JPH07185857A - 光ファイバ保持具 - Google Patents
光ファイバ保持具Info
- Publication number
- JPH07185857A JPH07185857A JP5334853A JP33485393A JPH07185857A JP H07185857 A JPH07185857 A JP H07185857A JP 5334853 A JP5334853 A JP 5334853A JP 33485393 A JP33485393 A JP 33485393A JP H07185857 A JPH07185857 A JP H07185857A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- face
- holder
- fiber holder
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光を導く光ファイバの末端部を収容保
護するとともに前記光ファイバの末端位置が開口してい
る光ファイバ保持具において、レーザ光のパワーが大き
くても損傷を受けず、レーザ光の利用効率の高い光ファ
イバ保持具を提供すること。 【構成】 前記開口側に前記光ファイバのレーザ光の出
射光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面を有
し、前記端面上にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持
具による。また、前記開口側に前記光ファイバのレーザ
光出射光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面
と前記端面と接する側面を有し、前記端面上及び側面上
にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持具による。
護するとともに前記光ファイバの末端位置が開口してい
る光ファイバ保持具において、レーザ光のパワーが大き
くても損傷を受けず、レーザ光の利用効率の高い光ファ
イバ保持具を提供すること。 【構成】 前記開口側に前記光ファイバのレーザ光の出
射光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面を有
し、前記端面上にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持
具による。また、前記開口側に前記光ファイバのレーザ
光出射光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面
と前記端面と接する側面を有し、前記端面上及び側面上
にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持具による。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を光ファイバ
で導き光ファイバ端部より照射したレーザ光により被加
工物をレーザ加工する光ファイバ端部を収容する光ファ
イバ保持具に関する。
で導き光ファイバ端部より照射したレーザ光により被加
工物をレーザ加工する光ファイバ端部を収容する光ファ
イバ保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に、光ファイバが光ファイバ保持具
により取り付けられている従来のレーザ加工ノズルを示
す。ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を伝送するの
には伝送損失のほとんど無い石英系光ファイバが用いら
れる。光ファイバの出射光側の端部９は金属製の光ファ
イバ保持具１０で固定用のソケット部１２が取り付け金
具１３とネジ締めにより固定されている。従来の光ファ
イバ保持具１０は通常の光伝送用の光コネクタを転用し
て使用していた。
により取り付けられている従来のレーザ加工ノズルを示
す。ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を伝送するの
には伝送損失のほとんど無い石英系光ファイバが用いら
れる。光ファイバの出射光側の端部９は金属製の光ファ
イバ保持具１０で固定用のソケット部１２が取り付け金
具１３とネジ締めにより固定されている。従来の光ファ
イバ保持具１０は通常の光伝送用の光コネクタを転用し
て使用していた。
【０００３】近年、２ｋＷ以上の出力のＹＡＧレーザが
達成され、金属板切断等のレーザ加工機に用いられるよ
うになった。しかしレーザ出力が高くなると、光ファイ
バ１からの出射光１４が被加工物８で反射した反射光１
５のパワーが数１０Ｗにも及び、従来の光ファイバ保持
具１０では外側の金属製保護パイプ１６がレーザ反射光
１５の吸収により発熱し、使用中に光ファイバ１が過熱
により損傷してしまう問題が生じた。特に被加工物８が
アルミニウム合金、銅合金等の反射率の高い金属である
と、レーザ光の大部分は金属表面で反射し、レーザ出射
光とほぼ同じ光路を逆にたどって光ファイバ出射口部で
集光して保護パイプ１６を溶損させたり、光ファイバ１
を損傷したり、さらに光ファイバ１が保持具１０から脱
落してしまったりした。その結果、長時間の加工ができ
