СПОСОБ И УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КОННЕКТОРА В КОЛЛИМИРУЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА
METHOD AND UNIT FASTENING OPTICAL CONNECTOR IN COLLIMATING DEVICE OF FIBRE LASER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и узлу крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера.
Уровень техники
Волоконные лазеры находят все более широкое применение в различных областях техники. В частности, волоконные лазеры успешно применяются для резки различных материалов (см., например, патент РФ №2386523, опубл. 20.04.2010). При этом для фокусировки выходного лазерного луча используются коллимирующие устройства, которые необходимо соединять с оптическим волокном от лазера. Этой цели служат оптические коннекторы (см., например, заявку на патент США №2010/0310213, опубл. 09.12.2010; патент на полезную модель Китая №200954575, опубл. 03.10.2007). Наиболее известным и доступным является оптический коннектор типа QBH, примененный, например, в устройстве по патенту РФ №2425894 (опубл. 10.08.2011).
Этот оптический коннектор типа QBH имеет круглый в сечении корпус с коническим сужением на выходном его конце и с кольцевой проточкой, расположенной на заранее заданном расстоянии от входного конца корпуса и предназначенной для установки уплотнительного кольца. На корпусе оптического коннектора на участке между проточкой и выходным концом выполнен паз, проходящий вдоль продольной оси корпуса и предназначенный для попадания на соответствующий штифт в теле коллимирующего устройства при вставлении оптического коннектора в предназначенное для него отверстие в теле коллимирующего устройства.
Оптический коннектор типа QBH вставляется в тело коллимирующего устройства и закрепляется в нем посредством байонетного соединения. При этом оптический коннектор удерживается в теле коллимирующего устройства с помощью трех стержневых упоров. Такое крепление весьма ненадежно, поскольку из-за больших боковых нагрузок, возникающих при резких перемещениях коллимирующего устройства, например, в станках для лазерной резки, оптический коннектор может смещаться от своего исходного положения из-за упругой посадки верхнего (входного) конца своего корпуса. Такая упругая посадка определяется уплотнительным (резиновым) кольцом в упомянутой проточке, позволяющим корпусу оптического коннектора отклоняться относительно продольной оси коллимирующего устройства. Такие, даже микроскопические, отклонения могут привести к искажению размеров вырезаемых деталей, т.е. ухудшить точность лазерной резки.
Раскрытие изобретения
Таким образом, цель настоящего изобретения состоит в повышении надежности крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера, чтобы исключить возможность колебаний этого оптического коннектора при перемещениях коллимирующего устройства, установленного в лазерной головке.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в первом объекте настоящего изобретения предлагается способ крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера, заключающийся в том, что: используют в качестве оптического коннектора оптический коннектор типа QBH, имеющий круглый в сечении корпус с коническим сужением на выходном его конце и с первой кольцевой проточкой, расположенной на заранее заданном расстоянии от входного конца корпуса и предназначенной для размещения уплотнительного кольца; выполняют на торце тела коллимирующего устройства, обращенном к вставляемому оптическому коннектору, вторую кольцевую проточку и по меньшей мере два резьбовых отверстия; выполняют внутри тела коллимирующего устройства третью кольцевую проточку, предназначенную для размещения уплотнительного кольца, на расстоянии от торца тела коллимирующего устройства, меньшем расстояния от первой кольцевой проточки на корпусе оптического коннектора до сужения на его выходном конце; устанавливают в первой проточке на корпусе оптического коннектора пару полукольцевых сухарей, выступающих за максимальный диаметр корпуса на величину второй кольцевой проточки в теле коллимирующего устройства; размещают уплотнительное кольцо в третьей проточке в теле коллимирующего устройства; вставляют корпус оптического коннектора в предназначенное для него отверстие в теле коллимирующего устройства; закрепляют корпус оптического коннектора в теле коллимирующего устройства посредством прижимного фланца, в котором заранее выполняют сквозные отверстия, соответствующие положению резьбовых отверстий на торце тела коллимирующего устройства, причем закрепление осуществляют за счет соответствующих резьбовых деталей, пропускаемых через сквозные отверстия в прижимном фланце и ввинчиваемых в резьбовые отверстия в теле коллимирующего устройства.
Особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что на корпусе на участке между первой кольцевой проточкой и выходным концом выполнен паз, проходящий вдоль продольной оси корпуса оптического коннектора и предназначенный для попадания на соответствующий штифт в теле коллимирующего устройства, при этом корпус оптического коннектора вставляют в предназначенное для него отверстие в теле коллимирующего устройства так, чтобы паз приходился на штифт.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата во втором объекте настоящего изобретения предлагается узел крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера, в котором: в качестве упомянутого оптического коннектора использован оптический коннектор типа QBH, имеющий круглый в сечении корпус с коническим сужением на выходном его конце и с первой кольцевой проточкой, расположенной на заранее заданном расстоянии от входного конца корпуса и предназначенной для установки уплотнительного кольца; на торце тела коллимирующего устройства, обращенном к вставляемому оптическому коннектору, выполнены вторая кольцевая проточка и по меньшей мере два резьбовых отверстия, а внутри тела коллимирующего устройства выполнена третья кольцевая проточка, предназначенная для размещения уплотнительного кольца, на расстоянии от торца тела коллимирующего устройства, меньшем расстояния от первой кольцевой проточки на корпусе оптического коннектора до сужения на его выходном конце; в первой проточке на корпусе оптического коннектора установлены полукольцевые сухари, выступающие за максимальный диаметр корпуса на величину второй кольцевой проточки в теле коллимирующего устройства, а в третьей проточке в теле коллимирующего устройства установлено уплотнительное кольцо; вставленный в предназначенное для него отверстие тела коллимирующего устройства корпус оптического коннектора с установленными полукольцевыми сухарями закреплен прижимным фланцем, в котором выполнены сквозные отверстия, соответствующие положению резьбовых отверстий на торце тела коллимирующего устройства, причем закрепление осуществлено за счет соответствующих резьбовых деталей, пропущенных через сквозные отверстия в прижимном фланце и ввинченных в резьбовые отверстия в теле коллимирующего устройства.
Особенность узла по настоящему изобретению состоит в том, что на корпусе оптического коннектора типа QBH на участке между первой проточкой и выходным концом выполнен паз, проходящий вдоль продольной оси корпуса и предназначенный для попадания на соответствующий штифт в теле коллимирующего устройства, при этом корпус вставлен в предназначенное для него отверстие в теле коллимирующего устройства так, чтобы паз приходился на штифт.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение описано ниже со ссылкой на чертежи, на которых одинаковым элементам присвоены те же ссылочные позиции.
Фиг.1 представляет общий вид оптического коннектора типа QBH.
Фиг.2 показывает детали разобранного узла крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера по настоящему изобретению.
Фиг.3 показывает узел крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера по настоящему изобретению в собранном виде.
Подробное описание изобретения
Как отмечено выше, настоящее изобретение предназначено для надежного крепления оптического коннектора типа QBH в коллимирующем устройстве волоконного лазера.
Внешний вид оптического коннектора типа QBH, выпускаемого шведской компанией Optoscand (см. http://www.optoskand.se/qbh-fiber-optic-cable/), показан на Фиг.1. Как видно из Фиг.1, оптический соединитель типа QBH имеет корпус 11 круглого сечения с коническим сужением 12 на выходном его конце 13, а на входном конце 14 расположена первая кольцевая проточка 15 на заранее заданном расстоянии от входного конца 14. Эта проточка 15 предназначена для установки уплотнительного кольца (не показано на Фиг.1), которое (в стандартном исполнении) герметизируют внутренне пространство коллимирующего устройства, в отверстие которого должен вставляться данный оптический коннектор. Расстояние от входного конца 14 до первой кольцевой проточки 15 выбрано так, чтобы при вставлении оптического коннектора в коллимирующее устройство обеспечивалась возможность установки на оптическом коннекторе элементов, необходимых в конкретных случаях использования.
На корпусе 11 на участке между первой проточкой 15 и выходным концом 13 корпуса 11 выполнен паз 16, проходящий вдоль продольной оси корпуса 11 и предназначенный для попадания на соответствующий штифт в теле коллимирующего устройства при вставлении оптического коннектора в это тело коллимирующего устройства.
