位置を、例えば加工パラメータ（Ｂ９０、Ｃ１８０）と共に取ることができる。例えば、ただ１つの回転軸（ここではＣ軸）を有するビーム加工機械の実装で、Ｃ軸の周りの後者の回転を使用して、前面輪郭および後面輪郭を切断するための位置を与えることができる。
【００６８】
矩形ＫＢおよびＫＢ’のそれぞれは、２対の対向する後面輪郭区間ＫＢ１、ＫＢ２を有する輪郭切断を表し、それに対応して、後面輪郭区間ＫＢ１、ＫＢ２は、理想的なＣ軸または理想的なＢ軸に対して平行である。Ｃ軸の位置合せ不良が、Ｙ方向に（すなわち、理想的なＢ軸に沿って）延びる輪郭区間ＫＢ２のｚ位置にこの場合も影響を及ぼさないことがわかる。
【００６９】
測定ノズル２１を通るビーム軸の中心通過を仮定して、Ｚ方向に延びる矩形ＫＡおよび矩形ＫＢの上側および下側輪郭区間ＫＡ１、ＫＢ１が、（＋Ｙ）および（−Ｙ）方向の「理想的な輪郭区間」の間のセンターライン４５に対称的に近づく。（図６（ｂ）による）測定ノズル２１の純粋なビーム変位は変位を引き起こし、近づかないことに留意されたい。
【００７０】
切断プロセスを要約すると、輪郭区間は、回転軸位置合せ不良および／またはビーム変位に関する情報を与える。
【００７１】
これが、以下で説明するプロービング手順および後続の評価（図３のステップ１０３）で得られ、プロービング手順は、一方の面から、例えば後面３１Ｂから加工パラメータ（Ｂ−９０、Ｃ０）で実施される。
【００７２】
図８と同様に、図９は、縁部のプロービングを示すためのテスト工作物３１の側面図（Ｚ−Ｙ図）と、測定ノズル２１の位置を示すためのＸ−Ｙ平面（図８の右側）の図とを示す。図９は、例えば、（実線で示される）輪郭区間ＫＡ１をプローブするときの測定ノズル２１のプロービング位置４７Ａと、（点線で示される）輪郭区間ＫＢ１をプローブするときの測定ノズル２１のプロービング位置４７Ｂとを示す。
【００７３】
縁部ＫＡ１またはＫＢ１をプローブするために、旋回点１が、テスト工作物３１の表面３２Ｂからプロービング距離ＸＡ／ＸＢに位置決めされ、表面３２Ｂで、測定ノズル２１は、それぞれのカットアウト区間内に突き出る。プロービング距離ＸＡ／ＸＢは、横方向プロービング手順によって縁部がシェル表面２３と常に接触するような範囲で測定ノズル２１がカットアウト矩形ＫＡ、ＫＢ内に突き出るように選択される。評価のために、例えば、旋回点１の関連するＹ値およびＺ値が記録される。測定ノズル２１の円筒形状のために、（＋Ｙ）または（−Ｙ）方向でのプロービングはどちらも、理想的なビーム軸（すなわち、測定ノズル２１を通る円筒軸）に対して等しい測定距離を伴うので、プロービング手順は測定ノズルの形状の影響を受けない。
【００７４】
シェル表面２３、または測定ノズル２１の関連する円筒軸はまた、表面法線の配向に対する傾斜角の下で延びるので、図９に示されるように、傾斜は、理想的な配向のケースよりも輪郭区間ＫＡ１のＹ位置に旋回点１のより大きいＹ値が割り当てられるような形で、第１のプロービング手順に影響を及ぼす。このことは、図９で、旋回点１が、理想的な配向のケースよりも、Ｙ方向に縁部ＫＡ１のより近くに、距離ＹＫＡ１まで移動できることを意味する。同様に、旋回点１は、図９で、Ｙ方向に輪郭区間ＫＢ１の縁部のより近くに、距離ＹＫＢ１まで移動することができる。この結果、輪郭区間ＫＡ１とＫＢ１との間の実際の距離ΔＹが生じる。
【００７５】
前述のプロービング手順では、後面切断プロセスと同じ角度設定が使用される。この状況で、前面切断プロセスと後面切断プロセスは一般に、それに対応して反転した角度設定で行われるが、両方のプロービング縁部が同じ位置でプローブされる限り、これより逸脱する角度位置でプロービング手順を実施することもできることに留意されたい。
【００７６】
輪郭区間ＫＡ１とＫＢ１の実際の距離ΔＹが、割り当てられた理想距離から逸脱するほど、理想的な調整からのＣ軸の角度偏差が大きくなることがわかる。図９による構成で、実際の距離ΔＹが理想距離よりも大きい場合、反時計回りのねじれであり、実際の距離ΔＹが理想距離よりも小さい場合、時計回りのねじれである。理想的な中心線からの、輪郭区間ＫＡ１とＫＢ１との間の測定中心ｍＹの変位の方向から、測定ノズル２１内のビーム変位を推論することができる。
【００７７】
一般には、知られている幾何形状、具体的には測定ノズル２１の助けを受けて、Ｂ軸およびＣ軸に対して行われるべき補正角度の後ろで、様々な輪郭縁部について測定した旋回点１のＸ位置およびＺ位置を計算することができる。ビーム軸と測定ノズルとの間の同軸オフセットの数学的等化によって、輪郭区間の厳密な測定が可能にされる。次いで、測定の結果は、軸冗長性を使用して運動誤差を求めることを可能にし、その後で、ＮＣ制御で誤差を自動的に補正することができる。
【００７８】
例えば、ＮＣ制御は、測定値からのＢ軸およびＣ軸の実際の角度位置を計算し、補正後の軸位置をユーザインターフェース上に表示する。値がオペレータによって受け入れられた後、制御は、さらなる工作物加工のために、この軸位置を絶対位置、すなわち新しい「ゼロ位置」として設定する（図３のステップ１０９）。例えば、新しい厳密な「ゼロ位置」のより精密な決定が反復的に可能である。したがって、例えば０．０２°の検出したしきい値偏差から、例えば０．００５°未満の偏差に到達するために、何回か補正を実施することができる。
【００７９】
