JP2003279444A - Optical fiber damage detection device and laser transmission device equipped therewith - Google Patents
Optical fiber damage detection device and laser transmission device equipped therewithInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ出力装置か
ら出力されたレーザ光を伝送する光ファイバの損傷を検
知する光ファイバ損傷検知装置及びこれを備えたレーザ
伝送装置に関する技術分野に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of an optical fiber damage detection device for detecting damage to an optical fiber for transmitting a laser beam output from a laser output device and a laser transmission device including the same.
【従来の技術】従来より、YAGレーザ等の高出力のレ
ーザ光を用いて金属を溶接や切断する等、被加工物に対
し各種の加工を行うようにしたレーザ加工装置は一般に
よく知られている。このようなレーザ加工装置では、レ
ーザ光を発振増幅するレーザ発振装置の出力部に入射側
レンズ部を介してレーザガイドを接続し、レーザ発振装
置から出力されたレーザ光をレンズ部の集光レンズで集
光した後にレーザガイドの光ファイバに該光ファイバ入
射端部から入射させてそのコア内を伝送させる。それか
ら、この光ファイバの出射端部からレーザ光を出射させ
て出射側レンズ部の集光レンズで集光した後に被加工物
に照射することにより、その被加工部を加工するように
している。一般に、このようなレーザ加工装置はロボッ
トアームに取り付けられていて、光ファイバの屈曲自在
な性質を利用して照射部を移動させられるようになって
いる。ここで、レーザガイドというのは、レーザ発振装
置から出力されたレーザ光を、被加工部への出力端まで
伝送する部分をいう。このレーザ光を伝送する光ファイ
バには、ステップインデックスファイバとグレーデッド
インデックスファイバとがある。YAGレーザ等の高出
力レーザ伝送用のステップインデックスファイバの多く
は、コア部分が純粋石英であって、YAGレーザに対す
る端面強度が高いという長所を有している。グレーデッ
ドインデックスファイバは、コア部分に例えばゲルマニ
ウムを添加してコアの径方向にグレーデッド形と呼ばれ
る屈折率分布を形成したもので、中心部に光を集中でき
るという長所と添加元素のため端面強度が純粋石英コア
を有するステップインデックスファイバに比べて低いと
いう短所とを有している。なお、光ファイバは、コアと
クラッドとを合わせたファイバ心線と呼ばれる部分と、
その外層に設けられたファイバ保護のための樹脂の保護
層とからなっている。そして、上記レーザガイドには、
その光ファイバの入射端部及び出射端部にレンズ部との
接続を行うための光コネクタが装着されている。このレ
ーザ用光コネクタは、例えば先端壁部(底壁部)にファ
イバ挿通孔が開口された有底筒状の金属製スリーブを備
え、このスリーブ内に光ファイバの端部が嵌挿される。
この光ファイバの端部には、その先端から保護層を除去
してファイバ心線を露出させた露出部が形成されてお
り、このファイバ心線の露出部及びそれに続く保護層に
亘って光ファイバ端部がスリーブ内に嵌挿される。そし
て、このスリーブ内に嵌挿された光ファイバのうち、フ
ァイバ心線の露出部先端がスリーブのファイバ挿通孔に
挿通され、保護層がスリーブ内に設けたチャック機構等
の固定部によりスリーブに固定保持されている。また、
スリーブの先端壁部に貫通孔を形成して、その貫通孔
に、ファイバ挿通孔を有しかつスリーブとは別体の耐光
強度の高いチップ部を嵌合固定する、換言すればファイ
バ挿通孔の周りをチップ部で構成することも行われてい
る。このようなレーザ加工装置に用いられるレーザガイ
ドにおいては、その内部の光ファイバが過度の屈曲など
により破断すると、その破断部からレーザ光が放出され
て予期しない部分に照射される。また、破断しないまで
も屈曲の度合いが大きくて、光ファイバが一部損傷して
そこからレーザ光が漏れ出す場合がある。ステップイン
デックスファイバでは、破断部分が1000℃超の高温
になるため、破断検知のために光ファイバに沿って銅線
を配置して、この銅線で閉回路の破断検知回路を構成
し、光ファイバが破断して破断部からレーザ光が放出さ
れたときには、その放出レーザ光により銅線を溶断させ
て損傷検知回路を遮断することにより、光ファイバの破
断を検知し、レーザ発振装置の発振作動を停止させるよ
うにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus for performing various kinds of processing on a workpiece, such as welding or cutting metal by using a high-power laser beam such as a YAG laser, is generally well known. There is. In such a laser processing device, a laser guide is connected to an output part of a laser oscillation device that oscillates and amplifies laser light via an incident side lens part, and the laser light output from the laser oscillation device is collected by a condenser lens of the lens part. After the light is condensed by (1), it is incident on the optical fiber of the laser guide from the incident end of the optical fiber and is transmitted in the core. Then, a laser beam is emitted from the emission end of the optical fiber, condensed by the condenser lens of the emission side lens unit, and then irradiated onto the workpiece, thereby processing the processed portion. In general, such a laser processing apparatus is attached to a robot arm, and the irradiation unit can be moved by utilizing the bendable property of an optical fiber. Here, the laser guide refers to a portion that transmits the laser light output from the laser oscillator to the output end to the processed portion. Optical fibers that transmit this laser light include step index fibers and graded index fibers. Many of the step index fibers for high power laser transmission such as YAG laser have an advantage that the core portion is made of pure quartz and the end face strength against YAG laser is high. A graded index fiber has a refractive index distribution called a graded type formed in the core in the radial direction by adding germanium to the core, and has the advantage that light can be concentrated in the center and the end face strength due to the additive element. Has a disadvantage of being lower than the step index fiber having a pure quartz core. The optical fiber has a portion called a fiber core wire that is a combination of a core and a clad,
A resin protective layer provided on the outer layer for protecting the fiber. And in the laser guide,
Optical connectors for connecting to the lens portion are attached to the entrance end and the exit end of the optical fiber. This laser optical connector is provided with, for example, a bottomed cylindrical metal sleeve having a fiber insertion hole formed in the tip wall portion (bottom wall portion), and the end portion of the optical fiber is fitted into the sleeve.
At the end of this optical fiber, an exposed portion is formed by exposing the fiber core wire by removing the protective layer from the tip, and the optical fiber is formed over the exposed portion of the fiber core wire and the subsequent protective layer. The end is fitted into the sleeve. Then, of the optical fiber inserted into this sleeve, the tip of the exposed portion of the fiber core wire is inserted into the fiber insertion hole of the sleeve, and the protective layer is fixed to the sleeve by a fixing portion such as a chuck mechanism provided in the sleeve. Is held. Also,
A through hole is formed in the distal end wall portion of the sleeve, and a chip portion having a fiber insertion hole and having a high light resistance strength, which is separate from the sleeve, is fitted and fixed in the through hole. It is also practiced to configure the surroundings with a chip part. In the laser guide used in such a laser processing apparatus, when the optical fiber inside is broken due to excessive bending or the like, laser light is emitted from the broken portion and is irradiated to an unexpected portion. Further, even if it is not broken, the degree of bending is large, and the optical fiber may be partially damaged and the laser light may leak from there. In the step index fiber, since the breakage portion has a high temperature of more than 1000 ° C., a copper wire is arranged along the optical fiber to detect breakage, and the copper wire constitutes a closed circuit breakage detection circuit. When laser light is emitted from the broken part by breaking, the copper wire is melted by the emitted laser light and the damage detection circuit is cut off, thereby detecting the optical fiber breakage and oscillating the laser oscillator. I'm trying to stop it.
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グレー
デッドインデックスファイバでは、破断部分からレーザ
光が放出されずにその部分でレーザ光が反射してレーザ
発振装置の方へ戻っていく場合がある。このときには、
レーザ光が光ファイバを融かしながら戻っていくが、光
ファイバの表面温度は400〜500℃にしかならない
ため、銅線が溶断せず光ファイバの破断を検知すること
ができない。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、光ファイバの破
断等の損傷を確実に検知できる光ファイバの損傷検知装
置及びこれを備えたレーザ伝送装置を提供することにあ
る。However, in the graded index fiber, there is a case where the laser beam is not emitted from the broken portion and the laser beam is reflected at the broken portion and returns to the laser oscillator. At this time,
Although the laser light returns while melting the optical fiber, the surface temperature of the optical fiber is only 400 to 500 ° C., so that the copper wire is not melted and the breakage of the optical fiber cannot be detected. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber damage detection device and a laser transmission device including the optical fiber damage detection device that can reliably detect damage such as breakage of an optical fiber. To provide.
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、比較的低温で回路の遮断或いは導通を行う部材を
光ファイバに沿って配置された導電線に設けた。具体的
には、請求項1の発明は、レーザ出力装置から出力され
たレーザ光を伝送する光ファイバの損傷を検知する損傷
検知装置を対象とする。そして、上記光ファイバに沿っ
て配置された導電線と、該導電線に直列に接続され該光
ファイバの表面温度を検出する温度ヒューズと、を備え
ているものとする。ここで、温度ヒューズとは周囲の発
熱を感知し回路を遮断する過熱保護部品であって、内部
抵抗は非常に低くて電流による自己発熱はほとんどな
く、周囲の温度上昇のみで可溶体が溶断し開路する回路
部品である。動作温度は、約70〜300℃の様々な種
類がある。請求項1の発明の構成であれば、光ファイバ
の破断によりレーザ光が外部に放出されない場合でも、
光ファイバの損傷による発熱を温度ヒューズが確実に感
知し、導通を遮断するので、これによりレーザ出力装置
のレーザ発振作動を確実に停止させることができる。ま
た、光ファイバの破断によりレーザ光が放出される場合
は、レーザ光が当たった導電線が溶断して光ファイバの
損傷を検知できる。ここで、導電線が銅線やアルミ線等
の金属線であると屈曲による破断が生じにくいため好ま
しい。次に、請求項2の発明は、レーザ出力装置から出
力されたレーザ光を伝送する光ファイバの損傷を検知す
る損傷検知装置を対象とする。そして、上記光ファイバ
に沿って配置された複数の導電線を備え、上記複数の導
電線は、そのうちの少なくとも一本が熱可塑性樹脂によ
り被覆されており、上記光ファイバに沿っている部分で
は上記複数の導電線同士が互いに接触するように配置さ
れているものとする。請求項2の発明の構成であれば、
光ファイバの損傷によって外部へのレーザ光放出無しで
光ファイバが発熱すると、その発熱部分に配置されてい
る導電線のうち被覆を有するものは、その被覆が融けて
隣接する別の導電線と導通するようになる。つまり、そ
れまで導通のなかった2本の導電線が光ファイバが損傷
することで導通するようになる。この導通を利用してレ
ーザ発振装置の発振作動を確実に停止させることができ
る。また、光ファイバ損傷によりレーザ光が外部に放出
されて導電線が溶断する場合には、各導電線事態の導通
が遮断されて、それにより光ファイバ損傷を検知するこ
とができる。ここで、導電線が銅線やアルミ線等の金属
線であると屈曲による破断が生じにくいため好ましい。
熱可塑性樹脂は、例えばポリエステル、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ナイロン、PVC等を挙げることがで
きる。また、複数の導電線が互いに接触するように配置
されているというのは、導電線を平行に接触させて配置
して被覆により固定しておいたり、互いに撚り合わせた
撚り線としておくこと等を挙げることができる。次に、
請求項3の発明は、請求項1又は2において、光ファイ
バはグレーデッドインデックスファイバであるものとす
る。請求項3の発明の構成であれば、光ファイバの損傷
によりレーザ光が損傷部から外部に放出されないで、損
傷部から反射していく場合であっても温度ヒューズ又は
被覆導電線を含む複数の導電線によりその反射していく
ことによる発熱を確実に検知できるので、これにより導
通を遮断しレーザ発振装置の発振作動を確実に停止させ
ることができる。次に、請求項4の発明は、請求項1な
いし3のいずれか一つにおいて、光ファイバは屈曲され
る屈曲部を有し、導電線の上記光ファイバの屈曲部に沿
って配置されている部分は、該屈曲部よりも長く且つ該
光ファイバとの非接触部分を有しているものとする。請
求項4の発明の構成であれば、光ファイバの屈曲に伴っ
て導電線が屈曲するときに、光ファイバの屈曲部よりも
長くて非接触部分であって余って浮いている部分がその
屈曲に対応して弛みがなくなったり、逆により弛んだり
することにより、導電線が切断されるのを防止する。導
電線の光ファイバ屈曲部への配置の方法としては、光フ
ァイバ屈曲部よりも長い導電線部分をそのまま弛ませな
がら沿わせたり、弛ませながら螺旋状に巻き付けたり、
さらにこれらの方法において一箇所以上熱収縮チューブ
や粘着テープ等で光ファイバに固定する方法等を挙げる
ことができる。次に、請求項5の発明は、レーザ出力装
置と、上記レーザ出力装置から出力されたレーザ光を伝
送する光ファイバと、請求項1ないし4のいずれか一つ
に記載の光ファイバ損傷検知装置と、を備えていること
を特徴とするレーザ伝送装置とする。請求項5の発明の
構成であれば、光ファイバの損傷を確実に検知してレー
ザ光出力装置を停止させることができるレーザ伝送装置
を提供できる。In order to achieve the above object, a member which interrupts or conducts a circuit at a relatively low temperature is provided on a conductive wire arranged along an optical fiber. Specifically, the invention of claim 1 is directed to a damage detection device that detects damage to an optical fiber that transmits a laser beam output from a laser output device. Further, it is assumed that a conductive wire arranged along the optical fiber and a thermal fuse connected in series to the conductive wire to detect the surface temperature of the optical fiber are provided. Here, the thermal fuse is an overheat protection component that senses the heat from the surroundings and shuts off the circuit.The internal resistance is so low that there is almost no self-heating due to the current, and the fusible body melts down only when the ambient temperature rises. It is a circuit component that opens. There are various operating temperatures of about 70 to 300 ° C. According to the configuration of the invention of claim 1, even when the laser light is not emitted to the outside due to the breakage of the optical fiber,
The heat generated by the damage of the optical fiber is surely detected by the thermal fuse and the conduction is cut off, whereby the laser oscillation operation of the laser output device can be surely stopped. In addition, when laser light is emitted due to breakage of the optical fiber, the conductive wire exposed to the laser light is melted and the damage to the optical fiber can be detected. Here, it is preferable that the conductive wire is a metal wire such as a copper wire or an aluminum wire because breakage due to bending hardly occurs. Next, the invention of claim 2 is directed to a damage detection device for detecting damage to an optical fiber transmitting a laser beam output from a laser output device. And a plurality of conductive wires arranged along the optical fiber, the plurality of conductive wires, at least one of them is coated with a thermoplastic resin, in the portion along the optical fiber It is assumed that the plurality of conductive wires are arranged so as to be in contact with each other. According to the configuration of the invention of claim 2,
When the optical fiber heats up without emitting laser light to the outside due to damage of the optical fiber, the conductive wire arranged in the heat generating part has a coating and conducts to another adjacent conductive wire due to melting of the coating. Come to do. That is, the two conductive wires, which have not been electrically conductive until then, become electrically conductive when the optical fiber is damaged. By utilizing this conduction, the oscillation operation of the laser oscillator can be surely stopped. Further, when the laser beam is emitted to the outside due to the optical fiber damage and the conductive wire is melted and cut, the continuity of each conductive wire situation is interrupted, whereby the optical fiber damage can be detected. Here, it is preferable that the conductive wire is a metal wire such as a copper wire or an aluminum wire because breakage due to bending hardly occurs.
