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Patent Searching and Data


Title:
SPATIALLY RESOLVED MEASUREMENT OF THE SOILING OF A PROTECTIVE GLASS OF A LASER TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/037783
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an operating method for a laser tool (10), wherein a laser beam (16) is deflected by means of a scanning optical unit (26) and exits through a protective glass (32), around which a plurality of scattered-light sensors (34) is disposed, and wherein the level of the laser light deflected, in particular scattered, at the protective glass (32) is measured by the scattered-light sensors (34) in accordance with the position of the scanner optical unit (26).

Inventors:
FICHTER MATTHIAS (DE)
WAGNER JAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/068889
Publication Date:
February 22, 2024
Filing Date:
July 07, 2023
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF LASER GMBH (DE)
International Classes:
B23K26/082; B23K26/70
Foreign References:
US20220111599A12022-04-14
DE10113518B42016-05-19
DE69837379T22007-12-13
DE19839930C11999-09-09
DE10113518A12002-10-02
Attorney, Agent or Firm:
TRUMPF PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug (10), wobei ein Laserstrahl (16) mittels einer Scanneroptik (26) abgelenkt wird und durch ein Schutzglas (32) austritt, wobei um das Schutzglas (32) herum mehrere Detektoren (35) angeordnet sind, und wobei ein Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls (16) von den Detektoren (35) in Abhängigkeit von einer Stellung der Scanneroptik (26) erfasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert beim Einbau des Schutzglases (32) mit Hilfe einer Referenzmessung festgelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überschreitung des Grenzwerts und die zugehörige Stellung der Scanneroptik (26) gespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Schutzglases (32), für die eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs (10) mit dem Schutzglas (32) ausgespart werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (32) ausgetauscht wird, wenn in einem vordefinierten Flächenanteil des Schutzglases (32) eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts bestimmt wird, indem eine Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls (16) in Bezug gesetzt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenngröße des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts und die Stellung der Scanneroptik (26) in einer Matrix gespeichert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der mehreren Detektoren (35) zur Bestimmung des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts addiert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Pegels des am Schutzglas (32) abgelenkten Laserlichts fortlaufend während der Verwendung des Laserwerkzeugs (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks (12) erfolgt. Laserwerkzeug (10) aufweisend

- eine Laserlichtquelle (14) zum Aussenden eines Laserstrahls (16),

- eine Scanneroptik (26) zum Ablenken des Laserstrahls (16),

- ein Schutzglas (32), durch welches der Laserstrahl (16) im Betrieb aus dem Laserwerkzeug (10) austritt,

- mehrere Detektoren (35), die um das Schutzglas (32) herum angeordnet sind,

- eine Steuereinrichtung (18), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. Laserwerkzeug (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) je als ein Streulichtsensor (34) ausgebildet sind. Laserwerkzeug (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) je eine Fotodiode (36) aufweisen, die über einen

Glasfaserlichtleiter (38) an eine Randfläche (40) des Schutzglases (32) gekoppelt ist. Laserwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (35) parallel geschaltet sind. Laserwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserwerkzeug (10) eine Einrichtung (22) zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls (16) aufweist.

Description:
Ortsaufgelöste Messung der Verschmutzung eines Schutzglases eines Laserwerkzeugs

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug und eine Laserwerkzeug, wobei ein Laserstrahl durch ein Schutzglas austritt.

Optiken von Laserwerkzeugen, beispielsweise von Laserschweißköpfen oder von Laserbearbeitungsköpfen, werden häufig durch Schutzgläser vor Verschmutzungen geschützt. Derartige Verschmutzungen können beispielsweise Schweißspritzer oder andere Partikel sein. Häufig lagern sich die Verschmutzungen an dem Schutzglas an. Der durch das Schutzglas zu einem

Werkstück hin austretende Laserstrahl wird an den Verschmutzungen gestreut oder anderweitig abgelenkt. Dadurch sinkt einerseits die zur Bearbeitung des Werkstücks zur Verfügung stehende Lichtleistung des Laserstrahls. Andererseits kann an den Verschmutzungen reflektierte Laserstrahlung optische Komponenten des Laserwerkzeugs beschädigen.

