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Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasergerät, welches mehrere Laserdioden umfasst, und betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine.
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Hintergrund
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Ein Lasergerät, welches mehrere Laserdioden umfasst, kann, verglichen mit dem Fall, in welchem ein Laserstrahl durch eine einzige Laserdiode ausgegeben wird, eine höhere Ausgabeleistung erzeugen, indem die von den verschiedenen Laserdioden emittierten Laserstrahlen gekoppelt werden. In einem Lasergerät, welches als direkter Diodenlaser (DDL) bezeichnet wird, werden mehrere Laserstrahlen durch ein optisches Element gekoppelt, welches in einem Resonator angeordnet ist. Für das optische Element wird ein wellenlängendispersives Element verwendet, welches mehrere Laserstrahlen koppelt, indem die optischen Achsen der mehreren Laserstrahlen, die entlang unterschiedlicher Orientierungen der optischen Achsen propagieren, ausgerichtet werden.
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Patentliteratur 1 offenbart ein Lasergerät, welches die von mehreren Laserlichtquellen emittierten Laserstrahlen unter Verwendung eines in einem Resonator angeordneten Beugungsgitters koppelt.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
JP 2016 - 78 050 A -
Kurzbeschreibung
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Technisches Problem
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In einem Lasergerät kann, nachdem eine Laserdiode in dem Gehäuse des Lasergeräts angeordnet ist, die Position oder Orientierung der Laserdiode angepasst werden, um die Propagationsrichtung des Laserstrahls anzupassen. Bei dem Lasergerät gemäß Patentliteratur 1 wird die Position oder Orientierung jeder Laserdiode angepasst, um die optischen Achsen mehrerer Laserstrahlen genau auszurichten. Bei einem Lasergerät, welches mehrere Laserdioden umfasst, kann es Zeit und Aufwand erfordern, die Position oder Orientierung jeder Laserdiode anzupassen, weil die Laserdioden dicht angeordnet sind. Das Lasergerät gemäß Patentliteratur 1 ist daher dahingehend problematisch, dass es schwierig sein kann, die Propagationsrichtungen aller Laserstrahlen anzupassen, die von mehreren Laserdioden emittiert werden.
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Die Druckschriften
US 2003 / 0 206 336 A1 ,
US 2018 / 0 026 425 A1 und
US 2011 / 0 075 689 A1 gehören ebenfalls zum relevanten Stand der Technik und offenbaren Lasergeräte mit mehreren Laserquellen, die zu einem Laserstrahl gebündelt werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht, und ihr Ziel ist es, ein Lasergerät zu erhalten, in welchem die Propagationsrichtungen aller Laserstrahlen, die von mehreren Laserdioden emittiert werden, einfach angepasst werden können.
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Lösung des Problems
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Um die obigen Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, umfasst ein Lasergerät gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung: mehrere Laserdioden, welche Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren; einen Spiegel, welcher die von den mehreren Laserdioden emittierten mehreren Laserstrahlen in Resonanz bringt; und ein wellenlängendispersives Element, welches bewirkt, dass die mehreren Laserstrahlen, die von den mehreren Laserdioden mit unterschiedlichen Orientierungen von optischen Achsen der Laserstrahlen einfallen, mit ausgerichteten optischen Achsen zu dem Spiegel propagieren. Jede der mehreren Laserdioden ist mit einer Anpassungskomponente fest verbunden, welche um ein Emissionsende der jeweiligen Laserdiode drehbar ist, wobei jede der mehreren Laserdioden mit einer Wärmesenke integriert ist, wobei die Wärmesenke konfiguriert ist, die Laserdiode zu kühlen, wobei die Wärmesenke mit einem Rohr zum Einströmen eines Kältemittels zu der Wärmesenke und zum Ausströmen des Kältemittels aus der Wärmesenke verbunden ist, wobei eine Höhe von einer Installationsoberfläche, auf welcher die Anpassungskomponente installiert ist, zu dem Rohr kleiner als eine Höhe von der Installationsoberfläche zu der optischen Achse des Laserstrahls ist.
