DE202015101457U1 - Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable - Google Patents

Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable Download PDF

Info

Publication number
DE202015101457U1
DE202015101457U1 DE201520101457 DE202015101457U DE202015101457U1 DE 202015101457 U1 DE202015101457 U1 DE 202015101457U1 DE 201520101457 DE201520101457 DE 201520101457 DE 202015101457 U DE202015101457 U DE 202015101457U DE 202015101457 U1 DE202015101457 U1 DE 202015101457U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plug
optical
fiber
laser beam
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE201520101457
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority to DE201520101457 priority Critical patent/DE202015101457U1/en
Publication of DE202015101457U1 publication Critical patent/DE202015101457U1/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms

Abstract

Optisches System (2) für eine Laserbearbeitungsmaschine, umfassend a) ein Lichtleitkabel (3), mit einer Lichtleitfaser (5) zur Übertragung eines eingekoppelten Laserstrahls (1, 1f) zu einem Bearbeitungskopf (4), und mit einem Stecker (6) zum Verbinden der Lichtleitfaser (5) mit dem Bearbeitungskopf (4), b) einen Bearbeitungskopf (4), mit einer Steckeraufnahme (8) zur Aufnahme des Steckers (6), und mit einer Abbildungsoptik (18), die bei eingestecktem Stecker (6) einen aus der Lichtleitfaser (5) austretenden Laserstrahl (1a) in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf (4) fokussiert, insbesondere auf einer Oberfläche eines Werkstücks (30) zur Bearbeitung desselben, dadurch gekennzeichnet, dass im Stecker (6) des Lichtleitkabels (3) ein optisches Element (13) angeordnet ist, das eine Faserendfläche (12) der Lichtleitfaser (5) in einen Zwischenfokus (14) abbildet, dass die Abbildung der Faserendfläche im Zwischenfokus (14) kleiner ist als die Faserendfläche (12), und die Divergenz DIVZW des vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) größer ist als die Divergenz DIVFE des aus der Faserendfläche (12) austretenden Laserstrahls (1a), und dass bei eingestecktem Stecker (6) die Abbildungsoptik (18) des Bearbeitungskopfs (4) den vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahl (1b) in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf (4) fokussiert.An optical system (2) for a laser processing machine, comprising a) a light guide cable (3) with an optical fiber (5) for transmitting a coupled-in laser beam (1, 1f) to a machining head (4), and a connector (6) for connection b) a processing head (4), with a plug receptacle (8) for receiving the plug (6), and with an imaging optics (18) which, when the plug (6) is plugged in, have the optical fiber (5) Focusing from the optical fiber (5) laser beam (1a) in the beam propagation direction after the machining head (4), in particular on a surface of a workpiece (30) for processing the same, characterized in that in the plug (6) of the optical cable (3) an optical Element (13) is arranged, which images a fiber end face (12) of the optical fiber (5) in an intermediate focus (14), that the image of the fiber end face in the intermediate focus (14) is smaller than the fiber end face (12), and di divergence DIVZW of the laser beam (1b) emanating from the intermediate focus (14) is greater than the divergence DIVFE of the laser beam (1a) emerging from the fiber end surface (12), and if the plug (6) is plugged in the imaging optics (18) of the machining head (4 ) focuses the laser beam (1b) emanating from the intermediate focus (14) in the beam propagation direction after the machining head (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Laserbearbeitungsmaschine,
umfassend

  • a) ein Lichtleitkabel, mit einer Lichtleitfaser zur Übertragung eines eingekoppelten Laserstrahls zu einem Bearbeitungskopf, und mit einem Stecker zum Verbinden der Lichtleitfaser mit dem Bearbeitungskopf,
  • b) einen Bearbeitungskopf, mit einer Steckeraufnahme zur Aufnahme des Steckers, und mit einer Abbildungsoptik, die bei eingestecktem Stecker einen aus der Lichtleitfaser austretenden Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf fokussiert, insbesondere auf einer Oberfläche eines Werkstücks zur Bearbeitung desselben.
The invention relates to an optical system for a laser processing machine,
full
  • a) a light guide cable, comprising an optical fiber for transmitting a coupled-in laser beam to a machining head, and having a connector for connecting the optical fiber to the machining head,
  • b) a processing head, with a connector receptacle for receiving the plug, and with an imaging optics, which focuses with the plug plugged in a light emerging from the optical fiber laser beam in the beam propagation direction of the processing head, in particular on a surface of a workpiece for processing the same.

Eine solches optisches System ist aus der WO 2006/015795 A1 bekannt geworden.Such an optical system is from the WO 2006/015795 A1 known.

Durch Laserbearbeitungsverfahren, insbesondere Laserschneiden und Laserschweißen, können Werkstücke, insbesondere Bleche, hoch präzise bearbeitet werden.By laser processing methods, in particular laser cutting and laser welding, workpieces, in particular sheets, can be processed with high precision.

Bei Laserbearbeitungsmaschinen mit Festkörperlasern als Strahlquelle gelangt der Laserstrahl in der Regel über eine Lichtleitfaser (auch Transportfaser genannt) vom Laser in einen Bearbeitungskopf der Laserbearbeitungsmaschine. Der Bearbeitungskopf bildet den an einer Faserendfläche aus der Lichtleitfaser (bzw. deren Faserkern) austretenden Laserstrahl ab, insbesondere wobei der Laserstrahl auf eine Oberfläche eines zu bearbeitendes Werkstück fokussiert wird. Die Abbildungsoptik im Bearbeitungskopf ist dabei auf ein Abbildungsverhältnis zur Einstellung einer geeigneten Fokusgröße unter applikationstechnischen Gesichtspunkten des Bearbeitungsprozesses abgestimmt. Das zu bearbeitende Werkstück und der Bearbeitungskopf sind während der Laserbearbeitung präzise relativ zueinander positioniert, um eine hohe Bearbeitungsqualität sicherzustellen.In laser processing machines with solid-state lasers as the beam source, the laser beam generally passes through an optical fiber (also called transport fiber) from the laser into a processing head of the laser processing machine. The machining head forms the laser beam emerging from the optical fiber (or its fiber core) at a fiber end surface, in particular wherein the laser beam is focused onto a surface of a workpiece to be machined. The imaging optics in the processing head is matched to a mapping ratio for setting a suitable focus size under application-technical aspects of the machining process. The workpiece to be machined and the machining head are precisely positioned relative to each other during laser machining to ensure high quality machining.

Je nach gewünschter Werkstückbearbeitung stehen Anwendern Laser mit unterschiedlicher Leistung zur Verfügung. In den letzten Jahren wurde in der Praxis zunehmend gewünscht, Werkstücke mit höheren Laserleistungen, beispielsweise mehr als 5 kW, zu bearbeiten.Depending on the desired workpiece machining, lasers with different power are available to users. In recent years, it has become increasingly desirable in practice to machine workpieces with higher laser powers, for example more than 5 kW.

Der Faserkerndurchmesser bestimmt die Abmessung des Strahlungsfeldes eines Laserstrahls innerhalb der Lichtleitfaser. Je höher die zu übertragende Leistung ist, desto höher wird die Leistungsdichte innerhalb der Lichtleitfaser und an den Faserendflächen. Bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte treten unerwünschte nichtlineare Effekte auf, wie zum Beispiel stimulierte Ramanstreuung oder stimulierte Brillouinstreuung. Diese können die Effizienz der Leistungsübertragung beeinflussen und bis zur Zerstörung der Lichtleitfaser führen.The fiber core diameter determines the dimension of the radiation field of a laser beam within the optical fiber. The higher the power to be transmitted, the higher the power density within the optical fiber and at the fiber end surfaces. When certain limits are exceeded, undesirable nonlinear effects occur, such as stimulated Raman scattering or stimulated Brillouin scattering. These can affect the efficiency of the power transmission and lead to the destruction of the optical fiber.

Bei einem vorhandenen optischen System für eine Laserbearbeitungsmaschine, mit Bearbeitungskopf und angeschlossenem Lichtleitkabel, kann daher die übertragene Laserleistung nicht beliebig erhöht werden; vielmehr muss bei höheren gewünschten Laserleistungen auf größere Faserkerndurchmesser gewechselt werden. Zur Erhaltung der Strahlqualität kann bei vergrößertem Faserkerndurchmesser die Einkoppeldivergenz in die Lichtleitfaser verringert werden. Durch den veränderten Faserkerndurchmesser müssen aber im Allgemeinen die Abbildungsverhältnisse der im Bearbeitungskopf angeordneten Abbildungsoptik angepasst werden, insbesondere um einen gewünschten Strahldurchmesser am Werkstück beizubehalten. Dies erfordert eine aufwändige Neukonstruktion der Abbildungsoptik des Bearbeitungskopfs, in der Regel unter Vergrößerung der Baulänge.In an existing optical system for a laser processing machine, with processing head and connected optical fiber, therefore, the transmitted laser power can not be increased arbitrarily; rather, it is necessary to switch to larger fiber core diameters at higher desired laser powers. To preserve the beam quality, the coupling-in divergence into the optical fiber can be reduced with an increased fiber core diameter. Due to the changed fiber core diameter, however, the imaging ratios of the imaging optics arranged in the processing head generally have to be adapted, in particular in order to maintain a desired beam diameter on the workpiece. This requires a complex redesign of the imaging optics of the machining head, usually under increasing the overall length.

Aus der WO 2006/015795 A1 ist eine Lasereinrichtung mit einem Laserwerkzeug bekannt, in das über einen Lichtwellenleiter mit einem Faserstecker ein Laserstrahl eingespeist wird. Der Laserstrahl wird über eine Streuoptik, einen Spiegel, eine Kollimationsoptik sowie eine Fokussieroptik auf ein Werkstück gerichtet. Die Relativposition von Leiterauskoppelpunkt am Ende des Lichtwellenleiters und der Kollimationsoptik ist über die eine Stelleinrichtung einstellbar. Weiterhin ist die Streuoptik über eine Stelleinrichtung im Laserwerkzeug verschiebbar. Mit der Lasereinrichtung kann ein Brennfleck nachgeführt und der Brennfleck in einer gewünschten Größe gehalten werden.From the WO 2006/015795 A1 a laser device with a laser tool is known, in which a laser beam is fed via an optical waveguide with a fiber connector. The laser beam is directed onto a workpiece via a scattering optics, a mirror, collimating optics and focusing optics. The relative position of Leiterauskoppelpunkt at the end of the optical waveguide and the collimating optics is adjustable via the one adjusting device. Furthermore, the scattering optics is displaceable via an adjusting device in the laser tool. With the laser device, a focal spot can be tracked and the focal spot can be kept in a desired size.

Die WO 2012/156678 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Isolation eines Lichtstrahls von einem Laser. Ein Laserstrahl aus einem Faserkabel wird über eine Eingangslinse durch einen optischen Isolator zu einem Ausgangsstecker geführt, der an seinem Ende mit einer ersten Linsenanordnung versehen ist. Der Ausgangsstecker ist in einen Kollimator eingesteckt, an dessen Ende eine zweite Linsenanordnung vorgesehen ist, die einen kollimierten Laserstrahl mit einem vorbestimmten Strahldurchmesser erzeugt. Die Vorrichtung kann mit verschiedenen Kollimatoren für verschiedene Strahldurchmesser des kollimierten Laserstrahls eingesetzt werden.The WO 2012/156678 A1 describes a device for isolating a light beam from a laser. A laser beam from a fiber cable is fed via an input lens through an optical isolator to an output plug provided at its end with a first lens array. The output plug is plugged into a collimator, at the end of which a second lens arrangement is provided which generates a collimated laser beam having a predetermined beam diameter. The device can be used with different collimators for different beam diameters of the collimated laser beam.

