JPH08220404A - Yag laser beam processing system and cooling type optical fiber cable - Google Patents

Yag laser beam processing system and cooling type optical fiber cable

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JPH08220404A
JPH08220404A JP7046320A JP4632095A JPH08220404A JP H08220404 A JPH08220404 A JP H08220404A JP 7046320 A JP7046320 A JP 7046320A JP 4632095 A JP4632095 A JP 4632095A JP H08220404 A JPH08220404 A JP H08220404A
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JP
Japan
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optical fiber
laser
fiber cable
oscillator
yag
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Application number
JP7046320A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Okabe
義雄 岡部
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Dengensha Toa Co Ltd
Original Assignee
Dengensha Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to transmit large-capacity energy by cooling an optical fiber cable for introducing a laser beam to a processing position. CONSTITUTION: This YAG laser beam processing system executes processing by irradiating an Nd:YAG crystal with the light of an excitation lamp 3 installed in a laser oscillator 1 to generate the laser beam and introducing the laser beam to an exit light nozzle 8 from the oscillator 1 by the optical fiber cable 10 and irradiating the desired position. The optical fiber 7 of this system is provided with a covering pipe 12 and the injection or circulation of the cooling medium for directly or indirectly cooling the optical fiber between this covering pipe 12 and the optical fiber is made possible. The use of the fine optical fiber cable is thus made possible even if the energy of a large capacity is transmitted. A contribution is made to an improvement in cost effectiveness and durability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は溶接用の大容量YAGレ
ーザシステム及びレーザ光を溶接位置に導く光ファイバ
ケーブルを水冷することにより,大容量のエネルギーを
伝送し得るようにしたYAGレーザ用冷却式光ファイバ
ケーブルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-capacity YAG laser system for welding and a YAG laser cooling system capable of transmitting a large amount of energy by water-cooling an optical fiber cable for guiding laser light to a welding position. Optical fiber cable.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は光ファイバケーブルの冷却は自然
空冷によっていたため,コア径600μmの光ファイバケ
ーブルでは2KW程度のレーザ発振器によるレーザ光を
伝送するのが限度であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, the cooling of an optical fiber cable has been carried out by natural air cooling, so that the optical fiber cable having a core diameter of 600 μm has a limit of transmitting a laser beam by a laser oscillator of about 2 KW.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般的には溶接用途は
切断やマーキングに較べ,より大容量の,場合によって
は3KW以上のレーザ発振器によるレーザ光を必要とす
る。しかしそのような大エネルギーを伝送するために
は,従来のように自然空冷のままだと複数本の光ファイ
バケーブルを並列で使用するか,あるいはより太いケー
ブルを用いるしかなかった。しかしいずれの方法もコス
ト高,可撓性の悪化等の欠点があった。
Generally, the welding application requires a laser beam having a larger capacity than that for cutting or marking, and in some cases, a laser beam of 3 KW or more. However, in order to transmit such a large amount of energy, it was only possible to use a plurality of optical fiber cables in parallel or to use a thicker cable if left to cool naturally as in the past. However, each method has drawbacks such as high cost and deterioration of flexibility.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は,上記の問題を
解決するために開発されたもので,具体的にはレーザ発
振器内に設置された励起ランプの光をNd:YAG結晶
に照射してレーザ光を発生させ,そのレーザを発振器か
ら光ファイバケーブルで出射光ノズルに導いて目的位置
に照射し加工を行うYAGレーザ加工システムにおい
て,光ファイバに被覆管を設け,その被覆管と光ファイ
バとの間に光ファイバを直接的又は間接的に冷却するた
めの冷却媒体を注入又は循環可能にしたYAGレーザ加
工システムを提供する。
The present invention was developed in order to solve the above-mentioned problems. Specifically, the Nd: YAG crystal is irradiated with light of an excitation lamp installed in a laser oscillator. In a YAG laser processing system in which a laser beam is generated by an optical fiber cable from an oscillator to an emission optical nozzle to irradiate a target position and perform processing, a cladding tube is provided on the optical fiber, and the cladding tube and the optical fiber are provided. Provided is a YAG laser processing system capable of injecting or circulating a cooling medium for directly or indirectly cooling an optical fiber between and.