Aus DE 101 13 518 Al ist es bekannt, den Verschmutzungsgrad eines Schutzglases, das von einem Laserbearbeitungskopf getragen wird, zu messen, indem ein außerhalb des Laserstrahls angeordneter Streustrahlungsdetektor die gesamte von dem Laserstrahl durchsetzte Fläche des Schutzglases beobachtet. Der Streustrahlungsdetektor kann in einer Öffnung einer Wand eines Gehäuses des Laserbearbeitungskopfs eingesetzt und schräg auf das Schutzglas ausgerichtet sein.

Aufgabe der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Betriebstüchtigkeit von Laserwerkzeugen zu verbessern.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Laserwerkzeug gemäß Anspruch 11. Die jeweiligen Unteransprüche und die Beschreibung beschreiben vorteilhafte Varianten oder Ausführungsformen.

Erfindungsgemäß ist ein Betriebsverfahren für ein Laserwerkzeug vorgesehen. Das Laserwerkzeug kann beispielsweise als Laserschweißkopf oder als Laserschneidkopf ausgebildet sein oder einen Laserschweißkopf oder einen Laserschneidkopf umfassen. Vorzugsweise ist das Laserwerkzeug ein nachfolgend beschriebenes, erfindungsgemäßes Laserwerkzeug.

Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird ein Laserstrahl mittels einer Scanneroptik abgelenkt und tritt durch ein Schutzglas aus. Das Schutzglas ist somit austrittsseitig bei der Scanneroptik und gegebenenfalls einer Fokussieroptik des Laserwerkzeugs angeordnet. Indem die Scanneroptik in unterschiedliche Stellungen oder Ausrichtungen gebracht wird, wird der Laserstrahl abgelenkt und kann über ein Werkstück bewegt werden. Dabei ändert sich auch die Position, an welcher der Laserstrahl durch das Schutzglas hindurchtritt. Die Scanneroptik kann mit einem Galvoscanner gebildet sein.

Erfindungsgemäß sind um das Schutzglas herum mehrere Detektoren angeordnet. Die Detektoren dienen zum Erfassen desjenigen Lichts des Laserstrahls, das am Schutzglas aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut, wird. Dieser Teil des Laserstrahls wird nachfolgend auch als Streulicht oder Streulichtanteile bezeichnet. Bevorzugt sind die Detektoren je als ein Streulichtsensor ausgebildet. Die Streulichtsensoren können jeweils eine Fotodiode aufweisen. Die Detektoren können alternativ jeweils eine Wärmebildkamera aufweisen. Typischerweise sind wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens sechs, Detektoren vorgesehen. Die Detektoren sind in der Regel gleichmäßig um das Schutzglas herum verteilt. Durch die Verwendung mehrerer Detektoren kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass Verschmutzungen am Schutzglas das Laserlicht des Laserstrahls in unterschiedliche Richtungen streuen können. Gestreutes Laserlicht des Laserstrahls werden hierbei als Streuchlichtanteile bezeichnet. Der Ausdruck mehrere Detektoren ist in diesem Dokument definiert als eine Anzahl von zwei oder mehr Detektoren.

Weiter erfindungsgemäß wird ein Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts von den Detektoren in Abhängigkeit von der Stellung der Scanneroptik erfasst. Mit anderen Worten wird gemessen, wie viel Laserlicht bei der aktuellen Stellung der Scanneroptik, d. h. in dem momentan von dem Laserstrahl durchstrahlten Bereich des Schutzglases aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut wird. Die Verschmutzung des Schutzglases wird somit ortsaufgelöst erfasst. Diese ortsabhängige Verschmutzungsinformation kann für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs ausgenutzt werden.

Vorzugsweise wird der Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlicht mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen. Dadurch kann für die jeweilige Stellung der Scanneroptik bzw. die entsprechende Position am Schutzglas eine Information darüber erhalten werden, ob das Schutzglas hinreichend sauber oder unzulässig stark verschmutzt ist.

Der Grenzwert kann beim Einbau des aktuell verwendeten Schutzglases mithilfe einer Referenzmessung festgelegt werden. Hierzu kann der Laserstrahl einmal über das Schutzglas verfahren werden, während der jeweilige Pegel des Streulichts aufgezeichnet wird. Unterschiedliche optische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Streuungseigenschaften, verschiedener Schutzgläser können dadurch kompensiert werden. Der Grenzwert kann durch Anwenden eines vordefinierten prozentualen oder absoluten Aufschlags auf das am neuwertigen Schutzglas bestimmte Maß des abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts ermittelt werden.

