Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung,
die gleichzeitig einen primären
Laserstrahl in mehrere geteilte Laserstrahlen teilt.The
The present invention relates to a laser beam splitting device,
at the same time a primary
Shares laser beam into multiple split laser beams.
Eine
Laserstrahl-Teilungsvorrichtung wird beispielsweise in einem Mehrpositions-Bearbeitungssystem
für Laserschweißen verwendet,
um einen primären
Laserstrahl von einem Laseroszillator in mehrere geteilte Laserstrahlen
zu teilen, die auf verschiedene Verarbeitungspositionen gerichtet
sind.A
Laser beam splitter, for example, in a multi-position processing system
used for laser welding,
to a primary
Laser beam from a laser oscillator into several split laser beams
to divide that aimed at different processing positions
are.
8 zeigt ein Mehrpositions-Bearbeitungssystem
zum Laserschweißen,
bei dem mehrere, beispielsweise vier Laserstrahl-Ausgabeeinheiten 102A – 102D mit
einer Haupteinheit der Laservorrichtung 100 jeweils über optische
Fasern 140A bis 104D verbunden sind. 8th shows a multi-position processing system for laser welding, in which several, for example, four laser beam output units 102A - 102D with a main unit of the laser device 100 each via optical fibers 140A to 104D are connected.
Die
Haupteinheit 100 enthält
einen Laseroszillator zum Erzeugen eines primären Laserstrahls, eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
zum Teilen des primären
Laserstrahls in vier geteilte Laserstrahlen und Laserstrahl-Eingabemittel
zum Projizieren der geteilten Laserstrahlen auf jeweils ein Ende
der optischen Fasern 104A bis 104D.The main unit 100 includes a laser oscillator for generating a primary laser beam, a laser beam splitting device for splitting the primary laser beam into four split laser beams, and laser beam input means for projecting the split laser beams onto each one end of the optical fibers 104A to 104D ,
Nach
dem Durchgang durch die optischen Fasern 104A bis 104D werden
die geteilten Laserstrahlen jeweils von den Laserstrahl-Ausgabeeinheiten 102A bis 102D empfangen,
die ihrerseits die geteilten Laserstrahlen kondensieren und zu den
entsprechenden, jeweils zu schweißenden Werkstücken W ausgeben.After passing through the optical fibers 104A to 104D The divided laser beams are respectively from the laser beam output units 102A to 102D receive, in turn, condense the divided laser beams and output to the corresponding, each to be welded workpieces W.
Ein
derartiges Mehrpositions-Bearbeitungssystem erfordert nur eine Haupteinheit 100,
um gleichzeitig mehrere (in dem gezeigten Beispiel vier) Werkstücke W zu
schweißen,
wodurch es in der Lage ist, eine höhere Produktivität zu erzielen.Such a multi-position processing system requires only one main unit 100 for simultaneously welding a plurality (four in the example shown) of workpieces W, thereby being able to achieve higher productivity.
9 zeigt eine prinzipielle
Anordnung einer Laserstrahl-Teilungsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
die ausgebildet ist für
vier leistungsteilende Zuführungen
in einem wie vorstehend beschriebenen Mehrpositions-Bearbeitungssystem.
Die Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
besteht aus drei Stücken von
Teilreflexions- und -Durchlassspiegeln 106A, 106B und 106C,
und einem Stück
von total reflektierendem Spiegel 106D. Die Spiegel 106A bis 106D sind
in der Reihenfolge auf der optischen Achse eines primären Laserstrahls
von einem Laseroszillator (nicht gezeigt) angeordnet und sind jeweils
unter einem festen Winkel, z.B. 45 Grad geneigt. 9 shows a basic arrangement of a laser beam splitting device according to the prior art, which is designed for four power dividing supplies in a multi-position processing system as described above. The laser beam splitter consists of three pieces of partial reflection and transmission mirrors 106A . 106B and 106C , and a piece of totally reflective mirror 106D , The mirror 106A to 106D are arranged in the order on the optical axis of a primary laser beam from a laser oscillator (not shown), and are each inclined at a fixed angle, eg, 45 degrees.
Die
erste Stufe aus dem Teilreflexions- und – Durchlassspiegel 106A,
auf den der primäre
Laserstrahl LB0 projiziert ist, hat ein
Reflexionsvermögen von
etwa 25% und ein Durchlassvermögen
von etwa 75%. Der zweite Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 106B hat
ein Reflexionsvermögen
von etwa 33% und ein Durchlassvermögen von etwa 67%. Der dritte Teilreflexions-
und -Durchlassspiegel 106C hat ein Reflexionsvermögen von
etwa 50% und ein Durchlassvermögen
von etwa 50%. Der total reflektierende Spiegel 106D hat
ein Reflexionsvermögen
von etwa 100% und ein Durchlassvermögen von etwa 0%.The first stage of the partial reflection and transmission mirror 106A on which the primary laser beam LB 0 is projected has a reflectance of about 25% and a transmittance of about 75%. The second partial reflection and transmission mirror 106B has a reflectance of about 33% and a transmittance of about 67%. The third partial reflection and transmission mirror 106C has a reflectivity of about 50% and a transmittance of about 50%. The totally reflective mirror 106D has a reflectance of about 100% and a transmittance of about 0%.
Der
erste Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 106A reflektiert
etwa 25% des primären
Laserstrahls LB0 (oder etwa 0,25 LB0) und lässt
gleichzeitig den verbleibenden Teil von etwa 75% des primären Laserstrahls
LB0 (oder etwa 0,75 LB0)
durch.The first partial reflection and transmission mirror 106A reflects about 25% of the primary laser beam LB 0 (or about 0.25 LB 0 ) and at the same time passes the remaining portion of about 75% of the primary laser beam LB 0 (or about 0.75 LB 0 ).
Der
zweite Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 106B reflektiert
etwa 33% des von dem ersten Spiegel 106A durchgelassenen
Laserstrahls (oder etwa 0,25 LB0), während er
den verbleibenden Teil oder etwa 67% des auftreffenden Laserstrahls (oder
etwa 0,50 LB0) durchlässt.The second partial reflection and transmission mirror 106B reflects about 33% of that of the first mirror 106A transmitted laser beam (or about 0.25 LB 0 ) while transmitting the remaining portion or about 67% of the incident laser beam (or about 0.50 LB 0 ).
Der
dritte Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 106C reflektiert
etwa 50% des von dem zweiten Spiegel 106B durchgelassenen
Laserstrahls (oder etwa 0,25 LB0), während er
den verbleibenden Teil oder etwa 50% des auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) durchlässt.The third partial reflection and transmission mirror 106C reflects about 50% of that of the second mirror 106B transmitted laser beam (or about 0.25 LB 0 ) while it passes the remaining part or about 50% of the incident laser beam (or about 0.25 LB 0 ).
