Пристрій для лазерної обробки з системою із оптичних волокон

Реферат: UA 97512 U UA 97512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технологічного обладнання для лазерної обробки. Відомий пристрій для лазерної обробки з системою із оптичних волокон [1], який має лазер, оптичний світловод з вузлом введення енергії лазерного променя в один із його торців та оптичною системою біля другого торця, а також стіл для розташування та транспортування заготівки відносно оптичної системи. Недоліками цього пристрою є втрати лазерної енергії внаслідок складності її введення у світловод, а також обмежена можливість його використання для різних технологічних операцій, на що потребується нове налагодження умов опромінення. Відомий також пристрій для лазерної обробки [2], який містить лазер та декілька світловодів у вигляді оптичних волокон, один з торців кожного закріплено на периферії диска, що має привід крокового повороту для почергового розташування торців навпроти оптичної осі лазера, а другі торці світловодів встановлені нерухомо відносно своїх оптичних систем. Додатково пристрій має стіл-позиціонер для розташування заготівок, який має двокоординатний привід для подачі заготівок до кожної оптичної системи. Для синхронізації роботи обох приводів передбачено процесор. Недоліками такого пристрою є невисока продуктивність в зв'язку з одночасною обробкою лише однієї заготівки та складністю введення енергії лазерного променя у світловолокно. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності використання енергії лазерного променя за рахунок оптимізації методу її введення в світловоди, а також створення можливості одночасного виконання обробки декількох заготівок на різних за технологічним призначенням постах. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для лазерної обробки, що містить лазер та оптичний світловод у вигляді джгута з оптичних волокон, кожне з яких має оптичну систему, яку розташовано біля торців, лазерна енергія вводиться без втрат в оптичний світловод, оптичні волокна якого дають можливість одночасно обробляти різні заготівки у різних за змістом технологічних операціях. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. Пристрій містить лазер, активний елемент 1 якого встановлений між відбиваючим дзеркалом 2 резонатора і його вихідним дзеркалом 3 з напівпрозорим покриттям, та декілька світловодів у вигляді оптичних волокон 4, біля торців яких співвісно розташовані оптичні системи 5-6, кожна з яких складається із корегуючої 5 та фокусувальної 6 лінз. Вихідне дзеркало 3 резонатора створено із других торців цих оптичних волокон шляхом їх розташування в одній площині із взаємним контактом боковими сторонами. Окремі волокна можуть бути зібрані в пучки з установленою спільною для них фокусувальною системою 5-6. Пристрій працює наступним чином. Оброблювальну заготівку 9 встановлюють в робочу позицію. Для призначених до обробки її ділянок розраховують режими опромінення: енергію в імпульсі Е (потужність випромінювання Р); тривалість впливу τ; розмір зони опромінення, наприклад, діаметр зони опромінення. Відповідно до отриманих результатів, вибирають параметри оптичних систем 5-6, умови опромінення, а також підбирають із джгута або окремі волокна 4, або збирають декілька в пучки для забезпечення необхідного рівня енергії в них. При цьому використовують нерівномірність розподілу інтенсивності випромінювання по перетину променя, яка отримується за рахунок його модової структури та дифракційних явищ в апертурі активного елемента. Так, наприклад, зменшене значення енергії в спадаючих гілках кривої розподілу інтенсивності випромінювання, а також збільшений кут розбіжності пучка, що складається з коливань найвищих поперечних індексів - найбільш сприятливі для операцій, пов'язаних з помірним нагріванням поверхні заготовки 9: зміцнення зони 8, відпал монокристалів, терморозколювання та ін. І, навпаки, центр променя, де інтенсивність випромінювання найвища, а кут розбіжності відповідає дифракційній межі (основна мода), придатний для операцій, що вимагають високої концентрації енергії на опроміненій ділянці розмірна обробка - (отвори, щілини, пази); гравіювання, маркування - зони 7 і ін. Окремі волокна, згруповані відповідним чином у пучки, дозволяють здійснювати комплексну обробку за участю всіх механізмів впливу на матеріал заготівки, наприклад, отримання регулярного мікрорельєфу з зміцненою поверхнею. Далі, використовуючи гнучкість оптичних волокон і можливість створення різних умов фокусування для кожного пучка, проводять орієнтацію оптичних систем 5-6 відносно заготівки 9. При включенні лазера виконується подача лазерного випромінювання і здійснюється вибрана схема обробки. При надходженні наступної заготівки з тієї ж партії на робочу позицію додаткового налаштування не потрібно, тоді як при переході до обробки партії заготівок іншої конфігурації процес налаштування повторюють з урахуванням їх конструктивних особливостей і 1 UA 97512 U 5 технологічних операцій. Гнучкі волокна дозволяють забезпечити підвищену продуктивність пристрою і широке застосування в різних галузях промисловості. Джерела інформації: 1. Патент США № 4.443.684. В23К 27/00 від 17.04.84 р. 2. Заявка Японії № 57-64487 В23К 26/00 від 19.04.82 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Пристрій для лазерної обробки з системою із оптичних волокон, що містить лазер та оптичний світловод у вигляді джгута із оптичних волокон, кожне з яких має оптичну систему, яку розташовано біля торців, який відрізняється тим, що всі протилежні торці джгуту оптичних волокон розташовані в одній площині в межах апертури лазерного променя, на них нанесено напівпрозоре дзеркальне покриття для лазерного випромінювання і які виконують функції вихідного дзеркала резонатора лазера. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що торці волокон, біля яких розташовані оптичні системи, зібрані в пучки і мають спільну оптичну систему для кожного пучка. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2