Aus der WO 2007/061543 A2 ist es bekannt geworden, am Ende einer optischen Faser eine Negativlinse anzuordnen, insbesondere in einer Endkappe, und dahinter eine Positivlinse anzuordnen. Dadurch wird eine kompakte kollimierende Linsenanordnung bereit gestellt.From the WO 2007/061543 A2 It has become known to arrange a negative lens at the end of an optical fiber, in particular in an end cap, and to arrange behind it a positive lens. Thereby, a compact collimating lens arrangement is provided.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bearbeitungskopf eines optischen Systems für eine Laserbearbeitungsmaschine, der dazu eingerichtet ist, die Faserendfläche eines eingesteckten Lichtleitkabels abzubilden, auf einfache Weise in Verbindung mit Lasern höherer Leistung einsetzen zu können.The invention has for its object to be able to use a processing head of an optical system for a laser processing machine, which is adapted to image the Faserendfläche an inserted optical fiber cable, in a simple manner in conjunction with higher power lasers.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist,
dass im Stecker des Lichtleitkabels ein optisches Element angeordnet ist, das eine Faserendfläche der Lichtleitfaser in einen Zwischenfokus abbildet,
dass die Abbildung der Faserendfläche im Zwischenfokus kleiner ist als die Faserendfläche, und die Divergenz DIVZW des vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls größer ist als die Divergenz DIVFE des aus der Faserendfläche austretenden Laserstrahls,
und dass bei eingestecktem Stecker die Abbildungsoptik des Bearbeitungskopfs den vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf fokussiert.
This object is achieved by an optical system of the type mentioned, which is characterized
in that an optical element is arranged in the plug of the optical cable, which images a fiber end surface of the optical fiber into an intermediate focus,
that the imaging of the fiber end surface in the intermediate focus is smaller than the fiber end surface, and the divergence DIVZW of the laser beam emanating from the intermediate focus is greater than the divergence DIVFE of the laser beam emerging from the fiber end surface,
and that, with the plug inserted, the imaging optics of the machining head focus the laser beam emanating from the intermediate focus in the beam propagation direction after the machining head.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, den aus der Faserendfläche der Lichtleitfaser im Stecker des Lichtleitkabels ausgehenden Laserstrahl durch das (wenigstens eine) optische Element des Steckers so anzupassen, dass die Abbildung der Faserendfläche in einem Zwischenfokus den Eigenschaften einer virtuellen, am Zwischenfokus positionierten Lichtleitfaser mit kleinerer Faserendfläche (d. h. mit kleinerem Durchmesser des Faserkerns) und mit größerer Divergenz des in der virtuellen Lichtleitfaser geleiteten Laserstrahls entspricht.In the context of the present invention, it is provided to adapt the laser beam emanating from the fiber end surface of the optical fiber in the plug of the optical cable by the (at least one) optical element of the plug so that the image of the fiber end surface in an intermediate focus the properties of a virtual, positioned at the intermediate focus Optical fiber with a smaller fiber end face (ie smaller diameter of the fiber core) and with greater divergence of the guided in the virtual optical fiber laser beam corresponds.

Durch das erfindungsgemäße System kann ein Bearbeitungskopf, der für eine Lichtleitfaser mit kleinerem Faserkern und größerer Divergenz des Laserstrahls konstruiert ist, auch mit der Lichtleitfaser mit größerem Faserkern, kleinerer Divergenz des Laserstrahls und dem Stecker mit dem optischen Element verwendet werden, wobei die Abbildungsoptik im Bearbeitungskopf nicht verändert zu werden braucht. Insbesondere können identische Strahldurchmesser an einem identisch hinter dem Bearbeitungskopf positionierten Werkstück erhalten werden.By means of the system according to the invention, a machining head designed for an optical fiber with a smaller fiber core and greater divergence of the laser beam can also be used with the optical fiber with a larger fiber core, smaller divergence of the laser beam and the plug with the optical element, the imaging optics in the machining head does not need to be changed. In particular, identical beam diameters can be obtained on a workpiece positioned identically behind the machining head.

Der Durchmesser eines Faserkerns und die Divergenz eines darin geführten Laserstrahls gehen als Faktoren in das Strahlparameterprodukt des Laserstrahls (welches ein Maß für die optische Brillanz und Beugungsbegrenztheit des Laserstrahls ist) ein. Entsprechend ist es mit dem erfindungsgemäßen optischen System möglich, bei Beibehaltung der Strahlparameterprodukts ausgehend von unterschiedlichen Faserkerndurchmessern der Lichtleitfaser am Stecker eine virtuelle Fasergröße einzustellen. Aufgrund des größeren Faserkerns in der Lichtleitfaser im Stecker mit optischem Element kann eine größere Leistung eines angeschlossenen Lasers übertragen und für die Werkstückbearbeitung genutzt werden.The diameter of a fiber core and the divergence of a laser beam guided therein are factors in the beam parameter product of the laser beam (which is a measure of the optical brilliance and diffraction limit of the laser beam). Accordingly, it is possible with the optical system according to the invention, while maintaining the Strahlparameterprodukts starting from different fiber core diameters of the optical fiber on the connector set a virtual fiber size. Due to the larger fiber core in the optical fiber in the connector with optical element, a larger power of a connected laser can be transmitted and used for workpiece machining.

Allgemein können beim erfindungsgemäßen optischen System Lichtleitkabel mit unterschiedlichem Durchmesser des Faserkerns, und damit geeignet für unterschiedliche Laserleistungen, am selben Bearbeitungskopf verwendet werden, ohne dass sich die Abbildungseigenschaften des Gesamtsystems, insbesondere die geometrischen Verhältnisse bei der Beleuchtung eines Werkstücks durch den Laserstrahl, ändern. Das optische System wird „plug-and-play”-fähig, d. h. Lichtleitkabel mit unterschiedlichem Faserkerndurchmesser können am Bearbeitungskopf einfach umgesteckt werden. Man beachte, dass dabei insbesondere das optische Element bezüglich Brennweite und Position im Stecker und die Faserendfläche bezüglich ihrer Position im Stecker aufeinander abgestimmt bzw. an die jeweilige Anwendung angepasst werden müssen, insbesondere an den Faserkerndurchmesser des angeschlossenen Lichtleitkabels.In general, in the optical system according to the invention light guide cables with different diameter of the fiber core, and thus suitable for different laser powers, can be used on the same machining head, without changing the imaging properties of the entire system, in particular the geometric conditions in the illumination of a workpiece by the laser beam. The optical system becomes "plug-and-play" capable, i. H. Fiber optic cables with different fiber core diameter can be easily reconnected to the machining head. It should be noted that, in particular, the optical element with regard to focal length and position in the plug and the fiber end surface have to be matched with respect to their position in the plug or adapted to the respective application, in particular to the fiber core diameter of the connected optical fiber cable.

Das optische Element am Stecker kann anstelle eines planen Schutzfensters, das zum Schutz einer Lichtleitfaser vor Verschmutzungen vorgesehen ist, oder auch zusätzlich zu einem planen Schutzfenster eingesetzt werden.The optical element on the plug can be used instead of a flat protective window, which is provided to protect an optical fiber against contamination, or in addition to a flat protective window.

Vorzugsweise bewirkt das optische Element keine Änderung der Strahlqualität des Laserstrahls. Zur Erlangung einer beugungsbegrenzten Divergenzumwandlung können asphärisierte Krümmungsradien am optischen Element eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden hochbrechende Substrate mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringem thermo-optischen Koeffizienten angewandt.Preferably, the optical element causes no change in the beam quality of the laser beam. To obtain a diffraction-limited divergence conversion, aspherized radii of curvature can be used on the optical element. Particular preference is given to using high-index substrates with high thermal conductivity and low thermo-optical coefficients.

Der Bearbeitungskopf umfasst ein oder mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen. Das optische Element des Steckers ist typischerweise aus Quarz, Saphir, CaF2, BaF2 oder ZnS gefertigt. Typischerweise umfasst der Stecker genau ein optisches Element; es ist aber auch möglich, weitere optische Elemente (vor dem besagten optischen Element) vorzusehen, die bei der Abbildung der Faserendfläche mitwirken.The processing head comprises one or more optical elements, in particular lenses. The optical element of the connector is typically made of quartz, sapphire, CaF2, BaF2 or ZnS. Typically, the plug comprises exactly one optical element; but it is also possible to provide further optical elements (in front of said optical element), which participate in the imaging of the fiber end face.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen optisches Systems ist der Zwischenfokus ein virtueller Zwischenfokus innerhalb des Steckers des Lichtleitkabels. Der Zwischenfokus liegt also auf der gleichen Seite des optischen Elements wie die Faserendfläche. Auf diese Weise wird eine geringe Baugröße des Steckers erreicht.In a particularly advantageous embodiment of the optical system according to the invention, the intermediate focus is a virtual intermediate focus within the connector of the optical fiber cable. Of the Interim focus is therefore on the same side of the optical element as the Faserendfläche. In this way, a small size of the connector is achieved.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Abbildungsoptik des Bearbeitungskopfs eine Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe und eine Fokussierlinse oder eine Fokussierlinsengruppe umfasst, und dass bei eingestecktem Stecker sich der Zwischenfokus in einem Abstand AB vor der Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe befindet, der der Brennweite BW der Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe entspricht. Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Abbildungsoptik des Bearbeitungskopfs eine Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe und eine Fokussierlinse oder Fokussierlinsengruppe umfasst, wobei die Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe und/oder die Fokussierlinse oder Fokussierlinsengruppe im Bearbeitungskopf verschieblich ist, und dass sich bei eingestecktem Stecker der Zwischenfokus in mindestens einer Position von Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe und Fokussierlinse oder Fokussierlinsengruppe in einem Abstand vor der Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe befindet, der der Brennweite der Kollimationslinse oder Kollimationslinsengruppe entspricht. Die Kollimationslinse oder -linsengruppe erzeugt bei dieser Positionierung einen Parallelstrahl, der durch die Fokussierlinse oder -linsengruppe fokussiert wird, typischerweise an der Oberfläche oder etwas unterhalb der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks.Also preferred is an embodiment which provides that the imaging optics of the processing head comprise a collimating lens or collimating lens group and a focusing lens or focusing lens group and that, with the plug inserted, the intermediate focus is at a distance AB in front of the collimating lens or collimating lens group corresponding to the focal length BW of the focal length Collimating lens or collimating lens group corresponds. Also preferred is an embodiment which provides that the imaging optics of the processing head comprise a collimating lens or collimating lens group and a focusing lens or focusing lens group, wherein the collimating lens or collimating lens group and / or the focusing lens or focusing lens group is displaceable in the machining head, and that with the plug inserted, the intermediate focus in at least one position of the collimating lens or collimating lens group and the focusing lens or the focusing lens group at a distance in front of the collimating lens or collimator lens group corresponding to the focal length of the collimating lens or collimating lens group. The collimating lens or lens group, in this positioning, generates a collimated beam which is focused by the focusing lens or lens group, typically at the surface or slightly below the surface of the workpiece to be machined.