Besonders bevorzugt werden eine Überschreitung des Grenzwerts und die zugehörige Stellung der Scanneroptik gespeichert. Das Speichern dieser Informationen kann besonders einfach in einer Matrix erfolgen. Durch Auswertung der gespeicherten Informationen kann somit leicht festgestellt werden, in welchen Bereichen das Schutzglas übermäßig stark verschmutzt ist.

Ganz besonders bevorzugt werden Bereiche des Schutzglases, für die eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs mit dem Schutzglas ausgespart. Dadurch kann die Standzeit des Schutzglases erhöht werden, die Zeit vom Einsetzen des Schutzglas bis zum Austausch. Somit wird auch die Betriebszeit des Laserwerkzeugs zwischen dem Wechseln des Schutzglases erhöht. Der Anteil der Rüstzeit für einen Wechsel des Schutzglases wird somit reduziert und die Produktivität des Laserwerkzeugs erhöht.

Wenn in einem vordefinierten Flächenanteil des Schutzglases eine Überschreitung des Grenzwerts festgestellt wurde, kann das Schutzglas ausgetauscht werden. Dadurch kann einerseits erreicht werden, dass der Austausch des Schutzglases erst erfolgt, wenn insgesamt eine starke Verschmutzung des Schutzglases vorliegt. Andererseits wird sichergestellt, dass stets ein ausreichend großer Flächenanteil des Schutzglases ohne störende Verschmutzungen zur Verfügung steht.

Der Pegel des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts kann bestimmt werden, indem die Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls in Bezug gesetzt wird. Die Streulichtleistung beschreibt die Lichtleistung des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Teils des Laserstrahls. Dadurch wird berücksichtigt, dass - bei gegebener Verschmutzung des Schutzglases - die Streulichtleistung typischerweise proportional zur Lichtleistung des Laserstrahls ist.

Eine Kenngröße des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten Laserlichts, und die Stellung der Scanneroptik können in einer Matrix gespeichert werden. Die Kenngröße des Pegels kann insbesondere die Streulichtleistung selbst oder die auf die Lichtleistung des Laserstrahls bezogene Streulichtleistung sein. Alternativ kann die Kenngröße die Überschreitung bzw. Nichtüberschreitung eines vordefinierten Grenzwerts sein. Für eine Beurteilung des Zustands des Schutzglases kann die gespeicherte Kenngröße ortsabhängig dargestellt werden. Durch eine farbcodierte Darstellung kann die Verschmutzung besonders einfach erfasst werden.

Die Messwerte der mehreren Detektoren können zur Bestimmung des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts addiert werden. Somit werden zur Charakterisierung der Verschmutzung in einem jeweiligen Bereich des Schutzglases die in unterschiedliche Richtungen abgelenkten bzw. gestreuten Anteile des Laserlichts zusammen berücksichtigt. Falls eine konkrete Verschmutzung am Schutzglas in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich stark ablenkt bzw. streut, wird dies somit berücksichtigt und kompensiert.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung des Pegels des am Schutzglas abgelenkten, insbesondere gestreuten Laserlichts fortlaufend während der Verwendung des Laserwerkzeugs zur Bearbeitung eines Werkstücks. Die Überwachung und gegebenenfalls Kompensation der Verschmutzungen wird somit in Echtzeit während der laufenden Bearbeitung durchgeführt. Ausfallzeiten des Laserwerkzeugs zur Ermittlung der Verschmutzung des Schutzglases werden dadurch vermieden. Zudem wird sichergestellt, dass stets aktuelle Informationen über den Verschmutzungsgrad des Schutzglases zur Verfügung stehen.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Laserwerkzeug aufweisend

- eine Laserlichtquelle zum Aussenden eines Laserstrahls,

- eine Scanneroptik zum Ablenken des Laserstrahls,

- ein Schutzglas, durch welches der Laserstrahl im Betrieb aus dem Laserwerkzeug austritt,

- mehrere Detektoren, die um das Schutzglas herum angeordnet sind,

- eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.

