JPH02293638A - 光ファイバ安全装置 - Google Patents

光ファイバ安全装置

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JPH02293638A
JPH02293638A JP2068524A JP6852490A JPH02293638A JP H02293638 A JPH02293638 A JP H02293638A JP 2068524 A JP2068524 A JP 2068524A JP 6852490 A JP6852490 A JP 6852490A JP H02293638 A JPH02293638 A JP H02293638A
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JP
Japan
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fiber
optical fiber
laser power
laser
safety signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2068524A
Other languages
English (en)
Inventor
Todd J Rockstroh
トッド・ジェイ・ロックストロー
Seetha Ramaiah Mannava
シーザ・ラマイア・マンナバ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般に光ファイバケーブルの破損または故
障を検出できる安全システムに関し、特に高パワーレー
ザビームを伝送する光ファイバがらのエネルギーの漏れ
を検出するシステムに関する。
発明の背景 光ファイバは、レーザビームをレーザ源から加工品を孔
あけ、切断、その他切削加工する作業位置に導く簡単な
手段として工業用途に使用されている。しかし、生産現
場で高パワーレーザエネルギーを伝送する光ファイバを
用いるには、ファイバに重大な破損が起こったときにレ
ーザ作動をすぐに中止し、したがって高エネルギーのレ
ーザの漏れにより近くの機器や人を傷つけるのを防止す
るために安全システムが必要である。
従来の安全システムは光ファイバの出力端から出るレー
ザエネルギーを直接監視するシステムであるので、ファ
イバの出力端に必要な感知装置を配置するためのスペー
スが得られず、感知装置がレーザ作業に供給されるパワ
ーを減少させるおそれがあり、あるいは高バワーレーザ
ビームの通路に置かれた感知装置がレーザビームにより
損傷を受けやすい欠点がある。その上、このような安全
システムはファイバの故障（破損）とレーザ作動用の別
の構成要素、たとえばレーザ源の故障とを区別できない
。
発明の目的 この発明の主目的は、高バワーレーザビームを伝送する
光ファイバからのレーザエネルギーの漏れを検出する新
規な改良装置を提供することにある。
この発明の別の目的は、レーザエネルギーを伝送するの
に光ファイバを使用する装置において、光ファイバの破
損時に高パワーレーザの作動を停止する比較的簡単かつ
安価な装置を提供することにある。
発明の要旨 この発明の原理によれば、レーザパワー伝送光ファイバ
からのレーザエネルギーの漏れを検出する改良装置が提
供される。この装置は、第２光ファイバ、両方の光ファ
イバを収容するジャケット管または導管、および第２フ
ァイバの破損を検出する手段を備える。レーザパワー伝
送ファイバが破損した場合、そこから漏れでるレーザエ
ネルギーにより第２光ファイバが損傷される。したがっ
て、第２光ファイバの破損を検出することにより、レー
ザパワー伝送ファイバからのエネルギーの漏れを検出す
ることができる。この装置はさらに、検出手段に応答し
て、レーザパワー伝送光ファイバへのレーザエネルギー
の供給を中止する手段を含む。
この発明を特徴付けると考えられる新規な事項は特許請
求の範囲に記載した通りである。この発明の上記目的、
その他の目的をその特徴および効果とともに明瞭にする
ために、以下にこの発明を添付図而を参照しながらさら
に詳しく説明する。
実施例の記載 図面は、高パワーレーザビームを伝送する光ファイバか
らのレーザエネルギーの漏洩を検出するこの発明の装置
の好適な実施例を示す。
図面中、１０は高パワーレーザ源、たとえば４００ワッ
Ｉ−ＹＡＧ（イットリウムーアルミニウムーガーネット
）レーザを示す。レーザ源１０が発光するレーザビーム
１２をレンズ１４で光ファイバ１６の入射端に収束し、
ファイバ１６に沿って切断や溶接などのレーザ作業を行
なうべき作業位置まで伝送する。レーザ作業には、光フ
ァイバ１６の放出端に設けられた光ファイバ力ップラ１
８を通してレーザビームを倶給する。
この発明の安全システムは、光ビーム２２を発生する光
源２０，たとえば低パワーＨｅＮｅレーザ、光ビーム２
２を安全検出光ファイバ２６の入射端に収束するレンズ
２４、および光ファイバ２６の放出端に配置されたフォ
トダイオード２８を含む。レーザパワー伝送ファイバ１
６（以下第１光ファイバという）および安全検出光ファ
イバ２６（以下第２光ファイバという）は一緒にほぼそ
の全長にわたって保護ジャケット管３０に収納されてい
