DE102017218690A1

DE102017218690A1 - Strahlverteiler

Info

Publication number: DE102017218690A1
Application number: DE102017218690.9A
Authority: DE
Inventors: Munekazu Matsuda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN107966809A; JP2018066853A; US20180104769A1; US10279427B2; DE102017218690B4; JP6306659B1; CN107966809B

Abstract

Ein geradliniger Strahlverteiler, der die Sichtbarkeit von sichtbarem Licht, das von einem Führungslaser emittiert wird, aufrechterhalten kann, ist vorgesehen. In einem Strahlverteiler 1 hat eine Strahlrichtungsänderungseinheit 8 eine dichroitische Eigenschaft, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit einen einfallenden Strahl reflektiert und ein sichtbares Licht 23 durchlässt. Ein Führungslaser 9 ist so angeordnet, dass er sich mit einer Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 in einer optischen Achsenrichtung des einfallenden Strahls 21 bewegt, wenn das sichtbare Licht 23 oszilliert, so dass das sichtbare Licht 23 durch die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 hindurchtritt und die optische Achse davon identisch mit einem Reflexionsstrahl 22 ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlverteiler, der an einer Bearbeitungsvorrichtung montiert ist, die Laserlicht (Infrarotstrahlen) von einer Laserlichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 100 W oder höher oszilliert, um eine Laserbearbeitung wie Schneiden oder Schweißen durchzuführen.
Stand der Technik
Bei einem herkömmlichen Strahlverteiler dieses Typs ist eine Technik, die ein Verfahren (im Folgenden als „geradliniges Verfahren“ bezeichnet) verwendet, bei dem ein Totalreflexionsspiegel entlang einer optischen Achse eines einfallenden Strahls parallel bewegt wird, um eine Laserlichtquelle effektiv zu nutzen und bei dem ein Totalreflexionsspiegel nach dem Einfangen eines Laserlichts, das von einer Laserlichtquelle aus einer Einspeisungsfaser (zum Beispiel einer optischen Faser) oszilliert wird, geeignet parallel verschoben wird, wodurch das Laserlicht in eine Vielzahl von Prozessfasern verzweigt wird (z.B. optische Fasern), vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 bis 4).
Darüber hinaus ist es, da eine Oszillationsfrequenz dieser Laserlichtquelle in einem Infrarotbereich von 900nm oder höher liegt, mit dem bloßen Auge nicht möglich, festzustellen, wo sich das Laserlicht fortbewegt. Infolgedessen wird im Allgemeinen ein Führungslaser für sichtbares Licht in einer Laserlichtquelle mit einer Ausgangsleistung von 100 W oder höher angebracht, und sichtbares Licht wird als Führungslicht von diesem Führungslaser entlang des gleichen Pfads wie das Laserlicht emittiert, so dass es mit bloßem Auge möglich ist, festzustellen, wo sich Laserlicht in einem Infrarotbereich fortbewegt.

Patentdokument 1: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H06-344170
Patentdokument 2: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2010-139991
Patentdokument 3: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H11-142786
Patentdokument 4: ungeprüfte Japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentlichungsnummer S63-85212

Darstellung der Erfindung
In einem Strahlverteiler werden jedoch verschiedene optische Komponenten wie eine Kollimatorlinse, die von einer Einspeisungsfaser emittiertes Laserlicht zu parallelem Licht konvertiert, ein Reflexionsspiegel, der Laserlicht reflektiert, und eine Fokuslinse, die Laserlicht zu einer Prozessfaser sammelt, verwendet. Eine AR-Beschichtung (ein Antireflexionsfilm) oder eine HR-Beschichtung (ein hochreflektierender Film) ist auf diesen optischen Komponenten ausgebildet, um Licht mit der Wellenlänge des Laserlichts zu transmittieren oder zu reflektieren. Eine solche Beschichtung ist auf die Wellenlänge (den Infrarotbereich) von Laserlicht optimiert, wobei im sichtbaren Licht im Allgemeinen ein Leistungsverlust von mehreren Prozent pro Oberfläche auftritt.
