RU181509U1 - SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM - Google Patents

SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU181509U1
RU181509U1 RU2017146876U RU2017146876U RU181509U1 RU 181509 U1 RU181509 U1 RU 181509U1 RU 2017146876 U RU2017146876 U RU 2017146876U RU 2017146876 U RU2017146876 U RU 2017146876U RU 181509 U1 RU181509 U1 RU 181509U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
laser
transmission system
radiation
fibers
Prior art date
Application number
RU2017146876U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Анатольевич Евстюнин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии лазерного термоупрочнения" (ООО "НТЛТ")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии лазерного термоупрочнения" (ООО "НТЛТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии лазерного термоупрочнения" (ООО "НТЛТ")
Priority to RU2017146876U priority Critical patent/RU181509U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU181509U1 publication Critical patent/RU181509U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/04Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving integrated values
    • G01D1/06Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving integrated values by intermittent summation
    • G01D1/08Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving integrated values by intermittent summation over fixed periods of time

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к лазерной технике и может использоваться в специализированных лазерных технологических комплексах для поверхностного упрочнения, наплавки и легирования быстроизнашивающихся поверхностей деталей из различных металлов и сплавов. Многоволоконная система передачи лазерного излучения содержит n-волокон, соответствующих n-источникам излучения, при этом каждое волокно обеспечивает минимальные потери мощности по длине волны лазера. Длина многоволоконной системы подбирается необходимой длины, что обеспечивает свободный доступ в любую точку рабочей зоны оборудования без изломов и изгибов многоволоконной системы, которые могут ее повредить. Пропускная способность каждого волокна 130-150 Вт. Каждое волокно изолировано негорючей оплеткой типа «гофры» и снабжено разъемом для подключения к источнику лазерного излучения. Кроме того, весь комплект волокон заключен в общую оплетку из эластичного материала, формируя кабель, снабженный разъемом для подключения к оптической головке. Технический результат - создание надежной и ремонтопригодной специализированной многоволоконной системы передачи лазерного излучения, обеспечивающей стабильную передачу и доставку излучения в рабочую зону. 2 ил.The utility model relates to laser technology and can be used in specialized laser technological complexes for surface hardening, surfacing and alloying of wearing parts surfaces of various metals and alloys. A multi-fiber laser transmission system contains n-fibers corresponding to n-radiation sources, with each fiber providing minimal power loss along the laser wavelength. The length of the multi-fiber system is selected to the required length, which provides free access to anywhere in the working area of the equipment without kinks and bends of the multi-fiber system that can damage it. The bandwidth of each fiber is 130-150 watts. Each fiber is insulated with a non-combustible “corrugation” braid and equipped with a connector for connection to a laser radiation source. In addition, the entire set of fibers is enclosed in a common braid of elastic material, forming a cable equipped with a connector for connecting to an optical head. The technical result is the creation of a reliable and maintainable specialized multi-fiber laser transmission system that provides stable transmission and delivery of radiation to the working area. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к лазерной технике и может использоваться в специализированных лазерных технологических комплексах для поверхностного упрочнения, наплавки и легирования быстроизнашивающихся поверхностей деталей из различных металлов и сплавов.The utility model relates to laser technology and can be used in specialized laser technological complexes for surface hardening, surfacing and alloying of wearing parts surfaces of various metals and alloys.

Любой лазерный комплекс укомплектован системой передачи излучения. (Промышленный форум. Обсуждение вопросов металлообработки. Forum 2×2.ru) Лазерное излучение в зависимости от типа лазера транспортируется в поворотную головку либо системой поворотных стационарных зеркал, (пятикоординатные установки фирмы «Трумпф», «Прима индустрия», «Мазак» и ряд других с СO2-лазерами), находящихся на подвижных каретках, либо с помощью волоконного кабеля, сочлененного QBH-разъемом непосредственно с поворотной головкой для иттербиевого волоконного лазера и твердотельного (см. RU 2386523, RU 86129).Any laser complex is equipped with a radiation transmission system. (Industrial forum. Discussion of metalworking issues. Forum 2 × 2.ru) Laser radiation depending on the type of laser is transported to the rotary head or a system of rotary stationary mirrors, (five-axis installations of Trumpf, Prima Industry, Mazak and a number of others with CO 2 lasers) located on movable carriages, or using a fiber cable articulated with a QBH connector directly with a rotary head for a ytterbium fiber laser and solid-state (see RU 2386523, RU 86129).

