特許 7315670 加工プロセスの特性値を求める方法および加工機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-18

(45)【発行日】2023-07-26

(54)【発明の名称】加工プロセスの特性値を求める方法および加工機械

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20230719BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20230719BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/38 A

B23K26/03

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021519882

(86)(22)【出願日】2019-10-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-24

(86)【国際出願番号】 EP2019077612

(87)【国際公開番号】W WO2020074713

(87)【国際公開日】2020-04-16

【審査請求日】2021-10-19

(31)【優先権主張番号】102018217526.8

(32)【優先日】2018-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】502300646

【氏名又は名称】トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン エス・エー プルス コー． カー・ゲー

【氏名又は名称原語表記】ＴＲＵＭＰＦ Ｗｅｒｋｚｅｕｇｍａｓｃｈｉｎｅｎ ＳＥ ＋ Ｃｏ． ＫＧ

【住所又は居所原語表記】Ｊｏｈａｎｎ－Ｍａｕｓ－Ｓｔｒ． ２， ７１２５４ Ｄｉｔｚｉｎｇｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ボリス レゴー

(72)【発明者】

【氏名】ヴィンフリート マグ

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１８３４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３１９９８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１３２５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５５３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２３Ｋ ２６／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工プロセス、特にレーザ切断プロセス時にプロセス品質のための少なくとも１つの特性値（α，γ，Ｐ_Ｘ，_Ｙ，Ｒ_φ）を求めるための方法であって、
加工工具、特にレーザ切断ヘッド（４）とワーク（８）とを互いに対して相対的に運動させながら前記ワーク（８）を特に切断加工するステップと、
前記ワーク（８）において、好適には前記加工工具、特に前記レーザ切断ヘッド（４）と前記ワーク（８）との相互作用領域（１７）を含む領域（２６）を監視するステップと、
前記監視された領域（２６）に基づいて、前記プロセス品質のための少なくとも１つの特性値（α，γ，Ｐ_Ｘ，_Ｙ，Ｒ_φ）を求めるステップと
を含んでいる方法において、
同一の加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）における少なくとも１つの特性値（α）の複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）に基づいて、前記プロセス品質のための、位置に依存する少なくとも１つの特性値（α（ｘ，ｙ））を求めるステップ
および／または
同一の加工方向（Ｂφ）での、特に１つの同一の加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）における同一の加工方向（Ｂφ）での少なくとも１つの特性値（α）の複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）に基づいて、前記プロセス品質のための、方向に依存する少なくとも１つの特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を求めるステップ
が設けられており、
前記特性値が、切断カーフ（９）の切断フロント（９ａ）の切断フロント角（α）および前記切断カーフ（９）の２つの切断側面（３３ａ，ｂ）の間の開放角（γ）を含む群から選択されている、加工プロセス時にプロセス品質のための少なくとも１つの特性値（α，γ，Ｐ_Ｘ，_Ｙ，Ｒ_φ）を求めるための方法。

【請求項2】

前記プロセス品質のための前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））および／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を求めるために、前記複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）の統計的な分析を実施する、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記特性値（α）を、加工プロセス中に連続的に検出し、前記測定値（α）の、瞬間的に求められた測定値を、それぞれの加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）および／またはそれぞれの加工方向（Ｂ_φ）に割り当てる、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））に基づき、前記加工時に少なくとも１つの妨害位置領域（３７）形成する加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）を求める、かつ／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））に基づき、前記加工時に少なくとも１つの妨害角度領域（３８）を形成する加工方向（Ｂ_φ）を特定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

前記加工工具と前記ワーク（８）との互いに対して相対的な運動時の加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）および／または加工方向（Ｂ_φ）を、求められた前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））に依存して、特に妨害位置領域（３７）に依存して、かつ／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））に基づいて、特に妨害角度領域（３８）に基づいて決定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

同一の加工機械（１）における複数の加工プロセスにおいて、前記少なくとも１つの特性値（α）の前記複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）を求め、かつ／または前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））および／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を、複数の構造同一の加工機械（１）において求める、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

同一の加工機械（１）における複数の加工プロセスにおいて、前記少なくとも１つの特性値（α）の前記複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）を求め、かつ前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））および／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を求める場合に、前記測定値（α_１，．．．α_Ｎ）の時間的な変化を考慮する、請求項６記載の方法。

【請求項8】

求められた前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））および／または妨害位置領域（３７）および／または求められた前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））および／または妨害角度領域をデータメモリ（３６）内に保存するステップをさらに含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。

【請求項9】

前記特性値が、前記加工工具と前記ワーク（８）との間の互いに対して相対的な運動時の位置決め精度（Ｐ_Ｘ，_Ｙ）および方向精度（Ｒ_φ）を含む群から選択されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。

【請求項10】

加工機械、特にレーザ加工機械（１）であって、
ワーク（８）を特に切断加工するための加工工具、特にレーザ切断ヘッド（４）と、
前記ワーク（８）と前記加工工具とを互いに対して相対的に運動させるための運動装置（１３）と、
前記ワーク（８）において、好適には前記加工工具、特に前記レーザ切断ヘッド（４）と前記ワーク（８）との相互作用領域（１７）を含む領域（２６）を監視するための監視装置（２０）と、
前記監視された領域（２６）に基づいて、プロセス品質のための少なくとも１つの特性値（α，γ，Ｐ_Ｘ，_Ｙ，Ｒ_φ）を求めるように構成されている評価装置（３２）と
を含んでいる加工機械において、
前記評価装置（３２）は、
同一の加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）における少なくとも１つの特性値（α）の複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）に基づいて、前記プロセス品質のための、位置に依存する少なくとも１つの特性値（α（ｘ，ｙ））を求め、
かつ／または
同一の加工方向（Ｂ_φ）に沿った、特に１つの同一の加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）における同一の加工方向（Ｂ_φ）に沿った少なくとも１つの特性値（α）の複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）に基づいて、前記プロセス品質のための、方向に依存する少なくとも１つの特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を求め、
前記監視装置（２０）と前記評価装置（３２）とは、前記監視された領域（２６）に基づいて、前記プロセス品質のための特性値として、切断カーフ（９）の切断フロント（９ａ）の切断フロント角（α）、前記切断カーフ（９）の２つの切断側面（３３ａ，ｂ）の間の開放角（γ）、前記加工工具と前記ワーク（８）との間の互いに対して相対的な運動時の位置決め精度（Ｐ _Ｘ ， _Ｙ ）および方向精度（Ｒ _φ ）を求める
ように構成されていることを特徴とする、加工機械。