Aus diesem Grund gibt es einen Nachteil, dass die Ausgangsleistung des sichtbaren Lichts, das von dem Führungslaser emittiert wird, abnimmt, wenn es durch eine optische Komponente hindurchtritt, und die Sichtbarkeit verschlechtert sich. Insbesondere ist diese Unannehmlichkeit bemerkenswert, wenn eine große Anzahl von optischen Komponenten in einem Gehäuse enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein derartiges Problem gemacht, eine Aufgabe davon ist es, einen geradlinigen Strahlverteiler bereitzustellen, der in der Lage ist, die Sichtbarkeit von sichtbarem Licht aufrechtzuerhalten, das von einem Führungslaser emittiert wird.

(1) Ein Strahlverteiler (z.B. ein später beschriebener Strahlverteiler 1), weist auf: ein Gehäuse (z.B. ein später beschriebenes Gehäuse 2), durch das ein Strahl hindurchgeht; eine oder mehrere Strahleinfallsöffnungen (z.B. eine später beschriebene Strahleinfallsöffnung 3); eine oder mehrere Strahlaustrittsöffnungen (z.B. eine später beschriebene Strahlaustrittsöffnung 5); eine Strahlrichtungsänderungseinheit (z.B. eine später beschriebene Strahlrichtungsänderungseinheit 8), die eine Richtung eines Strahls ändert, der von der Strahleinfallsöffnung in das Gehäuse einfällt, so dass der Strahl zu der Strahlaustrittsöffnung geführt wird; eine erste Antriebsvorrichtung (z.B. eine später beschriebene erste Antriebsvorrichtung 10), welche die Strahlrichtungsänderungseinheit in einer optischen Achsenrichtung eines einfallenden Strahls (z.B. ein später beschriebener einfallender Strahl 21) bewegt; eine Positionserfassungsvorrichtung (z.B. eine später beschriebene Positionserfassungsvorrichtung 13), die eine Position der Strahlrichtungsänderungseinheit erfasst; eine Steuervorrichtung (z.B. eine später beschriebene Steuervorrichtung 15), welche die erste Antriebsvorrichtung steuert; eine Aufzeichnungsvorrichtung (z.B. eine später beschriebene Aufzeichnungsvorrichtung 16), die eine Positionsinformation einer Position der Positionserfassungsvorrichtung aufzeichnet; und einen Führungslaser (z.B. einen später beschriebenen Führungslaser 9), der ein sichtbares Licht (z.B. das später beschriebene sichtbare Licht 23) oszilliert, wobei die Steuervorrichtung die erste Antriebsvorrichtung auf der Grundlage eines Signals von der Positionserfassungsvorrichtung steuert und die Strahlrichtungsänderungseinheit in eine Position entsprechend der durch die Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichneten Positionsinformation in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls bewegt, so dass der einfallende Strahl von der Strahlrichtungsänderungseinheit reflektiert wird und ein Reflexionsstrahl (z.B. ein später beschriebener Reflexionsstrahl 22) zu der Strahlaustrittsöffnung geführt wird, wobei die Strahlrichtungsänderungseinheit eine dichroitische Eigenschaft aufweist, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit den einfallenden Strahl reflektiert und das sichtbare Licht durchlässt, und der Führungslaser so angeordnet ist, dass er sich mit der Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls bewegt, wenn das sichtbare Licht oszilliert wird, so dass das sichtbare Licht die Strahlrichtungsänderungseinheit durchläuft und eine optische Achse davon identisch mit einer optischen Achse des Reflexionsstrahls ist.
(2) In dem Strahlverteiler nach (1), weist der Strahlverteiler einen Streulichtsensor (z.B. eine später beschriebene Fotodiode 17) auf, der ein Streulicht des Reflexionsstrahls in der Strahlaustrittsöffnung erfasst, und die Positionsinformation der Aufzeichnungsvorrichtung kann auf einen solchen Wert geändert werden, so dass ein Erfassungswert des Streulichtsensors in einem Zustand minimiert wird, in dem der Reflexionsstrahl aus der Strahlaustrittsöffnung austritt.
