JP2012027241A - Fiber connection method and fiber connection structure used in fiber laser processing machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber connection structure capable of eliminating a coupling unit by directly connecting a feeding fiber cable to a process fiber cable.SOLUTION: In the fiber connection structure, a feeding fiber cable 8 and a process fiber cable 4 are fixed into a cylindrical body 42 made of glass, in a state in which an exit end 8a of the feeding fiber cable 8 from which a laser beam exits and an incidence end 4a of the process fiber cable 4 into which the laser beam enters are opposed to each other with a predetermined gap 43 provided between them.

Description

本発明は、ファイバレーザ加工機に用いられるファイバの接続方法及び接続構造に関する。   The present invention relates to a fiber connection method and a connection structure used in a fiber laser processing machine.

ファイバレーザ加工機は、被加工材に対してレーザ光を照射することにより被加工材の切断等の加工を行う装置である。図４は、特許文献１に記載されたファイバレーザ加工機１を示す。   The fiber laser processing machine is a device that performs processing such as cutting of a workpiece by irradiating the workpiece with laser light. FIG. 4 shows a fiber laser processing machine 1 described in Patent Document 1.

ファイバレーザ加工機１は、レーザ光源としてのファイバレーザ発振器２と、ファイバレーザ加工機２からレーザ光の供給を受けて被加工材Ｗに加工を行う加工テーブル３とを備え、これらが伝送ケーブルとしてのプロセスファイバケーブル４によって接続されている。   The fiber laser processing machine 1 includes a fiber laser oscillator 2 as a laser light source, and a processing table 3 that processes the workpiece W by receiving a laser beam from the fiber laser processing machine 2, and these serve as transmission cables. The process fiber cable 4 is connected.

ファイバレーザ発振器２は、光エンジン６、フィーディングファイバケーブル８、カップリングユニット１０、電源ユニット１２、制御ユニット１４を備え、これらが筐体５内に収容されることにより形成されている。   The fiber laser oscillator 2 includes an optical engine 6, a feeding fiber cable 8, a coupling unit 10, a power supply unit 12, and a control unit 14, which are formed by being housed in a housing 5.

光エンジン６は、レーザ光を生成する複数のファイバレーザモジュール１５と、複数のファイバレーザモジュール１５からのレーザ光を受け入れてまとめることによりレーザ光の出力を大きくするコンバイナー１６とによって形成されている。   The light engine 6 is formed by a plurality of fiber laser modules 15 that generate laser light and a combiner 16 that increases the output of the laser light by receiving and collecting the laser light from the plurality of fiber laser modules 15.

コンバイナー１６の出力側には、フィーディングファイバケーブル８が接続されており、フィーディングファイバケーブル８によってコンバイナー１６と、カップリングユニット１０とが接続されている。カップリングユニット１０の出力側にはプロセスファイバケーブル４が接続されており、プロセスファイバケーブル４によってカップリングユニット１０と加工テーブル３側の加工ヘッド１８とが接続される。この場合、フィーディングファイバケーブル８の出力端にコネクタを接続すると共に、プロセスファイバケーブル４の入力端にコネクタを接続し、これらのコネクタをカップリングユニット１０に差し込むことによりカップリングユニット１０とこれらのケーブル４、８との接続がなされている。   A feeding fiber cable 8 is connected to the output side of the combiner 16, and the combiner 16 and the coupling unit 10 are connected by the feeding fiber cable 8. The process fiber cable 4 is connected to the output side of the coupling unit 10. The process fiber cable 4 connects the coupling unit 10 and the processing head 18 on the processing table 3 side. In this case, a connector is connected to the output end of the feeding fiber cable 8, a connector is connected to the input end of the process fiber cable 4, and these connectors are inserted into the coupling unit 10, thereby coupling the coupling unit 10 and these Connection with cables 4 and 8 is made.

電源ユニット１２は、交流電源を直流電源に変換してファイバレーザモジュール１５や制御ユニット１４に電力を供給する。制御ユニット１４は、ファイバレーザ発振器２の制御を行う。   The power supply unit 12 converts AC power into DC power and supplies power to the fiber laser module 15 and the control unit 14. The control unit 14 controls the fiber laser oscillator 2.

カップリングユニット１０は、出力エンジン６側からのフィーディングファイバケーブル８と、加工テーブル３側のプロセスファイバケーブル４とを接続することによりフィーディングファイバケーブル８によって伝送されたレーザ光をプロセスファイバケーブル４に出力するユニットである。   The coupling unit 10 connects the feeding fiber cable 8 from the output engine 6 side and the process fiber cable 4 on the processing table 3 side to connect the laser light transmitted by the feeding fiber cable 8 to the process fiber cable 4. Is a unit that outputs to

図５は、カップリングユニット１０による接続構造を示している。フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４はレーザ光の光軸上に位置するように配置されており、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａと、プロセスファイバケーブル４の入射端４ａとが光軸上で対向している。   FIG. 5 shows a connection structure by the coupling unit 10. The feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are arranged so as to be positioned on the optical axis of the laser beam, and the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 are optical axes. Opposing on top.