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Ein Lasergerät gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: mehrere Laserdioden, welche Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren; einen Spiegel, welcher die von den mehreren Laserdioden emittierten mehreren Laserstrahlen in Resonanz bringt; und ein wellenlängendispersives Element, welches bewirkt, dass die mehreren Laserstrahlen, die von den mehreren Laserdioden mit unterschiedlichen Orientierungen von optischen Achsen der Laserstrahlen einfallen, mit ausgerichteten optischen Achsen zu dem Spiegel propagieren. Jede der mehreren Laserdioden ist mit einer Anpassungskomponente fest verbunden, welche um ein Emissionsende der jeweiligen Laserdiode drehbar ist, wobei jede der mehreren Laserdioden mit einer Wärmesenke integriert ist, wobei die Wärmesenke konfiguriert ist, die Laserdiode zu kühlen, wobei die Wärmesenke mit einem Rohr zum Einströmen eines Kältemittels zu der Wärmesenke und zum Ausströmen des Kältemittels aus der Wärmesenke verbunden ist, wobei das Rohr an einer Position bereitgestellt ist, welche der Anpassungskomponente bezüglich der Installationsoberfläche, auf welcher die Anpassungskomponente installiert ist, gegenüberliegt.
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Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Das Lasergerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann bewirken, dass die Propagationsrichtungen aller Laserstrahlen, die von mehreren Laserdioden emittiert werden, einfach angepasst werden können.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lasergeräts gemäß einem Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik zeigt.
- 2 ist eine Seitenansicht, welche eine Laserdiodeneinheit zeigt, die in dem in 1 gezeigten Lasergerät enthalten ist.
- 3 ist ein Diagramm, welches den Hauptteil eines Lasergeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4 ist ein Diagramm, welches die in 3 gezeigte Konfiguration aus einer Richtung betrachtet zeigt, die von der in 3 verschieden ist.
- 5 ist ein Diagramm, welches den Hauptteil eines Lasergeräts gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lasergeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend werden ein Lasergerät und eine Laserbearbeitungsmaschine gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail basierend auf den Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen begrenzt.
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Vergleichsbeispiel.
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1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lasergeräts 100 gemäß einem Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik zeigt. Das Lasergerät 100 ist ein DDL. 1 zeigt Komponenten, welche in dem Gehäuse des Lasergeräts 100 angeordnet sind. Das Lasergerät 100 umfasst mehrere Laserdioden (LDn) 1, welche Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, und einen teilreflektierenden Spiegel 12, welcher ein Spiegel ist, der mehrere Laserstrahle, die von den mehreren LDn 1 emittiert werden, in Resonanz bringt. Jede der LDn 1 emittiert einen Laserstrahl aus einem Emissionsende 4. Für jeden von mehreren Laserstrahlen reflektiert der teilreflektierende Spiegel 12 einen Teil des einfallenden Laserstrahls und transmittiert einen Teil des einfallenden Laserstrahls.
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Ein wellenlängendispersives Element 11 ist ein Beugungsgitter, welches jeden von mehreren Laserstrahlen beugt. Das wellenlängendispersive Element 11 bewirkt, dass mehrere Laserstrahlen, die von den mehreren LDn 1 mit unterschiedlichen Orientierungen der optischen Achsen der Laserstrahlen einfallen, mit ausgerichteten optischen Achsen zu dem teilreflektierenden Spiegel 12 propagieren. Das wellenlängendispersive Element 11 bewirkt auch, dass mehrere Laserstrahlen, die von dem teilreflektierenden Spiegel 12 mit ausgerichteten optischen Achsen einfallen, mit unterschiedlichen Orientierungen der optischen Achsen zu den mehreren LDn 1 propagieren. Es ist zu beachten, dass eine optische Achse die Achse ist, welche die Mitte des Lichtstroms des Laserstrahls repräsentiert. Ein Laserstrahl propagiert entlang der Orientierung der optischen Achse.
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Das wellenlängendispersive Element 11 beugt mehrere Laserstrahlen, die von den mehreren LDn 1 emittiert werden, und separiert die Laserstrahlen für jede Ordnung.
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Das wellenlängendispersive Element 11 ist ein transmittierendes Beugungsgitter. Das wellenlängendispersive Element 11 koppelt die in erster Ordnung gebeugten Strahlen der Laserstrahlen miteinander und emittiert die in nullter Ordnung gebeugten Strahlen in eine Richtung, die von der Richtung des teilreflektierenden Spiegels 12 verschieden ist. Es ist zu beachten, dass das wellenlängendispersive Element 11 ein reflektierendes Beugungsgitter sein kann.
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Das wellenlängendispersive Element 11 koppelt mehrere Laserstrahlen miteinander, indem die optischen Achsen der Laserstrahlen, welche in erster Ordnung gebeugte Strahlen sind, ausgerichtet werden. Das wellenlängendispersive Element 11 emittiert den gekoppelten Strahl in Richtung des teilreflektierenden Spiegels 12.
