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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR DETECTING A FAULTY POSITION OF CUTTING OPTICS OF A LASER CUTTING MACHINE, EVALUATION SYSTEM AND LASER CUTTING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206726
Kind Code:
A1
Abstract:
A method is disclosed for detecting a faulty position of cutting optics of a laser cutting machine, wherein the cutting optics comprises a laser, a distance control system, an axis of rotation and a metallic nozzle body (1), the method having the following steps: (a) moving the nozzle body (1) relative to an edge (5) of a flat metallic workpiece (4), in particular sheet metal; (b) during the movement of the nozzle body (1), detecting a distance-dependent signal according to data regarding the movement of the nozzle body (1), in particular a frequency signal, the distance-dependent signal being determined by capacitive measurement between the workpiece (4) and the nozzle body (1); (c) evaluating the detected distance-dependent signal; the method being characterised in that the distance-dependent signal is contactlessly detected, a change Δf in the distance-dependent signal is determined according to the movement data, the nozzle body (1) is moved relative to the workpiece edge (5) in such a way that the distance of the nozzle body (1) from the workpiece (4) is changed only in the event of a faulty position of the nozzle body (1), and a faulty position of the nozzle body (1) is detected when the value of the change Δf in the signal exceeds a threshold. This allows a faulty position of the cutting optics to be quickly detected without damaging the workpiece.

Inventors:
SCHELLENBERG, Artur (Lindenstrasse 15, Gerlingen, 70839, DE)
Application Number:
EP2019/059721
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 16, 2019
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK GMBH (Johann-Maus-Str. 2, Ditzingen, 71254, DE)
International Classes:
B23K26/04; B23K26/14; B23K26/38; B23K26/70; B23Q15/28; G01B7/14; G01D5/241
Foreign References:
JPH03254383A1991-11-13
JPH06328281A1994-11-29
DE69117764T21996-09-19
JPS6478692A1989-03-24
JPH06328281A1994-11-29
DE102016104318B32017-04-13
DE102007063627A12009-04-23
Attorney, Agent or Firm:
KOHLER SCHMID MÖBUS PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (Gropiusplatz 10, Stuttgart, 70563, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Detektieren einer Fehlstellung einer Schneidoptik einer La serschneidmaschine, wobei die Schneidoptik einen Laser, eine Abstandsre gelung, eine Rotationsachse (2) und einen metallischen Düsenkörper (1, 1') umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten :

a) Bewegen des Düsenkörpers (1, G) relativ zu einer Kante (5, 7) eines metallischen plattenartigen Werkstücks (4), insbesondere eines Blechs;

b) Detektion eines abstandsabhängigen Signals in Abhängigkeit von Bewegungsdaten des Düsenkörpers (1, 1'), insbesondere eines Frequenzsignals, während der Bewegung des Düsenkörpers (1, ), wobei das abstandsabhängige Signal mittels einer kapazitiven Messung zwischen Werkstück (4) und Düsenkörper (1, 1') ermittelt wird;

c) Auswerten des detektierten abstandsabhängigen Signals,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Detektion des abstandsabhängigen Signals berührungslos erfolgt, dass eine Signaländerung Af des abstandsabhängigen Signals in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten ermittelt wird, dass der Düsenkörper (1, G) relativ zur Werkstückkante (5, 7) derart bewegt wird, dass sich beim Bewegen des Düsenkörpers (1, G) relativ zu der Werkstückkante (5, 7) nur im Falle des Vorliegens einer Fehlstellung des Düsenkörpers (1, G) eine Änderung des Abstands des Düsenkörpers (1, ) zum Werkstück (4) ergibt, und

dass eine Fehlstellung des Düsen körpers (1, ) festgestellt wird, wenn die Signaländerung Af betragsmäßig einen Grenzwert überschreitet.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Relativbewegung des Düsenkörpers (1} zur Kante (5) des Werkstücks (4) um eine Rotationsbewegung des Düsenkörpers (1) um die Rotationsachse (2) handelt und dass die Signaländerung in Abhängigkeit vom Drehwinkel um die Rotationsachse ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkör- per (1) mindestens einmal um 360° rotiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kante (5) um eine gerade Kante handelt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (1) mit einem Abstand ADB zwischen Düsenstirnflä- che und Werkstückoberfläche von mindestens 0,3 mm und einem Abstand b zwischen der Rotationsachse und Werkstückkante von höchstens 2 mm positioniert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass vor Schritt a) mittels der Schneidoptik eine Ausnehmung in das Werkstück (4) eingebracht wird,

dass es sich bei der Werkstückkante (7) um die Kontur der zuvor einge- brachten Ausnehmung handelt,

dass der Düsenkörper ( ) entlang der Kontur (7) ausschließlich translatorisch bewegt wird, und

dass die Signaländerung in Abhängigkeit vom Verfahrwinkel Q, der den

Winkel von einer Startposition und einer aktuellen Position des Düsenkör pers an einem Referenzpunkt R innerhalb der Ausnehmung, insbesondere dem Mittelpunkt der Ausnehmung, beschreibt, ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Werkstückkante (7) um eine gekrümmte Kontur, insbesondere um eine kreisförmige Kontur, handelt, vorzugsweise mit einem Durchmesser von mindestens 20mm.

m MDC i - · .- 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper ( ) mindestens einmal vollständig entlang der Kontur (7) der Ausnehmung bewegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Detektion des abstandsabhängigen Signals die Werkstücklage bestimmt und die translatorischen Bewegung der Schneidoptik parallel zur Werkstückoberfläche ausgerichtet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestim mung der Werkstücklage bei abgeschalteter Abstandsregelung der Schneidoptik Abstandsmessungen an mindestens drei linear voneinander unabhängigen Punktes des Werkstücks (4) durchgeführt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Richtung der Fehlstellung ermittelt wird durch Ermittlung von Lage und Art von Extremwerten der Signaländerung M. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Auswertung verwendete abstandsabhängige Signal mit abgeschaltetem Laser und abgeschalteter Abstandsregelung detektiert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Verfahren während der Werkstückbearbeitung durchgeführt wird, wobei insbesondere als Werkstückkante (5, 7) eine im Rahmen der Werkstückbearbeitung generierte Kontur verwendet wird.

14. Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Fehlstellung einer Schneidoptik einer Laserschneidmaschine, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren ge- maß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.

15. Laserschneidmaschine mit einer Auswerteeinrichtung nach Anspruch 14.

Description:
Verfahren zum Detektieren einer Fehlstellung einer Schneidoptik einer Laserschneidmaschine, Auswerteeinrichtung und Laserschneidmaschine Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlstellung einer Schneidoptik einer Laserschneidmaschine, wobei die Schneidoptik einen Laser, eine Abstandsregelung, eine Rotationsachse und einen metallischen Düsenkörper umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Bewegen des Düsenkörpers relativ zu einer Kante eines metallischen plat tenartigen Werkstücks, insbesondere eines Blechs;

b) Detektion eines abstandsabhängigen Signals, insbesondere eines Frequenzsignals, in Abhängigkeit von Bewegungsdaten des Düsenkörpers während der Bewegung des Düsenkörpers, wobei das abstandsabhängige Signal mit- tels einer kapazitiven Messung zwischen Werkstück und Düsenkörper ermittelt wird;

c) Auswerten des detektierten abstandsabhängigen Signals. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus W H 06328281 bekannt.

Um bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels einer Laserbearbeitungsma- schine ein optimales Bearbeitungsergebnis zu erzielen, ist es wünschenswert, dass sowohl der Fokuspunkt des Lasers, als auch die Düsenmitte auf der (verti- kalen) Rotationsachse (C-Achse bei 5-Achs-Lasermaschinen) liegen. Die optische Achse (Strahlachse) der Schneidoptik fällt also idealerweise mit der Rotationsachse und der Düsenachse (Längsachse des Düsenkörpers durch die Düsenmitte) zusammen. Nach einer Kollision des Düsenkörpers oder anderer Komponenten der Schneidoptik können diese Achsen gegeneinander verschoben oder verdreht sein. Dabei können verschiedene Arten von Fehlstellungen auftreten :

• Verkippung des Düsenkörpers (und damit der Düsenachse) gegenüber der Rotationsachse und der optischen Achse, was zu einer Verschiebung der Düsenmitte relativ zum Fokuspunkt des Lasers zur Folge hat;

• Verbiegung der Optikkomponenten, was einen Versatz und/oder eine Ver- kippung der optischen Achse gegenüber der Rotationsachse und der Dü- senachse und damit auch eine Verschiebung der Düsenmitte relativ zum Fokuspunkt des Lasers zur Folge haben kann;

• Verdrehung der Rotationsachse(n) (insbesondere der B-Achse und C-Achse einer 5-Achs-Lasermaschine gegeneinander), was zu einer Verkippung der Rotationsachse gegenüber der optischen Achse und der Düsenachse zur

Folge hat.

Es besteht daher die Notwendigkeit, die Schneidoptik auf mögliche Fehlstellungen hin zu überprüfen.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um einen Ver- satz/eine Verkippung der Düsenachse zur optischen Achse zu detektieren.

DE 10 2016 104 318 B3 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Abweichung einer räumlichen Ausrichtung einer Strahlachse einer Strahlbearbeitungs- maschine von einer Soll-Ausrichtung: Es werden Konturabschnitte in ein Test werkstück von zwei Seiten geschnitten, wobei die Konturabschnitte zur Soll- Ausrichtung der zu kalibrierenden Rotationsachse parallel verlaufen. Die Kontur abschnitte werden anschließend angetastet, und die Abweichung der räumlichen Ausrichtung der Strahlachse der Strahlbearbeitungsmaschine von der räumlichen Soll-Ausrichtung wird basierend auf der räumlichen Lage der Konturabschnitte bestimmt.

DE 10 2007 063 627 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Laserstrahls relativ zu einer Laserbearbeitungsdüse. Zur Bestimmung der Mitte ei- ner quadratischen Aussparung in einer Werkstückplatte erfolgt zunächst die Be- stimmung der Düsenmitte mittels Antasten der Düse an die Ränder einer quadra- tischen Aussparung mit abgeschaltetem Laserstrahl. Durch eine nachfolgende Antastung des fokussierten Laserstrahls kann eine Fehlstellung ermittelt werden. Mittels einer Abstandssensorik werden Berührpunkte von einem mit dem Düsenkörper verbundenen Tastwerkzeug und dem Werkstück ermittelt. Die Abstandssensorik misst hierbei die elektrische Kapazität zwischen dem elektrisch leitenden Tastwerkzeug und dem elektrisch leitenden Werkstück.

Bei den beschriebenen Antast-Verfahren besteht jedoch die Gefahr, dass durch das Antasten des Düsenkörpers bzw. des Tastwerkzeugs an das Werkstück der Düsenkörper beschädigt/verbogen wird.

In JP H 06328281 wird ein Verfahren zur Zentrierung eines Laserstrahls be- schrieben, bei dem zunächst eine Ausnehmung mit dem zu vermessenden Laser schneidkopf in ein Werkstück geschnitten wird. Der Düsenkörper wird anschließend in die Ausnehmung abgesenkt und es wird eine Spannung zwischen dem Werkstück und der mit einer Isolationskappe versehenen Düsenkörper angelegt. Mit Hilfe einer Kontaktmessvorrichtung wird durch Hin- und Herbewegen des Dü- senkörpers innerhalb der Ausnehmung die Düsenmitte ermittelt. Der Laser wird entsprechend nachjustiert. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass zur Justie rung der Düsenkörper mit einer Isolationskappe versehen werden muss, um das Werkstück antasten zu können. Da die Messung mittels einer Kontaktmessvorrichtung erfolgt, besteht auch hier die Gefahr, dass durch das Kontaktieren des Düsenkörpers mit dem Werkstück der Düsenkörper beschädigt/verbogen wird. Für die beschriebenen Verfahren müssen Test/Kalibrierungsmessungen an speziellen Testwerkstücken vorgenommen werden, was einen zusätzlichen Zeitaufwand zusätzlich zur Werkstückbearbeitung bedeutet,

Aufgabe der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem schnell eine

Fehlstellung (Verschiebung, Verbiegung, Verdrehung) der Schneidoptik detektiert werden kann ohne das Werkstück zu beschädigen.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß An- spruchl, einer Auswerteeinheit gemäß Anspruch 14 und einer Laserschneidma- schine gemäß Anspruch 15.