The thermoplastic resin is, for example, polyester, polyethylene,
Examples thereof include polypropylene, nylon, PVC and the like. Further, the plurality of conductive wires are arranged so as to be in contact with each other, which means that the conductive wires are arranged in parallel contact with each other and fixed by coating, or they may be twisted with each other. Can be mentioned. next,
According to the invention of claim 3, in claim 1 or 2, the optical fiber is a graded index fiber. According to the configuration of the third aspect of the present invention, the laser light is not emitted from the damaged portion to the outside due to the damage of the optical fiber, and even when the laser light is reflected from the damaged portion, the plurality of thermal fuses or the plurality of conductive wires including the coated conductive wire are included. Since the heat generated by the reflection by the conductive wire can be reliably detected, the conduction can be cut off and the oscillation operation of the laser oscillator can be surely stopped. Next, an invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical fiber has a bent portion to be bent and is arranged along the bent portion of the optical fiber of the conductive wire. The portion is assumed to be longer than the bent portion and have a non-contact portion with the optical fiber. According to the configuration of the invention of claim 4, when the conductive wire is bent along with the bending of the optical fiber, a portion which is longer than the bent portion of the optical fiber and which is a non-contact portion and which is floated is bent. Accordingly, the conductive wire is prevented from being cut off by eliminating the slack or correspondingly slacking. As a method of arranging the conductive wire on the bent portion of the optical fiber, the conductive wire portion longer than the bent portion of the optical fiber is slackened as it is, or spirally wound while loosening,
Further, among these methods, a method of fixing to one or more places on an optical fiber with a heat shrinkable tube, an adhesive tape or the like can be mentioned. Next, the invention of claim 5 is a laser output device, an optical fiber for transmitting the laser light output from the laser output device, and the optical fiber damage detection device according to any one of claims 1 to 4. And a laser transmission device. With the configuration of the fifth aspect of the invention, it is possible to provide a laser transmission device capable of reliably detecting damage to the optical fiber and stopping the laser light output device.
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
(実施形態1)図3は本発明の実施形態1に係るレーザ
加工装置100(レーザ伝送装置)の概略図であり、図
2はこのレーザ加工装置100の中のレーザガイド装置
Gの部分の全体構成を示したものである。上記レーザ加
工装置100は、レーザ発振装置41(レーザ出力装
置)、入射レンズ部42、レーザガイド装置G、出射レ
ンズ部43及び光ファイバ3の損傷を検出する検出装置
18とからなる。また、44は被加工物である。この出
射レンズ部43は不図示のロボットアームに取り付けら
れていて、出射レンズ部43近傍のレーザガイド装置G
はロボットアームの動きに従って屈曲する屈曲部46と
なっている。なお、上記検出装置18は後述の損傷検知
回路17と共に光ファイバ損傷検知装置を構成してい
る。上記レーザガイド装置Gは、レーザガイド1と、こ
のレーザガイド1の両端部が接続される入射側及び出射
側レセプタクル31A,31Bとからなる。上記レーザ
ガイド1は、ステンレス鋼等の金属からなる折曲げ可能
な保護管2と、この保護管2内に挿通されたレーザ用光
ファイバ3と、その光ファイバ3におけるレーザ光の入
射側(図2で左側)及び出射側(同右側)の各端部にそ
れぞれ保護管2に取付固定された状態で接続された入射
側及び出射側のレーザ用光コネクタ8A,8Bとを備え
ている。上記入射側レセプタクル31Aは略筒状のもの
で、YAGレーザ等の高出力のレーザ光を出力する上記
レーザ発振装置41に接続されており、この入射側レセ
プタクル31A内に上記入射側のコネクタ8Aの後述す
るスリーブ9が先端側から嵌挿されて位置決め状態で連
結される。一方、出射側レセプタクル31Bも筒状のも
ので、被加工物に対向するように配置せしめた加工用ロ
ボットの出射レンズ部43に接続されており、この出射
側レセプタクル31Bに上記出射側のコネクタ8Bのス
リーブ9が先端側から嵌挿されて位置決め状態で連結さ
れる。上記レーザ用光ファイバ3は、図1に拡大して示
すように、レーザ発振装置41からの高出力のレーザ光
を伝送するもので、コア4aとその周りに位置するクラ
ッド4bとからなる例えば外径200μm〜1500μ
mの石英ガラス系のファイバ心線4と、このファイバ心
線4を被覆している樹脂製の内側被覆層5と外側被覆層
20とを有し、ファイバ心線4のコア4a内でレーザ光
を反射させながら伝送する。なお、本実施形態の光ファ
イバはコア4aにゲルマニウムがドープされたグレーデ
ッドインデックスファイバである。また、内側被覆層5
はシリコーン樹脂で約0.3mm厚であり、外側被覆層
20はナイロン樹脂で約0.2mm厚である。上記レー
ザ用光ファイバ3の端部では、その外側被覆層20と内
側被覆層5とを先端側から所定寸法だけ除去すること
で、ファイバ心線4が剥き出しになっている。一方、レ
ーザ用光ファイバ3の入射側及び出射側端部にそれぞれ
取り付けられているレーザ用光コネクタ8A,8Bは本
実施形態ではいずれも同様の構造(異なる構造にしても
よい)のもので、保護管2の外径よりも若干大径の有底
円筒状の金属製スリーブ9を備えている。このスリーブ
9の底壁部たる先端壁部の中心位置には貫通孔10が形
成され、この貫通孔10内には耐光強度の高いサファイ
ア等からなる円筒状のチップ部11が嵌合固定されてい
る。このチップ部11の内部には上記ファイバ心線4を
挿通させるためのファイバ挿通孔12が開口されてい
る。そして、スリーブ9内に基端側(先端壁部と反対
側)の開口からレーザ用光ファイバ3の端部が嵌挿され
ており、そのファイバ心線4の先端部はスリーブ9の先
端壁部におけるチップ部11のファイバ挿通孔12に先
端がチップ部11の外面から突出した状態で挿通されて
いる。尚、スリーブ9内の基端側部分にはスリーブ9内
に光ファイバ3の端部を外側被覆層20部分にて固定保
持する固定部(図示せず)が設けられている。上記保護
管2の内部には銅線である回路線15と、同様に銅線で
ある導電線50とが光ファイバ3に沿って配置されて挿
通されている。この回路線15は樹脂により絶縁被覆さ
れ、保護管2内に光ファイバ3からはフリー状態で挿通
配置されている。また、導電線50は光ファイバ3に螺
旋状に巻き付けられ、一部は光ファイバと非接触な、い
わゆる浮いている状態になっている。従って、導電線5
0は巻き付けられている部分の光ファイバ3よりも長い
ものである。そして、所々に温度ヒューズ22が直列に
接続されている。これら温度ヒューズ22のうち少なく
とも一つは光ファイバ3の屈曲部46よりも入射端側に
設置されている。さらに、導電線50は所々で熱収縮チ
ューブ19により光ファイバ3に固定されて、レーザガ
イド1の屈曲の動きによって一方に偏って集まってしま
うことを防止している。上記温度ヒューズ22は、図6
に示す構造をしている。両側に突き出したリード線54
の間に易融合金からなる可溶体51を接合し、その可溶
体51の周囲にロジンを主体とした特殊樹脂52を塗布
してある。そして、これをセラミックの絶縁管53に挿
入してある。この温度ヒューズ22は、周囲の温度が上
昇すると可溶体51が融点に達して溶融し、表面に塗布
してある特殊樹脂52の作用により可溶体51の表面張
力が大きくなり両端のリード線54,54の側に凝縮し
て分断される。そして、分断された可溶体51の表面は
特殊樹脂52で覆われているため、再度の導通が防止さ
れている。なお、本実施形態では、可溶体51は融点1
00℃のものを用いている。また、温度ヒューズ22の
絶縁管53は剛体であるため、温度ヒューズ22が沿っ
ている部分の光ファイバ3が屈曲すると、リード線54
の絶縁管53との接続部分が破損してしまうおそれがあ
る。従って、温度ヒューズ22が存する部分が屈曲しな
いように、保護管2の外側に金属パイプ23を設けてい
る。上記回路線15と導電線50との一端部同士は互い
に接続されている一方、他端部はそれぞれ接続配線1
6,16に接続され、両接続配線16,16は一方、例
えば加工用ロボットの作動によって移動しない側の入射
側コネクタ8A(尚、出射側コネクタ8Bでもよい)の
孔から引き出されて検出装置18に入力されている。そ
して、上記回路線15と導電線50、及び接続配線1
6,16により閉ループの損傷検知回路17が構成され
ており、この損傷検知回路17に例えば常時微弱電流を
流しておき、光ファイバ3の破断時にその破断部から出
たレーザ光により回路線15又は導電線50のいずれか
の部分が溶断する、或いは破断端でレーザ光が反射して
光ファイバ3内を戻っていって回路線15や導電線50
が溶断しないときでも光ファイバ3表面は温度ヒューズ
22の作動温度には達するのでオープンとなって、損傷
検知回路17の閉ループが遮断され、そのことを検出装
置18で判定して光ファイバ3の破断等の損傷を検知
し、レーザ発振装置41に光ファイバ3が損傷したとい
う信号を送って、発振作動を強制的に停止させるように
している。つまり、検出装置18は光ファイバ3の損傷
を検出すると共にレーザ発振装置41を停止させる停止
信号をレーザ発振装置41に出力する機能を有してい
る。したがって、本実施形態においては、光ファイバ3
が何らかの原因で損傷した場合に、損傷検知回路17の
一部が確実に破断・断線してレーザ発振装置41を停止
させるので、レーザガイド1の中間部分から高出力のレ
ーザ光が漏れたり、レーザ光がレーザ発振装置41まで
戻ってきて破損させるということが生じることがなく安
全である。また、光ファイバ3の屈曲部46を含む保護
管2内の全長に渡って、光ファイバ3よりも長い導電線
50が螺旋状に巻き付けられ、一部を浮かせた状態とさ
れているので、レーザガイド1が屈曲しても導電線50
に余裕の長さがあるため、導電線50に引っ張り応力が
かかって破断したり、逆にキンクが生じて切れるという
事態を防止することができる。温度ヒューズ22の存す
る部分の保護管2の外側に金属パイプ23を配してその
部分の屈曲を抑制しているため、温度ヒューズ22及び
その近傍の導電線50が損傷することがない。光ファイ
バ3に巻き付けた導電線50を何カ所か熱収縮チューブ
19で光ファイバ3に固定しているので、レーザガイド
1の屈曲によって導電線50が移動して偏って存する状
態になることを防ぐことができ、結果として導電線50
に引っ張り応力がかかって破断することが防止される。
(実施形態2)図4は実施形態2に係るレーザガイド装
置Gを示したものである。本実施形態は実施形態1とは
異なり、レーザガイド1のコネクタ8A,8Bとレセプ
タクル31A,31Bとの連結遮断状態をも併せて検知
できるようにしたものである。また、光ファイバ3に沿
って配置された導電線25は、被覆のない剥き出しの銅
線である第一導電線28と樹脂被覆のある銅線である第
二導電線29とからなっている。この実施形態では、上
記実施形態1と同様に、レーザガイド1の保護管2内
に、グレーデッドインデックスファイバである光ファイ
バ3と、損傷検知回路17を構成する回路線15と導電
線25とが挿通されている。この損傷検知回路17は検
出回路18と共に光ファイバ損傷検知装置を構成してい
る。そして、レーザガイド1における入射側コネクタ8
Aのスリーブ9基端側には他の部分よりも大径のフラン
ジ部9aが形成され、このフランジ部9aの先端側に1
対のコネクタ側接触端子27,27がスリーブ9と電気
絶縁された状態で取付固定され、この一方のコネクタ側
接触端子27は上記導電線25の中の第二導電線29の
一端部に直接に接続され、他方のコネクタ側接触端子2
7は回路線15の一端部に接続配線16,16及び検出
装置18を介して間接的に接続されている。また、入射
側レセプタクル31Aの前面(入射側コネクタ8Aとの
対向面)には、入射側コネクタ8Aを連結したときにそ
のコネクタ側接触端子27,27にそれぞれ導通状態に
接触する1対のレセプタクル側接触端子32,32が他
の部分と電気絶縁された状態で取付固定されている。こ
れら両レセプタクル側接触端子32,32同士は図外の
電気接続線により互いに接続されていて常時導通状態に
あり、入射側コネクタ8Aを入射側レセプタクル31A
に連結したときには、コネクタ側接触端子27,27に
それぞれレセプタクル側接触端子32,32が導通され
て両コネクタ側接触端子27,27同士が電気接続線に
より接続状態(短絡状態)となるようにしている。一
方、出射側のコネクタ8Bにもそのスリーブ9における
フランジ部9aの先端面に1対のコネクタ側接触端子2
7,27がスリーブ9と電気絶縁された状態で取付固定
され、これらのコネクタ側接触端子27,27はそれぞ
れ上記回路線15及び第二導電線29の他端部に接続さ
れている。また、出射側レセプタクル31Bの前面(出
射側コネクタ8Bとの対向面)には、出射側コネクタ8
Bを連結したときにそのコネクタ側接触端子27,27
にそれぞれ導通状態に接触する1対のレセプタクル側接
触端子32,32が他の部分と電気絶縁された状態で取
付固定されている。これら両レセプタクル側接触端子3
2,32同士は電気接続線(図示せず)により互いに接
続されていて常時導通されており、出射側コネクタ8B
を出射側レセプタクル31Bに連結したときに、コネク
タ側接触端子27,27にそれぞれレセプタクル側接触
端子32,32が導通されて両コネクタ側接触端子2
7,27同士が電気接続線を介して接続状態(短絡状
態)になるようにしている。したがって、この実施形態
においては、入射側コネクタ8Aが入射側レセプタクル
31Aに、また出射側コネクタ8Bが出射側レセプタク
ル31Bにそれぞれ適正に連結されているときには、各
レセプタクル31A,31Bのレセプタクル側接触端子
32,32がそれぞれ対応する各コネクタ8A,8Bの
コネクタ側接触端子27,27に導通され、両コネクタ
側接触端子27,27同士が両レセプタクル側接触端子
32,32及びそれらを接続している電気接続線により
接続状態になり、損傷検知回路17が閉ループに保たれ
る。この状態で光ファイバ3の破断を検知することがで
きる。そして、入射側コネクタ8Aが入射側レセプタク
ル31Aから外れたとき、出射側コネクタ8Bが出射側
レセプタクル31Bから外れたとき、又は両コネクタ8
A,8Bがそれぞれレセプタクル31A,31Bから外
れたときには、その連結が外れた側のコネクタ接触端子
27,27とレセプタクル側接触端子32,32との導
通がなくなり、両レセプタクル側接触端子32,32に
よる両コネクタ側接触端子27,27同士の接続状態が
解除される。このため、上記光ファイバ3の破断に伴っ
て回路線15又は導電線25が溶断したときと同様に、
損傷検知回路17の閉ループが遮断された状態となり、
そのコネクタ8A,8Bのレセプタクル31A,31B
からの連結の外れを検出装置18が検知して、レーザ発
振装置41の発振作動を停止させることができる。これ
らによって、光ファイバ3の破断とコネクタ8A,8B
のレセプタクル31A,31Bからの外れとの双方を同
じ損傷検知回路17と検出装置18とにより簡単な構成
で検知することができる。一方、本実施形態では、導電
線25が溶断するほど光ファイバ3損傷による発熱が大
きくない場合でも損傷検知回路17と検出装置18とに
より光ファイバ3の損傷を検知できる。以下、この点に
ついて説明する。図4における二層の被覆層5,20を
有する光ファイバ3の右端部分(出射側)の拡大図が図
5であるが、本実施形態の損傷検知回路17の一部を成
す導電線25は、この図5に示すように第一導電線28
と第二導電線29とが撚り合わさり、撚り合わさってい
る部分においては全長に亘って互いに接触している。そ
して、第一導電線28の端部はどこにも繋がっておら
ず、第二導電線29の端部は出射側のコネクタ接触端子
27に繋がっている。なお、入射側においては、第一導
電線28の端部は直接検出装置18に繋がっていて、第
二導電線29は入射側のコネクタ接触端子27,27、
入射側レセプタクル接触端子32,32及び接続配線1
6を介して検出装置18に繋がっている。この状態で
は、第一導電線28と第二導電線29との間は導通して
いないので、検出装置18は、第一導電線28と第二導
電線29との間はオープンであると判断する。上記第二
導電線29の被覆は、融点が約120℃の熱可塑性樹脂
からなっており、光ファイバ3損傷により光ファイバ3
表面温度が120℃よりも高温になると、第二導電線2
9の被覆は溶融して導電線が剥き出しになり、第一導電
線28と接触して導通する。従って、光ファイバ3が損
傷したら、損傷検知回路17において第一導電線28と
第二導電線29とが導通し、検出装置18がその導通を
判断して、レーザ発振装置41の発振作動を停止させ
る。なお、光ファイバ3が破断してレーザ光がその部分
で放出された場合には、導電線25が切断されるため、
上記のように損傷検知回路17の閉ループが遮断され
て、それを検出装置18が検知してレーザ発振装置41
の発振作動を停止させる。つまり、本実施形態の検出装
置18は、損傷検知回路17の閉ループが開となること
及び第一導電線28と第二導電線29とが導通すること
を検出して、レーザ発振装置41に停止信号を出力する
機能を有している。また、第一導電線28と第二導電線
29とが撚り合わされた導電線25は、光ファイバ3に
螺旋状に巻き付けられていて(途中巻き方向が変わって
いる)、一部は光ファイバ3と非接触な、いわゆる浮い
た状態になっている。従って、レーザガイド1が屈曲さ
れても、その動きによって導電線25にかかる引っ張り
力や圧縮力は浮いた状態の部分に分散され、過度の力は
かからないため、導電線25が破断することはない。そ
して、導電線25がいずれか一方に偏って集まってしま
わないように、熱収縮チューブ19により何カ所か導電
線25が光ファイバ3に固定されている。これまで説明
したように本実施形態においては、剥き出しの銅線であ
る第一導電線28と樹脂被覆を有する銅線である第二導
電線29とが撚り合わさって互いに接触して導電線25
を構成しているので、光ファイバ3損傷によって導電線
25全体が溶断するほどの高温にまでならなくても、樹
脂被覆が融けることにより第一導電線28及び第二導電
線29とが導通して光ファイバ3の損傷を検知すること
ができる。導電線25が溶断しても、検出装置18によ
りレーザ発振装置41を停止させることができる。ま
た、導電線25が浮いた状態で光ファイバ3に巻き付け
られているので、導電線25に引っ張り力がかかって破
断したり、逆にキンクが生じて切れることを防止でき
る。
(実施形態3)実施形態3は実施形態2の第一導電線2
8を第二導電線29と同じ樹脂被覆を有する導電線とし
たもので、それ以外の部分は実施形態2と同じである。
本実施形態では、全ての導電線が被覆されているので導
電線が金属製の保護管2に接触したときに導通してしま
うおそれがない。その他の作用効果については、実施形
態2と同じである。
(その他の実施形態)今まで説明した実施形態は例であ
って、本発明はこれらの例に限定されない。レーザ加工
装置100の構成は図3に示すものに限定されず、別の
部品や装置等が付加されていても構わない。また、医療
用のレーザメス等に用いられるレーザ伝送装置に本発明
を用いても構わない。光ファイバ3はステップインデッ
クスファイバであってもよく、そのときには光ファイバ
3の破断によって、導電線50,25が溶断されてファ
イバ3破断が検知される。また、実施形態1又は2で損
傷検出回路17がそれぞれもう一方の実施形態のもので
あっても構わない。温度ヒューズ22も一つの例である
に過ぎないので、形状や作動温度等特に限定されない。
温度ヒューズ22は一つであってもよく、複数でもよい
が、そのうちの一つは光ファイバ3の屈曲部46よりも
レーザ光の入射側スリーブ9側に設置すると光ファイバ
3破断部から反射して戻ってくるレーザ光に伴う発熱を
確実に検知できるので好ましい。また、導電線25,5
0を光ファイバ3に固定する熱収縮チューブ19は、粘
着テープ等光ファイバ3に導電線25,50を固定でき
るものであればどのようなものでも構わない。さらに、
保護管2の内壁に樹脂チューブ等の柔らかい素材を設置
すると、回路線15及び導電線25,50が保護管2内
壁に接触することがあっても、その接触による破断が生
じる虞がなく好ましい。また、実施形態2,3において
導電線は二本よりも多くても構わない。また、回路線1
5及び導電線25,50の素材は銅に限定されず、アル
ミや他の素材でも構わないし、回路線15及び導電線2
5,50の一部に半田線等の低融点導電体を用いても構
わない。導電線25,50の光ファイバ3への沿わせ方
も、螺旋状以外に例えば弛みを持たせて光ファイバ3に