【0005】またもう一つは,レーザ発振器内に設置さ
れた励起ランプの光をNd:YAG結晶に照射してレー
ザ光を発生させ,そのレーザを発振器から光ファイバケ
ーブルで出射光ノズルに導いて目的位置に照射し加工を
行うYAGレーザ加工システムにおいて,光ファイバを
収束し且つ冷却媒体が内外に流通する内部被覆管を設
け,その内部被覆管の上に外部被覆管を設け,しかも内
部被覆管の外側に光ファイバを冷却するための冷却媒体
を注入又は循環可能にしたYAGレーザ加工システムを
提供する。
The other is to irradiate a Nd: YAG crystal with the light of an excitation lamp installed in a laser oscillator to generate laser light, and guide the laser from the oscillator to an emission light nozzle with an optical fiber cable. In a YAG laser processing system for irradiating and processing a target position, an inner coating tube that converges an optical fiber and through which a cooling medium flows inside and outside is provided, and an outer coating tube is provided on the inner coating tube There is provided a YAG laser processing system capable of injecting or circulating a cooling medium for cooling an optical fiber on the outside of the.

【0006】さらにもう一つは,レーザ発振器内に設置
された励起ランプの光をNd:YAG結晶に照射してレ
ーザ光を発生させ,そのレーザを発振器から光ファイバ
ケーブルで出射光ノズルに導いて目的位置に照射し加工
を行うYAGレーザ加工システムにおいて,レーザ発振
器から出射光ノズルに至る光ファイバケーブルの外側を
耐水性の被覆管で包み,それらの間に空隙を設けるよう
にして,その空隙に通水して光ファイバの冷却を行うこ
とを特徴としたYAGレーザ用冷却式光ファイバケーブ
ルを提供する。
Still another is to irradiate an Nd: YAG crystal with light of an excitation lamp installed in a laser oscillator to generate laser light, and guide the laser from the oscillator to an emission light nozzle with an optical fiber cable. In a YAG laser processing system that irradiates a target position to perform processing, the outer side of the optical fiber cable from the laser oscillator to the emission optical nozzle is wrapped with a water resistant coating tube, and a space is provided between them to create a space between them. Provided is a cooling type optical fiber cable for a YAG laser, which is characterized by passing water to cool the optical fiber.

【0007】[0007]

【実施例】図1は,本発明のYAGレーザ加工装置の実
施例を示す概略図である。また図2は本発明にかかる光
ファイバケーブルの一例を示すA−A矢視断面図であ
る。また図3は本発明ケーブルの破砕断面を含む外観図
である。
1 is a schematic view showing an embodiment of a YAG laser processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA showing an example of the optical fiber cable according to the present invention. Further, FIG. 3 is an external view including a crushed cross section of the cable of the present invention.

【0008】周知のとおりYAGレーザは,ネオジムイ
オンをイットリウム・アルミニウム・ガーネットの母体
結晶にドービングしてレーザ活性媒体として使う,発振
波長は1.06μmの固体レーザである。
As is well known, the YAG laser is a solid-state laser having an oscillation wavelength of 1.06 μm, in which neodymium ions are doped into a host crystal of yttrium aluminum garnet and used as a laser active medium.

【0009】図中の1はYAGレーザ発振器を示す。2
はYAGレーザ発振器1に内蔵された高反射ミラーであ
る。3は励起ランプである。前記レーザ発振器1の励起
ランプの強力な発光によって励起されたYAGロッド4
からそれぞれレーザ光が放出される。放出されたレーザ
光は反射ミラー2と出力ミラー5の間を反射してYAG
ロッド4を通過するごとに,光は増幅され,この増幅を
繰り返してレーザビームが発振される。発振されたレー
ザビームは出力ミラー5から取り出され,入射レンズ6
を通過し,光ファイバ7を介してレーザエネルギーを伝
送する。
Reference numeral 1 in the figure represents a YAG laser oscillator. Two
Is a high reflection mirror built in the YAG laser oscillator 1. 3 is an excitation lamp. YAG rod 4 excited by strong emission of the excitation lamp of the laser oscillator 1
A laser beam is emitted from each. The emitted laser light is reflected between the reflection mirror 2 and the output mirror 5, and the YAG
Each time the light passes through the rod 4, the light is amplified and this amplification is repeated to oscillate the laser beam. The oscillated laser beam is taken out from the output mirror 5, and the incident lens 6
And transmits the laser energy through the optical fiber 7.

【0010】光ファイバの伝送路先端には溶接ヘッドに
あたる出射光ノズル8が連結され,出射光ノズルに内蔵
された集光レンズ9により定められた焦点位置にレーザ
ビームが集束され,金属板Wのレーザ溶接,切断,穴明
け等高密度エネルギーによる熱加工が行われる。
An emission light nozzle 8 corresponding to a welding head is connected to the tip of the transmission path of the optical fiber, and a laser beam is focused at a focus position determined by a condenser lens 9 built in the emission light nozzle, and the metal plate W Thermal processing such as laser welding, cutting and drilling with high density energy is performed.

