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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlverteiler.
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IN BEZIEHUNG STEHENDER STAND DER TECHNIK
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In Übereinstimmung mit einem allgemein bekannten Strahlverteiler werden mehrere optische Fasern geschaltet, um eine optische Faser auszuwählen, und ein Laserstrahl wird dazu gebracht, sich durch die ausgewählte Faser auszubreiten (siehe Patentdokument 1). Der in Patentdokument 1 beschriebene Strahlverteiler ist auf so eine Weise eingerichtet, dass ein Reflektor durch einen Rotationsantriebsmotor zu einer vorbestimmten Reflexionsposition gedreht wird und ein Laserstrahl an einer Reflexionsfläche des Reflektors reflektiert wird, um dadurch den Laserstrahl, der durch einen Strahleingang eingeführt wird, in seiner Richtung zu verändern, um den Laserstrahl dazu zu bringen, sich durch eine der mehreren optischen Fasern auszubreiten.
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Patentdokument 1: ungeprüfte
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer H11-113925 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Strahlverteiler verändert das Drehen des Reflektors einen Neigungswinkel der Reflexionsfläche einer optischen Achse eines einzuführenden Laserstrahls. Dies ergibt einen Unterschied zwischen Winkeln, mit denen Laserstrahlen zu der Reflexionsfläche des Reflektors einzuführen sind. Wenn Laserstrahlen mit unterschiedlichen Winkeln zu der Reflexionsfläche des Reflektors geführt werden, kann die Reflexion von jedem der Laserstrahlen auf eine Weise vermindert werden, die von einem Rotationswinkel um den Reflektor abhängt. Dies verursacht einen großen Energieverlust der Laserstrahlen. Folglich ist ein Strahlverteiler erstrebenswert, der imstande ist, eine Verminderung der Reflexion zu unterdrücken.
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Die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, einen Strahlverteiler bereitzustellen, der imstande ist die Verminderung der Reflexion zu unterdrücken.
- (1) Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlverteiler (zum Beispiel den später beschriebenen Strahlverteiler 1), der aufweist: ein Gehäuse (zum Beispiel den später beschriebenen Gehäusekörper 10) für den Durchgang eines Strahls; mindestens einen Strahleingang (zum Beispiel den später beschriebenen Strahleingang 3); zwei oder mehr Strahlausgänge (zum Beispiel die später beschriebenen Strahlausgänge 4); einen Motor (zum Beispiel den später beschriebenen Rotationsantriebsmotor 6); eine Positionserfassungseinrichtung (zum Beispiel den später beschriebenen Positionsdetektor 7), die eine Rotationsposition um ein Rotationsachsenelement (zum Beispiel das später beschriebene Rotationsachsenelement 62) des Motors erfasst; eine Steuerung (zum Beispiel die später beschriebene Steuerung 8), welche die Rotationsposition um das Rotationsachsenelement des Motors steuert; einen Speicher (zum Beispiel den später beschriebenen Speicher 9), der die Rotationsposition um das Rotationsachsenelement des Motors speichert; und einen Strahldrehteil (zum Beispiel den später beschriebenen geneigten Reflektor 21), der an dem Rotationsachsenelement des Motors befestigt ist und eine Richtung eines Strahls verändert, der durch den Strahleingang in das Innere des Gehäuses eingeführt wird, um den eingeführten Strahl zu einem der Strahlausgänge zu führen. Eine Rotationsachse (zum Beispiel die später beschriebene Rotationsachse J) des Motors ist parallel zu einer optischen Achse des Strahls angeordnet, der durch den Strahleingang eingeführt wird, um den Strahl mit einem konstanten Winkel, unabhängig von einem Rotationswinkel um die Rotationsachse des Motors, zu dem Strahldrehteil zu führen. Jeder der Strahlausgänge ist in einer Richtung angeordnet, zu der die Richtung des Strahls durch den Strahldrehteil als Antwort auf eine Drehung des Rotationsachsenelements des Motors verändert wird. Der Speicher speichert eine im Voraus aufgenommene Winkelinformation über die Rotationsachse des Motors, die der Position von jedem der mehreren Strahlausgänge entspricht.