Erfindungsgemäß erfolgt die Detektion des abstandsabhängigen Signals berüh rungslos; es wird eine Änderung des abstandsabhängigen Signals in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten ermittelt (Signaländerung), d.h. Daten, welche die Bewegung gegenüber der Werkstückkante bzw. die Position/Ausrichtung des Düsenkörpers beschreiben, insbesondere Rotationswinkel, Winkel zwischen zwei Positionen des Düsenkörpers ausgehend von einem Bezugspunkt, Verfahrweg des Düsenkörpers, usw. Dabei wird der Düsenkörper relativ zur Werkstückkante derart bewegt, dass sich beim Bewegen des Düsenkörpers relativ zu der Werk- stückkante nur im Falle des Vorliegens einer Fehlstellung des Düsenkörpers eine Änderung des Abstands des Düsenkörpers zum Werkstück (und somit eine Signaländerung) ergibt. Bei fehlender Fehlstellung (korrekte Ausrichtung der Schneidoptik) wird keine Signaländerung detektiert (zumindest sofern keine äu ßeren Störeinflüsse eine Signaländerung bewirken). Eine Fehlstellung des Düsen- körpers wird festgestellt, wenn die Signaländerung betragsmäßig einen Grenz wert überschreitet. Wenn die Signaländerung den Grenzwert betragsmäßig nicht überschreitet („keine Signaländerung"), kann darauf geschlossen werden, dass keine für den Bearbeitungsprozess signifikante Fehlstellung vorliegt. Der Grenzwert wird dabei so festgelegt, dass Signaländerungen, die die den Bearbeitungs- prozess, für den der Düsenkörper vorgesehen ist, nicht wesentlich beeinflussen, nicht zu einer Feststellung einer Fehlstellung führen.

Zur Detektion des abstandsabhängigen Signals wird vorzugsweise die Abstandsabhängigkeit eines kapazitiven Schwingkreises, der durch Düsenkörper und Werkstück gebildet wird, ausgenutzt. Die Kapazität des Schwingkreises verringert sich mit zunehmendem Abstand zwischen Düsenkörper und Werkstück. Als Folge dessen wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises entsprechend verstimmt. Als abstandsabhängiges Signal wird also ein Frequenzsignal aufge- nommen. Auf diese Weise können Fehlstellungen mit einer Messgenauigkeit von 50 pm detektiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt kein Antasten des Düsenkörpers an das Werkstück, sondern der Düsenkörper wird berührungslos relativ zur Werkstückkante bewegt, wobei eine„Bewegung relativ zur Kante" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sich zumindest ein Teil des Düsenkörpers von der Kan- te weg oder auf die Kante zu bewegt. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß bei korrekter Ausrichtung der Schneidoptik der Abstand des Düsenkörpers zum Werkstück durch die erfin- dungsgemäße Bewegung des Düsenkörpers nicht verändert. Eine Abstandsände- rung ergibt sich erfindungsgemäß lediglich dann, wenn eine Fehlstellung der Schneidoptik vorliegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei 3D-Laserschneid- maschinen eingesetzt, bei denen bereits eine kapazitive Abstandssensorik vorhanden ist, wobei in diesem Fall mit„Rotationsachse" im Folgenden die C-Achse des 3D-Laserschneidkopfs gemeint ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch bei 2D-Laserschneidmaschinen zum Einsatz kommen.

Bevorzugte Varianten des erfindunasqemäßen Verfahrens:

Bei einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der Relativbewegung des Düsenkörpers zur Werkstückkante um eine Rotations- bewegung des Düsenkörpers um die Rotationsachse. Die Signaländerung wird in

Abhängigkeit vom Drehwinkel um die Rotationsachse ermittelt.

Durch Drehung des Düsenkörpers um die Rotationsachse ändert sich im Falle einer Fehlstellung, bei welcher Rotationsachse und Düsenachse nicht zusammen- fallen, die kapazitive Kopplung des Düsenkörpers zur Werkstückkante in Abhängigkeit vom Drehwinkel sowie von der Fehlstellung, insbesondere von der Rich- tung und vom Ausmaß der Fehlstellung. Auf diese Weise wird ein charakteristi- sches Frequenzsignal mit Informationen über die Richtung sowie über das Ausmaß der Fehlstellung generiert. Mit dieser Variante können also Verschiebungen oder Verkippungen der Düsenachse gegenüber der Rotationsachse (= absolute Fehlstellung der Schneidoptik) durch Detektion einer Signaländerung des ab- standsabhängigen Signals ermittelt werden. Ais Werkstückkante kann eine beliebige Kante des Werkstücks gewählt werden. Diese Verfahrensvariante kann da- her universell an beliebigen Werkstücken eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Werkstückkante um eine gerade Kante.

Um Fehlstellungen in allen Richtungen feststeifen zu können, wird der Düsenkörper vorzugsweise mindestens einmal um 360° rotiert.

Vorzugsweise wird vor der Durchführung der oben beschriebenen Verfahrens- sch ritte eine Messung zur Bestimmung der optimalen Position des Düsenkörpers relativ zur Werkstückkante bestimmt, also die Position, an der eine maximale Sensitivität des erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird. Diese Messung wird für einen bestimmten Düsenkörper vorzugsweis nur einmal durchgeführt und dann in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt. Es ist auch möglich, die Messung in einem anderen Bereich als dem Bereich der maximalen Sensitivität durchzu- führen, jedoch leidet dann die Auflösung/Messgenauigkeit.