真っ直ぐ沿わせる等どのようなものでも構わない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 3 is a schematic diagram of a laser processing apparatus 100 (laser transmission apparatus) according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an entire portion of a laser guide apparatus G in the laser processing apparatus 100. It shows the configuration. The laser processing apparatus 100 includes a laser oscillation device 41 (laser output device), an incident lens unit 42, a laser guide device G, an emission lens unit 43, and a detection device 18 that detects damage to the optical fiber 3. Reference numeral 44 is a workpiece. The emitting lens unit 43 is attached to a robot arm (not shown), and the laser guide device G near the emitting lens unit 43 is provided.
Is a bending portion 46 that bends in accordance with the movement of the robot arm. The detecting device 18 constitutes an optical fiber damage detecting device together with a damage detecting circuit 17 described later. The laser guide device G includes a laser guide 1 and incident side and emission side receptacles 31A and 31B to which both ends of the laser guide 1 are connected. The laser guide 1 includes a bendable protective tube 2 made of metal such as stainless steel, a laser optical fiber 3 inserted into the protective tube 2, and a laser light incident side of the optical fiber 3 (see FIG. 2 is provided with the laser optical connectors 8A and 8B on the incident side and the emission side, which are connected to the respective end portions on the left side) and the emission side (the same right side) while being fixedly attached to the protective tube 2. The incident side receptacle 31A has a substantially cylindrical shape, and is connected to the laser oscillation device 41 that outputs a high-power laser beam such as a YAG laser. The incident side receptacle 31A is provided with the incident side connector 8A. A sleeve 9, which will be described later, is fitted from the tip side and connected in a positioned state. On the other hand, the emitting side receptacle 31B is also cylindrical and is connected to the emitting lens section 43 of the processing robot arranged so as to face the workpiece, and the emitting side receptacle 31B is connected to the emitting side connector 8B. The sleeve 9 is inserted from the front end side and connected in a positioned state. As shown in an enlarged view in FIG. 1, the laser optical fiber 3 transmits high-power laser light from the laser oscillator 41, and is composed of a core 4a and a clad 4b located around the core 4a. Diameter 200 μm-1500 μ
m of the silica glass fiber core wire 4, a resin-made inner coating layer 5 and an outer coating layer 20 that coat the fiber core wire 4, and the laser light is emitted in the core 4 a of the fiber core wire 4. Is transmitted while being reflected. The optical fiber of the present embodiment is a graded index fiber in which the core 4a is doped with germanium. Also, the inner coating layer 5
Is about 0.3 mm thick with a silicone resin, and the outer coating layer 20 is about 0.2 mm thick with a nylon resin. At the end of the laser optical fiber 3, the fiber core wire 4 is exposed by removing the outer coating layer 20 and the inner coating layer 5 from the tip side by a predetermined dimension. On the other hand, the laser optical connectors 8A and 8B respectively attached to the entrance side and the exit side end of the laser optical fiber 3 have the same structure (may be different structures) in the present embodiment. It is provided with a bottomed cylindrical metal sleeve 9 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the protection tube 2. A through hole 10 is formed at a central position of a tip wall portion which is a bottom wall portion of the sleeve 9, and a cylindrical tip portion 11 made of sapphire or the like having high light resistance is fitted and fixed in the through hole 10. There is. A fiber insertion hole 12 for inserting the fiber core wire 4 is opened inside the tip portion 11. The end of the laser optical fiber 3 is inserted into the sleeve 9 through the opening on the base end side (the side opposite to the tip wall), and the tip of the fiber core wire 4 is the tip wall of the sleeve 9. The tip end is inserted into the fiber insertion hole 12 of the tip portion 11 in the state of protruding from the outer surface of the tip portion 11. A fixing portion (not shown) for fixing and holding the end portion of the optical fiber 3 at the outer coating layer 20 inside the sleeve 9 is provided at the base end portion inside the sleeve 9. A circuit wire 15 which is a copper wire and a conductive wire 50 which is also a copper wire are arranged and inserted along the optical fiber 3 inside the protective tube 2. The circuit wire 15 is insulatingly coated with resin, and is inserted in the protective tube 2 from the optical fiber 3 in a free state. Further, the conductive wire 50 is spirally wound around the optical fiber 3, and a part thereof is in a so-called floating state in which it is not in contact with the optical fiber. Therefore, the conductive wire 5
0 is longer than the wound optical fiber 3. Then, the thermal fuses 22 are connected in series in places. At least one of the thermal fuses 22 is installed on the incident end side of the bent portion 46 of the optical fiber 3. Further, the conductive wire 50 is fixed to the optical fiber 3 by the heat-shrinkable tube 19 in some places to prevent the conductive wire 50 from being concentrated in one direction due to the bending movement of the laser guide 1. The temperature fuse 22 is shown in FIG.
It has the structure shown in. Lead wire 54 protruding on both sides
A fusible body 51 made of easy fusion metal is bonded between the two, and a special resin 52 mainly containing rosin is applied around the fusible body 51. Then, this is inserted into a ceramic insulating tube 53. In the thermal fuse 22, the fusible body 51 reaches the melting point and melts when the ambient temperature rises, and the surface tension of the fusible body 51 increases due to the action of the special resin 52 applied to the surface of the fusible body 51. It condenses on the 54 side and is divided. Then, since the surface of the divided fusible body 51 is covered with the special resin 52, re-conduction is prevented. In the present embodiment, the fusible body 51 has a melting point of 1
The thing of 00 degreeC is used. Further, since the insulating tube 53 of the thermal fuse 22 is a rigid body, when the optical fiber 3 in the portion along which the thermal fuse 22 is bent is bent, the lead wire 54 is formed.
There is a risk that the connection portion of the insulating tube 53 with the above will be damaged. Therefore, the metal pipe 23 is provided outside the protective tube 2 so that the portion where the thermal fuse 22 is present does not bend. One ends of the circuit line 15 and the conductive line 50 are connected to each other, while the other ends are connected to the connection wiring 1 respectively.
6 and 16, and both the connection wires 16 and 16 are pulled out from the hole of the incident side connector 8A (which may be the emission side connector 8B) on the side that does not move due to the operation of the processing robot, for example, and the detection device 18 Has been entered in. Then, the circuit line 15, the conductive line 50, and the connection wiring 1
A closed loop damage detection circuit 17 is constituted by 6, 16 and, for example, a weak current is always passed through the damage detection circuit 17, and when the optical fiber 3 is broken, the laser beam emitted from the broken portion causes the circuit line 15 or Any part of the conductive wire 50 is melted, or the laser light is reflected at the break end and returns to the inside of the optical fiber 3 and the circuit wire 15 or the conductive wire 50
Even if the optical fiber 3 does not melt, the surface of the optical fiber 3 reaches the operating temperature of the thermal fuse 22 so that it is opened and the closed loop of the damage detection circuit 17 is interrupted. When the optical fiber 3 is damaged, a signal indicating that the optical fiber 3 is damaged is sent to the laser oscillator 41 to forcibly stop the oscillation operation. That is, the detection device 18 has a function of detecting damage to the optical fiber 3 and outputting a stop signal to the laser oscillation device 41 to stop the laser oscillation device 41. Therefore, in the present embodiment, the optical fiber 3
If the damage is caused by any reason, a part of the damage detection circuit 17 is surely broken or disconnected to stop the laser oscillator 41. Therefore, a high-power laser beam leaks from the intermediate portion of the laser guide 1, or the laser It is safe because the light does not return to the laser oscillator 41 and damage it. Further, since the conductive wire 50 longer than the optical fiber 3 is spirally wound around the entire length of the protective tube 2 including the bent portion 46 of the optical fiber 3, a part of the conductive wire 50 is floated. Conductive wire 50 even if the guide 1 bends
Since the conductor wire 50 has a sufficient length, it is possible to prevent the conductive wire 50 from being broken due to tensile stress, or conversely, being cut due to a kink. Since the metal pipe 23 is arranged outside the protection tube 2 in the portion where the thermal fuse 22 exists to suppress the bending of the portion, the thermal fuse 22 and the conductive wire 50 in the vicinity thereof are not damaged. Since the conductive wire 50 wound around the optical fiber 3 is fixed to the optical fiber 3 by the heat-shrinkable tube 19 at several places, it is prevented that the conductive wire 50 is moved and becomes unevenly present due to the bending of the laser guide 1. And, as a result, the conductive wire 50
It is prevented that a tensile stress is applied to and breaks. (Second Embodiment) FIG. 4 shows a laser guide apparatus G according to the second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that it is also possible to detect the disconnection state between the connectors 8A and 8B of the laser guide 1 and the receptacles 31A and 31B. Further, the conductive wire 25 arranged along the optical fiber 3 is composed of a first conductive wire 28 which is a bare copper wire having no coating and a second conductive wire 29 which is a resin coated copper wire. In this embodiment, as in the first embodiment, the optical fiber 3 which is a graded index fiber, the circuit wire 15 and the conductive wire 25 which form the damage detection circuit 17 are provided in the protective tube 2 of the laser guide 1. It has been inserted. The damage detection circuit 17 constitutes an optical fiber damage detection device together with the detection circuit 18. Then, the incident side connector 8 in the laser guide 1
A flange portion 9a having a larger diameter than the other portion is formed on the base end side of the sleeve 9 of A, and 1 is formed on the tip end side of the flange portion 9a.