- (2) Der unter (1) beschriebene Strahlverteiler weist vorzugsweise einen Streulichtsensor (zum Beispiel die später beschriebene Fotodiode 5) auf, der bei einem der Strahlausgänge gestreutes Licht von einem reflektierten Strahl erfasst, der durch den Strahldrehteil in seiner Richtung verändert wurde. Die Winkelinformation in dem Speicher wird vorzugsweise so geändert, um einen durch den Streulichtsensor erfassten Wert zu minimieren, während der reflektierte Strahl zu einem der Strahlausgänge ausgegeben wird.
- (3) Bei dem unter (1) oder (2) beschriebenen Strahlverteiler ist vorzugsweise ein Temperaturschalter (zum Beispiel der später beschriebene Temperaturschalter 23) in Erweiterung einer optischen Achse eines eingeführten Strahls, der durch den Strahleingang in das Gehäuse eingeführt wird, und hinter dem Strahldrehteil installiert, und der Temperaturschalter ist vorzugsweise auf so eine Weise eingerichtet, dass durch An- oder Ausschalten des Temperaturschalters bestimmt wird, ob der Strahldrehteil verbrannt wurde oder nicht.
- (4) Der unter einem von (1) bis (3) beschriebene Strahlverteiler weist vorzugsweise einen Führungslaser (zum Beispiel die später beschriebene Führungslaserlichtquelle 22) auf, die einen sichtbaren Strahl (zum Beispiel den später beschriebenen sichtbaren Strahl 22a) oszilliert. Der Strahldrehteil weist vorzugsweise einen Dichroismus auf, durch den der Strahldrehteil einen eingeführten Strahl, der durch den Strahleingang in das Gehäuse eingeführt wird, reflektiert und der verursacht, dass der sichtbare Strahl hindurchgelangt. Der Führungslaser ist vorzugsweise auf so eine Weise eingerichtet, dass der durch den Führungslaser oszillierte sichtbare Strahl durch den Strahldrehteil gelangt, um sich in Übereinstimmung mit einer optischen Achse eines reflektierten Strahls zu bewegen.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ein Strahlverteiler bereitgestellt werden, der imstande ist, eine verminderte Reflexion zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 zeigt den Aufbau eines Strahlverteilers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
- 2 zeigt einen geneigten Reflektor des Strahlverteilers in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, gesehen in Richtung einer Drehachse; und
- 3 zeigt einen Eingangswinkel um einen Laserstrahleingang zu dem geneigten Reflektor in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform, der durch Drehung des geneigten Reflektors bestimmt bzw. festgelegt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt den Aufbau eines Strahlverteilers 1 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform. 2 zeigt einen geneigten Reflektor 21 des Strahlverteilers 1 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, gesehen in Richtung einer Rotationsachse J. 3 zeigt in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform einen Eingangswinkel von einem Laserstrahl, der zu dem durch Drehen des geneigten Reflektors 21 eingestellten geneigten Reflektor 21 geführt wird.
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Der Strahlverteiler 1 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist eine Einrichtung zum wahlweisen Umschalten eines Eingeführten Strahls (Laserstrahl, Laserlicht) auf eine beliebige von mehreren ausgangsseitigen optischen Fasern 102, nach dem der Strahl von einer nicht in den Zeichnungen gezeigten Lasereinrichtung ausgegeben wurde und dann durch eine eingangsseitige optische Faser 101 eingeführt wurde. Der durch den Strahlverteiler 1 gezielt umgeschaltete Laserstrahl wird dazu gebracht, sich durch die ausgangsseitige optische Faser 102 auszubreiten, die während der Laserbearbeitung zum Schweißen oder Schneiden verwendet wird.