この場合、フィーディングファイバケーブル８のコア径は５０μｍ程度、プロセスファイバケーブル４のコア径はフィーディングファイバケーブル８のコア径よりも太い１００〜２００μｍ程度となっている。   In this case, the core diameter of the feeding fiber cable 8 is about 50 μm, and the core diameter of the process fiber cable 4 is about 100 to 200 μm, which is thicker than the core diameter of the feeding fiber cable 8.

図５に示すように、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４との間の光路上には、コリメータレンズ２０及びフォーカシングレンズ２１が配置されている。コリメータレンズ２０は、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａから出射するレーザ光７を平行光束とし、フォーカシングレンズ２１はこの平行光束をプロセスファイバケーブル４の入射端４ａに集光させるものである。   As shown in FIG. 5, a collimator lens 20 and a focusing lens 21 are disposed on the optical path between the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4. The collimator lens 20 converts the laser light 7 emitted from the emission end 8 a of the feeding fiber cable 8 into a parallel light beam, and the focusing lens 21 focuses the parallel light beam on the incident end 4 a of the process fiber cable 4.

図４で示すように、加工テーブル３には、被加工材Ｗが載置されている。又、加工テーブル３には、Ｘ軸方向に移動制御されるＸ軸キャリッジ２４が設けられ、このＸ軸キャリッジ２４にＹ軸キャリッジ２５がＹ軸方向に移動制御可能に取り付けられている。   As shown in FIG. 4, the workpiece W is placed on the processing table 3. The machining table 3 is provided with an X-axis carriage 24 that is controlled to move in the X-axis direction, and a Y-axis carriage 25 is attached to the X-axis carriage 24 so that the movement can be controlled in the Y-axis direction.

Ｙ軸キャリッジ２５には、加工ヘッド１８が取り付けられている。加工ヘッド１８は、被加工材Ｗに臨むノズル２７を有している。ノズル２７は、プロセスファイバケーブル４に伝送されたレーザ光をＺ軸方向から被加工材Ｗに対して集光照射する。この集光照射により切断等の被加工材Ｗへの加工が行われる。   A processing head 18 is attached to the Y-axis carriage 25. The processing head 18 has a nozzle 27 that faces the workpiece W. The nozzle 27 collects and irradiates the workpiece W with the laser beam transmitted to the process fiber cable 4 from the Z-axis direction. Processing to the workpiece W such as cutting is performed by this condensed irradiation.

なお、図示を省略するが、加工ヘッド１８にはプロセスファイバケーブル４から出射したレーザ光を平行光束とするコリメータレンズ及びコリメータレンズからのレーザ光を集光する集光レンズが配置されるものである。   Although not shown, the processing head 18 is provided with a collimator lens that converts the laser light emitted from the process fiber cable 4 into a parallel light beam and a condensing lens that condenses the laser light from the collimator lens. .

又、図示を省略するが、被加工材Ｗへの加工の際に発生した反射光がファイバレーザ発振器２に戻ることを防止するビームシャッタが設けられる。ビームシャッタは、例えば、カップリングユニット１０とプロセスファイバケーブル４との接続部分や、カップリングユニット１０とフィーディングファイバケーブル８との接続部分等に設けられるものである。   Although not shown, a beam shutter is provided for preventing reflected light generated during processing of the workpiece W from returning to the fiber laser oscillator 2. The beam shutter is provided, for example, at a connection portion between the coupling unit 10 and the process fiber cable 4 or a connection portion between the coupling unit 10 and the feeding fiber cable 8.

以上のようなファイバレーザ加工機１においては、カップリングユニット１０を用いることから、以下のような問題点を有している。   The fiber laser processing machine 1 as described above has the following problems because the coupling unit 10 is used.

（１）カップリングユニット１０においては、フィーディングファイバケーブル８からプロセスファイバケーブル４にレーザ光を伝送するためにコリメータレンズ２０、フォーカシングレンズ２１を用いることから（図５参照）、レンズによるレーザ光７の収差があり、出力が低減する。   (1) In the coupling unit 10, the collimator lens 20 and the focusing lens 21 are used to transmit laser light from the feeding fiber cable 8 to the process fiber cable 4 (see FIG. 5). The output is reduced.

（２）プロセスファイバケーブル４のコア径がフィーディングファイバケーブル８のコア径よりも大きいため、レーザ光７を伝送する際にレーザ光７の輝度が低減する。   (2) Since the core diameter of the process fiber cable 4 is larger than the core diameter of the feeding fiber cable 8, the brightness of the laser light 7 is reduced when the laser light 7 is transmitted.

（３）カップリングユニット１０がファイバレーザ発振器２の大きさに影響し、ファイバレーザ発振器２を小型化することが難しい。   (3) The coupling unit 10 affects the size of the fiber laser oscillator 2 and it is difficult to downsize the fiber laser oscillator 2.

（４）コリメータレンズ２０やフォーカシングレンズ２１を介してレーザ光７を伝送するため、その調整が難しい。   (4) Since the laser beam 7 is transmitted through the collimator lens 20 and the focusing lens 21, adjustment thereof is difficult.