Vorteilhafter Weise ist in einer Ausführungsform des optisches System im Stecker genau ein optisches Element vorgesehen. Dadurch wird der Aufbau des Steckers besonders einfach; insbesondere braucht nur dieses eine optische Element (zusätzlich zur Faserendfläche) im Stecker relativ zum Bearbeitungskopf (bzw. dessen Abbildungsoptik) ausgerichtet zu werden. In der Praxis erfolgt die Ausrichtung an einer Referenzfläche des Steckers, die im eingesteckten Zustand an einer Gegenfläche (Anschlagfläche) der Steckeraufnahme oder allgemeiner des Bearbeitungskopfs anliegt.Advantageously, in one embodiment of the optical system in the plug exactly one optical element is provided. As a result, the structure of the plug is particularly simple; In particular, only this needs an optical element (in addition to the fiber end) in the connector relative to the processing head (or its imaging optics) to be aligned. In practice, the alignment takes place on a reference surface of the plug, which rests in the inserted state on a mating surface (stop surface) of the connector receptacle or more generally of the machining head.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das optische Element eine Zerstreuungslinse oder eine Sammellinse. Solche Linsen sind kostengünstig, robust und können leicht in einem Stecker integriert werden. Mit einer Zerstreuungslinse kann ein virtueller Zwischenfokus und damit ein besonders kompakter Bau eingerichtet werden.In an advantageous embodiment, the optical element is a diverging lens or a converging lens. Such lenses are inexpensive, robust and can be easily integrated into a connector. With a diverging lens, a virtual intermediate focus and thus a particularly compact construction can be set up.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, die vorsieht, dass eine Brennweite f des optischen Elements im Stecker und dessen Abstand a zur Faserendfläche so gewählt sind, dass für die Divergenz DIVZW des vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls gilt: DIVZW / DIVFE = (1 – a / f) ≤ 3. Also preferred is an embodiment which provides that a focal length f of the optical element in the plug and its distance a to the fiber end surface are selected such that the following applies to the divergence DIVZW of the laser beam emitted by the intermediate focus: DIVZW / DIVFE = (1 - a / f) ≤ 3.

Diese Obergrenze für DIVZW hat sich zur Vermeidung von Abbildungsfehlern bewährt, sodass eine gute Bearbeitungsqualität am Werkstück sichergestellt werden kann.This upper limit for DIVZW has proven itself to avoid aberrations, so that a good machining quality on the workpiece can be ensured.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der für eine Brennweite f des optischen Elements des Steckers und für einen Abstand a des optischen Elements zur Faserendfläche gilt: –1000 mm ≤ f ≤ –4 mm, und 6 mm ≤ a ≤ 100 mm. Also preferred is an embodiment in which the following applies for a focal length f of the optical element of the plug and for a distance a of the optical element to the fiber end surface: -1000 mm ≤ f ≤ -4 mm, and 6 mm ≤ a ≤ 100 mm.

Die negative Brennweite f bedeutet, dass das optische Element zerstreuende Eigenschaften hat (und etwa als Negativlinse ausgebildet ist). Diese Bereiche haben sich ebenfalls in der Praxis bewährt, um einen kompakten Stecker zu erhalten bei gleichzeitig beugungsbegrenzter Transformation der Faseraustrittsdivergenz des Laserstrahls. Zudem kann in diesen Bereichen eine Kompatibilität mit vielen Typen von Bearbeitungsköpfen erreicht werden.The negative focal length f means that the optical element has dissipative properties (and is formed approximately as a negative lens). These ranges have also been proven in practice to obtain a compact connector while diffraction-limited transformation of the fiber exit divergence of the laser beam. In addition, compatibility with many types of machining heads can be achieved in these areas.

Erfindungsgemäßer BaukastenInventive kit

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Baukasten zur Zusammenstellung von optischen Systemen für Laserbearbeitungsmaschinen, umfassend:

  • a) verschiedene Typen TLKi von Lichtleitkabeln, mit i: Typenindex, jeweils mit einer Lichtleitfaser zur Übertragung eines eingekoppelten Laserstrahls zu einem Bearbeitungskopf, und einem Stecker zum Verbinden der Lichtleitfaser mit dem Bearbeitungskopf, wobei zumindest ein Teil der Typen TLKi von Lichtleitkabeln ein optisches Element im Stecker aufweist, und wobei die verschiedenen Typen TLKi von Lichtleitkabeln verschiedene Faserkerndurchmesser DMFKi aufweisen,
  • b) einen Typus TBK von Bearbeitungskopf, mit einer Steckeraufnahme zur Aufnahme der Stecker aller Typen TLKi von Lichtleitkabeln, und einer Abbildungsoptik, die bei eingestecktem Stecker einen aus der jeweiligen Lichtleitfaser austretenden Laserstrahl in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf fokussiert,
  • c) für jeden Typus TLKi von Lichtleitkabel ein eigener, zugeordneter Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung, mit der Laserstrahlung von einem Laser in die Lichtleitfaser des Lichtleitkabels eingekoppelt wird, und mit der ein eigener Divergenzwinkel DIVFEi der eingekoppelten Laserstrahlung in der Lichtleitfaser erhalten wird, wobei in allen Typen TLKi von Lichtleitkabeln die Position der Faserendfläche im Stecker und/oder die Position des optischen Elements im Stecker und/oder die Brennweite fi des optischen Elements im Stecker so gewählt ist, dass
  • – eine gleiche Position POS einer Faserendfläche der Lichtleitfaser oder einer Abbildung der Faserendfläche durch das optische Element im Stecker in einem Zwischenfokus relativ zu einer Referenzfläche des Steckers erhalten wird,
  • – eine gleiche Größe DMFKi der Faserendfläche an dieser Position POS oder DMZWi der Abbildung der Faserendfläche an dieser Position POS erhalten wird,
  • – und eine gleiche Divergenz DIVFEi des an dieser Position POS aus der Faserendfläche austretenden Laserstrahls oder DIVZWi des an dieser Position POS vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls erhalten wird.
The scope of the present invention also includes a modular system for assembling optical systems for laser processing machines, comprising:
  • a) different types TLKi of optical cables, with i: type index, each with an optical fiber for transmitting a coupled laser beam to a machining head, and a connector for connecting the optical fiber to the machining head, wherein at least a part of the types TLKi of optical cables an optical element in the Connector, and wherein the different types TLKi of optical cables have different fiber core diameters DMFKi,
  • b) a type TBK of machining head, with a connector receptacle for receiving the connectors of all types TLKi of optical cables, and an imaging optics, which focuses a plugged from the respective optical fiber laser beam in beam propagation direction after the processing head,
  • c) for each type TLKi of optical fiber cable a dedicated type TEKi of coupling device, with the laser radiation from a laser in the optical fiber of the optical fiber cable DIVFEi of the coupled laser radiation is obtained in the optical fiber, wherein in all types TLKi of fiber optic cables, the position of the fiber end face in the plug and / or the position of the optical element in the plug and / or the focal length fi of the optical Elements in the plug is chosen so that
  • A similar position POS of a fiber end surface of the optical fiber or an image of the fiber end surface is obtained by the optical element in the plug in an intermediate focus relative to a reference surface of the plug,
  • An equal size DMFKi of the fiber end surface is obtained at this position POS or DMZWi of the image of the fiber end surface at this position POS,
  • And an equal divergence DIVFEi of the laser beam emerging at this position POS from the fiber end face or DIVZWi of the laser beam originating at this position POS from the intermediate focus is obtained.

Aus dem Baukasten sind insbesondere die oben dargestellten, erfindungsgemäßen optischen Systeme zusammensetzbar. Aus dem Baukasten kann je nach Bedarf (d. h. je nach erforderlichem Durchmesser des Faserkerns zur Übertragung einer gewünschten Laserleistung) ein geeigneter Typus TLKi von Lichtleitkabel ausgewählt und mit seinem Stecker in die Steckeraufnahme des Bearbeitungskopfs eingesteckt werden. Zu dem gewählten Typus TLKi von Lichtleitkabel wird der passende Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung gewählt, mit dem der Laserstrahl in die Lichtleitfaser eingekoppelt wird. Mit den verschiedenen, mit dem Baukasten zusammengesetzten optischen Systemen (einschließlich zugehöriger Einkoppelvorrichtung) wird innerhalb bestimmter Grenzwerte eine ähnliche Strahlqualität des Laserstrahls erhalten, so dass diese die Strahlgeometrie des Laserstrahls am Werkstück nicht wesentlich beeinflusst. Die Position und Größe der realen oder virtuellen Faserendfläche sowie die Divergenz des von der Faserendfläche oder vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls sind vereinheitlicht. Der Laserstrahl kann somit für alle zusammengesetzten optischen Systeme mit annähernd der gleichen Strahlgeometrie am Werkstück abgebildet werden. Insbesondere können für alle Typen TLKi von Lichtleitkabeln die zugehörigen Typen TEKi von Einkoppelvorrichtungen so gewählt sein, dass eine gleiche Strahlqualität SPP des Laserstrahls an der Faserendfläche erhalten wird, mit DIVFEi·DMFKi·1/4 = SPP.From the modular system, in particular the above-described optical systems according to the invention can be assembled. Depending on the requirements (that is, depending on the required diameter of the fiber core for transmitting a desired laser power), a suitable TLKi type of optical fiber cable can be selected from the construction kit and inserted with its plug into the plug receptacle of the machining head. For the selected type TLKi of fiber optic cable, the appropriate TEKi type of coupling device is selected, with which the laser beam is coupled into the optical fiber. With the various optical systems (including associated coupling device) assembled with the modular system, a similar beam quality of the laser beam is obtained within certain limits, so that it does not significantly affect the beam geometry of the laser beam on the workpiece. The position and size of the real or virtual fiber endface as well as the divergence of the laser beam emanating from the fiber endface or from the intermediate focus are unified. The laser beam can thus be imaged for all composite optical systems with approximately the same beam geometry on the workpiece. In particular, for all types TLKi of optical cables, the associated types TEKi of coupling devices can be selected such that a same beam quality SPP of the laser beam is obtained at the fiber end surface, with DIVFEi * DMFKi * 1/4 = SPP.

Aufgrund der Auswahl der (bzw. aufgrund eines Wechsels zwischen den) Typen des Lichtleitkabels und zugehöriger Einkoppelvorrichtung werden also grundsätzlich keine Nachjustagen oder Umkonstruktionen in der Abbildungsoptik des Bearbeitungskopfs oder für die Bearbeitungspositlon des Bearbeitungskopfs relativ zum Werkstück notwendig. Der Bearbeitungskopf ist dadurch auf einfache Weise universell mit verschiedenen Faserkerndurchmessern bzw. mit verschiedenen Laserleistungen einsetzbar.Due to the selection of (or due to a change between the) types of optical fiber cable and associated coupling device so no readjustments or re-constructions in the imaging optics of the machining head or for the Bearbeitungspositlon of the machining head relative to the workpiece are basically necessary. The machining head can thus be used in a simple manner universally with different fiber core diameters or with different laser powers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Baukastens umfasst dieser weiterhin:

  • d) verschiedene Typen TLAi von Lasern, mit i: Typenindex, insbesondere wobei für jeden Typus TLKi von Lichtleitkabel eine eigene, zugeordnete Kombination von Typus TLAi von Laser und Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung vorgesehen ist, wobei sich die verschiedenen Typen TLAi von Laser zumindest in ihrer Laserleistung unterscheiden.
In a preferred embodiment of a kit according to the invention, the latter further comprises:
  • d) different types TLAi lasers, with i: type index, in particular wherein for each type TLKi of optical fiber cable own dedicated combination of type TLAi laser and TEKi type of coupling device is provided, wherein the different types TLAi laser at least in their Distinguish laser power.