(3) In dem Strahlverteiler nach (1) oder (2) kann der Strahlverteiler eine zweite Antriebsvorrichtung aufweisen, welche die Strahlrichtungsänderungseinheit in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Strahls antreibt.
(4) In dem Strahlverteiler nach einem von (1) bis (3), können eine oder mehrere optische Komponenten, welche die Richtung des einfallenden Strahls ändern, zwischen der Strahleinfallsöffnung und der Strahlrichtungsänderungseinheit vorgesehen sein.
(5) In dem Strahlverteiler nach einem von (1) bis (4), kann ein Temperaturschalter (z.B. ein später beschriebener Temperaturschalter 14) an einer Rückseite der Strahlrichtungsänderungseinheit an einer Verlängerungslinie der optischen Achse des einfallenden Strahls vorgesehen sein, so dass auf der Grundlage des Ein-/Ausschaltens des Temperaturschalters bestimmt wird, ob die Strahlrichtungsänderungseinheit verbrannt ist.
(6) In dem Strahlverteiler nach einem von (1) bis (5), wobei ein elastisches Element (z.B. eine später beschriebene Schraubenfeder 18) zwischen dem Gehäuse und der Strahlrichtungsänderungseinheit angeordnet ist, und ein Stoppelement (z.B. das später beschriebene Stoppelement 19) vorgesehen ist, um die Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit so einzuschränken, dass bei einer Antriebskraft zum Antreiben der ersten Antriebsvorrichtung die Strahlrichtungsänderungseinheit durch die elastische Kraft des elastischen Elements in die Position des Stoppelements bewegt werden kann.
(7) In dem Strahlverteiler nach einem von (1) bis (6), kann die erste Antriebsvorrichtung eine Kugelumlaufspindel (z.B. eine später beschriebene Kugelumlaufspindel 11) und einen Motor (z.B. der später beschriebene Motor 12) aufweisen.
(8) Indem Strahlverteiler nach einem von (1) bis (6), kann die erste Antriebsvorrichtung einen Linearmotor aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, da die Strahlrichtungsänderungseinheit dem Führungslaser eines geradlinigen Strahlverteilers hinzugefügt wird, möglich, die Anzahl von optischen Komponenten zu minimieren, durch die sichtbares Licht, das von dem Führungslaser emittiert wird, hindurchtritt. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Ausgangsleistung des sichtbaren Lichts zu unterdrücken und die Sichtbarkeit aufrechtzuerhalten.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Strahlverteilers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Strahlverteilers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das den Zustand während des Betriebs eines Strahlverteilers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Diagramm, das den Zustand während eines Notfalls des Strahlverteilers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der zweiten und nachfolgenden Ausführungsformen werden die gleichen Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Strahlverteilers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein geradliniger Strahlverteiler 1 ein Gehäuse 2, eine Strahleinfallsöffnung 3, zwei Strahlaustrittsöffnungen 5 (eine erste Strahlaustrittsöffnung 5A und eine zweite Strahlaustrittsöffnung 5B), eine Kollimatorlinse 6, ein Stützelement 7, eine Strahlrichtungsänderungseinheit 8, einen Führungslaser 9, eine erste Antriebsvorrichtung 10, eine Positionserfassungsvorrichtung 13, eine Steuervorrichtung 15 und eine Aufzeichnungsvorrichtung 16. Ferner weist die erste Antriebsvorrichtung 10 eine Kugelumlaufspindel 11 und einen Motor 12 auf.
Hier verläuft, wie in 1 gezeigt, ein Laserbearbeitungsstrahl (ein Infrarotstrahl), der von einer Laserlichtquelle (nicht dargestellt) oszilliert wird, durch das Gehäuse 2. Die Kollimatorlinse 6 wandelt einen von der Strahleinfallsöffnung 3 einfallenden Strahl in paralleles Licht um. Die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 und der Führungslaser 9 sind integral an dem Stützelement 7 angebracht. Die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 ändert die Richtung des Strahls, der von der Strahleinfallsöffnung 3 in das Gehäuse 2 einfällt, um zu der Strahlaustrittsöffnung 5 geführt zu werden.
