(57)【要約】  本発明は、特に、加工用レーザビーム３６によって、材料を溶接、穿孔、または除去するときの溶接深さを測定するための方法に関し、センサシステム１０の測定光ビーム２８を、レーザ機械加工ヘッド２６内の加工用レーザビーム３６の機械加工ビーム経路３０に結合させ、機械加工ビーム経路３０の集束光学ユニット４２によって加工物４４の表面上の測定光スポットに集束または集中させる。次いで、加工物の表面で反射された測定光ビーム２８は、加工物４４の表面のレーザ機械加工ヘッド２６からの距離に関する情報を得るために、センサシステム１０の測定評価ユニット１２に戻される。加工用レーザビームの入射点に対する蒸気毛細管５４の位置を決定することができる、蒸気毛細管５４の領域における加工物の表面プロファイルを得るために、加工物４４の表面上の測定光スポットの位置が、蒸気毛細管５４上を溶接方向におよびそれを横切る方向に誘導される。次いで、レーザ機械加工中に溶接深さを測定するために、測定光スポットを蒸気毛細管５４の決定された位置に移動させる。
2019534788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、加工用レーザビーム（３６）によって行われる溶接、穿孔、または機械加工プロセスにおいて、溶接溶け込み深さを測定するための方法であって、
センサシステム（１０）の測定光ビーム（２８）が、レーザ機械加工ヘッド（２６）内の前記加工用レーザビーム（３６）の処理ビーム経路（３０）に結合され、前記処理ビーム経路（３０）の集束光学系（４２）によって加工物（４４）の表面上の測定光スポットに集束または集中され、
前記加工物（４４）の前記表面で反射された前記測定光ビーム（２８）が、前記レーザ機械加工ヘッド（２６）からの前記加工物（４４）の前記表面の距離についての情報を得るために、前記センサシステム（１０）の測定評価ユニット（１２）に戻され、
前記加工物（４４）の前記表面の前記測定光スポットの位置が、蒸気毛細管（５４）の領域における前記加工物の表面プロファイルを得るために、前記蒸気毛細管（５４）上で溶接方向および前記溶接方向を横切る方向に誘導され、
前記加工用レーザビームの入射点に対する前記蒸気毛細管（５４）の位置が、前記蒸気毛細管（５４）の前記領域における前記加工物の前記表面プロファイルから決定され、
前記レーザ機械加工プロセス中に前記溶接溶け込み深さを測定するために、前記測定光スポットを前記蒸気毛細管（５４）の前記決定された位置に移動させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記蒸気毛細管（５４）の最下点が、前記加工用レーザビーム（３６）の前記入射点（４５）に対する前記蒸気毛細管（５４）の前記位置として決定されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記測定光スポットが直線経路（６０、６２）上で前記蒸気毛細管（５４）上を誘導されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記表面プロファイルが、曲線フィッティングによって前記直線経路（６０、６２）に沿った測定データから決定されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記表面プロファイルが、ガウス分布に従った曲線フィッティングによって、前記溶接方向を横切る前記直線経路（６２）に沿った前記測定データから決定されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法であって、前記表面プロファイルが、マクスウェル−ボルツマン分布に従った曲線フィッティングによって、前記溶接方向の前記直線経路（６０）に沿った前記測定データから決定されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１または２に記載の方法であって、前記測定光スポットが螺旋形経路（６４）上で前記蒸気毛細管（５４）上を誘導されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法であって、前記加工用レーザビーム（３６）の前記入射点（５６）に対する