Für Laser mit verschiedenen Laserleistungen können dann verschiedene optische Systeme zusammengesetzt werden, insbesondere um Übertragungsverluste oder Beschädigungen der Lichtleitfaser durch nichtlineare Effekte zu vermeiden. Laser größerer Laserleistung werden typischerweise mit Lichtleitkabeln mit Lichtleitfasern größeren Faserkerndurchmessers betrieben. Im Rahmen der Erfindung können auch Laser mit einer Laserleistung von über 5 kW, insbesondere 8 kW oder mehr, eingesetzt werden.For lasers with different laser powers, different optical systems can then be assembled, in particular to avoid transmission losses or damage to the optical fiber due to non-linear effects. Larger laser power lasers are typically operated with fiber optic cables of larger fiber core diameter. Within the scope of the invention, it is also possible to use lasers with a laser power of more than 5 kW, in particular 8 kW or more.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der bei einem Typus TLKi von Lichtleitkabel der Stecker ohne ein optisches Element ausgebildet ist, und die Faserendfläche an der Position POS relativ zur Referenzfläche des Steckers angeordnet ist. Für diesen Typus ist der Bearbeitungskopf in der Regel ursprünglich ausgelegt. Der Stecker ist hier besonders einfach, da kein optisches Element zur Abbildung der Faserendfläche nötig ist. Es ist aber möglich, ein optisch nicht wirksames planparalleles Schutzfenster in diesem Stecker vorzusehen. Typischerweise ist bei diesem Typus von Lichtleitkabel der kleinste Durchmesser eines Faserkerns einer Lichtleitfaser verbaut.An embodiment is preferred in which, in the case of a type TLKi of optical fiber cable, the plug is formed without an optical element, and the fiber end surface is arranged at the position POS relative to the reference surface of the plug. For this type of machining head is usually designed originally. The plug is particularly simple here, since no optical element for imaging the Faserendfläche is necessary. But it is possible to provide an optically ineffective plane-parallel protection window in this connector. Typically, in this type of optical fiber, the smallest diameter of a fiber core of an optical fiber is installed.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der wenigstens zwei Typen TLKi von Lichtleitkabel mit einem optischen Element im Stecker ausgebildet sind. in diesem Fall kann der Typus des Lichtleitkabels genauer der einzusetzenden Laserleistung angepasst werden.Also preferred is an embodiment in which at least two types TLKi of optical fiber cables are formed with an optical element in the plug. In this case, the type of the optical fiber cable can be more accurately adapted to the laser power to be used.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der bei allen Typen TLKi von Lichtleitkabel mit einem optischen Element zur Einstellung der Divergenz DIVZWi des vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls das optische Element im Stecker so positioniert und die Brennweite fi des optischen Elements sowie dessen Abstand ai zur Faserendfläche so gewählt sind, dass für die Divergenz DIVZWi des vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls gilt: DIVZWi / DIVFEi = (1 – ai / fi) ≤ 3. Also preferred is an embodiment in which in all types TLKi of optical fiber cable with an optical element for adjusting the divergence DIVZWi of the outgoing laser beam from the intermediate focus, the optical element positioned in the plug and the focal length fi of the optical element and its distance ai selected to the fiber end are that for the divergence DIVZWi of the laser beam emanating from the intermediate focus: DIVZWi / DIVFEi = (1 - ai / fi) ≤ 3.

Diese Obergrenze für DIVZWi hat sich zur Vermeidung von Abbildungsfehlern bewährt, sodass eine gute Bearbeitungsqualität am Werkstück sichergestellt werden kann.This upper limit for DIVZWi has proven itself to avoid aberrations, so that a good machining quality on the workpiece can be ensured.

Ein erfindungsgemäßer Baukasten kann zur Zusammenstellung eines erfindungsgemäßen optischen Systems verwendet werden.An inventive modular system can be used to compose an optical system according to the invention.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can each be used individually for themselves or for a plurality of combinations of any kind. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße optische Anordnung bei eingestecktem Stecker; 1 a schematic cross section through an optical arrangement according to the invention with the plug plugged in;

2 einen schematischen Querschnitt durch die optische Anordnung von 1, angeschlossen an einen Laser mit einer Einkoppelvorrichtung; 2 a schematic cross section through the optical arrangement of 1 connected to a laser with a coupling device;

3 eine schematische Querschnittsdarstellung von drei optischen Systemen, die aus einem erfindungsgemäßen Baukasten zusammengesetzt wurden. 3 a schematic cross-sectional view of three optical systems that have been assembled from a kit according to the invention.

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen AnordnungEmbodiment of an optical arrangement according to the invention

Die 1 zeigt in einem Querschnitt entlang der Ausbreitungsrichtung eines Laserstrahls 1 (in 1 von links nach rechts) ein erfindungsgemäßes optisches System 2 für eine Laserbearbeitungsmaschine, umfassend ein Lichtleitkabel 3 und einen Bearbeitungskopf 4. Das Lichtleitkabel 3 umfasst eine Lichtleitfaser 5 und einen Stecker 6, wobei die Lichtleitfaser 5 im Stecker 6 beispielsweise durch Verklemmen fixiert ist.The 1 shows in a cross section along the propagation direction of a laser beam 1 (in 1 from left to right) an optical system according to the invention 2 for a laser processing machine comprising a light guide cable 3 and a machining head 4 , The fiber optic cable 3 includes an optical fiber 5 and a plug 6 , wherein the optical fiber 5 in the plug 6 is fixed for example by jamming.

Der Stecker 6 ist in einer Steckeraufnahme 8 des Bearbeitungskopfs 4 gehalten, wobei eine Referenzfläche 9 an einer Schulter des Steckers 6 an einer Anschlagfläche 10 des Bearbeitungskopfs 4 anliegt und dadurch der Stecker 6 relativ zum Bearbeitungskopf 4 definiert positioniert ist.The plug 6 is in a plug receptacle 8th of the machining head 4 held, with a reference surface 9 on a shoulder of the plug 6 on a stop surface 10 of the machining head 4 is applied and thereby the plug 6 relative to the machining head 4 is defined.

An einer Faserendfläche 12 der Lichtleitfaser 5 tritt aus einem Faserkern 11 der Lichtleitfaser 5 der Laserstrahl 1a aus, der hier eine Divergenz DIVFE aufweist.At a fiber end surface 12 the optical fiber 5 emerges from a fiber core 11 the optical fiber 5 the laser beam 1a out, which has a divergence DIVFE here.

Der Laserstrahl 1a wird durch ein optisches Element 13 (hier eine Negativlinse), das im Stecker 6 fest angeordnet ist, zu einem Laserstrahl 1b aufgeweitet. Dieser aufgeweitete Laserstrahl 1b weist eine Divergenz DIVZW auf, die größer ist als die Divergenz DIVFE bei Austritt aus der Faserendfläche 12. Das optische Element 13 bildet die Faserendfläche 12 in einem Zwischenfokus 14 ab. Da dieser Zwischenfokus 14 vor dem optischen Element 13, also auf der gleichen Seite des optischen Elements wie die Faserendfläche 12 liegt, wird dieser Zwischenfokus 14 als virtueller Zwischenfokus 14 bezeichnet. Der Laserstrahl 1b scheint für einen Betrachter hinter dem optischen Element 13 vom Zwischenfokus 14 auszugehen. Die im virtuellen Zwischenfokus 14 abgebildete Faserendfläche erscheint dabei mit einem kleineren Durchmesser als die reale Faserendfläche 12; bevorzugt liegt der Abbildungsmaßstab bei 1/3 oder mehr (nicht näher illustriert in 1, siehe dazu aber 3).The laser beam 1a is through an optical element 13 (here a negative lens), in the plug 6 is fixed to a laser beam 1b widened. This expanded laser beam 1b has a divergence DIVZW that is greater than the divergence DIVFE when exiting the fiber endface 12 , The optical element 13 forms the fiber end surface 12 in an intermediate focus 14 from. Because this intermediate focus 14 in front of the optical element 13 , ie on the same side of the optical element as the fiber end surface 12 is, this intermediate focus 14 as a virtual intermediate focus 14 designated. The laser beam 1b shines for a viewer behind the optical element 13 from the intermediate focus 14 go out. The in virtual intermediate focus 14 Imaged Faserendfläche appears here with a smaller diameter than the real Faserendfläche 12 ; Preferably, the magnification is 1/3 or more (not further illustrated in FIG 1 , but see 3 ).

Das optische Element 13 befindet sich in einem Abstand a in Strahlausbreitungsrichtung nach der Faserendfläche 12. Der Zwischenfokus 14 befindet sich in einem Abstand Δz hinter der Faserendfläche 12.The optical element 13 is located at a distance a in the beam propagation direction after the fiber end surface 12 , The intermediate focus 14 is located at a distance Δz behind the Faserendfläche 12 ,

Der Bearbeitungskopf 6 weist in seinem Inneren eine in diesem Beispiel fest angeordnete Kollimationslinse 15 auf, die den Laserstrahl 1b in einen kollimierten Laserstrahl 1c umformt. Die Kollimationslinse 15 ist dazu in einem Abstand AB vom Zwischenfokus 14 angeordnet, der der Brennweite BW der Kollimationslinse 15 entspricht. Mit einer hier fest angeordneten Fokussierlinse 16 wird der kollimierte Laserstrahl 1c sodann in einen fokussierten Laserstrahl 1d umgeformt. Die Kollimationslinse 15 und die Fokussierlinse 16 bilden die Abbildungsoptik 18 des Bearbeitungskopfs 4. Der Fokus (Brennfleck) 17 des Laserstrahls 1d liegt in Strahlausbreitungsrichtung hinter dem Bearbeitungskopf 4, typischerweise an der Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks (nicht näher dargestellt). Man beachte, dass alternativ die Kollimationslinse 15 und/oder die Fokussierlinse 16 auch beweglich entlang der optischen Achse OA des Bearbeitungskopf 6 gelagert sein können, wobei die in 1 gezeigte Positionierung über eine geeignete Mechanik eingestellt werden kann (nicht näher dargestellt).The machining head 6 has in its interior a fixed collimating lens in this example 15 on that the laser beam 1b into a collimated laser beam 1c reshapes. The collimation lens 15 is at a distance AB from the intermediate focus 14 arranged, the focal length BW of the collimation lens 15 equivalent. With a fixed focusing lens here 16 becomes the collimated laser beam 1c then into a focused laser beam 1d reshaped. The collimation lens 15 and the focusing lens 16 make up the imaging optics 18 of the machining head 4 , The focus (focal spot) 17 of the laser beam 1d lies in the beam propagation direction behind the machining head 4 , typically on the surface of a workpiece to be machined (not shown in detail). Note that alternatively the collimation lens 15 and / or the focusing lens 16 also movable along the optical axis OA of the machining head 6 can be stored, with the in 1 Positioning shown can be adjusted via a suitable mechanism (not shown).