以上の問題点を解消するため、カップリングユニット１０を省くことが良好であり、カップリングユニット１０を用いることなくフィーディングファイバケーブル８を直接に加工ヘッド１８に接続する第１の改良案が考えられる。   In order to solve the above problems, it is preferable to omit the coupling unit 10, and a first improvement plan for directly connecting the feeding fiber cable 8 to the processing head 18 without using the coupling unit 10 is considered. It is done.

又、第２の改良案として、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とを融着してこれらを直接に接続することが考えられる。   As a second improvement plan, it is conceivable to fuse the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 and connect them directly.

図６は、第２の改良案の構造を示し、フィーディングファイバケーブル８の出射端とプロセスファイバケーブル４の出射端とを突き合わせ、この突き合わせ状態に対して熱３３を加えるものである。突き合わせは、フィーディングファイバケーブル８のコア２９とプロセスファイバケーブル４のコア３１とが同軸状となるように行われ、これらのケーブル４、８のクラッド３０、３２の外側から熱３３を加えて加熱するものである。この加熱により、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とが融着してフィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とが直接に接続される。   FIG. 6 shows the structure of the second improvement plan, in which the exit end of the feeding fiber cable 8 and the exit end of the process fiber cable 4 are abutted, and heat 33 is applied to the abutting state. The butting is performed so that the core 29 of the feeding fiber cable 8 and the core 31 of the process fiber cable 4 are coaxial, and heat is applied by applying heat 33 from outside the clads 30 and 32 of these cables 4 and 8. To do. By this heating, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are fused, and the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are directly connected.

特開２００９−２２６４７３号公報JP 2009-226473 A

しかしながら、上述した第１の改良案では、フィーディングファイバケーブル８のコネクタが故障したとき、光エンジン６のコンバイナー１６を交換する必要がある。又、被加工材Ｗの加工の際に光エンジン６に戻る反射光の量が増え、信頼性に影響する。さらに、フィーディングファイバケーブル８のコア径が決まっていることから、被加工材Ｗへの加工条件に合わせた大きな出力のレーザ光を伝送することができない問題がある。これらのことから、フィーディングファイバケーブル８を加工ヘッド１８に直接に接続する第１の改良案は現実的ではない。   However, in the first improvement proposed above, it is necessary to replace the combiner 16 of the light engine 6 when the connector of the feeding fiber cable 8 fails. Further, the amount of reflected light that returns to the light engine 6 during the processing of the workpiece W increases, which affects the reliability. Furthermore, since the core diameter of the feeding fiber cable 8 is determined, there is a problem that it is not possible to transmit a laser beam with a large output according to the processing conditions for the workpiece W. From these facts, the first improvement proposal for directly connecting the feeding fiber cable 8 to the machining head 18 is not realistic.

図６に示す第２の改良案では、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４との融着時に熱が加わった部分でこれらのケーブル４，８におけるコアの形状の歪みが生じる。図７は、この状態を示し、コアの歪み３４がケーブル４、８の融着部分に生じ、この歪み３４によって集光性等のレーザ光のビーム品質が劣化する。又、図６の構造では、プロセスファイバケーブル４を切り換えるためには、スプライスを切り、スプライスを切った後に再度融着する必要があり、プロセスファイバケーブル４の切り換えが面倒となる問題がある。これらのことから、第２の改良案も現実的ではない。   In the second improvement plan shown in FIG. 6, the core shape of the cables 4 and 8 is distorted in the portion where heat is applied when the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are fused. FIG. 7 shows this state, in which a core distortion 34 occurs in the fused portions of the cables 4 and 8, and the distortion 34 degrades the beam quality of the laser beam such as light condensing. Further, in the structure of FIG. 6, in order to switch the process fiber cable 4, it is necessary to cut the splice, and after the splice is cut, it is necessary to fuse the process fiber cable 4 again. For these reasons, the second improvement plan is also not realistic.

そこで本発明は、第１の改良案及び第２の改良案の問題点が生じることがなく、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とを直接に接続することができ、これによりカップリングユニット１０を省略することが可能なファイバ接続方法及びファイバ接続構造を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can directly connect the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 without causing the problems of the first and second improved proposals. An object of the present invention is to provide a fiber connection method and a fiber connection structure in which 10 can be omitted.

請求項１記載の発明は、ファイバレーザ発振器が生成したレーザ光をまとめて取り出すフィーディングファイバケーブルと、このフィーディングファイバケーブルによって取り出されるレーザ光を被加工材に対して集光照射する加工ヘッドに伝送するプロセスファイバケーブルとを備えたファイバレーザ加工機に用いられ、前記フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを接続するファイバ接続方法であって、前記フィーディングファイバケーブルのレーザ光の出射端と前記プロセスファイバケーブルのレーザ光の入射端とを所定の隙間を空けて対向するようにフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルをガラスからなる筒体内に固定することを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a feeding fiber cable for collectively collecting laser beams generated by a fiber laser oscillator, and a processing head for condensing and irradiating a workpiece with laser beams extracted by the feeding fiber cable. A fiber connection method for connecting a feeding fiber cable and a process fiber cable, which is used in a fiber laser processing machine having a process fiber cable for transmission, and a laser beam emitting end of the feeding fiber cable, The feeding fiber cable and the process fiber cable are fixed in a cylindrical body made of glass so as to face the laser beam incident end of the process fiber cable with a predetermined gap.