【請求項11】

前記評価装置（３２）は、前記プロセス品質のための前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））および／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））を求めるために、前記複数の測定値（α_１，．．．α_Ｎ）の統計的な分析を実施するように構成されている、請求項１０記載の加工機械。

【請求項12】

前記監視装置（２０）は、前記特性値（α）を、連続的に監視するように構成されていて、前記評価装置（３２）は、前記測定値（α）の、瞬間的に求められた測定値を、それぞれの加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）および／またはそれぞれの加工方向（Ｂ_φ）に割り当てるように、構成されている、請求項１０または１１記載の加工機械。

【請求項13】

前記評価装置（３２）は、前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））に基づき、前記加工時に少なくとも１つの妨害位置領域（３７）を形成する加工位置（Ｂ_Ｘ，_Ｙ）を求め、かつ／または
前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））に基づき、前記加工時に少なくとも１つの妨害角度領域（３８）を形成する加工方向（Ｂ_φ）を求めるように、構成されている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の加工機械。

【請求項14】

前記加工工具と前記ワーク（８）との互いに対して相対的な運動を制御するための制御装置（３５）がさらに含まれており、該制御装置（３５）は、好適には、前記加工工具と前記ワーク（８）との互いに対して相対的な運動時の前記加工位置（Ｂ（_Ｘ，_Ｙ））および／または前記加工方向（Ｂφ）を、求められた前記位置に依存する特性値（α（ｘ，ｙ））に依存して、特に妨害位置領域（３７）に依存して、かつ／または前記方向に依存する特性値（α_φ，α_φ（ｘ，ｙ））に基づいて、特に妨害角度領域（３８）に基づいて決定するように、構成されている、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の加工機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工プロセス、特にレーザ切断プロセスにおいてプロセス品質のための少なくとも１つの特性値を求めるための方法であって、加工工具、特にレーザ加工ヘッドとワークとを互いに対して相対的に運動させながらワークを特に切断加工するステップと、ワークにおいて、好適には加工工具とワークとの相互作用領域を含む領域を監視するステップと、監視された領域に基づき、プロセス品質のための少なくとも１つの特性値を求めるステップとを含む方法に関する。本発明は、加工機械であって、ワークを特に切断加工するための加工工具と、加工工具とワークとを互いに対して相対的に運動させるための運動装置と、ワークにおいて、好適には加工工具とワークとの相互作用領域を含む領域を監視するための監視装置と、監視された領域に基づいて、プロセス品質のための少なくとも１つの特性値を求めるように構成されている評価装置とを含む加工機械にも関する。

【0002】

このような方法および対応する装置は、たとえば国際公開第２０１２１０７３３１号から知られている。上掲の明細書には、特にプロセス品質のための特性値として、レーザ切断プロセスの切断フロント角（Schneidfrontwinkel）を求めることができることが記載されている。

【0003】

国際公開第２０１５０３６１４０号からも、検出された相互作用領域に基づいて、レーザ切断プロセス時に形成された切断カーフの切断フロント角が切断プロセスの特徴的な特性値として求められる方法および装置が知られている。切断フロント角は、特にガス切断時のプロセス品質もしくはプロセス頑健性のための特性値を成す。

【0004】

国際公開第２０１８０６９２９１号には、ワークの厚さ方向での切断カーフのギャップ幅の形状のための、特に切断カーフの両切断側面の間の角度のための少なくとも１つの測定値を、ワークの監視すべき領域の少なくとも１つの画像に基づいて求める方法および装置が記載されている。切断カーフの両切断側面の間の（開放）角度は、特に溶断時のプロセス品質もしくはプロセス頑健性のための特性値を成す。

【0005】

独国特許出願公開第１０２００５０２２０９５号明細書には、ワークの加工時の加工ヘッドとワークとの間の横方向の相対運動を決定するための方法および装置が記載されている。この方法では、ワークの表面に、加工ヘッドの領域で光線が当てられ、ワークの表面から反射された光線が、繰り返し光学検出器により場所解像されて検出され、これにより、異なる時間におけるワークの表面の光学的な反射パターンを得ることができる。横方向の相対運動は、時間的に相前後して続く反射パターンの比較により求められる。

【0006】

欧州特許出願公開第３１５９０９３号明細書からは、切断工程中断を伴う高出力領域におけるレーザ切断工程を制御するための方法および対応する方法が記載されている。この方法では、第１の部分加工工程中に切断される加工区間の少なくとも１つの部分区間がスキャンされ、スキャン結果に基づいて、加工プロセスの少なくとも１つの品質特徴が決定され、予め規定された品質設定と比較される。切断工程のためには、付加的に少なくとも一時的にオンラインプロセス監視法を実施することができ、それぞれの比較結果により、オンライン監視パラメータセットの少なくとも１つの監視パラメータの調整が行われる。

【0007】

独国特許出願公開第１０２０１１０７９０８３号明細書には、ワークを加工するための方法が記載されている。この方法では、加工すべきワークの表面トポグラフィが少なくとも部分的に検出され、予め検出された表面トポグラフィに基づいて、ワークから加工ヘッドの最小の目標間隔が決定される。

【0008】

欧州特許出願公開第１４９７８５１号明細書からは、基板のレーザ切断のために、焦点面におけるレーザエネルギ密度を出力測定器により位置に依存して測定し、測定された値を、パルスエネルギおよび／またはパルス繰返し速度の制御により、基板上の視界内のスキャンポイントにおいて一定のレーザエネルギ密度を供給するために使用することが知られている。このレーザは、機械固有のレーザ切断ストラテジデータにより制御される。

【0009】

本発明の課題
本発明の根底にある課題は、加工のために使用される加工機械における障害を検知するために、加工プロセスの少なくとも１つの特性値を求める方法および装置を提供することにある。

【0010】

本発明の対象
この課題は、本発明によれば、冒頭で述べた形式の方法であって、同一の加工位置における少なくとも１つの特性値の複数の測定値に基づいて、プロセス品質のための、位置に依存する少なくとも１つの特性値を求めるステップおよび／または同一の加工方向での、特に１つの同一の加工位置における同一の加工方向での少なくとも１つの特性値の複数の測定値に基づいて、プロセス品質のための、方向に依存する少なくとも１つの特性値を求めるステップにより優れている方法により解決される。本出願の意図において、プロセス品質という用語は、プロセス頑健性とも理解される、つまり両用語は同義語として使用される。プロセス品質のための特性値とは、本出願の意図において、プロセス品質に影響を与える特性値であるとも理解される。