Der
von dem dritten Spiegel 106C durchgelassene Laserstrahl
wird auf den total reflektierenden Spiegel 106D gerichtet,
der den gesamten auf ihn auftreffenden Laserstrahl reflektiert (oder
etwa 0,25 LB0).The one from the third mirror 106C transmitted laser beam is placed on the totally reflecting mirror 106D which reflects all the laser beam incident on it (or about 0.25 LB 0 ).
Somit
werden vier reflektierte Laserstrahlen mit angenähert gleicher Laserleistung
als geteilte Laserstrahlen LB(A), LB(B), LB(C) und LB(D) von den vier
Spiegel 106A, 106B, 106C bzw. 106D erhalten.Thus, four reflected laser beams having approximately the same laser power become divided laser beams LB (A), LB (B), LB (C) and LB (D) among the four mirrors 106A . 106B . 106C respectively. 106D receive.
10 zeigt eine andere Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
nach dem Stand der Technik. Diese Vorrichtung umfasst drei Stücke von
Teilreflexionsund -Durchlassspiegeln 108A', 108B' und 108C' sowie drei Stücke von total reflektierenden
Spiegeln 108B, 108C und 108D. Diese Spiegel
sind, wie gezeigt, in rechtwinklige Zickzack-Formation mit Bezug auf
die optische Achse des primären
Laserstrahls LB0 angeordnet. Jeder der Teilreflexions-
und -Durchlassspiegel 108A, 108A' und 108C' hat ein Reflexionsvermögen von
etwa 50% und ein Durchlassvermögen
von etwa 50%. 10 shows another laser beam splitting device according to the prior art. This device comprises three pieces of partial reflection and transmission mirrors 108A ' . 108B ' and 108C ' as well as three pieces of totally reflective mirrors 108B . 108C and 108D , As shown, these mirrors are arranged in a rectangular zigzag formation with respect to the optical axis of the primary laser beam LB 0 . Each of the partial reflection and transmission mirrors 108A . 108A ' and 108C ' has a reflectivity of about 50% and a transmittance of about 50%.
Bei
dieser Laserstrahl-Teilungsvorrichtung wird der primäre Laserstrahl
LB0 auf den Teilreflexions- und – Durchlassspiegel 108A projiziert,
der etwa 50% des primären
Laserstrahls LB0 (oder etwa 0,50 LB0) reflektiert, während er den verbleibenden
Teil oder etwa 50% des primären
Laserstrahls LB0 (oder etwa 0,50 LB0) durchlässt.In this laser beam splitting device, the primary laser beam LB 0 becomes the partial reflection and transmission mirror 108A projecting about 50% of the primary laser beam LB 0 (or about 0.50 LB 0 ) while transmitting the remaining portion or about 50% of the primary laser beam LB 0 (or about 0.50 LB 0 ).
Der
von dem Spiegel 108A reflektierte Laserstrahl (etwa 0,50
LB0) wird dann auf den Teilreflexions- und
-Durchlassspiegel 108A' gerichtet,
welcher seinerseits etwa 50% des auf ihn auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) reflektiert, während er den
verbleibenden Teil oder etwa 50% des auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) durchlässt. Der
von dem Spiegel 108A' reflektierte
Laserstrahl (etwa 0,25 LB0) ist auf den
total reflektierenden Spiegel 108B gerichtet, der seinerseits
den gesamten auf ihn auf treffenden Laserstrahl reflektiert.The one from the mirror 108A The reflected laser beam (about 0.50 LB 0 ) is then directed to the partial reflection and transmission mirror 108A ', which in turn reflects about 50% of the laser beam incident on it (or about 0.25 LB 0 ), while the remainder or allows about 50% of the incident laser beam (or about 0.25 LB 0 ) to pass through. The one from the mirror 108A ' reflected laser beam (about 0.25 LB 0 ) is on the totally reflecting mirror 108B which, in turn, reflects the entire laser beam impinging upon it.
Der
von dem Spiegel 108A durchgelassene Laserstrahl (etwa 0,50
LB0) ist über den total reflektierenden
Spiegel 108C auf den Teilreflexions- und – Durchlassspiegel 108C' gerichtet,
der seinerseits etwa 50% des auf ihn auftreffenden Laserstrahls (oder
etwa 0,25 LB0) reflektiert, während er
den verbleibenden Teil oder etwa 50% des auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) durchlässt. Der
von dem Spiegel 108C' reflektierte
Laserstrahl (etwa 0,25 LB0) ist auf den
total reflektierenden Spiegel 108D gerichtet, der den gesamten
auf ihn auftreffenden Laserstrahl reflektiert.The one from the mirror 108A transmitted laser beam (about 0.50 LB 0 ) is above the total reflecting mirror 108C on the partial reflection and transmission mirror 108C ' directed, in turn, about 50% of the laser beam incident thereon (or about 0.25 LB 0) is reflected, while transmitting the remaining part or about 50% of the incident laser beam (or about 0.25 LB 0). The one from the mirror 108C ' reflected laser beam (about 0.25 LB 0 ) is on the totally reflecting mirror 108D directed, which reflects the entire incident on him laser beam.
Somit
werden vier reflektierte oder durchgelassene Laserstrahlen mit angenähert gleichen
Laserleistungen als geteilte Laserstrahlen LB(A), LB(B), LB(C) und
LB(D) von den Spiegeln 108A', 108B, 108C' bzw. 108D erzeugt.Thus, four reflected or transmitted laser beams having approximately equal laser powers are split as laser beams LB (A), LB (B), LB (C), and LB (D) from the mirrors 108A ' . 108B . 108C ' respectively. 108D generated.
Praktisch
neigen derartige Teilreflexions- und – Durchlassspiegel dazu, Variationen
in ihrem Reflexionsvermögen
und ihrem Durchlassvermögen zu
haben und eine Differenz der Polarisationskomponente des Laserstrahls
zwischen dem reflektierten Licht und dem durchgelassenen Licht zu
bewirken.Practically
Such partial reflection and transmission mirrors tend to have variations
in their reflectivity
and their ability to pass
have and a difference of the polarization component of the laser beam
between the reflected light and the transmitted light
cause.
Es
ist daher schwierig, mit der Laserstrahl-Teilungsvorrichtung nach dem Stand der
Technik den primären
Laserstrahl LB0 in genau gleiche Strahlen
zu teilen, und es ist wahrscheinlich, dass die Laserleistungen der
erhaltenen geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D) ungleich sind,
was zu einer Herabsetzung der Bearbeitungsqualität bei der leistungsgeteilten
Zuführung
in dem gleichzeitigen Mehrpositi ons-Bearbeitungssystem führt.Therefore, it is difficult to divide the primary laser beam LB 0 into exactly equal beams with the prior art laser beam splitter LB 0 , and the laser powers of the obtained split laser beams LB (A) to LB (D) are likely to be unequal , which leads to a lowering of the processing quality in the power divided feeding in the simultaneous multi-position processing system.