【0011】光ファイバケーブル10は,その断面構造
を図2及び図4に示すように,複数の細い光ファイバ7
を撚り合わせた単一のケーブル体の上に複数の冷却孔0
を穿設した内側被覆管11を設けて収束し,その外側に
外側被覆管12を同心上に設け,外側被覆管12の内側
に光ファイバ7を間接的又は直接的に冷却するための冷
却媒体を注入または循環可能な空間13を設けたもので
ある。
The optical fiber cable 10 has a plurality of thin optical fibers 7 as shown in FIGS.
Multiple cooling holes on a single cable body
A cooling medium for converging by providing an inner coating tube 11 in which the outer coating tube 12 is concentrically provided outside the inner coating tube 11, and for indirectly or directly cooling the optical fiber 7 inside the outer coating tube 12. Is provided with a space 13 in which can be injected or circulated.

【0012】この場合,外側被覆管12と内側被覆管1
1との間に形成された空間13を通水路として冷却水が
レーザ発振器側の入力端a,あるいは出射光ノズル8側
の出力端bのいずれかに設けた注入口又は排出口から一
方向に書く冷却孔0に侵入し,被覆収束された光ファイ
バ7の内外を流れるようにしてある。
In this case, the outer coating tube 12 and the inner coating tube 1
As a water passage for the space 13 formed with the cooling water 1, cooling water is unidirectionally drawn from the inlet or outlet provided at either the input end a on the laser oscillator side or the output end b on the emission light nozzle 8 side. It is designed to enter the cooling hole 0 for writing and to flow inside and outside the optical fiber 7 with the coating converged.

【0013】通常は図1及び図2のようにそれぞれの注
入口の反対側に排出口を設けるが,たとえば他の例とし
て図4に示すように,被覆管内に往復水冷回路イ及びロ
を仕切る隔壁14を設置し,あるいは図では省略したが
被覆管を二重構造にして独立した二重空間を往復路とし
て循環可能な水冷構造にして,注入口と排出口とを片
側,たとえば入力側aに集中させてもよい。
Normally, an outlet is provided on the opposite side of each inlet as shown in FIGS. 1 and 2, but as another example, as shown in FIG. 4, the reciprocating water cooling circuits a and b are partitioned in the cladding tube. Although not shown in the figure, a partition wall 14 is installed, or a water-cooling structure in which the cladding tube has a double structure and can be circulated through an independent double space as a reciprocating path, and the inlet and the outlet are on one side, for example, the input side You may concentrate on.

【0014】また冷却水が出射光ノズル8をも冷却する
構造にすれば,等価的に熱容量を大きくすることができ
るので,出射光ノズル8をより小型化することも可能で
ある。さらにレーザ発振器は一般的に水冷されているの
で,光ファイバの水冷回路をこれと直列に構成し,ある
いはマニホールドを介してそれから並列に取水するよう
にすれば,別途の取水口は不要となり冷却回路を簡素に
構成することができる。
Further, if the cooling water also cools the emission light nozzle 8, the heat capacity can be equivalently increased, so that the emission light nozzle 8 can be further downsized. Further, since the laser oscillator is generally water-cooled, if a water-cooling circuit for the optical fiber is configured in series with this, or if water is taken in parallel from it via a manifold, then a separate water intake is not required and the cooling circuit Can be simply configured.

【0015】なお,冷却媒体には冷却水等の流体に限ら
ず,エアあるいはアシストガス等の気体を使用しても同
様の作用が得られる。
The cooling medium is not limited to a fluid such as cooling water, but the same effect can be obtained by using gas such as air or assist gas.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上で説明したように,本発明システム
によれば,レーザ発振器から溶接ヘッドに至る光ファイ
バを耐水性の被覆材で包み,しかもそれらの間に空隙を
設けるようにして,その空隙に冷却媒体を供給して光フ
ァイバケーブルの冷却を行うことにより,同一コア径で
より大容量の高密度エネルギーを伝送でき,あるいは同
一エネルギーであれば,よりコア径の細い光ファイバケ
ーブルを使用できるようにしたため,従来の大容量YA
Gレーザシステムに較べ,光ファイバへの溶接中のスパ
ッタや不純物の付着を防止し,光ファイバケーブルの耐
久性及び可撓性を向上し,併せて大幅なコストダウンを
実現する。
As described above, according to the system of the present invention, the optical fiber from the laser oscillator to the welding head is wrapped with a waterproof coating material, and a gap is provided between them. By supplying a cooling medium to the air gap to cool the optical fiber cable, it is possible to transmit a larger capacity of high density energy with the same core diameter, or if the energy is the same, use an optical fiber cable with a smaller core diameter. Since it was possible to do so, the conventional large capacity YA
Compared to the G laser system, it prevents spatter and adhesion of impurities during welding to the optical fiber, improves the durability and flexibility of the optical fiber cable, and realizes a significant cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のYAGレーザ用冷却式光ファイバケー
ブルの実施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a cooled optical fiber cable for a YAG laser of the present invention.