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Wie in 1 gezeigt, schließt der Strahlverteiler 1 eine Strahldreheinheit 2, einen Strahleingang 3, zwei Strahlausgänge 4, zwei Fotodioden 5 (Streulichtsensor), einen Rotationsantriebsmotor 6 (Motor), eine Steuerung 8, einen Speicher 9 und einen Gehäusekörper 10 (Gehäuse) ein.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Gehäusekörper 10 mit einer zylindrischen Form ausgebildet. Der Gehäusekörper 10 weist eine kreisförmige obere Platte 110, eine zylindrische Umfangsplatte 120 und eine kreisförmige untere Platte 130 auf. Ein Laserstrahl gelangt durch das Innere des Gehäusekörpers 10. Der Gehäusekörper 10 nimmt zumindest die Strahldreheinheit 2 auf. Der Gehäusekörper 10 weist mehrere nicht in den Zeichnungen gezeigte Anbringöffnungen zum Anbringen korrespondierender Elemente des Strahlverteilers 1 auf (einen Strahleingang 3, zwei Strahlausgänge 4, einen Rotationsantriebsmotor 6).
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Der eine Strahleingang 3 ist an der oberen Platte 110 des Gehäusekörpers 10 angebracht. Ein von einer nicht in den Zeichnungen gezeigten Laserausgabeeinrichtung ausgegebener Laserstrahl wird als eingeführter Strahl durch die eingangsseitige optische Faser 101 in den Strahleingang 3 eingeführt.
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Die zwei Strahlausgänge 4 sind an der Umfangsplatte 120 des Gehäusekörpers 10 angebracht, sodass sie in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die ausgangsseitigen optischen Fasern 102 sind mit entsprechenden der zwei Strahlausgänge 4 verbunden. Ein Laserstrahl wird als Ausgangsstrahl gezielt von jedem der zwei Strahlausgänge 4 auf eine Weise ausgegeben, die von einer Richtung abhängt, in die eine durch den Rotationsantriebsmotor gedrehte Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21, der später beschrieben wird, gerichtet ist. Jeder der zwei Strahlausgänge 4 ist in einer Richtung angeordnet, in der ein Laserstrahl durch den geneigten Reflektor 21 als Antwort auf eine Drehung eines Rotationsachsenelements 62 des Rotationsantriebsmotors 6 in seiner Richtung verändert wird.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist der Rotationsantriebsmotor 6 an der unteren Platte 130 des Gehäusekörpers 10 angebracht. Der Rotationsantriebsmotor 6 schließt einen Motorkörper 61 und das Rotationsachsenelement 62 ein. Der Rotationsantriebsmotor 6 ist mit einem Servomotor ausgebildet und schließt einen eingebauten Positionsdetektor 7 ein (Positionserfassungseinrichtung). Der Positionsdetektor 7 erfasst eine Rotationsposition um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6. Der Positionsdetektor 7 kann in den Rotationsantriebsmotor 6 eingebaut sein. Alternativ muss der Rotationsdetektor 7 nicht in den Rotationsantriebsmotor 6 eingebaut sein, sondern kann mit dem Rotationsantriebsmotor 6 verbunden sein.
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Der Rotationsantriebsmotor 6 wird basierend auf einer Positionsinformation über eine durch den Positionsdetektor 7 erfassten Position durch eine später beschriebene Steuerung 8 gesteuert. Der Rotationsantriebsmotor 6 dreht das Rotationsachsenelement 62 um die Rotationsachse J, um die Strahldreheinheit 2 einschließlich des geneigten Reflektors 21 um die Rotationsachse J zu drehen.
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Das Rotationsachsenelement 62 erstreckt sich von dem Motorkörper 61 linear nach oben. Ein Spitzenabschnitt des Rotationsachsenelements 62 ist, gesehen in vertikaler Richtung, bei einer im Wesentlichen mittigen Position in dem Gehäusekörper 10 angeordnet. Das Rotationsachsenelement 62 ist um die Rotationsachse J drehbar. Die Rotationsachse J des Rotationsachsenelements 62 von dem Rotationsantriebsmotor 6 ist parallel zu einer optischen Achse eines Laserstrahls angeordnet, der durch den Strahleingang 3 eingeführt wird, um den Laserstrahl mit einem konstanten Winkel, unabhängig von einem Rotationswinkel um die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6, zu dem geneigten Reflektor 21 zu führen. Solange sich die Rotationsachse J des Rotationsachsenlements 62 parallel zu einer optischen Achse eines Laserstrahls erstreckt, der durch den Strahleingang 3 eingeführt wird, kann die Rotationsachse J mit der optischen Achse des Laserstrahls koaxial oder nicht koaxial sein.