前記蒸気毛細管（５４）の前記位置が、試験機械加工作業中に機械加工プロセスの所定のプロセスパラメータに対して決定され、この機械加工プロセスに対する前記測定スポット位置として記憶されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記加工用レーザビーム（３６）の前記入射点（５６）に対する前記蒸気毛細管（５４）の前記それぞれの位置が、試験機械加工作業中に異なる機械加工プロセスの所定のプロセスパラメータに対して決定され、これらの機械加工プロセスに対する前記測定スポット位置として記憶されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の方法であって、前記対応するプロセスパラメータに対して記憶された前記測定スポット位置を、機械加工プロセスに対するそれぞれの送り方向に適合させ、前記送り方向が前記機械加工プロセスの過程で変化することを特徴とする方法。
【請求項１１】
特に、加工用レーザビーム（３６）によって行われる溶接、穿孔、または機械加工プロセスにおいて、前記溶接溶け込み深さを測定するための装置であって、
前記加工用レーザビーム（３６）を加工物（４４）上に集中させるための集束光学系（４２）を有する、処理ビーム経路（３０）が延在するレーザ機械加工ヘッド（２６）と、
前記レーザ機械加工ヘッド（２６）内の前記処理ビーム経路（３０）に結合させることができ、前記処理ビーム経路（３０）の前記集束光学系（４２）によって前記加工物（４４）の表面上の測定光スポットに集束または集中させることができる測定光ビーム（２８）を生成するためのセンサシステム（１０）と、
前記測定光ビーム（２８）用の偏向ユニット（４８）を有するアクチュエータシステムと、
を備え、
前記センサシステム（１０）および前記アクチュエータシステムが、請求項１から１０のいずれか１項に記載の溶接溶け込み深さを測定するための方法を行うように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、レーザビームによって行われる溶接、穿孔、または機械加工プロセスにおいて溶接溶け込み深さを光学的に測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接溶け込み深さを光学的に測定するために、測定光が、以下では単に測定ビームとも呼ばれる測定光ビームと、以下では単に基準ビームとも呼ばれる基準光ビームとに分割される、光短コヒーレンス干渉法の原理に従って動作する光学的距離測定センサを利用することが知られている。測定アームと基準アームとの間の経路差から所望の距離情報を決定するために、測定アームおよび基準アームから反射された測定光ビームと基準光ビームとが互いに重ね合わせられる。
【０００３】
この場合、適用分野は、例えば、制御されるべき溶接溶け込み深さをインラインで監視するレーザ溶接プロセスにおいて、加工用レーザビームと加工物との間の相互作用ゾーンの領域の位置において、特に加工用レーザビームによってその入射点で生成される蒸気毛細管もしくはいわゆるキーホールにおいて、測定光ビームの精密で自動化された位置決めを必要とする機械加工プロセスを包含する。
【０００４】
レーザ溶接プロセスにおいて光学測定光ビームを精密に位置決めするための公知の技術的解決策は、加工用レーザビームに対する測定ビーム位置を決定するためのカメラベースの方法を利用する。これらの方法は、溶接溶け込み深さを測定するために必要とされる、加工物表面上の測定光ビーム位置の間接的な決定に基づいている。
【０００５】
しかしながら、溶接溶け込み深さの信頼性の高い測定のための処理ビームに対する測定光ビームの最適位置は、溶接金属の送り速度および材料などの異なるプロセスパラメータに依存し、したがって、間接的な位置決定方法によっては十分な精度で決定することができない。
【０００６】
特許文献１は、表面測定データを取得するための短コヒーレンス干渉計の形態で実現される観察ユニットを有するレーザ機械加工装置を記載している。例えば、焦点深度も機械加工点で測定することによって監視および制御することができる。しかしながら、焦点深度またはキーホール深さの信頼性の高い正確な測定値を得るために、測定点、すなわち、測定ビームの入射点を機械加工点に対してどのように位置合わせしなければならないかは記載されていない。