本明細書で開示される手順の利点には、とりわけ、テスト工作物の自動加工、およびその後の自動測定の可能性が含まれる。オペレータ加入が必要とされ得るのは、測定ノズルおよびテスト工作物を取り付け、必要ならノズル心出しを補正することだけである。残りのステップを自動化することができる。これにより、通常は８時間ごと、および各衝突後に実施される、ＢＣ軸をチェック／再調整するために必要な時間が削減される。さらに、手動の測定およびコントローラへの結果の転送と比較して、誤差に対する測定手順の感受性を低減することができる。
【００８０】
記載の手順では、測定ノズルを触覚測定素子の形態の測定装置として使用した。電気測定装置、磁気測定装置、光学測定装置、または音響測定装置の使用などの他の非触覚検出方法でも手順を実施できることを当業者は容易に理解することができる。具体的には、レーザビーム自体を用いた検出を、検出のための補助手段として使用することも可能である。
【００８１】
前述の手順では加工ヘッドの並進運動が行われたが、代替として、１つまたは複数の並進運動を工作機械の工作物マウントによって引き継ぐこともでき、その結果、加工ヘッドの代わりに工作物が線形に移動することを当業者は容易に認識されよう。
【００８２】
さらに、前述の例では、２つの矩形を使用して補正が求められたが、測定手順および基礎となるビーム加工機械に応じて、代替の輪郭形状を使用できることを当業者は容易に認識されよう。
【００８３】
ただ１つの回転軸を有するビーム加工機械では、輪郭切断ごとにただ１つの線形ビーム区間が必要とされる。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、カットアウト半円ＨＡ（前面から）およびＨＢ（後面から）の例を示し、その線形輪郭区間は、測定すべき中心に配置されたバーを形成するか（図１０（ａ））、または測定すべき外部寸法を与えるかのいずれかである（図１０（ｂ））。
【００８４】
図１０（ｃ）に示される別の実施形態では、半円ＨＡおよびＨＢが部分的に重複することができ、したがって、前面輪郭区間のプロービングから後面輪郭区間のプロービングに変化するとき、もはや測定ノズルをカットアウトの外部に移動する、すなわちＸ方向に移動する必要がない。
【００８５】
いくつかの回転軸についての構造を設けることもできる。例えば、図１１は、２つの空間方向の輪郭区間対をそれぞれ含む２つの重複する多角形ＶＡおよびＶＢを示す。重複のために、測定ノズル２１をテスト工作物２１の外部に移動する必要がない。輪郭区間は、例えば、前述のＢ軸およびＣ軸較正を可能にすることができる。
【００８６】
特に図１０（ｃ）および図１１に示される輪郭の例に関して、前面輪郭および／または後面輪郭は、プロービングのための輪郭区間を形成するために使用することができる限り、必ずしも閉じた輪郭ではない。
【００８７】
３つの並進軸に基づく、本明細書で説明した軸較正のための手順の実施形態に加えて、輪郭内に移動する必要がなく、検出を光学的に（例えば、ビームと同軸のカメラを用いて）実施する場合、例えば２つの並進軸を用いた類似の手順が可能である。
【００８８】
説明および／または特許請求の範囲で開示されるすべての特徴は、元の開示の目的で、ならびに特許請求される発明を実施形態および／または特許請求の範囲内の特徴の構成とは無関係に制限する目的で、互いに別々に、独立して開示されることが意図されることが明言される。エンティティのグループのすべての値範囲または指示が、元の開示の目的で、ならびに特許請求される発明を具体的には値範囲の限度として制限する目的で、あらゆる可能な中間値または中間エンティティを開示することが明言される。
【符号の説明】
【００８９】
１  旋回点
２  地点
３、３’、３’’、３’’’  焦点／ＴＣＰ
５  レーザビーム
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  矢印
１１  加工ヘッド
１１Ａ  ビーム誘導ユニット
１１Ｂ  偏向ユニット
１１Ｃ  偏向ユニット
１３、１５  偏向ミラー
１７  加工ノズル
２１  測定ノズル
２３  円筒シェル表面
２５  理想的なビーム位置
２７  ビーム誘導開口
２９  前方プロービングエリア
３１  テスト工作物
３１Ａ  前面
３１Ｂ  後面
３２Ａ  表面
３２Ｂ  表面
３５  理想的なビーム経路
４１、４３  点線
４５  センターライン
４７Ａ／Ｂ  プロービング位置
１０１Ｖ〜１０７  ステップ
Ａ１、Ａ２  工作物軸
Ｂ（’）、Ｃ  軸
Ｂ０、Ｃ０  角度制御パラメータ
ＨＡ、ＨＢ  半円
ＫＡ  前面輪郭
ＫＢ、ＫＢ’  後面輪郭
ＫＡ１／２  前面輪郭区間
ＫＢ１／２  後面輪郭区間
ｍＹ  測定中心
Ｒ  半径方向距離
Ｓ  ビーム軸
Ｓ０  理想配向アライメント
ＶＡ、ＶＢ  多角形
ＸＹＺ  並進軸
ＸＡ／Ｂ  プロービング距離
Ｙ０、Ｚ０  距離
ＹＫＡ１  距離
ＹＫＢ１  距離
ΔＹ  実際の距離
【図１】
2019508254.tif 000003
【図２】
2019508254.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019508254.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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