In
dieser Hinsicht hat der Stand der Technik Maßnahmen unternommen zur Auswahl
desjenigen mit der niedrigsten Laserleistung unter den geteilten Laserstrahlen
LB(A) bis LB(D) als eine Bezugsgröße und zur Dämpfung der
Laserausgangsleistungen der anderen geteilten Laserstrahlen mittels
Dämpfungsvorrichtungen,
um sie gleich der Bezugsgröße zu machen.In
In this regard, the prior art has taken measures to select
the one with the lowest laser power among the split laser beams
LB (A) to LB (D) as a reference and for damping the
Laser output powers of the other split laser beams by means of
Damping devices,
to make them equal to the reference.
Beispielsweise
sind bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß 9, wenn der von dem Spiegel 106A erhaltene
geteilte Laserstrahl LB(A) die niedrigste Laserausgangsleistung
(z.B. 0,22 LB0) hat, durch strichlierte
Linie gezeigte Dämpfungsglieder 110 auf
den optischen Achsen der anderen geteilten Laserstrahlen LB(B),
LB(C) und LB(D) von den Spiegeln 106B, 106C und 106D angeordnet, um
die jeweilige Laserausgangsleistung auf den Wert der Bezugsgröße (0,22
LB0) zu dämpfen.For example, in the device according to the prior art according to 9 if that of the mirror 106A obtained split laser beam LB (A) has the lowest laser output power (eg 0.22 LB 0 ), attenuators shown by dotted line 110 on the optical axes of the other split laser beams LB (B), LB (C) and LB (D) from the mirrors 106B . 106C and 106D arranged to attenuate the respective laser output power to the value of the reference quantity (0.22 LB 0 ).
Bei
der Vorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß 10 werden, wenn z.B. der von dem Spiegel 108C' erhaltene geteilte
Laserstrahl LB(C) die niedrigste Laserausgangsleistung (z.B. 0,22
LB0) hat, durch strichlierte Linie gezeigte
Dämpfungsglieder 110 auf
den optischen Achsen der anderen geteilten Laserstrahlen LB(A),
LB(B) und LB(D), die von den Spiegeln 108A', 108B und 108D erhalten wurden,
angeordnet, um die jeweilige Laserausgangsleistung auf den Wert
der Bezugsgröße (0,22 LB0) zu dämpfen.In the device according to the prior art according to 10 if, for example, that of the mirror 108C ' obtained split laser beam LB (C) has the lowest laser output power (eg 0.22 LB 0 ), attenuators shown by dotted line 110 on the optical axes of the other split laser beams LB (A), LB (B) and LB (D) coming from the mirrors 108A ' . 108B and 108D were arranged to attenuate the respective laser output power to the value of the reference quantity (0.22 LB 0 ).
Jedoch
verschwendet das Dämpfungsglied 110 die
Laserleistung des Laserstrahls LB und verringert daher den Energiewirkungsgrad.
Weiterhin kann der Dämpfungsfaktor
des Dämpfungsgliedes 110 nur schrittweise
im Ver hältnis
zu der Anzahl von Blättern von
Dämpfungsplatten,
die darin vorgesehen sind, geändert
werden, und daher ist es schwierig, die Laserausgangsleistung des
Laserstrahls fein einzustellen. Zusätzlich wird das Profil eines
Laserstrahls durch die Oberflächeneigenschaft
eines Dämpfungsglieds
beeinflusst. Um einen derartigen Einfluss zu verringern, führt die
Verbesserung der Oberflächeneigenschaft
des Dämpfungsgliedes
zu höheren
Kosten. Daneben kann die Kombination mehrerer Dämpfungsplatten in einem Dämpfungsglied
eine Interferenz von Licht bewirken, wodurch das Profil des Laserstrahls
herabgesetzt wird.However, the attenuator wastes 110 the laser power of the laser beam LB and therefore reduces the energy efficiency. Furthermore, the damping factor of the attenuator 110 is only gradually changed in proportion to the number of sheets of damper plates provided therein, and therefore it is difficult to finely adjust the laser output of the laser beam. In addition, the profile of a laser beam is influenced by the surface property of an attenuator. In order to reduce such influence, the improvement of the surface property of the attenuator leads to higher costs. Besides, the combination of a plurality of damping plates in an attenuator can cause an interference of light, thereby lowering the profile of the laser beam.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
vorzusehen, die in der Lage ist, mehrere geteilte Laserstrahlen
mit einer gleichförmigen
Laserausgangsleistung zu erzeugen.It
It is therefore an object of the invention to provide a laser beam splitting device
to provide, which is able to split several laser beams
with a uniform
To produce laser output power.
Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
vorzusehen, die in der Lage ist, die Laserausgangsleistung eines
individuellen geteilten Laserstrahls auf einen gewünschten
Wert einzustellen.It
Another object of the invention is a laser beam splitting device
which is capable of providing the laser output of a
individual split laser beam to a desired
Value to set.
Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
vorzusehen, die eine Gleichförmigkeit
des Profils des Laserstrahls in geteilten Laserstrahlen sicherstellt.It
Another object of the invention is a laser beam splitting device
to provide a uniformity
Ensures the profile of the laser beam in split laser beams.
Es
ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
mit verringerten Kosten und einer einfacheren Ausbildung, die keine
Dämpfungsplatte
erfordert, vorzusehen.It
Yet another object of the invention is a laser beam splitting device
with reduced costs and easier training that no
damping plate
requires to be provided.
Es
ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Mehrpositions-Bearbeitungssystem
vorzusehen, das eine gleichförmige
Bearbeitungsqualität sicherstellt.It
Yet another object of the invention is a multi-position machining system
to provide that a uniform
Ensures machining quality.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Laserstrahl-Teilungsvorrichtung zum
Erzeugen mehrerer geteilter Laserstrahlen aus einem primären Laserstrahl
vorgesehen, die einen oder mehrere Teilreflexionsund -Durchlassspiegel
aufweist und bei der jeder Teilreflexions- und -Durchlassspiegel
ein Reflexionsvermögen
und ein Durchlassvermögen
haben, die räumlich
und kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in eindimensionaler
oder zweidimensionalen Richtungen für die Wellenlänge des
primären
Laserstrahls variieren und an einer vorbestimmten Position auf der
optischen Achse des Laserstrahls angeordnet sind, wobei die von
den Reflexions- und – Durchlassspiegeln
reflektierten oder durchgelassenen Laserstrahlen jeweils als die
geteilten Laserstrahlen ausgegeben werden, und Einstellmittel vorgesehen
sind zum Einstellen der Position von jedem der Teilreflexions- und
-Durchlassspiegel für
die Einstellung des Reflexionsvermögens und des Durchlassvermögens des
Spiegels mit Bezug auf den darauf auftreffenden Laserstrahl.According to one
Aspect of the invention is a laser beam splitting device for
Generating a plurality of split laser beams from a primary laser beam
provided, the one or more Teilreflexionsund -durchlassspiegel
and at each partial reflecting and transmitting mirror
a reflectivity
and a transmittance
have that spatially
and continuously within a predetermined range in one-dimensional
or two-dimensional directions for the wavelength of the
primary
Laser beams vary and at a predetermined position on the
optical axis of the laser beam are arranged, wherein the of
the reflection and transmission mirrors
reflected or transmitted laser beams respectively as the
divided laser beams are output, and adjusting means provided
are for adjusting the position of each of the partial reflection and
Passage mirror for
the adjustment of the reflectivity and the transmittance of the
Mirror with respect to the incident laser beam.