【0011】

特に、面状で加工する加工機械、たとえば二次元レーザ加工機械は、プロセス結果もしくはプロセス品質に影響を与える方向および／または位置に依存する妨害（Stoerung）を有している。このような妨害は、典型的には、専ら加工位置もしくは加工方向に依存するが、切断すべき輪郭の幾何学形状、加工プロセスの種類（たとえばガス切断や溶断）および加工パラメータには基本的に依存しない。妨害とは、本出願の意図において、基準状態からの逸脱であると理解される。

【0012】

たとえば、位置に依存する妨害は、加工空間に配置された（支持）ウェブにおいて発生し、方向に依存する妨害は、レーザビームの偏光および／または火線（Kaustik）の不均一性、ガス流もしくは加工時にノズルから流出するガス流の（たとえば、ノズルの損傷またはノズルにガスを供給する加工ヘッドが完全に対称的に構成されていないことに基づく）ガス圧力の不均一性、材料異方性等に起因する。上述の方法により、このような方向および／または位置に依存する妨害を検出する、局所化することが可能である。この目的のためには、特性値の十分な数の測定値によって、位置または方向に依存しない妨害によって引き起こされる同様に発生する偏差を排除することが必要であり、これにより、（実質的に専ら）位置もしくは方向に依存する特性値が形成される。除去のために必要とされる特性値の測定値の個数は、方向および／または位置に依存する妨害がどのくらい著しいかに依存する。測定値の個数は、妨害の位置および／または方向への依存性が比較的小さくなる場合、（極端な場合には）３個の測定値から数百個の測定値に達することもある。たとえば、レーザビームのわずかに不均一であるビーム火線により引き起こされる方向に依存性する妨害時に、多数の測定値が必要となされる一方で、支持ウェブの通過時に検出されるレーザ切断センサ機器の光信号がある場合に、位置に依存しない妨害の寄与を排除するためには、特性値の少数の測定値が必要である。

【0013】

本出願の意図において、方向に依存する特性値とは、加工方向に依存し、たとえば角度（０°から３６０°の間）によりパラメータ化される特性値であると理解される。方向に依存する少なくとも１つの特性値は、場合によっては、それぞれの加工位置に依存せずに求めることができる。つまり、方向に依存する少なくとも１つの特性値は、加工位置に応じて区別されるのではなく、方向に依存する特性値を求めるために、加工フィールド全体から複数の加工位置における測定値が使用される。しかし、通常、方向に依存する特性値は、それぞれの加工位置において求められる、つまり、方向に依存する特性値を求めるために使用される測定値は、すべて同一の加工位置において測定される。

【0014】

１つのバリエーションでは、プロセス品質のための位置に依存する特性値および／または方向に依存する特性値を求めるために、複数の測定値の統計的な分析が実施される。最も単純な場合、位置に依存する特性値および／または方向に依存する特性値は、それぞれの加工位置において、もしくはそれぞれの加工方向で求められた測定値の平均値を形成することができる。ただし、平均値は、すべての場合において、複数の測定値から位置もしくは方向に依存する特性値を求めるために適切な尺度ではなく、方向もしくは位置に依存しない妨害を排除するために、別の統計的な尺度、たとえば中央値またはより複雑な統計的な評価を実施することができる。

【0015】

別の１つのバリエーションでは、特性値は、加工プロセス中に連続的に、たとえば、センサもしくは監視装置によって検出され、特性値の瞬間的に求められた測定値は、それぞれの加工位置および／またはそれぞれの加工方向に割り当てられる。加工中のプロセス品質を監視するためには、たとえば加工プロセスに瞬時に介入できるようにするために、典型的にはプロセス品質のための少なくとも１つの特性値が継続的に監視される。加工プロセス中に特性値を求めることは、レーザ切断プロセス時の切断輪郭に一致し、機械制御装置に既知である予め規定された軌道カーブに沿って行われる。したがって、特定の時点において求められた特性値を、１つの加工位置および（瞬間的な）加工方向に割り当てることができる。場合によっては、たとえば、加工方向もしくは加工工具とワークとの間の横方向の相対的運動に関して冒頭で引用した独国特許出願公開第１０２００５０２２０９５号明細書において記載されているように、瞬間的な加工方向もしくは場合によっては加工位置も同様に、センサもしくは監視装置によって検出することができる。なお、加工位置もしくは加工方向は、典型的には、予め規定された離散化を有している、つまり連続的に検出された特性値に割り当てられる予め規定されたパターンを有している。

【0016】

別の１つのバリエーションでは、位置に依存する特性値に基づいて、加工時に少なくとも１つの妨害位置領域を形成する加工位置を求め、かつ／または方向に依存する特性値を用いて、加工時に少なくとも１つの妨害角度領域を形成する加工方向を規定する。同一の加工位置もしくは同一の加工方向で頻繁に測定することにより、優先位置や優先角度もしくは妨害位置もしくは妨害角度を特定することができる。また、妨害位置もしくは妨害角度の特定は、同様に、位置に依存する特性値もしくは方向に依存する特性値に基づく統計的な方法により行うことができる。最も単純な場合では、位置に依存する特性値または方向に依存する特性値と閾値との比較に基づいて、妨害位置領域もしくは妨害角度領域が求められる。特性値が閾値を上回るか、または下回った加工位置もしくは加工方向が妨害位置領域もしくは妨害角度領域として特定される。

【0017】

たとえば、レーザ加工機械の場合、優先角度領域もしくは妨害角度領域を求めることができる。優先角度領域もしくは妨害角度領域の要因は、たとえば、加工ビーム（偏光、火
線の不均一性、入射角等）、加工工具および／またはワークの運動のために使用される運動装置もしくは駆動装置（横方向および／または長手方向振動）、またはたとえば、ワークの材料（異方性、圧延方向）などにある。

【0018】

したがって、加工位置もしくは作業空間内の位置に依存し、その要因が、たとえば、（特にＣＯ_２レーザの場合に）レーザビームガイド、たとえばレーザ加工ヘッドの形の加工工具の機械的な懸架、（たとえば突出した支持部における好ましくないモーメント、歯車バックラッシュ、機械的な公差等）、ワーク（金属薄板）の機械的な支承、たとえばプレート振動、劣悪または少なすぎる支持ウェブ、ウェブの支持点（支持点を超えた場合の潜在的なエラー箇所、スラグ化したウェブによるプロセスへの影響）またはワークもしくは金属薄板特性（縁部領域における肉薄化、汚れた領域）にある妨害位置領域を決定することができる。