Проточка 15 названа в данном описании первой вследствие того, что в теле коллимирующего устройства, куда вставляется оптический коннектор, выполнены еще две - вторая и третья - проточки. Вторая проточка выполнена на торце тела коллимирующего устройства, обращенном к вставляемому оптическому коннектору, а третья проточка выполнена внутри тела коллимирующего устройства и предназначена для размещения в ней уплотнительного кольца (26 на Фиг.3). Расстояние этой третьей проточки от торца тела коллимирующего устройства меньше расстояния от первой кольцевой проточки на корпусе 11 оптического коннектора до сужения 12 на его выходном конце 13.
На Фиг.2 показаны детали разобранного узла крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера по настоящему изобретению. Как видно из Фиг.2, первая проточка 15 согласно настоящему изобретению используется не для размещения уплотнительного кольца, а для установки пары полукольцевых сухарей 18, 19 из металла (например, из стали либо бронзы). Эти полукольцевые сухари 18 и 19 служат для фиксации корпуса 11 после установки оптического коннектора в теле 17 коллимирующего устройства от перемещений вдоль продольной оси. В теле 17 коллимирующего устройства на торце, обращенном к вставляемому оптическому коннектору, выполнены резьбовые отверстия 24 и 25. После вставления оптического коннектора (корпуса 11) в тело 17 коллимирующего устройства полукольцевые сухари 18 и 19 размещаются в этой первой проточке 15 и во второй проточке, выполненной в торце тела 17 коллимирующего устройства. Т.е. полукольцевые сухари 18 и 19 выступают за максимальный диаметр корпуса 11 на величину второй кольцевой проточки в теле 17 коллимирующего устройства. Установленные полукольцевые сухари 18 и 19 прижимаются к торцу тела 17 прижимным фланцем 20, надеваемом своим отверстием 21 на входной конец 14 корпуса 11 оптического коннектора. В прижимном фланце 20 выполнены сквозные отверстия 22 и 23, соответствующие резьбовым отверстиям 24 и 25 в теле 17 коллимирующего устройства. В эти отверстия 22 и 23 вставляются соответствующие резьбовые детали (винты или болты, не показано), которыми прижимной фланец 20 прижимается к полукольцевым сухарям 18, 19, которые в свою очередь прижимаются к торцу тела 17 коллимирующего устройства.
На Фиг.3 узел крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера по настоящему изобретению показан в собранном виде. На этом чертеже тело 17 коллимирующего устройства показано в разрезе, чтобы показать уплотнительное кольцо 26, размещенное в третьей проточке в теле 17, а также полукольцевой сухарь 18, установленный в первой проточке (15) корпуса 11 и во второй проточке в теле 17. Как отмечено выше, уплотнительное кольцо размещено для герметизации внутреннего пространства узла крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера. При этом расстояние, на котором выполнена третья проточка для уплотнительного кольца 26, выбрано так, чтобы оставить все контактные элементы оптического коннектора (условно показанные на чертежах в виде кольцевых линий между первой проточкой 15 и пазом 16) вне зоны герметизации. Полукольцевые сухари 18 и 19 жестко фиксируют корпус 11 к торцу тела 17 коллимирующего устройства. Прижимной фланец 20 притянут к телу 17 коллимирующего устройства винтами 27 и 28, пропущенными через сквозные отверстия 22 и 23 в прижимном фланце 20.
Специалисту понятно, что два полукольцевых сухаря 18 и 19 можно заменить большим количеством сухарей, которые вместе составят кольцо вокруг корпуса 11 в первой проточке 15. В теле 17 коллимирующего устройства может быть проделано большее число резьбовых отверстий, нежели два, причем соответствующие сквозные отверстия будут выполнены и в прижимном фланце 20, так что эта прижимной фланец 20 будет крепиться большим числом винтов или болтов. Это, однако, не может считаться выходом за объем притязаний по данному патенту. Точно так же не будет выходом за объем притязаний использование иного оптического коннектора, если только он будет иметь такие же признаки, которые указаны в приведенной далее формуле изобретения с учетом их эквивалентов.
Способ крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера по п.1 формулы изобретения в настоящем изобретении очевиден из приведенного описания.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает повышение надежности крепления оптического коннектора в коллимирующем устройстве волоконного лазера, исключающее возможность колебаний этого оптического коннектора при перемещениях коллимирующего устройства, установленного в лазерной головке.