JPS63118103A - Optical fiber cable for energy transmission - Google Patents

Optical fiber cable for energy transmission

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Publication number
JPS63118103A
JPS63118103A JP61264515A JP26451586A JPS63118103A JP S63118103 A JPS63118103 A JP S63118103A JP 61264515 A JP61264515 A JP 61264515A JP 26451586 A JP26451586 A JP 26451586A JP S63118103 A JPS63118103 A JP S63118103A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
holding member
holding
energy transmission
optical
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
Application number
JP61264515A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadahiro Fukui
福井 忠弘
Fumikazu Tateishi
立石 文和
Kazuhiro Kayashima
一弘 萱嶋
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS63118103A publication Critical patent/JPS63118103A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To allow a holding member to follow up the elongation of an optical fiber at the time of energy transmission and to prevent unreasonable stress from being applied to the optical fiber by holding an optical fiber cable integrally and making one end side movable together with a holding means. CONSTITUTION:The optical fiber 5 is inserted into a thin metallic tube 8 and both end parts 5a and 5b are held by holding members 9 and 10. The holding member 9 which holds the side of the incidence end 5a of the optical fiber 5 is fixed partially to the metallic tube 8 and the optical fiber 5 is held elastically with specific spring pressure by a pressure member 9a, springs 11a and 11b, and screws 12a and 12b. The holding member 10 also holds the periphery of the projection end 5b of the optical fiber 5 elastically by a pressure member 10a, etc., similarly, but one end of the holding member 10 is a bearing part 10b and easily movable in the axial directions of the optical fiber 5 through a bearing 15 and a slide bearing 16. Consequently, the holding member 10 is made to follow up the thermal expansion of the optical fiber without any trouble.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、炭酸ガスレーザー加工機などに用いられるよ
うな高いエネルギー伝送を必要とする、光フアイバ一方
式のエネルギー伝送路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a fiber-optic energy transmission path that requires high energy transmission, such as those used in carbon dioxide laser processing machines.

従来の技術 現在、金属・樹脂など工業材料の切断やその他加工など
にレーザー加工機が普及している。
BACKGROUND OF THE INVENTION Laser processing machines are currently in widespread use for cutting industrial materials such as metals and resins, and for other processing.

このレーザー加工機の、特に炭酸ガスレーザー加工機に
於いては、レーザー光源から作業位置にまでレーザー光
を導く方式として複数枚の鏡を利用してレーザー光を反
射させながら目的の位置に光を導く方式のいわゆるミラ
ー関節方式の導光路が用いられてきた。
Laser processing machines, especially carbon dioxide laser processing machines, use multiple mirrors to guide the laser light from the laser light source to the working position, reflecting the laser light and directing the light to the target position. A so-called mirror joint type light guiding path has been used.

一方、最近になって炭酸ガスレーザーメスの分野ではそ
の操作性の良さなどの利点から炭酸ガスレーザー光の導
光路として光ファイバーを用いた方式のものが普及しつ
つある。
On the other hand, recently, in the field of carbon dioxide laser scalpels, systems using optical fibers as light guide paths for carbon dioxide laser light have become popular due to their ease of use and other advantages.

レーザー加工機の分野に於いても、現在需要が高まりつ
つある三次元加工などに容易に対応できる可能性のある
事などから光ファイバ一方式り導光路が望まれているが
現在のところそのような導光路は得られていない。
In the field of laser processing machines, a one-way optical fiber light guide path is desired as it may be able to easily handle three-dimensional processing, which is currently in increasing demand. A suitable light guide path has not been obtained.

発明が解決しようとする問題点 炭酸ガスレーザーメスなどに用いられる元フ7イバーは
、その伝送エネルギーもsoW程度であるが、レーザー
加工機などでは扱うエネルギーも5ooWから1KW以
上にまでなり、このような高いエネルギーを光ファイバ
ーが伝送した場合には光ファイバーの内部損失などによ
り光ファイバーの発熱とともに熱膨張による光ファイバ
ーの伸びが発生する。
Problems that the invention aims to solve The transmission energy of original fibers used in carbon dioxide laser scalpels, etc. is about soW, but in laser processing machines, etc., the energy handled ranges from 5ooW to more than 1KW. When an optical fiber transmits high energy, the optical fiber generates heat due to internal loss of the optical fiber, and the optical fiber stretches due to thermal expansion.

