(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ共振器と、前記レーザ共振器から出射されたレーザビームを光ファイバに入射させるよう光ファイバを接続するための光ファイバ接続部と、前記レーザ共振器と前記光ファイバ接続部とを覆い隔壁に光ファイバを通すファイバ出口を有した保護筐体とを備え、光ファイバの一端を前記保護筐体内部にある前記光ファイバ接続部に接続し、前記光ファイバを前記ファイバ出口に通し、前記保護筐体の外部にある前記光ファイバの他端から出射されるレーザビームにより加工を行うレーザ加工機において、
前記光ファイバが前記ファイバ出口を通過したかどうかを検出するファイバ通過検出手段と、このファイバ通過検出手段から出力された検出信号に基きレーザ出力に関する制御またはアラーム出力を行うレーザ制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記光ファイバ検出手段は、前記ファイバ出口に前記光ファイバを通す貫通開口部を有し前記光ファイバの表面を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
貫通開口部に扉を設けたことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
光ファイバは表面を金属製の保護管で覆われているとともに、ファイバ通過検出手段は金属検出センサであることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載のレーザ加工機。
【請求項５】
貫通開口部に非金属材から成り光ファイバをガイドする筒状のガイドを備えたことを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
筒状のガイドは、光ファイバが貫通している状態では保護筐体内外の密閉性を保つ構成となっていることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、レーザ制御手段が光ファイバへのレーザビームの入射の入切を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のレーザ加工機。
【請求項８】
ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、レーザ制御手段がレーザ発振の入切を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のレーザ加工機。
【請求項９】
レーザ共振器内部に設けられレーザ共振を停止する内部シャッタと保護筺体内部のレーザ共振器から光ファイバまでの光路中に設けられレーザビームを遮断する外部シャッタとを有し、ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、前記内部シャッタまたは前記外部シャッタの開閉状態の切り換えを行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ加工機、特にレーザ加工機に用いられる光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のレーザ加工機とそのレーザビーム光路とを示す概略構成図である。１は発振器本体を覆う保護筺体、２はレーザ共振器、３は部分反射ミラー、４は全反射ミラー、５は励起光源、６は励起媒体である固体素子、７は励起光源５と固体素子６とを内蔵するキャビティ（箱）、８は共振器２から出射されたレーザビーム、９は拡大レンズ、１０はコリメートレンズ、１１は内部シャッタ、１２はファイバ入射レンズ、１３は外部シャッタ、１４は反射ミラー、１５はダンパー、１６は保護筺体１に設けられたファイバ出口、１７はファイバコネクタＡ、１８はコネクタＡ取付板、１９は光ファイバであり、１９ａは光ファイバ心線、１９ｂはファイバコネクタＢ、１９ｃは保護管である。２０は加工ヘッドであり、２０ａ及び２０ｂは集光レンズである。
保護筺体１の内部における光ファイバ１９の端部の接続部すなわちコネクタＡ取付板１８とファイバ出口１６との距離は、一般的に、２００ｍｍ乃至６００ｍｍ程度のものが多い。
【０００３】
次に動作について説明する。図６の発振器において、励起光源５の励起光により固体素子６が励起され、固体素子６を挟むように設けられた部分反射ミラー３と全反射ミラー４とによりレーザ発振する。共振器２から出射されたレーザビーム８は拡大レンズ９を通過することにより広げられ、コリメートレンズ１０を通過することにより平行ビームとなり、ファイバ入射レンズ１２を通過することにより集光されレーザビーム８が光ファイバ１９へと導かれる。