請求項２記載の発明は、請求項１記載のファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続方法であって、前記筒体におけるフィーディングファイバケーブルの出射端とプロセスファイバケーブルの入射端との隙間に対応した部分をフィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルの融点より低いガラスの軟化点温度で加熱して、前記隙間を溶融したガラスで満たし、この状態でフィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを前記筒体の内部に固定することを特徴とする。   Invention of Claim 2 is a fiber connection method used for the fiber laser processing machine of Claim 1, Comprising: It respond | corresponds to the clearance gap between the output end of the feeding fiber cable in the said cylindrical body, and the incident end of a process fiber cable The heated portion is heated at a softening point temperature of the glass lower than the melting point of the feeding fiber cable and the process fiber cable, and the gap is filled with the molten glass. In this state, the feeding fiber cable and the process fiber cable are filled with the cylindrical body. It is characterized in that it is fixed inside.

請求項３記載の発明は、ファイバレーザ発振器が生成したレーザ光をまとめて取り出すフィーディングファイバケーブルと、このフィーディングファイバケーブルによって取り出されるレーザ光を被加工材に対して集中照射する加工ヘッドに伝送するプロセスファイバケーブルとを備えたファイバレーザ加工機に用いられ、前記フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを接続するファイバ接続構造であって、前記フィーディングファイバケーブルのレーザ光の出射端と前記プロセスファイバケーブルのレーザ光の入射端とを所定の隙間を空けて対向した状態で前記フィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルがガラスからなる筒体内に固定されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, a feeding fiber cable that collectively collects the laser beams generated by the fiber laser oscillator and a laser beam extracted by the feeding fiber cable are transmitted to a processing head that irradiates the workpiece with concentrated light. A fiber connection structure for connecting the feeding fiber cable and the process fiber cable, and a laser beam emitting end of the feeding fiber cable and the process. The feeding fiber cable and the process fiber cable are fixed in a cylindrical body made of glass in a state in which the laser light incident end of the fiber cable is opposed to each other with a predetermined gap.

請求項４記載の発明は、請求項３記載のファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続構造であって、前記筒体におけるフィーディングファイバケーブルの出射端とプロセスファイバケーブルの入射端との隙間に対応した部分が前記ガラスを加熱して溶融することによって形成された溶融体によって満たされていることを特徴とする。   Invention of Claim 4 is a fiber connection structure used for the fiber laser processing machine of Claim 3, Comprising: It respond | corresponds to the clearance gap between the output end of the feeding fiber cable in the said cylindrical body, and the incident end of a process fiber cable The formed portion is filled with a melt formed by heating and melting the glass.

請求項１記載の発明によれば、フィーディングファイバケーブルのレーザ光の出射端とプロセスファイバケーブルのレーザ光の入射端とを所定の隙間を空けて対向するようにフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルをガラスからなる筒体内に固定することにより、フィーディングファイバケーブルからのレーザ光をプロセスファイバケーブルに直接に伝送することができるため、カップリングユニットを省略することができる。   According to the first aspect of the present invention, the feeding fiber cable and the process fiber cable are arranged so that the laser beam emitting end of the feeding fiber cable and the laser beam incident end of the process fiber cable face each other with a predetermined gap therebetween. Since the laser beam from the feeding fiber cable can be directly transmitted to the process fiber cable by fixing the lens in the cylindrical body made of glass, the coupling unit can be omitted.

又、請求項１記載の発明によれば、フィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルを筒体内から取り出して交換することが可能であり、レーザ光の出力に合わせたコア径のフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルへの切り換えが簡単となる。   According to the first aspect of the present invention, the feeding fiber cable and the process fiber cable can be taken out of the cylindrical body and exchanged, and the feeding fiber cable and the process having a core diameter matched to the output of the laser beam. Switching to fiber cable is easy.

さらに、フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを融着して接続する構造ではないため、融着の際の熱によってケーブルのコアに歪みが生じることない。   Furthermore, since the feeding fiber cable and the process fiber cable are not fused and connected, the core of the cable is not distorted by heat during the fusion.

以上により、第１の改良案及び第２の改良案の問題点が生じることなく、しかもカップリングユニットを省略することができる。   As described above, the coupling unit can be omitted without causing the problems of the first improvement plan and the second improvement plan.

請求項２記載の発明によれば、フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルの間の隙間を溶融したガラスで満たしてフィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを筒体の内部に固定するため、フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを確実に接続することができる。又、ガラスの溶融は、フィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルの融点よりも低い温度であるガラスの軟化点温度で加熱することにより行うため、フィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルのコアに歪みを生じることなく、これらのケーブルを接続することができ、レーザ光のビーム品質が劣化することがない。   According to the second aspect of the present invention, since the gap between the feeding fiber cable and the process fiber cable is filled with molten glass and the feeding fiber cable and the process fiber cable are fixed inside the cylinder, the feeding is performed. The fiber cable and the process fiber cable can be securely connected. Moreover, since the melting of the glass is performed by heating at the softening point temperature of the glass, which is lower than the melting point of the feeding fiber cable and the process fiber cable, the core of the feeding fiber cable and the process fiber cable is distorted. Therefore, these cables can be connected without any deterioration in the beam quality of the laser beam.

