JPH0264505A - 赤外光ケーブル - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、導光路として光ファイバを使ったレーザ加工
機用の光ケーブルに間するものである。

従来の技術 近年、臭化タリュウムとよう化タリュウムの固溶体より
成る光ファイバ（以下ＫＲＳ−５光ファイバ）に代表さ
れる赤外光ファイバにおいて、炭酸ガスレーザ光のエネ
ルギ量に対する伝送特性が向上しレーザ用光ケーブルと
して、従来のミラー導光型が用いられているレーザ加工
分野へ応用が可能となってきた。

以下図面に従って従来の技術を説明する。

第３図は、集光レンズ内臓型の光ケーブル先端部ケース
（以下ハンドピース）を示す図面である。

光ケーブル４３は光ファイバ４１と外皮４２で構成され
、光ファイバ４１は外皮４２によって、主として機械的
に保護されている。光ケーブル先端部は光ファイバ４１
の終端と集光レンズ４６と共にハンドピース４４に取り
付けられている。集光レンズ４５によって炭酸ガスレー
ザ光Ｇが入射され、光ファイバ４１を伝搬し、出射レー
ザ光Ｈは集光レンズ４６によって被加工物４７の加工点
４８に照射される。光ファイバ４１の光軸と集光レンズ
４６中心は同一線上にある。通常ハンドピースは円筒上
の形状の物が用いられる。

本発明が解決しようとする課題 ところて、第３図でファイバ出射光Ｈは加工点４８に照
射の後、一部が反射夏になる。出射レーザ光Ｈの光軸と
被加工物４７の表面との角度θ９が９０度付近の時、反
射■は集光レンズ４６を通りファイバの終端４９に集光
されて帰って来る。−般のレーザ加工において、加工可
能な対象物は鉄板や樹脂などである。その中で金属はレ
ーザ照射時、当初反射率が高く（炭酸ガスレーザ光の波
長１０．６μｍにおいてＦ　ｅＳＡ　１等金属は９０％
以上）ある時間経過後に反射率が減少し吸収が増加する
性質があり、吸収が増加して初めて加工が開始される。

したがって、光フアイバケーブルの問題点として、加工
開始直後や加工中の被加工物表面から帰ってきた反射光
がファイバ終端のエツジや固定治具に照射され、光フア
イバ終端部は発熱、溶融し劣化が生じるということがあ
った。劣化を起こすファイバ出力エネルギは場合によっ
ては３０Ｗ程度で、レーザ加工（３００Ｗ以上）用の光
ケーブルにおいては大きな問題であった。

本発明は、この従来の課題を解決するため、前記加工物
へのレーザ入射角を９０度以下で、一定に保つことが出
来る赤外光ケーブルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、ハンドピースの中心軸とハンドピース内の集
光レンズ中心軸と平行になるようにしつつ、前記記集光
レンズ光ファイバの終端の光軸と被加工物用集光レンズ
の光軸中心を一定量ずらした状態で配置するものである
。

作用 レンズ（凸レンズ）にレンズ中心軸より外側にある距離
ずらした焦点位置に光ファイバの終端を置くと、光ファ
イバの出射光の結合位置はレンズの反対側の焦点位置の
、結合倍率に比例してレンズ中心軸よりずれた位置に集
光される。この時レンズ透過後のレーザ光の中心軸はレ
ンズの中心軸に対し角度を有しする。被加工物の表面に
対しハンドピース中心軸が垂直な角度な場合、集光光軸
は被加工物表面に対し９０度以下で垂直とはならず、加
工点からの反射光はファイバ終端に帰って来ることはな
い。