Eine gute Sensitivität ergibt sich in vielen Fällen, wenn der Düsenkörper mit einem Abstand zwischen Düsenstirnfläche und Werkstückoberfläche (ADB- Abstand) von maximal 0,3 mm und einem Abstand zwischen der Rotationsachse und Werkstückkante (lateraler Abstand) von vorzugsweise 2 mm positioniert wird. Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass vor

Schritt a) mittels der Schneidoptik eine Ausnehmung in das Werkstück einge bracht wird, dass es sich bei der Werkstückkante um die Kontur der zuvor einge- brachten Ausnehmung handelt, dass der Düsenkörper entlang der Kontur aus- schließlich translatorisch bewegt wird, und dass die Signaldifferenz in Abhängigkeit vom Verfahrwinkel (Winkel zwischen einer Startposition und einer aktuellen Position des Düsenkörpers an einem Referenzpunkt innerhalb der Ausnehmung, insbesondere dem Mittelpunkt der Ausnehmung) ermittelt wird.

Durch das erneute Abfahren der zuvor mittels der zu untersuchenden Schneidop- tik erzeugten Kontur ändert sich im Falle einer Abweichung der Düsenachse von der optischen Achse die kapazitive Kopplung des Düsenkörpers zur Werkstückkante in Abhängigkeit vom Verfahrweg der Düse entlang der Kontur (bzw. in Abhängigkeit vom Verfahrwinkel) sowie von der Fehlstellung, insbesondere der Richtung und dem Ausmaß der Fehlstellung. Auf diese Weise wird ein charakte- ristisches Frequenzsignal mit Informationen über das Vorhandensein, sowie die Richtung und das Ausmaß der Fehlstellung generiert. Mit der zweiten Verfah- rensvariante kann detektiert werden, ob die Düsenachse der optischen Achse entspricht, ob also die Düsenmitte mit dem Fokuspunkt des Laserstrahls zusammenfällt (Düsenmittigkeit). Verschiebungen oder Verkippungen der Düsenachse gegenüber der optischen Achse werden durch Detektion einer Signaländerung des abstandsabhängigen Signals ermittelt. Als Werkstückkante kann eine im Rahmen einer Werkstückbearbeitung sowieso in das Werkstück einzubringende Kontur verwendet werden, so dass kein separates Testwerkstück verwendet werden muss. Da bei dieser Variante keine Rotationsbewegung des Düsenkörpers erfolgt, ist diese Variante auch mit 2D-Laserschneidmaschinen, bei denen keine Rotations möglichkeit des Düsenkörpers besteht, durchführbar.

Um eine ungewollte kapazitive Kopplung des Düsenkörpers mit gegenüberliegenden Kantenabschnitten zu vermeiden, sollte die Kontur eine stetige, vorzugswei- se konstante Krümmung aufweisen. Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der Werkstückkante daher um ei- ne gekrümmte Kontur, insbesondere um eine elliptische oder kreisförmige Kontur, vorzugsweise mit einem Durchmesser von mindestens 20 mm.

Der Düsenkörper wird vorzugsweise mindestens einmal vollständig entlang der Kontur der Ausnehmung bewegt, so dass Fehlstellungen in allen Richtungen fest- gestellt werden können.

Vorzugsweise wird vor der Detektion des abstandsabhängigen Signals die Werk stücklage bestimmt und die translatorische Bewegung der Schneidoptik parallel zur Werkstückoberfläche ausgerichtet. Hierdurch kann vermieden werden, dass eine Schräglage des Werkstücks zu Signaländerungen führt, die nicht durch eine Fehlstellung der Schneidoptik bedingt sind.

Zur Bestimmung der Werkstücklage kann bei abgeschalteter Abstandsregelung Abstandsmessungen an mindestens drei linear voneinander unabhängigen Messpositionen des Werkstücks (also drei Stützstellen, die nicht auf einer Gerade lie- gen) durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Bestimmung der Werkstücklage der Düsenkörper entlang der in das Werkstück einzubringenden Kontur über das Werkstück bewegt wird. Es können daher dieselben Ansteuerungsbefehle verwendet werden wie für die nachfolgende Fehlstellungsermittlung.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nicht nur das Vorhandensein einer Fehlstellung, sondern auch die Richtung und das Ausmaß der Fehlstellung ermittelt werden. Vorzugsweise wird die Richtung der Fehlstellung durch Ermittlung von Lage und Art von Extremwerten der Signaländerung bestimmt. Es wird also ermittelt, bei welchem Drehwinkel bzw. Verfahrwinkel die max./min. Fre- quenzänderung detektiert wird. Aufgrund des Drehwinkels bzw. Verfahrwinkels und des Vorzeichens der Signaländerung kann eine Aussage darüber getroffen werden, in welcher Richtung des Maschinenkoordinatensystems der Schneidoptik die Fehlstellung vorliegt.

Vorzugsweise wird das zur Auswertung verwendete abstandsabhängige Signal mit abgeschaltetem Laser und abgeschalteter Abstandsregelung detektiert. Der Düsenkörper wird also während der Aufnahme des abstandsabhängigen Signals nicht in Richtung zum Werkstück verfahren, so dass sichergestellt ist, dass eventuell detektierte Abstandsänderungen auf eine Fehlstellung der Schneidoptik zurückgehen.

Besonders vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich Zeitersparnis, ist es, wenn das Verfahren während der Werkstückbearbeitung durchgeführt wird, wobei insbesondere als Werkstückkante eine im Rahmen der Werkstückbearbeitung generierte Kontur verwendet wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Fehlstellung einer Schneidoptik einer Laserschneidmaschine, wobei die Auswerteein- richtung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Die Erfindung betrifft auch eine Laserschneidmaschine mit einer solchen Auswer- teeinrichtung.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführ ten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be- liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt schematisch seitliche Schnittdarstellungen von Düsenkörpern von Schneidoptiken mit verschiedenen Fehlstellungen und jeweils die Lage der Düsenachse, Rotationsachse und optischer Achse sowie Darstellungen des Düsenkörpers mit Blick durch den Düsenkörper. Fig. 2a zeigt den Querschnitt eines Düsenkörpers mit einer Fehlstellung der Düsenmitte gegenüber der Rotationsachse (Verschiebung der Düsenmitte gegenüber der Rotationsachse in y-Richtung). Fig. 2b zeigt eine Prinzipskizze der ersten Variante des erfindungsgemäßen Ver fahrens mit Blick durch den Düsenkörper.