Mit
dieser Anordnung ermöglicht
die Einstellung der Position von jedem Teilreflexions- und – Durchlassspiegel
durch die Einstellmittel die Einstellung des Reflexionsvermögens und
des Durchlassvermögens
auf jeden gewünschten
Wert, und hierdurch kann mit geringerem Verlust von Laserleistung erreicht
werden, dass Variationen in den Reflexions- und Durchlasseigenschaften des Spiegels
kompensiert werden, um den primären
Laserstrahl genau in gleiche Teile zu teilen und die Laserausgangsleistung der
in dividuellen Laserstrahlen auf jeweils gewünschte Werte fein einzustellen.
Daneben kann die Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
nach dem Erfindung aus demselben Typ oder derselben Struktur von
Teilreflexions- und – Durchlassspiegeln
bestehen und ist somit vorteilhaft für die Montage, Inventarverwaltung, Wartung
usw.With
this arrangement allows
the adjustment of the position of each partial reflection and transmission mirror
by the adjustment means the adjustment of the reflectivity and
the transmittance
on any desired
Value, and thereby can be achieved with less loss of laser power
be that variations in the reflection and transmission properties of the mirror
be compensated to the primary
Sharing the laser beam into equal parts and the laser output power of the
in individual laser beams to the desired values.
In addition, the laser beam splitting device
according to the invention of the same type or the same structure of
Partial reflection and transmission mirrors
exist and is therefore advantageous for assembly, inventory management, maintenance
etc.
Kurzbeschreibung
der ZeichnungenSummary
the drawings
Die
obigen und andere Aufgabe und Vorteil der Erfindung werden augenscheinlicher
anhand der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den Zeichnungen
gegeben wird, in denen:The
The above and other objects and advantages of the invention will become more apparent
based on the following description, in conjunction with the drawings
is given, in which:
1 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Anordnung einer Laserstrahl-Teilungsvorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 15 is a perspective view showing an arrangement of a laser beam splitting device according to a preferred embodiment of the present invention;
2 ist eine perspektivische
Ansicht eines Teilreflexions- und -Durchlassspiegels bei dem Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung; 2 Fig. 12 is a perspective view of a partial reflection and transmission mirror in the embodiment of the invention;
3 ist eine perspektivische
Ansicht einer Einstellvorrichtung zum Einstellen des Reflexionsvermögens und
des Durchlassvermögens
von jedem Teilreflexions- und -Durchlassspiegel gemäß dem Ausführungsbeispiel; 3 Fig. 12 is a perspective view of an adjusting device for adjusting the reflectance and the transmittance of each partial reflection and transmission mirror according to the embodiment;
4 ist eine perspektivische
Ansicht einer modifizierten Einstellvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 4 Fig. 12 is a perspective view of a modified adjusting device according to the embodiment of the invention;
5 ist eine perspektivische
Ansicht eines Teilreflexions- und -Durchlassspiegels bei einem modifizierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 5 Fig. 12 is a perspective view of a partial reflection and transmission mirror in a modified embodiment of the invention;
6 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Verfahren zum Prüfen oder Beobachten für den Vergleich
der Erfindung mit dem Stand der Technik hinsichtlich des Wirkungsgrades
der Laserenergie zeigt; 6 Fig. 12 is a perspective view showing a method of testing for the comparison of the invention with the prior art regarding the efficiency of the laser energy;
7 ist ein Diagramm, das
ein Beispiel für das
Ergebnis der Prüfung
nach 6 zeigt; 7 is a diagram that provides an example of the result of the test 6 shows;
8 ist eine perspektivische
Ansicht eines Mehrpunkt-Bearbeitungssystems zum Laserschweißen; 8th Fig. 12 is a perspective view of a multipoint machining system for laser welding;
9 ist eine perspektivische
Ansicht die ein Anordnung einer Laserstrahl-Teilungsvorrichtung nach dem Stand der
Technik zeigt; und 9 Fig. 15 is a perspective view showing an arrangement of a prior art laser beam splitter; and
10 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Anordnung einer anderen Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
nach dem Stand der Technik zeigt. 10 Fig. 16 is a perspective view showing an arrangement of another prior art laser beam splitting device.
Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielendetailed
Description of preferred embodiments
Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.Embodiments of the invention will be described with reference to FIG 1 to 7 described.
In 1 ist eine Anordnung eines
Ausführungsbeispiels
einer Laserstrahl-Teilungsvorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt. Die
Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
kann beispielsweise in dem Mehr fachpositions-Bearbeitungssystem
zum Laserschweißen
nach 8 verwendet werden.In 1 an arrangement of an embodiment of a laser beam splitter according to the invention is shown. The laser beam splitting device, for example, in the multi-position processing system for laser welding after 8th be used.
In 1 enthält ein Laseroszillator 10 ein
Lasermedium wie einen YAG(Yttrium-Aluminium-Granat)-Stab, der von
seinen entgegengesetzten Seiten Licht emittiert. Das Licht von dem
Lasermedium wiederholt Reflexionen zwischen einem Paar von optischen
Resonatorspiegeln 12 (nur einer ist gezeigt) und wird hierdurch
verstärkt.
Das verstärkte
Licht wird als ein primärer
Laserstrahl LB0 von dem Resonatorspiegel 12 ausgegeben.In 1 contains a laser oscillator 10 a laser medium such as a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) rod that emits light from its opposite sides. The light from the laser medium repeats reflections between a pair of optical resonator mirrors 12 (only one is shown) and is thereby reinforced. The amplified light is considered to be a primary laser beam LB 0 from the resonator mirror 12 output.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind mehrere, beispielsweise vier Stücke von Teilreflexions- und – Durchlassspiegeln 14A, 14B, 14C und 14D an
vorbestimmten Positionen in regelmäßigen Intervallen auf der optischen
Achse des primären
Laserstrahls LB0 angeordnet. Jeder der Spiegel 14A, 14B, 14C und 14D ist
unter einem festen Winkel, z.B. 45 Grad, mit Bezug auf die Achse
des primären
Laserstrahls LB0 geneigt.In this embodiment, a plurality, for example, four pieces of partial reflection and - Durchlassspiegeln 14A . 14B . 14C and 14D arranged at predetermined positions at regular intervals on the optical axis of the primary laser beam LB 0 . Each of the mirrors 14A . 14B . 14C and 14D is inclined at a fixed angle, eg 45 degrees, with respect to the axis of the primary laser beam LB 0 .