【０００７】
特許文献２は、レーザ材料機械加工用のＯＣＴ測定システムの精度を向上させるための装置および方法に関するものであり、カメラなどの空間分解センサを用いて、機械加工プロセス中に光コヒーレンストモグラフによって生成される測定ビームをレーザビームの位置に対して位置決めすることについて記載している。この場合、処理ビームと測定ビームとの間の相対オフセットは、加工物上の測定ビーム位置を考慮して、センサによって提供される空間的に分解された情報から決定される。しかしながら、蒸気毛細管に対する、すなわち、キーホールに対する測定ビームの位置決めについては記載されていない。
【０００８】
特許文献３は、溶接溶け込み深さを測定するための方法に関するものであり、ここでは２つの測定ビームが処理光学系を通って誘導される。第１の測定ビームは、キーホールの底部からの距離を測定するためにキーホールのベースに向けられ、第２の測定ビームは、構成要素の表面からの距離を測定するために構成要素の表面に向けられている。これらの２つの距離から溶接溶け込み深さを決定することができる。しかしながら、測定ビームがキーホールの位置にどのように位置合わせされるかについては記載されていない。
【０００９】
上述したように、公知の方法はすべて、溶接溶け込み深さを測定するために加工物上の測定ビームの位置の間接的な決定に基づいている。しかしながら、このやり方では、蒸気毛細管、すなわち、キーホールに対する正確な位置を決定することは不可能であり、その理由は、イメージング法では、処理領域の、すなわち、加工用レーザビームの入射領域のキーホールの正確な位置を測定するのが困難であるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許第１０１  ５５  ２０３  Ａ１号
【特許文献２】独国特許第１０  ２０１５  ０１２  ５６５  Ｂ３号
【特許文献３】独国特許第１０  ２０１３  ０１５  ６５６  Ｂ４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これらの状況に基づいて、本発明は、レーザ機械加工プロセスにおける溶接溶け込み深さの信頼性の高い測定を実現するために、測定光ビームをキーホールの位置に精密に位置決めすることができる、溶接溶け込み深さを光学的に測定するための方法を利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。本発明の有利な実施形態および改良形態は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
したがって、特に、加工用レーザビームによって行われる溶接、穿孔、または機械加工プロセスにおいて、溶接溶け込み深さを測定するために、本発明は、センサシステム、特にＯＣＴベースのセンサシステムの測定光ビームを、レーザ機械加工ヘッド内の加工用レーザビームの処理ビーム経路に結合させることを提案する。加工物表面上に測定光スポットを形成するために、測定光ビームを処理ビーム経路の集束光学系によって加工物の表面上に集束または集中させる。測定光スポットにおいて加工物の表面で反射された測定光ビームは、任意の基準位置からの、特にレーザ機械加工ヘッドからの加工物の表面の距離についての情報を得るために、センサシステムの測定評価ユニットに戻される。蒸気毛細管の領域における加工物の表面プロファイルを得るために、加工物の表面上の測定光スポットの位置は、蒸気毛細管上を溶接方向におよびそれを横切る方向に誘導される。加工用レーザビームの入射点に対する蒸気毛細管の位置は、蒸気毛細管の領域における加工物の表面プロファイルから決定される。その後のレーザ機械加工プロセス中に、溶接溶け込み深さを測定するための測定光スポットを蒸気毛細管の決定された位置に移動させ、それにより測定光ビームが蒸気毛細管、すなわち、キーホールに精密に位置合わせされ、キーホール深さ、したがって、溶接溶け込み深さの信頼性の高い正確な測定が保証される。
【００１４】