【図2】図1のA−A矢視断面である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】本発明ケーブルの破砕断面を含む外観図であ
る。
FIG. 3 is an external view including a crushed cross section of the cable of the present invention.

【図4】本発明ケーブルの他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the cable of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 YAGレーザ発振器 2 反射ミラー 3 励起ランプ 4 YAGロッド 5 出力ミラー 6 入射ミラー 7 光ファイバ 8 出射光ノズル 9 集光レンズ 10 光ファイバケーブ
ル 11 内側被覆管 12 外側被覆管 13 空間 14 隔壁 0 冷却孔
1 YAG Laser Oscillator 2 Reflecting Mirror 3 Excitation Lamp 4 YAG Rod 5 Output Mirror 6 Incident Mirror 7 Optical Fiber 8 Emitting Light Nozzle 9 Condensing Lens 10 Optical Fiber Cable 11 Inner Covering Tube 12 Outer Covering Tube 13 Space 14 Partition Wall 0 Cooling Hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発振器内に設置された励起ランプ
の光をNd:YAG結晶に照射してレーザ光を発生さ
せ,そのレーザを発振器から光ファイバケーブルで出射
光ノズルに導いて目的位置に照射し加工を行うYAGレ
ーザ加工システムにおいて,光ファイバに被覆管を設
け,その被覆管と光ファイバとの間に光ファイバを直接
的又は間接的に冷却するための冷却媒体を注入又は循環
可能にしたYAGレーザ加工システム。
1. An Nd: YAG crystal is irradiated with light of an excitation lamp installed in a laser oscillator to generate laser light, and the laser is guided from an oscillator to an emission light nozzle by an optical fiber cable and irradiated to a target position. In a YAG laser processing system for performing bending, an optical fiber is provided with a coating tube, and a cooling medium for directly or indirectly cooling the optical fiber can be injected or circulated between the coating tube and the optical fiber. YAG laser processing system.
【請求項2】 レーザ発振器内に設置された励起ランプ
の光をNd:YAG結晶に照射してレーザ光を発生さ
せ,そのレーザを発振器から光ファイバケーブルで出射
光ノズルに導いて目的位置に照射し加工を行うYAGレ
ーザ加工システムにおいて,収束した光ファイバに多数
孔を有する内部被覆管を設け,その内部被覆管の上に外
部被覆管を設け,しかも内部被覆管の外側に光ファイバ
を冷却するための冷却媒体を注入又は循環可能にしたY
AGレーザ加工システム。
2. An Nd: YAG crystal is irradiated with light of an excitation lamp installed in a laser oscillator to generate laser light, and the laser is guided from an oscillator to an emission light nozzle by an optical fiber cable and is applied to a target position. In a YAG laser processing system for performing bending, an inner coating tube having a large number of holes is provided in a converged optical fiber, an outer coating tube is provided on the inner coating tube, and the optical fiber is cooled outside the inner coating tube. Y that has been made possible to inject or circulate a cooling medium for
AG laser processing system.
【請求項3】 レーザ発振器内に設置された励起ランプ
の光をNd:YAG結晶に照射してレーザ光を発生さ
せ,そのレーザを発振器から光ファイバケーブルで出射
光ノズルに導いて目的位置に照射し加工を行うYAGレ
ーザ加工システムにおいて,レーザ発振器から出射光ノ
ズルに至る光ファイバケーブルの外側を耐水性の被覆管
で包み,それらの間に空隙を設けるようにして,その空
隙に通水して光ファイバの冷却を行うことを特徴とした
YAGレーザ用冷却式光ファイバケーブル。
3. An Nd: YAG crystal is irradiated with light of an excitation lamp installed in a laser oscillator to generate laser light, and the laser is guided from an oscillator to an emission light nozzle by an optical fiber cable and applied to a target position. In a YAG laser processing system that performs bending, the outer side of the optical fiber cable from the laser oscillator to the emission light nozzle is wrapped with a water resistant coating tube, and a gap is provided between them to allow water to pass through the gap. A cooling type optical fiber cable for a YAG laser characterized by cooling an optical fiber.
JP7046320A 1995-02-10 1995-02-10 Yag laser beam processing system and cooling type optical fiber cable Pending JPH08220404A (en)

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