射束耦合装置以及激光加工机制造方法及图纸

本公开提供一种射束耦合装置以及激光加工机。射束耦合装置(2)具备光源(30)、多个光学单元(4)和耦合光学系统(20)。光源包含在第1方向(X)以及第2方向(Y)上排列的多个光源元件(31)，从各光源元件发出分别具有与第1方向以及第2方向交叉的光线方向的多个光束。多个光学单元(4)按照光源中沿第1方向排列的光源元件的每个组(3)，对各光束进行导光。耦合光学系统将被各光学单元导光的多个光束耦合。在光源元件的组之中，各光学单元使来自位于第1方向上的外侧的光源元件的光束的光线方向(La)向外，将来自各光源元件的光束导光至耦合光学系统。统。统。

Beam coupling device and laser processing machine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射束耦合装置以及激光加工机


[0001]本公开涉及射束耦合装置以及具备射束耦合装置的激光加工机。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了使各个光束叠加来形成耦合射束的波长合成式的激光系统。在专利文献1中公开了如下的内容，即，从增大光输出的观点出发，将来自多个二极管条的光束聚光到光纤。此外，从使激光系统小型化的目的出发，另外包含用于使波长合成中的耦合透镜的配置从焦距偏移的光学系统，或者使射束转子旋转。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：美国专利第2016/0048028号说明书