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Der gekoppelte Strahl, der von dem teilreflektierenden Spiegel 12 reflektiert wurde, tritt wieder in das wellenlängendispersive Element 11 ein. Das wellenlängendispersive Element 11 separiert den gekoppelten Strahl in Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen. Das wellenlängendispersive Element 11 emittiert jeden der separierten Laserstrahlen in Richtung einer der mehreren LDn 1. Jede der LDn 1 ist mit einem Spiegel ausgestattet, welcher den von dem wellenlängendispersiven Element 11 zu der LD 1 zurückgekehrten Laserstrahl reflektiert. Die Spiegel in den LDn 1 und der teilreflektierende Spiegel 12 bilden einen Resonator, welcher mehrere Laserstrahlen in Resonanz bringt. Das wellenlängendispersive Element 11 ist in dem Resonator angeordnet.
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Ein transmittierendes optisches System 13 ist ein optisches System, welches die Strahldurchmesser und die Divergenzwinkel der Laserstrahlen anpasst, welche von den LDn 1 in das wellenlängendispersive Element 11 eintreten. Ein transmittierendes optisches System 14 ist ein optisches System, welches den Strahldurchmesser und den Divergenzwinkel des Laserstrahls anpasst, welcher von dem wellenlängendispersiven Element 11 in den teilreflektierenden Spiegel 12 eintritt. Ein transmittierendes optisches System 15 ist ein optisches System, welches den Strahldurchmesser und den Divergenzwinkel des gekoppelten Strahls anpasst, welcher zu einer Übertragungsleitung propagiert, beispielsweise einer Prozessfaser außerhalb des Lasergeräts 100. Die transmittierenden optischen Systeme 13, 14 und 15 umfassen jeweils ein optisches Element, wie beispielsweise eine Linse, einen Spiegel oder ein Prisma.
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Jede der LDn 1 ist mit einer Wärmesenke 2, welche die LD 1 kühlt, und einer Anpassungskomponente 3, welche eine Komponente zum Anpassen der Orientierung der LD 1 ist, integriert. Die Anpassungskomponente 3 ist eine Komponente, welche um das Emissionsende 4 drehbar ist, wenn die Orientierung der optischen Achse des Laserstrahls, der von dem Emissionsende 4 emittiert wird, angepasst wird. Mehrere Laserdiodeneinheiten 5-1, 5-2, ... und 5-n sind jeweils eine Struktur, in welcher die LD 1, die Wärmesenke 2 und die Anpassungskomponente 3 integriert sind. D. h, die mehreren LDn 1 sind jeweils mit der Anpassungskomponente 3 fest verbunden, welche um das Emissionsende 4 drehbar ist. Vorliegend ist „n“ eine ganze Zahl von drei oder mehr. In der folgenden Beschreibung können die Laserdiodeneinheiten 5-1, 5-2, ... und 5-n gemeinsam als die Laserdiodeneinheit(en) 5 bezeichnet sein. Die Anzahl von Laserdiodeneinheiten 5, die in dem Lasergerät 100 enthalten sind, kann jede Zahl sein, die größer oder gleich zwei ist.
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Kühlwasser, d. h. ein Kältemittel zum Kühlen jeder der LD 1, wird durch ein Kühlgerät gekühlt, welches extern des Lasergeräts 100 ist. Ein Verteiler 6 in dem Lasergerät 100 ist mit einem Rohr 8 zum Einströmen von Kühlwasser in den Verteiler 6 und zum Ausströmen von Kühlwasser aus dem Verteiler 6 ausgestattet. Der Verteiler 6 leitet das von dem Kühlgerät bereitgestellte Kühlwasser zu den Wärmesenken 2 der separaten Laserdiodeneinheiten 5 und führt das von den Wärmesenken 2 der separaten Laserdiodeneinheiten 5 zurückgeführte Kühlwasser wieder zusammen. Es ist zu beachten, dass das Kühlgerät in 1 nicht gezeigt ist.
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Jede der Wärmesenken 2 ist mit einem Rohr 7 zum Einströmen von Kühlwasser zu der Wärmesenke 2 und zum Ausströmen von Kühlwasser aus der Wärmesenke 2 verbunden. Das Rohr 7 ist ein flexibler Harzschlauch. Das aus dem Verteiler 6 abgehende Kühlwasser läuft durch das Rohr 7 zu der jeweiligen Wärmesenke 2, um die Wärmesenke 2 zu erreichen. Nach dem Durchlaufen der Wärmesenke 2 wird das Kühlwasser durch das Rohr 7 zu dem Verteiler 6 zurückgeführt.
