DE202004003284U1

DE202004003284U1 - Monitoring device for laser light conducting fiber optic cable comprises three circuits for measuring the current through a surrounding inner metallic case and for measuring capacitance and resistance between it and an outer case

Info

Publication number: DE202004003284U1
Application number: DE202004003284U
Authority: DE
Original assignee: Trumpf Laser GmbH
Current assignee: Trumpf Laser GmbH
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2014-03-04

Abstract

Device for monitoring a laser light conducting cable (2) that comprises a fiber optic cable (6) with a surrounding inner metallic case (7), insulating sheathing (8) and outer metallic case (9). The device comprises three electrical circuits for measuring the current in a circuit that includes the inner metallic case, for measuring the resistance between inner and outer metallic cases and for measuring the capacitance between them.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtleiterkabels, das einen Lichtwellenleiter, eine den Lichtwellenleiter umgebende innere Metallumhüllung, eine die innere Metallumhüllung umgebende Isolierumhüllung und eine die Isolierumhüllung umgebende äußere Metallumhüllung aufweist, mit einer ersten elektrischen Schaltung zur Überwachung eines die innere Metallumhüllung enthaltenden Stromkreises und mit einer zweiten elektrischen Schaltung zur Überwachung des Widerstands zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung.The present invention relates a device for monitoring a fiber optic cable, which is an optical waveguide, a surrounding the optical waveguide inner metal cladding, an inner metal cladding surrounding insulating cladding and an insulating cladding having surrounding outer metal sheath, with a first electrical circuit for monitoring one's interior metal sheath containing circuit and with a second electrical circuit to monitor the Resistance between inner and outer metal cladding.

Bei bekannten Überwachungsvorrichtungen dieser Art wird das Laserlichtkabel mittels Strom- und Widerstandsmessungen überwacht. Die Lichtleitfaser des Laserlichtkabels ist von einer gewendelten Metallumhüllung umgeben, die in einen Ruhestromkreis eingebunden ist. Wird diese gewendelte Metallumhüllung (z.B. durch austretende Strahlung) unterbrochen, so wird der Stromkreis unterbrochen und der Laserstrahl abgeschaltet. Die gewendelte Metallumhüllung ist von einer Isolierumhüllung und diese von einem metallischen Schutzschlauch umgeben. Zwischen der gewendelten Metallumhüllung und dem Schutzschlauch wird der Widerstand gemessen, der im Normalbetrieb unendlich groß sein muss. Wird die Isolierumhüllung durch austretendes Laserlicht beschädigt oder geschmolzen, so ändert sich der gemessene Widerstand, was zur Abschaltung des Laserstrahls führt. Falls jedoch der Schutzschlauch nicht korrekt an die Überwachungsvorrichtung angeschlossen ist, kann dies nicht durch die Widerstandsmessung festgestellt werden, da der Widerstand in diesem Fall ebenfalls unendlich groß ist.In known monitoring devices of this The type of laser light cable is monitored by means of current and resistance measurements. The optical fiber of the laser light cable is surrounded by a coiled metal sheath, which is integrated in a closed circuit. Will this coiled metal sheath (for example, by exiting radiation), so the circuit interrupted and the laser beam switched off. The coiled metal cladding is from an insulated enclosure and these surrounded by a metallic protective tube. Between the coiled metal cladding and the protective tube is the resistance measured in normal operation be infinitely big got to. Will the insulating sheath damaged or melted by escaping laser light, it changes the measured resistance, which leads to the shutdown of the laser beam. If however, the protective tube is not properly connected to the monitoring device is not determined by the resistance measurement, because the resistance in this case is also infinitely large.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese vorhandene Sicherheitslücke bei einer Überwachungsvorrichtung der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Art und Weise zu schließen.The present invention is therefore the object underlying this vulnerability a monitoring device of the type mentioned on as possible easy way to close.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine dritte elektrische Schaltung zur Überwachung der Kapazität zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung.This object is achieved by a third electrical circuit for monitoring the capacitance between inner and outer metal cladding.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich zum Widerstand auch die Kapazität zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung gemessen. Diese Kapazität nimmt bei angeschlossener bzw. nicht angeschlossener äußerer Metallumhüllung zwei unterschiedliche Werte an und ermöglicht so die Überprüfung, ob die äußere Metallumhüllung korrekt an die Überwachungsvorrichtung angeschlossen ist.According to the invention, in addition to the resistor as well the capacity measured between inner and outer metal cladding. This capacity decreases with connected or not connected outer metal sheath two different values, allowing you to check whether the outer metal cladding is correct to the monitoring device connected.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die dritte Schaltung eine Vergleichseinrichtung auf, welche die gemessene Kapazität mit einem vorbestimmten Sollwert vergleicht und bei vorbestimmter Abweichung vom Sollwert den Laserstrahl abschaltet und/oder ein Fehlersignal ausgibt.In preferred embodiments According to the invention, the third circuit has a comparator on which the measured capacitance with a predetermined setpoint compares and at a predetermined deviation from the setpoint the laser beam turns off and / or outputs an error signal.