全反射ミラー４と部分反射ミラー３との間には内部シャッタ１１が設けられており、レーザビーム８を共振器２から出射させたくないときには、レーザビーム８を遮断できるようになっている。
【０００４】
コリメートレンズ１０とファイバ入射レンズ１２との間には外部シャッタ１３が設けられており、保護筺体１外へレーザビーム８を出射させたくないときには、レーザビーム８を遮断できるようになっている。外部シャッタ１３はレーザビーム８を反射する反射ミラー１４とレーザビーム８を吸収し熱に変換するダンパー１５とからなっている。反射ミラー１４は可動構造になっており、位置Ａに反射ミラー１４があるときにはレーザビーム８は光ファイバ１９へ向かうが、反射ミラー１４が位置Ｂにあるときにはレーザビーム８は反射ミラー１４で反射され、ダンパー１５に至る。ダンパー１５の表面はレーザービーム吸収体で構成されており、レーザビーム８のエネルギーを熱に変換する。図には示さないがダンパー１５は吸収した熱量の放出のため水冷されている。
【０００５】
共振器２から光ファイバ１９へ導かれたレーザビーム８は，光ファイバ１９内を通過し、加工ヘッド２０に接続された側の光ファイバ１９の端面から出射される。加工ヘッド２０に導かれたレーザビーム８は集光レンズ２０ａ，２０ｂにより集光され、加工等に利用される。
【０００６】
図７は、例えば実開昭６２−１５８４０８号公報に示された、従来のレーザ加工機の光ファイバ接続部の構成図である。図７において、１７は前述のファイバコネクタＡ、１９ｂは前述のファイバコネクタＢに相当するものであり、５１は扉５２の開閉状態を検出する開閉センサ、５３はファイバコネクタＢ１９ｂの脱着を検出する脱着センサである。
【０００７】
ファイバコネクタＢ１９ｂをファイバコネクタＡ１７に接続するために扉５２を開状態にすると、扉５２の開閉状態を検出する開閉センサ５１が検出信号Ｓ１を出力する。続いて、ファイバコネクタＢ１９ｂとファイバコネクタＡ１７とを接続するとファイバコネクタＢ１９ｂの挿着を検出する脱着センサ５３が検出信号Ｓ２を出力する。検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との両方を受けた場合のみレーザ光を発光することができる。
【０００８】
図８は更に別の従来のレーザ加工機の光ファイバ接続部の構成図である。図８において、図７と同様に、１７は前述のファイバコネクタＡ、１９ｂは前述のファイバコネクタＢに相当するものであり、５２は扉、５４はファイバコネクタＢ１９ｂの挿着を検出する脱着センサである。
【０００９】
ファイバコネクタＡ１７にファイバコネクタＢ１９ｂの挿着を検出する脱着センサ５４が設けられており、ファイバコネクタＢ１９ｂがファイバコネクタＡ１７に挿着の状態では脱着センサ５４がオンして光を出力し、ファイバコネクタＢ１９ｂがファイバコネクタＡ１７から外れた状態では脱着センサ５４がオフして光出力を停止する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したとおり、従来のレーザ加工機においては、光ファイバの検出といっても、ファイバ接続部すなわち保護筺体の内部におけるファイバ端部の接続部での検出が対象であった。
しかし、実際の組立てに際しては、先に保護筺体の内部におけるファイバ端部の接続を行い、その後に保護筺体の外部への光ファイバの取り回しを行う手順の場合が多い。保護筺体のファイバ出口とコネクタＡ取付板すなわちファイバ端部の接続部との距離は一般的には２００ｍｍ乃至６００ｍｍ程度のものが多いが、そのスペースにおいて手作業で光ファイバの接続及び取り回しが行われる。
【００１１】
このため、ファイバ端部での接続自体はなされていても、その接続された光ファイバが保護筺体の所定のファイバ出口を通過・貫通していないといった場合があり、このような場合にレーザビームが誤照射されるおそれがあった。例えば光ファイバがその全長に亘って保護筺体内部に残されている場合、光ファイバの接続されていない他端部から出射されたレーザビームが、保護筺体の内部に誤照射されるおそれがあった。或いはまた、レーザ加工機を試験的に用いる場合などにおいて、接続された光ファイバが所定のファイバ出口以外のところ、例えば開放された天板部のところなどから一時的に保護筺体外部へ取り回される場合等において、やはり結果的にレーザビームが所定の被照射部以外へ誤照射されてしまう、という問題点があった。