Der Führungslaser 9 oszilliert ein sichtbares Licht 23. Die erste Antriebsvorrichtung 10 bewegt das Stützelement 7, an dem die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 und der Führungslaser 9 in einer optischen Achsenrichtung (eine X-Richtung) des einfallenden Strahls angebracht sind. Die Positionserfassungsvorrichtung 13 erfasst die Position der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 und gibt eine aktuelle Positionsinformation an die Steuerungsvorrichtung 15 aus. Die Steuerungsvorrichtung 15 liefert Strom an den Motor 12, um die erste Antriebsvorrichtung 10 zu steuern. Die Aufzeichnungsvorrichtung 16 zeichnet Positionsinformationen über die Position der Positionserfassungsvorrichtung 13 auf und gibt eine Zielwinkelinformation an die Steuervorrichtung 15 aus.
Darüber hinaus ist dieser Strahlverteiler 1 so ausgestaltet, dass die Steuervorrichtung 15 die erste Antriebsvorrichtung 10 auf der Grundlage eines Signals von der Positionsdetektionsvorrichtung 13 steuert, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 in eine Position entsprechend der Positionsinformation bewegt wird. In der Aufnahmeeinrichtung 16 wird in Richtung der optischen Achse der einfallende Strahl 21 über das Stützelement 7 aufgenommen, wodurch der einfallende Strahl 21 von der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 reflektiert wird und ein Reflexionsstrahl 22 zu der Strahlaustrittsöffnung 5 geführt wird.
Ferner weist die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 eine dichroitische Eigenschaft auf, dass die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 den einfallenden Strahl (den Infrarotstrahl) reflektiert und das sichtbare Licht 23 durchlässt. Der Führungslaser 9 ist derart angeordnet, dass, wenn der Führungslaser 9 das sichtbares Licht 23 oszilliert, bewegt sich der Führungslaser 9 mit der Bewegung der Strahlrichtungsveränderungseinheit 8 in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls 21, so dass das sichtbare Licht 23 durch die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 hindurchtritt und die optische Achse davon zur optischen Achse des Reflexionsstrahls 22 identisch ist.
Wenn Licht zu der ersten Strahlaustrittsöffnung 5A unter Verwendung dieses Strahlverteilers 1 geführt wird, wird der Motor 12 angetrieben, um die Kugelumlaufspindel 11 auf der Grundlage eines Befehls von der Steuervorrichtung 15 zu drehen, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 an einem eine vorbestimmte Position (eine Position, die der Strahlaustrittsöffnung 5A zugewandt ist) über das Stützelement 7, wie durch eine durchgezogene Linie in 1 gezeigt ist, positioniert wird. Dadurch wird der einfallende Strahl 21, der von der Strahleinfallsöffnung 3 einfällt, von der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 reflektiert und zu der ersten Strahlaustrittsöffnung 5A geführt.
In diesem Fall wird, da die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 das sichtbare Licht 23 durchlässt, das von dem Führungslaser 9 oszillierte sichtbare Licht 23 zu der ersten Strahlaustrittsöffnung 5A in einem Zustand geführt, in dem die optische Achse davon identisch mit der optischen Achse des Reflexionsstrahls 22 nach dem Durchgang durch die Strahlrichtungsveränderungseinheit 8 ist. Dieses sichtbare Licht 23 ermöglicht es dem Benutzer, festzustellen, wo sich der Reflexionsstrahl 22 mit bloßem Auge fortbewegt.
Ferner tritt das sichtbare Licht 23 nur durch die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 hindurch, während das sichtbare Licht 23 sich von dem Führungslaser 9 ausbreitet, um die erste Strahlaustrittsöffnung 5A zu erreichen. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Ausgangsleistung des sichtbaren Lichts 23 zu unterdrücken, die aus dem sichtbaren Licht 23 resultiert, das durch eine Vielzahl von optischen Komponenten (die Kollimatorlinse 6 und dergleichen) hindurchtritt, und die Sichtbarkeit aufrechtzuerhalten.