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、カップリングユニットを省略した構造とすることができ、しかもフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルの切り換えが簡単であり、さらには、ケーブルのコアに歪みが生じることがない。   According to the third aspect of the present invention, similar to the first aspect of the present invention, the coupling unit can be omitted, and the feeding fiber cable and the process fiber cable can be easily switched. No distortion occurs in the cable core.

請求項４記載の発明によれば、ガラスの溶融体を満たすことによりフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルを直接に接続するため、請求項２記載の発明と同様に、フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを確実に接続することができ、しかもコアに歪みが生じることがなくレーザ光のビーム品質が劣化することがない。   According to the invention described in claim 4, since the feeding fiber cable and the process fiber cable are directly connected by filling the glass melt, the feeding fiber cable and the process fiber are connected in the same manner as in the invention described in claim 2. The cable can be securely connected, and the core is not distorted and the beam quality of the laser beam does not deteriorate.

本発明の第１実施形態のファイバ接続構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fiber connection structure of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態のファイバ接続構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fiber connection structure of 2nd Embodiment of this invention. レーザ光の伝送を示す断面図である。It is sectional drawing which shows transmission of a laser beam. ファイバレーザ加工機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a fiber laser processing machine. カップリングユニット内におけるケーブルの接続構造を示す側面図である。It is a side view which shows the connection structure of the cable in a coupling unit. 第２の改良案を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd improvement plan. 第２の改良案の問題点を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the problem of a 2nd improvement plan.

以下、本発明を図示した実施形態により具体的に説明する。なお、各実施形態において、図４〜図７に示す部材と同一の部材は同一の符号を付して対応させてある。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to illustrated embodiments. In addition, in each embodiment, the member same as the member shown in FIGS. 4-7 is attached | subjected and corresponded with the same code | symbol.

[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態のファイバ接続構造４１を示す断面図である。 [First embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fiber connection structure 41 according to the first embodiment of the present invention.

ファイバ接続構造４１は、図４に示すファイバレーザ加工機１に適用されるものである。すなわち、図４に示すように、ファイバレーザ発振器２は、複数のファイバモジュール１５と、複数のファイバモジュール１５からのレーザ光を受け入れてまとめるコンバイナー１６とを有している。又、加工テーブル３においては、Ｘ軸キャリッジ２４がＸ軸方向に移動制御され、Ｙ軸キャリッジ２５がＹ軸方向に移動制御される。Ｙ軸キャリッジ２５には、被加工材Ｗに臨むノズル２７を有する加工ヘッド１８が取り付けられている。さらに、図示を省略するが、被加工材Ｗへの加工の際に発生した反射光がファイバレーザ発振器２に戻ることを防止するビームシャッタが適宜位置に設けられる。   The fiber connection structure 41 is applied to the fiber laser processing machine 1 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the fiber laser oscillator 2 includes a plurality of fiber modules 15 and a combiner 16 that receives and collects the laser beams from the plurality of fiber modules 15. In the machining table 3, the X-axis carriage 24 is controlled to move in the X-axis direction, and the Y-axis carriage 25 is controlled to move in the Y-axis direction. A processing head 18 having a nozzle 27 facing the workpiece W is attached to the Y-axis carriage 25. Further, although not shown, a beam shutter for preventing reflected light generated during processing of the workpiece W from returning to the fiber laser oscillator 2 is provided at an appropriate position.

この実施形態では、コンバイナー１６に接続されるフィーディングファイバケーブル８と、加工ヘッド１８に接続されるプロセスファイバケーブル４とを直接に接続するものであり、図４に示すカップリングユニット１０が省略される。   In this embodiment, the feeding fiber cable 8 connected to the combiner 16 and the process fiber cable 4 connected to the processing head 18 are directly connected, and the coupling unit 10 shown in FIG. 4 is omitted. The

図１に示すように、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とがガラスからなる筒体４２の両端から筒体４２の空洞部４２ａに挿入されている。筒体４２は、フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４の融点よりも低い軟化点温度のガラスが用いられる。   As shown in FIG. 1, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are inserted into the cavity 42a of the cylinder 42 from both ends of the cylinder 42 made of glass. The cylindrical body 42 is made of glass having a softening point temperature lower than the melting point of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4.

フィーディングファイバケーブル８は、芯材となるコア２９及びコア２９を被覆するクラッド３０によって形成され、プロセスファイバケーブル４もコア３１及びコア３１を被覆するクラッド３２によって形成されている。なお、フィーディングファイバケーブル８のコア２９の径は、５０μｍ程度であり、プロセスファイバケーブル４のコア３１の径は、これよりも太い１００〜２００μｍ程度となっている。   The feeding fiber cable 8 is formed by a core 29 serving as a core material and a clad 30 covering the core 29, and the process fiber cable 4 is also formed by a core 31 and a clad 32 covering the core 31. The diameter of the core 29 of the feeding fiber cable 8 is about 50 μm, and the diameter of the core 31 of the process fiber cable 4 is about 100 to 200 μm, which is thicker than this.