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2 ist eine Seitenansicht, welche eine Laserdiodeneinheit zeigt, die in dem in 1 gezeigten Lasergerät enthalten ist. Die LD 1 ist auf der Wärmesenke 2 platziert. Die Wärmesenke 2 ist auf der Anpassungskomponente 3 platziert. Die Anpassungskomponente 3 ist auf einer Installationsoberfläche 21 platziert. Die Installationsoberfläche 21 ist eine Oberfläche eines Basiskörpers 10, welcher in dem Gehäuse des Lasergeräts 100 bereitgestellt ist. Die Anpassungskomponente 3 ist auf dem Basiskörper 10 installiert. Das Rohr 7 ist mit einem Verbindungsabschnitt 9 verbunden, welcher an der Wärmesenke 2 gebildet ist.
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Ein Anpassungsschaft 16 ist eine stabförmige Komponente. Der Anpassungsschaft 16 dient als ein Drehmittelpunkt der Anpassungskomponente 3, wenn die Orientierung der optischen Achse des Laserstrahls, der von dem Emissionsende 4 emittiert wird, angepasst wird. Der Anpassungsschaft 16 ist direkt unter des Emissionsendes 4 angeordnet und ist in der Anpassungskomponente 3 und dem Basiskörper 10 eingebettet. Der Anpassungsschaft 16 ist ein Schaft, der senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 liegt. Die Drehung der Anpassungskomponente 3 auf der Installationsoberfläche 21 passt die Orientierung der optischen Achse in der Ebene parallel zu der Installationsoberfläche 21 an.
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Wenn die Laserdiodeneinheit 5 auf dem Basiskörper 10 installiert ist, wie in 2 gezeigt ist, ist ein Endteil des Anpassungsschafts 16 in den Basiskörper 10 eingesetzt und der andere Endteil des Anpassungsschafts 16 ist in die Anpassungskomponente 3 eingesetzt. Bevor sie an den Basiskörper 10 befestigt wird, erreicht die Laserdiodeneinheit 5 daher einen Zustand, in welchem das Emissionsende 4 in Verlängerung des Anpassungsschafts 16 positioniert ist und die Laserdiodeneinheit 5 um den Anpassungsschaft 16 drehbar ist. Durch Drehen der Laserdiodeneinheit 5 um den Anpassungsschaft 16 auf dem Basiskörper 10 wird für die Laserdiodeneinheit 5 die Orientierung der optischen Achse des Laserstrahls angepasst, welcher von dem Emissionsende 4 emittiert wird. Nachdem die Orientierung der optischen Achse angepasst wurde, wird die Anpassungskomponente 3 an dem Basiskörper 10 befestigt und die Installation der Laserdiodeneinheit 5 wird abgeschlossen.
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Auf diese Weise, durch Einsetzen des Anpassungsschafts 16 in die Anpassungskomponente 3, erreicht die Laserdiode 1 einen Zustand, in welchem das Emissionsende 4 positioniert ist und die Orientierung des Emissionsendes 4 angepasst werden kann. Weil das Emissionsende 4 positioniert werden kann, indem der Anpassungsschaft 16 in die Anpassungskomponente 3 eingesetzt wird, kann die Laserdiode 1 genau und einfach in dem Lasergerät 100 positioniert werden. Zudem ermöglicht die Drehung der Laserdiodeneinheit 5 um den Anpassungsschaft 16, dass die Orientierung der optischen Achse, d. h. die Orientierung der Laserdiode 1, genau und einfach in dem Lasergerät 100 angepasst werden kann.
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Nachdem die Laserdiodeneinheit 5 auf dem Basiskörper 10 platziert ist, wird die Orientierung der optischen Achse angepasst, was das Lasergerät 100 in einen Zustand bringt, in welchem die Position der Laserdiode 1 und die Orientierung der Laserdiode 1 angepasst sind. Das Lasergerät 100 ermöglicht es, die Position der Laserdiode 1 und die Orientierung der Laserdiode 1 einfach anzupassen, verglichen mit dem Fall, in welchem sowohl die Position der Laserdiode 1 als auch die Orientierung der Laserdiode 1 angepasst werden müssen, nachdem die Laserdiodeneinheit 5 auf dem Basiskörper 10 platziert wurde. Selbst wenn die Laserdiodeneinheiten 5 in dem Lasergerät 100 dicht angeordnet sind, können daher die Position und Orientierung jeder Laserdiode 1 einfach angepasst werden.