Wenn Licht zu der zweiten Strahlaustrittsöffnung 5B geführt wird, wird der Motor 12 angetrieben, um die Kugelumfangsspindel 11 auf der Grundlage eines Befehls von der Steuervorrichtung 15 zu drehen, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 an einer vorbestimmten Position (eine Position, die der zweiten Strahlaustrittsöffnung 5B zugewandt ist) über das Stützelement 7, wie es durch eine Zweipunkt-Strich-Linie in 1 angezeigt ist, positioniert wird. Dadurch wird der einfallende Strahl 21, der von der Strahleinfallsöffnung 3 einfällt, von der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 reflektiert und zu der zweiten Strahlaustrittsöffnung 5B als der Reflexionsstrahl 22 geführt.
In diesem Fall wird das sichtbare Licht 23, das von dem Führungslaser 9 oszilliert wird, zu der zweiten Strahlaustrittsöffnung 5B in einem Zustand, in dem die optische Achse davon mit der optischen Achse des Reflexionsstrahls 22 identisch ist, nachdem es die Strahlrichtungsänderung durchlaufen hat, geführt. Infolgedessen ermöglicht es das sichtbare Licht 23 dem Benutzer festzustellen, wo sich der Reflexionsstrahl 22 mit bloßem Auge fortbewegt.
Ferner tritt das sichtbare Licht 23 nur durch die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 hindurch, während das sichtbare Licht 23 sich vom Führungslaser 9 fortbewegt um die zweite Strahlaustrittsöffnung 5B zu erreichen. Daher ist es möglich, eine Abnahme der Ausgangsleistung des sichtbaren Lichts 23 zu unterdrücken, die aus dem sichtbaren Licht 23 resultiert, das durch eine Vielzahl von optischen Komponenten hindurchtritt, und die Sichtbarkeit aufrechtzuerhalten.
Wie oben beschrieben, ist es bei dem geradlinigen Strahlverteiler 1 möglich, die Anzahl der optischen Komponenten zu minimieren, durch die das von dem Führungslaser 9 emittierte sichtbare Licht 23 hindurchtritt, ungeachtet der Position der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 (da das sichtbare Licht 23 nur die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 durchläuft), ist es möglich, eine Abnahme der Ausgangsleistung des sichtbaren Lichts 23 zu unterdrücken und die Sichtbarkeit aufrechtzuhalten.
Da ferner der Führungslaser 9 und die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 integriert sind, ist es möglich, die Ausgestaltung des Strahlverteilers 1 zu vereinfachen und die Wartung des Führungslasers 9 zu verbessern, der eine Komponente mit einer endlichen Lebensdauer ist.
Da außerdem die erste Antriebsvorrichtung 10 die Kugelumlaufspindel 11 und den Motor 12 aufweist, ist es möglich, die Position der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 mit hoher Genauigkeit zu steuern, wenn ein Strahl verteilt wird.
Zweite Ausführungsform
2 ist ein Diagramm, das eine Ausgestaltung eines Strahlverteilers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 2 gezeigt, ist in diesem Strahlverteiler 1 eine Photodiode 17 als ein Streulichtsensor, der Streulicht eines Reflexionsstrahls 22 in der Strahlaustrittsöffnung 5 erfasst, in jeder Strahlaustrittsöffnung 5 vorgesehen, und die Positionsinformation der Aufzeichnungsvorrichtung 16 wird auf einen solchen Wert geändert, dass der Erfassungswert der Fotodiode 17 in einem Zustand minimiert wird, in dem der Reflexionsstrahl 22 aus der Strahlaustrittsöffnung 5 austritt. Da die anderen Komponenten grundsätzlich denen der ersten Ausführungsform ähneln, werden die gleichen Elemente werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Daher liefert die zweite Ausführungsform die gleichen Betriebseffekte wie jene der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus ist es in der zweiten Ausführungsform möglich, da die Anwesenheit einer Positionsverschiebung der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 auf der Grundlage der Erfassung von gestreutem Licht bestimmt wird, die Positionsverschiebung automatisch zu korrigieren, selbst wenn eine Positionsverschiebung von der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 aufgrund des Antriebs der ersten Antriebsvorrichtung 10 auftritt. Als Ergebnis ist es möglich, eine Abnahme der Kopplungseffizienz (den Prozentsatz der Ausgangsleistung von Laserlicht an der Strahlaustrittsöffnung 5 zu der Ausgangsleistung des Laserlichts an der Strahleinfallöffnung 3) aufgrund einer Positionsverschiebung der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 zu unterdrücken.
