СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ И УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ управления процессом лазерной резки, включающим облучение заготовки (P) лазерным лучом, генерированным источником (10) лазерного излучения и сфокусированным лазерной головкой (12), и подачу потока вспомогательного газа посредством сопла (16) лазерной головки (12), при этом
способ управления включает этапы, на которых:
a) обнаруживают сигнал с длиной волны излучения, которая соответствует испускаемому элементу, находящемуся в объеме, облучаемом сфокусированным лазерным лучом, и
b) корректируют на основании обнаруженного сигнала по меньшей мере один из следующих контролируемых параметров процесса: мощность лазерного излучения, частоту и коэффициент заполнения лазерных импульсов, давление вспомогательного газа, скорость перемещения лазерной головки (12) относительно заготовки, расстояние между соплом лазерной головки (12) и поверхностью (S) заготовки (P) и расстояние между фокусом (F) лазерного луча и поверхностью (S) заготовки (P),
причем на этапе a) обнаруживают излучение, испускаемое по меньшей мере в одном заданном диапазоне длин волн, который содержит длину волны 777 нм и имеет ширину полосы не более 100 нм,
при этом вспомогательный газ или загрязняющий газ, который присутствует в объеме, облучаемом сфокусированным лазерным лучом, используется в качестве элемента, испускающего излучение.
2. Способ управления по п.1, в котором для операции пробивания материала при подготовке к процессу резки на этапе b) выполняют следующие подэтапы:
b1) включение источника (10) лазерного излучения на первый заданный промежуток времени, составляющий от 0,5 до 5 мс при использовании кислорода в качестве вспомогательного газа и составляющий от 0,5 до 100 мс при использовании в качестве вспомогательного газа другого газа, отличающегося от кислорода;
b2) выключение источника (10) лазерного излучения по истечении указанного первого заданного промежутка времени; и
b3) ожидание падения уровня указанного обнаруженного сигнала с соответствующей длиной волны ниже заданного порогового значения и затем повторение подэтапов b1) и b2).
3. Способ управления по п.1 или 2, в котором на указанном этапе b), если уровень указанного сигнала с соответствующей длиной волны, который обнаружен на этапе a), превышает заданное пороговое значение, это интерпретируется как частичное закрытие реза при применении инертного газа в процессе резки или как начало бесконтрольности процесса резки при применении реактивного газа, и соответствующим образом изменяют по меньшей мере один из вышеупомянутых контролируемых параметров процесса; если же уровень указанного сигнала с соответствующей длиной волны, который обнаружен на этапе a), ниже заданного порогового значения, это интерпретируется как показатель слишком медленного процесса, и соответствующим образом изменяют по меньшей мере один из вышеупомянутых контролируемых параметров процесса.
4. Устройство для лазерной резки, содержащее:
- источник (10) лазерного излучения;
- лазерную головку (12), содержащую фокусирующее устройство (14) для фокусировки лазерного луча, генерируемого источником (10) лазерного излучения, на заготовке (P), и сопло (16) для подачи вспомогательного газа;
- световод для транспортировки лазерного луча, генерируемого источником (10) лазерного излучения, к фокусирующему устройству (14) лазерной головки (12);
- приводное устройство для перемещения лазерной головки (12) и заготовки (P) относительно друг друга с регулируемой скоростью, а также для регулировки давления вспомогательного газа, корректировки расстояния между соплом (16) и поверхностью (S) заготовки (P) и корректировки положения фокуса (F) лазерного луча относительно поверхности (S) заготовки (P); и
- регулирующее устройство, содержащее сенсорные средства, выполненные с возможностью обнаружения по меньшей мере одного заданного диапазона длин волн излучения, испускаемого вспомогательным газом или загрязняющим газом, который присутствует в объеме, облучаемом сфокусированным лазерным лучом; средства обработки сигнала, выполненные с возможностью обработки сигнала, обнаруживаемого указанными сенсорными средствами; и средства регулирования, выполненные с возможностью регулировки источника (10) лазерного излучения и/или приводного устройства на основании сигнала, получаемого указанными средствами обработки сигнала, с тем чтобы корректировать по меньшей мере один из следующих контролируемых параметров процесса: мощность лазерного излучения, частота и коэффициент заполнения лазерных импульсов, давление вспомогательного газа, скорость перемещения лазерной головки (12) относительно заготовки (P), расстояние между соплом лазерной головки (12) и поверхностью (S) заготовки (P) и расстояние между фокусом (F) лазерного луча и поверхностью (S), причем указанный заданный диапазон длин волн содержит длину волны 777 нм и имеет ширину полосы не более 100 нм.