こうした光ファイバーの伸びに対して、光ファイバーの
両端付近を保持部材等で固定してしまうと、光ファイバ
ーの伸びを規制することになるので、光ファイバーに無
理な応力が加わるため、光ファイバーが破損してしまっ
たり、エネルギー伝送時に焼損したシする危険性がある
If you fix the optical fiber near both ends with a holding member, etc., the elongation of the optical fiber will be restricted, and unreasonable stress will be applied to the optical fiber, resulting in damage to the optical fiber. , there is a risk of burnout during energy transmission.

こうした問題に対し、従来は例えば、特開昭57−10
4778号公報に示すように光ファイバーのどちらか一
端はフリーにし、光軸方向に自由に伸縮できるようにし
、光ファイバーに無理な応力が加わらないようにしたも
のがある。
Conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-10
As shown in Japanese Patent No. 4778, one end of an optical fiber is left free so that it can freely expand and contract in the direction of the optical axis, so that no undue stress is applied to the optical fiber.

しかし、こうした方法は、光ファイバーに機械的な応力
が加わらないという点に対しては有効であるが、特にレ
ーザー加工機など高いエネルギーを伝送しなければなら
ない光ファイバーに対しては、最も発熱しやすい端面部
分が何の冷却手段も講じる事ができないため高出力のエ
ネルギー伝送路を得る事はできなかった。
However, although these methods are effective in that no mechanical stress is applied to the optical fiber, they are particularly useful for optical fibers that must transmit high energy, such as in laser processing machines, where the end face, which is most likely to generate heat, is It was not possible to obtain a high-output energy transmission line because the parts could not be cooled in any way.

問題点を解決するための手段 こうした従来の問題点に対し、本発明では、光ファイバ
ーは両端面ともに金属等の熱伝導性の良好な材料で保持
し、しかもエネルギー伝送時の光ファイバーの伸びに保
持部材が追従することにより、光ファイバーに無理な応
力が加わらないようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve these conventional problems, in the present invention, both end faces of the optical fiber are held by a material with good thermal conductivity such as metal, and a holding member is used to prevent the elongation of the optical fiber during energy transmission. This prevents excessive stress from being applied to the optical fiber.

作  用 本発明に於いては、光ファイバーのいずれか一端は、保
持部材により光ファイバーを収納する光ケーブルに固定
されているが、他端側はエネルギー伝送に伴い伸縮する
光ファイバーに追従可能に構成された保持部材により保
持されているためにこの保持部材によシ発熱しやすい光
ファイバーの端面近傍を常に冷却することができるよう
にしたものである。
Function In the present invention, one end of the optical fiber is fixed to the optical cable housing the optical fiber by a holding member, and the other end is provided with a holding member configured to follow the optical fiber as it expands and contracts as energy is transmitted. Since the optical fiber is held by a member, the vicinity of the end face of the optical fiber, which tends to generate heat due to the holding member, can be constantly cooled.

実施例 以下、本発明の一実施例を示した第1図から第4図につ
いて説明する。第1図は、本発明による光フアイバ一方
式の炭酸ガスレーザー加工機の概略図である。
EXAMPLE Hereinafter, FIGS. 1 to 4, which show an example of the present invention, will be explained. FIG. 1 is a schematic diagram of an optical fiber one-type carbon dioxide laser processing machine according to the present invention.

炭酸ガスレーザー発振器1から出射されたレーザー光2
は集光レンズ3により絞られ、光ケーブル4に収納され
た光ファイバー6の端面6aに入射し、光ファイバー6
を伝送し、端面5bから出射する。さらにレーザー光2
は、光ケーブル4内て収納されたレンズ6により絞られ
被加工物7に照射されここで所定の加工が行われる。
Laser light 2 emitted from carbon dioxide laser oscillator 1
is condensed by the condensing lens 3, enters the end face 6a of the optical fiber 6 housed in the optical cable 4, and the optical fiber 6
is transmitted and emitted from the end face 5b. Furthermore, laser light 2
The light is focused by a lens 6 housed within the optical cable 4 and irradiated onto the workpiece 7, where a predetermined process is performed.

このような炭酸ガスレーザー加工機において、光ケーブ
ルをX−Yテーブルや多関節ロボットなどと接続するこ
とにより二次元あるいは三次元の加工を行うものである
In such a carbon dioxide laser processing machine, two-dimensional or three-dimensional processing is performed by connecting an optical cable to an X-Y table, an articulated robot, or the like.