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Weil die Orientierung jeder Laserdiode 1 genau angepasst werden kann, kann das Lasergerät 100 einen Laserstrahl von hoher Strahlqualität emittieren. Weil das Emissionsende 4 mit dem Anpassungsschaft 16 positioniert werden kann, kann das Lasergerät 100 den mit der Anpassung der Orientierung der jeweiligen Laserdiode 1 verbundenen Umfang der Änderung in der Propagationsrichtung des von der jeweiligen Laserdiode 1 emittierten Laserstrahls reduzieren. Für jedes optische Element, in welches der von der Laserdiode 1 emittierte Laserstrahl eintritt, kann das Lasergerät 100 die Bewegung des optischen Elements reduzieren, die mit der Anpassung der Orientierung der Laserdiode 1 verbunden ist. Daher kann das Lasergerät 100 den Raum zum Bewegen des optischen Elements reduzieren, welches mit der Anpassung der jeweiligen Laserdiode 1 verbunden ist. Zudem kann die Größe jedes optischen Elements reduziert werden, welches für das optische Element zum Empfangen eines Laserstrahls benötigt wird. Dies ermöglicht es, die Größe des Lasergeräts 100 zu reduzieren und die Kosten des Lasergeräts 100 zu reduzieren.
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Weil ein flexibler Harzschlauch für das Rohr 7 verwendet wird, kann das Rohr 7 in einem Zustand, in welchem das Rohr 7 mit dem Verbindungsabschnitt 9 verbunden ist, bei der Anpassung der Orientierung der Laserdiode 1 frei verformt werden. Das Lasergerät 100 ermöglicht daher, dass die Orientierung der Laserdiode 1 angepasst wird, nachdem die Verbindung des Rohrs 7 mit dem Verteiler 6 und dem Verbindungsabschnitt 9 hergestellt ist. Zudem ist ein Harzschlauch dahingehend vorteilhaft, dass er weniger teuer ist und einen geringeren Außendurchmesser als ein Metallbalgschlauch hat, welcher ein weiteres Beispiel eines flexiblen Schlauchs ist.
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Vorliegend ist für die Anpassungskomponente 3 die Achse, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 liegt, als die erste Achse definiert; und die Achse, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 und senkrecht zu der optischen Achse liegt, ist als die zweite Achse definiert. Das Lasergerät 100 umfasst den Anpassungsschaft 16, welcher die erste Achse ist, sodass die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 ist, angepasst werden kann. In dem Lasergerät 100 kann die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 und parallel zu der optischen Achse ist, durch Drehen um die zweite Achse eingestellt werden. Bei dem Lasergerät 100 ist die Laserdiode 1 um das Emissionsende 4 selbst dann drehbar, wenn die Orientierung der optischen Achse durch Drehen um die zweite Achse angepasst wird. Das Lasergerät 100 ermöglicht es daher, die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 und parallel zu der optischen Achse ist, anzupassen.
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Das Lasergerät 100 ermöglicht, die Orientierung jeder Laserdiode 1 einfach anzupassen, weil die Laserdiode 1 mit der Anpassungskomponente 3 integriert ist, die um das Emissionsende 4 drehbar ist. Das Lasergerät 100 kann daher ermöglichen, die Propagationsrichtungen aller Laserstrahlen einfach anzupassen, welche von den mehreren Laserdioden 1 emittiert werden.
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Erste Ausführungsform.
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3 ist ein Diagramm, welches den Hauptteil eines Lasergeräts 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist ein Diagramm, welches die in 3 gezeigte Konfiguration, betrachtet aus einer Richtung zeigt, die von der in 3 verschieden ist. In der ersten Ausführungsform ist eine Höhe H2 von der Installationsoberfläche 21 des Basiskörpers 10, auf welchem die Anpassungskomponente 3 installiert ist, zu dem Rohr 7 kleiner als eine Höhe H1 von der Installationsoberfläche 21 zu einer optischen Achse 22 eines Laserstrahls. In der ersten Ausführungsform sind Komponenten, die denen des Vergleichsbeispiels gleich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es werden hauptsächlich Konfigurationsunterschiede zu dem Vergleichsbeispiel beschrieben. 3 zeigt Komponenten, die in dem Gehäuse des Lasergeräts 101 angeordnet sind, betrachtet von der Seite. In 3 ist der Basiskörper 10 durch gestrichelte Linien repräsentiert.