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Die Strahldreheinheit 2 ist an dem Spitzenabschnitt des Rotationsachsenelements 62 von dem Rotationsantriebsmotor 6 befestigt. Die Strahldreheinheit 2 schließt den geneigten Reflektor 21 (Strahldrehteil), eine Führungslaserlichtquelle 22 (Führungslaser), einen Temperaturschalter 23 und ein Stützelement 24 ein. Der geneigte Reflektor 21, die Führungslaserlichtquelle 22 und der Temperaturschalter 23 werden durch das Stützelement 24 unterstützt. In Antwort auf eine Drehung des Rotationsachsenelements 62 des Rotationsantriebsmotors 6 dreht sich die Strahldreheinheit 2 einschließlich des geneigten Reflektors 21 und der Führungslaserlichtquelle 22 als eine Einheit um die Rotationsachse J.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Strahldreheinheit 2, die den später beschriebenen geneigten Reflektor 21 aufweist, an dem Spitzenabschnitt des Rotationsachsenelements 62 von dem Rotationsantriebsmotor 6 befestigt. Folglich bestimmt ein Rotationswinkel um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 direkt eine Richtung, in der ein Laserstrahl zu reflektieren ist. Um einen Laserstrahl in Richtung eines ausgewählten der Strahlausgänge 4 zu reflektieren, sollte ein Rotationswinkel dementsprechend mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert werden. Für eine hochgenaue Steuerung eines Rotationswinkels führt bei dieser Ausführungsform die später beschriebene Steuerung 8 eine Regelung aus, um einen Drehwinkel auf einen Zielwinkel unter Verwendung des Rotationsantriebsmotors 6 einzustellen, der mit dem Servomotor und dem Positionsdetektor 7 ausgebildet ist.
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Der geneigte Reflektor 21 reflektiert einen eingeführten Laserstrahl, der durch den Strahleingang 3 zu der Innenseite des Gehäusekörpers 10 eingeführt wird, um den eingeführten Laserstrahl zu einem ausgewählten der Strahlausgänge 4 zu führen, wodurch der Laserstrahl in seiner Richtung verändert wird. Die Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21 ist angeordnet, um sich in einem Winkel zu neigen, in dem ein eingeführter Strahl, der sich parallel zu der Rotationsachse J des Rotationsachsenelements 62 des Rotationsantriebsmotors 6 bewegt, in Richtung eines entsprechenden der Strahlausgänge 4 zu reflektieren ist.
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Die Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21 ist zu der Rotationsachse J geneigt. Eine Drehung des Rotationsachsenelements 62 des Rotationsantriebsmotors 6 um die Rotationsachse J verändert eine Umfangsrichtung, in der die Reflexionsfläche 21a ausgerichtet ist, wie in 3 gezeigt, wird der geneigte Reflektor 21 bei dieser Ausführungsform mit einem Neigungswinkel α zu der Rotationsachse J geneigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Rotationswinkel α des geneigten Reflektors 21 zum Beispiel auf 55° eingestellt. Jedoch ist der Neigungswinkel α nicht auf 45° beschränkt, sondern der Neigungswinkel α kann zum Beispiel passend auf eine geeignete Weise eingestellt werden, die von einer Position, in welcher der Strahlausgang 4 angeordnet ist, oder einer Richtung abhängt, in welcher der Strahlausgang 4 ausgerichtet ist.