The pair of connector-side contact terminals 27, 27 are attached and fixed in a state of being electrically insulated from the sleeve 9, and the one connector-side contact terminal 27 is directly attached to one end of the second conductive wire 29 in the conductive wire 25. Connected and the other connector side contact terminal 2
Reference numeral 7 is indirectly connected to one end of the circuit line 15 via connection wirings 16 and 16 and a detection device 18. In addition, the front surface of the incident side receptacle 31A (the surface facing the incident side connector 8A) has a pair of receptacle sides that come into conductive contact with the connector side contact terminals 27 when the incident side connector 8A is connected. The contact terminals 32, 32 are attached and fixed in a state of being electrically insulated from other portions. These two receptacle-side contact terminals 32, 32 are connected to each other by an electric connection line (not shown) and are always in a conducting state, and the incident-side connector 8A is connected to the incident-side receptacle 31A.
When the connector side contact terminals 27, 27 are electrically connected to the receptacle side contact terminals 32, 32, the connector side contact terminals 27, 27 are brought into a connected state (short-circuited state) by an electric connection line. There is. On the other hand, in the connector 8B on the emitting side, a pair of connector-side contact terminals 2 are formed on the tip surface of the flange portion 9a of the sleeve 9.
7, 27 are attached and fixed in a state of being electrically insulated from the sleeve 9, and these connector side contact terminals 27, 27 are connected to the other ends of the circuit line 15 and the second conductive line 29, respectively. In addition, the emission side connector 8 is provided on the front surface of the emission side receptacle 31B (the surface facing the emission side connector 8B).
When B is connected, the connector side contact terminals 27, 27
A pair of receptacle-side contact terminals 32, 32, which are respectively in conductive contact with each other, are attached and fixed in a state of being electrically insulated from other portions. Both of these receptacle side contact terminals 3
2 and 32 are connected to each other by an electric connection line (not shown) and are always conducted, and the output side connector 8B
Is connected to the output side receptacle 31B, the connector side contact terminals 27 and 27 are electrically connected to the receptacle side contact terminals 32 and 32, respectively.
It is arranged that 7, 27 are connected to each other (short-circuited) via an electric connection line. Therefore, in this embodiment, when the incident side connector 8A is properly connected to the incident side receptacle 31A and the emitting side connector 8B is properly connected to the emitting side receptacle 31B, respectively, the receptacle side contact terminals 32 of the respective receptacles 31A and 31B are connected. , 32 are electrically connected to the connector-side contact terminals 27, 27 of the corresponding connectors 8A, 8B, respectively, and both connector-side contact terminals 27, 27 are connected to the receptacle-side contact terminals 32, 32 and the electrical connection. The wire connects to keep the damage detection circuit 17 in a closed loop. In this state, the breakage of the optical fiber 3 can be detected. Then, when the incident side connector 8A is disengaged from the incident side receptacle 31A, when the emitting side connector 8B is disengaged from the emitting side receptacle 31B, or both connectors 8
When A and 8B are disengaged from the receptacles 31A and 31B, respectively, the connection between the connector contact terminals 27 and 27 on the disengaged side and the receptacle-side contact terminals 32 and 32 is lost, and the two contact-side contact terminals 32 and 32 are provided. The connection state between both connector side contact terminals 27, 27 is released. Therefore, as in the case where the circuit wire 15 or the conductive wire 25 is melted due to the breakage of the optical fiber 3,
The closed loop of the damage detection circuit 17 is cut off,
Receptacles 31A, 31B of the connectors 8A, 8B
The detection device 18 can detect the disconnection of the laser from the laser oscillator 41 and stop the oscillation operation of the laser oscillator 41. Due to these, the breakage of the optical fiber 3 and the connectors 8A and 8B
Both the detachment from the receptacles 31A and 31B can be detected by the same damage detection circuit 17 and the detection device 18 with a simple configuration. On the other hand, in the present embodiment, even if the heat generated by the damage to the optical fiber 3 is not so great as to break the conductive wire 25, the damage detection circuit 17 and the detection device 18 can detect the damage to the optical fiber 3. Hereinafter, this point will be described. FIG. 5 is an enlarged view of the right end portion (outgoing side) of the optical fiber 3 having the two coating layers 5 and 20 in FIG. 4, but the conductive wire 25 forming a part of the damage detection circuit 17 of the present embodiment is , The first conductive line 28 as shown in FIG.
And the second conductive wire 29 are twisted together, and the twisted portions are in contact with each other over the entire length. The end of the first conductive wire 28 is not connected to anything, and the end of the second conductive wire 29 is connected to the connector contact terminal 27 on the emitting side. On the incident side, the end of the first conductive line 28 is directly connected to the detection device 18, and the second conductive line 29 is the incident side connector contact terminals 27, 27.
Incident side receptacle contact terminals 32, 32 and connection wiring 1
It is connected to the detection device 18 via 6. In this state, since there is no electrical connection between the first conductive line 28 and the second conductive line 29, the detection device 18 determines that the first conductive line 28 and the second conductive line 29 are open. To do. The coating of the second conductive wire 29 is made of a thermoplastic resin having a melting point of about 120 ° C., and the optical fiber 3 is damaged due to damage of the optical fiber 3.
When the surface temperature becomes higher than 120 ℃, the second conductive wire 2
The coating of 9 melts and the conductive wire is exposed, and contacts the first conductive wire 28 to conduct electricity. Therefore, when the optical fiber 3 is damaged, the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 are electrically connected in the damage detection circuit 17, the detection device 18 judges the connection, and the oscillation operation of the laser oscillation device 41 is stopped. Let When the optical fiber 3 is broken and laser light is emitted at that portion, the conductive wire 25 is cut,
As described above, the closed loop of the damage detection circuit 17 is cut off, and the detection device 18 detects it and detects the laser oscillation device 41.
Stop the oscillation operation of. That is, the detection device 18 of the present embodiment detects that the closed loop of the damage detection circuit 17 is opened and that the first conductive line 28 and the second conductive line 29 are electrically connected, and stops the laser oscillation device 41. It has a function of outputting a signal. Further, the conductive wire 25 in which the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 are twisted together is wound around the optical fiber 3 in a spiral shape (the winding direction is changed in the middle), and a part of the optical fiber 3 is used. It is in a so-called floating state that is not in contact with. Therefore, even if the laser guide 1 is bent, the pulling force or the compressive force applied to the conductive wire 25 is dispersed to the floating portion due to the movement, and an excessive force is not applied, so that the conductive wire 25 is not broken. . Then, the conductive wires 25 are fixed to the optical fiber 3 at several places by the heat-shrinkable tube 19 so that the conductive wires 25 are not concentrated in any one of them. As described above, in the present embodiment, the first conductive wire 28, which is a bare copper wire, and the second conductive wire 29, which is a copper wire having a resin coating, are twisted together and contact each other, and the conductive wire 25
Therefore, even if the temperature of the conductive wire 25 does not become high enough to melt the entire conductive wire 25 due to the damage of the optical fiber 3, the resin coating melts to bring the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 into conduction. The damage of the optical fiber 3 can be detected. Even if the conductive wire 25 is melted, the laser oscillation device 41 can be stopped by the detection device 18. Further, since the conductive wire 25 is wound around the optical fiber 3 in a floating state, it is possible to prevent the conductive wire 25 from being broken due to a pulling force, or conversely, a kink being generated. (Embodiment 3) Embodiment 3 is the first conductive wire 2 of Embodiment 2.
8 is a conductive wire having the same resin coating as the second conductive wire 29, and the other parts are the same as those in the second embodiment.
In this embodiment, since all the conductive wires are covered, there is no possibility that the conductive wires will become conductive when they come into contact with the metal protection tube 2. Other functions and effects are the same as those in the second embodiment. (Other Embodiments) The embodiments described so far are examples, and the present invention is not limited to these examples. The configuration of the laser processing apparatus 100 is not limited to that shown in FIG. 3, and other parts or devices may be added. Further, the present invention may be applied to a laser transmission device used for a medical laser knife or the like. The optical fiber 3 may be a step index fiber, in which case the breakage of the optical fiber 3 causes the conductive wires 50 and 25 to melt and the breakage of the fiber 3 to be detected. In addition, the damage detection circuit 17 in the first or second embodiment may be that of the other embodiment. The thermal fuse 22 is also only an example, and the shape and operating temperature are not particularly limited.
The number of the thermal fuses 22 may be one or plural, but if one of them is installed closer to the laser light incident side sleeve 9 side than the bent portion 46 of the optical fiber 3, it is reflected from the broken portion of the optical fiber 3. This is preferable because the heat generated by the returning laser beam can be reliably detected. In addition, the conductive wires 25, 5
The heat-shrinkable tube 19 for fixing 0 to the optical fiber 3 may be any one that can fix the conductive wires 25 and 50 to the optical fiber 3 such as an adhesive tape. further,
If a soft material such as a resin tube is installed on the inner wall of the protection tube 2, even if the circuit wire 15 and the conductive wires 25 and 50 may contact the inner wall of the protection tube 2, there is no possibility of breakage due to the contact, which is preferable. Moreover, in Embodiments 2 and 3, the number of conductive lines may be more than two. Also, the circuit line 1
The material of 5 and the conductive wires 25 and 50 is not limited to copper, but may be aluminum or another material, and the circuit wire 15 and the conductive wire 2
A low-melting-point conductor such as a solder wire may be used as part of 5, 50. The conductive wires 25, 50 may be arranged along the optical fiber 3 in any way other than the spiral shape, for example, a straight line may be formed along the optical fiber 3 with a slack.
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。請求項1の発明に
よると、光ファイバに沿って配置された導電線の途中に
温度ヒューズが直列に接続されているので、導電線が溶
断されない程度の光ファイバの損傷であってもその発熱
により確実に検知することができる。請求項2の発明に
よると、光ファイバに沿って配置された複数の導電線の
うち少なくとも一本が熱可塑性樹脂によって被覆され、
互いに接触するように構成されているので、導電線が溶
断されない程度の光ファイバの損傷であってもその発熱
により確実に検知することができる。請求項3の発明に
よると、光ファイバ破断によるレーザ光の放出ではな
く、レーザ光のレーザ出力装置側への戻りが起こって
も、その発熱により確実に破断検知をすることができ
る。請求項4の発明によると、レーザガイドの屈曲によ
る導電線の破断を防止することができ、システムの信頼
性が向上する。請求項5の発明によると、光ファイバの
損傷を確実に検知して、レーザ出力装置を停止させる安
全なレーザ伝送装置とすることができる。The present invention is carried out in the form as described above, and has the following effects. According to the invention of claim 1, since the thermal fuse is connected in series in the middle of the conductive wire arranged along the optical fiber, even if the optical fiber is damaged to the extent that the conductive wire is not melted, heat is generated. It can be reliably detected. According to the invention of claim 2, at least one of the plurality of conductive wires arranged along the optical fiber is covered with a thermoplastic resin,
Since the optical fibers are configured to come into contact with each other, even if the optical fibers are damaged to the extent that the conductive wires are not blown, it can be reliably detected by the heat generation. According to the third aspect of the present invention, even if the laser light is not emitted due to the break of the optical fiber but the laser light returns to the laser output device side, the breakage can be surely detected by the heat generation. According to the invention of claim 4, breakage of the conductive wire due to bending of the laser guide can be prevented, and the reliability of the system is improved. According to the invention of claim 5, it is possible to provide a safe laser transmission device that reliably detects damage to the optical fiber and stops the laser output device.
【図1】本発明の実施形態1に係る光ファイバの端部近
辺の拡大図である。FIG. 1 is an enlarged view of the vicinity of an end portion of an optical fiber according to a first embodiment of the present invention.
【図2】実施形態1に係るレーザガイド装置の全体構成
を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing an overall configuration of a laser guide device according to the first embodiment.
【図3】レーザ加工装置の全体構成を示す概略図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing an overall configuration of a laser processing apparatus.
【図4】実施形態2に係るレーザガイド装置の全体構成
を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing the overall configuration of a laser guide device according to a second embodiment.
【図5】実施形態2に係る光ファイバの端部近辺の拡大
図である。FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the end of the optical fiber according to the second embodiment.
【図6】温度ヒューズの構造を示す一部破断図である。FIG. 6 is a partially cutaway view showing the structure of the thermal fuse.
1 レーザガイド 3 光ファイバ 18 検出装置 22 温度ヒューズ 25 導電線 28 第一導電線 29 第二導電線 41 レーザ発振装置(レーザ出力装置) 46 屈曲部 50 導電線 100 レーザ加工装置(レーザ伝送装置) 1 Laser guide 3 optical fiber 18 Detector 22 Thermal fuse 25 conductive wire 28 First conductive wire 29 Second conductive wire 41 Laser oscillator (laser output device) 46 Bend 50 conductive wire 100 Laser processing equipment (laser transmission equipment)
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成14年3月26日(2002.3.2
6)[Submission date] March 26, 2002 (2002.3.2)
6)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 光ファイバ損傷検知装置及びこれを備
えたレーザ伝送装置Patent application title: Optical fiber damage detection device and laser transmission device including the same
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ出力装置か
ら出力されたレーザ光を伝送する光ファイバの損傷を検
知する光ファイバ損傷検知装置及びこれを備えたレーザ
伝送装置に関する技術分野に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of an optical fiber damage detection device for detecting damage to an optical fiber for transmitting a laser beam output from a laser output device and a laser transmission device including the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、YAGレーザ等の高出力のレ
ーザ光を用いて金属を溶接や切断する等、被加工物に対
し各種の加工を行うようにしたレーザ加工装置は一般に
よく知られている。このようなレーザ加工装置では、レ
ーザ光を発振増幅するレーザ発振装置の出力部に入射側
レンズ部を介してレーザガイドを接続し、レーザ発振装
置から出力されたレーザ光をレンズ部の集光レンズで集
光した後にレーザガイドの光ファイバに該光ファイバ入
射端部から入射させてそのコア内を伝送させる。それか
ら、この光ファイバの出射端部からレーザ光を出射させ
て出射側レンズ部の集光レンズで集光した後に被加工物
に照射することにより、その被加工部を加工するように
している。一般に、このようなレーザ加工装置はロボッ
トアームに取り付けられていて、光ファイバの屈曲自在
な性質を利用して照射部を移動させられるようになって
いる。ここで、レーザガイドというのは、レーザ発振装
置から出力されたレーザ光を、被加工部への出力端まで
伝送する部分をいう。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus for performing various kinds of processing on a workpiece, such as welding or cutting metal by using a high-power laser beam such as a YAG laser, is generally well known. There is. In such a laser processing device, a laser guide is connected to an output part of a laser oscillation device that oscillates and amplifies laser light via an incident side lens part, and the laser light output from the laser oscillation device is collected by a condenser lens of the lens part. After the light is condensed by (1), it is incident on the optical fiber of the laser guide from the incident end of the optical fiber and is transmitted in the core. Then, a laser beam is emitted from the emission end of the optical fiber, condensed by the condenser lens of the emission side lens unit, and then irradiated onto the workpiece, thereby processing the processed portion. In general, such a laser processing apparatus is attached to a robot arm, and the irradiation unit can be moved by utilizing the bendable property of an optical fiber. Here, the laser guide refers to a portion that transmits the laser light output from the laser oscillator to the output end to the processed portion.