【0019】

１つのバリエーションでは、加工工具とワークピースとの互いに対して相対的な運動時の加工位置および／または加工方向が、求められた位置に依存する特性値、特に妨害位置領域に関連して、かつ／または方向に依存する特性値、特に妨害角度領域に基づいて決定される。特に良好であるプロセス特性もしくは特に劣悪なプロセス特性を備えた領域および／または方向に関する知識は、加工時の妨害位置領域または妨害角度領域を回避するために使用することができ、このことは、たとえば、ワークから自由に切断されるべきワーク部分の切断輪郭の適切な入れ込み（Schachtelung）もしくは配置によって、つまり機械加工プロセスの適切なプロセスプランニングにより実現することができる。なお、目的に合ったエラー診断も行うことができ、つまり、妨害の原因のための目的に合った検査を、それぞれの妨害位置領域もしくはそれぞれの妨害角度領域において実施することができる。エラー診断も作業プランニングの最適化、つまり重要な妨害位置領域もしくは妨害角度領域の回避は、オペレータの介入なしに完全に自動で行うことができる。

【0020】

別の１つのバリエーションでは、同一の加工機械における複数の加工プロセスにおいて、少なくとも１つの特性値の複数の測定値を求め、かつ／または位置に依存する特性値および／または方向に依存する特性値を、複数の構造同一の加工機械において求める。第１の場合では、エラーを特定するために、１つの特定の加工機械において、位置もしくは方向に依存する特性値を求め、第２の場合、同一の構造の複数の加工機械において位置もしくは方向に依存する特性値を求める。複数の同一の加工機械において求められた偏光もしくは方向に依存する特性値の間の比較により、個々の加工機械の影響を排除することができ、加工機械のそれぞれのタイプの機械構造の系統的な弱点を確認することができる。

【0021】

別の改良形では、同一の加工機械における複数の加工プロセスにおいて、少なくとも１つの特性値の複数の測定値を求め、位置に依存する特性値および／または方向に依存する特性値を求める場合に、測定値の時間的な変化を考慮する。１つの同一の加工機械における連続した加工プロセスにおいて求められる少なくとも１つの特性値の測定値は、時間的な変化を受けてしまう。測定値が求められる特性値が、たとえば、レーザビームのビーム方向の焦点位置である場合、この特性値は、たとえば、加工光学系の汚れにより時間的に変化する。なぜならば、この特性値は、いわゆる熱レンズ効果をもたらし、焦点位置の変化が生じるからである。測定値に統計的に有意な時間的変化が突き止められた場合、この変化は、特性値を求める場合に、考慮することができる。

【0022】

概して、特性値を求める場合に、古い測定値に、それほど昔に行われていない機械加工プロセス時に求められた測定値に比べて、あまり強く重み付けしないことにより、測定値の時間的な変化を考慮することが可能である。場合によっては、かなり昔に行われた加工プロセスにおいて求められた測定値を、特性値を求める場合に、もはや考慮しないことができる。特に、これらの測定値は、場合によっては廃棄または削除することができる。

【0023】

別の１つのバリエーションでは、本方法は、求められた位置に依存する特性値および／または妨害位置領域ならびに／または求められた方向に依存する特性値および／または妨害方向領域をデータメモリに保存するステップを含む。データメモリ内、たとえば機械制御装置内、中央コンピュータ、またはクラウド上で、妨害位置領域および／または妨害位置方向に関するデータが収集される。特に、データメモリ内に、異なる場所で運転される複数の加工機械から、位置に依存する特性値もしくは角度に依存する特性値もしくは妨害位置領域もしくは妨害角度領域を集めることができる。

【0024】

１つのバリエーションでは、特性値は、切断カーフの切断フロントの切断フロント角および切断カーフの２つの切断側面の間の開放角を含む群から選択されている。切断フロント角は、特にガス切断におけるプロセス品質の特性値を成し、たとえば、冒頭で引用した国際公開第２０１２１０７３３１号に記載されている形式または冒頭に引用した国際公開第２０１５０３６１４０号に記載されている形式で求めることができる。たとえば、切断カーフの切断側面の間の開放角もしくは開放角のための間接的な測定サイズにより求めることができる（冒頭で引用した国際公開第２０１８０６９２９１号参照）ワークの厚さ方向での切断ギャップの切断カーフの幅の減少は、溶断時のプロセス品質またはプロセス頑健性のための特性値を成す。

【0025】

別の１つのバリエーションでは、特性値は、加工工具とワークとの互いに対して相対的な運動時の位置決め精度および方向性精度を含む群から選択されている。位置決め精度もしくは方向性精度も、加工品質への影響を有しており、加工工具の懸架もしくはワークの支承に基づいて、加工位置もしくは加工方向に依存する。加工時の方向精度は、たとえば、冒頭で引用した独国特許出願公開第１０２００５０２２０９５号明細書に記載された方法により求めることができる。この方法は、加工工具とワークとの間の横方向の相対運動を記載する。軌道プランニングに基づいて得られた目標加工方向との比較により、それぞれの加工位置における相対運動の方向精度を求めることができる。対応して、瞬間的な加工位置も、適切なセンサもしくは適切な監視装置を介して求めることができ、位置決め精度を求めるために、軌道プランニングに基づいて得られた目標加工位置と比較することができる。

【0026】

本発明の別の態様は、冒頭で述べた種類の加工機械であって、評価装置が、同一の加工位置における少なくとも１つの特性値の複数の測定値に基づいて、プロセス品質のための、位置に依存する少なくとも１つの特性値を求め、かつ／または同一の加工方向に沿った、特に１つの同一の加工位置における同一の加工方向に沿った少なくとも１つの特性値の複数の測定値に基づいて、プロセス品質のための、方向に依存する少なくとも１つの特性値を求めるように、構成もしくはプログラミングされていることを特徴とする。方法に関連して上述したように、加工機械において、位置および／または方向に依存する特性値に基づいて、位置および／または方向に依存する妨害を求めることができる。加工機械は、特に、いわゆる二次元レーザ切断機械であってよく、この加工機械では、ワークが、典型的には、ワーク支持台上に置かれており、レーザ加工ヘッドの形態の加工工具は、ワーク上で横方向に運動する。

【0027】

１つの実施形態では、評価装置は、プロセス品質のための位置に依存する特性値および／または方向に依存する特性値を求めるために、複数の測定値の統計的な分析を実施するように構成またはプログラムされている。上述したように、測定値の統計的な分析もしくは評価は、加工位置および／または加工方向に依存しないプロセス品質への影響を排除するために、使用することができる。

【0028】

別の１つの実施形態では、監視装置は、特性値を、加工プロセス中に連続的に検出するように構成されていて、評価装置は、測定値の、瞬間的に求められた測定値を、それぞれの加工位置および／またはそれぞれの加工方向に割り当てるように、構成されている。評価装置は、加工工具内に設けられていてもよいが、加工機械の制御装置の一部であってもよい。