【００１２】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、光ファイバが保護筺体に設けられた所定のファイバ出口を通過していない場合に、レーザビームが保護筺体の内外に誤って照射されるのを防ぐことができる、信頼性の高いレーザ加工機を得るものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーザ加工機は、レーザ共振器と、前記レーザ共振器から出射されたレーザビームを光ファイバに入射させるよう光ファイバを接続するための光ファイバ接続部と、前記レーザ共振器と前記光ファイバ接続部とを覆い隔壁に光ファイバを通すファイバ出口を有した保護筐体とを備え、光ファイバの一端を前記保護筐体内部にある前記光ファイバ接続部に接続し、前記光ファイバを前記ファイバ出口に通し、前記保護筐体の外部にある前記光ファイバの他端から出射されるレーザビームにより加工を行うレーザ加工機において、前記光ファイバが前記ファイバ出口を通過したかどうかを検出するファイバ通過検出手段と、このファイバ通過検出手段から出力された検出信号に基きレーザ出力に関する制御またはアラーム出力を行うレーザ制御手段とを備えたものである。
また、前記光ファイバ検出手段は、前記ファイバ出口に前記光ファイバを通す貫通開口部を有し前記光ファイバの表面を検出するものでもよい。
【００１４】
また、貫通開口部に扉を設けたものである。
【００１５】
また、光ファイバは表面を金属製の保護管で覆われているとともに、ファイバ通過検出手段は金属検出センサであるものである。
【００１６】
また、貫通開口部に非金属材から成り光ファイバをガイドする筒状のガイドを備えたものである。
【００１７】
さらに、筒状のガイドは、光ファイバが貫通している状態では保護筐体内外の密閉性を保つ構成となっているものである。
【００１８】
また、ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、レーザ制御手段が光ファイバへのレーザビームの入射の入切を行うものである。
【００１９】
また、ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、レーザ制御手段がレーザ発振の入切を行うものである。
【００２０】
また、レーザ共振器内部に設けられレーザ共振を停止する内部シャッタと保護筺体内部のレーザ共振器から光ファイバまでの光路中に設けられレーザビームを遮断する外部シャッタとを有し、ファイバ通過検出手段が出力する検出信号に基づき、前記内部シャッタまたは前記外部シャッタの開閉状態の切り換えを行うものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の第１の実施の形態によるレーザ加工機を図１を用いて説明する。
図１はこの発明の第１の実施の形態によるレーザ発振器の要部構成図である。従来の装置と異なるのはファイバ出口部の構成であり，この部分について説明する。
図１において、符号１，８，１２，１６〜１９，１９ｂのものは従来例の図面のものと同一または相当であるため説明を省略する。２４はセンサ、２５はファイバ出口１６に嵌合された貫通開口部である。２６は扉であり、蝶番に板金を付けた構造のものである。センサ２４，貫通開口部２５，扉２６によって、ファイバ通過検出手段を構成している。
【００２２】
次に動作について説明する。図１に示したファイバ出口１６には、扉２６があり、光ファイバ１９がファイバ出口１６すなわち貫通開口部２５を通過していない場合には、図１に実線で扉２６を示した状態のように自重などにより自動的に閉まる。また、貫通開口部２５をファイバ１９が通過する場合にはファイバ通過の妨げにならないように開けられる。扉２６には光ファイバ１９を検出するセンサ２４が取付けられており、光ファイバ１９が通過したとき扉２６が開き光ファイバ１９とセンサ２４とが、図１に破線で扉２６を示した状態のように当接して光ファイバ１９があることをセンサ２４が検出する。
【００２３】
また、貫通開口部２５を光ファイバ１９が通過していない場合にはセンサ２４が検出信号を出力することがなく、レーザ制御部（図示せず）によってレーザ共振を切る等の処理が行われ、結果的にレーザビームが出射されない状態とする。
【００２４】
また、扉の構成について、図１においては蝶番を用いた機構を説明したが、例えば図２に示すように、可撓性のある材質で可撓接続部２７ａを構成した扉２７とし、光ファイバ１９が貫通開口部２５を通過していない場合には自動的に閉まる構成としても良い。
【００２５】
実施の形態２．
次に、この発明の第２の実施の形態によるレーザ加工機を図３を用いて説明する。図３はこの発明の第２の実施の形態によるレーザ発振器の要部構成図である。この実施の形態では、光ファイバ１９の外表面を覆う保護管１９ｄが金属製であり、センサは金属検出センサ２８で構成されている。金属検出センサ２８としては例えば磁気センサや静電センサ等がある。
この実施の形態の場合、金属検出センサ２８の誤作動を防ぐため、扉２６を非金属材料で構成するか、または扉２６本体と金属検出センサ２８との間にスペーサを設けるようにするとよい。