Dritte Ausführungsform
3 ist ein Diagramm, das den Zustand während des Betriebs eines Strahlverteilers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 4 ist ein Diagramm, das den Zustand während eines Notfalls des Strahlverteilers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In den 3 und 4 sind die Steuervorrichtung 15 und die Aufzeichnungsvorrichtung 16 nicht dargestellt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist in diesem Strahlverteiler 1 eine Schraubenfeder 18 als ein elastisches Element zwischen dem Gehäuse 2 und der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 angeordnet, und ein Stoppelement (ein Stopper) 19, der die Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 begrenzt, ist vorgesehen. Gummi, ein Stoßdämpfer und dergleichen werden vorzugsweise als Stoppelement 19 verwendet, um einen Stoß zu mildern, wenn die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 stoppt. Wenn die Antriebskraft zum Antreiben der ersten Antriebsvorrichtung 10 aufgrund eines Ausfalls der ersten Antriebsvorrichtung 10 oder der Steuervorrichtung 15 und aus anderen Gründen unterbrochen ist, ist die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 ausgestaltet, um sich bis zu der Position des Stoppelements 19 mittels der elastischen Kraft der Schraubenfeder 18 zu bewegen. Ferner, wie in 4 gezeigt, ist ein Strahlabsorber 20 in dem Gehäuse 2 in einer Bewegungsrichtung des Reflexionsstrahls 22 angeordnet, wenn sich die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 an der Position des Stoppelements 19 befindet. Da die anderen Komponenten im Wesentlichen denen der ersten Komponente ähnlich sind, werden in der Ausführungsform die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung davon wird weggelassen.
Daher bietet die dritte Ausführungsform die gleichen Betriebseffekte wie die der ersten Ausführungsform. Zusätzlich dazu kann in der dritten Ausführungsform in einer Notfallsituation, in der die Antriebskraft zum Antreiben der ersten Antriebsvorrichtung 10 unterbrochen ist, die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 durch die Funktionen der Schraubenfeder 18 und des Stoppelements 19 bewegt werden und der Reflexionsstrahl 22 kann von dem Strahlabsorber 20 absorbiert werden. Aufgrund dessen tritt kein Strahl aus dem Strahlverteiler 1 aus, wodurch es möglich ist, die Sicherheit während des Notfalls des Strahlverteilers 1 zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste bis dritte Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen und Verbesserungen innerhalb eines Bereichs, in dem das Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, fallen in die vorliegende Erfindung.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wurde der geradlinige Strahlverteiler 1 mit der ersten Antriebsvorrichtung 10, die das Stützelement 7 mit der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 und dem daran montierten Führungslaser 9 in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls 21 bewegt, beschrieben. Zusätzlich zu diesem Strahlverteiler 1 kann jedoch eine zweite Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Strahls 21 antreibt. Da die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 auf einer zweidimensionalen Ebene bewegt werden kann, ist es möglich, zuzulassen, dass ein Strahl, der von einer der mehreren Strahleinfallsöffnungen 3 einfällt, aus irgendeinem der Vielzahl von Strahlaustrittsöffnungen 5 austritt.
In diesem Fall ist die zweite Antriebsvorrichtung nicht notwendigerweise separat von der ersten Antriebsvorrichtung 10 vorgesehen. Wenn beispielsweise die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 an einem XY-Tisch (nicht dargestellt) montiert ist, der sowohl als die erste Antriebsvorrichtung 10, als auch die zweite Antriebsvorrichtung dient, ist es möglich, die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung zu bewegen.
