JPS603604A - レ−ザ加工機 - Google Patents
レ−ザ加工機Info
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- JPS603604A JPS603604A JP11145583A JP11145583A JPS603604A JP S603604 A JPS603604 A JP S603604A JP 11145583 A JP11145583 A JP 11145583A JP 11145583 A JP11145583 A JP 11145583A JP S603604 A JPS603604 A JP S603604A
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- Japan
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- laser beam
- optical fiber
- laser
- laser light
- processing machine
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
- G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
- G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
- G02B6/3813—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres for transmission of high energy beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、光７アイバに島って伝送されその出射端か
ら出射したレーザ光を、集束して被加工物に照射するレ
ーザ加工機に関し、特に、その出射端部の改良に関する
。
ら出射したレーザ光を、集束して被加工物に照射するレ
ーザ加工機に関し、特に、その出射端部の改良に関する
。
先（ｊ技術の説明
光）７・イバをレーザ光のパワー伝送路として使用する
レーザメス、レーザ切断機またはレーザ溶接機などのレ
ーザ加工掘においては、光ファイバから出射したレーザ
光を被加工物に集束し高パワー密度の微小スポットを形
成する必要がある。第１図は、従来のレーザ加工機のレ
ーザ光出射部分を模式的に示す側面断面図である。図に
ｉ１３いて、光ファイバ１ ｄ３よび集光レンズ２はホ
ルダ３に保持される。光ファイバ１から出射８れた出射
ビームＡＡ−は、集光レンズ２で集光され微小スボッ［
・Ｃを形成Ｊる。ここぐ、光ファイバ１から出射される
レーザ光は、第２図に示されるような強度分布を持つ。
レーザメス、レーザ切断機またはレーザ溶接機などのレ
ーザ加工掘においては、光ファイバから出射したレーザ
光を被加工物に集束し高パワー密度の微小スポットを形
成する必要がある。第１図は、従来のレーザ加工機のレ
ーザ光出射部分を模式的に示す側面断面図である。図に
ｉ１３いて、光ファイバ１ ｄ３よび集光レンズ２はホ
ルダ３に保持される。光ファイバ１から出射８れた出射
ビームＡＡ−は、集光レンズ２で集光され微小スボッ［
・Ｃを形成Ｊる。ここぐ、光ファイバ１から出射される
レーザ光は、第２図に示されるような強度分布を持つ。
−！Ｊａわら、光ファイバ１から出射されるレーザ光は
、出射ビームＡＡ”の外周部分に、づなわち貞線で示゛
す′ＢＥ３−にまで弱いながらも拡かっχ分イＦｉ Ｌ
）ている。
、出射ビームＡＡ”の外周部分に、づなわち貞線で示゛
す′ＢＥ３−にまで弱いながらも拡かっχ分イＦｉ Ｌ
）ている。
このため従来のレーザ加工機においては、光ファイバ′
１から出射されるレーザ光の一部かホルダ３の一部にＬ
ｔ ＤＪ ８れる。このことは、大出力レーザ光を光フ
ァイバで伝送りる場合に特に弊害をもたらり。１なわち
、そのようなＳ合には、ホルダ３に照射されるレーザ光
のパワーも比例して大きくなり、そのためにホルタ部分
の温度上列をもたらし、その結果ホルダ部分の破損ある
いは光ファイバの破損を生じさせるという欠点があった
。
１から出射されるレーザ光の一部かホルダ３の一部にＬ
ｔ ＤＪ ８れる。このことは、大出力レーザ光を光フ
ァイバで伝送りる場合に特に弊害をもたらり。１なわち
、そのようなＳ合には、ホルダ３に照射されるレーザ光
のパワーも比例して大きくなり、そのためにホルタ部分