Bevorzugt ist der Stromkreis der ersten Schaltung durch die innere Metallumhüllung, eine zwischen Isolierumhüllung und äußerer Metallumhüllung verlaufende elektrische Rückleitung sowie elektrische Verbindungskontakte gebildet, die in Steckaufnahmen für die beiden Enden des Laserlichtkabels vorgesehen sind und bei korrekter Steckverbindung jeweils die innere Metallumhüllung und die Rückleitung miteinander verbinden.Preferably, the circuit is the first circuit through the inner metal sheath, extending between Isolierumhüllung and outer Metallumhüllung electrical return as well as electrical connection contacts formed in plug-in receptacles for the Both ends of the laser light cable are provided and correct Plug connection in each case the inner metal sheath and the return line connect with each other.

Vorzugsweise ist die innere Metallumhüllung als eine dem Laserlicht geringer Leistung (< ca. 500 W) widerstehende Metallwendel (z.B. aus Messing) ausgebildet.Preferably, the inner metal sheath is as a metal filament resisting the laser light of low power (<about 500 W) (e.g., brass).

Weiterhin bevorzugt sind die drei elektrischen Schaltungen in eine gemeinsame Überwachungsschaltung integriert.Further preferred are the three electrical circuits integrated into a common monitoring circuit.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung weist vorteilhafterweise eine Verbindung zu einer Kontrolleinrichtung auf, die beim Ansprechen einer der drei Überwachungsschaltungen den Laser abschaltet und/oder den Lichtweg zum Laserlichtkabel blockiert.The monitoring device according to the invention has advantageously a connection to a control device on, which in response to one of the three monitoring circuits the Laser shuts off and / or blocks the light path to the laser light cable.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, the mentioned above and the features further listed individually or can be used for several in any combination. The shown and described embodiments are not as final enumeration but rather have exemplary character for the description the invention.

Es zeigen:Show it:

1 das zwischen einer Einkoppeloptik und einer Auskoppeloptik vorgesehene; Laserlichtkabel und die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für das Laserlichtkabel; 1 that provided between a coupling-in optical system and a coupling-out optical system; Laser light cable and the laser light cable monitoring device according to the invention;

2 den Querschnitt des Laserlichtkabels der 1; und 2 the cross section of the laser light cable of 1 ; and

3 die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung für das Laserlichtkabel. 3 the monitoring device according to the invention for the laser light cable.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zur Überwachung eines Laserlichtkabels 2, in welches Laserlicht 3 über eine Einkoppeloptik 4 ein- und über eine Auskoppeloptik 5 ausgekoppelt wird. Dazu ist das Laserlichtkabel 2 in entsprechende Steckeraufnahmen der Ein- und Auskoppeloptiken 4, 5 eingesteckt.In the 1 shown device 1 serves to monitor a laser light cable 2 into which laser light 3 via a coupling optics 4 on and via a coupling-out optics 5 is decoupled. This is the laser light cable 2 in corresponding plug receptacles of the input and output optics 4 . 5 plugged in.