In der ersten bis dritten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem nur die Kollimatorlinse 6 zwischen der Strahleinfallsöffnung 3 und der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 (auf der optischen Achse des einfallenden Strahls 21) vorgesehen ist. Jedoch kann eine optische Komponente (zum Beispiel ein Totalreflexionsspiegel, ein Prisma und dergleichen), welche die Richtung des einfallenden Strahls 21 ändert, zwischen der Strahleinfallsöffnung 3 und der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 vorgesehen sein. In diesem Fall ist es möglich, die Verbindungsrichtung einer mit der Strahleinfallsöffnung 3 verbundenen Zuführungsfaser zu ändern und die Bequemlichkeit des Strahlverteilers 1 zu verbessern, da die Richtung des einfallenden Strahls 21 durch die optische Komponente geändert werden kann.
In der ersten Ausführungsform kann, wie durch eine Zweipunkt-Strich-Linie in 1 gezeigt, ein Temperaturschalter 14 an einer Rückseite der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 an einer Verlängerungslinie der optischen Achse des einfallenden Strahls 21 vorgesehen sein, so dass auf der Grundlage des Ein-/Ausschaltens des Temperaturschalters 14 bestimmt werden kann, ob die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 verbrannt ist. Dadurch ist es möglich, ein Verbrennen der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 leicht zu erfassen.
In der zweiten und dritten Ausführungsform kann natürlich der Temperaturschalter 14 ähnlich vorgesehen sein, so dass ein Verbrennen der Strahlrichtungsänderungseinheit 8 leicht erfasst werden kann.
Obwohl in der ersten bis dritten Ausführungsform die erste Antriebsvorrichtung 10 mit der Kugelumlaufspindel 11 und dem Motor 12 beschrieben wurde, kann die erste Antriebsvorrichtung 10 mit den anderen Komponenten verwendet werden. Zum Beispiel kann die erste Antriebsvorrichtung 10 einschließlich eines Linearmotors verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Strahlrichtungsänderungseinheit 8 unter Verwendung des Linearmotors bei einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben, wenn ein Strahl verteilt wird.
In der ersten bis dritten Ausführungsform kann der Reflexionsstrahl 22 durch eine Fokuslinse (nicht dargestellt) gesammelt und dann zu der Strahlaustrittsöffnung 5 geführt werden.
Obwohl in der dritten Ausführungsform ein Fall beschrieben wurde, bei dem die Schraubenfeder 18 als das elastische Element verwendet wird, kann anstelle der Schraubenfeder 18 eine Konstantlastfeder oder dergleichen verwendet werden.
In der dritten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem der Strahlabsorber 20 in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, um die Sicherheit während eines Notfalls des Strahlverteilers 1 zu verbessern. Jedoch kann ein Temperaturschalter anstelle von oder zusätzlich zu dem Strahlabsorber 20 verwendet werden, so dass das Auftreten einer Unterbrechung der Antriebskraft zu der ersten Antriebsvorrichtung 10, ein Versagen der ersten Antriebsvorrichtung 10 oder dergleichen durch den Temperaturschalter erfasst wird.