これらのケーブル４、８の筒体４２への挿入は、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａとプロセスファイバケーブル４の入射端４ａとが対向すると共に、入射端４ａと出射端８ａとの間に所定の隙間４３を形成するように行われる。又、これらのケーブル４、８の入射端４ａ及び出射端８ａの対向状態を保持するため、樹脂からなる固定用部材４４、４５が筒体４２内に充填される。固定用部材４４は、フィーディングファイバケーブル８と筒体４２との間に充填されることにより同ケーブル８を保持し、固定用部材４５はプロセスファイバケーブル４と筒体４２との間に充填されることにより同ケーブル４を保持する。   Insertion of these cables 4 and 8 into the cylindrical body 42 is such that the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 face each other, and between the entrance end 4a and the exit end 8a. This is performed so as to form a predetermined gap 43. Further, in order to maintain the opposing state of the incident end 4a and the exit end 8a of these cables 4 and 8, fixing members 44 and 45 made of resin are filled in the cylindrical body 42. The fixing member 44 holds the cable 8 by being filled between the feeding fiber cable 8 and the cylinder 42, and the fixing member 45 is filled between the process fiber cable 4 and the cylinder 42. To hold the cable 4.

次に、この実施形態の接続方法を説明する。   Next, the connection method of this embodiment will be described.

筒体４２の両端からフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４を挿入し、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａとプロセスファイバケーブル４の入射端４ａとを接近させて、これらを対向させる。   The feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are inserted from both ends of the cylindrical body 42, and the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 are brought close to each other so as to face each other.

この接近状態でアクティブアライメント（ａｃｔｉｖｅ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を行う。アクティブアライメントにおいては、フィーディングファイバケーブル８から光をコア２９に導入し、この光がプロセスファイバケーブル４を通過する通過率が最大値となるようにフィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びプロセスファイバケーブル４の入射端４ａの位置を相対的に調整する。   Active alignment is performed in this approaching state. In the active alignment, light is introduced from the feeding fiber cable 8 into the core 29, and the output end 8a of the feeding fiber cable 8 and the process fiber are set so that the light passing through the process fiber cable 4 has a maximum value. The position of the incident end 4a of the cable 4 is relatively adjusted.

この調整の後、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａとプロセスファイバケーブル４の入射端４ａとの間に隙間４３を形成するように固定用部材４４、４５によってこれらのケーブル４、８を筒体４２内に固定する。   After this adjustment, the cables 4 and 8 are connected to the cylindrical body by the fixing members 44 and 45 so as to form a gap 43 between the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4. It fixes in 42.

このような実施形態によれば、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａとプロセスファイバケーブル４の入射端４ａとを隙間４３を空けて対向するようにフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４を筒体４２内に固定するため、フィーディングファイバケーブル８からのレーザ光をプロセスファイバケーブル４に直接に伝送することができる。このため、カップリングユニットを省略することができる。   According to such an embodiment, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are arranged so that the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 are opposed to each other with a gap 43 therebetween. The laser light from the feeding fiber cable 8 can be directly transmitted to the process fiber cable 4 for fixing in the body 42. For this reason, a coupling unit can be omitted.

又、このファイバ接続構造４１によれば、フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４を筒体４２内から取り出して交換することが可能であり、従って、レーザ光の出力に合わせたコア径のフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４への切り換えが簡単となる。さらに、フィーディングファイバケーブル８とプロセスファイバケーブル４とを融着して接続する構造と異なり、融着の際の熱によってケーブルのコアに歪みが生じることない。   Further, according to the fiber connection structure 41, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 can be taken out from the cylindrical body 42 and exchanged. Therefore, a core diameter feed line that matches the output of the laser beam can be obtained. Switching to the ding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 is simplified. Furthermore, unlike the structure in which the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are fused and connected, the core of the cable is not distorted by heat during the fusion.

[第２実施形態]
図２及び図３は、本発明の第２実施形態のファイバ接続構造４７を示す断面図である。 [Second Embodiment]
2 and 3 are cross-sectional views showing the fiber connection structure 47 of the second embodiment of the present invention.

この実施形態においても、ガラスからなる筒体４２の空洞部４２ａ内にフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４が挿入される。このとき、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａと、プロセスファイバケーブル４の入射端４ａとが隙間４３を有して対向するようにケーブル４、８が筒体４２内に挿入されるものである。この実施形態においては、筒体４２としてフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４の融点よりも低い軟化点温度のガラスが用いられるものである。   Also in this embodiment, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are inserted into the cavity 42a of the cylindrical body 42 made of glass. At this time, the cables 4 and 8 are inserted into the cylindrical body 42 so that the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 face each other with a gap 43 therebetween. . In this embodiment, glass having a softening point temperature lower than the melting point of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 is used as the cylindrical body 42.