の温度上列をもたらし、その結果ホルダ部分の破損ある
いは光ファイバの破損を生じさせるという欠点があった
。
発明の目的
この発明は上述された欠点を解消するためになされたも
のであり、その主たる目的は、伝送路から出射されるレ
ーザ光の出射角度を小さくすることによってレーザ光が
ホルダに照射されるのを防止し得るレーザ加工機を提供
することである。
のであり、その主たる目的は、伝送路から出射されるレ
ーザ光の出射角度を小さくすることによってレーザ光が
ホルダに照射されるのを防止し得るレーザ加工機を提供
することである。
この発明に従ったレーザ加工機のレーザ光の伝送路の出
射端部は、出射端に近付くほどその径が次第に大きくな
るようにされた反射面によって層定される。この構成に
よって、上述の目的が達成され骨る。
射端部は、出射端に近付くほどその径が次第に大きくな
るようにされた反射面によって層定される。この構成に
よって、上述の目的が達成され骨る。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかと
なろう。
面を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかと
なろう。
実施例の説明
！！３図は、この発明に従ったレーザ加工機のレーザ光
出射端部分の一例を模式的に示す図である。
出射端部分の一例を模式的に示す図である。
光ファイバ１および集光レンズ２は、第１因に示６、−
９ｌ／−、、ｊ０１工。−ａｓ、、＊＊、＝ｍｅ ’よ
うに、ホルダ３によって保持される。第３図に示すこの
発明に従ったレーザ加工機の出射端部と、第１図に示す
従来のレーザ加工機の出射端部との構成上の相違は、以
下の点にある。すなわち、第３図に示す実施例では、光
ファイバ１の出射端に中空筒体４が配置される。この中
空筒体４は、高反射率の内面５を持ち、この内面５は光
ファイバ１から出射されるレーザ光の伝送路を構成する
。
９ｌ／−、、ｊ０１工。−ａｓ、、＊＊、＝ｍｅ ’よ
うに、ホルダ３によって保持される。第３図に示すこの
発明に従ったレーザ加工機の出射端部と、第１図に示す
従来のレーザ加工機の出射端部との構成上の相違は、以
下の点にある。すなわち、第３図に示す実施例では、光
ファイバ１の出射端に中空筒体４が配置される。この中
空筒体４は、高反射率の内面５を持ち、この内面５は光
ファイバ１から出射されるレーザ光の伝送路を構成する
。
中空筒体４の内面５は、レーザ光を受入れる入口部の径
よりもレーザ光を送り出す出口部の径の方が大きくされ
る。こうして、レーザ光の伝送路の出射端部は、出射端
に近付くほどその径が次第に大きくなるようにされた反
射面５によって規定される。したがって、光ファイバ１
によって伝送されたレーザ光は、まず中空筒体４の反射
面５内を通過し、その後集光レンズ２で集光され微小ス
ポットＣ′を形成する。光ファイバ１から出射されたレ
ーザ光が中空筒体４の反射面５を通過することによって
、第１図においては集光しきれずにホルダ３の一部分に
照射されたレーザ光部分ＢＢ”も集光レンズ２に集光さ
れる。
よりもレーザ光を送り出す出口部の径の方が大きくされ
る。こうして、レーザ光の伝送路の出射端部は、出射端
に近付くほどその径が次第に大きくなるようにされた反
射面５によって規定される。したがって、光ファイバ１
によって伝送されたレーザ光は、まず中空筒体４の反射
面５内を通過し、その後集光レンズ２で集光され微小ス
ポットＣ′を形成する。光ファイバ１から出射されたレ
ーザ光が中空筒体４の反射面５を通過することによって
、第１図においては集光しきれずにホルダ３の一部分に
照射されたレーザ光部分ＢＢ”も集光レンズ２に集光さ
れる。
第４図は、第３図のレーザ加工機の出射端部に形成され
た反射面５と光ファイバから出射されたレーザ光の光路
との関係を、幾伺学的に示した図である。今ここで、中
空筒体４の反射面５の入口部の径をａｌ、出口部の径を
８２とし、光ファイバ１の屈折率をｎ、中空筒体４の反
射面５内の屈折率をｎＱとする。そして、光ファイバ１
から出射角度θで出射されたレーザ光が、中空筒体４の
反射面５によって反射され、最終的に出射角度θでレー
ザ光伝送路の出射端から出射されたとすると、以下の関
係式が得られる。
た反射面５と光ファイバから出射されたレーザ光の光路
との関係を、幾伺学的に示した図である。今ここで、中
空筒体４の反射面５の入口部の径をａｌ、出口部の径を
８２とし、光ファイバ１の屈折率をｎ、中空筒体４の反