Bezugszeichenliste

1: Strahlverteiler
2: Gehäuse
3: Strahleinfallsöffnung
5: Strahlaustrittsöffnung
8: Strahlrichtungsänderungseinheit
9: Führungslaser
10: erstes Antriebsvorrichtung
11: Kugelumlaufspindel
12: Motor
13: Positionserfassungsvorrichtung
14: Temperaturschalter
15: Steuervorrichtung
16: Aufzeichnungsvorrichtung
17: Fotodiode (Streulichtsensor)
18: Schraubenfeder (Elastisches Element)
19: Stoppelement
21: einfallender Strahl
22: Reflexionsstrahl
23: Sichtbares Licht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H06344170 [0003]
JP 2010139991 [0003]
JP H11142786 [0003]
JP S6385212 [0003]

Claims

Strahlverteiler (1), aufweisend: ein Gehäuse (2), durch das ein Strahl hindurchgeht; eine oder mehrere Strahleinfallsöffnungen (3); eine oder mehrere Strahlaustrittsöffnungen (5); eine Strahlrichtungsänderungseinheit (8), die eine Richtung eines Strahls ändert, der von der Strahleinfallsöffnung (3) in das Gehäuse (2) einfällt, so dass der Strahl zu der Strahlaustrittsöffnung (5) geführt wird; eine erste Antriebsvorrichtung (10), welche die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) in einer optischen Achsenrichtung eines einfallenden Strahls (21) bewegt; eine Positionserfassungsvorrichtung (13), die eine Position der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) erfasst; eine Steuervorrichtung (15), welche die erste Antriebsvorrichtung (10) steuert; eine Aufzeichnungsvorrichtung (16), die eine Positionsinformation einer Position der Positionserfassungsvorrichtung (13) aufzeichnet; und einen Führungslaser (9), der ein sichtbares Licht (23) oszilliert, wobei die Steuervorrichtung (15) die erste Antriebsvorrichtung (10) auf der Grundlage eines Signals von der Positionserfassungsvorrichtung (13) steuert und die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) in eine Position entsprechend der durch die Aufzeichnungsvorrichtung (16) aufgezeichneten Positionsinformation in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls (21) bewegt, so dass der einfallende Strahl (21) von der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) reflektiert wird und ein Reflexionsstrahl (22) zu der Strahlaustrittsöffnung geführt wird (5), wobei die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) eine dichroitische Eigenschaft aufweist, so dass die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) den einfallenden Strahl (21) reflektiert und das sichtbare Licht (23) durchlässt, und der Führungslaser (9) so angeordnet ist, dass er sich mit der Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) in Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls (21) bewegt, wenn das sichtbare Licht (23) oszilliert wird, so dass das sichtbare Licht (23) die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) durchläuft und eine optische Achse davon identisch mit einer optischen Achse des Reflexionsstrahls (22) ist.
Strahlverteiler (1) nach Anspruch 1, wobei der Strahlverteiler (1) einen Streulichtsensor (17) aufweist, der ein Streulicht des Reflexionsstrahls (22) in der Strahlaustrittsöffnung (5) erfasst, und die Positionsinformation der Aufzeichnungsvorrichtung (16) auf einen solchen Wert geändert wird, so dass ein Erfassungswert des Streulichtsensors (17) in einem Zustand minimiert wird, in dem der Reflexionsstrahl (22) aus der Strahlaustrittsöffnung (5) austritt.
Strahlverteiler (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Strahlverteiler (1) eine zweite Antriebsvorrichtung aufweist, welche die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Strahls antreibt.
Strahlverteiler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine oder mehrere optische Komponenten, welche die Richtung des einfallenden Strahls (21) ändern, zwischen der Strahleinfallsöffnung (3) und der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) vorgesehen sind.
Strahlverteiler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Temperaturschalter (14) an einer Rückseite der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) an einer Verlängerungslinie der optischen Achse des einfallenden Strahls (21) vorgesehen ist, so dass auf der Grundlage des Ein-/Ausschaltens des Temperaturschalters (14) bestimmt wird, ob die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) verbrannt ist.
Strahlverteiler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein elastisches Element (18) zwischen dem Gehäuse (2) und der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) angeordnet ist, und ein Stoppelement (19) vorgesehen ist, um die Bewegung der Strahlrichtungsänderungseinheit (8) so einzuschränken, dass bei einer Antriebskraft zum Antreiben der ersten Antriebsvorrichtung (10) die Strahlrichtungsänderungseinheit (8) durch die elastische Kraft des elastischen Elements (18) in die Position des Stoppelements (19) bewegt wird.
Strahlverteiler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Antriebsvorrichtung (10) eine Kugelumlaufspindel (11) und einen Motor (12) aufweist.
Strahlverteiler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Antriebsvorrichtung (10) einen Linearmotor aufweist.