Fig. 3 zeigt ein mit der ersten Verfahrensvariante aufgenommenes Diagramm der Signaländerung in Abhängigkeit vom Rotationswinkel (Verdrehwinkel) der Rotationsachse für Fehlstellungen der Düsenmitte in y-Richtung ver schiedenen Grades.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm der maximalen Signaländerung in Abhängigkeit vom Grad der Fehistellung für die erste Verfahrensvariante.

Fig. 5 zeigt ein mit der ersten Verfahrensvariante aufgenommenes Diagramm der Signaländerung in Abhängigkeit vom Rotationswinkel der Rotations- achse für Fehlstellungen der Düsenmitte in ± y-Richtung.

Fig. 6 zeigt ein mit der ersten Verfahrensvariante aufgenommenes Diagramm der Signaländerung in Abhängigkeit vom Rotationswinkel der Rotations achse für Fehlstellungen in x-Richtung bzw. x/y-Richtung. Fig. 7a zeigt den Querschnitt eines Düsenkörpers mit einer Fehlstellung der Dü senmitte gegenüber der optischen Achse in x-Richtung.

Fig. 7b zeigt eine Prinzipskizze der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Blick durch den Düsenkörper.

Fig. 8 zeigt ein mit der zweiten Verfahrensvariante aufgenommenes Diagramm der Signaländerung in Abhängigkeit vom Verfahrwinkel des Düsenkörpers für Fehlstellungen der Düsenmitte in x-Richtung verschiedenen Grades.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm der maximalen Signaländerung in Abhängigkeit vom Grad der Fehlstellung für die zweite Verfahrensvariante.

Fig. 10 zeigt ein mit der zweiten Verfahrensvariante aufgenommenes Diagramm der Signaländerung in Abhängigkeit vom Verfahrwinkel des Düsenkörpers für Fehlsteilungen der Düsenmitte in x-Richtung bzw. x/y-Richtung. Fig, 1 zeigt verschiedene Fehlstellungen einer Schneidoptik mit einem Düsen körper 1' mit Rotationsachse 2 und Düsenachse 3 und optischer Achse 6 (in Seitenansicht und mit Blick durch den Düsenkörper 1, G als Projektion auf ein Werkstück 4) die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden kön- nen. Dabei ist die Rotationsachse 2 durchgezogen, die optische Achse 6 gestrich- punktet und die Düsenachse 3 gestrichelt dargestellt. In der Projektionsdarstel- lung ist die Fokuslage des Lasers L als Punkt, der Durchstoßpunkt TCP (Tool Center Point) der Rotationsachse 2 auf dem Werkstück 4 als Kreis und die Dü- senmitte M (Durchstoßpunkt der Düsenachse 3 auf dem Werkstück 4) als Kreuz dargestellt. Der Tool Center Point TCP ist ein theoretischer Punkt, um welchen die Optik rotiert, unabhängig davon, ob diese eine Fehlstellung hat oder nicht

Links in Fig. 1 ist eine Fehlstellung gezeigt, bei der die Optikkomponenten der Schneidoptik verbogen sind, so dass der Laserstrahl (optische Achse 6) nicht mehr entlang der Rotationsachse 2 bzw. der Düsenachse 3 verläuft. Die Fokusla- ge L des Lasers ist also gegenüber der Düsenmitte M und dem Tool Center Point TCP verschoben.

Rechts in Fig. 1 ist eine Fehlstellung gezeigt, bei der der Düsenkörper 1, G der Schneidoptik verbogen ist, so dass die Düsenachse 3 nicht mehr entlang der Rotationsachse 2 bzw. der optischen Achse 6 verläuft. Die Düsenmitte M ist also gegenüber dem Tool Center Point TCP und der Fokuslage L des Lasers verscho- ben.

In der Mitte von Fig. 1 ist eine Fehlstellung gezeigt, bei der die Rotationsachse 2 nicht entlang der Düsenachse 3 bzw. der optischen Achse 6 verläuft.