なかった。なお、光ファイバの最高使用温度は８０℃程
度である。また、前記反射光１５は散逸してしまい、再
び被加工物に入射されず、加工に使われるレーザ光の利
用効率が低かった。
達成され、金属板切断等のレーザ加工機に用いられるよ
うになった。しかしレーザ出力が高くなると、光ファイ
バ１からの出射光１４が被加工物８で反射した反射光１
５のパワーが数１０Ｗにも及び、従来の光ファイバ保持
具１０では外側の金属製保護パイプ１６がレーザ反射光
１５の吸収により発熱し、使用中に光ファイバ１が過熱
により損傷してしまう問題が生じた。特に被加工物８が
アルミニウム合金、銅合金等の反射率の高い金属である
と、レーザ光の大部分は金属表面で反射し、レーザ出射
光とほぼ同じ光路を逆にたどって光ファイバ出射口部で
集光して保護パイプ１６を溶損させたり、光ファイバ１
を損傷したり、さらに光ファイバ１が保持具１０から脱
落してしまったりした。その結果、長時間の加工ができ
なかった。なお、光ファイバの最高使用温度は８０℃程
度である。また、前記反射光１５は散逸してしまい、再
び被加工物に入射されず、加工に使われるレーザ光の利
用効率が低かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ光の
パワーが大きくても損傷を受けず、レーザ光の利用効率
の高い光ファイバ保持具を提供することを課題とする。
パワーが大きくても損傷を受けず、レーザ光の利用効率
の高い光ファイバ保持具を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題は、レーザ光を
導く光ファイバの末端部を収容保護するとともに前記光
ファイバの末端位置が開口している光ファイバ保持具に
おいて、前記開口側に前記光ファイバのレーザ光の出射
光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面を有
し、前記端面上にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持
具により解決される。さらに前記課題は、レーザ光を導
く光ファイバの末端部を収容保護するとともに前記光フ
ァイバの末端位置が開口している光ファイバ保持具にお
いて、前記開口側に前記光ファイバのレーザ光出射光軸
を中心軸とする平面または凹面からなる端面と前記端面
と接する側面を有し、前記端面上及び側面上にレーザ反
射膜を有する光ファイバ保持具により解決される。
導く光ファイバの末端部を収容保護するとともに前記光
ファイバの末端位置が開口している光ファイバ保持具に
おいて、前記開口側に前記光ファイバのレーザ光の出射
光軸を中心軸とする平面または凹面からなる端面を有
し、前記端面上にレーザ反射膜を有する光ファイバ保持
具により解決される。さらに前記課題は、レーザ光を導
く光ファイバの末端部を収容保護するとともに前記光フ
ァイバの末端位置が開口している光ファイバ保持具にお
いて、前記開口側に前記光ファイバのレーザ光出射光軸
を中心軸とする平面または凹面からなる端面と前記端面
と接する側面を有し、前記端面上及び側面上にレーザ反
射膜を有する光ファイバ保持具により解決される。
【０００６】
【作用】被加工物からの反射光は光ファイバ保持具の光
ファイバの軸のほぼ直角な広い面にわたって入射され、
光ファイバの周辺部および端部近傍部への入射量は少な
い。入射によって発生する熱は広い光ファイバ保持具の
端面で吸収され加熱されるが、前記光ファイバの周辺部
および端部近傍部での加熱量は少なく、加熱による損傷
は少ない。従って、光ファイバの加熱は少なく、光ファ
イバ保持具のあらゆる方向に熱は伝導されて散逸するた
め、光ファイバへの熱の伝達量は少ない。加熱による破
損は生じない。
ファイバの軸のほぼ直角な広い面にわたって入射され、
光ファイバの周辺部および端部近傍部への入射量は少な
い。入射によって発生する熱は広い光ファイバ保持具の
端面で吸収され加熱されるが、前記光ファイバの周辺部
および端部近傍部での加熱量は少なく、加熱による損傷
は少ない。従って、光ファイバの加熱は少なく、光ファ
イバ保持具のあらゆる方向に熱は伝導されて散逸するた
め、光ファイバへの熱の伝達量は少ない。加熱による破
損は生じない。
【０００７】また、光ファイバ保持具端面に照射された
反射光は、光ファイバ保持具端面の反射膜で再び反射さ
れ、被加工物に照射される。それにより、前記反射光の
一部は有効に利用され、レーザ光の加工に利用されるエ
ネルギーは増加する。
反射光は、光ファイバ保持具端面の反射膜で再び反射さ
れ、被加工物に照射される。それにより、前記反射光の
一部は有効に利用され、レーザ光の加工に利用されるエ
ネルギーは増加する。
【０００８】前記反射膜としては、レーザ光の反射効率
の高いものであれば良く、金メッキ膜の外に、Ｓｉ
Ｏ2、ＭｇＦ2、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2等の誘電体多層膜等で
も良い。また、前記反射膜は光ファイバ保持具の端面の
他に外周部にも施した方がより望ましい。
の高いものであれば良く、金メッキ膜の外に、Ｓｉ
Ｏ2、ＭｇＦ2、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2等の誘電体多層膜等で
も良い。また、前記反射膜は光ファイバ保持具の端面の