射面５内の屈折率をｎＱとする。そして、光ファイバ１
から出射角度θで出射されたレーザ光が、中空筒体４の
反射面５によって反射され、最終的に出射角度θでレー
ザ光伝送路の出射端から出射されたとすると、以下の関
係式が得られる。
ｎａ、 ｓｉｎθ−、ｎ （、ａ ２−ｓｉｎθ′・・
・■ここで、中空筒体４の反射面５内が空気とすれば、
ｎ Ｑ ＃１であるので、以下の式が得られる。
・■ここで、中空筒体４の反射面５内が空気とすれば、
ｎ Ｑ ＃１であるので、以下の式が得られる。
θ−−ｓｉｎ −’ （ｎ −ａ 、 ／ａ ２−ｓｉ
ｎθ）・・・■゛この関係式かられかるように、中空筒
体４の反射面５のテーバ度が大きいほど、すなわち出口
部の径ａ２を入口部の径ａ、よりも大きくずればするほ
ど、出射角度θ′の値はθよりも小さくなる。
ｎθ）・・・■゛この関係式かられかるように、中空筒
体４の反射面５のテーバ度が大きいほど、すなわち出口
部の径ａ２を入口部の径ａ、よりも大きくずればするほ
ど、出射角度θ′の値はθよりも小さくなる。
なお、中空筒体４の内面５を高反射率の反射面とするた
めに、たとえば工の内面は鏡面状態の金、銀、銅または
アルミニウムで構成される。この場合、中空筒体４を上
述の材料がら作ってもよく、あるいは中空筒体４の内面
を、蒸着、スパッタ法などの方法によって上述材料をコ
ーティングしたものであってもよい。
めに、たとえば工の内面は鏡面状態の金、銀、銅または
アルミニウムで構成される。この場合、中空筒体４を上
述の材料がら作ってもよく、あるいは中空筒体４の内面
を、蒸着、スパッタ法などの方法によって上述材料をコ
ーティングしたものであってもよい。
なお、光ファイバ１によって伝送されるレーザ光として
は、たとえばＹＡＧレーザ光またはアルゴンガスレーザ
光が用いられ、光ファイバ１としては、たとえば石英ガ
ラスファイバが用いられる。
は、たとえばＹＡＧレーザ光またはアルゴンガスレーザ
光が用いられ、光ファイバ１としては、たとえば石英ガ
ラスファイバが用いられる。
あいは、レーザ光としてＣＯ２レーザ光が用いられ、光
ファイバとして、ＫＲ８−５などのタリウムハライド、
Ａ（ＪＣＩＬおよびＡＱ Ｂｒなどの銀ハライド、また
はＣ３３ｒなどのアルカリハライドからなる結晶質ファ
イバが用いられる。
ファイバとして、ＫＲ８−５などのタリウムハライド、
Ａ（ＪＣＩＬおよびＡＱ Ｂｒなどの銀ハライド、また
はＣ３３ｒなどのアルカリハライドからなる結晶質ファ
イバが用いられる。
上述の実施例では、レーザ光伝送路の出射端部の反射面
は、光ファイバの出射端に配Ｗされる中空筒体の内面に
よって構成されたが、その代わりに、出射端に近付くほ
どその径が次第に大きくなるようにされた円錐状のファ
イバを用いてもよい。
は、光ファイバの出射端に配Ｗされる中空筒体の内面に
よって構成されたが、その代わりに、出射端に近付くほ
どその径が次第に大きくなるようにされた円錐状のファ
イバを用いてもよい。
宜ＪＪＬ−二り
光ファイバとして直径０．７ｒｍｍ、長さ２０ｍのステ
ップインデックス型ファイバを用い、その先端に、へロ
怪０．７５ｍｍ、出ロ径１．５＋ｕ＋で内面に金をコー
ティングした円筒を光ファイバの光軸と合わゼて取付け
た。
ップインデックス型ファイバを用い、その先端に、へロ
怪０．７５ｍｍ、出ロ径１．５＋ｕ＋で内面に金をコー
ティングした円筒を光ファイバの光軸と合わゼて取付け
た。
レーザとして最大２００Ｗまでの出力が可能なＹＡＧレ
ーザを用い、シー１Ｆ光の伝送を行なっＩこ。
ーザを用い、シー１Ｆ光の伝送を行なっＩこ。
そして、ファイバ先端からのレーザビームをアクリル板
に照射し、それによって間口となった孔の大ぎざとファ
イバおよびアクリル板間の位置とによりビームの拡がり
角を算出した。
に照射し、それによって間口となった孔の大ぎざとファ
イバおよびアクリル板間の位置とによりビームの拡がり
角を算出した。
測定の結果、光ファイバのレーザビームの拡がり角が３
０″の状態において、光）１イバの先端に、上記の円筒
を取付けた場合、その先端からのレーザビームの拡がり
角は２２−２５°と狭くなりた。
０″の状態において、光）１イバの先端に、上記の円筒
を取付けた場合、その先端からのレーザビームの拡がり
角は２２−２５°と狭くなりた。
また、上記の条件で、ファイバ先端に集光レン ミズの
よびファイバホルタ部どを取付Ｃブ、その後ＹＡＧレー
ザ光の伝送を行なってレーザ光をファイバ端から出射さ
せた。高出力レーザ光を伝送する場合、あるいは長時間
連続してレーザ光を伝送する場合、第１図に示された従