In Fig. 2a ist schematisch der Querschnitt des Düsenkörpers 1 mit einer Fehlstellung der Schneidoptik dargestellt, wobei die Düsenmitte M des Düsen körpers 1 um üj (Düsenmittigkeitsverschiebung) in -y-Richtung eines Maschinenkoordi natensystems MKS gegenüber dem Tool Center Point TCP verschoben ist. Dü senachse 3 und Rotationsachse 2 unterscheiden sich also voneinander. Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante wird der Düsenkörperl neben einer Werkstückkante 5 des Werkstücks 4 positioniert, wobei der Tool Center Point TCP mit einem lateralen Abstand b zur Werkstückkante 5 beab- standet angeordnet ist, wie in Fig, 2b gezeigt. Der Düsenkörper 1 wird 360° um die Rotationsachse 2 rotiert, wobei während der Rotation mittels einer Abstands sensorik Frequenzsignale aufgenommen werden. Düsenkörper 1 und Werkstück 4 sind in einem Schwingkreis kapazitiv miteinander gekoppelt. Bei einer korrekt ausgerichteten Schneidoptik, bei dem die Düsenmitte M auf der Rotationsachse 2 liegt, würde sich aufgrund der Rotation keine Abstandsänderung zwischen Dü- senkörper 1 und Werkstück 4 ergeben. Aufgrund der in Fig. 2a gezeigten Fehl- Stellung des Düsenkörpers 1 gegenüber der Rotationsachse 2 verändert sich jedoch beim Rotieren des Düsenkörpers 1 um die Rotationsachse 2 der Abstand des Düsenkörpers 1 zum Werkstück 4. Als Folge hieraus ändert sich in Abhängigkeit des Rotationswinkels f die kapazitive Kopplung des Düsenkörpers 1 zum Werkstück 4. Die daraus resultierende Frequenzverstimmung (Signaldifferenz M des Frequenzsignals) des Schwingkreises wird ermittelt und dient als Kriterium zur Beurteilung, ob eine Fehlstellung der Schneidoptik vorliegt. In Fig. 2b sind vier Positionen des Düsenkörpers 1 bei verschiedenen Rotationswinkeln f darge- stellt: Start/Endposition PI : Rotation um 0° bzw. 360°; Position P2; Rotation um 90° gegen UZS; Position P3: Rotation um 180° gegen UZS; Position P4: Rotation um 270° gegen UZS). Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem die ermittelte Signaldifferenz Af in Abhängigkeit vom Rotationswinkel (Verdrehwinkel) cp für die in Fig. 2a gezeigte Fehlstellung für verschieden große Fehlstellungen (unterschiedliche Verschiebungen Aj) aufgetragen ist, wobei die Signaldifferenz Af auf den Start- wert (Rotationswinkel tp=0°) normiert ist. Im gezeigten Beispiel wurden folgende Parameter verwendet; lateraler Abstand b der Rotationsachse zur Werkstückkante: 2mm, Abstand ADB der Düsenstirnfläche des Düsenkörpers 1 zur Werkstückoberfläche (ADB-Abstand) in Startposition PI: 0,3mm verwendet. Es ist deutlich zu erkennen, dass in Abhängigkeit vom Rotationswinkel cp eine Änderung der Signaldifferenz Af stattfindet, so dass auf das Vorhandensein einer Fehlstellung geschlossen werden kann.

Zur Ermittlung des Ausmaßes der Fehlstellung Aj wird zunächst aus dem detek- tierten Frequenzsignal die maximale Signaldifferenz Af max ermittelt. Anhand der ermittelten maximale Signaldifferenz Af max und einer Kennlinie, die die Abhängigkeit der maximale Signaldifferenz Af max vom Ausmaß der Fehlstellung beschreibt, kann dann das Ausmaß der Fehlstellung ermittelt werden. Füg. 4 zeigt ein entsprechendes Kennliniendiagramm, bei dem der Signalpegel (maximale Signaldif- ferenz Af max ) in Abhängigkeit vom Ausmaß der Fehlstellung Aj (Abweichung der Düsenmitte M von Rotationsachse in y-Richtung Aj = 0 bis 500 pm) bei einer 360°-Drehung der Rotationsachse mit den für die Messung aus Fig. 3 verwendeten Parametern dargestellt ist. Es ergibt sich ein nahezu linearer Zusammenhang mit einer Steigung Af max /Aj im Bereich von lOkHz/lOOpm (für Düsenmittigkeits- Verschiebungen > 100pm).

Um zusätzlich die Richtung der Fehlstellung zu detektieren, wird der Frequenzverlauf bezüglich des Rotationswinkels f ausgehend von einer Startposition bei cp =0° ausgewertet. Für eine Verschiebung der Düsenmitte in +y-Richtung (wie in Fig. 2a gezeigt) ist der Abstand des Düsenkörpers 1 zum Werkstück 4 in Startpo- sition (f = 0°) am größten. Bei einer Verdrehung der Rotationsachse nimmt die kapazitive Kopplung infolge des kleiner werdenden Abstands des Düsenkörpers 1 zum Werkstück 4 zu, und die Signaldifferenz Af (normiert auf Startwert f(cp=0°); (d.h. Af (cp=0°)=0) reduziert sich entsprechend. Bei cp=18Q° wird die maximale Kopplung erreicht. Die Signaldifferenz Af zeigt ein globales Minimum (s. Fig, 3). Aus Fig, 5 ist ersichtlich, dass bei einer gegenläufigen Fehlstellung (Verschie bung in -y-Richtung) die Signaldifferenz Af das Vorzeichen ändert, sodass sich ein globales Maximum der Signaldifferenz Af an der identischen Position (Rotationswinkel f= 180°) ergibt. Über eine Vorzeichendetektion kann also die Richtung der Fehlstellung eindeutig detektiert werden. In Fig, 6 sind zwei weitere Beispiele für Signaländerungen aufgrund von Fehlstellungen der Düsenachse gegenüber der Rotationsachse gezeigt und zwar in x-Richtung um Ax =300 (obere Kurve) bzw. in x- und y-Richtung um Ax =300, Ay =300 (untere Kurve). Hier ergeben sich Sinuskurven, wobei zwischen den Maxima und Minima der Signaldifferenzen eine Phase von 180° besteht. Auf diese Weise wird ein charakteristisches Frequenzsignal (Signaländerung Af) mit Informationen über die Richtung sowie das Ausmaß der Fehlsteliung der Düsenmitte M gegenüber der Rotationsachse 2 generiert. Für den hier beschriebenen Versuch wurde die BC-Kaübration einer 5-Achs- Lasermaschinen optimal eingestellt, sodass die Verschiebung der Düsenmitte relativ zum TCP (Äj) stellvertretend für die gesamte Fehlstellung der Schneidoptik ist. Um eine hohe Messgenauigkeit zu generieren, ist es essentiell die höchste Sensi- tivität bezüglich der Frequenzänderung zu erreichen. Der kapazitive Schwingkreis hat die höchste Empfindlichkeit (höchste Steigung der Kennlinie) bei geringen Düsenabständen (ADB). Um die Frage zu klären, an welcher Position relativ zur Blechkannte die Sensitivität das globale Maximum erreicht, wurde bei einem ADB-Abstand von ADB = 0,3 mm die Schwingfrequenz einer 360° Drehung der C-Achse (5 -Achs Transformation an) an diskreten Messstellen ausgewertet. Die Schrittweite zwischen den Messpositionen beträgt 1 mm. Der Nullpunkt ist die Blechkante. Die Messung wurde bei definierten Fehistellung der Düsenmittigkeit in y-Richtung (Maschinenkoordinatensystem MKS) im Bereich 0 pm bis 500 pm wiederholt. Infolge der maximalen Differenzbildung aus dem Frequenzsignal konnte nachfolgend auf den lateralen Abstand b des Düsenkörpers 1 zum Werk stück 4 mit maximaler Sensitivität geschlossen werden. Es ergab sich eine maximale Sensitivität bei bss 2 mm.