Такие лазерные технологические комплексы в основном используются для обработки металлических изделий.Such laser technological complexes are mainly used for processing metal products.

В газовых и твердотельных лазерах, как правило, применяется зеркальная система передачи излучения. В виду подвижности некоторых передающих оптических элементов эта система получила название «летающая оптика». Из-за длины излучения, данная система передачи применяется и является в СO2 лазерах единственно возможной.In gas and solid-state lasers, as a rule, a mirror radiation transmission system is used. In view of the mobility of some transmitting optical elements, this system is called “flying optics”. Due to the radiation length, this transmission system is used and is the only possible in CO2 lasers.

Известны лазерные технологические комплексы (RU, 2397055, В23К 26/08; RU, 2095431, C21D 1/09; RU, 2121417, В23К 26/08), содержащие элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных зеркалKnown laser technological complexes (RU, 2397055, V23K 26/08; RU, 2095431, C21D 1/09; RU, 2121417, V23K 26/08) containing elements for transporting laser radiation in the form of rotary mirrors

Недостатками зеркальной системы являются следующие:The disadvantages of the mirror system are as follows:

- нет постоянства диаметра сфокусированного лазерного пятна. Оно будет меняться в зависимости от положения оптической головки. Чем дальше оптическая головка от излучателя, тем больше диаметр сфокусированного пятна, соответственно меньше плотность мощности. Для решения данной проблемы в технологических комплексах в оптический тракт включают дополнительные оптические элементы, которые обеспечивают постоянство пятна. Не надо пояснять, что дополнительные оптические и механические элементы снижают общую теоретическую надежность, а также являются предметом замены и обслуживания;- there is no constancy of the diameter of the focused laser spot. It will vary depending on the position of the optical head. The farther the optical head from the emitter, the larger the diameter of the focused spot, respectively, the lower the power density. To solve this problem in technological complexes in the optical path include additional optical elements that ensure the constancy of the spot. It is not necessary to explain that additional optical and mechanical elements reduce the general theoretical reliability, and are also subject to replacement and maintenance;

- попадание пыли и продуктов горения материала на передающую оптику. Для предотвращения попадания используется гофрозащита («гармошка») тракта, защитные оптические пластины, метод создания избыточного давления чистого воздуха на передающих элементах (обдув). Все эти методы, с той или иной степенью эффективности, только увеличивают ресурс работы оптики, но не решают данную проблему полностью. Данная проблема приобретает наибольшую актуальность при большой мощности передаваемого лазерного излучения.- ingress of dust and combustion products of the material on the transmitting optics. To prevent entry, corrugated protection (“accordion”) of the tract, protective optical plates, and the method of creating excess pressure of clean air on the transmitting elements (blowing) are used. All these methods, with varying degrees of efficiency, only increase the life of the optics, but do not completely solve this problem. This problem acquires the greatest relevance with a high power of transmitted laser radiation.

Таким образом, оптические элементы системы передачи излучения являются элементами с ограниченным сроком службы, которые подлежат замене. Сложность замены состоит не в физической замене оптического элемента, а в правильной и точной юстировке всего оптического тракта. Юстировка необходима при замене хотя бы одного оптического элемента. Данная процедура, в зависимости от конструктивных решений производителя, бывает, как относительно несложной, так и очень непростой. В производственных условиях она может занимать от нескольких часов до нескольких дней и требует соответствующим образом подготовленного персонала;Thus, the optical elements of the radiation transmission system are elements with a limited service life, which must be replaced. The complexity of the replacement does not lie in the physical replacement of the optical element, but in the correct and accurate alignment of the entire optical path. Alignment is necessary when replacing at least one optical element. This procedure, depending on the design decisions of the manufacturer, can be both relatively uncomplicated and very difficult. In a production environment, it can take from several hours to several days and requires appropriately trained personnel;

- кроме описанного выше, нужно понимать, что стоимость оптических/зеркальных элементов высока.- In addition to the above, you need to understand that the cost of optical / mirror elements is high.

Известна оптоволоконная система передачи излучения.Known fiber optic transmission system of radiation.