Überblick über die Erfindung Overview of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Element 13 im Stecker 6 eines Lichtleitkabels 3 angeordnet, beispielweise indem einem im Stecker 6 angeordneten Schutzfenster eine optische Wirkung gegeben wird, insbesondere durch das Vorsehen von Krümmungsradien auf den Flächen des Schutzfensters, durch das Aufbringen von diffraktiven Strukturen oder durch Variation der Brechzahl über die Fläche. Dadurch wird die von der Faserendfläche 12 ausgehende Strahlung 1a so transformiert, dass die für einen kleineren Faserkerndurchmesser ausgelegte Abbildungsoptik 18 des Laserbearbeitungskopfes 4 nicht geändert werden muss. Das optische Element 13 erzeugt am Steckerausgang einen Laserstrahl 1b, wie er aus einer Faser mit kleinerem Faserkerndurchmesser austreten würde, d. h. durch den erfindungsgemäßen Faserstecker 6 mit optischem Element 13 werden die Strahleigenschaften eines aus einer Faser 5 mit kleinerem Faserkerndurchmesser austretenden Strahls nachgebildet. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße optische System 2 „plug-and-play”-fähig, d. h. Lichtleitkabel 3 bzw. Lichtleitfasern 5 mit unterschiedlichem Faserkerndurchmesser können am Bearbeitungskopf 4 einfach umgesteckt werden.In the context of the present invention, an optical element 13 in the plug 6 a fiber optic cable 3 arranged, for example by one in the plug 6 arranged optical window is given an optical effect, in particular by the provision of radii of curvature on the surfaces of the protective window, by the application of diffractive structures or by varying the refractive index over the surface. This will be the end of the fiber 12 outgoing radiation 1a transformed so that the designed for a smaller fiber core diameter imaging optics 18 of the laser processing head 4 does not need to be changed. The optical element 13 generates a laser beam at the connector output 1b How it would emerge from a fiber with a smaller fiber core diameter, ie by the fiber connector according to the invention 6 with optical element 13 The jet properties become one out of one fiber 5 emulated with smaller fiber core diameter exiting beam. In this way, the optical system according to the invention 2 "Plug-and-play" capable, ie fiber optic cable 3 or optical fibers 5 with different fiber core diameter can on the machining head 4 simply be repositioned.

Die Fernfelddivergenz DIVZW des Strahls 1b nach dem optischen Element 13 ist abhängig von der Divergenz DIVFE des aus der Faser 5 austretenden Strahls 1a und von der Brennweite f des optischen Elements 13 sowie von dessen Abstand a zur Faserendfläche 12: DIVZW = DIVFE·(1 – a / f) The far-field divergence DIVZW of the beam 1b after the optical element 13 depends on the divergence DIVFE of the fiber 5 emerging beam 1a and the focal length f of the optical element 13 and from its distance a to the fiber end face 12 : DIVZW = DIVFE · (1 - a / f)

Der vom (virtuellen) Zwischenfokus 14 ausgehende Laserstrahl 1b wirkt auf die Abbildungsoptik 18 im Bearbeitungskopf 4 wie ein Strahl, der von einer Faser mit geringerem Faserkerndurchmesser ausgehen würde.The from the (virtual) intermediate focus 14 outgoing laser beam 1b acts on the imaging optics 18 in the processing head 4 like a jet that would emanate from a fiber with a smaller fiber core diameter.

Das Strahlparameterprodukt SPP des Laserstrahls 1, das durch den Faserkerndurchmesser DMFK und die ausgestrahlte Fernfelddivergenz DIVFE ohne optisches Element bestimmt ist gemäß DIVFE·DMFK·1/4 = SPP, bleibt nach der Divergenzumwandlung von DIVFE zu DIVZW erhalten: SSP = DIVFE·DMFK·1/4 = DIVZW·DMZW·1/4 wobei DMZW den Durchmesser des Faserkerns in der Abbildung am Zwischenfokus 14 bezeichnet.The beam parameter product SPP of the laser beam 1 which is determined by the fiber core diameter DMFK and the emitted far-field divergence DIVFE without the optical element according to FIG DIVFE · DMFK · 1/4 = SPP, remains after the Divergence conversion from DIVFE to DIVZW: SSP = DIVFE · DMFK · 1/4 = DIVZW · DMZW · 1/4 where DMZW is the diameter of the fiber core in the image at the intermediate focus 14 designated.

Der (virtuelle) Zwischenfokus 14 liegt nicht am selben Ort wie das reale Faserende, sondern weist von der Faserendfläche 12 einen Abstand Δz auf. Δz = a·(1 + ( a / f – 1)–1) The (virtual) intermediate focus 14 does not lie in the same place as the real fiber end, but points away from the fiber end surface 12 a distance Δz. Δz = a · (1 + (a / f-1) -1 )

Dies muss bei der Anordnung der Faserendfläche 12 und des optischen Elements 13 innerhalb des Fasersteckers 6 berücksichtigt werden. Der Faserstecker 6 muss lang genug sein, um eine Verschiebung der Faserendfläche 12 um Δz von der Designposition, von der die Konstruktion des Bearbeitungskopfs 4 ausgeht, zu ermöglichen. Für die Länge l vor der Designposition, welche in der Konstruktion des Fasersteckers 6 vorgehalten werden muss, gilt daher vorzugsweise: l ≥ 1,5·a·(1 + ( a / f – 1)–1) This must be in the arrangement of Faserendfläche 12 and the optical element 13 inside the fiber connector 6 be taken into account. The fiber connector 6 must be long enough for a shift in the fiber end face 12 by Δz from the design position, from which the construction of the machining head 4 goes out to allow. For the length l before the design position, which in the construction of the fiber connector 6 therefore, it is preferable that: l ≥ 1.5 · a · (1 + (a / f - 1) -1 )

Sollen Lichtleitfasern (Transportfasern) 5 mit unterschiedlichem Faserkerndurchmesser am selben Bearbeitungskopf 4 einfach austauschbar sein, so muss der Faserstecker 6 eine Referenzfläche 9 aufweisen, die immer den gleichen Abstand zu den im Bearbeitungskopf 4 angeordneten optischen Elementen (Linsen 15, 16) aufweist, wenn der Stecker 6 am Bearbeitungskopf 4 befestigt ist. Zu dieser Referenzfläche 9 müssen entweder die Faserendfläche (ohne optisch wirksames Schutzfenster) oder der virtuelle Zwischenfokus 14 (bei Einsatz eines optischen Elements im Stecker) ebenfalls immer den gleichen Abstand aufweisen.Should optical fibers (transport fibers) 5 with different fiber core diameter on the same machining head 4 simply be interchangeable, so must the fiber connector 6 a reference surface 9 always have the same distance to those in the machining head 4 arranged optical elements (lenses 15 . 16 ), when the plug 6 at the machining head 4 is attached. To this reference area 9 must either the fiber end face (without optically effective protective window) or the virtual intermediate focus 14 (when using an optical element in the plug) always have the same distance.

Ausführungsform eines optischen Systems mit Einkoppelvorrichtung und LaserEmbodiment of an optical system with coupling device and laser

Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes optisches System 2, wie beispielsweise in 1 dargestellt, das an einen Laser 20 (hier einen Festkörperlaser) angeschlossen ist. Der Laser 20 emittiert einen Laserstrahl 1e, der über eine Einkoppelvorrichtung 21 in ein vorderes Ende 22 der Lichtleitfaser 5 eingekoppelt wird. Durch die Einkoppelvorrichtung 21 wird dabei eine Divergenz der eingekoppelten Laserstrahlung 1f festgelegt, die der Divergenz DIVFE an der Faserendfläche 12 der Lichtleitfaser 5 entspricht (vgl. 1). Diese Divergenz DIVFE ist dabei auf den Durchmesser eines Faserkerns der Lichtleitfaser abgestimmt, um ein bestimmtes Strahlparameterprodukt SPP des Laserstrahls in und hinter der Lichtleitfaser 5 zu erhalten.The 2 shows an optical system according to the invention 2 , such as in 1 presented to a laser 20 (here a solid state laser) is connected. The laser 20 emits a laser beam 1e that has a coupling device 21 in a front end 22 the optical fiber 5 is coupled. Through the coupling device 21 is thereby a divergence of the coupled laser radiation 1f which determines the divergence DIVFE at the fiber endface 12 the optical fiber 5 corresponds (cf. 1 ). This divergence DIVFE is tuned to the diameter of a fiber core of the optical fiber to a particular beam parameter product SPP of the laser beam in and behind the optical fiber 5 to obtain.

Für einen bestimmten Typ TLKi von Lichtleitkabel 3 ist somit jeweils eine eigener Typ TEKi von Einkoppelvorrichtung 21 vorgesehen. In der Regel ist auch weiterhin für jeden Typ TLKi von Lichtleitkabel 3 ein eigenes Typenpaar TEKi, TLAi von Einkoppelvorrichtung 21 und Laser 20 vorgesehen, dessen Laserleistung auf den Faserkerndurchmesser im zugehörigen Typus TLKi von Lichtleitkabel 3 abgestimmt ist.For a specific type TLKi of fiber optic cable 3 is thus each a separate type TEKi of coupling device 21 intended. In general, TLKi continues to be for each type of fiber optic cable 3 a separate type pair TEKi, TLAi of coupling device 21 and lasers 20 provided, the laser power to the fiber core diameter in the associated type TLKi of fiber optic cable 3 is tuned.

Erfindungsgemäßer Baukasten und daraus zusammensetzbare optische Systeme Inventive kit and composable optical systems

Erfindungsgemäß werden für einen bestimmten Bearbeitungskopf mehrere Typen von Lichtleitkabeln und Einkoppelvorrichtungen, und typischerweise auch Lasern, vorgehalten, die mit dem Bearbeitungskopf verwendet werden können, ohne dass sich die geometrischen Strahlungsverhältnisse bei der Laserbearbeitung mit dem Bearbeitungskopf an einem Werkstück ändern würden.According to the invention, for a given machining head, several types of optical cables and coupling devices, and typically also lasers, are provided which can be used with the machining head without changing the geometrical radiation conditions in the laser machining with the machining head on a workpiece.

3 zeigt schematisch drei verschiedene optische Systeme mit verschiedenen Typen TLKi, TLK2, TLK3 von Lichtleitkabel 3, die mit demselben Typus TBK von Bearbeitungskopf 4 genutzt werden können. 3 shows schematically three different optical systems with different types TLKi, TLK2, TLK3 of optical cables 3 that with the same type TBK of machining head 4 can be used.

Beim Lichtleitkabel 3 des ersten Typs TLKi bildet die Kollimationslinse 15 des Abbildungssystems 18 die Faserendfläche 12 des Lichtleitkabels 5 direkt ab. Der an der Faserendfläche 12 des Faserkerns 11 mit Durchmesser DMFK1 austretende Laserstrahl 1a mit der Divergenz DIVFE1 erreicht die Kollimationslinse 15 ohne Passieren eines optisch wirksamen Elements im Stecker 6. Die Faserendfläche 12 befindet sich hier an der axialen Position POS (die hier mit der axialen Position der Referenzfläche 9 des Steckers 6, die an einer Anschlagfläche 10 des Bearbeitungskopfs 4 anliegt, zusammenfällt). Die Position POS ist zudem in einem Abstand AB entsprechend der Brennweite BW der Kollimationslinse 15 vor dieser angeordnet.With the fiber optic cable 3 of the first type TLKi forms the collimating lens 15 of the imaging system 18 the fiber end surface 12 of the fiber optic cable 5 directly from. The at the fiber end surface 12 of the fiber core 11 laser beam emitted with diameter DMFK1 1a with the divergence DIVFE1 reaches the collimating lens 15 without passing through an optically active element in the plug 6 , The fiber end surface 12 is here at the axial position POS (here with the axial position of the reference surface 9 of the plug 6 that are on a stop surface 10 of the machining head 4 is present, coincides). The position POS is also at a distance AB corresponding to the focal length BW of the collimating lens 15 arranged in front of this.

Ein Laser, der mit dem Lichtleitkabel 3 des ersten Typus TLK1 verbunden ist, hat beispielsweise eine Laserleistung von 3 kW.A laser with the fiber optic cable 3 of the first type TLK1 has, for example, a laser power of 3 kW.