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Das Lasergerät 101 umfasst einen Deckkörper 20, welcher den oberen Teil des Rohrs 7 bedeckt. Der Deckkörper 20 ist ein Metallplattenkörper. Der Deckkörper 20 ist an einer Position angeordnet, welche höher als die Höhe H2 von der Installationsoberfläche 21 zu dem Rohr 7 ist und welche niedriger als die Höhe H1 von der Installationsoberfläche 21 zu der optischen Achse 22 ist. Der Deckkörper 20 bedeckt den oberen Teil der mehreren Rohre 7, welche mit den jeweiligen Laserdiodeneinheiten 5 und dem Verteiler 6 verbunden sind. Es ist zu beachten, dass 4 die in 3 gezeigte Konfiguration von oben betrachtet ohne den Deckkörper 20 zeigt. Die in 4 gezeigte Laserdiodeneinheit 5 ist eine der mehreren Laserdiodeneinheiten 5, welche mit dem Verteiler 6 verbunden sind.
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Das Lasergerät 101 umfasst das Rohr 7 an der Höhe H2, welche niedriger als die Höhe H1 der optischen Achse 22 ist, wodurch unterbunden wird, dass das Rohr 7 von dem Laserstrahl bestrahlt wird und von gestreutem Licht bestrahlt wird. Das gestreute Licht ist gestreutes Licht, welches durch den Einfall des Laserstrahls an jedem optischen Element erzeugt wird, welches in dem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet ist, oder ist gestreutes Licht, welches durch den Einfall des Laserstrahls von jedem optischen Element auf eine Struktur, wie beispielsweise einem Gehäuse, erzeugt wird. Das Lasergerät 101 kann die Verschlechterung des Rohrs 7 unterbinden, indem erreicht wird, dass verhindert wird, dass das Rohr 7 mit dem Laserstrahl bestrahlt und mit gestreutem Licht bestrahlt wird. Das Lasergerät 101 kann die Verschlechterung des Rohrs 7 selbst in dem Fall unterbinden, in welchem für das Rohr 7 ein Harzmaterial mit einer geringen Lichtfestigkeit verwendet wird.
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Weil das Lasergerät 101 den Deckkörper 20 umfasst, kann durch den Deckkörper 20 ferner eine Abschirmung gegen den Laserstrahl und gestreutes Licht bereitgestellt werden. Daher kann das Lasergerät 101 die Verschlechterung des Rohrs 7 weiter unterbinden.
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5 ist ein Diagramm, welches den Hauptteil eines Lasergeräts 101 gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt. In dem Lasergerät 101 gemäß dieser Abwandlung ist das Rohr 7 an einer Position angeordnet, welche der Anpassungskomponente 3 bezüglich der Installationsoberfläche 2 gegenüberliegend angeordnet ist. In 5 ist das Rohr 7 in dem Basiskörper 10 eingebettet. Ein Abschnitt des Verteilers 6, welcher die Verbindung zu dem Rohr 7 umfasst, ist zusammen mit dem Rohr 7 in dem Basiskörper 10 eingebettet. Der Verbindungsabschnitt 9 ist in der Anpassungskomponente 3 eingebettet. Der Verbindungsabschnitt 9 ist von der Wärmesenke 2 in Richtung der Installationsoberfläche 21 gerichtet.
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Das Rohr 7 durchläuft die Anpassungskomponente 3 und den Basiskörper 10. Das zwischen der Wärmesenke 2 und dem Verteiler 6 bereitgestellte Rohr 7 ist mit der Anpassungskomponente 3 und dem Basiskörper 10 gänzlich bedeckt. Daher ist das Rohr 7 von dem Raum isoliert, durch welchen der Laserstrahl verläuft. Zudem ist jedes der mehreren Rohre 7 von dem Raum isoliert, durch welchen der Laserstrahl verläuft, auf die gleiche Weise wie bei dem in 5 gezeigten Rohr 7.
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Auch die Abwandlung der ersten Ausführungsform ermöglicht es dem Lasergerät 101, zu unterbinden, dass das Rohr 7 mit dem Laserstrahl bestrahlt wird und mit gestreutem Licht bestrahlt wird. Das Lasergerät 101 kann daher die Verschlechterung des Rohrs 7 unterbinden. Zweite Ausführungsform.