被加工物表面に対しハンドピースを垂直に保つことは比
較的容易で、また反射光の経路が常に一定であり、他へ
反射光を逃がすことも容易に実施できる。

実施例 以下に、図面を用いて本発明の実施例を述べる。

第１図は本発明による光ケーブル先端部のハンドピース
の構成を示す。光ケーブル２は光ケーブルｌと外皮３に
よって構成され、ハンドピース４と接−統される。炭酸
ガスレーザ光Ａは光ファイバｌへ集光レンズ５によって
入射され、光ファイバｌからの出射光Ｂは集光レンズ６
によって被加工物７の加工点８に集光される。光ファイ
バ１の終端と集光レンズ６の中心軸は距離ａ離れている
。

また集光レンズ６は光ファイバｌの終端との距離Ｃと加
工点８との距離ｄが結像関係になる様ハンドピース４に
取り付けられる。光ファイバｌからの出射光Ｂは入射角
はθでの被加工物８へ照射され、被加工物８からの反射
光Ｃは集光レンズ６を透過し光吸収体９に当り吸収、熱
に変換される。

ｉは吸収体９を冷却するための冷却水を示す。

光ファイバｌは臭化タリュウムとよう化タリュウムの固
溶体より成る光ファイバ（以下ＫＲ９−５）で直径が０
．５ｍｍ長さは１．５ｍの大きさである。集光レンズ６
はセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）で焦点距離が１インチのも
のを用いた。距離ａを５ｍｍとした場合、角度θは５度
であった。　（距離ａは光吸収体の大きさを考慮して５
ｍｍ以上は必要である。） 第２図はハンドピースの先端部に光センサを設けた場合
を示す。ハンドピース内の光学系は第１図と同じ構成で
ある。同じ部分の説明は省略する。

ハンドピース２３の内部には光センサ２９が、また光ケ
ーブル２２の入射側には光シャッタ３３が取り付けられ
る。炭酸ガスレーザ光りは集光レンズ２４によって光フ
ァイバ２１に入射され、伝搬し出射光Ｅとなる。被加工
物２７からの反射光Ｆは集光レンズ２９を透過して光セ
ンサ３０に当たる。光センサ３０からの信号ｊは増幅回
路３１を通って制御回路３２に送られる。制御回路３２
は光ファイバ２１への入射側シャッタ３３を開閉するよ
う接続されている。反射光Ｆがあり光センサが動作して
いる閏は光シヤツタ光３３は開いているが、仮に光ファ
イバの２１が損傷などで光伝送経路が断たれた場合、光
センサはレーザ光を検知せず、制御回路３２が判断しシ
ャッタ３３を閉じるよう働く。

発明の効果 以−ヒ述べたように本発明は、光ファイバを導光路とし
たレーザ加工機用光ケーブルで集光レンズを内蔵した先
端部ケースにおいて、ケースの中心軸とファイバから出
射し集光されたレーザ中心軸光軸が５度以上角度の異な
るので、光フアイバ終端部において、発熱、溶融、劣化
問題等が起こる心配が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る赤外光ケーブルの一実施例を示
す簡略構造図、第２図は、同赤外光ケーブルの別の実施
例を示す簡略構造図、第３図は、従来の光ケーブルケー
スの簡略構造図である。 １．２１，３１−・番犬ファイバ、３．２２．４３・・
争光ケーブル、４．２３．４４・・・ハンドピース。 ５．６．２４．２５．４６．４６・・・集光レンズ。 ９・・・光吸収体、３０・・・光センサ、３１・・・増
幅回路、３２・・・制御回路、３３・・・光シャッタ代
理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図 第２　図 ８力ロエ点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを導光路としたレーザ加工機用光ケー
   ブルで集光レンズを内蔵した先端部ケースにおいて、ケ
   ースの中心軸とファイバから出射し集光されたレーザ中
   心軸光軸が５度以上角度の異なることを特徴とする赤外
   光ケーブル。
2. （２）先端部ケースにレーザ光吸収体が設けられたこと
   を特徴とする請求項１記載の赤外光ケーブル。
3. （３）先端部ケースに光センサが設けられたことを特徴
   とする請求項１記載の赤外光ケーブル。