DE19748917A1 - Laserstrahlabzweigvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserstrahlabzweigvorrichtung, die für eine Laserbearbeitungsmaschine (mit einem Laser arbeitende Werkzeugmaschine und dergleichen) verwendet werden kann, und betrifft insbesondere eine Laserstrahlabzweigvorrichtung, die selektiv einen Laser auf zwei Lichtpfade verzweigt.

Fig. 10 zeigt eine Laserbearbeitungsmaschine, die mit einer Laserstrahlabzweigvorrichtung nach herkömmlicher Technik versehen ist. Diese Laserbearbeitungsmaschine weist zwei Bearbeitungsköpfe 1a und 1b auf, und von einer Einheit eines Laseroszillators 2 aus wird ein Laserstrahl entweder dem Bearbeitungskopf 1a oder dem Bearbeitungskopf 1b zugeführt.

Der Laseroszillator 2 weist eine Anregungslichtquelle 3 auf, ein Festkörperlaserelement 4 als Anregungsmedium, eine Cavity (Hohlraum) 5, in welcher die Anregungslichtquelle 3 und das Festkörperlaserelement 4 angeordnet sind, und einen optischen Resonator 8, der einen totalreflektierenden Spiegel 6 und einen teilreflektierenden Spiegel (Ausgangsspiegel) 7 aufweist, die einander gegenüberliegend an den beiden Seiten der Cavity 5 angeordnet sind, und von dem teilreflektierenden Spiegel 7 wird ein Laserstrahl L an ein laseroptisches System ausgegeben.

Das laseroptische System ist mit einer Laserstrahlabzweigvorrichtung 9 versehen, um selektiv den Laserstrahl L, der von dem optischen Resonator 8 ausgegeben wird, auf zwei Lichtpfade abzuzweigen, sowie Vergrößerungslinsen 10a, 10b, die parallel zueinander in der Mitte der beiden abgezweigten Lichtpfade (paralleler Lichtpfade) vorgesehen sind, Kollimatorlinsen 11a, 11b, Sammellinsen 12a, 12b, und Laserstrahlen La, Lb auf den beiden Lichtpfaden breiten sich zum jeweiligen Bearbeitungskopf 1a, 1b über einen Lichtleiter 13a bzw. 13b aus.

Auf jeder Einfallsoberfläche der Lichtleiter 13a, 13b sind Lichtleitereinfallsstrahlsammellinsen 14a, 14b vorgesehen, und die Laserstrahlen La, Lb, die durch die Sammellinsen 12a, 12b gesammelt werden, werden der Lichtleitereinfallsstrahlsammellinse 14a bzw. 14b zugeführt.

Es wird darauf hingewiesen, daß Sammellinsensysteme, die jeweils eine Kollimatorlinse 15a (15b) und eine Sammellinse 16a (16b) aufweisen, in dem Bearbeitungskopf 1a bzw. 1b vorgesehen sind, und daß die Laserstrahlen La, Lb bei Düsenabschnitten 17a, 17b gesammelt werden, die an der Spitze des Bearbeitungskopfes 1a bzw. 1b vorgesehen sind.

Die Laserstrahlabzweigvorrichtung 9 weist einen Abzweigspiegelhalter 21 auf, welcher den Abzweigspiegel (den teilreflektierenden Spiegel) 19 haltert, und eine Schwenkverschiebung um 180° in einer Zentrumsachsenlinie eines Schwenkzapfens 20 zuläßt, sowie einen Übertragungsspiegel (totalreflektierenden Spiegel) 22, der in dem Lichtpfad des Laserstrahls Lb mit einer Neigung von 45° angeordnet und befestigt ist.

Der Abzweigspiegel 19 wird entweder in einer Position A (einer Strahlabzweigposition) angeordnet, die auf einem Lichtpfad zwischen den Laserstrahlen L und La liegt (die optische Achse des Laserstrahls L und jene des Laserstrahls La bilden eine identische Axiallinie), in einer Neigung von 45 Grad, oder in einer Position B (eine Austrittsposition), die gegenüber der Position A um 180 Grad verschwenkt ist, und ein Austritt des Laserstrahls außerhalb der Lichtpfade zwischen den Laserstrahlen L und La erfolgt, entsprechen einer Drehung um 180° eines Abzweigspiegelhalters 21 um eine Zentrumsachse eines Schwenkzapfens 20, und an der Position A zweigt der Abzweigspiegel den Laserstrahl L auf die Laserstrahlen La, Lb auf, welche zum Bearbeitungskopf 1a bzw. 1b gerichtet sind, und beendet die Abzweigung oder Aufteilung des Laserstrahls an der Position B, so daß nur der Laserstrahl La zum Bearbeitungskopf 1a gelangen kann.