Оптоволоконная система передачи излучения принципиально отличается от зеркальной. В этой системе передача излучения осуществляется внутри оптического волокна. В данной системе проблемы, присущие зеркальной системе, принципиально невозможны. В такой системе отсутствуют расходные передающие элементы, а срок службы оптоволокна сопоставим со сроком службы самого лазера.Fiber optic transmission system is fundamentally different from the mirror. In this system, radiation is transmitted inside an optical fiber. In this system, the problems inherent in a mirror system are fundamentally impossible. In such a system, there are no consumable transmitting elements, and the service life of the optical fiber is comparable to the service life of the laser itself.

Волоконная система передачи излучения нашла свое наилучшее применение в оптоволоконных лазерах, по сути, став частью самого лазера. Здесь в полном объеме реализовались ее очевидные преимущества - отсутствие расходных материалов и исключительная надежность, что в некоторых случаях играет определяющую роль в рамках производственного процесса.The fiber radiation transmission system has found its best use in fiber optic lasers, in fact, becoming part of the laser itself. Here, its obvious advantages were fully realized - the lack of consumables and exceptional reliability, which in some cases plays a decisive role in the production process.

Известны технологические лазерные установки с волоконным выводом излучения серии HTF от ОКБ «БУЛАТ» (https://www.laser-bulat.ru/products/lasersystems/htf/).Known technological laser systems with fiber output of radiation of the HTF series from the OKB "BULAT" (https://www.laser-bulat.ru/products/lasersystems/htf/).

Излучение волоконных лазеров передается к месту по гибкому волоконному кабелю нужной длины, имеющему прочную защитную оболочку.The radiation from fiber lasers is transmitted to the site via a flexible fiber cable of the desired length, which has a strong protective sheath.

Волоконный лазер отличает высокое качество выходных пучков, благодаря чему достигается большая плотность мощности в пятне, необходимая для скоростного высокоэффективного термоупрочнения.The fiber laser is distinguished by the high quality of the output beams, due to which a high power density in the spot is achieved, which is necessary for high-speed high-performance thermal hardening.

Оптоволоконные кабели известны из многих источников, например, волоконно-оптический кабель для передачи энергии лазерного излучения высокой мощности на большие расстояния (RU, 2551392, G02B 6/44; RU, 2180130, G02B 6/42 и др.), которые сами по себе уже являются системой передачи лазерного излучения.Fiber optic cables are known from many sources, for example, fiber optic cable for transmitting high-power laser radiation energy over long distances (RU, 2551392, G02B 6/44; RU, 2180130, G02B 6/42, etc.), which are themselves are already a laser transmission system.

За прототип принят волоконно-оптический кабель по патенту на полезную модель RU, №2551392, содержащий оптоволокно, оболочку, покрытие и первый защитный слой.The prototype adopted fiber optic cable according to the patent for utility model RU, No. 2551392, containing optical fiber, sheath, coating and the first protective layer.

Недостатки прототипа следующие:The disadvantages of the prototype are as follows:

- техническое обслуживание/ремонт должны проводить высококвалифицированные специалисты;- maintenance / repair should be carried out by highly qualified specialists;

- высокий порог генерации; низкая теплопроводность.- high generation threshold; low thermal conductivity.

Задачей полезной модели является создание надежной и ремонтопригодной специализированной многоволоконной системы передачи лазерного излучения.The objective of the utility model is to create a reliable and maintainable specialized multi-fiber laser transmission system.

Система транспортировки лазерного излучения предназначена для передачи излучения от лазерных модулей диодного источника в оптическую головку, установленную, например, на фланце специализированного шестикоординатного робота.The laser radiation transportation system is designed to transfer radiation from the laser modules of the diode source to the optical head mounted, for example, on the flange of a specialized six-axis robot.

Поставленная задача решается следующим образом: многоволоконная система передачи лазерного излучения содержит n-волокон, соответствующих n - источникам излучения, при этом, каждое волокно обеспечивает минимальные потери мощности по длине волны лазера. Волокна многоволоконной системы подбираются нужной длины, что обеспечивает свободный доступ в любую точку рабочей зоны оборудования без изломов и изгибов многоволоконной системы, которые могут ее повредить. Пропускная способность каждого волокна 130-150 Вт (эквивалентна мощности 1 блока излучения).The problem is solved as follows: a multi-fiber laser transmission system contains n-fibers corresponding to n-radiation sources, while each fiber provides minimal power loss along the laser wavelength. The fibers of the multi-fiber system are selected to the desired length, which provides free access to anywhere in the working area of the equipment without kinks and bends of the multi-fiber system that can damage it. The bandwidth of each fiber is 130-150 W (equivalent to the power of 1 radiation unit).