又、この実施形態においても、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びプロセスファイバケーブル４の入射端４ａの対向状態を保持するため、樹脂からなる固定用部材４４、４５がそれぞれ筒体４２内に充填されるものである。   Also in this embodiment, in order to maintain the opposing state of the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4, fixing members 44 and 45 made of resin are respectively provided in the cylindrical body 42. It is to be filled.

この実施形態においては、筒体４２における出射端８ａ及び入射端４ａが対向している隙間４３に対応した部分を加熱することにより、隙間４３に対応した部分を溶融する。これにより、隙間４３がガラス（筒体４２）の溶融体４９によって満たされる。隙間４３を満たした溶融体４９は、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びプロセスファイバケーブル４の入射端４ａを固定状態とするため、出射端８ａ及び入射端４ａが位置ずれすることない。これにより、フィーディングファイバケーブル８からのレーザ光５０をプロセスファイバケーブル４に確実に伝送することができる。図３は、レーザ光５０の伝送状態を示し、フィーディングファイバケーブル８から出射したレーザ光５０が発散した状態でプロセスファイバケーブル４に入射する。   In this embodiment, the part corresponding to the gap 43 is melted by heating the part corresponding to the gap 43 where the emission end 8a and the incident end 4a of the cylindrical body 42 face each other. As a result, the gap 43 is filled with a melt 49 of glass (cylinder 42). The melt 49 that fills the gap 43 fixes the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4, so that the exit end 8a and the entrance end 4a are not displaced. Thereby, the laser beam 50 from the feeding fiber cable 8 can be reliably transmitted to the process fiber cable 4. FIG. 3 shows a transmission state of the laser light 50, and the laser light 50 emitted from the feeding fiber cable 8 enters the process fiber cable 4 in a diverged state.

次に、この実施形態の接続方法を説明する。   Next, the connection method of this embodiment will be described.

第１実施形態と同様に、筒体４２の両端からフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４を挿入し、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａとプロセスファイバケーブル４の入射端４ａとを接近させて、これらを対向させる。   As in the first embodiment, the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are inserted from both ends of the cylindrical body 42, and the exit end 8a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4a of the process fiber cable 4 are brought close to each other. And make them face each other.

その後、フィーディングファイバケーブル８から光をコア２９に導入し、この光がプロセスファイバケーブル４を通過する通過率が最大値となるようにフィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びプロセスファイバケーブル４の入射端４ａの位置を相対的に調整するアクティブアライメントを行う。   Thereafter, light is introduced from the feeding fiber cable 8 into the core 29, and the light transmission end of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are adjusted so that the light passing through the process fiber cable 4 has a maximum value. Active alignment is performed to relatively adjust the position of the incident end 4a.

その後、筒体４２における隙間４３部分を加熱することにより、隙間４３部分のガラスを溶融する。図２における符号４８は、この加熱領域を示す。加熱は、フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４の融点より低い軟化点温度で行う。このような温度による加熱領域４８への加熱により、筒体４２における隙間４３に対応した部分が溶融し、隙間４３がガラスの溶融体４９によって満たされる。隙間４３を満たした溶融体４９は、フィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びプロセスファイバケーブル４の入射端４ａを固定状態とする。   Thereafter, the gap 43 portion in the cylindrical body 42 is heated to melt the glass in the gap 43 portion. Reference numeral 48 in FIG. 2 indicates this heating region. The heating is performed at a softening point temperature lower than the melting point of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4. By heating the heating region 48 at such a temperature, the portion corresponding to the gap 43 in the cylindrical body 42 is melted, and the gap 43 is filled with the glass melt 49. The melt 49 that fills the gap 43 fixes the exit end 8 a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4 a of the process fiber cable 4.

そして、樹脂からなる固定用部材４４，４５を筒体４２内に充填してフィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４を筒体４２内に固定する。   Then, the fixing members 44 and 45 made of resin are filled in the cylindrical body 42 to fix the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 in the cylindrical body 42.

このような実施形態によれば、隙間４３が溶融体４９によって満たされ、この溶融体４９によってフィーディングファイバケーブル８の出射端８ａ及びこれに対向したプロセスファイバケーブル４の入射端４ａを確実に固定することができる。このため、フィーディングファイバケーブル８からのレーザ光５０を損失することなくプロセスファイバケーブル４に伝送することができる。   According to such an embodiment, the gap 43 is filled with the melt 49, and the melt 49 securely fixes the exit end 8 a of the feeding fiber cable 8 and the entrance end 4 a of the process fiber cable 4 facing the same. can do. For this reason, the laser beam 50 from the feeding fiber cable 8 can be transmitted to the process fiber cable 4 without loss.

又、溶融体４９の形成は、フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４の融点よりも低い温度で行うため、フィーディングファイバケーブル８及びプロセスファイバケーブル４のコア３０，３１に歪みを生じることなくケーブルを接続することができ、レーザ光のビーム品質が劣化することがない。   Further, since the melt 49 is formed at a temperature lower than the melting point of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4, the cores 30 and 31 of the feeding fiber cable 8 and the process fiber cable 4 are not distorted. A cable can be connected, and the beam quality of the laser beam does not deteriorate.