【0003】このレーザ光を伝送する光ファイバには、
ステップインデックスファイバとグレーデッドインデッ
クスファイバとがある。YAGレーザ等の高出力レーザ
伝送用のステップインデックスファイバの多くは、コア
部分が純粋石英であって、YAGレーザに対する端面強
度が高いという長所を有している。グレーデッドインデ
ックスファイバは、コア部分に例えばゲルマニウムを添
加してコアの径方向にグレーデッド形と呼ばれる屈折率
分布を形成したもので、中心部に光を集中できるという
長所と添加元素のため端面強度が純粋石英コアを有する
ステップインデックスファイバに比べて低いという短所
とを有している。なお、光ファイバは、コアとクラッド
とを合わせたファイバ心線と呼ばれる部分と、その外層
に設けられたファイバ保護のための樹脂の保護層とから
なっている。The optical fiber for transmitting this laser light includes
There are step index fibers and graded index fibers. Many of the step index fibers for high power laser transmission such as YAG laser have an advantage that the core portion is made of pure quartz and the end face strength against YAG laser is high. A graded index fiber has a refractive index distribution called a graded type formed in the core in the radial direction by adding germanium to the core, and has the advantage that light can be concentrated in the center and the end face strength due to the additive element. Has a disadvantage of being lower than the step index fiber having a pure quartz core. The optical fiber is composed of a portion called a fiber core wire, which is a combination of a core and a clad, and a resin protective layer provided on the outer layer thereof for protecting the fiber.
【0004】そして、上記レーザガイドには、その光フ
ァイバの入射端部及び出射端部にレンズ部との接続を行
うための光コネクタが装着されている。このレーザ用光
コネクタは、例えば先端壁部(底壁部)にファイバ挿通
孔が開口された有底筒状の金属製スリーブを備え、この
スリーブ内に光ファイバの端部が嵌挿される。この光フ
ァイバの端部には、その先端から保護層を除去してファ
イバ心線を露出させた露出部が形成されており、このフ
ァイバ心線の露出部及びそれに続く保護層に亘って光フ
ァイバ端部がスリーブ内に嵌挿される。そして、このス
リーブ内に嵌挿された光ファイバのうち、ファイバ心線
の露出部先端がスリーブのファイバ挿通孔に挿通され、
保護層がスリーブ内に設けたチャック機構等の固定部に
よりスリーブに固定保持されている。The laser guide is equipped with an optical connector for connecting to the lens portion at the entrance end and the exit end of the optical fiber. This laser optical connector is provided with, for example, a bottomed cylindrical metal sleeve having a fiber insertion hole formed in the tip wall portion (bottom wall portion), and the end portion of the optical fiber is fitted into the sleeve. At the end of this optical fiber, an exposed portion is formed by exposing the fiber core wire by removing the protective layer from the tip, and the optical fiber is formed over the exposed portion of the fiber core wire and the subsequent protective layer. The end is fitted into the sleeve. Then, of the optical fibers fitted into the sleeve, the exposed end of the fiber core is inserted into the fiber insertion hole of the sleeve,
The protective layer is fixedly held on the sleeve by a fixing portion such as a chuck mechanism provided in the sleeve.
【0005】また、スリーブの先端壁部に貫通孔を形成
して、その貫通孔に、ファイバ挿通孔を有しかつスリー
ブとは別体の耐光強度の高いチップ部を嵌合固定する、
換言すればファイバ挿通孔の周りをチップ部で構成する
ことも行われている。Further, a through hole is formed in the front wall of the sleeve, and a chip portion having a fiber insertion hole and having a high light resistance strength, which is separate from the sleeve, is fitted and fixed in the through hole.
In other words, it is also practiced to configure the tip portion around the fiber insertion hole.
【0006】このようなレーザ加工装置に用いられるレ
ーザガイドにおいては、その内部の光ファイバが過度の
屈曲などにより破断すると、その破断部からレーザ光が
放出されて予期しない部分に照射される。また、破断し
ないまでも屈曲の度合いが大きくて、光ファイバが一部
損傷してそこからレーザ光が漏れ出す場合がある。ステ
ップインデックスファイバでは、破断部分が1000℃
超の高温になるため、破断検知のために光ファイバに沿
って銅線を配置して、この銅線で閉回路の破断検知回路
を構成し、光ファイバが破断して破断部からレーザ光が
放出されたときには、その放出レーザ光により銅線を溶
断させて損傷検知回路を遮断することにより、光ファイ
バの破断を検知し、レーザ発振装置の発振作動を停止さ
せるようにしている。In the laser guide used in such a laser processing apparatus, when the optical fiber inside the laser guide is broken due to excessive bending or the like, laser light is emitted from the broken portion and is irradiated to an unexpected portion. Further, even if it is not broken, the degree of bending is large, and the optical fiber may be partially damaged and the laser light may leak from there. In the step index fiber, the broken part is 1000 ° C
Since it becomes extremely hot, a copper wire is placed along the optical fiber to detect breakage, and this copper wire constitutes a closed circuit breakage detection circuit.The optical fiber breaks and laser light is emitted from the breakage part. When emitted, the emitted laser light melts the copper wire to interrupt the damage detection circuit, thereby detecting breakage of the optical fiber and stopping the oscillation operation of the laser oscillator.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グレー
デッドインデックスファイバでは、破断部分からレーザ
光が放出されずにその部分でレーザ光が反射してレーザ
発振装置の方へ戻っていく場合がある。このときには、
レーザ光が光ファイバを融かしながら戻っていくが、光
ファイバの表面温度は400〜500℃にしかならない
ため、銅線が溶断せず光ファイバの破断を検知すること
ができない。However, in the graded index fiber, there is a case where the laser beam is not emitted from the broken portion and the laser beam is reflected at the broken portion and returns to the laser oscillator. At this time,
Although the laser light returns while melting the optical fiber, the surface temperature of the optical fiber is only 400 to 500 ° C., so that the copper wire is not melted and the breakage of the optical fiber cannot be detected.
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、光ファイバの破
断等の損傷を確実に検知できる光ファイバの損傷検知装
置及びこれを備えたレーザ伝送装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical fiber damage detecting device capable of surely detecting damage such as breakage of an optical fiber, and a laser provided with the same. It is to provide a transmission device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、比較的低温で回路の遮断或いは導通を行う部材を
光ファイバに沿って配置された導電線に設けた。In order to achieve the above object, a member which interrupts or conducts a circuit at a relatively low temperature is provided on a conductive wire arranged along an optical fiber.
【0010】具体的には、請求項1の発明は、レーザ出
力装置から出力されたレーザ光を伝送する光ファイバの
損傷を検知する損傷検知装置を対象とする。Specifically, the invention of claim 1 is directed to a damage detection device for detecting damage to an optical fiber for transmitting a laser beam output from a laser output device.
【0011】そして、上記光ファイバに沿って配置され
た導電線と、該導電線に直列に接続され該光ファイバの
表面温度を検出する温度ヒューズと、を備えているもの
とする。Further, it is assumed that a conductive wire arranged along the optical fiber and a thermal fuse connected in series with the conductive wire to detect the surface temperature of the optical fiber are provided.
【0012】ここで、温度ヒューズとは周囲の発熱を感
知し回路を遮断する過熱保護部品であって、内部抵抗は
非常に低くて電流による自己発熱はほとんどなく、周囲
の温度上昇のみで可溶体が溶断し開路する回路部品であ
る。動作温度は、約70〜300℃の様々な種類があ
る。Here, the thermal fuse is an overheat protection component that senses ambient heat generation and shuts off the circuit. The internal resistance is so low that there is almost no self-heating due to electric current, and the fusible body is heated only by the ambient temperature rise. Is a circuit component that melts and opens. There are various operating temperatures of about 70 to 300 ° C.
【0013】請求項1の発明の構成であれば、光ファイ
バの破断によりレーザ光が外部に放出されない場合で
も、光ファイバの損傷による発熱を温度ヒューズが確実
に感知し、導通を遮断するので、これによりレーザ出力
装置のレーザ発振作動を確実に停止させることができ
る。また、光ファイバの破断によりレーザ光が放出され
る場合は、レーザ光が当たった導電線が溶断して光ファ
イバの損傷を検知できる。ここで、導電線が銅線やアル
ミ線等の金属線であると屈曲による破断が生じにくいた
め好ましい。According to the structure of the first aspect of the invention, even if the laser light is not emitted to the outside due to the breakage of the optical fiber, the thermal fuse surely detects the heat generation due to the damage of the optical fiber, and interrupts the conduction. As a result, the laser oscillation operation of the laser output device can be reliably stopped. In addition, when laser light is emitted due to breakage of the optical fiber, the conductive wire exposed to the laser light is melted and the damage to the optical fiber can be detected. Here, it is preferable that the conductive wire is a metal wire such as a copper wire or an aluminum wire because breakage due to bending hardly occurs.
【0014】次に、請求項2の発明は、レーザ出力装置
から出力されたレーザ光を伝送する光ファイバの損傷を
検知する損傷検知装置を対象とする。Next, the invention of claim 2 is directed to a damage detecting device for detecting damage to an optical fiber for transmitting a laser beam output from a laser output device.
【0015】そして、上記光ファイバに沿って配置され
た複数の導電線を備え、上記複数の導電線は、そのうち
の少なくとも一本が熱可塑性樹脂により被覆されてお
り、上記光ファイバに沿っている部分では上記複数の導
電線同士が互いに接触するように配置されているものと
する。A plurality of conductive wires are provided along the optical fiber, and at least one of the plurality of conductive wires is covered with a thermoplastic resin and extends along the optical fiber. In the portion, it is assumed that the plurality of conductive wires are arranged so as to be in contact with each other.
【0016】請求項2の発明の構成であれば、光ファイ
バの損傷によって外部へのレーザ光放出無しで光ファイ
バが発熱すると、その発熱部分に配置されている導電線
のうち被覆を有するものは、その被覆が融けて隣接する
別の導電線と導通するようになる。つまり、それまで導
通のなかった2本の導電線が光ファイバが損傷すること
で導通するようになる。この導通を利用してレーザ発振
装置の発振作動を確実に停止させることができる。ま
た、光ファイバ損傷によりレーザ光が外部に放出されて
導電線が溶断する場合には、各導電線事態の導通が遮断
されて、それにより光ファイバ損傷を検知することがで
きる。ここで、導電線が銅線やアルミ線等の金属線であ
ると屈曲による破断が生じにくいため好ましい。熱可塑
性樹脂は、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ナイロン、PVC等を挙げることができる。
また、複数の導電線が互いに接触するように配置されて
いるというのは、導電線を平行に接触させて配置して被
覆により固定しておいたり、互いに撚り合わせた撚り線
としておくこと等を挙げることができる。According to the second aspect of the invention, when the optical fiber generates heat without emitting laser light to the outside due to damage to the optical fiber, among the conductive wires arranged in the heat generating part, the one having a coating is used. , The coating melts and becomes conductive with another adjacent conductive wire. That is, the two conductive wires, which have not been electrically conductive until then, become electrically conductive when the optical fiber is damaged. By utilizing this conduction, the oscillation operation of the laser oscillator can be surely stopped. Further, when the laser beam is emitted to the outside due to the optical fiber damage and the conductive wire is melted and cut, the continuity of each conductive wire situation is interrupted, whereby the optical fiber damage can be detected. Here, it is preferable that the conductive wire is a metal wire such as a copper wire or an aluminum wire because breakage due to bending hardly occurs. Examples of the thermoplastic resin include polyester, polyethylene, polypropylene, nylon, PVC and the like.
Further, the plurality of conductive wires are arranged so as to be in contact with each other, which means that the conductive wires are arranged in parallel contact with each other and fixed by coating, or they may be twisted with each other. Can be mentioned.
【0017】次に、請求項3の発明は、請求項1又は2
において、光ファイバはグレーデッドインデックスファ
イバであるものとする。Next, the invention of claim 3 relates to claim 1 or 2.
In, the optical fiber is assumed to be a graded index fiber.
【0018】請求項3の発明の構成であれば、光ファイ
バの損傷によりレーザ光が損傷部から外部に放出されな
いで、損傷部から反射していく場合であっても温度ヒュ
ーズ又は被覆導電線を含む複数の導電線によりその反射
していくことによる発熱を確実に検知できるので、これ
により導通を遮断しレーザ発振装置の発振作動を確実に
停止させることができる。According to the configuration of the third aspect of the invention, the laser beam is not emitted from the damaged portion to the outside due to the damage of the optical fiber, and the thermal fuse or the coated conductive wire is provided even when the laser light is reflected from the damaged portion. Since it is possible to reliably detect the heat generated by the reflection by the plurality of conductive wires that are included, it is possible to cut off the conduction and reliably stop the oscillation operation of the laser oscillator.
【0019】次に、請求項4の発明は、請求項1ないし
3のいずれか一つにおいて、光ファイバは屈曲される屈
曲部を有し、導電線の上記光ファイバの屈曲部に沿って
配置されている部分は、該屈曲部よりも長く且つ該光フ
ァイバとの非接触部分を有しているものとする。Next, in the invention of claim 4, in any one of claims 1 to 3, the optical fiber has a bent portion which is bent, and the optical fiber is arranged along the bent portion of the optical fiber. It is assumed that the bent portion is longer than the bent portion and has a non-contact portion with the optical fiber.
【0020】請求項4の発明の構成であれば、光ファイ
バの屈曲に伴って導電線が屈曲するときに、光ファイバ
の屈曲部よりも長くて非接触部分であって余って浮いて
いる部分がその屈曲に対応して弛みがなくなったり、逆
により弛んだりすることにより、導電線が切断されるの
を防止する。導電線の光ファイバ屈曲部への配置の方法
としては、光ファイバ屈曲部よりも長い導電線部分をそ
のまま弛ませながら沿わせたり、弛ませながら螺旋状に
巻き付けたり、さらにこれらの方法において一箇所以上
熱収縮チューブや粘着テープ等で光ファイバに固定する
方法等を挙げることができる。According to the structure of the invention of claim 4, when the conductive wire is bent along with the bending of the optical fiber, it is longer than the bent portion of the optical fiber, is a non-contact portion, and is an extra floating portion. Prevents the conductive wire from being cut off due to the slack disappearing corresponding to the bending or slackening due to the bending. As a method of arranging the conductive wire in the bent portion of the optical fiber, the conductive wire portion longer than the bent portion of the optical fiber can be slackened along the wire as it is, or can be spirally wound while loosening, and one of these methods can be used. The method of fixing to an optical fiber with a heat shrinkable tube, an adhesive tape, etc. can be mentioned above.