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Während sich das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 dreht, ist bei dieser Ausführungsform ein Einführwinkel β um einen eingeführten Strahl, der zu dem geneigten Reflektor 21 geführt wird, unabhängig von einem Drehwinkel um das Rotationsachsenelement 62 konstant. Dies wird durch einen Vergleich unter Bezugnahme auf 3 zwischen einem Fall, in dem der geneigte Reflektor 21 bei einer ersten Rotationsposition angeordnet ist (der in 3 durch durchgezogenen Linien angedeutete, geneigte Reflektor 21) und einem Fall, beispielhaft erläutert, in dem der geneigte Reflektor 21 bei einer zweiten Rotationsposition angeordnet ist (der durch die gestrichelten Linien in 3 angedeutete geneigte Reflektor 21). Die erste Rotationsposition und die zweite Rotationsposition sind bezüglich eines Drehwinkels um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 um 180° zueinander versetzt.
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Wenn der geneigte Reflektor 21, wie in 3 gezeigt, bei der ersten Rotationsposition angeordnet ist (der durch durchgezogene Linien in 3 angedeutete geneigte Reflektor 21), wird ein eingeführter Strahl in dem Einführwinkel β zu der Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21 geführt. Wenn der geneigte Reflektor 21 bei der zweiten Rotationsposition angeordnet ist (der durch die gestrichelten Linien in 3 angedeutete geneigte Reflektor 21), wird, wie in dem Fall, in dem der geneigte Reflektor 21 bei der ersten Rotationsposition angeordnet ist, ein eingeführter Strahl in dem Einführwinkel β zu der Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21 geführt.
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Wie oben beschrieben, ist der Einführwinkel β, mit dem ein Strahl zu der Reflexionsfläche 21a des geneigten Reflektors 21 geführt wird, zwischen dem Fall, in dem der geneigte Reflektor 21 bei einer ersten Rotationsposition ist, und dem Fall, bei dem der geneigte Reflektor 21 bei der zweiten Rotationsposition ist, gleich. Der Einführwinkel α wird nicht durch eine Rotationsposition um den geneigten Reflektor 21 verändert.
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Der geneigte Reflektor 21 weist einen Dichroismus, beziehungsweise eine Zweifarbigkeit auf, mit dem der geneigte Reflektor 21 einen mit einem Infrarotstrahl ausgebildeten eingeführten Strahl reflektiert und verursacht, dass ein sichtbarer Strahl 22a hindurchgelangt. Bei dieser Ausführungsform wird ein mit Infrarotlicht ausgebildeter Laserstrahl vor dem geneigten Reflektor 21 emittiert, wogegen der sichtbare Strahl 22a, der durch die Führungslaserlichtquelle 22 oszilliert wird, hinter dem geneigten Reflektor 21 emittiert wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Führungslaserlichtquelle 22, gesehen in einer Richtung, in der sich ein auszugebender Strahl durch den geneigten Reflektor 21 bewegt, hinter dem geneigten Reflektor 21 angeordnet. Die Führungslaserlichtquelle 22 ist auf so eine Weise angeordnet, dass der sichtbare Strahl 22a, der durch die Führungslaserlichtquelle 22 oszilliert wird, durch den geneigten Reflektor 21 gelangt, um sich in Übereinstimmung mit der optischen Achse eines reflektierten Strahls zu bewegen. Die Führungslaserlichtquelle 22 führt den sichtbaren Strahl 22a von hinter dem geneigten Reflektor 21 zu dem geneigten Reflektor 21 ein. Hierdurch dient der sichtbare Strahl 22a, der von hinter dem geneigten Reflektor 21 durch die Führungslaserlichtquelle 22 emittiert wird, als Führungslicht, das sich in der gleichen Richtung bewegt, wie ein durch den geneigten Reflektor 21 in seiner Richtung veränderter reflektierter Strahl.
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Führungslicht wird aus dem folgenden Grund zu dem geneigten Reflektor 21 geführt. Ein Laserstrahl von einer Lichtquelle, um eine Ausgabe von 100 Watt oder mehr zu erzeugen, wird als Laserstrahl für eine Laserbearbeitung verwendet. Ein Laserstrahl für eine Laserbearbeitung weist eine Oszillationswellenlänge im Infrarotbereich auf, sodass der Laserstrahl visuell nicht erkannt werden kann. Hinsichtlich der Sicherheit ist der Durchgang eines Laserstrahls bei dieser Ausführungsform vorzugsweise visuell erkennbar, wobei ein reflektierter Infrarotstrahl und Führungslicht des sichtbaren Strahls 22a emittiert werden, um sich entlang der gleichen optischen Achse zu bewegen, um dadurch einen visuell erkennbaren Weg des reflektierten Strahls durch das Vorhandensein des Führungslichts zu ermöglichen.