In Fig. 7a ist schematisch der Querschnitt eines Düsenkörpers 1' mit einer Fehl- Stellung der Schneidoptik dargestellt, wobei die Düsenmitte M in x-Richtung ei nes Maschinenkoordinatensystems MKS gegenüber der Fokuslage L des Laserstrahls verschoben ist. Düsenachse 3 und optische Achse 6 liegen also nicht übereinander.

In Fig. 7b ist eine Prinzipskizze einer zweiten Verfahrensvariante gezeigt, mit der neben einer Fehlstellung des Düsenkörpers 1 bezüglich der Rotationsachse 2 (Fig. 2a) auch eine Fehlstellung der Optikkomponenten gegenüber dem Düsenkörper 1' (Fig. 7a) detektiert werden kann.

Während bei der ersten Verfahrensvariante der Düsenkörper 1 um seine Sollach se (Rotationsachse/C-Achse 2) rotiert, als Ganzes jedoch nicht verfahren wird, wird der Düsenkörper 1' bei der zweiten Verfahrensvariante als Ganzes translatorisch relativ zum Werkstück 4 bewegt ohne dabei um seine Rotationsachse 2 zu rotieren. Bei der zweiten Verfahrensvariante muss daher sichergestellt werden, dass das Werkstück 4 parallel zur translatorischen Bewegung ausgerichtet ist. Im Zweifelsfall kann daher vor der eigentlichen Messung eine Werkstücklagenbe- stimmung und gegebenenfalls -korrektur durchgeführt werden. Die Schräglage des Werkstücks 4 lässt sich beispielsweise durch drei Messpositi onen (Stützstellen), an denen der ADB-Abstand bestimmt wird, eindeutig be- stimmen. Eine weitere Möglichkeit die Werkstücklage zu bestimmen, besteht darin, eine zweidimensionale zu erzeugende Kontur 7 abzufahren und dabei den Abstand zwischen Düsenkörper G und Werkstück 4 zu messen. Ist das Werk- stück 4 korrekt ausgerichtet, wird mittels der zu untersuchenden Schneidoptik die Kontur 7 (hier: Kreisausschnitt) in das Werkstück 4 eingebracht, bspw. durch Ausschneiden einer kreisrunden Ausnehmung wie in Fig. 7b gezeigt. Anschließend wird die Schneidoptik mit ausgeschaltetem Laserstrahl und mit ausgeschalteter Abstandsregelung erneut entlang der zuvor erzeugten Kontur 7 verfahren, vorzugsweise mit einem ADB-Abstand ADB = 0,3 mm, wobei während des Verfahrens mittels einer Abstandssensorik Frequenzsignale aufgenommen werden. Aufgrund der Fehlstellung ergibt sich eine von der Kontur 7 abweichende Trajek- torie 8 der Düsenmitte M. Ebenso wie bei der ersten Verfahrensvariante sind auch hier Düsenkörper und Werkstück 4 in einem Schwingkreis kapazitiv mit- einander gekoppelt. Bei einer korrekt ausgerichteten Schneidoptik, bei dem die Düsenmitte M auf der optischen Achse 6 liegt, würde sich aufgrund der Bewe- gung der Schneidoptik entlang der Kontur 7 keine Abstandsänderung zwischen Düsenkörper 1' und Werkstück 4 ergeben. Aufgrund der in Fig. 7a gezeigten Fehlstellung des Düsenkörpers 1' gegenüber der optischen Achse 6 verändert sich jedoch beim Verfahren des Düsenkörpers 1' entlang der ausgeschnittenen Kontur 7 der Abstand des Düsenkörpers G zum Werkstück 4. Als Folge hieraus ändert sich in Abhängigkeit der Verfahrbewegung entlang der Kreiskontur 7 die kapazitive Kopplung des Düsenkörpers 1' zum Werkstück 4, Die daraus resultierende Frequenzverstimmung (Signaldifferenz Af des Frequenzsignals) des Schwingkreises wird ermittelt und dient als Kriterium zur Beurteilung, ob eine Fehlstellung der Schneidoptik vorliegt, Auf diese Weise wird ein charakteristisches Frequenzsignal mit Informationen über die Richtung sowie das Ausmaß der Fehlstellung generiert. Um eine unerwünschte kapazitive Kopplung des Düsen- körpers 1' mit der Rückseite des Kreisausschnittes 7 zu vermeiden, wird der

Kreisausschnitt 7 so groß gewählt, dass die kapazitive Kopplung des Düsenkör- pers G mit der Rückseite des Kreisausschnittes 7 vernachlässigt werden kann.

In Fig. 7b ist die ausgeschnittene Kontur 7 (durchgezogene Linie) und der Ver- fahrweg 8 der Düsenmitte M (gestrichelte Linie) ausgehend von einer Startposition (x=0/y=0) gezeigt. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich die Düsenmitte M abschnittsweise über dem Werkstück 4 und abschnittsweise über der Ausneh- mung bewegt, was zu der oben genannten Signaländerung führt. Fig. 8 zeigt ein Diagramm, in dem die ermittelte Signaldifferenz Af in Abhängigkeit vom Ver- fahrwinkel Q bezogen auf einen Referenzpunkt R für die in Fig. 7a gezeigte Fehlstellung für verschieden große Fehlstellungen (unterschiedliche Verschiebungen Aj) aufgetragen ist, wobei die Signaldifferenz Af auf den Startwert (Verfahrwinkel 0=0°) normiert ist.