Als weitere Art einer Laserstrahlabzweigvorrichtung ist eine bekannt, wie sie in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. Hei 7-2 94 833 beschrieben ist, wobei totalreflektierende Spiegel, welche jeweils die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisen, und einander gegenüberliegend in einem Hauptlaserstrahllichtpfad angeordnet sind, parallel zueinander beweglich in jener Richtung angeordnet sind, in welcher die optische Achse in rechtem Winkel zur Hauptachse des Laserstrahls gekreuzt wird, wobei der Abzweigspiegel den Hauptlaserstrahl dadurch auf zwei Strahlen aufteilt, daß er den Hauptstrahl zu beiden Seiten des Spiegels um 90 Grad bricht, in entgegengesetzten Richtungen, wenn eine Spitze (Dachkante) des totalreflektierenden Spiegels, der die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweist, auf der optischen Achse (Zentrumsposition) des Hauptlaserstrahls angeordnet wird, und der Hauptlaserstrahl wird nur um 90 Grad zu einer Seite hin gebrochen, wenn der totalreflektierende Spiegel in Form eines rechtwinkligen Dreiecks dort angeordnet wird, wo der Hauptlaserstrahl nur in eine der Schrägflächen des Spiegels eingeführt wird, und der Laserstrahl nicht aufgeteilt wird.

Wenn wie in Fig. 10 gezeigt in einer Vorrichtung, in welcher ein Lichtpfad dadurch auf einen anderen umgeschaltet (verzweigt) wird, daß der Abzweigspiegelhalter 21 verschwenkt wird, der nur ein Stück des Abzweigspiegels 19 haltert, eine Winkelverschiebung bei dem Abzweigspiegelhalter 21 an dem Ort A auftritt, so ändert sich der Einfallswinkel des Laserstrahls in den Übertragungsspiegel 22, und wird auch die Position des einfallenden Lichts in ein optisches System verschoben, mit welchem ein Sammeln des Lichts auf den Lichtleiter 13b erfolgen soll, und aus diesem Grund wird die Sammelleistung für den Laserstrahl Lb verringert, welcher von dem Lichtleiter 13b ausgegeben wird, und im schlimmsten Fall wird der Laserstrahl Lb nicht in den Lichtleiter 13b geleitet, was manchmal dazu führt, daß der Lichtleiter 13b verbrennt, und daraufhin keine Bearbeitung mehr möglich ist.

Um die Erzeugung einer Winkelverschiebung bei dem Abzweigspiegelhalter 21 zu verhindern, muß daher ein Antriebssystem für den Abzweigspiegelhalter 21 zur Erzielung einer Auswahl eines Lichtpfades eine hohe Winkelpositionierungsgenauigkeit aufweisen, was dazu führt, daß der Aufbau kompliziert wird, und ein hoher Kostenaufwand erforderlich wird.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung, welche in der japanischen Veröffentlichung eines offengelegten Patents Nr.

Hei 7-2 94 833 beschrieben ist, tritt das voranstehend geschilderte Problem nicht auf, jedoch wird der Laserstrahl an der optischen Achse (Strahlzentrum) des Hauptlaserstrahls als Grenzfläche aufgeteilt, so daß sich die Position der maximalen Lichtintensität des abgezweigten oder aufgeteilten Laserstrahls nicht im Zentrums des Strahls befindet, sondern die Lichtverteilung zu einer Seite hin verschoben ist, und aus diesem Grund kann ein abgezweigter Laserstrahl mit hoher Qualität nicht erhalten werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Laserstrahlabzweigvorrichtung, welche einen Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abzweigen kann, ohne eine hohe Positionierungsgenauigkeit zu erfordern, und welche darüber hinaus einen abgezweiten Laserstrahl mit hoher Qualität zur Verfügung stellen kann, wobei sich dessen maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls befindet.