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Der Temperaturschalter 23 ist in einer Erstreckungsrichtung der optischen Achse eines eingeführten Strahls, der durch den Strahleingang 3 in den Gehäusekörper eingeführt wird, und hinter dem geneigten Reflektor 21 installiert. Der Temperaturschalter 23 ist auf so eine Weise eingerichtet, dass durch An- oder Ausschalten des Temperaturschalters 23 bestimmt wird, ob der geneigte Reflektor 21 verbrannt wurde oder nicht.
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Wie in 1 gezeigt, ist jede der zwei Fotodioden 5 an einem entsprechenden der Strahlausgänge 4 vorgesehen. Die Fotodiode 5 ist ein Sensor, der Streulicht von einem reflektierten Strahl bei dem Strahlausgang 4 erfasst, der durch den geneigten Reflektor 21 in seiner Richtung verändert wurde.
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Gestreutes Licht von einem reflektierten Strahl liegt aufgrund einer Kollision eines Laserstrahls vor, zum Beispiel mit der ausgangsseitigen optischen Faser 102 des Strahlausgangs 4, die verursacht wird, wenn eine Kopplungseffizienz (ein Verhältnis eines Ausgangswerts eines Laserstrahls bei dem Strahlausgang 4 zu einem Eingangswert des Laserstrahls bei dem Strahleingang 3) durch eine Winkelabweichung von einem gewählten der Strahlausgänge 4, zum Beispiel aufgrund eines Montagefehlers des Rotationsantriebsmotors 6, vermindert ist. Die Fotodiode 5 erfasst solch gestreutes Licht von einem reflektierten Strahl.
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Die Steuerung 8 steuert einen Rotationswinkel um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6. Die Steuerung 8 steuert das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6, um den geneigten Reflektor 21 durch Ausrichten des geneigten Reflektors 21 in Richtung eines ausgewählten der Strahlausgänge 4 basierend auf einer in dem Speicher 9 gespeicherten Winkelinformation über die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6 in Rotationsrichtung zu einer vorbestimmten Reflexionsposition zu bewegen. Insbesondere übt die Steuerung 8 eine Regelung aus, um durch Verwenden des Rotationsantriebsmotors 6, der mit dem Servomotor und dem Positionsdetektor 7 ausgebildet ist, einen Rotationswinkel um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 auf einen Zielwinkel einzustellen. Zum Beispiel ist ein als Zielwinkel zu verwendender Winkel, der dazu vorgesehen ist, durch die Regelung erreicht zu werden, ein während der Herstellung bestimmter Wert, um eine maximale Kopplungseffizienz zu erreichen (ein Verhältnis eines Ausgabewerts von einem Laserstrahl bei dem Strahlausgang 4 zu einem Eingangswert des Laserstrahls bei dem Strahleingang 3). Ein Zielwinkel, der dazu vorgesehen ist, durch die Regelung erreicht zu werden, kann nach Auslieferung verändert werden.
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Die Steuerung 8 schließt einen Winkelinformationsveränderungsteil 81 ein. Der Winkelinformationsveränderungsteil 81 verändert eine Winkelinformation in dem Speicher 9, um einen durch die Fotodiode 5 erfassten Wert zu minimieren, während ein reflektierter Strahl zu dem Strahlausgang 4 ausgegeben wird. Basierend auf einem Wert über durch die Fotodiode 5 erfasstes gestreutes Licht ändert die Steuerung 8 auf diese Weise einen Zielwert, der dazu vorgesehen ist, durch die Regelung erreicht zu werden, um den erfassten Wert über das gestreute Licht zu minimieren. Dies ermöglicht es, eine Kopplungseffizienz auf einen optimalen Wert zu halten (ein Verhältnis eines Ausgabewerts von einem Laserstrahl bei dem Strahlausgang 4 zu einem Eingabewert des Laserstrahls bei dem Strahleingang 3), die zum Beispiel durch eine Winkelabweichung von einem ausgewählten der Strahlausgänge 4 aufgrund eines Montagefehlers des Rotationsantriebsmotors 6 reduziert sein kann.