【0029】

別の１つの実施形態では、評価装置は、位置に依存する特性値に基づき、加工時に少なくとも１つの妨害位置領域を形成する加工位置を求め、かつ／または方向に依存する特性値に基づき、加工時に少なくとも１つの妨害角度領域を形成する加工方向を求めるように、構成もしくはプログラムされている。本実施形態に関しては、方法に関連した上記の説明を参照されたい。

【0030】

別の１つの実施形態では、加工機械は、加工工具とワークとの互いに対して相対的な運動を制御するための制御装置を含んでおり、この制御装置は、好適には、加工工具とワークとの互いに対して相対的な運動時の加工位置および／または加工方向を、求められた位置に依存する特性値に依存して、特に妨害位置領域に依存して、かつ／または方向に依存する特性値に基づいて、特に妨害角度領域に基づいて決定するように、構成されている。上述のように、妨害位置領域もしくは妨害角度領域は、これらの妨害位置領域もしくは妨害角度領域を加工時にできるだけ回避するために、作業プランニング時もしくは金属薄板配置時に考慮することができる。

【0031】

１つの実施形態では、監視装置と評価装置とは、監視された領域に基づいて、プロセス品質のための特性値として、切断カーフの切断フロントの切断フロント角、切断カーフの２つの切断側面の間の開放角、加工工具とワークとの間の互いに対して相対的な運動時の位置決め精度および方向精度を求めるように、構成されている。相対運動時の位置決め精度および／または方向精度を表す特性値は、たとえば、駆動装置の不均一な運動（チャタリング）に起因する、目標運動に対する実際運動の偏差であってもよい。求めることができる別の特性値は、切断ギャップ幅もしくは目標切断ギャップ幅からの切断ギャップ幅の偏差、加工ノズルの噴射位置、（加工）ノズルとワークとの間の間隔の、目標値からの偏差、ノズルを通過する圧力もしくはガス流量の目標値からの偏差、ノズルとワークの間の電気的な抵抗、ならびに決定されたもしくは予め規定された波長帯においてセンサによって、たとえば突き刺しセンサにおけるフォトダイオードによって同軸上で測定された放射線強度がある。これらの特性値を求めることは、特に方法に関連して上述した方法で行うことができる。

【0032】

本発明の別の利点は、本明細書および図面から判る。同様に、上述の特徴およびさらに説明される特徴は、それぞれそれ自体でも、任意の組合せにおいて複数でも使用することができる。図示され、説明される実施形態は、完結したリストとして理解すべきではなく、むしろ本発明を説明するための例示的な性格を有している。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】ワークを切断加工するためのレーザ加工機械の形の加工機械の実施例を示す概略図である。

【図2】ａは、図１に示したレーザ加工機械の、監視装置を有するレーザ加工ヘッドを示す図であり、ｂは、監視装置の絞りを示す図である。

【図3】ワークにおけるレーザ切断プロセス時に形成される切断カーフの詳細の３次元図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下の図面の説明において、同一もしくは機能同一の構成部材のためには、同一の参照符号が使用される。

【0035】

図１は、レーザ源２、レーザ加工ヘッド４およびワーク支持台５を備えたレーザ加工機械１を示している。レーザ源２により形成されたレーザビーム６は、ビームガイド３により偏向ミラー（図示せず）を用いてレーザ加工ヘッド４へとガイドされ、このレーザ加工ヘッド４内で集束され、同様に図示しないミラーによりワーク８の表面８ａに対して垂直方向に位置調整される、つまりレーザビーム６のビーム軸（光学軸）は、ワーク８に対して垂直方向に延びている。図示された例では、レーザ源２は、ＣＯ_２レーザ源である。代替的には、レーザビーム６は、たとえば固体レーザにより形成することができる。

【0036】

ワーク８をレーザ切断するために、レーザビーム６がまず突き刺し（eingestochen）を行う、つまりワーク８が１つの箇所において点状に溶融されるかまたは酸化され、この場合に発生する溶融物が吹き飛ばされる。次いで、レーザビーム６が、ワーク８上で運動させられるので、一貫した切断カーフ９が発生する。この切断カーフ９においてレーザビーム６に沿ってワーク８が分断される。突き刺しも、レーザ切断も、ガスを加えることによりアシストされる。切断ガス１０として、酸素、窒素、圧縮空気および／または用途固有のガスを使用することができる。発生した粒子およびガスは、サクション装置１１によりサクションチャンバ１２から吸い出すことができる。

【0037】

レーザ加工機械１は、レーザ加工ヘッド４とワーク８とを互いに対して相対的に運動させるための運動装置１３も有している。図示の実施例では、ワーク８は、加工中にワーク支持台５上に置かれていて、レーザ加工ヘッド４が、加工時に、ＸＹＺ座標系の２つの軸線Ｘ，Ｙに沿って運動させられる。この目的のためには、運動装置１３は、双方向矢印により示唆された駆動装置によってＸ方向で移動可能なガントリ１４を有している。レーザ加工ヘッド４は、運動装置１３の、双方向矢印により示唆された別の駆動装置によってＸ方向に移動させることができ、これにより、レーザ加工ヘッド４の可動性もしくはワーク８により規定される作業領域において、Ｘ方向およびＹ方向の任意の加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにレーザ加工ヘッド４を運動させることができる。それぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおいて、レーザビーム６は、（瞬間的な）加工方向Ｂ_φを有している。この加工方向Ｂ_φは、（任意に）負のＹ方向を基点として測定された、図１に示された例ではφ＝０°である加工角度φにより説明される。

【0038】

図２ａにおいて確認することができるように、レーザビーム６は、ワーク８における切断加工の実施のために、焦点レンズ１５の形の焦点合わせ装置によりワーク８上で焦点合わせされる。焦点レンズ１５は、示された実施例では、セレン化亜鉛から成るレンズであり、このレンズは、レーザビーム６を、レーザ加工ノズル１６を通して、より詳細にはそのノズル開口１６ａを通してワーク８上で、しかも図示の実施例では、ワーク８の上面８ａにおける焦点位置Ｆ上で焦点合わせする。レーザビーム６は、この焦点位置Ｆにおいて、ワーク８との相互作用領域１７を形成する。この相互作用領域１７の背後で、加工方向Ｂ_φとは反対方向、もしくはレーザ切断プロセスの切断方向とは反対方向で、図１に示した切断カーフ９が形成される。固体レーザからのレーザビーム６の場合、たとえば石英ガラスから成る焦点レンズを使用することができる。