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6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Lasergeräts 102 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dem Lasergerät 102 gemäß der zweiten Ausführungsform ist es nicht nur möglich, die Orientierung der Laserdioden 1 mit der Anpassungskomponente 3 anzupassen, sondern es ist auch möglich, die Orientierung von wenigstens einem der optischen Elemente anzupassen, welche in den optischen Pfaden von Laserstrahlen angeordnet sind. In der zweiten Ausführungsform werden Komponenten, die denen des Vergleichsbeispiels und der ersten Ausführungsform gleich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es werden hauptsächlich Konfigurationsunterschiede zu dem Vergleichsbeispiel und der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Für die Anpassungskomponente 3 und jedes der optischen Elemente 31 und 32 ist vorliegend die Achse, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 ist, als die erste Achse definiert, und die Achse, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 und senkrecht zu der optischen Achse ist, ist als die zweite Achse definiert. Das transmittierende optische System 13 umfasst n optische Elemente 31 und n optische Elemente 32. Die optischen Elemente 31 sind Prismen, welche Laserstrahlen transmittieren. Die optischen Elemente 32 sind Spiegel, welche Laserstrahlen reflektieren.
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Die Anpassungskomponente 3 ist um den Anpassungsschaft 16 drehbar, welcher die erste Achse ist. Jedes der optischen Elemente 31 ist drehbar um die zweite Achse gehalten, wenn die Richtung der optischen Achse angepasst wird. Jedes der optischen Elemente 32 ist drehbar um die erste Achse und drehbar um die zweite Achse gehalten, wenn die Richtung der optischen Achse angepasst wird. Vorliegend ist die Konfiguration zum Halten der optischen Elemente 31 und 32 weder gezeigt noch beschrieben.
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Für jeden Laserstrahl, der zwischen der jeweiligen Laserdiode 1 und dem wellenlängendispersiven Element 11 propagiert, wird die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 ist, durch Drehen der Anpassungskomponente 3 um den Anpassungsschaft 16 und durch Drehen des optischen Elements 32 um die erste Achse angepasst. Zusätzlich wird für jeden Laserstrahl, der zwischen der jeweiligen Laserdiode 1 und dem wellenlängendispersiven Element 11 propagiert, die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 und parallel zu der optischen Achse ist, durch Drehen des optischen Elements 31 um die zweite Achse und durch Drehen des optischen Elements 32 um die zweite Achse angepasst. In dem Lasergerät 102 werden daher für jeden Laserstrahl, der zwischen der jeweiligen Laserdiode 1 und dem wellenlängendispersiven Element 11 propagiert, die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 ist, und die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 und parallel zu der optischen Achse ist, angepasst. Jedes der optischen Elemente 31 und 32 wird in einem Zustand befestigt, in welchem die Orientierung der optischen Achse angepasst ist.
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Durch Kombinieren der Drehung der Anpassungskomponente 3 und der Drehung der optischen Elemente 31 und 32 in dem Lasergerät 102 ist es möglich, die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die parallel zu der Installationsoberfläche 21 ist, und die Orientierung der optischen Achse in der Ebene, die senkrecht zu der Installationsoberfläche 21 und parallel zu der optischen Achse ist, anzupassen. In dem transmittierenden optischen System 13 sind die optischen Elemente, die drehbar sind, wenn die Orientierung der optischen Achse angepasst wird, nicht auf die optischen Elemente 31 und 32 begrenzt, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben sind. In dem Lasergerät 102 kann jedes beliebige der optischen Elemente drehbar sein, welche in dem transmittierenden optischen System 13 enthalten sind.
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Bei dem Lasergerät 102 ist es möglich, die Orientierung der optischen Achse jedes Laserstrahls, welcher zwischen der jeweiligen Laserdiode 1 und dem wellenlängendispersiven Element 11 propagiert, genau anzupassen. Die genaue Anpassung der Orientierung der optischen Achse ermöglicht dem Lasergerät 102, einen Laserstrahl von hoher Strahlqualität zu emittieren. Weil das Emissionsende 4 mit dem Anpassungsschaft 16 positioniert werden kann, kann das Lasergerät 102 den mit der Anpassung der Orientierung der jeweiligen LD 1 verbundenen Umfang der Änderung in der Propagationsrichtung des von der jeweiligen LD 1 emittierten Laserstrahls reduzieren. Die Größe jedes der optischen Elemente 31 und 32, die nötig ist, damit die optischen Elemente 31 und 32 einen Laserstrahl empfangen, kann reduziert werden. Dies ermöglicht es, die Größe des Lasergeräts 102 zu reduzieren und die Kosten des Lasergeräts 102 zu reduzieren.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglichen die Drehung der Anpassungskomponente 3 und die Drehung der optischen Elemente 31 und 32, dass die Orientierung der optischen Achse in dem Lasergerät 102 einfach und genau angepasst werden kann. Das Lasergerät 102 kann daher bewirken, dass die Propagationsrichtungen aller Laserstrahlen, die von den mehreren Laserdioden 1 emittiert werden, einfach angepasst werden können.
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Dritte Ausführungsform.