有利な実施形態によると、加工用レーザビームの入射点に対する蒸気毛細管の位置として、蒸気毛細管の最下点を決定することが提案される。これは、蒸気毛細管、すなわち、キーホールの深さが加工用レーザビームと加工物との間の相互作用ゾーンにおける溶接プールの深さに本質的に対応するため、溶接溶け込み深さの測定の精度をさらに改善する。
【００１５】
測定光スポットを直線経路上で蒸気毛細管上を誘導することが有利には提案され、表面プロファイルが曲線フィッティングによって直線経路に沿った測定データから決定される。これによって、特に簡単かつ高速な決定が達成される。
【００１６】
特に、溶接方向を横切る直線経路に沿った測定データからの表面プロファイルは、ガウス分布に従った曲線フィッティングによって決定され、一方で、溶接方向の直線経路に沿った測定データからの表面プロファイルは、マクスウェル−ボルツマン分布に従った曲線フィッティングによって決定される。
【００１７】
本発明の代替的実施形態は、その後、距離測定データから最適な測定スポット位置を決定するために、測定光スポットが螺旋形経路上で蒸気毛細管上を誘導されることを特徴とする。
【００１８】
基本的に、溶接プロセス中に表面プロファイルから溶接シームに沿って溶接溶け込み深さを決定することも可能である。しかしながら、これは、溶接シームに沿って溶接溶け込み深さを不連続的に監視することにつながる。したがって、本発明によると、加工用レーザビームの入射点に対する蒸気毛細管の位置が、試験機械加工作業中に機械加工プロセスの所定のプロセスパラメータに対して決定され、この機械加工プロセスに対する測定スポット位置として記憶されることが提案される。したがって、測定スポット位置が決定されたプロセスパラメータに基づいて分類される機械加工プロセスにおいて、溶接溶け込み深さを準連続的に監視し、適用可能な場合は、再調整することができる。したがって、溶接溶け込み深さを再調整するため、本発明は、高品質のレーザ機械加工プロセス、特に溶接を行うことを可能にするだけでなく、品質管理および品質保証のために溶接シーム全体にわたって溶接溶け込み深さを確実に記録に残すことも可能にする。
【００１９】
本発明の有利な改良形態は、加工用レーザビームの入射点に対する蒸気毛細管のそれぞれの位置が、試験機械加工作業中に異なる機械加工プロセスの所定のプロセスパラメータに対して決定され、これらの機械加工プロセスに対する測定スポット位置として記憶されることを特徴とする。
【００２０】
したがって、本発明によると、異なるプロセスに対する理想的な測定ビーム位置が決定され、その後、例えば、センサシステムに直接記憶される。このようにして、システムは、異なるプロセスパラメータを有する溶接を連続的に生成することができ、所定の位置は、対応するアクチュエータシステムによってそれぞれ調整される。
【００２１】
機械加工プロセスの過程で送り方向が変化する機械加工プロセスに対して、本発明の有利な改良形態は、対応するプロセスパラメータに対して記憶された測定スポット位置をそれぞれの送り方向に適合させることを提案する。したがって、送り方向が溶接シームのコースに沿って変化する溶接プロセスでは、対応するアクチュエータシステムは、測定光ビームに対する所定の記憶された理想位置を、溶接溶け込み深さの測定のために送り方向に適合させることができる。
【００２２】
本発明の方法は、有利には、特に、レーザビームによって行われる溶接、穿孔、または機械加工プロセスにおいて、溶接溶け込み深さを測定するための装置を用いて行われ、前記装置が、加工用レーザビームを加工物上に集中させるための集束光学系を有する、処理ビーム経路が延在するレーザ機械加工ヘッドと、レーザ機械加工ヘッド内の処理ビーム経路に結合させることができ、処理ビーム経路の集束光学系によって加工物の表面上の測定光スポットに集束または集中させることができる測定光ビームを生成するためのセンサシステムと、測定光ビーム用の偏向ユニットを有するアクチュエータシステムと、を備える。センサシステムおよびアクチュエータシステムは、溶接溶け込み深さを測定するための本発明の方法を行うことができるように構成されている。
【００２３】
本発明の例は、図面を参照して以下でより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による溶接溶け込み深さを測定するための装置の簡略化された概略図である。