他に外周部にも施した方がより望ましい。
【０００９】光ファイバ保持具端面の面積は特に制約は
無いが、面積が小さすぎると、前記の熱の散逸効果が少
なくなるため光ファイバ断面積の１００倍以上であれば
好ましい。一方、前記面積が大きすぎるとレーザ加工ノ
ズルが大きくなり過ぎて大型化するため光ファイバ断面
積の２５０倍以下が好ましい。また、光ファイバ保持具
端面の中心部の穴径は光ファイバ径より大きくなければ
ならないが、可能な限り光ファイバ径に近い方が好まし
い。
無いが、面積が小さすぎると、前記の熱の散逸効果が少
なくなるため光ファイバ断面積の１００倍以上であれば
好ましい。一方、前記面積が大きすぎるとレーザ加工ノ
ズルが大きくなり過ぎて大型化するため光ファイバ断面
積の２５０倍以下が好ましい。また、光ファイバ保持具
端面の中心部の穴径は光ファイバ径より大きくなければ
ならないが、可能な限り光ファイバ径に近い方が好まし
い。
【００１０】光ファイバ保持具端面の形状は円形、方形
等特に制約は無いが、光ファイバの出射光軸を中心軸と
する平面とすると、光ファイバ端面と光ファイバ保持具
端面とが同一水準となり、集光レンズの焦点調節の際の
位置決めが容易になる。その上、光ファイバ保持具端面
に入射した反射光は散逸せずに被加工物の方向に再び反
射されるため、レーザ光の利用効率が高くなる。また、
図３に示されるように、光ファイバ保持具端面の形状が
光ファイバの出射光軸を中心軸とする凹面であると光フ
ァイバ保持具端面に入射した反射光は散逸せずに被加工
物の加工部方向に集中して反射されるため、レーザ光の
利用効率が更に高くなる。
等特に制約は無いが、光ファイバの出射光軸を中心軸と
する平面とすると、光ファイバ端面と光ファイバ保持具
端面とが同一水準となり、集光レンズの焦点調節の際の
位置決めが容易になる。その上、光ファイバ保持具端面
に入射した反射光は散逸せずに被加工物の方向に再び反
射されるため、レーザ光の利用効率が高くなる。また、
図３に示されるように、光ファイバ保持具端面の形状が
光ファイバの出射光軸を中心軸とする凹面であると光フ
ァイバ保持具端面に入射した反射光は散逸せずに被加工
物の加工部方向に集中して反射されるため、レーザ光の
利用効率が更に高くなる。
【００１１】
【実施例】図２に本発明の光ファイバ保持具の一実施例
を示す。２は外径２０ｍｍで中心に内径１．５ｍｍの穴
を有する真鍮製の筒状の光ファイバ保持具であり、側面
の一端側にネジを切ってある。１は径１０００μｍの光
ファイバであり、２個のサファイヤ製固定リング３によ
り光ファイバ保持具２に固定されている。光ファイバ保
持具２の端面には厚さ１０〜２０μｍのニッケルメッキ
層の上に厚さ３μｍの金メッキ層からなる反射層４が施
されている。なお、前記金メッキはＹＡＧレーザ光を９
８％以上反射する。
を示す。２は外径２０ｍｍで中心に内径１．５ｍｍの穴
を有する真鍮製の筒状の光ファイバ保持具であり、側面
の一端側にネジを切ってある。１は径１０００μｍの光
ファイバであり、２個のサファイヤ製固定リング３によ
り光ファイバ保持具２に固定されている。光ファイバ保
持具２の端面には厚さ１０〜２０μｍのニッケルメッキ
層の上に厚さ３μｍの金メッキ層からなる反射層４が施
されている。なお、前記金メッキはＹＡＧレーザ光を９
８％以上反射する。
【００１２】また、光ファイバ１と光ファイバ保持具２
の固定は前記の方法以外に接着剤で固定する等の方法で
も良い。さらに、光ファイバ端面５は光ファイバ保持具
端面６と同一位置（つらいち）とした。光ファイバ端面
５の固定位置は制約はなく、前記光ファイバ保持具端面
６より引っ込んでいても出っ張っていても良いが、引っ
込み量が大きすぎると光ファイバ保持具２の光ファイバ
収容穴内面端部にレーザ光が直接照射されて溶損する危
険があり、出っ張り過ぎると光ファイバ端面５部がハン
ドリング時に他の部材と接触して破損する危険があるた
め、光ファイバ保持具端面６より０．５ｍｍ以内とする
のが好ましい。
の固定は前記の方法以外に接着剤で固定する等の方法で
も良い。さらに、光ファイバ端面５は光ファイバ保持具
端面６と同一位置（つらいち）とした。光ファイバ端面
５の固定位置は制約はなく、前記光ファイバ保持具端面
６より引っ込んでいても出っ張っていても良いが、引っ
込み量が大きすぎると光ファイバ保持具２の光ファイバ
収容穴内面端部にレーザ光が直接照射されて溶損する危
険があり、出っ張り過ぎると光ファイバ端面５部がハン
ドリング時に他の部材と接触して破損する危険があるた
め、光ファイバ保持具端面６より０．５ｍｍ以内とする
のが好ましい。
【００１３】前記光ファイバ保持具２の側面のネジ切り
部を、図４に示されるようにボルト止めして固定し、加
工ノズル１１とした。なお、固定方法としては図１に示
されるのと同様なソケットを用いる方法等通常行われる
方法でも良い。
部を、図４に示されるようにボルト止めして固定し、加
工ノズル１１とした。なお、固定方法としては図１に示
されるのと同様なソケットを用いる方法等通常行われる
方法でも良い。
【００１４】ＡＡ記号で５０００系の厚さ１ｍｍのアル
ミ合金の被加工物８を出力６５０ＷのＹＡＧレーザ光を
１ｍｍ径の光ファイバ１を介して１０時間連続して溶接
加工をおこなったところ、前記光ファイバ１および前記
光ファイバ保持具２は全く損傷を受けなかった。なお、