る。そして両ファイバ１６．２６およびジャケット管３
０はさらに可撓性金属導管３２に収納されている。２本
のファイバ１６．２６は互いに密接関係に保持されてい
るが、端部付近ではファイバを光源１０および２０に、
またファイバ出力カップラ１８およびフォトダイオード
２８に連結するため両者を離す必要がある。
レーザ１０の作動中、そしてレーザビーム１２を第１フ
ァイバ１６を通して伝送している間、光源２０は光ビー
ム２２の形態の「安全」信号を第２ファイバ２６を通し
てフォトダイオード２８に送る。フォトダイオード２８
の表面に入射する光エネルギーはここでライン３４上の
電気信号に変換される。第１ファイバ１６がジャケット
管３０内の任意の点で破断その他の故障を生じると、高
エネルギーレーザが洩れ、第２ファイバ２６を損傷する
ので、フォトダイオード２８が受け取る光ビーム２２が
減少したりなくなることになる。第２ファイバ２６はほ
とんど瞬時に破壊されるが、逃げ出るレーザエネルギー
のエネルギー密度は導管の壁を短期間に損傷する程では
ない。
第２ファイバ２６が損壊し、そしてその結果としてフォ
トダイオード２８に届く光エネルギーが減少または消失
することから、ライン３４に得られる電気信号の大きさ
が減少する。ライン３４はインターロックまたはリレー
（図示せず）に電気接続するのがよく、そうすればライ
ン３４の電気信号が所定の値より低く下がったら、イン
ターロックが高パワーレーザ１０への給電を遮断するよ
うに作動し、これにより破損した光ファイバからのレー
ザエネルギーが近傍の機器または人を傷つけるのを防止
する。インターロックまたはリレーの代わりに、レーザ
源と第１ファイバ１６の入射端との間にシャッタ（図示
せず）を設けてもよい。
この場合、フォトダイオード２８からの信号が失われた
ら、シャッタが閉じてレーザエネルギーが第１ファイバ
１６に進入するのを防止する。
この発明の利点は以上の説明からすぐにわかる。
上述したシステムは構造が簡単であり、個々の構成要素
は簡単に入手でき、安価である。
以上の説明から、この発明が上述し図面に示した特定の
実施例に限定されないこと、そしてこの発明の範囲を逸
脱しない限りで多数の変更、変形が可能であることが当
業者には明らかである。たとえば、上述した実施例では
安全信号を発生するのにＨｅＮｅレーザを使用した。し
かし、可視光または不可視光を発生する任意の光源を用
いて安全信号を得ることができる。このシステムは、Ｙ
ＡＧレーザビーム以外のレーザビーム、たとえばＣＯ２
　レーザビームを搬送するレーザパワー伝送光ファイバ
からの漏洩を検出するのに用いることができる。この発
明の別の実施態様では、安全信号伝送ファイバの一端に
反射手段を設けてもよく、これにより安全信号光源およ
び光感知ダイオードをファイバの同一端に配置すること
が可能になる。
また、光ファイバをジャケット管および導管両方に納め
る必要もない。適切な構成の管１本で安全と作動を適切
に保つことができる。
上述したまた他の変更、変形、置き換え、均等物が、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者に明らかである
。したがって、この発明は特許請求の範囲によって限定
されるだけである。
【図面の簡単な説明】
添付図面はこの発明にしたがって構成した光ファイバシ
ステムの概略図である。 １０：高パワーレーザ源、 １２：レーザビーム、　　１４：レンズ、１６：光ファ
イバ、　　　１８二カップラ、２０：低パワーレーザ源
、 ２２：光ビーム、　　　　２４：レンズ、２６：安全検
出光ファイバ、 ２８：フォトダイオード、 ３０：ジャケット管、　３２：導管、 ３４：電気信号ライン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レーザパワー伝送光ファイバの破損を検出する装置
    において、 安全検出光ファイバと、 レーザパワー伝送光ファイバおよび安全検出光ファイバ
    を収容するジャケット管と、 上記管内でレーザパワー伝送光ファイバから漏れたレー
    ザエネルギーが原因で安全検出光ファイバが破損され、 レーザパワー伝送光ファイバが破損したことを表わす安
    全検出光ファイバの破損を感知する手段とを備えるレー
    ザパワー伝送光ファイバの破損検出装置。 ２、上記安全検出光ファイバが入射端および放出端を有
    し、 上記安全検出光ファイバの破損を感知する手段が、上記
    安全検出光ファイバの入射端に光学的に結合され、上記
    安全検出光ファイバで搬送される安全信号を供給する光
    源、上記安全検出光ファイバの放出端に光学的に結合さ
    れ、上記安全信号を受け取る感光性ダイオードとを含む
    請求項１に記載の装置。 ３、光ファイバの一端に光学的に結合され、その光ファ
    イバで搬送されるレーザパワービームを供給するレーザ
    パワー源を含むレーザ加工装置において、 安全信号を発生する光源と、 上記光源に光学的に連結された入射端および放出端を有
    する光ファイバと、 上記レーザパワー伝送ファイバおよび安全信号伝送ファ
    イバを収容するジャケット管と、 上記管内でレーザパワー伝送ファイバから漏れたレーザ