Каждое волокно изолировано негорючей оплеткой типа «гофры» и снабжено разъемом для подключения к источнику лазерного излучения. Кроме того, весь комплект волокон заключен в общую оплетку из эластичного материала, формируя кабель, снабженный разъемом для подключения к оптической головке.Each fiber is insulated with a non-combustible “corrugation” braid and equipped with a connector for connection to a laser radiation source. In addition, the entire set of fibers is enclosed in a common braid of elastic material, forming a cable equipped with a connector for connecting to an optical head.

Уникальный способ передачи лазерного излучения с помощью многоволоконной системы, позволяет использовать полупроводниковые многолучевые источники излучения и не требует жестких условий рабочей среды, наличия монолитного корпуса источника излучения.A unique method of transmitting laser radiation using a multi-fiber system allows the use of semiconductor multi-beam radiation sources and does not require harsh working environment conditions, the presence of a monolithic housing of the radiation source.

Гибкость системы позволяет применять ее в роботизированных или в многоосевых комплексах, на которых осуществляется лазерная обработка в труднодоступных, иногда, находящихся вне пределов прямой видимости местах. В этом и специализация системы.The flexibility of the system allows it to be used in robotic or multi-axis complexes, where laser processing is carried out in hard-to-reach places, sometimes outside direct line of sight. This is the specialization of the system.

Система транспортировки подключается к лазерным модулям посредством универсальных оптических разъемов SMA 905.The transportation system is connected to the laser modules via the SMA 905 universal optical connectors.

Преимущество - не нужна «летающая» оптика и ее регулярное обслуживание и замена.Advantage - “flying” optics and its regular maintenance and replacement are not needed.

Предусмотрена возможность быстрого демонтажа и замены волокон. Изоляция негорючей оплеткой.It is possible to quickly dismantle and replace the fibers. Flame retardant insulation.

Общая оплетка из эластичного материала обеспечивает быстрый доступ к волокнам, т.е. обеспечивает ремонтопригодность системы.A common braid of elastic material provides quick access to fibers, i.e. provides maintainability of the system.

Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.The utility model is illustrated by the following illustrations.

Фиг. 1 - общий вид волокнаFIG. 1 - general view of the fiber

Фиг. 2 - схема конструкции системыFIG. 2 - system design diagram

Специализированная многоволоконная система передачи лазерного излучения состоит из n-го количества волокон (1), соответствующих количеству источников лазерного излучения, каждое из которых имеет негорючую оплетку типа «гофры» (2). Кроме того, весь комплект волокон заключен в общую оплетку из эластичного материала (3), и имеет общий разъем (4) для подключения к оптической головке.A specialized multi-fiber laser transmission system consists of the nth number of fibers (1) corresponding to the number of laser radiation sources, each of which has a non-combustible “corrugation” braid (2). In addition, the entire set of fibers is enclosed in a common braid of elastic material (3), and has a common connector (4) for connecting to an optical head.

Таким образом, специализированная многоволоконная система передачи лазерного излучения позволяет использовать полупроводниковые источники излучения и не требует стационарных оптических элементов, наличия монолитного корпуса для стабильной работы, в виду гибкой конструкции системы, что позволяет применять ее в роботизированных или в многоосевых комплексах. Каждое волокно имеет защитную от пожара и взрыва оплетку типа гофры. Конструкция системы позволяет при необходимости быстро заменить вышедшее из строя волокно, либо увеличить/уменьшить количество волокон в системе.Thus, a specialized multi-fiber laser transmission system allows the use of semiconductor radiation sources and does not require stationary optical elements, the presence of a monolithic body for stable operation, in view of the flexible design of the system, which allows it to be used in robotic or multi-axis systems. Each fiber has a corrugation-type sheath that is protective against fire and explosion. The system design allows, if necessary, to quickly replace a failed fiber, or to increase / decrease the number of fibers in the system.

Реализация полезной модели решает все поставленные автором задачи.The implementation of the utility model solves all the tasks posed by the author.