Gegenüber den
Spiegeln 14A, 14B, 14C und 14D sind
Blenden 16A, 16B, 16C und 16D und
Laserstrahl-Eingabeeinheiten 18A, 18B, 18C und 18D hinter
den Blenden angeordnet, mit denen jeweils optische Fasern 104A, 104B, 104C und 104D verbunden
sind.Opposite the mirrors 14A . 14B . 14C and 14D are dazzles 16A . 16B . 16C and 16D and laser beam input units 18A . 18B . 18C and 18D arranged behind the panels, each containing optical fibers 104A . 104B . 104C and 104D are connected.
Wie
schematisch in 2 gezeigt
ist, besteht jeder der Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14A bis 14D aus
einer Spiegelplatte 20 aus transparentem Material mit einer
Durchlässigkeit
von angenähert 100,
wie Glass, Quarz oder dergleichen. Die Spiegelplatte 20 ist
auf ihrer vorderen oder hinteren Oberfläche beschichtet mit einem Teilreflexions-
und -Durchlass-Mehrschichtfilm 22 mit
einem Reflexionsvermögen
(R) und einem Durchlassvermögen
(T), die räumlich
und kontinuierlich in der Längsrichtung
des Spiegels variieren, wie durch den Pfeil X angezeigt ist, innerhalb
des Bereichs von )Rmax, Tmin) bis (Rmin, Tmax) für die Wellenlänge des
YAG-Laserstrahls.As schematically in 2 is shown, each of the partial reflection and transmission mirrors 14A to 14D from a mirror plate 20 made of transparent material with a permeability of approximated 100 like glass, quartz or the like. The mirror plate 20 is coated on its front or back surface with a partial reflection and transmission multilayer film 22 having a reflectivity (R) and a transmittance (T) which vary spatially and continuously in the longitudinal direction of the mirror, as indicated by the arrow X, within the range of) Rmax, Tmin) to (Rmin, Tmax) for the wavelength of the YAG laser beam.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann eine Grenze (Rmax, Tmin) als (100%, 0%) und die andere Grenze
(Rmin, Tmax) als (0%, 1000 gewählt
werden. Somit kann ein Spiegel 14 die Rollen eines total
reflektierenden Spiegels, der angenähert 100 des auf ihn fallenden
YAG-Laserstrahls reflektiert, und eines vollständig durchlässigen Spiegels, der angenähert 100
des gesamten auf ihn treffenden YAG-Laserstrahls durchlässt, sowie
eines genauen Teilreflexions- und – Durchlassspiegels mit jedem
gewünschte Reflexionsvermögen und
Durchlässigkeitsvermögen (R,
T) zwischen denen eines total reflektierenden Spiegels und denen
eines vollständig
durchlässigen Spiegels
in Übereinstimmung
mit der Auftreffposition des YAG-Laserstrahls
auf den Spiegel 14 spiegeln.In this embodiment, one limit (Rmax, Tmin) can be selected as (100%, 0%) and the other limit (Rmin, Tmax) as (0%, 1000. Thus, a mirror 14 the rollers of a totally reflecting mirror which reflects approximately 100% of the YAG laser beam incident thereon, and a fully transmissive mirror which transmits approximately 100% of the total YAG laser beam incident thereon, as well as an accurate partial reflection and transmission mirror of any desired reflectivity and transmittances (R, T) between those of a total reflecting mirror and those of a fully transmissive mirror in accordance with the impact position of the YAG laser beam on the mirror 14 reflect.
Somit
können
die Verhältnisse
des reflektierten Lichts LB(R) und des durchgelassenen Lichts LB(T),
die von jedem Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14 erhalten
werden, variabel in dem Bereich von (100, 0%) bis (0%, 1000 eingestellt
werden durch Verschieben der Position des darauf auftreffenden YAG-Laserstrahls
in der Längsrichtung
der Spiegelplatte, wie durch den Pfeil X gezeigt ist.Consequently
can
the ratios
the reflected light LB (R) and the transmitted light LB (T),
obtained from each partial reflection and transmission mirror 14
are variably set in the range of (100, 0%) to (0%, 1000)
by shifting the position of the incident thereon YAG laser beam
in the longitudinal direction
the mirror plate as shown by the arrow X.
Die 3 und 4 zeigen beispielhafte Ausbildungen einer
Einstellvorrichtung 24 zu variablen Einstellen des Reflexionsvermögens und
des Durchlassvermögens
(R, T) jedes Teilreflexions- und -Durchlassspiegels 14.The 3 and 4 show exemplary embodiments of an adjustment 24 to variably adjust the reflectance and transmittance (R, T) of each partial reflection and transmission mirror 14 ,
Bei
dem Mechanismus nach 3 ist
eine vertikale Stützplatte 26,
die den Teilreflexions- und – Durchlassspiegel 14 vertikal
stützt,
so auf einer horizontalen Basisplatte 28 befestigt, dass
sie wie durch den Pfeil X gezeigt in horizontaler Richtung gleitbar ist,
und sie ist mit einem Innengewinde 26a und einer durch
sie hindurchgehenden Kugelumlaufspindel 30 versehen. Die
Drehung eines Knopfes 30a der Kugelumlaufspindel 30 bewirkt,
dass die vertikale Stützplatte 26 und
der Spiegel 24 in der Richtung des Pfeils X in ihren Positionen
geringfügig
verschoben werden.According to the mechanism 3 is a vertical support plate 26 providing the partial reflection and transmission mirror 14 supports vertically, so on a horizontal base plate 28 attached so that it is slidable in the horizontal direction as shown by the arrow X, and it is with an internal thread 26a and a ball screw passing therethrough 30 Mistake. The rotation of a button 30a the ball screw 30 causes the vertical support plate 26 and the mirror 24 slightly shifted in the direction of the arrow X in their positions.
In
der Struktur nach 4 ist
eine vertikale Stützplatte 26' mit einem T-förmigen Querschnitt durch
Bolzen 32, die durch eine Öffnung oder einen Schlitz 26'd hindurchgehen,
die/der in dem horizontalen unteren Teil der vertikalen Stützplatte 26' ausgebildet
ist und sich in der durch den Pfeil X gezeigten Richtung erstreckt,
auf eine horizontale Basisplatte 28' geschraubt. Durch Lösen der
Bolzen 32 wird es möglich,
manuell die Position des Spiegels 14 und der vertikalen
Stützplatte 26' auf der horizontalen Basisplatte 28' geringfügig in Richtung
des Pfeils X zu bewegen.In the structure after 4 is a vertical support plate 26 ' with a T-shaped cross section through bolts 32 passing through an opening or a slot 26'd go through, the / in the horizontal lower part of the vertical support plate 26 ' is formed and extends in the direction shown by the arrow X, on a horizontal base plate 28 ' screwed. By loosening the bolts 32 It becomes possible to manually adjust the position of the mirror 14 and the vertical support plate 26 ' on the horizontal base plate 28 ' slightly in the direction of arrow X to move.