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Der Speicher 9 speichert eine Rotationsposition um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6. Der Speicher 9 speichert Steuerungsprogramme zum Ausführen entsprechender Vorgänge des Strahlverteilers 1, vorbestimmte Parameter, etc.. Der Speicher 9 speichert eine zuvor aufgenommene Winkelinformation über die Rotationsachse J des Rotationsachsenelements 62 von dem Rotationsantriebsmotor 6, die zum Beispiel der Position von jedem der Strahlausgänge 4 entspricht. Die Winkelinformation über die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6, die in dem Speicher 9 gespeichert ist, wird durch den Winkelinformationsveränderungsteil 81 der Steuerung 8 verändert.
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Der Strahlverteiler 1 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Ausführung aufweist erreicht den folgenden Effekt. Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform schließt der Strahlverteiler 1 das Gehäuse 10 für einen Durchgang eines Laserstrahls, den mindestens einen Strahleingang 3, die zwei oder mehr Strahlausgänge 4, den Rotationsantriebsmotor 6 und den geneigten Reflektor 21 ein, der an dem Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 befestigt ist und die Richtung eines Laserstrahls ändert, der durch den Strahleingang 3 zu dem Inneren des Gehäusekörpers 10 eingeführt wird, um den eingeführten Laserstrahl so zu dem Strahlausgang 4 zu führen. Die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6 ist parallel zu einer optischen Achse des Laserstrahls angeordnet, der durch den Strahleingang 3 eingeführt wird, um den Laserstrahl unabhängig von einem Rotationswinkel um die Drehachse J des Rotationsantriebsmotors 6 in einem konstanten Winkel zu dem geneigten Reflektor 21 einzuführen. Der Strahlausgang 4 ist in einer Richtung angeordnet, zu welcher der Laserstrahl als Antwort auf eine Drehung des Rotationsachsenelements 62 von dem Rotationsantriebsmotor 6 durch den geneigten Reflektor 21 in seiner Richtung verändert wird. Der Speicher 9 speichert eine zuvor aufgezeichnete Winkelinformation über die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6, die der Position von jedem der Strahlausgänge 4 entspricht.
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Durch Anordnen der Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6 parallel zu einer optischen Achse eines Laserstrahls, der durch den Strahleingang 3 eingeführt wird, kann die Reflexion des Laserstrahls bei dem geneigten Reflektor 21 unabhängig von einem Rotationswinkel um das Rotationsachsenelement 62 des Rotationsantriebsmotors 6 auf einer konstanten Höhe gehalten werden. Folglich kann eine Verminderung der Reflexion eines Laserstrahls unterdrückt werden, um eine Verminderung des Energieverlustes des Laserstrahls zu ermöglichen.
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Der Speicher 9 speichert eine im Voraus aufgenommene Information über die Rotationsachse J des Rotationsantriebsmotors 6, die der Position von jedem der Strahlausgänge 4 entspricht. Selbst wenn zum Beispiel aufgrund eines Montagefehlers des Rotationsantriebsmotors 6 eine Winkelabweichung von einem ausgewählten der Strahlausgänge 4 verursacht wird, kann somit eine Kopplungseffizienz (ein Verhältnis eines Ausgabewerts von einem Laserstrahl bei dem Strahlausgang 4 zu einem Eingabewert des Laserstrahls bei dem Strahleingang 3) weiterhin bei einem optimalen Wert gehalten werden.