Um das voranstehend geschilderte Ziel zu erreichen, sind bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Abzweigspiegel und ein Übertragungsspiegel auf einem Spiegelhalter angebracht und dort befestigt, so daß sich die Relativposition zwischen dem Abzweigspiegel und dem Übertragungsspiegel nicht ändert, selbst wenn der Spiegelhalter in eine der beiden Positionen bewegt wird, nämlich in die Strahlabzweigposition und die Austrittsposition, wobei der Übertragungsspiegel einen Laserstrahl in Richtung parallel zu einem Laserstrahl ausgibt, der dem Abzweigspiegel zugeführt wird, selbst wenn die Strahlabzweigposition verschoben ist.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer anderen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Spiegelhalter durch eine Drehantriebseinheit zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition verschwenkt werden, und selbst wenn die Strahlabzweigposition in einer Schwenkwinkelrichtung verschoben wird, ändern sich die Einfallswinkel der Laserstrahlen, die auf den Abzweigspiegel und den Übertragungsspiegel auftreffen, im selben Ausmaß, so daß der von dem Übertragungsspiegel aus gegebene Laserstrahl nur parallel verschoben wird, und die Parallelität mit dem Laserstrahl aufrechterhalten werden kann, welcher dem Abzweigspiegel zugeführt wird.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Spiegelhalter durch eine Linearantriebseinheit linear zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition angetrieben, und selbst wenn die Strahlabzweigposition in einer Linearbewegungsrichtung verschoben wird, ändern sich nur die Einfallspositionen der Laserstrahlen, die auf den Abzweigspiegel und den Übertragungsspiegel auftreffen, so daß der Laserstrahl, der von dem Übertragungsspiegel ausgegeben wird, die Parallelität zu dem Laserstrahl aufrechterhalten kann, welcher auf den Abzweigspiegel zutrifft, und daher zwischen diesen keine Positionsverschiebung auftritt.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstrahl, welcher dem Abzweigspiegel zugeführt wird, auf diesem vollständig reflektiert, so daß eine zeitliche Abzweigung erzielt werden kann.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Laserstrahl, welcher dem Abzweigspiegel zugeführt wird, auf diesem teilweise reflektiert, so daß eine synchrone Abzweigung erzielt werden kann.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird jeweils eines der Paare, bei denen einerseits der Abzweigspiegel einen totalreflektierenden Spiegel enthält, und andererseits der Abzweigspiegel einen teilreflektierenden Spiegel enthält, selektiv (alternativ) eingesetzt, so daß alternativ eine zeitliche Abzweigung und eine synchrone Abzweigung durchgeführt werden können.

Bei einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Laserstrahlabzweigvorrichtung als eine Einheit vorgesehen, die getrennt und unabhängig von einem Laseroszillator ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Laserbearbeitungsmaschine, in welcher eine Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 2 eine Darstellung des Aufbaus einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Perspektivansicht der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung eines Zustands, in welchem eine Positionsverschiebung auftritt, bei der Ausführungsform 1;

Fig. 5 eine Darstellung des Aufbaus einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Perspektivansicht der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Erläuterung eines Zustands, in welchem eine Positionsverschiebung auftritt, bei der Ausführungsform 2;

Fig. 8 eine Perspektivansicht einer Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Laserbearbeitungsmaschine, in welcher eine Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist; und

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Laserbearbeitungsmaschine, in welcher eine Laserstrahlabzweigvorrichtung nach konventioneller Technik vorgesehen ist.

Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es wird darauf hingewiesen, daß bei den nachstehend geschilderten Ausführungsformen dieselben Bezugszeichen denselben Abschnitten zugeordnet sind, welche denen bei der konventionellen Technik entsprechen, und daß insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen die Ausführungsform 1 der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Laserstrahlabzweigvorrichtung 30 weist einen Spiegelhalter 32 auf, der zwischen einer Position A und einer Position B mit einem Drehzapfen 31 als Drehzentrum schwenkbar verschoben werden kann. Der Spiegelhalter 32 haltert und befestigt an sich sowohl einen Abzweigspiegel 33, welcher einen teilreflektierenden Spiegel aufweist, als auch einen Übertragungsspiegel 34, welcher einen totalreflektierenden Spiegel enthält.

Der Abzweigspiegel 33 und der Übertragungsspiegel 34 sind so auf dem Spiegelhalter 32 angebracht und befestigt, daß ihre reflektierenden Oberflächen einander exakt in einem Winkel von 45 Grad gegenüberliegen. Die Positionierungsgenauigkeit bei der Montage dieser beiden Spiegel auf dem Halter ist im wesentlichen invariant, auf der Grundlage des Standardwertes, und aus diesem Grund ist es möglich, vergleichsweise einfach eine gewünschte Positionierungsgenauigkeit bei der Montage mit der üblichen Anordnung zur Befestigung eines Spiegels zu erzielen.