Bezug
nehmend auf 1 können, um gleichzeitig
vier geteilte Laserstrahlen in der vorliegenden Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
zu erzeugen, das Reflexionsvermögen
und das Durchlassvermögen
der Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14A bis 14D üblicherweise
gesetzt und auf die folgenden Werte mittels der Einstellvorrichtung 24 eingestellt werden.Referring to 1 For example, in order to simultaneously generate four divided laser beams in the present laser beam splitter, the reflectance and transmissivity of the partial reflection and transmission mirrors can be made 14A to 14D Usually set and to the following values by means of the adjustment 24 be set.
Das
Reflexionsvermögen
und das Durchlassvermögen (R(A),
T(A)) des Teilreflexions- und -Durchlassspiegels 14A, der
dem optischen Resonatorspiegel am nahesten ist, können auf
etwa 25% bzw. etwa 75% gesetzt werden. Das Reflexionsvermögen und
das Durchlassvermögen
((R(B), T(B)) des nächsten
Teilreflexions- und -Durchlassspiegels 14B können auf etwa 33% bzw. etwa
67% gesetzt werden. Das Reflexionsvermögen und Durchlassvermögen (R(C),
T(C)) des dritten Teilreflexions- und -Durchlassspiegels 14C können auf
etwa 50% bzw. etwa 50% gesetzt werden, Das Reflexionsvermögen und
das Durchlassvermögen
(R(D), T(D)) des vierten Teilreflexions- und -Durchlassspiegels
14D können auf
etwa 0% bzw. etwa 100 gesetzt werden.The reflectance and transmittance (R (A), T (A)) of the partial reflection and transmittance mirror 14A which is closest to the optical resonator mirror can be set to about 25% and about 75%, respectively. The reflectivity and transmittance ((R (B), T (B)) of the next partial reflection and transmission mirror 14B can be set to about 33% and about 67%, respectively, and the reflectivity and transmittance (R (C), T ( C)) of the third partial reflection and transmission mirror 14C The reflectivity and transmittance (R (D), T (D)) of the fourth partial reflection and transmission mirror 14D can be set to about 0% and about 100, respectively.
Mit
den oben Einstellungen für
das jeweilige Reflexionsvermögen
und das jeweilige Durchlassvermögen
(R, T) bewirken die Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14A bis 14D die
folgenden Reflexionen und Durchgänge.With the above settings for the respective reflectivity and the respective transmissivity (R, T), the partial reflection and transmission effects let mirror 14A to 14D the following reflections and passes.
Der
primäre
Laser LB0 wird auf den ersten Teilreflexions-
und -Durchlassspiegel 14A projiziert, der etwa 25% des
auftreffenden primären
Laserstrahls LB0 (etwa 0,25 LB0)
reflektiert, während
er den verbleibenden Teil oder etwa 75% des auftreffenden primären Laserstrahls
LB0 (etwa 0,75 LB0)
durchlässt.The primary laser LB 0 is placed on the first partial reflection and transmission mirror 14A which reflects about 25% of the incident primary laser beam LB 0 (about 0.25 LB 0 ) while transmitting the remaining part or about 75% of the incident primary laser beam LB 0 (about 0.75 LB 0 ).
Der
von dem ersten Spiegel 14A durchgelassene Laserstrahl wird
dann auf den zweiten Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14B gerichtet,
der seinerseits etwa 33% des auf ihn auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) reflektiert, während er den
verbleibenden Teil oder etwa 67% des auf ihn auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,50 LB0) durchlässt.The one from the first mirror 14A transmitted laser beam is then applied to the second partial reflection and transmission mirror 14B which, in turn, reflects about 33% of the laser beam incident on it (or about 0.25 LB 0 ) while transmitting the remaining portion or about 67% of the laser beam (or about 0.50 LB 0 ) incident thereon.
Der
von dem zweiten Spiegel 14B durchgelassene Laserstrahl
(etwa 0,50 LB0) wird auf den dritten Teil reflexions-
und -Durchlassspiegel 14C gerichtet, der seinerseits 50%
des auf ihn auftreffenden Laserstrahls reflektiert, während er
den verbleibenden Teil oder etwa 50% des auf ihn auftreffenden Laserstrahls
(oder etwa 0,25 LB0) durchlässt.The one from the second mirror 14B transmitted laser beam (about 0.50 LB 0 ) is reflected on the third part reflection and -durchlassspiegel 14C which, in turn, reflects 50% of the laser beam impinging upon it while transmitting the remaining portion or about 50% of the laser beam incident thereon (or about 0.25 LB 0 ).
Der
von dem dritten Spiegel 14C durchgelassene Laserstrahl
(etwa 0,25 LB0) wird auf den vierten Teilreflexions-
und -Durchlassspiegel 14D gerichtet, der als ein total
reflektierender Spiegel funktioniert,. um den gesamten auf ihn auftreffenden
Laserstrahl zu reflektieren.The one from the third mirror 14C transmitted laser beam (about 0.25 LB 0 ) is applied to the fourth partial reflection and transmission mirror 14D directed, which functions as a totally reflective mirror. to reflect the entire laser beam impinging on it.
Auf
diese Weise werden mit den vier Teilreflexionsund -Durchlassspiegeln 14A, 14B, 14C und 14D vier
abgelenkte Laserstrahlen mit einer gleichförmigen Laserausgangsleistung
als geteilte Laserstrahlen LB(A), LB(B), LB(C) und LB(D) erhalten.In this way, with the four partial reflection and transmission mirrors 14A . 14B . 14C and 14D obtained four deflected laser beams with a uniform laser output power as split laser beams LB (A), LB (B), LB (C) and LB (D).
Dann
treten die geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D) gleichzeitig
in die Eingabeeinheiten 18A bis 18D ein, in denen
die geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D) durch Fokussierungslinsen
(nicht gezeigt) hindurchgehen, um jeweils im Brennpunkt auf eine
der Endflächen
der optischen Fasern 104A bis 104D projiziert
zu werden.Then, the split laser beams LB (A) to LB (D) enter the input units simultaneously 18A to 18D in which the split laser beams LB (A) to LB (D) pass through focusing lenses (not shown) at each focal point on one of the end faces of the optical fibers 104A to 104D to be projected.
Nach
dem Durchgang durch die optischen Fasern 104A bis 104D werden
die geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D) jeweils von den Ausgabeeinheiten 102A bis 102D empfangen.
Die Ausgabeeinheiten 102A bis 102D emittieren
im Brennpunkt die geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D) jeweils
zu den entsprechenden zu schweißenden
Werkstücken W.After passing through the optical fibers 104A to 104D The divided laser beams LB (A) to LB (D) are respectively output from the output units 102A to 102D receive. The output units 102A to 102D At the focal point, they emit the split laser beams LB (A) to LB (D) respectively to the respective workpieces W to be welded.
Die
Blenden 16A bis 16D dienen zum wahlweisen oder unabhängigen Steuern
des Durchgangs der geteilten Laserstrahlen LB(A) bis LB(D), wenn dies
erforderlich ist, und ermöglichen
eine Mehrfachverzweigung bezüglich
der Zeitdifferenz. Solange wie jedes Blende 16 geöffnet ist,
geht der geteilte Laserstrahl LB hindurch, ohne einer Dämpfung unterworfen
zu sein.The irises 16A to 16D are used to selectively or independently control the passage of the split laser beams LB (A) to LB (D), if necessary, and allow multi-branching with respect to the time difference. As long as every aperture 16 is opened, the split laser beam LB goes through without being subjected to attenuation.