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Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform ist die Fotodiode 5 vorgesehen, die gestreutes Licht eines reflektierten Strahls bei dem Strahlausgang 4 erfasst, dessen Richtung durch den geneigten Reflektor 21 verändert wurde. Eine Winkelinformation in dem Speicher 9 wird verändert, um einen durch die Fotodiode 5 in einem Zustand, in dem der reflektierte Strahl zu dem Strahlausgang 4 ausgegeben wird, erfassten Wert zu minimieren. Selbst wenn eine Winkelabweichung von einem ausgewählten der Strahlausgänge 4 aufgrund zum Beispiel eines Montagefehlers des Rotationsantriebsmotors 6 verursacht wird, kann somit eine Kopplungseffizienz (ein Verhältnis eines Ausgabewerts von einem Laserstrahl bei dem Strahlausgang 4 zu einem Eingabewert des Laserstrahls bei dem Strahleingang 3) weiterhin basierend auf einem durch die Fotodiode 5 erfassten Wert über gestreutes Licht auf einem optimierten Wert gehalten werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Temperaturschalter 23 auf einer Verlängerung einer optischen Achse eines eingeführten Strahls, der durch den Strahleingang 3 in den Gehäusekörper 10 eingeführt wird, und hinter dem geneigten Reflektor 21 installiert. Der Temperaturschalter 23 ist auf so eine Weise eingerichtet, dass durch Ab- oder Anschalten des Temperaturschalters 23 bestimmt wird, ob der geneigte Reflektor 21 verbrannt wurde oder nicht. Auf diese Weise kann eine Verbrennung des geneigten Reflektors 21 bestimmt werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist der geneigte Reflektor 21 eingerichtet, einen Dichroismus aufzuweisen, durch den der geneigte Reflektor 21 einen eingeführten Strahl reflektiert und verursacht, dass der sichtbare Strahl 22a hindurchgelangt. Die Führungslaserlichtquelle 22 ist auf so eine Weise eingerichtet, dass der durch die Führungslaserlichtquelle 22 oszillierte sichtbare Strahl 22a durch den geneigten Reflektor 21 gelangt, um sich entlang der gleichen optischen Achse wie ein reflektierter Strahl zu bewegen. Auf diese Weise werden der eingeführte Strahl und das Führungslicht des sichtbaren Strahls 22a emittiert, um sich entlang der gleichen optischen Achse zu bewegen. Folglich kann ein Ausgangsstrahl zu der ausgangsseitigen optischen Faser 102 ausgegeben werden, während ein Durchgang eines Laserstrahls durch das Vorliegen des Führungslichts von dem sichtbaren Strahl 22a erkennbar ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Vielfältige Änderungen oder Abwandlungen sind ebenso durch die vorliegende Erfindung abgedeckt, solange solche Änderungen oder Abwandlungen in einen Bereich fallen, in dem die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann.
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Zum Beispiel sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform zwei Strahlausgänge 4 vorgesehen. Jedoch ist das nicht die einzige Anzahl von Strahlausgängen 4, sondern es können drei oder mehr Strahlausgänge 4 vorgesehen sein.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können ein oder mehrere optische Elemente zum Verändern der Richtung eines eingeführten Strahls zwischen dem Strahleingang 3 und dem geneigten Reflektor 21 (Strahldrehteil) vorgesehen sein.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Streulichtsensor durch eine Fotodiode ausgebildet. Jedoch ist der Streulichtsensor nicht auf eine Fotodiode beschränkt, sondern kann mit einem anderen Element als eine Fotodiode ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Strahlverteiler
- 3:
- Strahleingang
- 4:
- Strahlausgang
- 5:
- Fotodiode (Streulichtsensor)
- 6:
- Rotationsantriebsmotor (Motor)
- 7:
- Positionsdetektor (Positionserfassungseinrichtung)
- 8:
- Steuerung
- 9:
- Speicher
- 10:
- Gehäusekörper (Gehäuse)
- 21:
- geneigter Reflektor (Strahldrehteil)
- 22:
- Führungslaserlichtquelle (Führungslaser)
- 22a:
- sichtbarer Strahl
- 23:
- Temperaturschalter
- 62:
- Rotationsachsenelement
- J:
- Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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