ここで、第2図及び第3図により、本発明による光ケー
ブルについて詳細に説明する。
Here, the optical cable according to the present invention will be explained in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

光ファイバー5は、ステンレス等の薄肉の金属チューブ
8に挿入され、その両端部5a、5bは、保持部材9,
1Qに保持されている。光ファイバー6の入射端5a側
を保持する保持部材9は、その一部を金属チューブ8に
固定され第3図に示すように、押え部材9a、バネ11
 a 、 1 l b、ネジ12a 、 12bにより
光ファイバー6を所定のバネ圧で弾性的に保持する構造
となっている。また、保持部材9はホルダー13にネジ
14で固定されている。
The optical fiber 5 is inserted into a thin metal tube 8 made of stainless steel or the like, and both ends 5a and 5b are connected to a holding member 9,
It is held in 1Q. The holding member 9 that holds the incident end 5a side of the optical fiber 6 is partially fixed to the metal tube 8, and as shown in FIG.
The optical fiber 6 is elastically held by screws 12a and 12b with a predetermined spring pressure. Further, the holding member 9 is fixed to the holder 13 with screws 14.

一方、保持部材10も同様に押え部材10 aなどによ
り光ファイバー5の出射端5b近傍を弾性的に保持する
構造となっているが、保持部材10の一端は軸受は部1
0bとなっており、金属チューブ8に固定された軸受け
16及びスライドベアリング16により光ファイバー6
の軸方向に容易に移動可能になっているっ 17は、ウィンドーで押えネジ18によりホルダー13
に固定されている。19は、保護ケーブルで一端をホル
ダー13にネジ20で固定され、もう一端はレンズ21
を保持するレンズホルダー22にネジ23で固定されて
いる。24はレンズ21の押えネジ、25は軸受け16
の固定ネジである。
On the other hand, the holding member 10 also has a structure in which the vicinity of the output end 5b of the optical fiber 5 is elastically held by a holding member 10a, etc., but one end of the holding member 10 is
0b, and the optical fiber 6 is connected by a bearing 16 and a slide bearing 16 fixed to the metal tube 8.
The holder 13 can be easily moved in the axial direction of the window by means of a holding screw 18.
Fixed. 19 is a protective cable, one end of which is fixed to the holder 13 with a screw 20, and the other end of which is fixed to the lens 21.
It is fixed with screws 23 to a lens holder 22 that holds the lens. 24 is a screw holding the lens 21, 25 is a bearing 16
This is the fixing screw.

本発明による光ケーブルは、上述したような構成であり
レーザー発振機1から出射され、レンズ3で集光された
レーザー光2は、光ファイバー6の入射端6aに入射す
る。さらにレーザー光2は、光フアイバ−5内部を伝搬
し、出射端6bから出射し、レンズ21により集光され
て目的の被加工物に照射され所定の加工が行われる。
The optical cable according to the present invention has the above-described configuration, and the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 and focused by the lens 3 enters the input end 6a of the optical fiber 6. Further, the laser beam 2 propagates inside the optical fiber 5, is emitted from the output end 6b, is focused by the lens 21, and is irradiated onto the target workpiece to perform a predetermined process.

この時、光ファイバー5は、エネルギー伝送に伴い、内
部損失等による発熱から特に光軸方向に熱膨張を生じる
。ここで、光ファイバー5の出射端5bは、スライドベ
アリング16によシ保持部材1oとともに光軸方向に移
動可能に構成されているので光ファイバー6の熱膨張に
対しても保持部材1oは容易に追従することができるの
で、光ファイバー6に機械的な無理な応力が加わること
はない。
At this time, the optical fiber 5 undergoes thermal expansion particularly in the optical axis direction due to heat generation due to internal loss and the like as energy is transmitted. Here, since the output end 5b of the optical fiber 5 is configured to be movable in the optical axis direction together with the holding member 1o by the slide bearing 16, the holding member 1o easily follows thermal expansion of the optical fiber 6. Therefore, no excessive mechanical stress is applied to the optical fiber 6.

まだ、高いエネルギー伝送により最も発熱しやすい光フ
ァイバー6の両端面sa、6bは、常に熱伝導性のよい
材料で構成された保持部材9,10により保持されてい
るために、両端面5a 、 sbに発生した熱も効率的
に逃がすことができるので高いエネルギー伝送時にも光
ファイバー5が溶融するようなことがない。
However, both end faces sa and 6b of the optical fiber 6, which are most likely to generate heat due to high energy transmission, are always held by holding members 9 and 10 made of a material with good thermal conductivity. Since the generated heat can also be efficiently dissipated, the optical fiber 5 will not melt even during high energy transmission.

第4図は、本発明の他の実施例を示しだものであり、こ
れについて説明すると、保持部材9の外周には溝9bが
構成され、更にその一部には保獲ケーブル19に通じる
穴9cが構成されている。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. To explain this, a groove 9b is formed on the outer periphery of the holding member 9, and a hole leading to the capture cable 19 is formed in a part of the groove 9b. 9c is configured.