Claims (1)

Специализированная многоволоконная система передачи лазерного излучения в виде волоконно-оптического кабеля в прочной защитной оболочке, содержащего комплект оптических волокон, отличающаяся тем, что содержит количество оптических волокон, соответствующее количеству источников лазерного излучения, каждое волокно имеет негорючую оплетку типа «гофры» и разъем для подключения к многолучевому лазеру, весь комплект волокон заключен в общую оплетку из эластичного материала, выполненную с возможностью быстрого доступа к любому из волокон, и имеет общий разъем для подключения к оптической головке, при этом каждое волокно обеспечивает минимальные потери мощности по длине волны лазера и пропускную способность - 130-150 Вт.Specialized multi-fiber laser transmission system in the form of a fiber optic cable in a strong protective sheath containing a set of optical fibers, characterized in that it contains the number of optical fibers corresponding to the number of laser radiation sources, each fiber has a non-combustible “corrugation” braid and a connector for connecting to a multipath laser, the entire set of fibers is enclosed in a common braid of elastic material, made with the possibility of quick access to any of the fibers n, and has a common connector for connecting to an optical head, with each fiber providing minimal power loss along the laser wavelength and throughput - 130-150 watts.
RU2017146876U 2017-12-29 2017-12-29 SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM RU181509U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146876U RU181509U1 (en) 2017-12-29 2017-12-29 SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146876U RU181509U1 (en) 2017-12-29 2017-12-29 SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU181509U1 true RU181509U1 (en) 2018-07-17

Family

ID=62915263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146876U RU181509U1 (en) 2017-12-29 2017-12-29 SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU181509U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1538191A1 (en) * 1987-12-16 1990-01-23 Особое конструкторское бюро кабельной промышленности Electric cable
UA62592A (en) * 2003-04-14 2003-12-15 Fire-resistant electric cable (variants)
RU56058U1 (en) * 2004-12-28 2006-08-27 Открытое акционерное общество "Украинский научно-исследовательский институт кабельной промышленности" MOUNTING CABLE FOR AUTOMATIC CONTROL DATA
RU136915U1 (en) * 2013-08-08 2014-01-20 ОАО "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический кабельный институт (НИКИ) г. Томск с опытным производством" (ОАО "НИКИ г. Томск") CONTROL CABLE (OPTIONS)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1538191A1 (en) * 1987-12-16 1990-01-23 Особое конструкторское бюро кабельной промышленности Electric cable
UA62592A (en) * 2003-04-14 2003-12-15 Fire-resistant electric cable (variants)
RU56058U1 (en) * 2004-12-28 2006-08-27 Открытое акционерное общество "Украинский научно-исследовательский институт кабельной промышленности" MOUNTING CABLE FOR AUTOMATIC CONTROL DATA
RU136915U1 (en) * 2013-08-08 2014-01-20 ОАО "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический кабельный институт (НИКИ) г. Томск с опытным производством" (ОАО "НИКИ г. Томск") CONTROL CABLE (OPTIONS)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2875896B1 (en) Laser cutting head for tool machine with a cooling unit fixed to the head
US10207367B2 (en) Method of laser processing a component within an assembled apparatus using a boroscope
US20210313481A1 (en) Power Conversion Module for Use With Optical Energy Transfer and Conversion System
KR102060310B1 (en) High power planar waveguide (PWG) pumphead with modular components for high power laser systems
CN203448339U (en) Flexible laser cleaner
US7982935B2 (en) Mirror positioning apparatus for use in beam switching
GB2298607A (en) Laser beam machines
US20220063021A1 (en) Robotic laser-guide device for laser shock peening
RU181509U1 (en) SPECIALIZED MULTI-FIBER LASER RADIATION TRANSMISSION SYSTEM
KR20210016411A (en) Laser processing equipment for difficult-to-access workpieces
CN105743026A (en) Laser wire-stripping device
KR20220013402A (en) Fiber Optic Connectors for Additive Manufacturing Systems
JP2016081994A (en) Direct diode laser oscillator
JP2016078047A (en) Direct diode laser processing device and processing method for metal plate using the same
KR102258995B1 (en) Laser source, particularly for industrial processes
CN201848647U (en) High-power optical fiber conduction laser processing head
US20100166029A1 (en) Apparatus for selectively distributing energy from a laser beam
US20230408761A1 (en) Ultraviolet light irradiation system and method
US20220283416A1 (en) Dynamic Focus For Laser Processing Head
JP2016078051A (en) Direct diode laser processing device and processing method for metal plate using the same
Koga et al. Development of a portable laser sheet
WO2003061895A1 (en) Means for visualizing the laser beam in a laser machining system
CN113977562B (en) Compact snake-shaped mechanical arm for severe environment
TWM575737U (en) Three-dimensional laser processing apparatus
CN104191086A (en) Light ray machining device