Der Spiegelhalter 32 ordnet den Abzweigspiegel 33 in einem Lichtpfad eines Laserstrahls (Hauptlaserstrahls) L in einem Winkel mit einer Neigung von 45 Grad an einer Position A (Strahlabzweigposition) an, und ordnet den Abzweigspiegel 33 in einer Austrittsposition, getrennt von dem Lichtpfad des Laserstrahls L, an einem Ort B an (Austrittsposition).

Der Schwenk- oder Drehzapfen 31 des Spiegelhalters 32 ist drehbar mit einer Drehantriebseinheit 35 gekuppelt, welche eine Drehmagnetspule und einen Impulsmotor aufweist (vergleiche Fig. 3). Die Drehantriebseinheit 35 verschwenkt den Spiegelhalter 32 zwischen der Position A und der Position B entsprechend einer Stromversorgungssteuerung oder Impulssteuerung.

Nunmehr erfolgt die Beschreibung von Betriebsabläufen der Laserstrahlabzweigvorrichtung 30 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau.

Wenn der Laserstrahl L dem Bearbeitungskopf 1a als einem der Köpfe zugeführt wird, nämlich wenn der Strahl nicht abgezweigt wird, bewegt die Drehantriebseinheit 35 den Spiegelhalter 32 zur Position B, so daß der Abzweigspiegel 33 außerhalb des Lichtpfades des Laserstrahls L angeordnet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Lichtpfadsystem eingestellt, welches gerade und einfach ist, ohne daß eine Reflexion auftritt, und wird der Laserstrahl L nur in den Lichtleiter 13a als einen der Lichtleiter eingeführt, als der Strahl L, der identisch zum Strahl La ist.

Wenn der Laserstrahl L beiden Bearbeitungsköpfen 1a und 1b zugeführt wird, nämlich wenn der Strahl abgezweigt oder aufgeteilt wird (synchrone Abzweigung), bewegt die Drehantriebseinheit 35 den Spiegelhalter 32 in die Position A, so daß der Abzweigspiegel 33 in dem Lichtpfad des Laserstrahls L angeordnet wird. In diesem Fall gelangt ein Teil des Laserstrahls L durch den Abzweigspiegel 33 hindurch, und wird in einen der Lichtleiter 13a in einem geraden Lichtpfad als ein Laserstrahl La eingeführt, während der Rest des Laserstrahls L auf dem Abzweigspiegel 33 reflektiert wird, um dem Übertragungsspiegel 34 als Laserstrahl Lb zugeführt zu werden, und dann auf dem Übertragungsspiegel 34 reflektiert wird, und sich entlang einem Lichtpfad parallel zum Laserstrahl La ausbreitet, um dann in den Lichtleiter 13b eingeführt zu werden.

Der Abzweigspiegel 33 und der Übertragungsspiegel 34 sind einstückig auf demselben Spiegelhalter 32 befestigt, so daß keine relative Positionsverschiebung zwischen diesen beiden Spiegeln auftritt, und selbst wenn die Position A des Spiegelhalters 32 verschoben wird, wie durch die unterbrochenen Linien in Fig. 4 angedeutet ist, nämlich gegenüber seiner regulären Position, die mit durchgezogenen Linien bezeichnet ist, ändern sich der Einfallswinkel des Laserstrahls auf den Abzweigspiegel 33 und der Einfallswinkel auf den Übertragungsspiegel 34 gleichförmig in der Richtung des Abzweigspiegels 33 und des Übertragungsspiegels 34, und aus diesem Grund erzeugt der Laserstrahl Lb, der auf dem Übertragungsspiegel 34 reflektiert wird, nur eine parallele Positionsverschiebung, wodurch sichergestellt werden kann, daß er sich entlang einem Lichtpfad ausbreitet, der parallel zum Laserstrahl L verläuft, welcher dem Abzweigspiegel 33 zugeführt wird, und ebenso zum Laserstrahl La.