【0039】

図２において同様に、部分透過性に形成された偏向ミラー１８を確認することができる。この偏向ミラー１８は、（たとえば約１０．６μｍの波長を備えた）入射するレーザビーム２を反射し、プロセス監視のために、関連する観察放射線を部分透過性の別の偏向ミラー１９に送る。偏向ミラー１８は、図示された実施例では、約７００ｎｍ～２０００ｎｍの波長λの熱放射線の形の観察放射線に対して部分透過性に形成されている。部分透過性の別の偏向ミラー１９は、観察放射線を監視装置２０へと反射させる。照明源２１は、ワーク８を照明光線２２で同軸的に照明するために働く。照明光線２２は、部分透過性の別の偏向ミラー１９および偏向ミラー１８により送られ、レーザ加工ノズル１６のノズル開口１６ａを通ってワーク８へと向けられる。

【0040】

部分透過性の偏向ミラー１８，１９に対して代替的に、入射する放射線を単に１つの縁部領域において反射するスクレーパーミラーまたは穴あきミラーを使用することもでき、これにより観察放射線を監視装置２０に供給することができる、もしくは照明光線２２をワーク８に供給することができる。観察を可能にするために、レーザビーム６のレイパスに側方で導入された少なくとも１つのミラーを使用することもできる。

【0041】

照明源２１として、図２ａに示されているようにレーザビーム軸２４に対して同軸的に、あるいは軸をずらして配置することができるダイオードレーザまたはＬＥＤまたはフラッシュランプを設けることができる。照明源２１は、たとえば、レーザ加工ヘッド４の外側（特に隣）に配置されていて、ワーク８に向けられていてもよい。代替的には、照明源２１は、レーザ加工ヘッド４内に配置されていて、レーザビーム６に対して非同軸的にワーク８に向けられていてよい。場合によっては、レーザ加工ヘッド４は、照明源２１なしにも運転することができる。

【0042】

監視装置２０の一部は、さらに観察放射線路２３において部分透過性の別の偏向ミラー１９の背後に配置された幾何学的に高解像度のカメラ２５である。カメラ２５は、レーザビーム軸２４に対して同軸的に、またはレーザビーム軸２４の延長線部に対して同軸的に、したがって方向に依存しないで配置されているハイスピードカメラであってもよい。図示の実施例では、切断プロセスのプロセス固有発光や熱画像を撮影するために、近赤外／赤外波長領域において反射光法でカメラ２５による画像の撮影が行われる。図２ａに示した実施例では、カメラ２５による検出から別の放射線成分もしくは波長成分を排除することが望ましい場合、カメラ２５の前にフィルタを配置することができる。フィルタは、たとえば、約８００ｎｍ付近の範囲の波長λを透過させる、たとえば約１５ｎｍの半値幅を有する狭帯域バンドパスフィルタとして形成されていてよい。

【0043】

カメラ２５の検出面２５ａ上に、ワーク８の、切断カーフ９もしくは切断フロント９ａを有する切断カーフ９の一部を含む、図３に示した監視すべき領域２６の画像を生成するために、監視装置２０は結像光学系２７を有している。図示の実施例では、結像光学系２７は、中心の回転軸線Ｄを中心として回転可能に支承されている絞り２８を有しているので、回転時に、偏心して配置された絞り開口２８ａの位置が、回転軸線Ｄを中心として１つの円弧上で運動する（図２ｂ参照）。

【0044】

結像光学系２７の、レンズ２９によって焦点合わせされるレイパス内に絞り２８が配置されていることにより、焦点レンズ１５の縁部領域を通過し、焦点レンズ１５の下流側で収束するレイパスにおいて、レーザビーム６のビーム軸２４に対して角度βを形成して配向されている観察放射線路２３の一部のみが、レーザビーム６のビーム軸２４の延長部に対して偏心して配置された絞り開口２８ａを通過し、検出面２５ａ上に結像される観察放射線２３ａを形成する。図２ａに示した実施例では、観察放射線２３ａの観察方向Ｒ１は、ＸＹ平面、もしくはレーザビーム６とワーク８とがＸＹ平面において互いに対して相対的に運動させられる加工方向Ｂ_φ（ここではφ＝０）に対して平行なワーク平面への投影図において、所望の切断輪郭を形成するために延びている、つまり、突き刺し方向の観察が行われる。図示の実施例では、観察方向Ｒ１がレーザビーム６のビーム軸２４に対して形成する角度βは、約１°～約５°、たとえば約４°である。

【0045】

図２ａにおいて確認することができるように、絞り２８に、偏光フィルタ３０が取り付けられている。この偏光フィルタ３０は、回転軸線Ｄを中心として絞り２８とともに回転する。偏光フィルタ３０は、図示の実施例では、（瞬間的な）加工方向Ｂ_φならびにＺ方向もしくはレーザビーム６のビーム軸２４を含む平面（ＸＺ平面）に平行に配向されている直線偏光成分ｐをフィルタリングするように形成されている。図２ａにおいて確認することができるように、観察放射線２３ａは、偏光フィルタ３０の通過後に、ＸＺ平面に対して垂直方向に配向された偏光成分ｓのみを有している。観察放射線２３ａの直線偏光成分のフィルタリングは、切断カーフ９もしくは監視すべき領域２６の観察にとって有益であることが判った。なお、ＸＺ平面に対して平行に配向された偏光成分ｐの代わりに、場合によってはＸＺ平面に対して垂直方向に配向された偏光成分ｓまたは異なって配向された偏光成分を偏光フィルタ３０によりフィルタリングすることができる。実質的に２つの光条（Ｌｅｕｃｈｔｓｔｒｅｉｆｅｎ）３１ａ，ｂに対応する、図３に示されている破線で示されている線は、多くのＳ偏光された放射線を放出するために最適な角度を有しているので、Ｓ偏光された偏向成分の使用は、切断カーフ９を観察するために特に有利であることが判った。

【0046】

機械的に調節可能な絞り２８の代わりに、たとえばＬＣＤアレイの形をした電気的に調節可能な絞りを使用することができる。この絞りでは、絞り効果を形成するために、個々のピクセルまたはピクセル群が電子的にオンまたはオフにさせられる。また、機械的な絞り２８は、図２ａ，ｂに示したものとは異なり、観察放射線路２３の種々異なる部分を遮蔽するか、もしくは観察のために開放するために、観察放射線路２３に対して横方向に、たとえばＹＺ平面内で運動もしくは移動させることができる。また、絞り２８は、開閉可能な１つまたは複数の機械的なエレメントの形で実現することができる。対応して、偏光フィルタ３０が、フィルタリングされた偏光成分の配向を適切に選択するために、特にフィルタリングされた偏光成分の配向を回転させるために、液晶偏光板として形成されていてもよい。必要に応じて、レーザ切断プロセスを監視するために有利である限り、絞り２８および／または偏光フィルタ３０を観察放射線路２３から完全に取り除くこともできる。