この時の加工速度は０．６ｍ／分であった。
ミ合金の被加工物８を出力６５０ＷのＹＡＧレーザ光を
１ｍｍ径の光ファイバ１を介して１０時間連続して溶接
加工をおこなったところ、前記光ファイバ１および前記
光ファイバ保持具２は全く損傷を受けなかった。なお、
この時の加工速度は０．６ｍ／分であった。
【００１５】また、図１に示される先端外径３ｍｍで外
径１ｍｍの光ファイバ１を収容した光ファイバ保持具１
０を使用して前記と同様に溶接をおこなったところ、５
時間連続して溶接したところ光ファイバ１の先端部が溶
損した。
径１ｍｍの光ファイバ１を収容した光ファイバ保持具１
０を使用して前記と同様に溶接をおこなったところ、５
時間連続して溶接したところ光ファイバ１の先端部が溶
損した。
【００１６】
【発明の効果】前記詳細に説明した通り、本発明によ
り、レーザ反射光のパワーが大きくても損傷を受けず、
レーザ光の利用効率の高い光ファイバ保持具を提供する
ことができた。
り、レーザ反射光のパワーが大きくても損傷を受けず、
レーザ光の利用効率の高い光ファイバ保持具を提供する
ことができた。
【図１】従来の光ファイバ保持具の使用方法を説明する
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の光ファイバ保持具の一実施例を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図３】本発明の光ファイバ保持具の別の実施例を説明
する断面図である。
する断面図である。
【図４】本発明の光ファイバ保持具の取り付け方法の一
説明図である。
説明図である。
１ 光ファイバ ２ 光ファイバ保持具 ３ 固定リング ４ 反射層 ５ 光ファイバ端面 ６ 光ファイバ保持具端面 ７ 光ファイバ保持具側面 ８ 被加工物 ９ 端部 １０ 光ファイバ保持具 １１ 加工ノズル １２ ソケット部 １３ 取り付け金具 １４ 出射光 １５ 反射光 １６ 保護パイプ １７ 集光レンズ １８ ボルト
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光を導く光ファイバの末端部を収
容保護するとともに前記光ファイバの末端位置が開口し
ている光ファイバ保持具において、前記開口側に前記光
ファイバのレーザ光の出射光軸を中心軸とする平面また
は凹面からなる端面を有し、前記端面上にレーザ反射膜
を有する光ファイバ保持具。 - 【請求項２】 端面の面積が光ファイバの断面積の１０
０〜２５０倍であることを特徴とする請求項１記載の光
ファイバ保持具。 - 【請求項３】 レーザ光を導く光ファイバの末端部を収
容保護するとともに前記光ファイバの末端位置が開口し
ている光ファイバ保持具において、前記開口側に前記光
ファイバのレーザ光出射光軸を中心軸とする平面または
凹面からなる端面と前記端面と接する側面を有し、前記
端面上及び側面上にレーザ反射膜を有する光ファイバ保
持具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5334853A JPH07185857A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光ファイバ保持具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5334853A JPH07185857A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光ファイバ保持具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185857A true JPH07185857A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18281957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5334853A Pending JPH07185857A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光ファイバ保持具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07185857A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003071584A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-11 | Amada Co Ltd | レーザ加工機の光路保護蛇腹 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5334853A patent/JPH07185857A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003071584A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-11 | Amada Co Ltd | レーザ加工機の光路保護蛇腹 |
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