Infolge dieses Merkmals führt, selbst wenn eine Positionsverschiebung des Spiegelhalters 32 in Schwenk- oder Drehrichtung an dem Ort A auftritt, der Laserstrahl Lb nur zu einer Positionsverschiebung parallel zum Laserstrahl L, und kann immer noch die Parallelität aufrechterhalten, so daß die Einstellung des optischen Systems einfach dadurch ausgeführt werden kann, daß nur die Parallelverschiebung korrigiert wird. Wenn das Ausmaß der Parallelverschiebung im zulässigen Bereich für das optische System des Laserstrahls Lb liegt, tritt darüber hinaus kaum jemals eine Verschiebung auf, da eine Einfallslichtleitersammellinse 14b des Lichtleiters 13a an der Brennpunktposition des Laserstrahls Lb liegt, der durch eine Sammellinse 12b fokussiert wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Abzweigspiegel 33 einen totalreflektierenden Spiegel aufweisen kann, und in diesem Fall wird ein Laserstrahl nur dem Bearbeitungskopf 1a zugeführt, wenn sich der Spiegelhalter 32 am Ort A befindet, und wird ein Laserstrahl nur dem Bearbeitungskopf 1b zugeführt, wenn sich der Spiegelhalter 32 am Ort B befindet, so daß eine zeitliche Abzweigung durchgeführt wird.

Durch die voranstehend genannten Vorgänge ist es möglich, einen abgezweigten Laserstrahl mit hoher Qualität zu erhalten, wobei der Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abgezweigt wird, ohne daß eine hohe Positionierungsgenauigkeit erforderlich ist, und darüber hinaus die maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls liegt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Ausführungsform 2 der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, daß in den Fig. 5 und 6 die gleichen Bezugszeichen jenen Abschnitten zugeordnet sind, welche jenen in den Fig. 1 bis 4 entsprechen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Spiegelhalter 32 auf einem Läufer 39 angeordnet, der sich dadurch linear bewegen kann, daß er entlang Linearführungen 38 geführt wird, die in einem Basisteil 37 einer Linearantriebseinheit 36 vorgesehen sind, und der sich in Linearrichtung zwischen der Position A und der Position B bewegt.

Der Spiegelhalter 32 ordnet, wie im Falle der Ausführungsform 1, den Abzweigspiegel 33 in einem Lichtpfad des Laserstrahls (Hauptlaserstrahls) L in einem Winkel mit einer Neigung von 45 Grad an der Position A an, und ordnet den Abzweigspiegel 33 an einer Austrittsposition an, die sich von dem Lichtpfad des Laserstrahls L unterscheidet, nämlich an der Position B.

Die Linearantriebseinheit 36 wird mit einem Luftantriebssystem oder einem Elektromotorsystem angetrieben, und führt einen Linearantrieb des Spiegelhalters 32 zwischen der Position A und der Position B durch, entsprechend der Steuerung der Luftzufuhr zu einem Betätigungsglied 40, bzw. einer Spannungsversorgungssteuerung.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der vorliegenden Ausführungsform der Spiegelhalter 32 wie im Falle der Ausführungsform 1 sowohl den Abzweigspiegel 33 als auch den Übertragungsspiegel 34 haltert und befestigt.

Wenn bei der Ausführungsform 2 der Laserstrahl L dem Bearbeitungskopf 1a als einem der Köpfe zugeführt werden soll, bewegt die Linearantriebseinheit 36 den Spiegelhalter 32 zur Position B, so daß sich der Abzweigspiegel 33 außerhalb des Lichtpfades des Laserstrahls L befindet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Lichtpfadsystem eingestellt, welches gerade und einfach ist und keine Reflexionen aufweist, und wird der Laserstrahl L nur in den Lichtleiter 13a als einem der Lichtleiter eingeführt, als der Strahl L, der mit dem Strahl La übereinstimmt.

Wenn der Laserstrahl L beiden Bearbeitungsköpfen 1a und 1b zugeführt wird, bewegt die Linearantriebseinheit 36 den Spiegelhalter 32 zur Position A, so daß der Abzweigspiegel 33 sich auf dem Lichtpfad des Laserstrahls L befindet. In diesem Fall gelangt ein Teil des Laserstrahls L durch den Abzweigspiegel 33 hindurch, und wird in einen der Lichtleiter 13a in einem geraden Pfad als Lichtstrahl La eingeführt, wogegen der übrige Laserstrahl L auf dem Abzweigspiegel 33 reflektiert wird, um dem Übertragungsspiegel 34 als Laserstrahl Lb zugeführt zu werden, und dann auf dem Übertragungsspiegel 34 reflektiert wird, und sich entlang einem Lichtpfad parallel zum Laserstrahl La ausbreitet, um in den Lichtleiter 13b eingeführt zu werden.