【0047】

監視装置２０と信号技術的に接続されている評価装置３２により、レーザ切断プロセスのプロセス品質のための種々異なる特性値を求めることができる。たとえば、図３に示した光条３２ａ，ｂの形状に基づき、（厚さｄを有する）ワーク８の厚さ方向Ｚでの切断カーフ９のギャップ幅ｂ（ｚ）の形状、より正確には切断カーフ９の両方の横方向の切断側面３３ａ，ｂの間の角度γを推測することができる。角度γの測定量として、２つの光条３１ａ，ｂの間の距離および／または角度を、たとえば、冒頭で引用した国際公開第２０１８０６９２９１号に記載されているように、評価装置３２を用いて決定することができる。国際公開第２０１８０６９２９１号は、その全体が参照により本願の内容とされる。切断カーフ９の両切断側面３３ａ，ｂの間の開放角γは、典型的には溶融切断時のプロセス品質またはプロセス頑健性のための特性値を成す、つまり、開放角γが大きければ大きいほど、切断カーフ９のＶ字形状が顕著になり、かつ典型的には切断品質も悪くなる。

【0048】

図３において同様に確認することができるように、ワーク８における切断加工時に、切断カーフ９の前縁において、実質的に円筒形の切断フロント９ａが形成される。この切断フロント９ａは、ワークの厚さｄに沿って、ワーク８の上面８ａおよび下面８ｂに関して切断フロント角αを形成しながら延びている。監視装置２０により、監視された領域２６に基づいて、より詳細には相互作用領域１７に基づいて、評価装置３２を用いて、切断フロント角αを求めることができる。これは、たとえば、冒頭で引用した国際公開第２０１５０３６１４０号に記載されているような形式で行うことができる。この国際公開第２０１５０３６１４０号は、その全体が参照により本願の内容とされる。この場合、相互作用領域１７の観察が、引きずり観察方向または突き刺し観察方向で行われると、切断フロント角αを求めるために有利である。この場合、偏光フィルタ３０の使用を省略することができる。代わりに、切断フロント角αは、たとえば、冒頭で引用した国際公開第２０１２１０７３３１号に記載されているように、切断カーフ９の幾何学的特徴に基づいて求めることもできる。この国際公開第２０１２１０７３３１号も、その全体が参照により本願の内容とされる。

【0049】

監視装置２０もしくは評価装置３２により、加工品質のための別の特性値、たとえば、レーザ加工ヘッド４を加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに位置決めする場合の位置決め精度Ｐ_Ｘ，Ｙ、つまり実際加工位置と目標加工位置との間の偏差ならびに方向精度Ｒ_φ、つまり加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおける瞬間的な加工方向Ｂ_φと所望の加工方向との偏差を求めることができる。方向の不正確さＲ_φは、たとえば、レーザ加工ヘッド４とワーク８との間の横方向の相対移動を決定するための、独国特許出願公開第１０２００５０２２０９５号明細書に記載されている方法を実施し、これにより求められた横方向の相対移動もしくは瞬間的な加工方向Ｂ_φを、評価装置３２または別の場所に保存されている目標加工方向のための値と比較することにより、評価装置３２との組み合わせにおいて監視装置２０により求めることができる。位置決め精度Ｐ_Ｘ，Ｙおよび方向精度Ｒ_φは、それぞれの目標値からの偏差が、切断カーフ９の幾何学形状と目標幾何学形状との偏差をもたらすので、プロセス品質のための特性値を成す。

【0050】

なお、監視装置２０および／または評価装置３２により、同様に国際公開第２０１２１０７３３１号にも記載されているように、たとえば、切断カーフ９でのバリ形成の発生などに関するプロセス品質のための別の特性値を求めることができる。評価装置３２において求められるプロセス品質のための特性値の種類は、レーザ切断プロセスの種類に依存してよく、たとえば、切断フロント角αは、ガス切断プロセスにおける特性値として役立つことができる一方で、切断カーフの開放角γは、典型的には、溶断プロセス時にプロセス品質のための特性値として機能する。

【0051】

レーザ加工機械１の制御タスクを担う図１に示す制御装置３４は、評価装置３２に信号技術的に接続されている。制御装置３４は、加工プロセス時に最適なプロセス品質を形成するために、調整（閉ループ制御）装置（Regeleinrichtung）３５を構成している。調整装置３５は、たとえば、少なくとも１つの作動パラメータ、たとえば、送り速度および／またはレーザビーム６の出力に適切に影響を与えることにより、切断フロント角αを予め規定された一定の値に調整するように、構成されていてもよい。

【0052】

以下では、加工品質のための特性値としての切断フロント角αにとって例示的に、加工機械１によるワーク８の加工時に、位置および／または方向に依存する障害をどのように求めるかを説明する。上述したように、切断フロント角αは、切断プロセス中に監視装置２０によって連続的に検出される。それぞれの瞬間に求められた切断フロント角αの測定値は、瞬間的な加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに割り当てられる。この加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙは、図示の実施例では、加工機械１の作業フィールドにおけるＸＹ座標に対応する。割り当ては、たとえば、評価装置３２、制御装置３４またはデータメモリ３６内に保存されているデータベース等に格納することができ、データメモリ３６は、場合によっては外部の中央コンピュータまたはクラウド上で提供される。作業フィールドにおけるそれぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに対する切断フロント角αの割り当ては、複数の切断加工プロセスのために、ひいては複数の測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎのために行われる。ここでＮは、測定値の個数であり、この個数は典型的にはＮ＝１０よりも多い。作業フィールドにおいてそれぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙ、つまりそれぞれのＸＹ座標において求められた測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎから、作業フィールドにおけるＸＹ座標もしくはＸＹ位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）が求められる。したがって、位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）は、ＸＹ座標に依存する関数である。

【0053】

位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）に対するそれぞれの加工プロセスまたはそれぞれの加工パラメータの影響を排除するために、それぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおいて異なる時間もしくは異なる加工プロセス時に求められた複数個Ｎの測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎの統計的な分析が実施される。最も単純な場合、位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）を求めるために、それぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおける測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎの平均値を計算することができる。なお、位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）を求めるために、平均値の代わりに、それぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに依存しない妨害の影響をできるだけ完全に排除することができる別の適切な統計的な尺度を使用することもできる。