【００２６】
動作としては、ファイバ出口１６すなわち貫通開口部２５をファイバ１９が通過したとき、図３に破線で扉２６を示した状態のように扉２６が開き、金属検出センサ２８で金属製の保護管１９ｄを検出することにより光ファイバ１９を検出することができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、この発明の第３の実施の形態によるレーザ加工機を図４を用いて説明する。図４はこの発明の第３の実施の形態によるレーザ発振器の要部構成図である。図４は図３に示した貫通開口部２５に非金属製である筒状のガイド２９を取り付けた構成である。非金属製である筒状のガイド２９の材質としては例えばプラスチックやガラスやセラミックやゴム等がある。
【００２８】
動作としては、ファイバ出口１６の内側、すなわち金属検出センサ２８が設けられている側に非金属製のガイド２９があるため、光ファイバ１９が通過していない場合には、図４に実線で扉２６を示した状態のように金属検出センサ２８とガイド２９とが当接することになり、金属検出センサ２８が金属製の保護筐体１の内表面を金属製の保護管１９ｄを有する光ファイバ１９と誤って検出してしまう、といったことがなくなる。
【００２９】
実施の形態４．
次に、この発明の第４の実施の形態によるレーザ加工機を図５を用いて説明する。図５はこの発明の第４の実施の形態によるレーザ発振器の要部構成図であり、図５に示したものは、図４の筒状のガイド２９の内径に光ファイバ１９とガイド２９との間にシール材３０が設けられている構造のものである。シール材３０としては、例えばゴムパッキンやＯリング等がある。この構成によりファイバ出口１６を光ファイバ１９が通過したときに保護筐体１の密閉性を保つことができる。
【００３０】
上述の第１乃至第４の実施の形態のものに関して、センサによる検出情報に基づき、例えば、光ファイバ１９の存在が確認できない場合にアラームを出すことにしてもよい。アラームとしては例えば発振器等の表示器によるメッセージや、ブザー等の音や、ライト等の点灯機器による光の点灯・点滅等、種々の方法が挙げられる。
【００３１】
また、光ファイバ１９の存在が確認できない場合に、発振（レーザ共振）を停止させることができる。発振器を停止させる方法としては、例えば、発振器本体の電源を遮断する、或いは励起光源５への入力を遮断する等がある。また、内部シャッタ１１を閉状態へ切り換えることにより、レーザ共振を止めてもよい。既に内部シャッタ１１が閉状態の場合、開信号が入力されてもセンサによって光ファイバ１９の存在が確認できるまで閉状態を維持するようにする。
【００３２】
また、光ファイバ１９の存在が確認できない場合に、発振自体を停止させることなく、代わりに、外部シャッタ１３が開状態の場合、閉状態に切り換え、また既に外部シャッタ１３が閉状態の場合、開信号が入力されてもセンサによって光ファイバ１９の存在が確認できるまで閉状態を維持するようにする。
【００３３】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明によれば、光ファイバが保護筺体の所定の貫通開口部を貫通していない場合に、レーザビームが保護筺体の内外に誤って照射するのを防ぐことができ、信頼性の高いレーザ加工機を得られる、という効果を奏する。
【００３４】
また、光ファイバの検出も、光ファイバの表面にセンサを当接させるという、簡単な構成による検出が可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるレーザ加工機の要部構成図。
【図２】この発明の第１の実施の形態によるレーザ加工機の応用例を示す要部構成図。
【図３】この発明の第２の実施の形態によるレーザ加工機の要部構成図。
【図４】この発明の第３の実施の形態によるレーザ加工機の要部構成図。
【図５】この発明の第４の実施の形態によるレーザ加工機の要部構成図。
【図６】従来のレーザ加工機とそのレーザビーム光路の概略構成図。
【図７】従来の光ファイバ接続部の構成図。
【図８】従来の他の光ファイバ接続部の構成図。
【符号の説明】
１  保護筐体
２  共振器
８  レーザビーム
１１  内部シャッタ
１４  ダンパー
１６  ファイバ出口
１７  ファイバコネクタＡ
１８  コネクタＡ取付板
１９  光ファイバ
１９ｂ  ファイバコネクタＢ
１９ｃ  保護管
１９ｄ  金属製の保護管
２４  センサ
２５  貫通開口部
２６，２７  扉
２８  金属検出センサ
２９  ガイド
３０  シール材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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