Das Laserwerkzeug kann beispielsweise ein Laserschweißkopf oder ein Laserschneidkopf sein bzw. einen Laserschweißkopf oder einen Laserschneidkopf umfassen. Das erfindungsgemäße Laserwerkzeug ermöglicht die Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu programmiert, Messwerte der Detektoren auszuwerten und die Laserlichtquelle sowie die Scanneroptik anzusteuern.

Die Detektoren dienen zum Erfassen desjenigen Lichts des Laserstrahls, das am Schutzglas aus der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls abgelenkt, insbesondere gestreut wird. Vorzugsweise sind die Detektoren am Außenumfang des Schutzglases angeordnet. Die Scanneroptik kann mit einem Galvoscanner gebildet sein. Das Schutzglas kann als eine planparallele und typischerweise kreisförmige Scheibe ausgebildet sein.

Die Detektoren können je als ein Streulichtsensor ausgebildet sein. Bevorzugt weisen die Detektoren je eine Fotodiode auf. Die Fotodioden können jeweils über einen Glasfaserlichtleiter an eine Randfläche des Schutzglases gekoppelt sein. Das detektierbare Laserlicht gelangt über die Glasfaserlichtleiter zu den Detektoren. Derart kann auf einfache Weise eine präzise Messung des Streulichts erfolgen.

Die Detektoren können alternativ je eine Wärmebildkamera aufweisen. Die Wärmebildkameras sind bei dieser Variante auf das Schutzglas gerichtet und erkennen Verschmutzungen in vorteilhafter Weise, welche sich beim Auftreffen des Laserstrahls erwärmen.

Vorzugsweise sind die Detektoren parallel geschaltet. Derart können durch einfaches Einrichten der entsprechenden elektrischen Verschaltung die Messwerte der mehreren Detektoren addiert werden, sodass zur

Charakterisierung der Verschmutzung in einem jeweiligen Bereich des

Schutzglases die in unterschiedliche Richtungen gestreuten Anteile des

Laserlichts zusammen addiert berücksichtigt werden. Falls eine konkrete Verschmutzung in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich stark streut, wird dies somit kompensiert.

Das Laserwerkzeug kann eine Einrichtung zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls aufweisen. Dies ermöglicht es, die von den Detektoren gemessene Streulichtleistung zur Lichtleistung des Laserstrahls in Bezug zu setzen. Die Einrichtung zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls kann einen dichroitischen Spiegel und einen Lichtleistungssensor, insbesondere eine Fotodiode, aufweisen. Der Lichtleistungssensor kann hinter dem dichroitischen Spiegel angeordnet sein, sodass jeweils ein geringer Anteil des Laserlichts des Laserstrahls, welcher durch den dichroitischen Spiegel überwiegend reflektiert wird, dem Lichtleistungssensor zugeführt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen 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

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Laserwerkzeug mit einer Laserlichtguelle, einer Scanneroptik und einem Schutzglas, an dem mehrere Streulichtsensoren als Detektoren angeordnet sind, in einer schematischen Schnittansicht;

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf das Schutzglas und die Streulichtsensoren des Laserwerkzeugs von Figur 1;

Fig. 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens unter Verwendung des Laserwerkzeugs von Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Laserwerkzeug 10, beispielsweise einen Laserschweißkopf. Das Laserwerkzeug 10 dient zur Bearbeitung eines Werkstücks 12.

Das Laserwerkzeug 10 weist eine Laserlichtquelle 14 auf. Im Betrieb sendet die Laserlichtquelle 14 einen Laserstrahl 16 aus, vergleiche Schritt 102 in Figur 3. In Figur 1 ist jeweils nur eine Mittelachse des Laserstrahls 16 bzw. von dessen Anteilen eingezeichnet. Eine Steuereinrichtung 18 dient zur Steuerung des Laserwerkzeugs 10. Es versteht sich, dass die Laserlichtquelle 14 und die Steuereinrichtung 18 auch außerhalb des Bearbeitungskopfs des Laserwerkzeugs 10 angeordnet sein können und typischerweise sind.

Zum Messen der Lichtleistung des Laserstrahls 16, vergleiche Schritt 104, möge der Laserstrahl 16 zunächst auf einen dichroitischen Spiegel 20 einer Einrichtung 22 zum Messen der Lichtleistung treffen. Der dichroitische Spiegel 20 reflektiert einen ganz überwiegenden Teil des Laserstrahls 16. Ein geringer Anteil des Laserstrahls 16, welcher in einem bekannten Verhältnis zum reflektierten Anteil steht, passiert den dichroitischen Spiegel 20 und trifft auf einen Lichtleistungssensor 24 der Einrichtung 22 zum Messen der Lichtleistung.