【0021】次に、請求項5の発明は、レーザ出力装置
と、上記レーザ出力装置から出力されたレーザ光を伝送
する光ファイバと、請求項1ないし4のいずれか一つに
記載の光ファイバ損傷検知装置と、を備えていることを
特徴とするレーザ伝送装置とする。Next, an invention according to claim 5 is a laser output device, an optical fiber for transmitting a laser beam output from the laser output device, and the optical fiber according to any one of claims 1 to 4. A laser transmission device comprising a damage detection device.
【0022】請求項5の発明の構成であれば、光ファイ
バの損傷を確実に検知してレーザ光出力装置を停止させ
ることができるレーザ伝送装置を提供できる。According to the structure of the invention of claim 5, it is possible to provide a laser transmission device capable of surely detecting the damage of the optical fiber and stopping the laser light output device.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】(実施形態1)図3は本発明の実施形態1
に係るレーザ加工装置100(レーザ伝送装置)の概略
図であり、図2はこのレーザ加工装置100の中のレー
ザガイド装置Gの部分の全体構成を示したものである。
上記レーザ加工装置100は、レーザ発振装置41(レ
ーザ出力装置)、入射レンズ部42、レーザガイド装置
G、出射レンズ部43及び光ファイバ3の損傷を検出す
る検出装置18とからなる。また、44は被加工物であ
る。この出射レンズ部43は不図示のロボットアームに
取り付けられていて、出射レンズ部43近傍のレーザガ
イド装置Gはロボットアームの動きに従って屈曲する屈
曲部46となっている。なお、上記検出装置18は後述
の損傷検知回路17と共に光ファイバ損傷検知装置を構
成している。(First Embodiment) FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a laser processing apparatus 100 (laser transmission apparatus) according to FIG. 2, and FIG. 2 shows an overall configuration of a laser guide apparatus G in the laser processing apparatus 100.
The laser processing apparatus 100 includes a laser oscillation device 41 (laser output device), an incident lens unit 42, a laser guide device G, an emission lens unit 43, and a detection device 18 that detects damage to the optical fiber 3. Reference numeral 44 is a workpiece. The emitting lens portion 43 is attached to a robot arm (not shown), and the laser guide device G near the emitting lens portion 43 is a bent portion 46 that bends in accordance with the movement of the robot arm. The detecting device 18 constitutes an optical fiber damage detecting device together with a damage detecting circuit 17 described later.
【0025】上記レーザガイド装置Gは、レーザガイド
1と、このレーザガイド1の両端部が接続される入射側
及び出射側レセプタクル31A,31Bとからなる。上
記レーザガイド1は、ステンレス鋼等の金属からなる折
曲げ可能な保護管2と、この保護管2内に挿通されたレ
ーザ用光ファイバ3と、その光ファイバ3におけるレー
ザ光の入射側(図2で左側)及び出射側(同右側)の各
端部にそれぞれ保護管2に取付固定された状態で接続さ
れた入射側及び出射側のレーザ用光コネクタ8A,8B
とを備えている。The laser guide device G comprises a laser guide 1 and incident-side and emission-side receptacles 31A and 31B to which both ends of the laser guide 1 are connected. The laser guide 1 includes a bendable protective tube 2 made of metal such as stainless steel, a laser optical fiber 3 inserted into the protective tube 2, and a laser light incident side of the optical fiber 3 (see FIG. 2, the laser optical connectors 8A and 8B on the incident side and the emission side, which are connected to the respective end portions of the left side) and the emission side (the same right side) while being fixedly attached to the protective tube 2.
It has and.
【0026】上記入射側レセプタクル31Aは略筒状の
もので、YAGレーザ等の高出力のレーザ光を出力する
上記レーザ発振装置41に接続されており、この入射側
レセプタクル31A内に上記入射側のコネクタ8Aの後
述するスリーブ9が先端側から嵌挿されて位置決め状態
で連結される。The incident side receptacle 31A has a substantially cylindrical shape and is connected to the laser oscillation device 41 for outputting a high-power laser beam such as a YAG laser. The incident side receptacle 31A has the incident side receptacle 31A. A sleeve 9 of the connector 8A, which will be described later, is fitted and inserted from the front end side and connected in a positioned state.
【0027】一方、出射側レセプタクル31Bも筒状の
もので、被加工物に対向するように配置せしめた加工用
ロボットの出射レンズ部43に接続されており、この出
射側レセプタクル31Bに上記出射側のコネクタ8Bの
スリーブ9が先端側から嵌挿されて位置決め状態で連結
される。On the other hand, the output side receptacle 31B is also cylindrical and is connected to the output lens portion 43 of the processing robot arranged so as to face the workpiece, and the output side receptacle 31B is connected to the output side. The sleeve 9 of the connector 8B is inserted from the tip end side and connected in a positioned state.
【0028】上記レーザ用光ファイバ3は、図1に拡大
して示すように、レーザ発振装置41からの高出力のレ
ーザ光を伝送するもので、コア4aとその周りに位置す
るクラッド4bとからなる例えば外径200μm〜15
00μmの石英ガラス系のファイバ心線4と、このファ
イバ心線4を被覆している樹脂製の内側被覆層5と外側
被覆層20とを有し、ファイバ心線4のコア4a内でレ
ーザ光を反射させながら伝送する。なお、本実施形態の
光ファイバはコア4aにゲルマニウムがドープされたグ
レーデッドインデックスファイバである。また、内側被
覆層5はシリコーン樹脂で約0.3mm厚であり、外側
被覆層20はナイロン樹脂で約0.2mm厚である。As shown in the enlarged view of FIG. 1, the laser optical fiber 3 transmits high-power laser light from the laser oscillator 41, and includes a core 4a and a clad 4b located around the core 4a. For example, outer diameter 200 μm to 15
The optical fiber core 4 made of silica glass having a diameter of 00 μm, the resin inner coating layer 5 and the outer coating layer 20 coating the fiber core 4 are provided, and the laser light is emitted in the core 4 a of the fiber core 4. Is transmitted while being reflected. The optical fiber of the present embodiment is a graded index fiber in which the core 4a is doped with germanium. The inner coating layer 5 is made of silicone resin with a thickness of about 0.3 mm, and the outer coating layer 20 is made of nylon resin with a thickness of about 0.2 mm.
【0029】上記レーザ用光ファイバ3の端部では、そ
の外側被覆層20と内側被覆層5とを先端側から所定寸
法だけ除去することで、ファイバ心線4が剥き出しにな
っている。At the end of the optical fiber 3 for laser, the outer coating layer 20 and the inner coating layer 5 are removed from the tip side by a predetermined dimension, so that the fiber core wire 4 is exposed.
【0030】一方、レーザ用光ファイバ3の入射側及び
出射側端部にそれぞれ取り付けられているレーザ用光コ
ネクタ8A,8Bは本実施形態ではいずれも同様の構造
(異なる構造にしてもよい)のもので、保護管2の外径
よりも若干大径の有底円筒状の金属製スリーブ9を備え
ている。このスリーブ9の底壁部たる先端壁部の中心位
置には貫通孔10が形成され、この貫通孔10内には耐
光強度の高いサファイア等からなる円筒状のチップ部1
1が嵌合固定されている。このチップ部11の内部には
上記ファイバ心線4を挿通させるためのファイバ挿通孔
12が開口されている。そして、スリーブ9内に基端側
(先端壁部と反対側)の開口からレーザ用光ファイバ3
の端部が嵌挿されており、そのファイバ心線4の先端部
はスリーブ9の先端壁部におけるチップ部11のファイ
バ挿通孔12に先端がチップ部11の外面から突出した
状態で挿通されている。尚、スリーブ9内の基端側部分
にはスリーブ9内に光ファイバ3の端部を外側被覆層2
0部分にて固定保持する固定部(図示せず)が設けられ
ている。On the other hand, the laser optical connectors 8A and 8B attached to the incident side and emission side end portions of the laser optical fiber 3 have the same structure (may be different structures) in this embodiment. It has a bottomed cylindrical metal sleeve 9 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the protective tube 2. A through hole 10 is formed at a central position of a tip wall portion which is a bottom wall portion of the sleeve 9, and a cylindrical tip portion 1 made of sapphire or the like having high light resistance is formed in the through hole 10.
1 is fitted and fixed. A fiber insertion hole 12 for inserting the fiber core wire 4 is opened inside the tip portion 11. Then, the laser optical fiber 3 is inserted into the sleeve 9 from the opening on the proximal end side (the side opposite to the distal end wall portion).
Of the fiber core wire 4 is inserted into the fiber insertion hole 12 of the tip portion 11 in the tip wall portion of the sleeve 9 with the tip protruding from the outer surface of the tip portion 11. There is. At the base end side portion of the sleeve 9, the end portion of the optical fiber 3 is provided in the sleeve 9 and the outer coating layer 2 is provided.
A fixing portion (not shown) for fixing and holding the zero portion is provided.
【0031】上記保護管2の内部には銅線である回路線
15と、同様に銅線である導電線50とが光ファイバ3
に沿って配置されて挿通されている。この回路線15は
樹脂により絶縁被覆され、保護管2内に光ファイバ3か
らはフリー状態で挿通配置されている。また、導電線5
0は光ファイバ3に螺旋状に巻き付けられ、一部は光フ
ァイバと非接触な、いわゆる浮いている状態になってい
る。従って、導電線50は巻き付けられている部分の光
ファイバ3よりも長いものである。そして、所々に温度
ヒューズ22が直列に接続されている。これら温度ヒュ
ーズ22のうち少なくとも一つは光ファイバ3の屈曲部
46よりも入射端側に設置されている。さらに、導電線
50は所々で熱収縮チューブ19により光ファイバ3に
固定されて、レーザガイド1の屈曲の動きによって一方
に偏って集まってしまうことを防止している。Inside the protection tube 2, a circuit wire 15 which is a copper wire and a conductive wire 50 which is also a copper wire are provided in the optical fiber 3.
It is arranged along and is inserted. The circuit wire 15 is insulatingly coated with resin, and is inserted in the protective tube 2 from the optical fiber 3 in a free state. In addition, the conductive wire 5
0 is spirally wound around the optical fiber 3, and a part thereof is in a so-called floating state where it is not in contact with the optical fiber. Therefore, the conductive wire 50 is longer than the optical fiber 3 in the wound portion. Then, the thermal fuses 22 are connected in series in places. At least one of the thermal fuses 22 is installed on the incident end side of the bent portion 46 of the optical fiber 3. Further, the conductive wire 50 is fixed to the optical fiber 3 by the heat-shrinkable tube 19 in some places to prevent the conductive wire 50 from being concentrated in one direction due to the bending movement of the laser guide 1.
【0032】上記温度ヒューズ22は、図6に示す構造
をしている。両側に突き出したリード線54の間に易融
合金からなる可溶体51を接合し、その可溶体51の周
囲にロジンを主体とした特殊樹脂52を塗布してある。
そして、これをセラミックの絶縁管53に挿入してあ
る。この温度ヒューズ22は、周囲の温度が上昇すると
可溶体51が融点に達して溶融し、表面に塗布してある
特殊樹脂52の作用により可溶体51の表面張力が大き
くなり両端のリード線54,54の側に凝縮して分断さ
れる。そして、分断された可溶体51の表面は特殊樹脂
52で覆われているため、再度の導通が防止されてい
る。なお、本実施形態では、可溶体51は融点100℃
のものを用いている。また、温度ヒューズ22の絶縁管
53は剛体であるため、温度ヒューズ22が沿っている
部分の光ファイバ3が屈曲すると、リード線54の絶縁
管53との接続部分が破損してしまうおそれがある。従
って、温度ヒューズ22が存する部分が屈曲しないよう
に、保護管2の外側に金属パイプ23を設けている。The thermal fuse 22 has the structure shown in FIG. A fusible body 51 made of fusible alloy is joined between lead wires 54 protruding on both sides, and a special resin 52 mainly containing rosin is applied around the fusible body 51.
Then, this is inserted into a ceramic insulating tube 53. In the thermal fuse 22, the fusible body 51 reaches the melting point and melts when the ambient temperature rises, and the surface tension of the fusible body 51 increases due to the action of the special resin 52 applied to the surface of the fusible body 51. It condenses on the 54 side and is divided. Then, since the surface of the divided fusible body 51 is covered with the special resin 52, re-conduction is prevented. In the present embodiment, the fusible body 51 has a melting point of 100 ° C.
I use the one. Further, since the insulating tube 53 of the thermal fuse 22 is a rigid body, if the optical fiber 3 along the portion along which the thermal fuse 22 is bent, the connecting portion of the lead wire 54 with the insulating tube 53 may be damaged. . Therefore, the metal pipe 23 is provided outside the protective tube 2 so that the portion where the thermal fuse 22 is present does not bend.
【0033】上記回路線15と導電線50との一端部同
士は互いに接続されている一方、他端部はそれぞれ接続
配線16,16に接続され、両接続配線16,16は一
方、例えば加工用ロボットの作動によって移動しない側
の入射側コネクタ8A(尚、出射側コネクタ8Bでもよ
い)の孔から引き出されて検出装置18に入力されてい
る。そして、上記回路線15と導電線50、及び接続配
線16,16により閉ループの損傷検知回路17が構成
されており、この損傷検知回路17に例えば常時微弱電
流を流しておき、光ファイバ3の破断時にその破断部か
ら出たレーザ光により回路線15又は導電線50のいず
れかの部分が溶断する、或いは破断端でレーザ光が反射
して光ファイバ3内を戻っていって回路線15や導電線
50が溶断しないときでも光ファイバ3表面は温度ヒュ
ーズ22の作動温度には達するのでオープンとなって、
損傷検知回路17の閉ループが遮断され、そのことを検
出装置18で判定して光ファイバ3の破断等の損傷を検
知し、レーザ発振装置41に光ファイバ3が損傷したと
いう信号を送って、発振作動を強制的に停止させるよう
にしている。つまり、検出装置18は光ファイバ3の損
傷を検出すると共にレーザ発振装置41を停止させる停
止信号をレーザ発振装置41に出力する機能を有してい
る。One ends of the circuit line 15 and the conductive line 50 are connected to each other, while the other ends are connected to connection wirings 16 and 16, respectively. The light is extracted from the hole of the incident side connector 8A (which may be the emission side connector 8B) on the side not moved by the operation of the robot and input to the detection device 18. The circuit wire 15, the conductive wire 50, and the connection wirings 16 and 16 constitute a closed loop damage detection circuit 17. For example, a weak current is constantly supplied to the damage detection circuit 17 to break the optical fiber 3. At any time, either part of the circuit line 15 or the conductive wire 50 is melted by the laser light emitted from the broken portion, or the laser light is reflected at the broken end and returns in the optical fiber 3 to return to the circuit line 15 or the conductive wire. Even when the wire 50 is not blown, the surface of the optical fiber 3 reaches the operating temperature of the thermal fuse 22, so that it becomes open,
The closed loop of the damage detection circuit 17 is interrupted, and the detection device 18 judges that the damage has occurred, such as breakage of the optical fiber 3, and sends a signal that the optical fiber 3 has been damaged to the laser oscillation device 41 to oscillate. The operation is forcibly stopped. That is, the detection device 18 has a function of detecting damage to the optical fiber 3 and outputting a stop signal to the laser oscillation device 41 to stop the laser oscillation device 41.