Im gezeigten Beispiel wurden folgende Para eter verwendet: abgefahrener Kreisdurchmesser d mess =18mm, Abstand zwischen Düsenstirnfläche und Werk- stückoberfläche: ADB=0,3mm verwendet.

Es ist deutlich zu erkennen, dass eine Änderung der Signaldifferenz Af stattfin det, so dass auf das Vorhandensein einer Fehlstellung geschlossen werden kann.

Zur Ermittlung des Ausmaßes der Fehlstellung Aj wird zunächst aus dem detek- tierten Frequenzsignal Af die maximale Signaldifferenz Af max ermittelt. Anhand der ermittelten maximalen Signaldifferenz Af max und einer Kennlinie, die die Abhängigkeit der maximalen Signaldifferenz Af max vom Ausmaß der Fehlstellung beschreibt, kann dann das Ausmaß der Fehlstellung ermittelt werden. Fig. 9 zeigt ein entsprechendes Kennliniendiagramm, bei dem der Signalpegel (maxi- male Signaldifferenz Af m3x ) in Abhängigkeit vom Ausmaß der Fehlstellung Aj (Abweichung der Düsen mitte M von der Fokusiage L des Laserstrahls in x- Richtung Aj = 50 bis 500 pm) bei einer vollständigen Umrundung der Kontur 7 dargestellt ist. Es ergibt sich ein nahezu linearer Zusammenhang.

Um zusätzlich die Richtung der Fehlstellung zu detektieren, wird der Frequenz- verlauf bezüglich des Verfahrwinkels Q ausgehend von einer Startposition bei q=0° (x=0/y=0) ausgewertet. Für die in Fig. 7b gezeigte Fehlstellung (Verschie bung der Düsenmitte M gegenüber der Fokuslage L des Laserstrahls in x- Richtung) ist der Abstand des Düsenkörpers zum Werkstück 4 in Startposition (Q =0°) am kleinsten. Beim Verfahren des Düsenkörpers 1' entlang der Kontur 7 nimmt die kapazitive Kopplung infolge des zunächst größer werdenden Abstandes des Düsenkörpers G zum Werkstück 4 ab und die Signaldifferenz Af (normiert auf Startwert f(6=0°); d.h. Af (q=0°)=0) steigt entsprechend. Bei 6=180° wird die minimale Kopplung erreicht. Die Signaldifferenz Af zeigt ein globales Maximum (s. Fig. 8). Über eine Vorzeichendetektion der Signaldifferenz Af kann des Weiteren die Richtung der Fehlstellung Aj eindeutig bestimmt und den Maschinenachsen zugeordnet werden. in Fig. 10 sind zwei weitere Beispiele für Signaländerungen aufgrund von Dü senmittigkeitsverschiebungen in x- und y-Richtung um Ax = 500, Ay = 500 (obere Kurve) bzw. in x- und y-Richtung um Ax = -500, Ay = -500 (untere Kurve) gezeigt. Die max. bzw, minimale Signaldifferenz ergibt sich bei 6=205°.

Auf diese Weise wird ein charakteristisches Frequenzsignal (Signaländerung) mit

Informationen über die Richtung sowie über das Ausmaß der Fehlstellung der optischen Achse gegenüber der Düsenachse generiert.

Um das Verfahren zu optimieren kann die maximalen lateralen Sensitivität in Ab- hängigkeit von der Positionierung des Düsenkörpers relativ zur Werkstückkante (Kante des ausgeschnittenen Kreises) bestimmt werden. Dazu wurde für die vorliegend verwendete Vorrichtung ein Kreisausschnitt mit Durchmesser von 20 mm verwendet. Beim wiederholten Abfahren der Kreiskontur ohne Abstandsregelung wurde der abgefahrene Kreisdurchmesser variiert. Der ADB-Abstand betrug ADB = 0,3 mm (höchste Steigung der Abstandskennlinie). Die Düsenfehlsteilung betrug Ax=400pm (Maschinenkoordinatensystem MKS). Es ergab sich eine maximale Sensitivität/Signalpege! bei einem Kreisausschnitt mit Durchmesser von 20 mm bei einer abgefahrenen Kontur mit Durchmesser von ~ 18 mm. Bei kleineren Kreisdurchmessern nimmt der Signalpegel ab. Es ist davon auszugehen, dass dabei die unterwünschte kapazitive Kopplung an der Rückseite des Bleches signifikant zunimmt. Die Auflösung ist demnach abhängig vom Kreisdurchmesser bzw. vom Störsignal der unerwünschten kapazitiven Ankopplung. Auf die oben beschriebenen Weise wird die Signaländerung eines abstandsab hängige Signals genutzt, um eine Fehlstellung der Schneidoptik festzustellen. Dadurch, dass die Bewegung des Düsenkörpers, während der die Signaländerung detektiert wird, relativ zur Werkstückkante so erfolgt, dass sich bei fehlender Fehlstellung keine (oder nur eine vernachlässigende) Signaländerung ergibt, kann sowohl das Vorhandensein einer Fehlstellung als auch das Ausmaß der Fehlstellung ohne Antasten, also berührungsfrei, festgestellt werden.

Bezuqszeichenliste

1, r Düsenkörper

2 Rotationsachse

3 Düsenachse

4 Werkstück

5 Werkstückkante

6 optische Achse

7 mittels Schneidoptik erzeugte Kontur

8 Weg der Düsenmitte beim Abfahren der erzeugten Kontur (Trajektorie) TCP Tool Center Point (Durchstoßpunkt der Rotationsachse auf Werkstück) M Düsenmitte

MKS Maschinenkoordinatensystems

L Fokuslage des Laserstrahls Parameterliste

b lateraler Abstand des Düsenkörpers zur Werkstückkante

ADB Abstand zwischen Düsenstirnfläche und Werkstückoberfläche (z-

Richtung)

Aj Düsenmittigkeitsverschiebung

Af Signaldifferenz

Af max maximale Signaldifferenz