5. Устройство по п.4, в котором указанные сенсорные средства содержат фотодиод (20) для обнаружения по меньшей мере одного заданного диапазона длин волн, отражающее/отклоняющее устройство (22), установленное для направления излучения, испускаемого обрабатываемым объемом материала, облучаемым сфокусированным лазерным лучом, на фотодиод (20), и оптическое фильтрующее устройство (24), установленное между фотодиодом (20) и отражающим/отклоняющим устройством (22) для отбора указанного по меньшей мере одного диапазона длин волн.
6. Устройство по п.5, в котором источник (10) лазерного излучения является твердотельным лазером, при этом световод содержит транспортное волокно (32), лазерная головка (12) содержит коллимационное устройство (34), соединенное с концом транспортного волокна (32), причем отражающее/отклоняющее устройство (22) представляет собой 90° дефлектор, который установлен для отражения по меньшей мере 99,9% лазерного излучения и для передачи излучения, испускаемого в указанном по меньшей мере одном заданном диапазоне длин волн.
7. Устройство по п.6, в котором указанные сенсорные средства дополнительно содержат фокусирующую линзу (36), установленную между отражающим/отклоняющим устройством (22) и фотодиодом (20) так, чтобы излучение, испускаемое в указанном по меньшей мере одном заданном диапазоне длин волн, фокусировалось на фотодиоде (20), при этом оптическое фильтрующее устройство (24) установлено между отражающим/отклоняющим устройством (22) и фокусирующей линзой (36) и содержит первый оптический фильтр (38), выполненный с возможностью отсечения лазерного излучения, и второй оптический фильтр (40), выполненный с возможностью отбора указанного по меньшей мере одного заданного диапазона длин волны.
8. Устройство по п.4, в котором источник (10) лазерного излучения является твердотельным лазером, при этом световод содержит транспортное волокно (32), а указанные сенсорные средства содержат фотодиод (20) для обнаружения указанного по меньшей мере одного заданного диапазона длин волн, разветвитель (48, 50), расположенный вдоль световода (32) и имеющий конфигурацию, позволяющую лазерному лучу, генерируемому источником (10) лазерного излучения, целиком транспортироваться к лазерной головке (12) через транспортное волокно (32), и позволяющую направлять на фотодиод (20) излучение, испускаемое в процессе лазерной резки и транспортируемое по транспортному волокну (32), при этом оптическое фильтрующее устройство (24) установлено между фотодиодом (20) и разветвителем (48, 50) для отбора указанного по меньшей мере одного заданного диапазона длин волн.
9. Устройство по п.8, в котором световод содержит оптическое соединительное устройство (42), содержащее коллимационную линзу (44) и фокусирующую и направляющую линзу (46), при этом разветвитель (48, 50) содержит светоделитель (48), расположенный между коллимационной линзой (44) и фокусирующей и направляющей линзой (46), так чтобы обеспечить возможность лазерному лучу, генерируемому источником (10) лазерного излучения, целиком проходить через фокусирующую и направляющую линзу (46), и направлять на фотодиод (20) излучение, генерируемое в процессе лазерной резки и транспортируемое по транспортному волокну (32).
10. Устройство по п.8, в котором световод содержит оптическое соединительное устройство, при этом разветвитель (48, 50) содержит вспомогательное волокно (50), приваренное к транспортному волокну (32) на участке, расположенном ниже по ходу относительно оптического соединительного устройства.
11. Устройство по п.8, в котором транспортное волокно (32) приварено к выходному волокну (54) источника (10) лазерного излучения, при этом разветвитель (48, 50) содержит вспомогательное волокно (50), которое приварено к транспортному волокну (32) на том же участке транспортного волокна (32), который приварен к выходному волокну (54).
12. Устройство по п.8, в котором источник (10) лазерного излучения содержит несколько лазерных модулей (10.1, 10.2…, 10.N), выполненных с возможностью испускать лазерный луч независимо друг от друга, и соответствующее число выходных волокон (54.1, 54.2…, 54.N), каждое из которых соединено с соответствующим лазерным модулем (10.1, 10.2…, 10.N), при этом световод содержит оптический сумматор (56), с входом которого соединены выходные волокна (54.1, 54.2…, 54.N), а с выходом которого соединено транспортное волокно (32), причем разветвитель (48, 50) содержит вспомогательное волокно (50), приваренное к оптическому сумматору (56).