能够切换纤芯的激光加工装置的制造方法_2

文档序号:9607432阅读:来源:国知局
平行地延伸的一对导轨60 ;在一对导轨60上相对于该一对导轨60垂 直地配置的棒状的第一滑架61 ;W及能够移动地安装于第一滑架61上的规定的形状的第 二滑架62。而且,本例的加工头4W加工喷嘴42的前端与工作台T的上表面对置的方式安 装于第二滑架62。第一滑架61W及第二滑架62构成为分别沿图中的箭头AllW及箭头 A12的方向滑动。由此,加工头4能够一边在工作台T的上方沿箭头AllW及箭头A12的方 向移动,一边向被加工物W照射激光。第一滑架61W及第二滑架62分别由未图示的伺服 马达等驱动装置驱动。
[0031] 如图1所示,工作台T、加工头4、W及移动机构部6容纳于箱状的壳体H的内侧。 由于成为运样的构造,会在壳体H的内部空间充满在激光加工中产生的尘埃。此外,在壳体 H的任意的位置,形成有用于导入第二传输部32的贯通孔,包括第二传输部32的射出端的 规定部分与加工头4 一起容纳于壳体H的内侧。运样的壳体H起到防止从加工头4照射来 的激光向装置的外部漏出而对使用者产生危害,并且防止在激光加工中产生的尘埃向装置 的外部放出的作用。图1中,为了良好地理解壳体H的内部构造,W虚线表示壳体H的轮廓, 并且W实线表示壳体H的内部构造。
[0032] 接着,本例的切换部5具有与使用者的选择对应地切换第二传输部32的多个纤忍 中实际上传输激光的纤忍的功能。也就是说,本例的切换部5具有使从第一传输部31射出 来的激光选择性地向第二传输部32的多个纤忍中任一个射入的功能。由此,变更向加工头 4传输激光的纤忍的直径,从而即使不更换与加工头4连接的光纤本身,也能够变更加工头 4的聚光径或者聚光角。参照图2后述切换部5的详细的动作。
[0033] 继续参照图1,本例的激光加工装置1具备均配置于壳体H的外侧的控制装置7W 及集尘机8。本例的控制装置7具有控制第一滑架61W及第二滑架62等可动部分的动作 的功能。并且,本例的集尘机8具有捕捉在激光加工中在壳体H的内侧产生的尘埃而将其 向壳体H的外侧排出的功能。
[0034] 图2是用于说明本例的切换部5的动作的示意图。本例的切换部5是使从第一传 输部31的光纤射出的激光选择性地向第二传输部32的多个纤忍FC中任一个射入的光束 开关。如图2所示,本例的第二传输部32具有屯根纤忍FC。如图2所示,本例的切换部5 包括:将从第一传输部31射出来的激光聚光于多个纤忍FC的各个射入端IE的多个聚光光 学系统51;W及与上述聚光光学系统51分别对应的快口镜(shuttermirror)52。此外, 图2中仅表示了两对聚光光学系统51W及快口镜52,省略了剩余五对聚光光学系统51W 及快口镜52。另外,图2中,对于两根纤忍FC,示出了从它们的射入端IE至射出端邸的全 长,而对于剩余的五根纤忍FC,仅示出了它们的射入端IE的附近,省略了其它的部分。并 且,图2中,从第一传输部31的光纤射出来的激光的光路由箭头A21表示。
[0035] 如图2所示,各个快口镜52构成为沿着与从第一传输部31射出来的激光的光路 垂直的方向,在反射激光的反射位置与不反射激光的退避位置之间往复移动。各个快口镜 52的移动方向由图中的箭头A22表示。各个快口镜52由马达等未图示的驱动装置驱动。 图2中,处于反射位置的快口镜52由实线示出,处于退避位置的快口镜52由虚线示出。如 图2所示,处于反射位置的快口镜52被取向为将从第一传输部31射出来的激光朝向对应 的聚光光学系统51反射。而且,本例的切换部5构成为,仅与使用者选择出的一个纤忍FC 对应的一个快口镜52配置于反射位置,剩余的快口镜52配置于退避位置。由此,使从第一 传输部31射出来的激光仅向由使用者选择出的一个纤忍FC射入。但是,本实施方式的激 光加工装置1的切换部5也可W构成为,使用单一聚光光学系统W及与之配合的机构部来 代替多个聚光光学系统51 W及多个快口镜52,对传输激光的纤忍FC进行切换。像运样构 成的切换部5的第一W及第二变形例分别在图3W及图4中示出。
[0036] 图3是表示本实施方式的激光加工装置1的切换部5的第一变形例的、与图2相同 的示意图。如图3所示,本例的切换部5具备将从第一传输部31射出来的激光聚光的单一 聚光光学系统53。而且,本例的聚光光学系统53构成为W与从第一传输部31射出来的激 光的光路垂直的轴线R3为支点而摆动。从第一传输部31射出来的激光的光路由图中的箭 头A31表示。也就是说,本例的切换部5W未图示的马达或者压电元件等为动力源而使聚 光光学系统53摆动,从而使聚光光学系统53的聚光点的位置沿图中的上下方向移动。由 此,对传输激光的第二传输部32的纤忍FC进行切换。本例的聚光光学系统53的摆动运动 的方向由图中的箭头A32表示。根据本例的切换部5,由于不需要设置与多个纤忍FC的射 入端IE对应的多个聚光光学系统W及多个快口镜,所W能够将多个纤忍FC的射入端IEW 相互接近的方式配置,并且能够缩小切换部5整体的尺寸。