Wie
vorstehend beschrieben ist, kann, da das Reflexionsvermögen und
das Durchlassvermögen
(R, T) der Spiegel 14A bis 14D auf jeden gewünschten
Wert eingestellt werden können,
die Laserstrahl-Teilungsvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel
leicht Probleme wie Veränderungen der
Reflexions- und Durchlasseigenschaften der Spiegel und Veränderungen
in der Polarisationskomponente des Laserstrahls der Spiegel lösen, und
sie kann die Laserausgangsleistung des primären Laserstrahls LB0 genau in gleiche Teile aufteilen, um ein gleichförmiges Bearbeitungsergebnis
zu erzeugen und die Zuverlässigkeit
des Mehrfachpositions-Bearbeitungssystems zu verbessern. Zusätzlich kann
die Vorrichtung, da sie kein Dämpfungsglied
verwendet, einen Verlust von Laserleistung des Laserstrahls vermeiden
und den Wirkungsgrad für
Laserenergie verbessern.As described above, since the reflectivity and transmissivity (R, T) of the mirror 14A to 14D can be set to any desired value, the laser beam splitter of the embodiment easily solve problems such as changes in the reflection and transmission properties of the mirrors and changes in the polarization component of the laser beam of the mirrors, and can the laser output of the primary laser beam LB 0 exactly in the same Divide parts to produce a uniform machining result and improve the reliability of the multi-position machining system. In addition, since the device does not use an attenuator, it can avoid a loss of laser power of the laser beam and improve the laser energy efficiency.
Die Überlegenheit
der Vorrichtung nach der Erfindung im Vergleich zu der Vorrichtung
nach dem Stand der Technik gemäß 9 oder 10 mit Bezug auf den Wirkungsgrad für die Laserenergie
und Veränderungen
von erforderlicher Laserenergie wird nun mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben.The superiority of the device according to the invention in comparison with the device according to the prior art 9 or 10 with regard to the efficiency for the laser energy and changes of required laser energy will now be with respect to the 6 and 7 described.
6 zeigt ein Verfahren zum
Prüfen
oder Beobachten für
den Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik, bei dem ein
geteilter Laserstrahl LB bei einer Probe verwendet wird, z.B. einer
Platte aus rost freiem Strahl SUS 304 mit der dicke von
einem Millimeter. Je höher
die Laserleistung des geteilten Laserstrahls LB ist, desto tiefer
ist das Eindringen in die Probe durch die Energie des Lasers. Es
wird beobachtet, ob das Eindringen die Rückseite der Probe erreicht
hat oder nicht. 6 Fig. 12 shows a method of testing for the comparison of the invention with the prior art, in which a split laser beam LB is used in a sample, eg, a stainless-steel beam SUS plate 304 with the thickness of one millimeter. The higher the laser power of the split laser beam LB, the deeper the penetration of the sample by the energy of the laser. It is observed whether the penetration has reached the back of the sample or not.
7 ist ein Diagramm, das
ein Beispiel für das
Ergebnis der Beobachtung zeigt, in der die Abszisse die Ausgangsenergie
eines geteilten Laserstrahls darstellt, während die Ordinate den Faktor
der Durchdringung mit dem Laserstrahl darstellt, nämlich das
Verhältnis
der Anzahl der Proben, bei denen eine Durchdringung durch die Laserenergie
des geteilten Laserstrahls stattgefunden hat, zu der Anzahl sämtlicher
Proben (d.h. einhundert), auf die der Laserstrahl eingewirkt hat. 7 is a diagram showing an example of the result of the observation, in which the abscissa represents the output energy of a split laser beam, while the ordinate represents the factor of penetration of the laser beam, namely the ratio of the number of samples in which a penetration through the laser energy of the split laser beam has taken place to the number of all the samples (ie one hundred) acted upon by the laser beam.
Gemäß der Erfindung
ist der Faktor der Durchdringung bei der Lieferung #1 sicher 100
bei einer Ausgangsenergie des Lasers von mehr als 3,0 Joules, obgleich
er 0% beträgt
bei einer Ausgangsenergie des Lasers von weniger als etwa 2,7 Joule; und
bei der Lieferung #2 100 bei etwa 3,04 Joule, obgleich er 0% ist
bei bis zu 2,6 Joule und 75% beträgt bei etwa 2,8 Joule.According to the invention, the factor of penetration at delivery # 1 is certainly 100 at an output energy of the laser of more than 3.0 joules, although it is 0% at an output energy of the laser of less than about 2.7 joules; and at delivery # 2 100 at about 3.04 joules, although it is 0% at up to 2.6 joules and 75% is at about 2.8 joules.
Demgegenüber ist
bei dem Stand der Technik der Faktor der Durchdringung bei der Lieferung #1
noch immer 0% bei 3,5 Joule der Ausgangsenergie des Lasers, zeigt
etwa 25% bei 3,8 Joule der Ausgangsenergie des Lasers und erreicht
100 bei 4,1 Joule der Ausgangsenergie des Lasers; und bei der Lieferung
#2 beträgt
er noch 0% bei 2,9 Joule, 50% bei etwa 3,12 Joule und 100% bei etwa
3,36 Joule.In contrast, is
in the prior art, the factor of penetration at delivery # 1
still 0% at 3.5 Joules of the output energy of the laser, shows
about 25% at 3.8 joules of the output energy of the laser and reached
100 at 4.1 Joules of the output energy of the laser; and at delivery
# 2 is
he still 0% at 2.9 joules, 50% at about 3.12 joules and 100% at about
3.36 joules.
Es
ist anhand von 7 ersichtlich,
dass die Vor richtung nach der Erfindung weniger Ausgangsenergie
des Lasers für
einen geteilten Laserstrahl benötigt,
um ein ausreichendes Eindringen in ein Werkstück zu erzielen, als die Vorrichtung
nach dem Stand der Technik, und zusätzlich variieren die Laserstrahlen
bei der Vorrichtung nach dieser Erfindung weitaus weniger als diejenigen
bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik.It is based on 7 It can be seen that the device according to the invention requires less output energy of the laser beam for a split laser beam to achieve sufficient penetration into a workpiece than the prior art device, and additionally the laser beams vary widely in the device of this invention less than those in the prior art device.
Weiterhin
kann die Erfindung, da sie keine Dämpfungsplatte verwendet, nicht
nur die Kosten verringern, sondern auch eine Interferenz von Licht vermeiden,
die einen Mangel an Gleichförmigkeit
in den Strahlenprofilen von geteilten Laserstrahlen bewirken kann,
was zu einer gleichförmigen
Bearbeitungs(Schweiß)-Qualität führt.Farther
The invention can not because it does not use a damping plate
just reduce costs, but also avoid interference of light,
the lack of uniformity
in the beam profiles of split laser beams can cause
what a uniform
Processing (sweat) quality leads.