Der reflektierte Anteil des Laserstrahls 16 trifft auf eine Scanneroptik 26, welche beispielsweise einen mittels eines (nicht näher dargestellten) Galvoscanners oder anderen Schwenkantriebs schwenkbaren Spiegel 28 umfassen kann. Indem der schwenkbare Spiegel 28 in unterschiedliche Stellungen gebracht wird, wird der Laserstrahl 16 auf unterschiedliche Stellen am Werkstück 12 gerichtet, vergleiche Schritt 106. Dies ist in Figur 1 mit durchgezogenen und gestrichelten Linien für zwei beispielhafte Stellungen des schwenkbaren Spiegels 28 angedeutet ist, wobei für die gestrichelte Konfiguration den entsprechenden Bezugszeichen ein Hochkomma ()' angefügt wird.

Vor oder nach dem Ablenken mittels der Scanneroptik 26 kann der Laserstrahl 16 durch eine Fokussieroptik 30 auf das Werkstück 12 fokussiert werden.

Auf dem Weg zum Werkstück 12 passiert der Laserstrahl 16 ein Schutzglas 32. Das Schutzglas 32 ist strahlaustrittsseitig am Laserwerkzeug 10 angeordnet. Das Schutzglas 32 schützt die dahinter liegenden Komponenten des Laserwerkzeugs 10 vor Verschmutzungen 42, beispielsweise vom Werkstück 12 her kommende Schweißspritzer.

Um das Schutzglas 32 herum sind mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel acht, Streulichtsensoren 34 angeordnet, vergleiche auch Figur 2. Die Streulichtsensoren 34 dienen als Detektoren 35 zum Erfassen des am Schutzglas 32 aus seiner Ausbreitungsrichtung abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls 16. Die Streulichtsensoren 34 umfassen jeweils eine Fotodiode 36, welche über einen Glasfaserlichtleiter 38 an eine umfangsseitige Randfläche 40 des Schutzglases 32 gekoppelt ist. Die Detektoren 35 könnten auch jeweils eine nicht näher dargestellte Wärmebildkamera umfassen. Die Detektoren 35 sind gleichmäßig verteilt am Umfang des Schutzglases 32 angeordnet.

Vorliegend sind die Detektoren 35 parallel geschaltet, sodass die von den Detektoren 35 erfassten Anteile des am Schutzglas 32 gestreuten oder anderweitig abgelenkten Laserlichts des Laserstrahls 16 addiert werden. Dieser Gesamtanteil des abgelenkten, insbesondere gestreuten, Laserlichts wird positionsabhängig, d. h. in Abhängigkeit von der Stellung der Scanneroptik 26 gemessen, vergleiche Schritt 108.

Es versteht sich, dass die Detektoren 35, die Scanneroptik 26, der Lichtleistungssensor 24 und die Laserlichtquelle 14 über nicht näher dargestellte Leitungen mit der Steuereinrichtung 18 verbunden sind.

Um das Ausmaß der Verschmutzung 42 des Schutzglases 32 an der jeweilig von dem Laserstrahl 16 durchstrahlten Stelle beurteilen zu können, wird die von den Streulichtsensoren 34 gemessene Streulichtleistung zur gesamten Lichtleistung des Laserstrahls 16 ins Verhältnis gesetzt, vergleiche Schritt 110.

Der Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung des Laserstrahls 16 wird mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen. Zum Bestimmen des Grenzwerts kann der Anteil des gestreuten Lichts im Rahmen einer Referenzmessung unmittelbar nach dem Einbau des neuwertigen Schutzglases 32 in der vorbeschriebenen Weise für dessen zur Durchstrahlung vorgesehene Fläche bestimmt werden. Dieser Anteil kann mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert werden, um den Grenzwert zu erhalten. Bei einer ersten Stellung der Scanneroptik 26 möge der Laserstrahl 16 auf einen sauberen Bereich des Schutzglases 32 treffen. Der Laserstrahl 16 passiert das Schutzglas 32 im Wesentlichen ungehindert und trifft zur Bearbeitung auf das Werkstück 12. Dies ist in Figur 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die Streulichtsensoren 34 messen in diesem Fall nur eine sehr geringe Streulichtleistung. Deren Anteil an der gesamten Lichtleistung unterschreitet somit den vorgegebenen Grenzwert. Der Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung und/oder die Unterschreitung des Grenzwerts werden in einem Schritt 114 für die entsprechende Stellung der Scanneroptik 26 bzw. den zugehörigen Bereich des Schutzglases 32 gespeichert, beispielsweise in der Steuereinrichtung 18.