Beim Lichtleitkabel 3 des zweiten Typs TLK2 wird die Faserendfläche 12 von einem optischen Element 13 mit einer Brennweite f2 in einen virtuellen Zwischenfokus 14 abgebildet. Der Faserkerndurchmesser DMFK2 der Lichtleitfaser 5 bzw. deren Faserkern 11 ist größer als der Faserkerndurchmesser DMFK1 des ersten Typs TLK1.With the fiber optic cable 3 of the second type TLK2 becomes the fiber endface 12 from an optical element 13 with a focal length f2 into a virtual intermediate focus 14 displayed. The fiber core diameter DMFK2 of the optical fiber 5 or their fiber core 11 is larger than the fiber core diameter DMFK1 of the first type TLK1.

Anstelle der Divergenz DIVFE2 an der Faserendfläche 12 (die durch eine hier nicht dargestellte Einkoppelvorrichtung für diesen Typ TLK2 bestimmt wird, vgl. 2) hat der am Zwischenfokus 14 ausgehende Lasterstrahl 1b eine größere Divergenz DIVZW2. Die Divergenz DIVZW2 ist jedoch gleich der Divergenz DIVFE1 des ersten Typs TLK1.Instead of the divergence DIVFE2 at the fiber endface 12 (which is determined by a coupling device not shown here for this type TLK2, cf. 2 ) has the intermediate focus 14 outgoing load beam 1b a greater divergence DIVZW2. However, the divergence DIVZW2 is equal to the divergence DIVFE1 of the first type TLK1.

Die Größe (der Durchmesser) DMZW2 der Abbildung der Faserendfläche am Zwischenfokus 14 ist weiterhin gleich dem Faserkerndurchmesser DMFK1 des ersten Typs TLK1.The size (diameter) DMZW2 of the figure of the fiber end surface at the intermediate focus 14 is also equal to the fiber core diameter DMFK1 of the first type TLK1.

Der Zwischenfokus 14 befindet sich an der axialen Position POS (die hier wie bereits erwähnt der axialen Position der Referenzfläche 9 entspricht). Die Faserendfläche 12 befindet sich in einem Abstand Δz2 vor der Position POS, und zwischen dem optischen Element 13 und der Faserendfläche 12 liegt ein Abstand a2.The intermediate focus 14 is located at the axial position POS (here, as already mentioned, the axial position of the reference surface 9 corresponds). The fiber end surface 12 is located at a distance Δz2 in front of the position POS, and between the optical element 13 and the fiber endface 12 there is a distance a2.

Ein Laser, der mit dem Lichtleitkabel 3 des zweiten Typus TLK2 verbunden ist, hat beispielsweise eine Laserleistung von 6 kW.A laser with the fiber optic cable 3 of the second type TLK2 has, for example, a laser power of 6 kW.

Beim Lichtleitkabel 3 des dritten Typs TLK2 wird die Faserendfläche 12 von einem optischen Element 13 mit einer Brennweite f3 in einen Zwischenfokus 14 abgebildet. Der Faserkerndurchmesser DMFK3 der Lichtleitfaser 5 bzw. deren Faserkern 11 ist hier noch größer als der Faserkerndurchmesser DMFK2 des zweiten Typs TLK2.With the fiber optic cable 3 of the third type TLK2 becomes the fiber endface 12 from an optical element 13 with a focal length f3 in an intermediate focus 14 displayed. The fiber core diameter DMFK3 of the optical fiber 5 or their fiber core 11 is here even larger than the fiber core diameter DMFK2 of the second type TLK2.

Anstelle der Divergenz DIVFE3 an der Faserendfläche 12 (die durch eine hier nicht dargestellte Einkoppelvorrichtung für den Typ TLK3 bestimmt wird, vgl. dazu 2) hat der am Zwischenfokus 14 ausgehende Lasterstrahl 1b eine größere Divergenz DIVZW3. Die Divergenz DIVZW3 ist wieder gleich der Divergenz DIVFE1 des ersten Typs TLK1.Instead of the DIVFE3 divergence at the fiber endface 12 (which is determined by a coupling device, not shown here for the type TLK3, see 2 ) has the intermediate focus 14 outgoing load beam 1b a greater divergence DIVZW3. The divergence DIVZW3 is again equal to the divergence DIVFE1 of the first type TLK1.

Die Größe (der Durchmesser) DMZW3 der Abbildung der Faserendfläche am Zwischenfokus 14 ist weiterhin wieder gleich dem Faserkerndurchmesser DMFK1 des ersten Typs TLK1.The size (diameter) DMZW3 of the figure of the fiber end surface at the intermediate focus 14 is again equal to the fiber core diameter DMFK1 of the first type TLK1.

Der Zwischenfokus 14 befindet sich ebenfalls an der axialen Position POS (die hier wie bereits erwähnt der axialen Position der Referenzfläche 9 entspricht). Die Faserendfläche 12 befindet sich in einem Abstand Δz3 vor der Position POS, und zwischen dem optischen Element 13 und der Faserendfläche 12 liegt ein Abstand a3.The intermediate focus 14 is also located at the axial position POS (here, as already mentioned, the axial position of the reference surface 9 corresponds). The fiber end surface 12 is located at a distance Δz3 before the position POS, and between the optical element 13 and the fiber endface 12 there is a distance a3.

Ein Laser, der mit dem Lichtleitkabel 3 des dritten Typus TLK3 verbunden ist, hat beispielsweise eine Laserleistung von 9 kW.A laser with the fiber optic cable 3 of the third type TLK3, for example, has a laser power of 9 kW.

Der Bearbeitungskopf 4 ist typischerweise ursprünglich für den ersten Typ TLK1 von Lichtleitkabel 3 mit Faserkerndurchmesser DMFK1 ausgelegt; die Divergenz DIVFE1 wird dabei durch eine nicht dargestellte Einkoppelvorrichtung eines ersten Typs TEK1 bestimmt (vgl. 2). Unter diesen Bedingungen ergeben sich mit der Abbildungsoptik 18 bestimmte Abbildungsverhältnisse an einem Werkstück 30, auf die die gesamte Laserbearbeitungsmaschine eingerichtet ist, beispielsweise betreffend die Positionierung des zu bearbeitenden Werkstücks relativ zum Bearbeitungskopf 4.The machining head 4 is typically original for the first type TLK1 of fiber optic cable 3 designed with fiber core diameter DMFK1; the divergence DIVFE1 is determined by a coupling device, not shown, of a first type TEK1 (cf. 2 ). Under these conditions arise with the imaging optics 18 certain imaging conditions on a workpiece 30 to which the entire laser processing machine is arranged, for example, regarding the positioning of the workpiece to be machined relative to the machining head 4 ,

Der relativ kleine Faserkerndurchmesser DMFK1 beschränkt die nutzbare Laserleistung bei der Laserbearbeitung des Werkstücks 30. Für eine höhere Laserleistung bzw. die Nutzung eines größeren Faserkerndurchmessers DMFK2 oder DMFK3 wird erfindungsgemäß auf einen der Typen TLK2 oder TLK3 von Lichtleitkabel 3 übergegangen, wobei der jeweilige Stecker 6 mit einem optischen Element 13 versehen ist. Die Auslegung des jeweiligen Steckers 6 kann dabei erfindungsgemäß wie folgt vorgenommen werden: Bei konstantem, bekanntem Strahlparameterprodukt SPP ergibt sich bei einem gewünschten größeren Faserkerndurchmesser DMFKi (mit i = 2 oder 3) eine zugehörige geringere Divergenz DIVFEi als beim ersten Typ TLK1 von Lichtleitkabel 3 über den Zusammenhang DIVFE1·DMFK1·1/4 = DIVFEi·DMFKi·1/4. The relatively small fiber core diameter DMFK1 limits the usable laser power the laser processing of the workpiece 30 , For a higher laser power or the use of a larger fiber core diameter DMFK2 or DMFK3 according to the invention on one of the types TLK2 or TLK3 of fiber optic cable 3 passed over, with the respective connector 6 with an optical element 13 is provided. The design of the respective connector 6 can be carried out according to the invention as follows: With a constant, known beam parameter product SPP results in a desired larger fiber core diameter DMFKi (with i = 2 or 3) an associated lower divergence DIVFEi than the first type TLK1 of fiber optic cable 3 about the context DIVFE1 · DMFK1 · 1/4 = DIVFEi · DMFKi · 1/4.

Diese Divergenz DIVFEi muss durch den jeweiligen Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung bereitgestellt werden und ist damit bekannt.This divergence DIVFEi must be provided by the respective type TEKi of coupling device and is thus known.

Durch die Abbildung des optischen Elements 13 soll sich eine {vergrößerte} Divergenz DIVZWi des Laserstrahls 1b am Zwischenfokus 14 ergeben, die gleich ist der Divergenz DIVFE1. Dabei besteht der Zusammenhang für den Abstand ai und die Brennweite fi gemäß DIVFE1 = DIVZWi = DIVFEi·(1 – ai / fi) und entsprechend DIVFE1 / DIVFEi = (1 – ai / fi) (1) By the picture of the optical element 13 let there be an {increased} divergence DIVZWi of the laser beam 1b at the intermediate focus 14 which is equal to the divergence DIVFE1. The relationship for the distance ai and the focal length fi according to DIVFE1 = DIVZWi = DIVFEi (1 - ai / fi) and accordingly DIVFE1 / DIVFEi = (1 - ai / fi) (1)

Außerdem wird das optische Element 13 im Stecker 6 so positioniert und die Brennweite fi des optischen Elements 13 sowie dessen Abstand ai zur Faserendfläche 12 so gewählt, dass für die Divergenz DIVZWi des vom Zwischenfokus ausgehenden Laserstrahls 1b gilt: DIVZWi / DIVFEi = (1 – ai / fi) ≤ 3. (2) In addition, the optical element 13 in the plug 6 so positioned and the focal length fi of the optical element 13 and its distance ai to the fiber end face 12 chosen such that for the divergence DIVZWi of the laser beam emanating from the intermediate focus 1b applies: DIVZWi / DIVFEi = (1 - ai / fi) ≤ 3. (2)

Innerhalb des durch diese beiden mathematischen Zusammenhänge bestimmten Werteraums wird der Abstand ai beispielsweise so gewählt, dass die Leistungsdichte des Laserstrahls 1b auf dem optischen Element 13 gleich hoch ist wie die Leistungsdichte des Laserstrahls 1a auf einem optisch nicht wirksamen planparallelen Schutzfenster (nicht gezeigt) im Stecker 6 für das Lichtleitkabel 3 des ersten Typs TLK1. Durch die Festlegung des Abstands ai ergibt sich aus Gleichung 1 die zugehörige Brennweite fi des optischen Elements 13.Within the value range determined by these two mathematical relationships, the distance ai is selected, for example, such that the power density of the laser beam 1b on the optical element 13 the same as the power density of the laser beam 1a on a visually ineffective plane-parallel protection window (not shown) in the plug 6 for the fiber optic cable 3 of the first type TLK1. By defining the distance ai, equation 1 gives the associated focal length fi of the optical element 13 ,

Die Länge des Steckers 6 muss so festgelegt werden, dass die Faserendfläche 12 des Lichtleitkabels 3 vom Typ TLK2, TLK3 nach einer Verschiebung um Δzi gemäß Δzi = ai·(1 + ( ai / fi – 1)–1) gegenüber der Position POS noch immer innerhalb des Steckers 6 angeordnet ist.The length of the plug 6 must be set so that the fiber end face 12 of the fiber optic cable 3 of the type TLK2, TLK3 after a shift by Δzi according to Δzi = ai * (1 + (ai / fi-1) -1 ) opposite the position POS still within the plug 6 is arranged.