Wie 2 zeigt, weist das Laserlichtkabel 2 einen Lichtwellenleiter (Lichtleitfaser) 6, eine den Lichtwellenleiter 6 umgebende innere Metallumhüllung 7, eine die innere Metallumhüllung 7 umgebende innere Isolierumhüllung 8, eine die innere Isolierumhüllung 8 umgebende äußere Metallumhüllung 9, eine die äußere Metallumhüllung 9 umgebende äußere Isolierumhüllung 10 sowie eine zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9 verlaufende elektrische Rückleitung 11 auf.How 2 shows, points the laser light cable 2 an optical fiber (optical fiber) 6 , one the optical fiber 6 surrounding inner metal cladding 7 , an inner metal cladding 7 surrounding inner insulated cladding 8th , an inner insulating cladding 8th surrounding outer metal cladding 9 , one the outer metal cladding 9 surrounding outer insulated cladding 10 and one between inner and outer metal cladding 7 . 9 extending electrical return 11 on.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die innere Metallumhüllung 7 eine Metallwendel aus Messing, die aus dem Lichtwellenleiter 6 mantelseitig austretendem Laserlicht bis zu einer gewissen Leistung (< ca. 500 W) widersteht, die innere Isolierumhüllung 8 eine PVC-Isolierschicht, die äußere Metallumhüllung 9 ein Metallgeflecht mit Stahlmantel und die äußere Isolierumhüllung 10 ein Kunststoffschlauch. Der Lichtwellenleiter 6 ist eingebettet in die innere Metallumhüllung 7, die den Lichtwellenleiter vor äußeren Einwirkungen schützt und im Störungsfall den Austritt von Laserlicht vermindert. Die äußere Metallumhüllung 9 und die äußere Isolierumhüllung 10 dienen zur Unterstützung der mechanischen Stabilität und als Knickschutz.In the embodiment shown, the inner metal sheath 7 a metal spiral made of brass, which is made of the optical fiber 6 Laser light emerging on the sheath side up to a certain level tungsten (<approx. 500 W), the inner insulating sheath 8th a PVC insulating layer, the outer metal cladding 9 a metal mesh with steel jacket and the outer insulating sheath 10 a plastic tube. The optical fiber 6 is embedded in the inner metal cladding 7 , which protects the optical waveguide from external influences and reduces the emission of laser light in the event of a fault. The outer metal cladding 9 and the outer insulation cladding 10 serve to support the mechanical stability and as kink protection.

Wie in 3 gezeigt, umfasst die Überwachungsvorrichtung 1 eine Platine 12 mit einer ersten Schaltung 13 zur Überwachung eines die innere Metallumhüllung 7 und die Rückleitung 11 enthaltenden Stromkreises, mit einer zweiten Schaltung 14 zur Überwachung des Widerstands zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9 und mit einer dritten Schaltung 15 zur Überwachung der Kapazität zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9. Die innere Metallumhüllung 7 ist an Pin P3, die äußere Metallumhüllung 9 an Pin P2 und die Rückleitung 11 an Pin P1 der Platine 12 angeschlossen.As in 3 shown includes the monitoring device 1 a circuit board 12 with a first circuit 13 to monitor an inner metal enclosure 7 and the return 11 containing circuit, with a second circuit 14 for monitoring the resistance between inner and outer metal sheath 7 . 9 and with a third circuit 15 for monitoring the capacity between inner and outer metal cladding 7 . 9 , The inner metal cladding 7 is at pin P3, the outer metal cladding 9 at pin P2 and the return line 11 at pin P1 of the board 12 connected.

Bei der ersten Überwachungsschaltung 13 wird am Pin P1 der Platine 12 eine Spannung von 36 V angelegt. Dadurch entsteht bei korrekt in die Ein- und Auskoppeloptiken 4,5 eingestecktem Laserlichtkabel 2 ein Stromkreis über die Rückleitung 11, einen Kontaktstift 16 der Rückleitung 11, einen in der Steckaufnahme der Auskoppeloptik 5 angeordneten Kontaktring 17, einen Kontaktstift 18a der inneren Metallumhüllung 7, die innere Metallumhüllung 7, einen Kontaktstift 18b der inneren Metallumhüllung 7, einen in der Steckaufnahme der Einkoppeloptik 4 angeordneten Kontaktring 19 und einen Kontaktstift 20 des Laserlichtkabels 2 zurück zum Pin P3 der Platine 12. Das Laserlichtkabel 2 weist jeweils zwischen den Kontaktstiften 18a, 18b und der inneren Metallumhüllung 7 noch eine Temperatursicherung 21 auf. Wird der Stromkreis zwischen den Pins P1 und P3 unterbrochen, erkennt die erste Überwachungsschaltung 13 einen Fehler und schaltet den Laser ab oder blockiert den Lichtweg zum Laserlichtleitkabel.At the first monitoring circuit 13 is at pin P1 of the board 12 a voltage of 36 V applied. This results in correctly plugged into the input and output optics 4.5 laser light cable 2 a circuit via the return line 11 , a contact pin 16 the return line 11 , one in the socket of the coupling optics 5 arranged contact ring 17 , a contact pin 18a the inner metal cladding 7 , the inner metal cladding 7 , a contact pin 18b the inner metal cladding 7 , one in the plug-in receptacle of the coupling optics 4 arranged contact ring 19 and a contact pin 20 of the laser light cable 2 back to pin P3 of the board 12 , The laser light cable 2 points in each case between the contact pins 18a . 18b and the inner metal cladding 7 another thermal fuse 21 on. If the circuit between the pins P1 and P3 is interrupted, recognizes the first monitoring circuit 13 an error and turns off the laser or blocks the light path to the laser light cable.