【0034】したがって、本実施形態においては、光フ
ァイバ3が何らかの原因で損傷した場合に、損傷検知回
路17の一部が確実に破断・断線してレーザ発振装置4
1を停止させるので、レーザガイド1の中間部分から高
出力のレーザ光が漏れたり、レーザ光がレーザ発振装置
41まで戻ってきて破損させるということが生じること
がなく安全である。Therefore, in the present embodiment, when the optical fiber 3 is damaged for some reason, a part of the damage detection circuit 17 is surely broken / broken, and the laser oscillator 4 is broken.
Since 1 is stopped, high-power laser light does not leak from the intermediate portion of the laser guide 1 and the laser light does not return to the laser oscillation device 41 to be damaged, which is safe.
【0035】また、光ファイバ3の屈曲部46を含む保
護管2内の全長に渡って、光ファイバ3よりも長い導電
線50が螺旋状に巻き付けられ、一部を浮かせた状態と
されているので、レーザガイド1が屈曲しても導電線5
0に余裕の長さがあるため、導電線50に引っ張り応力
がかかって破断したり、逆にキンクが生じて切れるとい
う事態を防止することができる。Further, the conductive wire 50 longer than the optical fiber 3 is spirally wound around the entire length of the protective tube 2 including the bent portion 46 of the optical fiber 3 so that a part thereof is floated. Therefore, even if the laser guide 1 is bent, the conductive wire 5
Since 0 has a sufficient length, it is possible to prevent a situation in which the conductive wire 50 is subjected to tensile stress and is broken, or conversely, a kink is generated and the conductive wire 50 is cut.
【0036】温度ヒューズ22の存する部分の保護管2
の外側に金属パイプ23を配してその部分の屈曲を抑制
しているため、温度ヒューズ22及びその近傍の導電線
50が損傷することがない。Protective tube 2 where the thermal fuse 22 is present
Since the metal pipe 23 is arranged on the outer side of the to prevent the bending of the portion, the thermal fuse 22 and the conductive wire 50 in the vicinity thereof are not damaged.
【0037】光ファイバ3に巻き付けた導電線50を何
カ所か熱収縮チューブ19で光ファイバ3に固定してい
るので、レーザガイド1の屈曲によって導電線50が移
動して偏って存する状態になることを防ぐことができ、
結果として導電線50に引っ張り応力がかかって破断す
ることが防止される。Since the conductive wire 50 wound around the optical fiber 3 is fixed to the optical fiber 3 by the heat-shrinkable tube 19 at several places, the conductive wire 50 moves due to the bending of the laser guide 1 and becomes unevenly distributed. Can prevent that
As a result, tensile stress is applied to the conductive wire 50 and it is prevented from breaking.
【0038】(実施形態2)図4は実施形態2に係るレ
ーザガイド装置Gを示したものである。本実施形態は実
施形態1とは異なり、レーザガイド1のコネクタ8A,
8Bとレセプタクル31A,31Bとの連結遮断状態を
も併せて検知できるようにしたものである。また、光フ
ァイバ3に沿って配置された導電線25は、被覆のない
剥き出しの銅線である第一導電線28と樹脂被覆のある
銅線である第二導電線29とからなっている。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a laser guide apparatus G according to the second embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in that the connector 8A of the laser guide 1,
8B and the receptacles 31A and 31B can be also detected in connection with each other. Further, the conductive wire 25 arranged along the optical fiber 3 is composed of a first conductive wire 28 which is a bare copper wire having no coating and a second conductive wire 29 which is a resin coated copper wire.
【0039】この実施形態では、上記実施形態1と同様
に、レーザガイド1の保護管2内に、グレーデッドイン
デックスファイバである光ファイバ3と、損傷検知回路
17を構成する回路線15と導電線25とが挿通されて
いる。この損傷検知回路17は検出回路18と共に光フ
ァイバ損傷検知装置を構成している。In this embodiment, as in the first embodiment, the optical fiber 3 which is a graded index fiber, the circuit wire 15 and the conductive wire forming the damage detection circuit 17 are provided in the protective tube 2 of the laser guide 1. And 25 are inserted. The damage detection circuit 17 constitutes an optical fiber damage detection device together with the detection circuit 18.
【0040】そして、レーザガイド1における入射側コ
ネクタ8Aのスリーブ9基端側には他の部分よりも大径
のフランジ部9aが形成され、このフランジ部9aの先
端側に1対のコネクタ側接触端子27,27がスリーブ
9と電気絶縁された状態で取付固定され、この一方のコ
ネクタ側接触端子27は上記導電線25の中の第二導電
線29の一端部に直接に接続され、他方のコネクタ側接
触端子27は回路線15の一端部に接続配線16,16
及び検出装置18を介して間接的に接続されている。A flange portion 9a having a larger diameter than other portions is formed on the base end side of the sleeve 9 of the incident side connector 8A in the laser guide 1, and the tip end side of the flange portion 9a is in contact with a pair of connector sides. The terminals 27, 27 are attached and fixed in a state of being electrically insulated from the sleeve 9, and the one connector-side contact terminal 27 is directly connected to one end of the second conductive wire 29 in the conductive wire 25 and the other. The connector-side contact terminal 27 is connected to one end of the circuit wire 15 by connecting wires 16, 16
And indirectly connected via the detection device 18.
【0041】また、入射側レセプタクル31Aの前面
(入射側コネクタ8Aとの対向面)には、入射側コネク
タ8Aを連結したときにそのコネクタ側接触端子27,
27にそれぞれ導通状態に接触する1対のレセプタクル
側接触端子32,32が他の部分と電気絶縁された状態
で取付固定されている。これら両レセプタクル側接触端
子32,32同士は図外の電気接続線により互いに接続
されていて常時導通状態にあり、入射側コネクタ8Aを
入射側レセプタクル31Aに連結したときには、コネク
タ側接触端子27,27にそれぞれレセプタクル側接触
端子32,32が導通されて両コネクタ側接触端子2
7,27同士が電気接続線により接続状態(短絡状態)
となるようにしている。When the incident side connector 8A is connected to the front surface of the incident side receptacle 31A (the surface facing the incident side connector 8A), the connector side contact terminals 27,
A pair of receptacle-side contact terminals 32, 32, which respectively come into contact with each other in a conductive state, are attached and fixed to 27 in a state of being electrically insulated from other portions. These two receptacle-side contact terminals 32, 32 are connected to each other by an electrical connection line (not shown) and are always in a conducting state. When the incident side connector 8A is connected to the incident side receptacle 31A, the connector side contact terminals 27, 27 are connected. The contact terminals 32, 32 on the receptacle side are electrically connected to the contact terminals 2 on both connector sides, respectively.
7, 27 are connected by an electrical connection line (short circuit)
I am trying to become.
【0042】一方、出射側のコネクタ8Bにもそのスリ
ーブ9におけるフランジ部9aの先端面に1対のコネク
タ側接触端子27,27がスリーブ9と電気絶縁された
状態で取付固定され、これらのコネクタ側接触端子2
7,27はそれぞれ上記回路線15及び第二導電線29
の他端部に接続されている。On the other hand, a pair of connector side contact terminals 27, 27 are also attached and fixed to the tip side of the flange portion 9a of the sleeve 9 of the output side connector 8B while being electrically insulated from the sleeve 9. Side contact terminal 2
7 and 27 are the circuit line 15 and the second conductive line 29, respectively.
Is connected to the other end.
【0043】また、出射側レセプタクル31Bの前面
(出射側コネクタ8Bとの対向面)には、出射側コネク
タ8Bを連結したときにそのコネクタ側接触端子27,
27にそれぞれ導通状態に接触する1対のレセプタクル
側接触端子32,32が他の部分と電気絶縁された状態
で取付固定されている。これら両レセプタクル側接触端
子32,32同士は電気接続線(図示せず)により互い
に接続されていて常時導通されており、出射側コネクタ
8Bを出射側レセプタクル31Bに連結したときに、コ
ネクタ側接触端子27,27にそれぞれレセプタクル側
接触端子32,32が導通されて両コネクタ側接触端子
27,27同士が電気接続線を介して接続状態(短絡状
態)になるようにしている。Further, when the emitting side connector 8B is connected to the front surface of the emitting side receptacle 31B (the surface facing the emitting side connector 8B), the connector side contact terminals 27,
A pair of receptacle-side contact terminals 32, 32, which respectively come into contact with each other in a conductive state, are attached and fixed to 27 in a state of being electrically insulated from other portions. Both of these receptacle-side contact terminals 32, 32 are connected to each other by an electrical connection line (not shown) and are always in conduction, and when the emission-side connector 8B is connected to the emission-side receptacle 31B, the connector-side contact terminals are connected. The receptacle-side contact terminals 32, 32 are electrically connected to the terminals 27, 27, respectively, so that the connector-side contact terminals 27, 27 are connected (short-circuited) to each other via an electrical connection line.
【0044】したがって、この実施形態においては、入
射側コネクタ8Aが入射側レセプタクル31Aに、また
出射側コネクタ8Bが出射側レセプタクル31Bにそれ
ぞれ適正に連結されているときには、各レセプタクル3
1A,31Bのレセプタクル側接触端子32,32がそ
れぞれ対応する各コネクタ8A,8Bのコネクタ側接触
端子27,27に導通され、両コネクタ側接触端子2
7,27同士が両レセプタクル側接触端子32,32及
びそれらを接続している電気接続線により接続状態にな
り、損傷検知回路17が閉ループに保たれる。この状態
で光ファイバ3の破断を検知することができる。Therefore, in this embodiment, when the incident side connector 8A is properly connected to the incident side receptacle 31A and the emitting side connector 8B is properly connected to the emitting side receptacle 31B, the respective receptacles 3 are formed.
The receptacle-side contact terminals 32 and 32 of 1A and 31B are electrically connected to the corresponding connector-side contact terminals 27 and 27 of the respective connectors 8A and 8B, so that both connector-side contact terminals 2
7, 27 are brought into a connected state by the contact terminals 32, 32 on both the receptacle side and the electric connection line connecting them, and the damage detection circuit 17 is kept in a closed loop. In this state, the breakage of the optical fiber 3 can be detected.
【0045】そして、入射側コネクタ8Aが入射側レセ
プタクル31Aから外れたとき、出射側コネクタ8Bが
出射側レセプタクル31Bから外れたとき、又は両コネ
クタ8A,8Bがそれぞれレセプタクル31A,31B
から外れたときには、その連結が外れた側のコネクタ接
触端子27,27とレセプタクル側接触端子32,32
との導通がなくなり、両レセプタクル側接触端子32,
32による両コネクタ側接触端子27,27同士の接続
状態が解除される。このため、上記光ファイバ3の破断
に伴って回路線15又は導電線25が溶断したときと同
様に、損傷検知回路17の閉ループが遮断された状態と
なり、そのコネクタ8A,8Bのレセプタクル31A,
31Bからの連結の外れを検出装置18が検知して、レ
ーザ発振装置41の発振作動を停止させることができ
る。When the incident side connector 8A is disengaged from the incident side receptacle 31A, the emitting side connector 8B is disengaged from the emitting side receptacle 31B, or both connectors 8A and 8B are respectively receptacles 31A and 31B.
When it is disengaged, the connector contact terminals 27, 27 and the receptacle-side contact terminals 32, 32 on the side where the connection is disengaged.
And the contact terminals 32 on both receptacle side,
The connection state between the connector side contact terminals 27, 27 by 32 is released. Therefore, as in the case where the circuit wire 15 or the conductive wire 25 is melted due to the breakage of the optical fiber 3, the closed loop of the damage detection circuit 17 is cut off, and the receptacles 31A, 8A, 8B of the connectors 8A, 8B are cut off.
The detection device 18 can detect the disconnection from 31B and stop the oscillation operation of the laser oscillation device 41.
【0046】これらによって、光ファイバ3の破断とコ
ネクタ8A,8Bのレセプタクル31A,31Bからの
外れとの双方を同じ損傷検知回路17と検出装置18と
により簡単な構成で検知することができる。As a result, both the breakage of the optical fiber 3 and the detachment of the connectors 8A and 8B from the receptacles 31A and 31B can be detected by the same damage detection circuit 17 and the detection device 18 with a simple structure.
【0047】一方、本実施形態では、導電線25が溶断
するほど光ファイバ3損傷による発熱が大きくない場合
でも損傷検知回路17と検出装置18とにより光ファイ
バ3の損傷を検知できる。以下、この点について説明す
る。On the other hand, in the present embodiment, even if the heat generated by the damage to the optical fiber 3 is not so great as to break the conductive wire 25, the damage detection circuit 17 and the detection device 18 can detect the damage to the optical fiber 3. Hereinafter, this point will be described.
【0048】図4における二層の被覆層5,20を有す
る光ファイバ3の右端部分(出射側)の拡大図が図5で
あるが、本実施形態の損傷検知回路17の一部を成す導
電線25は、この図5に示すように第一導電線28と第
二導電線29とが撚り合わさり、撚り合わさっている部
分においては全長に亘って互いに接触している。そし
て、第一導電線28の端部はどこにも繋がっておらず、
第二導電線29の端部は出射側のコネクタ接触端子27
に繋がっている。なお、入射側においては、第一導電線
28の端部は直接検出装置18に繋がっていて、第二導
電線29は入射側のコネクタ接触端子27,27、入射
側レセプタクル接触端子32,32及び接続配線16を
介して検出装置18に繋がっている。この状態では、第
一導電線28と第二導電線29との間は導通していない
ので、検出装置18は、第一導電線28と第二導電線2
9との間はオープンであると判断する。FIG. 5 is an enlarged view of the right end portion (outgoing side) of the optical fiber 3 having the two coating layers 5 and 20 shown in FIG. 4, which is a part of the damage detection circuit 17 of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the wire 25 is formed by twisting the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29, and the twisted portions are in contact with each other over the entire length. And the end of the first conductive wire 28 is not connected to anything,
The end of the second conductive wire 29 is the connector contact terminal 27 on the emitting side.
Connected to. On the incident side, the end portion of the first conductive wire 28 is directly connected to the detection device 18, and the second conductive wire 29 is connected to the incident side connector contact terminals 27, 27, the incident side receptacle contact terminals 32, 32, and the like. It is connected to the detection device 18 via the connection wiring 16. In this state, since there is no electrical connection between the first conductive line 28 and the second conductive line 29, the detection device 18 uses the first conductive line 28 and the second conductive line 2
Between 9 and 9 is determined to be open.
