能够切换纤芯的激光加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及能够切换向加工头传输激光的纤忍的激光加工装置。
【背景技术】
[0002] W往公知一种激光加工装置，其具备传输由激光源生成的激光的光纤、和将从光 纤射出的激光聚光并向被加工物照射的加工头。运样的激光加工装置在JP-B-3978066、 JP-A-册2-232618、W及JP-A-2014-029537等中举例表示。在一般的激光加工装置中，根据 光纤的忍径W及聚光光学系统的成像倍率来决定被加工物上的聚光径W及聚光角，并与之 对应地使加工性能变化。被加工物上的最佳的聚光径与激光加工的种类（例如，焊接、切 断、做记号等）、W及被加工物的材质及厚度等对应地决定。
[000引图12是用于对纤忍FC的忍径DuW及射出端的扩散角A。与聚光点的聚光径DcW及聚光角Ac之间的关系进行说明的示意图。一般而言，根据纤忍FC的射出端与聚光透镜L 之间的距离di、聚光透镜L与聚光点之间的距离d2、W及聚光透镜L的焦距d3,来决定聚光 光学系统S的成像倍率，由此也决定聚光光学系统S的聚光角A。。此处，为了使聚光径Dc变 化而使成像倍率变化即可，但与此同时聚光角Ac也变化。运是由于，纤忍FC的忍径D。与射 出端的扩展角Af的积具有等于聚光点的聚光径D。与聚光角A。的积的关系。另一方面，在 扩散角Af相同的情况下，若适当地变更忍径D。，则能够不使聚光角A。变化地使聚光径DC变 化。或者，也能够不使聚光径Dc变化地使聚光角AC变化。运样，通过适当地变更向聚光光 学系统S传输激光的纤忍FC的忍径D。，能够得到最佳的聚光径DcW及聚光角A。。然而，为 了变更纤忍FC的忍径D。，需要更换与加工头连接的光纤本身，从而此时有加工头内的光学 元件受到污染而加工精度降低的担忧。其理由是，由于大多激光加工装置容纳在防止激光 的漏出而保护使用者的壳体，所W由激光加工产生的尘埃充满壳体内。
[0004] 与此相关联地，JP-A-2012-024782中，提出了选择性地使用忍径不同的多个工艺 纤维（processfiber)中任一个来向加工头传输激光的激光加工装置。更加具体而言， JP-A-2012-024782的激光加工装置中，通过用马达使安装有多个工艺纤维的板部件旋转， 将任一个工艺纤维定位在来自纤维供给器（feedingfiber)的射出光的光路上。根据 JP-A-2012-024782的激光加工装置，每当变更聚光径或聚光角时，不需要更换工艺纤维。然 而，由于JP-A-2012-024782的激光加工装置在加工头的激光的射入部分的附近具有通过 马达而旋转的旋转部件，所W依然有加工头的周围的尘埃从上述的射入部分侵入加工头内 而污染光学元件的担忧。并且，由于光纤的射出端或多或少发热，所W优选在其周围设置各 种冷却构造，但由于JP-A-2012-024782的多个工艺纤维由马达驱动，所W难W设置适当的 冷却构造。
【发明内容】
[0005] 从而需求能够不更换与加工头连接的光纤而是调整激光的聚光径W及聚光角等 并且能够可靠地防止加工头内的光学元件受到污染的激光加工装置。
[0006] 根据本发明的第一方案，提供一种激光加工装置，具备：激光源，其生成激光；光 传输部，其对激光源所生成的激光进行传输；W及加工头，其将光传输部所传输来的激光聚 光并向被加工物照射，光传输部具有多个纤忍，利用多个纤忍的任一个来向加工头传输激 光，多个纤忍的分别面向加工头的射出端固定地配置于加工头，激光加工装置还具备切换 部，该切换部对多个纤忍中的向加工头传输激光的纤忍进行切换。
[0007] 根据本发明的第二方案，在第一方案的基础上提供如下激光加工装置，多个纤忍 的各个射出端烙接于具有与多个纤忍分别相同的折射率的单一光学部件，对将透过光学部 件后的激光射出的光学部件的射出面实施抗反射涂层。
[0008] 根据本发明的第=方案，在第一或者第二方案的基础上提供如下激光加工装置， 多个纤忍分别容纳于多个光纤，多个光纤的射出端相互接合。
[0009] 根据本发明的第四方案，在第一或者第二方案的基础上提供如下激光加工装置， 多个纤忍的各个纤忍容纳于一个光纤。 阳010] 根据本发明的第五方案，在第一~第四方案中任一方案的基础上提供如下激光加 工装置，切换部具有在激光源所生成的激光的光路上相对于与光路垂直的平面倾斜配置的 光学基板，通过使光学基板绕沿着光路设置的轴线旋转，来对向加工头传输激光的纤忍进 行切换。 阳011]根据本发明的第六方案，在第一~第四方案中任一方案的基础上提供如下激光加 工装置，切换部具有在激光源所生成的激光的光路上配置的光学基板，通过使光学基板绕 与光路垂直的轴线旋转，来对向加工头传输激光的纤忍进行切换。