Bei der zweiten Überwachungsschaltung 14 wird der Widerstand zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9, d.h. zwischen den Pins P2 und P3, gemessen. Die zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9 liegende innere Isolierumhüllung 8 verringert ihren elektrischen Widerstand bei Erwärmung. Diese Verringerung wird von der zweiten Überwachungsschaltung 14 gemessen und so eine Beschädigung des Laserlichtkabels 2 erkannt. Diese Widerstandsmessung liefert aber nur dann ein korrektes Ergebnis, wenn die äußere Metallumhüllung 9 elektrisch mit der Platine 12 verbunden ist, also keine Unterbrechung (z.B. am Pin P2 der Platine 12) vorliegt.At the second monitoring circuit 14 becomes the resistance between inner and outer metal cladding 7 . 9 ie measured between pins P2 and P3. The between inner and outer metal cladding 7 . 9 lying inner insulating cladding 8th reduces its electrical resistance when heated. This reduction is made by the second monitoring circuit 14 measured and so damage the laser light cable 2 recognized. However, this resistance measurement only gives a correct result if the outer metal sheath 9 electrically with the board 12 is connected, so no interruption (eg at pin P2 of the board 12 ) is present.

Zur Überwachung des korrekten Anschlusses der äußeren Metallumhüllung 9 dient die dritte Überwachungsschaltung 15, bei der die Kapazität zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9, d.h. zwischen den Pins P2 und P3, gemessen wird. Diese Kapazität nimmt bei angeschlossener bzw. nicht angeschlossener äußerer Metallumhüllung 9 zwei unterschiedliche Werte an. Messungen haben gezeigt, dass zwischen innerer und äußerer Metallumhüllung 7, 9 eine Kapazität von mindestens 1,5 nF besteht. Ist die äußere Metallumhüllung nicht an Platine 12 angeschlossen, beträgt die Kapazität lediglich 0,3 nF. In diesem Fall schaltet die Überwachungsvorrichtung den Laser ab oder blockiert den Lichtweg zum Laserlichtkabel.To monitor the correct connection of the outer metal sheath 9 serves the third monitoring circuit 15 in which the capacity between inner and outer metal cladding 7 . 9 ie between pins P2 and P3. This capacity increases when the outer metal sheath is connected or not connected 9 two different values. Measurements have shown that between inner and outer metal cladding 7 . 9 has a capacity of at least 1.5 nF. Is the outer metal cladding not on board 12 connected, the capacity is only 0.3 nF. In this case, the monitoring device shuts off the laser or blocks the light path to the laser light cable.

Aus Sicherheitsgründen werden die Widerstandsmessung und die Kapazitätsmessung zweikanalig ausgeführt.For safety reasons, the resistance measurement and the capacity measurement two-channel executed.

Claims

Device 1 ) for monitoring a laser light cable ( 2 ), which is an optical fiber ( 6 ), one the optical fiber ( 6 ) surrounding inner metal cladding ( 7 ), an inner metal cladding ( 7 ) surrounding insulating sheath ( 8th ) and an insulating sheath ( 8th ) surrounding outer metal cladding ( 9 ), with a first electrical circuit ( 13 ) for monitoring an inner metal envelope ( 7 ) comprehensive circuit and with a second electrical circuit ( 14 ) for monitoring the resistance between the inner and outer metal sheaths ( 7 . 9 ), characterized by a third electrical circuit ( 15 ) for monitoring the capacity between inner and outer metal sheaths ( 7 . 9 ).

Device according to Claim 1, characterized in that the third circuit arrangement ( 15 ) has a comparison device which compares the measured capacitance with a predetermined setpoint value and outputs a fault signal at a predetermined deviation from the setpoint value.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit of the first circuit ( 13 ) through the inner metal envelope ( 7 ), one between Isolierumhüllung ( 8th ) and outer metal cladding ( 9 ) extending electrical return line ( 11 ) as well as electrical connection contacts ( 17 . 19 ) is formed in plug-in receptacles for the two ends of the laser light cable ( 2 ) are provided and with the correct plug connection each of the inner Metallumhüllung ( 7 ) and the return line ( 11 ) connect with each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inner metal sheath ( 7 ) is formed as a low-power laser light resisting metal coil.

Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the three circuits ( 13 . 14 . 15 ) together in a monitoring board ( 12 ) are integrated.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a connection to a control device, which in response to one of the three monitoring circuits ( 13 . 14 . 15 ) shuts off the laser and / or the light path to the laser light cable ( 2 ) blocked.