【図２】溶接溶け込み深さを測定するためのセンサシステムの測定光ビームを結合するための光学システムを有するレーザ機械加工ハンドの簡略化された概略図である。
【図３】溶接プロセス中の蒸気毛細管（キーホール）を示すための加工物の概略断面図である。
【図４】表面プロファイルを決定するための直線走査線を示すための、加工用レーザビームと加工物との間の相互作用ゾーンの領域における加工物の表面の概略上面図である。
【図５ａ】溶接方向を横切る直線経路上の溶接作業の距離測定データである。
【図５ｂ】溶接方向の直線経路上の溶接作業の距離測定データである。
【図６】表面プロファイルを決定するための螺旋形走査線を示すための、加工用レーザビームと加工物との間の相互作用ゾーンの領域における加工物の表面の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
対応する構成要素および要素は、異なる図において同じ参照符号によって識別される。
【００２６】
図１によると、溶接溶け込み深さを測定するための装置は、干渉計を用いて光のコヒーレンス特性を利用する光コヒーレンストモグラフィの原理に基づくセンサシステム１０を備える。センサシステム１０は、測定光が光導波路１４に結合される広帯域光源（スーパールミネッセントダイオードＳＬＤ、掃引光源（スペクトル可変光源）など）を有する測定評価ユニット１２を備える。測定光は、好ましくは光ファイバカップラを特徴とするビームスプリッタ１６において、基準アーム１８と、レーザ機械加工ヘッド２６を貫いて延在する光導波路２２および測定光ビーム経路２４を備える測定アーム２０と、に分割される。測定光ビーム経路２４は、測定光ビーム２８をレーザ機械加工ヘッド２６の処理ビーム経路３０に結合するための光学システムを備える。図２によると、特に、測定光ビーム２８を処理ビーム経路３０に結合するための光学システムは、平行光学系３２を備え、この平行光学系は、光導波路２２を出る測定光ビーム２８を、部分的に透明なミラー３４を用いてレーザ機械加工ヘッド２６の処理ビーム経路３０に結合させ、加工用レーザビーム３６と重ね合わせることができるように、平行にする。例えば、対応する光導波路３８を介して、レーザ機械加工ヘッド２６に供給される加工用レーザビーム３６は、平行光学系４０によって平行にされ、部分的に透明なミラー３４を用いて集束光学系４２に偏向され、前記集束光学系が、加工用レーザビーム３６を測定光ビーム２８と一緒に加工物４４の表面上に集束または集中させる。加工用レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンからのスパッタなどに対して集束光学系４２を保護するために、保護ガラス４６が集束光学系４２と加工物４４との間に配置されている。
【００２７】
測定光ビーム２８、したがって、測定光ビーム２８によって加工物４４の表面上に生成された測定光スポットを、加工物の表面上を溶接方向にならびに溶接方向を横切る方向に誘導するために、偏向ユニット４８を有するアクチュエータシステムが設けられており、加工物４４の表面輪郭を走査し、対応する表面プロファイルを測定するために、測定光ビーム２８を、２つの交差する方向、例えば、ｘ方向およびｙ方向に加工物の表面上を移動させることができる。偏向ユニット４４は、反射光学系または透過光学系、例えばプリズムを備える２つの本質的に垂直の走査方向を有するガルバノスキャナの形態で実現されてもよい。偏向ユニット４８は、任意選択で、２方向に変位させることができる光学系を有する装置の形態でも実現することができる。偏向ユニット４８は、表面プロファイルを測定するために試験溶接作業中もしくは測定溶接作業中に測定光ビーム２８を加工物４４の表面上を移動させるように、または製造溶接プロセス中に溶接プロセスのプロセスパラメータに対して決定されたキーホール位置において測定光ビーム３８、したがって測定光スポットを偏向させるように、制御ユニット５０によって制御される。制御ユニット５０は、測定評価ユニット１２および制御ユニット５０の入出力部Ａによって概略的に示されるように、センサシステム１０、特にその測定評価ユニット１２に接続された自律したユニットの形態で実現されてもよく、またはセンサシステム１０に一体化されてよい。
【００２８】