Bei dieser Ausführungsform sind der Abzweigspiegel 33 und die Übertragungsspiegel 34 ebenfalls einstückig auf demselben Spiegelhalter 32 befestigt, so daß keine relative Positionsverschiebung zwischen diesen beiden Spiegeln auftritt, und selbst dann, wenn die Position A des Spiegelhalters 32 verschoben wird, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 7 angedeutet ist, nämlich gegenüber dessen regulärer Position, die mit durchgezogenen Linien bezeichnet ist, ändert sich nur der Einfallsort des Laserstrahls auf den Abzweigspiegel 33 und auf den Übertragungsspiegel 34, und aus diesem Grund kann sichergestellt werden, daß sich der Laserstrahl Lb entlang einem Lichtpfad parallel zum Laserstrahl L ausbreitet, welcher dem Abzweigspiegel 33 zugeführt wird, und ebenso zum Laserstrahl La, ohne irgendeine Positionsverschiebung hervorzurufen.

Infolge dieses Merkmals kann, selbst wenn eine Positionsverschiebung des Spiegelhalters 32 in Linearbewegungsrichtung am Ort A auftritt, der Laserstrahl Lb die Parallelität aufrechterhalten, ohne eine Parallelverschiebung zu erzeugen, und aus diesem Grund ist es möglich, einen abgezweigten Laserstrahl mit hoher Qualität zu erhalten, bei welchem der Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abgezweigt wird, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist, wobei sich zusätzlich die maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls befindet.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der vorliegenden Ausführungsform der Abzweigspiegel 33 auch einen totalreflektierenden Spiegel aufweisen kann, und in diesem Fall wird ein Laserstrahl nur dem Bearbeitungskopf 1a zugeführt, wenn der Spiegelhalter 32 am Ort A angeordnet wird, und wird ein Laserstrahl nur dem Bearbeitungskopf 1b zugeführt, wenn der Spiegelhalter 32 am Ort B angeordnet wird, so daß eine zeitliche Abzweigung durchgeführt wird.

Fig. 8 zeigt die Ausführungsform 3 der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 8 dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung jener Abschnitte entsprechend denen in den Fig. 5 und 6 dienen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Paare vorgesehen, die aus einem Abzweigspiegel (33a, 33b) und einem Übertragungsspiegel (34a, 34b) bestehen, in dem Spiegelhalter 32. Beide Übertragungsspiegel 34a, 34b weisen jeweils einen totalreflektierenden Spiegel auf, wogegen der Abzweigspiegel 33a einen totalreflektierenden Spiegel aufweist, und der Abzweigspiegel 33b einen teilreflektierenden Spiegel.

Das Basisteil 37 der Linearantriebseinheit 36, welche den Spiegelhalter 32 in Horizontalrichtung zwischen der Position A und der Position B antreibt, ist auf einem Läufer (Gleitstück) 44 einer Linearantriebseinheit 41 angebracht, der sich in Vertikalrichtung bewegt.

Die Linearantriebseinheit 41 beruht auf einem Luftsystem oder einem Elektromotorsystem, und der Läufer 44 führt dadurch eine Linearbewegung durch, daß er entlang Linearführungen 43 geführt wird, die auf einem Basisteil 42 vorgesehen sind, und führt einen Linearantrieb des Spiegelhalters 32 zwischen einer oberen Position und einer unteren Position durch, entsprechend einer Steuerung der Luftzufuhr zu einem Betätigungsglied 45, bzw. einer Steuerung der Stromzufuhr.

Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Spiegelhalter 32 entweder in der oberen Position oder in der unteren Position, durch die Linearantriebseinheit 41, wodurch entweder das eine Paar, welches aus dem Abzweigspiegel 33a und dem Übertragungsspiegel 34a besteht, oder das andere Paar, welches aus dem Abzweigspiegel 33b und dem Übertragungsspiegel 34b besteht, selektiv in einer Betriebsposition angeordnet sein kann, welche die Position A oder die Position B sein kann, und dort arbeiten kann.

Wenn beispielsweise der Spiegelhalter 32 in der oberen Position angeordnet wird, sind der Abzweigspiegel 33a und der Übertragungsspiegel 34a betriebsbereit, so daß eine zeitliche Abzweigung, bei welcher nur ein Laserstrahl Lb in der oberen Position bzw. der Position A erhalten werden kann, wogegen nur ein Laserstrahl La in der oberen Position bzw. der Position B erhalten werden kann, erzielt werden kann.

Wenn im Gegensatz hierzu der Spiegelhalter 32 an der unteren Position angeordnet wird, sind der Abzweigspiegel 33b und der Übertragungsspiegel 34b betriebsbereit, so daß eine synchrone Abzweigung erzielt werden kann, bei welcher Laserstrahlen La und Lb an der unteren Position bzw. der Position A erhalten werden können, wogegen nur ein Laserstrahl La an der unteren Position bzw. der Position B erhalten werden kann.