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]本公开提供一种能够高密度地耦合多个光束的射束耦合装置以及具备该射束耦合装置的激光加工机。
[0008]用于解决问题的技术方案
[0009]本公开涉及的射束耦合装置具备光源、多个光学单元和耦合光学系统。光源包含在相互交叉的第1方向以及第2方向上排列的多个光源元件，从各光源元件发出分别具有与第1方向以及第2方向交叉的光线方向的多个光束。多个光学单元按照光源中沿第1方向排列的光源元件的每个组，对各光束进行导光。耦合光学系统将被各光学单元导光的多个光束耦合。在光源元件的组之中，各光学单元使来自位于第1方向上的外侧的光源元件的光束的光线方向向外，将来自各光源元件的光束导光至耦合光学系统。
[0010]本公开涉及的激光加工机具备上述的射束耦合装置和将由射束耦合装置耦合后的光束照射到加工对象物的加工头。
[0011]专利技术效果
[0012]根据本公开涉及的射束耦合装置以及激光加工机，能够在射束耦合装置中高密度地耦合多个光束。
附图说明
[0013]图1是例示本公开的实施方式1涉及的激光加工机的结构的框图。
[0014]图2是示出实施方式1涉及的射束耦合装置的整体结构的图。
[0015]图3是说明了射束耦合装置中的外侧的主光线向外的图。
[0016]图4是对射束耦合装置中的耦合光学系统进行了说明的图。
[0017]图5是说明了耦合光学系统的柱面透镜的焦距的图。
[0018]图6是例示射束耦合装置中的光学单元的基本结构的图。
[0019]图7是示出光学单元中的射束旋转器单元的结构例的立体图。
[0020]图8是示出实施方式1的射束耦合装置中的光学单元的结构例的图。
[0021]图9是例示图8的光学单元中的主光线的光路图。
[0022]图10是示出射束耦合装置中的外侧的光学单元的结构例1的图。
[0023]图11是示出射束耦合装置中的外侧的光学单元的结构例2的图。
[0024]图12是示出实施方式1的射束耦合装置的实施例的图。
[0025]图13是示出实施方式2的射束耦合装置中的光学单元的结构例的图。
[0026]图14是图13的光学单元中的剖视图。
[0027]图15是例示图13的光学单元中的主光线的光路图。
[0028]图16是示出实施方式2的射束耦合装置的实施例的图。
[0029]图17是示出射束耦合装置的变形例的图。
具体实施方式
[0030]以下，适当参照附图对实施方式进行详细地说明。但是，有时省略必要以上的详细说明。例如，有时省略已经熟知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
[0031]另外，申请人为使本领域技术人员充分地理解本公开而提供附图以及以下的说明，其意图并不在于通过它们来限定请求的范围记载的主题。
[0032](实施方式1)
[0033]在实施方式1中，对空间合成型的射束耦合装置以及具备该射束耦合装置的激光加工机进行说明。
[0034]1.关于激光加工机
[0035]利用图1对实施方式1涉及的激光加工机进行说明。
[0036]图1是例示本实施方式涉及的激光加工机1的结构的图。激光加工机1例如具备射束耦合装置2、传输光学系统10、加工头11和控制器12。激光加工机1是将激光照射到各种各样的加工对象物15进行各种激光加工的装置。各种激光加工例如包含激光焊接、激光切断以及激光穿孔等。
[0037]在本实施方式中，射束耦合装置2具备激光光源30、多个光学单元4
‑
1～4
‑
3和耦合光学系统20。在本实施方式中，激光光源30包含多个LD条3
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1～3
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3。以下，有时将LD条3
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1～3
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3总称为“LD条3”，将光学单元4
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1～4
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3总称为“光学单元4”。
[0038]LD条3由包含一维地排列的多个LD(激光二极管)的光源元件的阵列来构成。在射束耦合装置2中，多个LD条3例如使各个LD的排列方向平行，并在与排列方向正交的方向上并排配置。射束耦合装置2中的LD条3的个数图示了3个的例子，但没有特别限定，也可以为2个或者4个以上。
[0039]以下，将LD条3中多个LD排列的方向称为“X方向”，将多个LD条3
‑
1～3
‑
3排列的方向称为“Y方向”，将与X、Y方向正交的方向称为“Z方向”。
[0040]本实施方式的射束耦合装置2是进行将激光光源30中空间性地配置的多个LD条3的各LD发出的多个光束耦合的空间合成型的射束耦合，例如供给激光加工机1的激光的装置。在本实施方式中，提供能够在小的射束直径下高密度地进行射束耦合的射束耦合装置
2。
[0041]在本实施方式的射束耦合装置2中，多个光学单元4例如设置LD条3的个数份。一个光学单元4是将来自一个LD条3的各LD的光束导光至耦合光学系统20的光学系统。耦合光学系统20是射束耦合装置2中的将来自各光学单元4的光束耦合的光学系统。关于射束耦合装置2将后述。
[0042]在激光加工机1中，传输光学系统10包含配置为入射例如由耦合光学系统20耦合后的光束的光纤，将来自射束耦合装置2的激光传输到加工头11。加工头11例如是与加工对象物15对置配置，将从射束耦合装置2传输的激光照射到加工对象物15的装置。
[0043]控制器12是对激光加工机1的整体动作进行控制的控制装置。控制器12例如具备与软件协作来实现给定功能的CPU或者MPU。控制器12具备对各种程序以及数据进行存储的闪存等内部存储器。控制器12也可以具备能够通过使用者的操作来输入振荡条件等的各种界面。此外，控制器12也可以具备实现各种功能的ASIC、FPGA等硬件电路。此外，控制器12也可以与激光光源30的驱动电路一体地构成。
[0044]2.关于射束耦合装置
[0045]利用图2对本实施方式涉及的射束耦合装置2进行说明。
[0046]图2是示出射束耦合装置2的整体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种射束耦合装置，具备：光源，包含在相互交叉的第1方向以及第2方向上排列的多个光源元件，从各光源元件发出分别具有与所述第1方向以及第2方向交叉的光线方向的多个光束；多个光学单元，按照所述光源中沿所述第1方向排列的光源元件的每个组，对各光束进行导光；以及耦合光学系统，将被各光学单元导光的多个光束耦合，在所述光源元件的组之中，所述各光学单元使来自位于所述第1方向上的外侧的光源元件的光束的光线方向向外，将来自各光源元件的光束导光至所述耦合光学系统。2.根据权利要求1所述的射束耦合装置，其中，所述耦合光学系统在所述第1方向上具有比所述第2方向大的正的屈光力，在所述光源中沿所述第2方向排列的多个光源元件之中，所述多个光学单元使来自位于外侧的光源元件的光束的光线方向向内。3.根据权利要求2所述的射束耦合装置，其中，所述耦合光学系统包含轴对称的聚光透镜和在所述第1方向上具有正的屈光力的柱面透镜。4.根据权利要求3所述的射束耦合装置，其中，所述柱面透镜具有比从下述位置到所述柱面透镜的距离短的焦距，该下述位置是从所述光学单元将所述向外的光束的主光线朝所述光源侧延长的延长线与所述聚光透镜的光轴的延长线交叉的位置。5.根据权利要求2～4中任一项所述的射束耦合装置，其中，所述各光学单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅井阳介，市桥宏基，
申请(专利权)人：松下控股株式会社，
类型：发明
国别省市：