図３および図４によると、加工用レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンは、加工物４４上の加工用レーザビーム３６の入射領域５６に位置する蒸気毛細管５４を取り囲む液体溶融塊５２、すなわち、溶接プールの領域を含む。図３は、補正値を除いて、蒸気毛細管５４の深さが本質的に溶接プールの深さに対応することを示す。次いで、完成した溶接シームの凝固した溶融塊５８が、送り方向（図３の送り方向Ｖ、すなわち、図４のｘ方向）を基準として、レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンの背後に位置する。
【００２９】
送り速度、レーザ出力、ｚ方向の、すなわち加工物表面に垂直な方向の加工用レーザビーム３６の焦点位置、溶接金属、すなわち加工物４４の材料、および／またはシーム形状などのプロセスパラメータに基づいて分類することができる、ある特定のレーザ機械加工プロセスのための加工用レーザビーム３６の入射領域５６に対する蒸気毛細管５４の位置を決定するために、測定光ビーム２８の位置、すなわち、溶接プロセス中に測定光ビームによって加工物４４上に生成される測定光スポットの位置を、試験溶接作業中または測定溶接作業中に偏向ユニット４８を用いて、蒸気毛細管５４上を、すなわちキーホール上を、溶接方向にならびに溶接方向に対して垂直に直線経路６０、６２上で移動させる。
【００３０】
このプロセス中に、距離データがセンサシステム１０を用いて走査経路に沿って記録される。この目的のために、処理ビーム経路３０に結合された測定光ビーム２８は、集束光学系４２によって加工物４４の表面上の測定光スポットに集束または集中され、偏向ユニット４８によって、選択された走査経路に沿って加工物４４の表面上を誘導される。加工物４４の表面で反射された測定光ビーム２８は、光ファイバカップラを備えるビームスプリッタ１６において、基準アーム１８からの基準光ビームと重ね合わせられて、測定評価ユニット２０に戻され、測定評価ユニットは、加工物４４の上方の任意の基準位置からの、例えば、レーザ機械加工ヘッド２６の位置または集束光学系４２の位置からの加工物４４の表面の距離に関する情報を、基準アーム１８と測定アーム２０の経路差についての情報から得る。溶接溶け込み深さの測定中に測定光スポットの最適位置を決定するために、経路６０、６２に沿った、加工用レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンの領域における加工物４４の表面輪郭のコースが、図５ａおよび図５ｂにおいてそれぞれの経路に沿った点群の形態で示される距離データ分布から、対応する曲線フィッティングによって決定される。
【００３１】
蒸気毛細管５４の領域において送り方向Ｖに対して垂直の深さプロファイルを表わす、経路６２に沿った加工物４４の表面プロファイルは、この場合対称である。測定光スポット、または加工物４４上の測定光ビーム２８の入射点に対する理想位置を表わす蒸気毛細管５４の最下点の位置を決定するために、対称曲線が曲線フィッティングのための距離データによって設定される。曲線フィッティングは、有利には、ガウス分布によって
行われてもよい。
【数１】
2019534788.tif 000003
【００３２】
この場合、ｙは、加工物の測定光スポットのｙ方向の、すなわち、送り方向Ｖに対して垂直の位置であり（図３参照）、ここでμは分布の期待値を表わし、σ２は分散を表わす。
【００３３】
図５ｂによると、送り方向の蒸気毛細管５４の深さ分布は、非対称であり、マクスウェル−ボルツマン分布にほぼ一致する。
【数２】
2019534788.tif 000004
【００３４】
この場合、ｘは、加工物表面上の測定ビーム２８の送り方向の位置を表わし、ｋ１およびｋ２は、分布のパラメータである。分布の最大値を、本パラメータから決定することができる。
【００３５】
したがって、加工用レーザビーム３６の入射領域５６に対する蒸気毛細管５４の最下点の位置がわかり、その結果、レーザ機械加工プロセスにおける加工物４４のその後の機械加工中に、測定光ビーム２８をキーホール内に、すなわち蒸気毛細管５４内に精密に導くことができ、これは、溶接溶け込み深さの信頼性の高い精密な測定を達成するために、測定溶接作業と同じプロセスパラメータを用いて行われる。