Es wird darauf hingewiesen, daß auch bei der vorliegenden Ausführungsform die Abzweigspiegel 33a, 33b und die Übertragungsspiegel 34a, 34b einstückig auf demselben Spiegelhalter 32 befestigt sind, so daß keine relative Positionsverschiebung zwischen jedem Paar der Spiegel auftritt, und selbst dann, wenn die Position A des Spiegelhalters 32 gegenüber dessen regulärer Position verschoben wird, nur die Einfallsorte des Laserstrahls auf den Abzweigspiegel 33a und auf den Übertragungsspiegel 34a geändert werden, oder nur Einfallsorte auf den Abzweigspiegel 33b und auf den Übertragungsspiegel 34b, und aus diesem Grund wird sichergestellt, daß sich der Laserstrahl Lb entlang einem Lichtpfad parallel zum Laserstrahl L ausbreiten kann, welcher dem Abzweigspiegel 33 zugeführt wird, und ebenso zum Laserstrahl La, ohne irgendeine Positionsverschiebung hervorzurufen.

Fig. 9 zeigt die Ausführungsform 4 der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 9 dieselben Bezugszeichen den Abschnitten entsprechend jenen in Fig. 1 zugeordnet sind.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein laseroptisches System, welches eine Laserstrahlabzweigvorrichtung 30 aufweist, Vergrößerungslinsen 10a, 10b, Kollimatorlinsen 11a, 11b sowie Sammellinsen 12a, 12b, als Optiksystemeinheit 50 vorgesehen, welche getrennt und unabhängig von einem Laseroszillator (optischer Resonator 8) ist.

In diesem Fall nimmt die Flexibilität für die Kombination des Laseroszillators mit dem Laseroptiksystem einschließlich der Laserstrahlabzweigvorrichtung 30 zu, kann der Aufbau des Laseroszillators einfacher sein, und können durch Verringerung seines Volumens die Außenabmessungen minimiert werden.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung hervorgeht, werden bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Abzweigspiegel und der Übertragungsspiegel auf einem Spiegelhalter angebracht und befestigt, so daß sich die Relativposition zwischen dem Abzweigspiegel und dem Übertragungsspiegel nicht ändert, selbst wenn der Spiegelhalter zu einer der Positionen bewegt wird, nämlich der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition, und gibt der Übertragungsspiegel einen Laserstrahl in eine Richtung parallel zu einem Laserstrahl aus, welcher dem Abzweigspiegel zugeführt wird, selbst wenn die Strahlabzweigposition verschoben ist, und ist es aus diesem Grund möglich, einen abgezweigten Laserstrahl mit hoher Qualität zu erhalten, wobei der Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abgezweigt wird, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist, und befindet sich darüber hinaus die maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Spiegelhalter durch die Drehantriebseinheit zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition verschwenkt, und ändern sich selbst dann, wenn die Strahlabzweigposition in Schwenkwinkelrichtung verschoben ist, der Einfallswinkel des Laserstrahls, welcher auf den Abzweigspiegel auftrifft, und der Einfallswinkel des Laserstrahls, der auf den Übertragungsspiegel auftrifft, im selben Ausmaß, so daß der von dem Übertragungsspiegel aus gegebene Laserstrahl nur parallel verschoben wird, und die Parallelität zum Laserstrahl beibehalten kann, welcher auf den Abzweigspiegel auftrifft, und ist es aus diesem Grund mit einer derartig einfachen Anordnung wie einem Schwenkmechanismus möglich, einen abgezweigten Laserstrahl mit hoher Qualität zu erhalten, bei welchem der Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abgezweigt wird, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist, wobei sich zusätzlich die maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls befindet.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Spiegelhalter linear durch eine Linearantriebseinheit zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition angetrieben, und werden selbst dann, wenn die Strahlabzweigposition in Linearbewegungsrichtung verschoben wird, der Einfallsort des Laserstrahls, der auf den Abzweigspiegel auftrifft, und der Einfallsort des Laserstrahls, der auf den Übertragungsspiegel auftrifft, geändert, so daß der Laserstrahl, der von dem Übertragungsspiegel ausgegeben wird, die Parallelität zum Laserstrahl aufrechterhalten kann, welcher auf den Abzweigspiegel auftrifft, so daß zwischen diesen keine Positionsverschiebung auftritt, und ist es aus diesem Grunde möglich, einen abgezweigten Laserstrahl mit hoher Qualität zu erhalten, wobei der Laserstrahl mit hoher Genauigkeit abgezweigt wird, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist, und befindet sich darüber hinaus die maximale Lichtintensität im Zentrum des Strahls.

Bei der Laserätrahlabzweigvorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein dem Abzweigspiegel zugeführter Laserstrahl dort totalreflektiert, so daß eine hochgenaue zeitliche Abzweigung erzielt werden kann, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein dem Abzweigspiegel zugeführter Laserstrahl dort zum Teil reflektiert, so daß eine hochgenaue synchrone Abzweigung erzielt werden kann, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird selektiv eines von zwei Paaren verwendet, wobei bei dem einen Paar der Abzweigspiegel einen totalreflektierenden Spiegel enthält, und bei dem anderen Paar der Abzweigspiegel einen teilreflektierenden Spiegel enthält, so daß eine zeitliche Abzweigung und synchrone Abzweigung alternativ erhalten werden können, ohne daß eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist.

Bei der Laserstrahlabzweigvorrichtung gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Laserstrahlabzweigvorrichtung als eine Einheit vorgesehen, die getrennt und unabhängig von einem Laseroszillator ausgebildet ist, so daß die Flexibilität für die Kombination des Laseroszillators mit dem Laseroptiksystem einschließlich der Laserstrahlabzweigvorrichtung zunimmt, der Aufbau des Laseroszillators einfacher sein kann, und dessen Außenabmessungen dadurch minimiert werden können, daß sein Volumen verringert wird.

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 9-75 102, die am 27. März 1997 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, und deren gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.

Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, um die Erfindung vollständig und deutlich darzustellen, jedoch wird darauf hingewiesen, daß die beigefügten Patentansprüche nicht auf die Ausführungsformen beschränkt sind, sondern sämtliche Abänderungen und alternativen Konstruktionen umfassen sollen, die einem Fachmann auf diesem Gebiet in Kenntnis der vorliegenden Erfindung deutlich werden, wobei sich Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims (7)

1. Laserstrahlabzweigvorrichtung, bei welcher ein Abzweigspiegel (33) und ein Übertragungsspiegel (34), der einen totalreflektierenden Spiegel enthält, um den Laserstrahl zu empfangen, der auf dem Abzweigspiegel (33) reflektiert wird, und um einen Laserstrahl in einer Richtung parallel zu jener des Laserstrahls auszugeben, welcher dem Abzweigspiegel (33) zugeführt wird, auf einem Spiegelhalter (32) angebracht und befestigt sind, wobei der Spiegelhalter (32) zwischen einer Strahlabzweigposition, an welcher sich der Abzweigspiegel (33) auf einem Lichtpfad eines Laserstrahls von einem Laseroszillator befindet, und einer Spiegelaustrittsposition bewegt werden kann, bei welcher der Abzweigspiegel (33) den Lichtpfad des Laserstrahls verläßt, und die Laserstrahlen von dem Laseroszillator dem Abzweigspiegel (33) zugeführt werden, wenn sich der Spiegelhalter (32) in der Strahlabzweigposition befindet.

2. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelhalter (32) schwenkbeweglich an einem Drehzapfen vorgesehen ist, und durch eine Drehantriebseinheit (35) zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition verschwenkt wird.

3. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelhalter (32) linear beweglich ausgebildet ist, und von einer Linearantriebseinheit (36) zwischen der Strahlabzweigposition und der Austrittsposition linear angetrieben wird.

4. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigspiegel (33) einen totalreflektierenden Spiegel enthält.

5. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigspiegel (33) einen teilreflektierenden Spiegel aufweist.

6. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare vorgesehen sind, die jeweils aus dem Abzweigspiegel (33) und dem Übertragungsspiegel (34) bestehen, wobei der Abzweigspiegel (33) in einem der Paare einen totalreflektierenden Spiegel aufweist, ein Abzweigspiegel (33) in dem anderen Paar einen teilreflektierenden Spiegel aufweist, und ein Abzweigspiegel (33) und ein Übertragungsspiegel (34) in jedem der beiden Paare selektiv an einer Betriebsposition angeordnet werden kann, welcher entweder die Abzweigposition oder die Austrittsposition ist.

7. Laserstrahlabzweigvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelhalter (32) und eine Antriebseinheit für diesen auf einer Einheit vorgesehen sind, die von einem Laseroszillator getrennt und unabhängig von diesem ist.