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet
die Laserstrahl-Teilungsvorrichtung denselben Typ von Teilreflexions-
und -Durchlassspiegeln 14A bis 14D, und sie ist
daher vorteilhaft hinsichtlich der Herstellung, der Lagerverwaltung
und der Wartungskosten.In the present embodiment, the laser beam splitting device uses the same type of partial reflection and transmission mirrors 14A to 14D , And it is therefore advantageous in terms of manufacturing, warehouse management and maintenance costs.
Jedoch
ist festzustellen, dass bei den vorbeschriebenen leistungsteilenden
Lieferungen das Reflexionsvermögen
und das Durchlassvermögen
(R, T) von jedem der Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14A bis 14D definitiv
mit Bezug auf die Position der Spiegel bekannt sind.However, it should be noted that in the power sharing supplies described above, the reflectivity and transmissivity (R, T) of each of the partial reflection and transmission mirrors 14A to 14D definitely known with reference to the position of the mirrors.
Demgemäß ist es
auch wünschenswert,
den Bereich (Rmax, Tmin) – (Rmin,
Tmax) des variablen Reflexionsvermögens und des variablen Durchlassvermögens (R,
T) bei jedem Spiegel 14 als einen engeren Bereich enthaltend
die vorgewählten
Werte so auszuwählen,
dass die Auflösung
des Reflexionsvermögens
und des Durch lassvermögens
(R, T) verbessert wird, wodurch eine feinere Einstellung ermöglicht wird.Accordingly, it is also desirable to have the range (Rmax, Tmin) - (Rmin, Tmax) of the variable reflectivity and the variable transmissivity (R, T) at each mirror 14 as a narrower range containing the preselected values so as to improve the resolution of the reflectivity and transmittance (R, T), thereby enabling a finer adjustment.
Bei
den vorbeschriebenen vier Zuführungen kann
beispielsweise der Bereich des variablen Reflexionsvermögens und
des variablen Durchlassvermögens
(Rmax, Tmin) – (Rmin,
Tmax), gewählt
werden zu (etwa 30%, etwa 70%) – (etwa
20%, etwa 80%) für den
ersten Spiegel 14A, (etwa 28%, etwa 72%) – (etwa
38%, etwa 62%) für
den zweiten Spiegel 14B und (etwa 45%, etwa 55%) – (etwa
55%, etwa 45%) für den
dritten Spiegel 14C gewählt
werden.For example, in the four feeds described above, the range of variable reflectivity and variable transmissivity (Rmax, Tmin) - (Rmin, Tmax) can be chosen to be (about 30%, about 70%) - (about 20%, about 80%). for the first mirror 14A , (about 28%, about 72%) - (about 38%, about 62%) for the second mirror 14B and (about 45%, about 55%) - (about 55%, about 45%) for the third mirror 14C to get voted.
Der
vierte Spiegel 14D kann durch einen gewöhnlichen total reflektierenden
Spiegel ersetzt werden. Alternativ kann der vierte Spiegel 14D weggelassen
werden, indem die vierte Eingabeeinheit 18D hinter dem
dritten Teilreflexions- und -Durchlassspiegel 14C angeordnet
wird. In diesem Fall tritt der von dem Spiegel 14C durchgelassene
Laserstrahl in die Eingabeeinheit 18D als der vierte geteilte
Laserstrahl (LB(D) ein.The fourth mirror 14D can be replaced by an ordinary totally reflective mirror. Alternatively, the fourth mirror 14D be omitted by the fourth input unit 18D behind the third partial reflection and transmission mirror 14C is arranged. In this case, that of the mirror 14C transmitted laser beam into the input unit 18D as the fourth split laser beam (LB (D)).
Neben
den vorbeschriebenen vier Leistungsteilungszuführungen können drei oder jede andere Mehrfachleistungs-Teilungszuführung gemäß der Erfindung
bewirkt werden. Weiterhin können
die Laserausgangsleistungen der geteilten Laserstrahlen LB(A) bis
LB(D) unabhängig
voneinander auf gewünschte
Werte gesetzt werden durch individuelle Einstellung des Reflexionsvermögens und
des Durchlassvermögens
(R, T) der Spiegel 14A bis 14D.In addition to the four power dividing feeds described above, three or any other multiple power dividing feed may be effected in accordance with the invention. Further, the laser output powers of the split laser beams LB (A) to LB (D) can be independently set to desired values by individually adjusting the reflectivity and transmittance (R, T) of the mirrors 14A to 14D ,
Die
Gestalt oder Konfiguration eines Teilreflexionsund -Durchlassspiegels 14 für die Verwendung
gemäß der Erfindung
ist nicht auf die in 2 gezeigte
beschränkt,
sondern kann auf verschiedene Weise modi fiziert werden.The shape or configuration of a partial reflection and transmission mirror 14 for use according to the invention is not on the in 2 shown limited, but can be modi fied in various ways.
Beispielsweise
kann, wie in 5 gezeigt
ist, ein scheibenförmiger
Teilreflexions- und -Durchlassspiegel ebenfalls verwendet werden.
Bei dieser Modifikation ist die vordere oder hintere Oberfläche einer
scheibenförmigen
Spiegelplatte 20' mit
einem teilreflektierenden und teildurchlässigen Mehrschichtfilm 22' mit einem Reflexionsvermögen (R) und
einem Durchlassvermögen
(T) beschichtet, die räumlich
und kontinuierlich in der Umfangsrichtung der Spiegelplatte 20' variieren,
wie durch den Pfeil θ angezeigt
ist, innerhalb des Bereichs von (Rmax, Tmin) bis (Rmin, Tmax) für die Wellenlänge des
betroffenen Laserstrahls. Bei dieser Konfiguration sind Einstellmittel
(nicht gezeigt) so ausgebildet, dass sie die scheibenförmige Spiegelplatte 20' drehen, um ihre
Position in der Umfangsrichtung zu verschieben.For example, as in 5 is shown, a disc-shaped partial reflection and -durchlassspiegel also be used. In this modification, the front or back surface of a disc-shaped mirror plate 20 ' with a partially reflecting and partially transparent multilayer film 22 ' coated with a reflectance (R) and a transmittance (T) spatially and continuously in the circumferential direction of the mirror plate 20 ' vary, as indicated by the arrow θ, within the range of (Rmax, Tmin) to (Rmin, Tmax) for the wavelength of the laser beam concerned. In this configuration, adjusting means (not shown) are formed so as to form the disc-shaped mirror plate 20 ' turn to shift its position in the circumferential direction.
Obgleich
spezielle Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können Änderungen und Modifikationen
von einem Fachmann durchgeführt
werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung, die durch die
begleitenden Ansprüche
definiert ist, zu verlassen.Although
special embodiments
The invention has been shown and described, changes and modifications
performed by a specialist
without departing from the scope of the present invention
accompanying claims
is defined, leave.