【００３６】
加工用レーザビーム３６の入射領域５６に対するキーホール５４の位置は、有利には、関連付けられたプロセスパラメータと一緒に記憶される。この手順、すなわち、蒸気毛細管５４の位置の決定は、レーザ機械加工ヘッド２６が、蒸気毛細管５４に対する測定光スポットの最適位置がまだ決定されていないプロセスパラメータを用いて溶接プロセスを行わなければならない場合は、常に行われる。この場合、キーホールの位置は、キーホールの位置が、時間経過とともに、複数の異なるレーザ機械加工プロセスについてわかるように、毎回、それぞれのプロセスパラメータと一緒に記憶され、試験溶接作業は、あるレーザ機械加工プロセスから別のレーザ機械加工プロセスへの切替え中に、後者のレーザ機械加工プロセスがレーザ機械加工ヘッドによって以前に行われたことがない場合に必要とされるだけである。
【００３７】
偏向ユニット４８で使用されるスキャナ光学系に応じて、蒸気毛細管の位置の決定を繰り返し行うことが、すなわち、この位置の決定が所定の溶接パラメータを用いて既に行われており、記憶されている場合でも、必要な場合がある。特に、温度変化などの外部干渉効果は、偏向ユニット４８の走査位置、すなわち測定光スポットの位置のドリフトまたは変動をもたらす可能性があり、それにより、測定光ビーム２８がもはや蒸気毛細管５４に入射しなくなる。このドリフトのために、一定の時間間隔内で、例えば、１日に１回または１週間に１回、蒸気毛細管５４の位置を繰り返し決定することが必要な場合がある。
【００３８】
異なるレーザ機械加工プロセスに対する蒸気毛細管の位置は、有利には、制御ユニット５０に組み込まれたメモリ、またはセンサシステム１０のメモリに記憶される。制御ユニット５０は、センサシステム１０の一体化された構成要素を形成することもでき、その結果、システムは、異なるプロセスパラメータを用いた溶接を連続的に生成することができ、測定光スポット、すなわち、測定光ビーム２８は、偏向ユニット４８によって蒸気毛細管５４の所定の位置にそれぞれ調整される。
【００３９】
溶接シームのコースに沿った送り方向が溶接プロセス中に変化した場合、すなわち、送り方向が、ｘ方向であると仮定された元々の送り方向から外れた場合は、測定光スポットに対する所定の記憶された理想位置を、変化した送り方向に適合させる。
【００４０】
加工用レーザビーム３６の入射領域５６に対する蒸気毛細管５４の位置を決定するために、２つの交差する直線経路６０および６２に沿って得られた距離データを用いて、蒸気毛細管５４の位置、すなわち蒸気毛細管５４の最下点の位置を決定する代わりに、測定光スポットを加工用レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンにおいて螺旋形経路６４上を誘導することも可能である。この場合、蒸気毛細管５４のおよその位置が、最初に３次元の漏斗形表面または深さプロファイルから比較的広い螺旋形経路６４に沿って決定され、その後第２の測定ステップにおいて、加工用レーザビーム３６の入射領域５６の周りの狭い螺旋形経路によって表面または深さプロファイルを決定することができ、蒸気毛細管５４の正確な位置をこの表面または深さプロファイルから決定することができる。
【００４１】
さらに、加工用レーザビーム３６と加工物４４との間の相互作用ゾーンにおいて加工物４４の表面を直線状に測定することも考えられ、このように測定された表面または深さプロファイルからキーホールの正確な位置を決定するために、直線または経路がそれぞれ、それらの長手方向広がりに対して垂直に加工物上を移動する。
【図１】
2019534788.tif 000005
【図２】
2019534788.tif 000006
【図３】
2019534788.tif 000007
【図４】
2019534788.tif 000008
【図５ａ】
2019534788.tif 000009
【図５ｂ】
2019534788.tif 000010
【図６】
2019534788.tif 000011
【国際調査報告】
2019534788.tif 000012
2019534788.tif 000013
2019534788.tif 000014
2019534788.tif 000015