【0049】上記第二導電線29の被覆は、融点が約1
20℃の熱可塑性樹脂からなっており、光ファイバ3損
傷により光ファイバ3表面温度が120℃よりも高温に
なると、第二導電線29の被覆は溶融して導電線が剥き
出しになり、第一導電線28と接触して導通する。従っ
て、光ファイバ3が損傷したら、損傷検知回路17にお
いて第一導電線28と第二導電線29とが導通し、検出
装置18がその導通を判断して、レーザ発振装置41の
発振作動を停止させる。なお、光ファイバ3が破断して
レーザ光がその部分で放出された場合には、導電線25
が切断されるため、上記のように損傷検知回路17の閉
ループが遮断されて、それを検出装置18が検知してレ
ーザ発振装置41の発振作動を停止させる。つまり、本
実施形態の検出装置18は、損傷検知回路17の閉ルー
プが開となること及び第一導電線28と第二導電線29
とが導通することを検出して、レーザ発振装置41に停
止信号を出力する機能を有している。The coating of the second conductive wire 29 has a melting point of about 1
It is made of a thermoplastic resin of 20 ° C., and when the optical fiber 3 surface temperature becomes higher than 120 ° C. due to the damage of the optical fiber 3, the coating of the second conductive wire 29 is melted and the conductive wire is exposed. The conductive wire 28 is brought into contact with the conductive wire 28 to conduct electricity. Therefore, when the optical fiber 3 is damaged, the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 are electrically connected in the damage detection circuit 17, the detection device 18 judges the connection, and the oscillation operation of the laser oscillation device 41 is stopped. Let When the optical fiber 3 is broken and laser light is emitted at that portion, the conductive wire 25
Is disconnected, the closed loop of the damage detection circuit 17 is cut off as described above, and the detection device 18 detects it and stops the oscillation operation of the laser oscillation device 41. That is, in the detection device 18 of the present embodiment, the closed loop of the damage detection circuit 17 is opened, and the first conductive line 28 and the second conductive line 29.
It has a function of detecting that the and are conductive and outputting a stop signal to the laser oscillation device 41.
【0050】また、第一導電線28と第二導電線29と
が撚り合わされた導電線25は、光ファイバ3に螺旋状
に巻き付けられていて(途中巻き方向が変わってい
る)、一部は光ファイバ3と非接触な、いわゆる浮いた
状態になっている。従って、レーザガイド1が屈曲され
ても、その動きによって導電線25にかかる引っ張り力
や圧縮力は浮いた状態の部分に分散され、過度の力はか
からないため、導電線25が破断することはない。そし
て、導電線25がいずれか一方に偏って集まってしまわ
ないように、熱収縮チューブ19により何カ所か導電線
25が光ファイバ3に固定されている。Further, the conductive wire 25, in which the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 are twisted together, is wound around the optical fiber 3 in a spiral shape (the winding direction is changed in the middle), and a part thereof is formed. It is in a so-called floating state that is not in contact with the optical fiber 3. Therefore, even if the laser guide 1 is bent, the pulling force or the compressive force applied to the conductive wire 25 is dispersed to the floating portion due to the movement, and an excessive force is not applied, so that the conductive wire 25 is not broken. . Then, the conductive wires 25 are fixed to the optical fiber 3 at several places by the heat-shrinkable tube 19 so that the conductive wires 25 are not concentrated in any one of them.
【0051】これまで説明したように本実施形態におい
ては、剥き出しの銅線である第一導電線28と樹脂被覆
を有する銅線である第二導電線29とが撚り合わさって
互いに接触して導電線25を構成しているので、光ファ
イバ3損傷によって導電線25全体が溶断するほどの高
温にまでならなくても、樹脂被覆が融けることにより第
一導電線28及び第二導電線29とが導通して光ファイ
バ3の損傷を検知することができる。導電線25が溶断
しても、検出装置18によりレーザ発振装置41を停止
させることができる。また、導電線25が浮いた状態で
光ファイバ3に巻き付けられているので、導電線25に
引っ張り力がかかって破断したり、逆にキンクが生じて
切れることを防止できる。As described above, in the present embodiment, the first conductive wire 28, which is a bare copper wire, and the second conductive wire 29, which is a copper wire having a resin coating, are twisted together and come into contact with each other to conduct electricity. Since the wire 25 is formed, the first conductive wire 28 and the second conductive wire 29 can be separated from each other by melting the resin coating even if the temperature is not high enough to melt the entire conductive wire 25 due to damage to the optical fiber 3. It is possible to detect the damage of the optical fiber 3 by conducting it. Even if the conductive wire 25 is melted, the laser oscillation device 41 can be stopped by the detection device 18. Further, since the conductive wire 25 is wound around the optical fiber 3 in a floating state, it is possible to prevent the conductive wire 25 from being broken due to a pulling force, or conversely, a kink being generated.
【0052】(実施形態3)実施形態3は実施形態2の
第一導電線28を第二導電線29と同じ樹脂被覆を有す
る導電線としたもので、それ以外の部分は実施形態2と
同じである。本実施形態では、全ての導電線が被覆され
ているので導電線が金属製の保護管2に接触したときに
導通してしまうおそれがない。その他の作用効果につい
ては、実施形態2と同じである。(Third Embodiment) In the third embodiment, the first conductive wire 28 of the second embodiment is a conductive wire having the same resin coating as the second conductive wire 29, and the other portions are the same as those of the second embodiment. Is. In this embodiment, since all the conductive wires are covered, there is no possibility that the conductive wires will become conductive when they come into contact with the metal protection tube 2. Other functions and effects are the same as those in the second embodiment.
【0053】(その他の実施形態)今まで説明した実施
形態は例であって、本発明はこれらの例に限定されな
い。レーザ加工装置100の構成は図3に示すものに限
定されず、別の部品や装置等が付加されていても構わな
い。また、医療用のレーザメス等に用いられるレーザ伝
送装置に本発明を用いても構わない。光ファイバ3はス
テップインデックスファイバであってもよく、そのとき
には光ファイバ3の破断によって、導電線50,25が
溶断されてファイバ3破断が検知される。また、実施形
態1又は2で損傷検出回路17がそれぞれもう一方の実
施形態のものであっても構わない。温度ヒューズ22も
一つの例であるに過ぎないので、形状や作動温度等特に
限定されない。温度ヒューズ22は一つであってもよ
く、複数でもよいが、そのうちの一つは光ファイバ3の
屈曲部46よりもレーザ光の入射側スリーブ9側に設置
すると光ファイバ3破断部から反射して戻ってくるレー
ザ光に伴う発熱を確実に検知できるので好ましい。ま
た、導電線25,50を光ファイバ3に固定する熱収縮
チューブ19は、粘着テープ等光ファイバ3に導電線2
5,50を固定できるものであればどのようなものでも
構わない。さらに、保護管2の内壁に樹脂チューブ等の
柔らかい素材を設置すると、回路線15及び導電線2
5,50が保護管2内壁に接触することがあっても、そ
の接触による破断が生じる虞がなく好ましい。また、実
施形態2,3において導電線は二本よりも多くても構わ
ない。また、回路線15及び導電線25,50の素材は
銅に限定されず、アルミや他の素材でも構わないし、回
路線15及び導電線25,50の一部に半田線等の低融
点導電体を用いても構わない。導電線25,50の光フ
ァイバ3への沿わせ方も、螺旋状以外に例えば弛みを持
たせて光ファイバ3に真っ直ぐ沿わせる等どのようなも
のでも構わない。(Other Embodiments) The embodiments described so far are examples, and the present invention is not limited to these examples. The configuration of the laser processing apparatus 100 is not limited to that shown in FIG. 3, and other parts or devices may be added. Further, the present invention may be applied to a laser transmission device used for a medical laser knife or the like. The optical fiber 3 may be a step index fiber, in which case the breakage of the optical fiber 3 causes the conductive wires 50 and 25 to melt and the breakage of the fiber 3 to be detected. In addition, the damage detection circuit 17 in the first or second embodiment may be that of the other embodiment. The thermal fuse 22 is also only an example, and the shape and operating temperature are not particularly limited. The number of the thermal fuses 22 may be one or plural, but if one of them is installed closer to the laser light incident side sleeve 9 side than the bent portion 46 of the optical fiber 3, it is reflected from the broken portion of the optical fiber 3. This is preferable because the heat generated by the returning laser beam can be reliably detected. The heat-shrinkable tube 19 for fixing the conductive wires 25, 50 to the optical fiber 3 is provided on the optical fiber 3 such as an adhesive tape.
Anything can be used as long as it can fix 5, 50. Furthermore, when a soft material such as a resin tube is installed on the inner wall of the protective tube 2, the circuit wire 15 and the conductive wire 2 are
Even if 5, 50 may contact the inner wall of the protective tube 2, there is no risk of breakage due to the contact, which is preferable. Moreover, in Embodiments 2 and 3, the number of conductive lines may be more than two. Further, the material of the circuit wire 15 and the conductive wires 25, 50 is not limited to copper, and aluminum or another material may be used. A part of the circuit wire 15 and the conductive wires 25, 50 may be a low melting point conductor such as a solder wire. May be used. The conductive wires 25 and 50 may be arranged along the optical fiber 3 in any way other than the spiral shape, for example, a straight line may be formed along the optical fiber 3 with a slack.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。The present invention is carried out in the form as described above, and has the following effects.
【0055】請求項1の発明によると、光ファイバに沿
って配置された導電線の途中に温度ヒューズが直列に接
続されているので、導電線が溶断されない程度の光ファ
イバの損傷であってもその発熱により確実に検知するこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, since the thermal fuse is connected in series in the middle of the conductive wire arranged along the optical fiber, even if the optical fiber is damaged to the extent that the conductive wire is not fused. The heat generation can be surely detected.
【0056】請求項2の発明によると、光ファイバに沿
って配置された複数の導電線のうち少なくとも一本が熱
可塑性樹脂によって被覆され、互いに接触するように構
成されているので、導電線が溶断されない程度の光ファ
イバの損傷であってもその発熱により確実に検知するこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, at least one of the plurality of conductive wires arranged along the optical fiber is covered with the thermoplastic resin so as to be in contact with each other. Even if the optical fiber is damaged to the extent that it is not fused, it can be reliably detected by the heat generated.
【0057】請求項3の発明によると、光ファイバ破断
によるレーザ光の放出ではなく、レーザ光のレーザ出力
装置側への戻りが起こっても、その発熱により確実に破
断検知をすることができる。According to the third aspect of the present invention, even if the laser light is not emitted due to the break of the optical fiber but the laser light returns to the laser output device side, the breakage can be surely detected by the heat generation.
【0058】請求項4の発明によると、レーザガイドの
屈曲による導電線の破断を防止することができ、システ
ムの信頼性が向上する。According to the invention of claim 4, breakage of the conductive wire due to bending of the laser guide can be prevented, and the reliability of the system is improved.
【0059】請求項5の発明によると、光ファイバの損
傷を確実に検知して、レーザ出力装置を停止させる安全
なレーザ伝送装置とすることができる。According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a safe laser transmission device that reliably detects damage to the optical fiber and stops the laser output device.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の実施形態1に係る光ファイバの端部近
辺の拡大図である。FIG. 1 is an enlarged view of the vicinity of an end portion of an optical fiber according to a first embodiment of the present invention.
【図2】実施形態1に係るレーザガイド装置の全体構成
を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing an overall configuration of a laser guide device according to the first embodiment.
【図3】レーザ加工装置の全体構成を示す概略図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing an overall configuration of a laser processing apparatus.
【図4】実施形態2に係るレーザガイド装置の全体構成
を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing the overall configuration of a laser guide device according to a second embodiment.
【図5】実施形態2に係る光ファイバの端部近辺の拡大
図である。FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the end of the optical fiber according to the second embodiment.
【図6】温度ヒューズの構造を示す一部破断図である。FIG. 6 is a partially cutaway view showing the structure of the thermal fuse.
【符号の説明】 1 レーザガイド 3 光ファイバ 18 検出装置 22 温度ヒューズ 25 導電線 28 第一導電線 29 第二導電線 41 レーザ発振装置(レーザ出力装置) 46 屈曲部 50 導電線 100 レーザ加工装置(レーザ伝送装置)[Explanation of symbols] 1 Laser guide 3 optical fiber 18 Detector 22 Thermal fuse 25 conductive wire 28 First conductive wire 29 Second conductive wire 41 Laser oscillator (laser output device) 46 Bend 50 conductive wire 100 Laser processing equipment (laser transmission equipment)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亥角 英行 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 Fターム(参考) 2G086 CC01 2H050 AC07 AD11 5F072 AB01 GG09 JJ11 JJ20 KK30 MM04 YY06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Ogaku Hideyuki 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Cable Industrial Co., Ltd. Itami Works F-term (reference) 2G086 CC01 2H050 AC07 AD11 5F072 AB01 GG09 JJ11 JJ20 KK30 MM04 YY06
Claims (5)
を伝送する光ファイバの損傷を検知する損傷検知装置で
あって、 上記光ファイバに沿って配置された導電線と、該導電線
に直列に接続され該光ファイバの表面温度を検出する温
度ヒューズと、を備えていることを特徴とする光ファイ
バ損傷検知装置。1. A damage detection device for detecting damage to an optical fiber that transmits a laser beam output from a laser output device, wherein the conductive wire is arranged along the optical fiber and is serially connected to the conductive wire. An optical fiber damage detection device comprising: a temperature fuse connected to detect the surface temperature of the optical fiber.
を伝送する光ファイバの損傷を検知する損傷検知装置で
あって、 上記光ファイバに沿って配置された複数の導電線を備
え、 上記複数の導電線は、そのうちの少なくとも一本が熱可
塑性樹脂により被覆されており、 上記光ファイバに沿っている部分では上記複数の導電線
同士が互いに接触するように配置されていることを特徴
とする光ファイバ損傷検知装置。2. A damage detection device for detecting damage to an optical fiber that transmits a laser beam output from a laser output device, the damage detection device comprising a plurality of conductive wires arranged along the optical fiber. At least one of the conductive wires is covered with a thermoplastic resin, and in the portion along the optical fiber, the plurality of conductive wires are arranged so as to be in contact with each other. Fiber damage detector.
ことを特徴とする光ファイバ損傷検知装置。3. The optical fiber damage detection device according to claim 1, wherein the optical fiber is a graded index fiber.
て、 光ファイバは屈曲される屈曲部を有し、 導電線の上記光ファイバの屈曲部に沿って配置されてい
る部分は、該屈曲部よりも長く且つ該光ファイバとの非
接触部分を有していることを特徴とする光ファイバ損傷
検知装置。4. The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber has a bent portion that is bent, and the portion of the conductive wire disposed along the bent portion of the optical fiber is the bent portion. An optical fiber damage detection device characterized in that it has a portion that is longer than the portion and is not in contact with the optical fiber.
光ファイバと、 請求項1ないし4のいずれか一つに記載の光ファイバ損
傷検知装置と、を備えていることを特徴とするレーザ伝
送装置。5. A laser output device, an optical fiber for transmitting the laser light output from the laser output device, and the optical fiber damage detection device according to claim 1. Laser transmission device characterized in that
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---|---|---|---|
JP2002085377A JP2003279444A (en) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | Optical fiber damage detection device and laser transmission device equipped therewith |
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