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7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Laserbearbeitungsmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Laserbearbeitungsmaschine 200 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst eines der Lasergeräte 101 und 102. Die Laserbearbeitungsmaschine 200 bearbeitet ein Werkstück 45 durch Bestrahlen des Werkstücks 45 mit dem Laserstrahl, der von dem Lasergerät 100 emittiert wird. In der dritten Ausführungsform werden Komponenten, die denen des Vergleichsbeispiels und der ersten und zweiten Ausführungsform gleich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es werden hauptsächlich Konfigurationsunterschiede von dem Vergleichsbeispiel und der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Die Laserbearbeitungsmaschine 200 umfasst eine Maschinenantriebseinheit 41, ein Maschinensteuerungsgerät 42 und ein Kühlgerät 43. Die Maschinenantriebseinheit 41 ist eine Einheit, welche das Werkstück 45 maschinenbearbeitet. Das Maschinensteuerungsgerät 42 steuert die gesamte Laserbearbeitungsmaschine 200. Das Kühlgerät 43 kühlt das Kühlwasser, welches dem Lasergerät 101, 102 zugeführt wird. Die Maschinenantriebseinheit 41 umfasst einen Bearbeitungskopf 44, welcher einen Laserstrahl emittiert, und einen Tisch 46, auf welchem das Werkstück 45 platziert ist. Die Maschinenantriebseinheit 41 umfasst ferner eine Achsenantriebseinheit, welche den Bearbeitungskopf 44 in der Z-Achsenrichtung, welche die Vertikalrichtung ist, bewegt, und eine Achsenantriebseinheit, welche den Tisch 46 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung in der horizontalen Ebene bewegt. Daher bewirkt die Maschinenantriebseinheit 41, dass der Bearbeitungskopf 44 und das Werkstück 45 Relativbewegungen in der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung machen. In 7 sind die Achsenantriebseinheiten nicht gezeigt.
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Eine Prozessfaser 47 ist eine Übertragungsleitung zum Übertragen des von dem Lasergerät 101, 102 emittierten Laserstrahls zu dem Bearbeitungskopf 44. Das Maschinensteuerungsgerät 42 steuert das Lasergerät 101, 102, die Maschinenantriebseinheit 41 und das Kühlgerät 43.
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Die Laserbearbeitungsmaschine 200 verwendet die Prozessfaser 47, die der Strahlqualität des Laserstrahls entspricht, der von dem Lasergerät 101, 102 emittiert wird. Durch Nutzung des Lasergeräts 101, 102 kann die Laserbearbeitungsmaschine 200 einen Laserstrahl von hoher Strahlqualität in die Prozessfaser 47 eingeben. Die Laserbearbeitungsmaschine 200 kann den Laserstrahl von dem Lasergerät 101, 102 effektiv zu dem Bearbeitungskopf 44 propagieren.
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Gemäß der dritten Ausführungsform umfasst die Laserbearbeitungsmaschine 200 eines der Lasergeräte 101 und 102 und kann daher bewirken, dass eine effiziente Bearbeitung durch Nutzung eines Laserstrahls von hoher Strahlqualität durchgeführt werden kann.
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Die in den oben genannten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen geben Beispiele der Inhalte der vorliegenden Erfindung an. Die Konfigurationen können mit einer anderen wohlbekannten Technik kombiniert werden, und einige der Konfigurationen können weggelassen oder in einem Bereich geändert werden, der nicht über den Geist der vorliegenden Erfindung hinausgeht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laserdiode (LD);
- 2
- Wärmesenke;
- 3
- Anpassungskomponente;
- 4
- Emissionsende;
- 5, 5-1, 5-2, 5-n
- Laserdiodeneinheit;
- 6
- Verteiler;
- 7, 8
- Rohr;
- 9
- Verbindungsabschnitt;
- 10
- Basiskörper;
- 11
- wellenlängendispersives Element;
- 12
- teilreflektierender Spiegel;
- 13, 14, 15
- transmittierendes optisches System;
- 16
- Anpassungsschaft;
- 20
- Deckkörper;
- 21
- Installationsoberfläche;
- 22
- optische Achse;
- 31, 32
- optisches Element;
- 41
- Maschinenantriebseinheit;
- 42
- Maschinensteuerungsgerät;
- 43
- Kühlgerät;
- 44
- Bearbeitungskopf;
- 45
- Werkstück;
- 46
- Tisch;
- 47
- Prozessfaser;
- 100, 101, 102
- Lasergerät;
- 200
- Laserbearbeitungsmaschine.