来のレーザ加工機のレーザ光出射端部構造を採用すると
、ファイバホルダ部分の温度上昇が生じた。具体的には
、２００ＷのＹＡＧレーザ光を３０分間連続して伝送し
た場合、ファイバホルダ部は１２０℃の高温になった。
よびファイバホルタ部どを取付Ｃブ、その後ＹＡＧレー
ザ光の伝送を行なってレーザ光をファイバ端から出射さ
せた。高出力レーザ光を伝送する場合、あるいは長時間
連続してレーザ光を伝送する場合、第１図に示された従
来のレーザ加工機のレーザ光出射端部構造を採用すると
、ファイバホルダ部分の温度上昇が生じた。具体的には
、２００ＷのＹＡＧレーザ光を３０分間連続して伝送し
た場合、ファイバホルダ部は１２０℃の高温になった。
一方、第３図に示されるこの発明に従ったレーザ加工機
のレーザ光出射端部構造を採用して同一条件で実験を１
１なったところ、ファイバホルタ部の温度上昇は４０’
ＣＩ！！度に留まり安定して使用することができた。
のレーザ光出射端部構造を採用して同一条件で実験を１
１なったところ、ファイバホルタ部の温度上昇は４０’
ＣＩ！！度に留まり安定して使用することができた。
実施例 ２
光ファイバとして直径０．５ＩＩＩ１１１長さ２Ｉｌｌ
のＫＲ８−５フ１イバを用い、その先端に、入口径１゜
１ｍｍ、出口径１．７Ｉｌｌｍで内面に金をコーティン
グした円筒を光ファイバの光軸と合わせて取付けた。
のＫＲ８−５フ１イバを用い、その先端に、入口径１゜
１ｍｍ、出口径１．７Ｉｌｌｍで内面に金をコーティン
グした円筒を光ファイバの光軸と合わせて取付けた。
そして、５０ＷのＣＯ２レーザ光を伝送し、実施例１と
同様に光ファイバからのレーザビームの拡がり角を測定
した。
同様に光ファイバからのレーザビームの拡がり角を測定
した。
上記の円筒を取付けない状態においてファイバからの拡
がり角が４０’であったのが、円筒を、取付は同一条件
でファイバからの拡がり角を測定した結果、拡がり角は
３２°と狭（なった。
がり角が４０’であったのが、円筒を、取付は同一条件
でファイバからの拡がり角を測定した結果、拡がり角は
３２°と狭（なった。
集光レンズおよびファイバホルダを取付Ｃ）、Ｃ０２レ
ーザ光庖連続して伝送した場合、また、５００ＷのＹ
Ａ Ｇ Ｌ＝−ザ光を３０分間連続して伝送した場合、
第１図に示される従来の出射端部構造を採用するとファ
イバホルダ部は約１３０℃まで温度上昇した。一方、第
３図に示すこの発明に従ったレーザ加工機のレーザ光出
射端部構造を採用して同一条件で実験を行なったところ
、ファイバホルダ部の温度上昇は５０℃程度に留まり安
定してレーザ光の伝送を行なうことができた。
ーザ光庖連続して伝送した場合、また、５００ＷのＹ
Ａ Ｇ Ｌ＝−ザ光を３０分間連続して伝送した場合、
第１図に示される従来の出射端部構造を採用するとファ
イバホルダ部は約１３０℃まで温度上昇した。一方、第
３図に示すこの発明に従ったレーザ加工機のレーザ光出
射端部構造を採用して同一条件で実験を行なったところ
、ファイバホルダ部の温度上昇は５０℃程度に留まり安
定してレーザ光の伝送を行なうことができた。
発明の効果
以上のように、この発明によれば、レーザ光の伝送路の
出射端部な、出射端に近付くほどその径が次第に大きく
なるようにされた反射面によって蜆定するので、伝送路
から出４されるレーザ光の出射角を小さくすることかで
きる。したがって、漏れレーザ光によるホルダの温度上
昇およびこのホルダの温度上針によって生ずるファイバ
の破損を効果的に防止することができる。
出射端部な、出射端に近付くほどその径が次第に大きく
なるようにされた反射面によって蜆定するので、伝送路
から出４されるレーザ光の出射角を小さくすることかで
きる。したがって、漏れレーザ光によるホルダの温度上
昇およびこのホルダの温度上針によって生ずるファイバ
の破損を効果的に防止することができる。
また、レーザ光の出射角を小さくすることができるので
、突先レンズ径を−小さくすることができ、その結果レ
ー＋ｙ光の伝送路の出射端部構造を小形化することがで
きる。
、突先レンズ径を−小さくすることができ、その結果レ
ー＋ｙ光の伝送路の出射端部構造を小形化することがで
きる。
第１図は、従来のレーザ加工機のレーザ光出射部分を模
式的に示す側面断面図である。第２図は、光ファイバか
ら出射されるレーザ光の強度分布を示づ図である。第３
図は、この発明に従ったレーザ加工様のレーザ光出射端
部分の一例を模式的に示す図である。第４図は、第３図
のレーザ加工機の出射端部に形成された反射面と光７戸