ホルダー13には保持部材9の溝9bに通じる穴13a
が形成されている。
The holder 13 has a hole 13a communicating with the groove 9b of the holding member 9.
is formed.

一方保持部材10には、ベローズ26の一端が固定され
、ベローズ26のもう一端はレンズホルダー22の内面
に固定されている。さらにレンズホルダー22には穴2
2aが、また軸受け15にも穴15aがそれぞれ形成さ
れている。
On the other hand, one end of a bellows 26 is fixed to the holding member 10, and the other end of the bellows 26 is fixed to the inner surface of the lens holder 22. Furthermore, the lens holder 22 has a hole 2.
2a and a hole 15a is formed in the bearing 15, respectively.

第4図に示した光ケーブルは上述の構成になっており、
ここでホルダー13の穴13aから矢印のように冷却流
体を流すことにより、保持部材9゜10、及び金属チュ
ーブ8が冷却されるので光ファイバー5をほぼ全長にわ
たって効率的に冷却することができる。ベローズ26は
、バネ定数の小さなものを使用することにより、光ファ
イバーの熱膨張に対して支障なく保持部材1oを追従さ
せることができる。
The optical cable shown in Figure 4 has the above-mentioned configuration,
By flowing the cooling fluid from the hole 13a of the holder 13 in the direction of the arrow, the holding members 9 and 10 and the metal tube 8 are cooled, so that the optical fiber 5 can be efficiently cooled over almost its entire length. By using a bellows 26 with a small spring constant, the holding member 1o can be made to follow the thermal expansion of the optical fiber without any problem.

発明の効果 上述したように、本発明によれば光ファイバーの両端面
を保持する保持部材のいずれか一方を光ファイバーの熱
膨張に追従するよう構成したことにより、光ファイバー
に無理な応力等を加える事なく、エネルギー伝送時に最
も発熱しやすい光フ7・イバーの両端面付近を効率的に
冷却することができるものである。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, one of the holding members that hold both end faces of the optical fiber is configured to follow the thermal expansion of the optical fiber, thereby eliminating the need to apply unreasonable stress to the optical fiber. , it is possible to efficiently cool the vicinity of both end faces of the optical fiber, where heat is most likely to be generated during energy transmission.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例におけるエネルギー伝送用
光ファイバーケーブルを用いた炭酸ガスレーザー加工機
の概略図、第2図は、同光ファイバーケーブルの断面図
、第3図は、同光ファイバーケーブルの保持部材の分解
斜視図、第4図は、本発明の他の実施例におけるエネル
ギー伝送用光ファイバーケーブルの断面図である。 6・・・・・・光ファイバー、8・・・・・・金属チュ
ーブ、9.10・・・・・・保持部材、16・・・・・
・軸受け、16・・・・・・スライドベアリング。
Fig. 1 is a schematic diagram of a carbon dioxide laser processing machine using an optical fiber cable for energy transmission according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the optical fiber cable, and Fig. 3 is a cross-sectional view of the optical fiber cable. FIG. 4, which is an exploded perspective view of the holding member, is a sectional view of an optical fiber cable for energy transmission in another embodiment of the present invention. 6... Optical fiber, 8... Metal tube, 9.10... Holding member, 16...
・Bearing, 16...Slide bearing.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)炭酸ガスレーザー光線等のエネルギー光線を伝送
する光ファイバーの両端部を保持する保持手段を設け、
前記光ファイバーのいずれか一端は、前記保持手段によ
り前記光ファイバーを収納する光ファイバーケーブルと
一体的に保持され、他端側は、前記保持手段と共に移動
可能に構成したエネルギー伝送用光ファイバーケーブル
(1) Providing a holding means for holding both ends of an optical fiber that transmits an energy beam such as a carbon dioxide laser beam,
An optical fiber cable for energy transmission, wherein one end of the optical fiber is integrally held by the holding means with an optical fiber cable housing the optical fiber, and the other end is movable together with the holding means.
(2)光ケーブルに、少なくとも保持部材を冷却する冷
却手段を備えた特許請求の範囲第1項記載のエネルギー
伝送用光ファイバーケーブル。
(2) The optical fiber cable for energy transmission according to claim 1, wherein the optical cable is provided with a cooling means for cooling at least the holding member.
JP61264515A 1986-11-06 1986-11-06 Optical fiber cable for energy transmission Pending JPS63118103A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0363604A (en) * 1989-08-01 1991-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser probe
JP2008508556A (en) * 2004-07-27 2008-03-21 ルミテックス, インコーポレイテッド Flat fiber optic emitter

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