さらに、この実施形態では、第１実施形態と同様に、フィーディングファイバケーブル８からのレーザ光をプロセスファイバケーブル４に直接に伝送するため、カップリングユニットを省略することが可能となる。   Furthermore, in this embodiment, the laser light from the feeding fiber cable 8 is directly transmitted to the process fiber cable 4 as in the first embodiment, so that the coupling unit can be omitted.

１ ファイバレーザ加工機
２ ファイバレーザ発振器
３ 加工テーブル
４ プロセスファイバケーブル
４ａ 入射端
８ フィーディングファイバケーブル
８ａ 出射端
１８ 加工ヘッド
２９、３１ コア
４１、４７ ファイバ接続構造
４２ 筒体
４３ 隙間
４４、４５ 固定用部材
４８ 加熱領域
４９ 溶融体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber laser processing machine 2 Fiber laser oscillator 3 Processing table 4 Process fiber cable 4a Incidence end 8 Feeding fiber cable 8a Output end 18 Processing head 29, 31 Core 41, 47 Fiber connection structure 42 Cylindrical body 43 Clearance 44, 45 For fixation Member 48 Heating area 49 Melt

Claims (4)

ファイバレーザ発振器が生成したレーザ光をまとめて取り出すフィーディングファイバケーブルと、このフィーディングファイバケーブルによって取り出されるレーザ光を被加工材に対して集光照射する加工ヘッドに伝送するプロセスファイバケーブルとを備えたファイバレーザ加工機に用いられ、前記フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを接続するファイバ接続方法であって、
前記フィーディングファイバケーブルのレーザ光の出射端と前記プロセスファイバケーブルのレーザ光の入射端とを所定の隙間を空けて対向するようにフィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルをガラスからなる筒体内に固定することを特徴とするファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続方法。 A feeding fiber cable that collectively extracts laser light generated by a fiber laser oscillator, and a process fiber cable that transmits the laser light extracted by the feeding fiber cable to a processing head that condenses and irradiates a workpiece. A fiber connection method for connecting the feeding fiber cable and the process fiber cable.
The feeding fiber cable and the process fiber cable are fixed in a cylindrical body made of glass so that the laser beam emitting end of the feeding fiber cable and the laser beam incident end of the process fiber cable face each other with a predetermined gap. A fiber connection method used for a fiber laser processing machine. 請求項１記載のファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続方法であって、
前記筒体におけるフィーディングファイバケーブルの出射端とプロセスファイバケーブルの入射端との隙間に対応した部分をフィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルの融点より低いガラスの軟化点温度で加熱して、前記隙間を溶融したガラスで満たし、この状態でフィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを前記筒体の内部に固定することを特徴とするファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続方法。 A fiber connection method used in the fiber laser processing machine according to claim 1,
The portion corresponding to the gap between the exit end of the feeding fiber cable and the incident end of the process fiber cable in the cylinder is heated at a softening point temperature of glass lower than the melting point of the feeding fiber cable and the process fiber cable, and the gap A fiber connecting method used in a fiber laser processing machine, wherein the fiber glass is filled with molten glass, and in this state, the feeding fiber cable and the process fiber cable are fixed inside the cylindrical body. ファイバレーザ発振器が生成したレーザ光をまとめて取り出すフィーディングファイバケーブルと、このフィーディングファイバケーブルによって取り出されるレーザ光を被加工材に対して集中照射する加工ヘッドに伝送するプロセスファイバケーブルとを備えたファイバレーザ加工機に用いられ、前記フィーディングファイバケーブルとプロセスファイバケーブルとを接続するファイバ接続構造であって、
前記フィーディングファイバケーブルのレーザ光の出射端と前記プロセスファイバケーブルのレーザ光の入射端とを所定の隙間を空けて対向した状態で前記フィーディングファイバケーブル及びプロセスファイバケーブルがガラスからなる筒体内に固定されていることを特徴とするファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続構造。 A feeding fiber cable for collectively collecting laser light generated by a fiber laser oscillator, and a process fiber cable for transmitting the laser light extracted by the feeding fiber cable to a processing head that irradiates the workpiece with concentrated light. A fiber connection structure used in a fiber laser processing machine for connecting the feeding fiber cable and the process fiber cable,
The feeding fiber cable and the process fiber cable are made of glass in a state where the laser beam emission end of the feeding fiber cable and the laser beam incidence end of the process fiber cable face each other with a predetermined gap therebetween. A fiber connection structure used in a fiber laser processing machine characterized by being fixed. 請求項３記載のファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続構造であって、
前記筒体におけるフィーディングファイバケーブルの出射端とプロセスファイバケーブルの入射端との隙間に対応した部分が前記ガラスを加熱して溶融することによって形成された溶融体によって満たされていることを特徴とするファイバレーザ加工機に用いられるファイバ接続構造。 A fiber connection structure used in the fiber laser processing machine according to claim 3,
The portion corresponding to the gap between the exit end of the feeding fiber cable and the entrance end of the process fiber cable in the cylindrical body is filled with a melt formed by heating and melting the glass. Fiber connection structure used in fiber laser processing machines.
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