−ｆバから出射されたシー１ｆ光の光路との関係を幾何
学的に示Ｊ図である。 図において、１は光ファイバ、２は電光レンズ、３はホ
ルダ、４は中空筒体、５は反射面を示す。
式的に示す側面断面図である。第２図は、光ファイバか
ら出射されるレーザ光の強度分布を示づ図である。第３
図は、この発明に従ったレーザ加工様のレーザ光出射端
部分の一例を模式的に示す図である。第４図は、第３図
のレーザ加工機の出射端部に形成された反射面と光７戸
−ｆバから出射されたシー１ｆ光の光路との関係を幾何
学的に示Ｊ図である。 図において、１は光ファイバ、２は電光レンズ、３はホ
ルダ、４は中空筒体、５は反射面を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 光ファイバによって伝送されその出射端から出
射したレーザ光を、集束して被加工物に照射するレーザ
加工機において、 前記レーザ光の伝送路の出射端部は、出射端に近付くほ
どその径が次第に大きくなるようにされた反射曲によっ
て規定される、レーザ加工機。 （２） 龍配反側面は、前記光ファイバの出射端に配置
される中空筒体の内面に−一つて構成される、特許請求
の範囲第１項記載のレーザ加工機。 〈３） 前記中空筒体の内面は、鏡面状態の金、銀、６
目またはアルミニウムで構成される、特許請求の範ｆａ
ｎ第２項記載のレーザ加工機。 ′（４） 前記レーザ
光としてＹＡＧレーザ光またはアルゴンガスレーザ光を
用い、前記光ファイバとして石英ガラスファイバを用い
る、特許請求の範囲第１項ないし第３１１１のいずれか
に記載のレーザ加工機。 （５） 前記レーザ光とし一′Ｃ’ ｃ ｏ□レーザ光
を用い、前記光ファイバとしで、Ｋ ＲＳ５などのタリ
ウムハライド、ＡｇＣＡおよびＡｇＳｒなどの銀ハライ
ド、またはＣｓ１３ｒなどのアルカリハライドからなる
結晶質ファイ′バを用いる、特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載のレーザ加工１ａ０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145583A JPS603604A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | レ−ザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145583A JPS603604A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | レ−ザ加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603604A true JPS603604A (ja) | 1985-01-10 |
Family
ID=14561657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11145583A Pending JPS603604A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | レ−ザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603604A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2285523A2 (en) * | 2008-05-15 | 2011-02-23 | Lockheed Martin Corporation | Hollow core waveguide for laser generation of ultrasonic waves |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP11145583A patent/JPS603604A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2285523A2 (en) * | 2008-05-15 | 2011-02-23 | Lockheed Martin Corporation | Hollow core waveguide for laser generation of ultrasonic waves |
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