Entsprechend ausgebildete Typen TLKi von Lichtleitkabel mit optischem Element im Stecker, typischerweise zusammen mit dem ersten Typus TLK1 ohne optisches Element im Stecker, weiterhin den zugehörigen Typen TEKi von Einkoppelvorrichtungen, bevorzugt auch zugehörigen Typen TLAi von Lasern, und dem einen Typ TBK des Bearbeitungskopfs bilden einen Baukasten, aus dem verschiedene optische Systeme zusammengesetzt werden können, mit denen ein Werkstück bearbeitet werden kann, wobei stets der gleiche Typus TBK von Bearbeitungskopf einsetzbar ist.Correspondingly formed types TLKi of optical fiber cable with optical element in the plug, typically together with the first type TLK1 without optical element in the connector, the corresponding types TEKi of coupling devices, preferably also associated types TLAi of lasers, and the one type TBK of the machining head form a Modular system from which various optical systems can be assembled, with which a workpiece can be processed, always the same type TBK can be used by machining head.

Eine Laserbearbeitungsmaschine, die mit einem optischen System ausgestattet ist, das aus einem erfindungsgemäßen Baukasten zusammengestellt ist, kann insbesondere zum Schneiden und Schweißen von metallischen Werkstücken, etwa Blechen, eingesetzt werden.A laser processing machine equipped with an optical system composed of a construction kit according to the invention can be used in particular for cutting and welding metallic workpieces, such as metal sheets.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

ii
Laserstrahllaser beam
1a1a
Laserstrahl nach FaserendflächeLaser beam after fiber end surface
1b1b
Lasterstrahl nach ZwischenfokusLaster beam after intermediate focus
1c1c
Laserstrahl nach KollimationslinseLaser beam after collimation lens
1d1d
Laserstrahl nach FokussierlinseLaser beam after focusing lens
1e1e
Laserstrahl nach LaserLaser beam after laser
1f1f
Laserstrahl nach EinkoppelvorrichtungLaser beam after coupling device
22
optisches Systemoptical system
33
Lichtleitkabeloptical cable
44
Bearbeitungskopfprocessing head
55
Lichtleitfaseroptical fiber
66
Steckerplug
88th
Steckeraufnahmeplug receptacle
99
Referenzflächereference surface
1010
Anschlagflächestop surface
1111
Faserkernfiber core
1212
Faserendflächefiber end face
1313
optisches Elementoptical element
1414
Zwischenfokusintermediate focus
1515
Kollimationslinsecollimating lens
1616
Fokussierlinsefocusing lens
1717
Fokus/BrennfleckFocus / focal spot
1818
Abbildungsoptikimaging optics
2020
Laserlaser
2121
Einkoppelvorrichtungcoupling device
2222
vorderes Ende der Lichtleitfaserfront end of the optical fiber
3030
Werkstückworkpiece
aa
Abstand Faserendfläche zu optischem Element (ggf. indiziert)Distance fiber end surface to optical element (indicated if necessary)
ABFROM
Abstand Zwischenfokus zu KollimationslinseDistance between focus to collimation lens
BWBW
Brennweite KollimationslinseFocal length collimation lens
DIVFE DIVFE
Divergenz nach Faserendfläche/Divergenz nach Einkoppelvorrichtung (ggf. indiziert)Divergence after fiber endface / divergence after coupling device (possibly indicated)
DIVZWDIVZW
Divergenz nach Zwischenfokus (ggf. indiziert)Divergence after intermediate focus (if indicated)
DMFKDMFK
Durchmesser/Größe des Faserkerns (ggf. indiziert)Diameter / size of the fiber core (if indicated)
DMZWDMZW
Durchmesser/Größe des abgebildeten Faserkerns am Zwischenfokus (ggf. indiziert)Diameter / size of the imaged fiber core at the intermediate focus (if indicated)
ff
Brennweite optisches Element (ggf. indiziert) TypusindexFocal length optical element (if indicated) Typusindex
OAOA
optische Achseoptical axis
TBKTBK
Typus BearbeitungskopfType of machining head
TEKiTeki
Typus Einkoppelvorrichtung (i = 1, 2, 3)Type of coupling device (i = 1, 2, 3)
TLAiTLAi
Typus Laser (i = 1, 2, 3)Type Laser (i = 1, 2, 3)
TLKiTLKi
Typus Lichtleitkabel (i = 1, 2, 3)Type of fiber optic cable (i = 1, 2, 3)
POSPOS
vereinheitlichte Position der Faserendfläche (Typus ohne optisches Element) oder des Zwischenfokus (Typen mit optischem Element)unified position of the fiber end surface (type without optical element) or the intermediate focus (types with optical element)
ΔzAz
Abstand Faserendfläche zu Zwischenfokus (ggf. indiziert)Distance fiber end surface to intermediate focus (if indicated)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2006/015795 A1 [0002, 0008] WO 2006/015795 A1 [0002, 0008]
  • WO 2012/156678 A1 [0009] WO 2012/156678 A1 [0009]
  • WO 2007/061543 A2 [0010] WO 2007/061543 A2 [0010]

Claims (14)