[0037] 图4是表示本实施方式的激光加工装置1的切换部5的第二变形例的、与图2相 同的示意图。与图3的例子相同,本例的切换部5具备单一聚光光学系统54,本例的聚光光 学系统54构成为将向该聚光光学系统54射入了的激光聚光而使之向第二传输部32的射 入端射入。而且,本例的切换部5还具备变更从第一传输部31射出而向聚光光学系统54 射入的激光相对于聚光光学系统54的光轴的倾斜角度的未图示的角度变更部。更加具体 而言,本例的切换部5的角度变更部通过使用马达或者压电元件等动力源使面向聚光光学 系统54的第一传输部31的前端部稍微弯曲,来变更向聚光光学系统54射入的激光的倾斜 角度。由此,聚光光学系统54的聚光点沿图中的上下方向移动,从而对传输激光的第二传 输部32的纤忍FC进行切换。从第一传输部31射出而向聚光光学系统54射入的激光的光 路由图中的箭头A41表示。并且,第一传输部31的前端部弯曲的方向由图中的箭头A42表 示。与上述的第一变形例相同,根据本例的切换部5,与图3的例子相同,能够将多个纤忍 FC的射入端IEW相互接近的方式配置,并且能够缩小切换部5整体的尺寸。 阳03引再次参照图2,本例的第二传输部32中,多个纤忍FC的射入端IE排列成一列,相 对于此,上述纤忍FC的射出端邸W相互接近的方式会聚。图5是图2中的第二传输部32 的射出端的附近的横向剖视图。更加具体而言,图5表示沿着图2中的V-V线的第二传输 部32的剖面。如图5所示,构成第二传输部32的多个单忍光纤SC在它们的射出端的附近 相互结合,其结果,它们的纤忍FCW相互接近的方式配置。多个单忍光纤SC能够通过公知 的方法接合。例如,单忍光纤SC的树脂制的保护被膜也可W通过热烙接而相互接合,上述 保护被膜的外周面也可W通过各种粘合剂而相互接合。
[0039]图5的例子中,W包围纤忍直径为50ym的一根光纤SCsd的外周面的方式,沿周向 依次排列有纤忍直径为50Jim的一根光纤SCg。、纤忍直径为70Jim的一根光纤SCy。、纤忍直 径为100ym的一根光纤SCi。。、纤忍直径为200Jim的一根光纤SCz。。、纤忍直径为70ym的 一根光纤SC,。、W及纤忍直径为140ym的一根光纤SCi4。。如图5所示,配置于中央的光纤 SCw与沿周向排列的六根光纤SC分别接合。并且,沿周向排列的六根光纤SC也分别与在 周向的两侧邻接的两根光纤SC分别接合。此处,各采用两根纤忍直径为50ym的光纤SCw 和纤忍直径为70ym的光纤SC,。的理由是,纤忍直径小的光纤更容易受到损伤,从而需要运 些光纤SCg。、SCto备用的情况较多。或者,对于纤忍直径为50Jim的两根光纤SC5。而言,也 可W改变它们的射入端处的聚光角。由于光纤的射入端处的聚光角在达到某程度之前反映 于射出端的扩展角,所W通过选择两根,即使被加工物W的表面上的聚光径相同,也能够改 变聚光角。由于各个光纤SC的外径约为1mm,所W第二传输部32的射出端的附近的屯根光 纤SC的束的外径约为3mm。但是,从沿周向排列的六根光纤SC的各个纤忍FC至加工头4 的中屯、线CA的距离大致不足Imm(参照图6)。 W40] 如图5所示,本例的第二传输部32具有直径不同的多个纤忍FC。因此,本例的激 光加工装置1能够与使用者所选择出的纤忍FC的直径对应地调整加工头4的聚光径W及 聚光角等。
[0041] 此外,本实施方式的激光加工装置1的第二传输部32也可W具有剖面形状不同的 多个纤忍FC,也可W具有折射率不同的多个纤忍FC。一般而言,由于从光纤射出的激光的 光强度与纤忍的折射率对应地变化,所W通过采用折射率不同的多个纤忍FC,能够调整从 加工头4射出的激光的光强度。其结果,能够调整激光加工装置1的加工性能。
[0042]再次参照图2,从各纤忍FC的射出端邸至加工头4的聚光光学系统41的距离是IOOmm左右,从加工头4的聚光光学系统41至加工头4的聚光点的距离是120mm左右。由 于该情况下的成像倍率是1. 2(120/100),所W加工头4的聚光径成为向加工头4传输激光 的纤忍FC的直径的1. 2倍的大小(也参照图12)。此外,从各纤忍FC射出的激光的扩展角 例如半角是SOmrad,焦点的聚光角例如是96mrad。若选择不同的纤忍径,则当扩展角相同 时,聚光径因纤忍径而变化。此时,若更换聚光光学系统41的被加工物侧W侧的透镜,则能 够改变成像倍率。若适当地选择成像倍率,则即使聚光径相同也能够实现改变了聚光角的 激
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