    エネルギーが原因で安全信号伝送ファイバが破損され、
    上記安全信号の伝送が阻止され、上記安全信号伝送ファ
    イバの放出端に、上記安全信号を受け取るように光学的
    に連結され、安全信号伝送ファイバの破損を表わす信号
    を発生する手段とを備える故障検出装置。 ４、上記光源がＨｅＮｅレーザである請求項３に記載の
    装置。 ５、さらに、上記安全信号受信手段に応答して、上記安
    全信号伝送ファイバの破損時に上記レーザパワー伝送フ
    ァイバへのレーザパワービームの供給を中止する手段を
    備える請求項３に記載の装置。 ６、上記レーザパワービームの供給を中止する手段が、
    上記安全信号伝送ファイバの破損時に上記レーザパワー
    源をオフにするリレーを含む請求項５に記載の装置。 ７、上記レーザパワービームの供給を中止する手段が、
    上記安全信号伝送ファイバの破損時にレーザパワービー
    ムの上記レーザパワー伝送ファイバへの供給を防止する
    シャッタを含む請求項５に記載の装置。 ８、レーザパワービームを伝送する第１光ファイバと、 安全信号を伝送する第２光ファイバと、 上記第１および第２光ファイバを収容するジャケット管
    と、 上記管内で第１ファイバから漏れたレーザエネルギーが
    原因で第２ファイバが破損され、 上記第２ファイバの破損を感知する手段と、上記第２フ
    ァイバの破損時にレーザパワービームの伝送を中止する
    手段とを備えるレーザエネルギー伝送装置。 ９、上記第２光ファイバが入射端および放出端を有し、 上記第２光ファイバの破損を感知する手段が、上記第２
    光ファイバの入射端に光学的に結合され、上記第２光フ
    ァイバで搬送される安全信号を供給する光源と、上記第
    ２光ファイバの放出端に光学的に結合され、上記安全信
    号を受け取る感光性ダイオードとを含む請求項８に記載
    の装置。 １０、さらに上記ジャケット管を収容する可撓性金属導
    管を備える請求項８に記載の装置。 １１、第１光ファイバと、 上記第１ファイバの一端に光学的に結合され、第１ファ
    イバで搬送されるレーザパワービームを供給するレーザ
    パワー源と、 第２光ファイバと、 上記第１および第２光ファイバが貫通するジャケット管
    と、 上記管内で第１ファイバから漏れたレーザエネルギーが
    原因で第２ファイバが破損され、 上記第２ファイバの破損を感知する手段と、上記第２フ
    ァイバの破損感知時に上記第１光ファイバへのレーザパ
    ワービームの供給を中止する手段とを備える装置。 １２、上記第２光ファイバが入射端および放出端を有し
    、 上記第２光ファイバの破損を感知する前記手段が、上記
    第２光ファイバの入射端に光学的に結合され、上記第２
    光ファイバで搬送される安全信号を供給する光源と、上
    記第２光ファイバの放出端に光学的に結合され、上記安
    全信号を受け取る感光性ダイオードとを含む請求項１１
    に記載の装置。 １３、上記レーザパワービームの供給を中止する手段が
    、上記感光性ダイオードの出力に応答し、感光性ダイオ
    ードへの安全信号の伝送喪失時に上記レーザパワー源を
    オフにするリレーを含む請求項１２に記載の装置。 １４、上記レーザパワービームの供給を中止する手段が
    、上記感光性ダイオードの出力に応答し、感光性ダイオ
    ードへの安全信号の伝送喪失時にレーザパワービームの
    上記第１ファイバへの供給を防止するシャッタを含む請
    求項１２に記載の装置。 １５、上記光源がＨｅＮｅレーザである請求項１２に記
    載の装置。 １６、上記レーザパワー源がＹＡＧレーザである請求項
    １１に記載の装置。 １７、さらに上記ジャケット管を収容する可撓性金属導
    管を備える請求項１１に記載の装置。
JP2068524A 1989-04-13 1990-03-20 光ファイバ安全装置 Pending JPH02293638A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/337,788 US5012087A (en) 1989-04-13 1989-04-13 Fiber optic safety system
US337,788 1989-04-13

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JPH02293638A true JPH02293638A (ja) 1990-12-04

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ID=23322010

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JP (1) JPH02293638A (ja)
CA (1) CA2010154A1 (ja)
DE (1) DE4010789A1 (ja)
FR (1) FR2645972A1 (ja)
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