【0054】

作業フィールドにおける位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）に基づいて、位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）が、加工品質が低くなるか、またはプロセスが場合によってはもはや安定的に行われなくなるほど小さくなる加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙを求めることができる。これらの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙを求めるためには、位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）を、（通常は一定であり、つまり位置に依存しない）閾値と比較することができる。閾値が下回わられた加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙが、作業フィールド内で妨害位置領域３７の形の部分領域を形成し、これらの部分領域のうち、２つの部分領域が例示的に図１に図示されている。作業フィールドの、妨害位置領域３７の外側にある部分領域は、ワーク８における切断プロセスのための優先位置領域を形成する。

【0055】

制御装置３４における軌道プランニング時に、ワーク８から切断されるべきワークピース部品の、切断時に形成すべき切断輪郭は、この切断輪郭が理想的には完全に妨害位置領域３７外に位置するか、もしくは加工プロセスのできるだけ小さな部分が妨害位置領域３７内で行われるように、選択される。加工機械１の、上述の形式で求められた妨害位置領域３７は、データメモリ３６に保存することができる。

【0056】

上述の形式で妨害位置領域３７を求めることは、場合によっては予め規定された時間間隔で繰り返すことができる。位置に依存する切断フロント角αを求めるために、十分に多数の測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎを使用した場合、妨害位置領域３７は通常変化しないか、または軽微にしか変化しない、つまり、妨害位置領域３７は時間的にほぼ一定である。同一の構造種類の複数の加工機械１の妨害位置領域３７に関する情報は、１つの共通のデータメモリ３６に保存することができる。データメモリ３６に保存されている、妨害位置領域３７に関するデータおよび／または位置に依存する切断フロント角α（ｘ，ｙ）に関するデータに基づいて、機械構造の脆弱箇所を検出することができる。

【0057】

位置に依存する切断フロント角α（Ｘ，Ｙ）を上述のように求めることと同様に、切断フロント角αは、加工方向Ｂ_φに依存しても決定することができる。最も単純な場合、ここでは、切断フロント角αのための瞬間的に求められた測定値が、それぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙを考慮することなしに、それぞれの瞬間的な加工方向Ｂ_φに割り当てられる、つまり加工機械１の方向に依存する切断フロント角α_φは、方向に依存する切断フロント角α_φのための複数の測定値を上述の形式で統計的に評価することにより、加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに依存しないで求められる。しかし好適には、方向に依存する切断フロント角α_φが、付加的に加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに関連して求められる。つまり、方向に依存する切断フロント角α_φは、１つの同一の加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおいて、それぞれの加工方向Ｂ_φにおける複数の測定値α_１，α_２，．．．α_Ｎに基づいて決定される。したがって、方向に依存する切断フロント角α_φ（Ｘ，Ｙ）は、付加的に作業フィールドのＸＹ位置に依存する。

【0058】

妨害位置領域３７を上述のように求めることと同様に、妨害角度領域３８も求めることができる。妨害角度領域３８は、場合によってはそれぞれの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに依存する（上記を参照）。たとえば、この目的のために、方向に依存する切断フロント角α_φのそれぞれの値を閾値と比較することができる。図１には、例示的に加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおいて、約３５°～約４５°の間の角度間隔φにわたって延びる妨害角度領域３８が図示されている。妨害位置領域３７に関連して上述したように、加工方向Ｂ_φは、ワーク８の加工時に、この妨害角度領域３８が加工時にできるだけ回避されるように選択することができる。同様に、方向に依存する、典型的には付加的に位置に依存する切断フロント角α_φ（Ｘ，Ｙ）もしくは妨害角度領域３８は、エラー診断を実施することができるように、もしくは作業プランニングを最適化することができるように、データメモリ３６に保存することができる。

【0059】

上述したように、少なくとも１つの作動パラメータ、たとえば送り速度および／またはレーザビーム６の出力に適切に影響を与えることにより、切断フロント角αを予め規定された一定の値に調整することができる。理想的な調整時に、制御量は一定である、つまり位置および／または方向に依存しないが、調整のために使用される測定量は、妨害に基づいて位置および／または方向に依存して変化してしまい、このことは、制御値（本明細書に記載された実施例では切断フロント角α）を一定に保つために、調整時に考慮されることが望ましい。

【0060】

ワーク支持台５のウェブ上でのレーザ切断時に、たとえば、プロセス放射線を測定量として検出する光学的なレーザ切断センサ機器からの高い測定信号が生じる。したがって、このような１つの加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙにおいて、全く調整が行われないか、または調整量、たとえば切断フロント角αを一定に保つために、測定量の高い値を期待しなければならない。この場合、プロセス放射線の測定信号は、上述の方法で求められ、加工位置Ｂ_Ｘ，Ｙに依存するその変動が、その目標値への調整量の調整時に考慮される、位置に依存する特性値である。なお、このような手順は、別の特性値のためにも可能である。

【0061】

たとえば、ノズル１６の非円形の内側輪郭１６ａにより引き起こされる楕円形のビーム横断面を有するレーザビーム６を用いたレーザ切断時に、たとえば、切断ギャップ９を一定の幅ｂ（調整量）に調整するために、たとえばレーザビーム６の伝搬方向（Ｚ方向）でのレーザビーム６の焦点位置Ｆを作動量として調節することができる。切断ギャップ９に対して横方向にレーザビーム６の長い側で切断する場合、ワーク９上でのレーザビーム６のビーム断面が小さくなるように焦点位置Ｆを選択することが望ましい一方、切断ギャップ９に対して横方向にレーザビームの狭い側で切断する場合に、焦点内のビーム横断面は大きく調節することが望ましく、これにより全体的に切断ギャップ９の幅ｂを一定に維持することができる。したがって、この場合、Ｚ方向の焦点位置の方向に依存する調節が必要である。

【0062】

レーザ加工機械１の運転期間が長くなるにつれて、たとえば焦点レンズ１５の汚れが発生してしまう。この汚れは、焦点位置Ｆの変化（公称焦点位置のずれ）をもたらすいわゆる熱レンズ効果につながってしまう。したがって、レーザビーム６の焦点位置Ｆ（伝搬方向）が、レーザ加工機械１における時間に相前後して連続した複数の加工プロセス時に特性値として求められると、方向および／または位置に依存する焦点位置Ｆを求める場合に、測定値の時間的な変化を考慮することが有意であるだろう。たとえば、焦点位置Ｆを求める場合に、少し前の機械加工プロセス時に求められた測定値のみを考慮することができ、したがって、焦点レンズ１５の現在の汚染度に対応することができる。

【0063】

なお、上述した方法は、切断フロント角α、焦点位置Ｆ等とは異なる、プロセス品質のための別の特性値でも同一の形式で実施することができる。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】