[0012] 在本发明的第一~第六方案中任一方案的基础上提供如下激光加工装置，多个纤 忍包括直径、剖面形状W及折射率的至少任一个不同的两个W上的纤忍。
[0013] 对照附图所表示的本发明的例示的实施方式的详细说明，本发明的上述W及其它 目的、特征、W及优点会变得更加清楚。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第一实施方式的激光加工装置的整体构造的立体图。
[0015] 图2是用于说明图1中的切换部的动作的示意图。
[0016] 图3是表示本实施方式的激光加工装置的切换部的第一变形例的、与图2相同的 不意图。
[0017] 图4是表示本实施方式的激光加工装置的切换部的第二变形例的、与图2相同的 不意图。
[001引图5是图2中的第二传输部的射出端的附近的横向剖视图。
[0019] 图6是图2中的第二传输部的射出端的附近的纵向剖视图。
[0020] 图7是表示从加工头取下了第二传输部的状态的、与图6相同的纵向剖视图。
[0021] 图8是本发明的第二实施方式的激光加工装置的第二传输部的横向剖视图。
[0022] 图9是图8的第二传输部的射出端的附近的纵向剖视图。
[0023] 图10是用于说明本实施方式的激光加工装置的切换部的动作的示意图。
[0024] 图11是表示本实施方式的激光加工装置的切换部的变形例的、与图10相同的示 意图。
[00巧]图12是用于说明纤忍的忍径与聚光径W及聚光角之间的关系的示意图。
【具体实施方式】
[00%]W下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。各附图中，对相同的构成要 素赋予相同的符号。此外，W下的记载不对权利要求书所记载的发明的技术范围、用语的意 义等进行限定。
[0027] 参照图1~图7,对本发明的第一实施方式的激光加工装置进行说明。本实施方式 的激光加工装置构成为，为了对被加工物实施各种激光加工（切断、焊接、或者做记号等）， 而用加工头的聚光光学系统将通过光纤而传输来的光束聚光并向被加工物照射。图1是表 示本实施方式中例示的激光加工装置1的整体构造的立体图。如图1所示，激光加工装置 1由如下部件构成：产生激光的激光源2 ;传输激光源所产生的激光的电缆状的光传输部3 ; 将光传输部3传输来的激光聚光并向被加工物W照射的加工头4 ;W及在光传输部所形成 的激光的传输路的中途配置的切换部5。W下依次对运些构成要素进行说明。
[0028] 首先，本例的激光源2是由激光介质、光谐振器、W及激励源等构成的各种激光振 荡器。接着，本例的光传输部3由从激光源2延伸至切换部5的第一传输部31、和从切换 部5延伸至加工头4的第二传输部32构成。而且，本例的第一传输部31由一根单忍光纤 构成，本例的第二传输部32由多个单忍光纤的束构成。尤其是，第二传输部32由纤忍的直 径、剖面形状、W及折射率的任一个不同的多个单忍光纤的束构成。运些光纤分别遍及第二 传输部32的延伸方向的大致全长而延伸，在至面向加工头4的前端部之前，能够独立地传 输入射到面向切换部5的基端部的激光。W下，有时将面向第二传输部32、光纤W及纤忍的 切换部5的端面称作射入端，并将它们的面向加工头4的端面称作射出端。
[0029] 接着，本例的加工头4具有筒状的主体部40、和配置于主体部40的内侧的聚光光 学系统41。如图1所示，加工头4的主体部40具有供第二传输部32的光纤的前端部连接 的基端部、和供由铜等各种材料形成的加工喷嘴42安装的前端部。并且，加工头4的聚光光 学系统41W使球面像差变小的方式具有由两片非球面透镜构成的组透镜、或者由四片左 右的球面透镜构成的组透镜（参照图2~图4等）。加工喷嘴42配置在聚光光学系统41 的聚光点的附近。位于加工喷嘴42与聚光光学系统41的最终级的光学元件之间的主体部 40的内部空间为气密空间，向该内部空间导入规定压力的辅助气体。使向该内部空间导入 的辅助气体从加工喷嘴42的前端喷出。加工喷嘴42的孔径通常为0. 8mm~6.Omm左右。 喷出的辅助气体的气流优选与射出的激光的光路彼此同轴，从而加工喷嘴42具备在2mm~ 5mm左右的范围内动作的轴屯、调整机构（未图示）。或者，能够采用构成为相对于加工喷嘴 42的中屯、对准射出的激光的光路的对准机构部。
[0030] 如图1所示，本例的加工头4安装于移动机构部6,该移动机构部6在载置被加工 物W的工作台T的上方使加工头4平面地移动。更加具体而言，本例的移动机构部6具有： 隔着工作台T而相互