Im weiteren Betrieb wird der Laserstrahl 16 mittels der Scanneroptik 26 in andere Richtungen abgelenkt. Dies ist in Figur 3 durch die Wiederholung der Schritte 102 bis 112 angedeutet.

In einem anderen Bereich des Schutzglases 32 möge eine Verschmutzung 42, beispielsweise ein Schweißspritzer, am Schutzglas 32 haften. Wenn sich die Scanneroptik 26 während des weiteren Betriebs in einer zweiten Stellung befindet, trifft der vom schwenkbaren Spiegel 28 reflektierte Laserstrahl 16' auf die Verschmutzung 42. Der reflektierte Laserstrahl 16' trifft daher nur in abgeschwächter Form auf das Werkstück 12. Streulichtanteile 44 des reflektierten Laserstrahls 16' werden von der Verschmutzung 42 zu den Streulichtsensoren 34 gestreut. Aufgrund der Größe und Art der Verschmutzung 42 übersteigt das Verhältnis der Steuerlichtleistung und der gesamten Lichtleistung des reflektierten Laserstrahls 16' den vordefinierten Grenzwert. Dieses Verhältnis bzw. die Überschreitung des Grenzwerts werden für die zweite Stellung bzw. den zugehörigen Bereich des Schutzglases 32 bei einer erneuten Durchführung des Schnittes 114 gespeichert.

Für den weiteren Betrieb des Laserwerkzeugs 10 mit dem konkret verbauten Schutzglas 32 wird der verschmutzte Bereich ausgespart, vergleiche Schritt 116. Die Steuereinrichtung 18 ist dazu programmiert, die Scanneroptik 26 so anzusteuern, dass der Laserstrahl 16 nicht auf die Verschmutzung 42 trifft. Zur Kompensation kann das Laserwerkzeug 10 relativ zum Werkstück 12 verschoben werden, sodass der oder die verschmutzten Bereiche des Schutzglases 32 für die durchzuführende Bearbeitung nicht benötigt werden.

Wenn der Anteil der verschmutzten Bereiche an der Gesamtfläche des Schutzglases 32 einen vorgegebenen Höchstwert erreicht, wird das Schutzglas 32 in einem Schritt 118 ausgetauscht. Für das neue Schutzglas 32 kann wie oben beschrieben im Rahmen einer Referenzmessung ein Grenzwert für den Anteil der Streulichtleistung an der gesamten Lichtleistung bestimmt werden. Das Laserwerkzeug 10 wird dann mit dem neuen Schutzglas 32 wie oben beschrieben verwendet.

Bezuqszeichenliste

Laserwerkzeug 10

Werkstück 12

Laserlichtquelle 14

Laserstrahl 16 reflektierter Laserstrahl 16'

Steuereinrichtung 18 dichroitischer Spiegel 20

Einrichtung 22 zum Messen der Lichtleistung

Lichtleistungssensor 24

Scanneroptik 26 schwenkbarer Spiegel 28

Fokussieroptik 30

Schutzglas 32

Streulichtsensoren 34

Detektoren 35

Fotodiode 36

Glasfaserlichtleiter 38

Randfläche 40

Verschmutzung 42

Streulichtanteile 44

Aussenden 102 eines Laserstrahls

Messen 104 der Lichtleistung des Laserstrahls

Ablenken 106 des Laserstrahls in unterschiedliche Richtungen

Positionsabhängiges Messen 108 einer Streulichtleistung

Bestimmen 110 eines Verhältnisses der Streulichtleistung und der Lichtleistung

Vergleichen 112 des Verhältnisses mit einem Grenzwert

Speichern 114 des Vergleichsergebnisses und/oder des Verhältnisses

Aussparen 116 von verschmutzten Bereichen

Austauschen 118 des Schutzglases