Optisches System (2) für eine Laserbearbeitungsmaschine, umfassend a) ein Lichtleitkabel (3), mit einer Lichtleitfaser (5) zur Übertragung eines eingekoppelten Laserstrahls (1, 1f) zu einem Bearbeitungskopf (4), und mit einem Stecker (6) zum Verbinden der Lichtleitfaser (5) mit dem Bearbeitungskopf (4), b) einen Bearbeitungskopf (4), mit einer Steckeraufnahme (8) zur Aufnahme des Steckers (6), und mit einer Abbildungsoptik (18), die bei eingestecktem Stecker (6) einen aus der Lichtleitfaser (5) austretenden Laserstrahl (1a) in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf (4) fokussiert, insbesondere auf einer Oberfläche eines Werkstücks (30) zur Bearbeitung desselben, dadurch gekennzeichnet, dass im Stecker (6) des Lichtleitkabels (3) ein optisches Element (13) angeordnet ist, das eine Faserendfläche (12) der Lichtleitfaser (5) in einen Zwischenfokus (14) abbildet, dass die Abbildung der Faserendfläche im Zwischenfokus (14) kleiner ist als die Faserendfläche (12), und die Divergenz DIVZW des vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) größer ist als die Divergenz DIVFE des aus der Faserendfläche (12) austretenden Laserstrahls (1a), und dass bei eingestecktem Stecker (6) die Abbildungsoptik (18) des Bearbeitungskopfs (4) den vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahl (1b) in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf (4) fokussiert.Optical system ( 2 ) for a laser processing machine, comprising a) a light guide cable ( 3 ), with an optical fiber ( 5 ) for transmitting a coupled-in laser beam ( 1 . 1f ) to a processing head ( 4 ), and with a plug ( 6 ) for connecting the optical fiber ( 5 ) with the processing head ( 4 ), b) a processing head ( 4 ), with a plug receptacle ( 8th ) for receiving the plug ( 6 ), and with an imaging optics ( 18 ), with the plug ( 6 ) one of the optical fiber ( 5 ) emerging laser beam ( 1a ) in beam propagation direction after the processing head ( 4 ), in particular on a surface of a workpiece ( 30 ) for processing the same, characterized in that in the plug ( 6 ) of the optical fiber cable ( 3 ) an optical element ( 13 ), which has a fiber end surface ( 12 ) of the optical fiber ( 5 ) into an intermediate focus ( 14 ) shows that the image of the fiber end face in the intermediate focus ( 14 ) is smaller than the fiber end surface ( 12 ), and the divergence DIVZW of the interim focus ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ) is greater than the divergence DIVFE of the fiber end face ( 12 ) emerging laser beam ( 1a ), and that with plugged in ( 6 ) the imaging optics ( 18 ) of the machining head ( 4 ) of the intermediate focus ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ) in beam propagation direction after the processing head ( 4 ) focused. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenfokus (14) ein virtueller Zwischenfokus (14) innerhalb des Steckers (6) des Lichtleitkabels (3) ist.Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate focus ( 14 ) a virtual intermediate focus ( 14 ) inside the plug ( 6 ) of the optical fiber cable ( 3 ). Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik (18) des Bearbeitungskopfs (4) eine Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe und eine Fokussierlinse (16) oder eine Fokussierlinsengruppe umfasst, und dass sich bei eingestecktem Stecker (6) der Zwischenfokus (14) in einem Abstand (AB) vor der Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe befindet, der der Brennweite (BW) der Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe entspricht.Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics ( 18 ) of the machining head ( 4 ) a collimating lens ( 15 ) or collimating lens group and a focusing lens ( 16 ) or a focusing lens group, and that when the plug is inserted ( 6 ) the intermediate focus ( 14 ) at a distance (AB) in front of the collimating lens (FIG. 15 ) or collimating lens group, the focal length (BW) of the collimating lens ( 15 ) or collimating lens group. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik (18) des Bearbeitungskopfs (4) eine Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe und eine Fokussierlinse (16) oder Fokussierlinsengruppe umfasst, wobei die Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe und/oder die Fokussierlinse (16) oder Fokussierlinsengruppe im Bearbeitungskopf verschieblich ist, und dass sich bei eingestecktem Stecker (6) der Zwischenfokus (14) in mindestens einer Position von Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe und Fokussierlinse (16) oder Fokussierlinsengruppe in einem Abstand (AB) vor der Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe befindet, der der Brennweite (BW) der Kollimationslinse (15) oder Kollimationslinsengruppe entspricht.Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics ( 18 ) of the machining head ( 4 ) a collimating lens ( 15 ) or collimating lens group and a focusing lens ( 16 ) or focusing lens group, wherein the collimating lens ( 15 ) or collimating lens group and / or the focusing lens ( 16 ) or focusing lens group is displaceable in the processing head, and that when plugged in ( 6 ) the intermediate focus ( 14 ) in at least one position of collimating lens ( 15 ) or collimating lens group and focusing lens ( 16 ) or focusing lens group at a distance (AB) in front of the collimating lens ( 15 ) or collimating lens group, the focal length (BW) of the collimating lens ( 15 ) or collimating lens group. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stecker (6) genau ein optisches Element (13) vorgesehen ist.Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the plug ( 6 ) exactly one optical element ( 13 ) is provided. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (13) eine Zerstreuungslinse oder eine Sammellinse ist.Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 13 ) is a diverging lens or a converging lens. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennweite f des optischen Elements (13) im Stecker (6) und dessen Abstand a zur Faserendfläche (12) so gewählt sind, dass für die Divergenz DIVZW des vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) gilt: DIVZW / DIVFE = (1 – a / f) ≤ 3. Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a focal length f of the optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) and its distance a to the fiber end surface ( 12 ) are chosen so that DIVZW's divergence from the intermediate focus ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ) applies: DIVZW / DIVFE = (1 - a / f) ≤ 3. Optisches System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Brennweite f des optischen Elements (13) des Steckers (6) und für einen Abstand a des optischen Elements (13) zur Faserendfläche (12) gilt: –1000 mm ≤ f ≤ –4 mm, und 6 mm ≤ a ≤ 100 mm. Optical system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for a focal length f of the optical element ( 13 ) of the plug ( 6 ) and for a distance a of the optical element ( 13 ) to the fiber end surface ( 12 ) applies: -1000 mm ≤ f ≤ -4 mm, and 6 mm ≤ a ≤ 100 mm. Baukasten zur Zusammenstellung von optischen Systemen (2) für Laserbearbeitungsmaschinen, umfassend: a) verschiedene Typen TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3), mit i: Typenindex, jeweils mit einer Lichtleitfaser (5) zur Übertragung eines eingekoppelten Laserstrahls (1, 1f) zu einem Bearbeitungskopf (4), und einem Stecker (6) zum Verbinden der Lichtleitfaser (5) mit dem Bearbeitungskopf (4), wobei zumindest ein Teil der Typen TLKi (TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3) ein optisches Element (13) im Stecker (6) aufweist, und wobei die verschiedenen Typen TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3) verschiedene Faserkerndurchmesser DMFKi (DMFK1, DMFK2, DMFK3) aufweisen, b) einen Typus TBK von Bearbeitungskopf (4), mit einer Steckeraufnahme (8) zur Aufnahme der Stecker (6) aller Typen TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3), und einer Abbildungsoptik (18), die bei eingestecktem Stecker (6) einen aus der jeweiligen Lichtleitfaser (5) austretenden Laserstrahl (1a) in Strahlausbreitungsrichtung nach dem Bearbeitungskopf (4) fokussiert, c) für jeden Typus TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabel (3) ein eigener, zugeordneter Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung (21), mit der Laserstrahlung (1e) von einem Laser (20) in die Lichtleitfaser (5) des Lichtleitkabels (3) eingekoppelt wird, und mit der ein eigener Divergenzwinkel DIVFEi (DIVFE1, DIVFE2, DIVFE3) der eingekoppelten Laserstrahlung (1f) in der Lichtleitfaser (5) erhalten wird, wobei in allen Typen TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3) die Position der Faserendfläche (12) im Stecker (6) und/oder die Position des optischen Elements (13) im Stecker (6) und/oder die Brennweite fi des optischen Elements (13) im Stecker (6) so gewählt ist, dass – eine gleiche Position POS einer Faserendfläche (12) der Lichtleitfaser (5) oder einer Abbildung der Faserendfläche durch das optische Element (13) im Stecker (6) in einem Zwischenfokus (14) relativ zu einer Referenzfläche (9) des Steckers (6) erhalten wird, – eine gleiche Größe DMFKi (DMFK1) der Faserendfläche (12) an dieser Position POS oder DMZWi (DMZW2, DMZW3) der Abbildung der Faserendfläche an dieser Position POS erhalten wird, – und eine gleiche Divergenz DIVFEi (DIVFE1) des an dieser Position POS aus der Faserendfläche (12) austretenden Laserstrahls (1a) oder DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) des an dieser Position POS vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) erhalten wird.Building set for assembling optical systems ( 2 ) for laser processing machines, comprising: a) various types TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical cables ( 3 ), with i: type index, each with an optical fiber ( 5 ) for transmitting a coupled-in laser beam ( 1 . 1f ) to a processing head ( 4 ), and a plug ( 6 ) for connecting the optical fiber ( 5 ) with the processing head ( 4 ), whereby at least a part of the types TLKi (TLK2, TLK3) of optical cables ( 3 ) an optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) and wherein the different types TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical cables ( 3 ) have different fiber core diameters DMFKi (DMFK1, DMFK2, DMFK3), b) a type TBK of machining head ( 4 ), with a plug receptacle ( 8th ) for receiving the plug ( 6 ) of all types TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical cables ( 3 ), and an imaging optics ( 18 ), with the plug ( 6 ) one of the respective optical fiber ( 5 ) emerging laser beam ( 1a ) in beam propagation direction after the processing head ( 4 c) for each type of TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical fiber cable ( 3 ) a dedicated type TEKi of coupling device ( 21 ), with the laser radiation ( 1e ) from a laser ( 20 ) in the optical fiber ( 5 ) of the optical fiber cable ( 3 ) and with a separate divergence angle DIVFEi (DIVFE1, DIVFE2, DIVFE3) of the coupled-in laser radiation ( 1f ) in the optical fiber ( 5 ) in all types of TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of fiber optic cables ( 3 ) the position of the fiber end surface ( 12 ) in the plug ( 6 ) and / or the position of the optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) and / or the focal length fi of the optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) is selected such that - a same position POS of a fiber end face ( 12 ) of the optical fiber ( 5 ) or an image of the fiber end surface by the optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) in an intermediate focus ( 14 ) relative to a reference surface ( 9 ) of the plug ( 6 ) - an equal size DMFKi (DMFK1) of the fiber endface ( 12 ) is obtained at this position POS or DMZWi (DMZW2, DMZW3) of the image of the fiber end surface at this position POS, and an equal divergence DIVFEi (DIVFE1) of the fiber end surface at this position POS (FIG. 12 ) emerging laser beam ( 1a ) or DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) of the intermediate focus at this position POS ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ). Baukasten nach Anspruch 9, wobei für alle Typen TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabeln (3) mit dem zugehörigem Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung (21) eine gleiche Strahlqualität SPP des Laserstrahls (1a) an der Faserendfläche (12) erhalten wird, mit DIVFEi·DMFKi·1/4 = SPP. Building set according to claim 9, wherein for all types TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical cables ( 3 ) with the associated type TEKi of coupling device ( 21 ) an equal beam quality SPP of the laser beam ( 1a ) at the fiber end surface ( 12 ), with DIVFEi · DMFKi · 1/4 = SPP. Baukasten nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser weiterhin umfasst: d) verschiedene Typen TLAi von Lasern (20), mit i: Typenindex, insbesondere wobei für jeden Typus TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) von Lichtleitkabel (3) eine eigene, zugeordnete Kombination von Typus TLAi von Laser (20) und Typus TEKi von Einkoppelvorrichtung (21) vorgesehen ist, wobei sich die verschiedenen Typen TLAi von Laser (20) zumindest in ihrer Laserleistung unterscheiden.Kit according to claim 9 or 10, characterized in that it further comprises: d) different types TLAi of lasers ( 20 ), with i: type index, in particular for each type TLKi (TLK1, TLK2, TLK3) of optical fiber cable ( 3 ) an own, associated combination of type TLAi of laser ( 20 ) and type TEKi of coupling device ( 21 ), whereby the different types TLAi of laser ( 20 ) differ at least in their laser power. Baukasten nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Typus TLKi (TLK1) von Lichtleitkabel (3) der Stecker (6) ohne ein optisches Element (13) ausgebildet ist, und die Faserendfläche (12) an der Position POS relativ zur Referenzfläche (9) des Steckers (6) angeordnet ist.Building kit according to claim 9, 10 or 11, characterized in that in one type TLKi (TLK1) of optical fiber cable ( 3 ) The plug ( 6 ) without an optical element ( 13 ), and the fiber end surface ( 12 ) at the position POS relative to the reference surface ( 9 ) of the plug ( 6 ) is arranged. Baukasten nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Typen TLKi (TLK2, TLK3) von Lichtleitkabel (3) mit einem optischen Element (13) im Stecker (6) ausgebildet sind.Building kit according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least two types TLKi (TLK2, TLK3) of optical fiber cable ( 3 ) with an optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) are formed. Baukasten nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Typen TLKi (TLK2, TLK3) von Lichtleitkabel (3) mit einem optischen Element (13) zur Einstellung der Divergenz DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) des vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) das optische Element (13) im Stecker (6) so positioniert und die Brennweite fi des optischen Elements (13) sowie dessen Abstand ai zur Faserendfläche (12) so gewählt sind, dass für die Divergenz DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) des vom Zwischenfokus (14) ausgehenden Laserstrahls (1b) gilt: DIVZWi / DIVFEi = (1 – ai / fi) ≤ 3. Building set according to one of claims 9 to 13, characterized in that for all types TLKi (TLK2, TLK3) of optical fiber cable ( 3 ) with an optical element ( 13 ) to terminate the divergence DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) of the intermediate focus ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ) the optical element ( 13 ) in the plug ( 6 ) and the focal length fi of the optical element (FIG. 13 ) and its distance ai to the fiber end surface ( 12 ) are chosen so that for the divergence DIVZWi (DIVZW2, DIVZW3) of the intermediate focus ( 14 ) outgoing laser beam ( 1b ) applies: DIVZWi / DIVFEi = (1 - ai / fi) ≤ 3.
DE201520101457 2015-03-23 2015-03-23 Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable Expired - Lifetime DE202015101457U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201520101457 DE202015101457U1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201520101457 DE202015101457U1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202015101457U1 true DE202015101457U1 (en) 2015-03-27

Family

ID=52830147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201520101457 Expired - Lifetime DE202015101457U1 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202015101457U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107931839A (en) * 2017-12-20 2018-04-20 何琼 A kind of power battery explosion protection valve laser welding apparatus
WO2022105749A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-27 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 Laser output optical cable

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006015795A1 (en) 2004-08-05 2006-02-16 Kuka Schweissanlagen Gmbh Laser device and operating method
WO2007061543A2 (en) 2005-11-18 2007-05-31 Lockheed Martin Corporation Compact collimator lens form for large mode area and low numerical aperture fiber laser applications
WO2012156678A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Spi Lasers Uk Limited Apparatus and method for optically isolating a light beam from a laser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006015795A1 (en) 2004-08-05 2006-02-16 Kuka Schweissanlagen Gmbh Laser device and operating method
WO2007061543A2 (en) 2005-11-18 2007-05-31 Lockheed Martin Corporation Compact collimator lens form for large mode area and low numerical aperture fiber laser applications
WO2012156678A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Spi Lasers Uk Limited Apparatus and method for optically isolating a light beam from a laser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107931839A (en) * 2017-12-20 2018-04-20 何琼 A kind of power battery explosion protection valve laser welding apparatus
WO2022105749A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-27 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 Laser output optical cable

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2624031B1 (en) Method and Arrangement for generating a laser beam having a differing beam profile characteristic by means of a multi-clad fibre
EP2596901B1 (en) Optical irradiation device for an assembly for producing three-dimensional workpieces by means of irradiating powder layers of a raw powder with laser radiation
DE102007057868A1 (en) Apparatus for beam shaping
DE112008000872T5 (en) Apparatus and method for laser processing
DE112013003095B4 (en) Infrared Laser Zoom Beam Expansion System and Laser Processing System
DE3811432A1 (en) FXO LENS SYSTEM
DE2842535A1 (en) BRANCHING ELEMENT
DE102017210350B3 (en) Device for decoupling radiation from an optical fiber, optical fiber cable and machining head with it
EP0923749B1 (en) Light-transmitting device
DE102015205163B4 (en) Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable
AT504335A4 (en) laser ignition
DE19825092C2 (en) Laser system for generating a focused laser beam with a variable focus diameter
DE202015101457U1 (en) Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable
DE10033785C2 (en) Device for coupling laser beams into an optical fiber
DE102020116268A1 (en) FIBER-COUPLED LASER WITH VARIABLE BEAM PARAMETER PRODUCT
EP1892551B1 (en) Chromatic aberration reducing optical system
DE19840935B4 (en) End piece for optical fibers
WO2015091995A1 (en) Pump optical unit having an increased number of passages
DE102016116410B4 (en) OPTICAL SYSTEM FOR COUPLING LASER LIGHT INTO AN OPTICAL FIBER, IN PARTICULAR A SINGLE MODE FIBER, AND A METHOD FOR INCREASING THE ADJUSTMENT ACCURACY OF A FOCUS OF A LIGHT BEAM
DE19927167A1 (en) Coupler element and layout of elements for coupling highly intensive light radiation, feeds light via a lens system into opposite side of GRIN lens for positioning
DE102008055746B4 (en) Fiber laser with specially designed input and output optics
DE102019108084A1 (en) zoom optics
DE102009026772B4 (en) fiber laser
EP0497260A2 (en) Laser device
EP3418794A1 (en) Modular optical modular system for focus-close beam density partitions with alternating beam density profile

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20150507

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R158 Lapse of ip right after 8 years