(57)【要約】【課題】レーザ加工部からの反射光（戻り光）を検知するための機能を備えたレーザ加工用光ファイバを提供する。【解決手段】レーザ加工に用いるための光ファイバ１であって、コア３の外周に当該コア３よりも屈折率の低いクラッド５を備え、このクラッド５の外周に当該クラッド５よりも屈折率の高いアウターコア７を備え、さらに前記アウターコア７の外周に被覆材９を備えた構成であり、前記被覆材９を除去した端部の外周面に、当該光ファイバ１の端面１１から出射したレーザ光ＬＢの戻り光が前記アウターコア７に入射したときに前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部１３を備えた構成であり、前記戻り光漏出部１３からのレーザ光の漏出を検知するためのセンサ２１を備えた構成である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工に用いるための光ファイバであって、コアの外周に当該コアよりも屈折率の低いクラッドを備え、このクラッドの外周に当該クラッドよりも屈折率の高いアウターコアを備え、さらに前記アウターコアの外周に被覆材を備えた構成であり、前記被覆材を除去した端部の外周面に、当該光ファイバの端面から出射したレーザ光の戻り光が前記アウターコアに入射したときに前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部を備えたことを特徴とするレーザ加工用光ファイバ。
【請求項２】
コアの外周に当該コアよりも屈折率の低いクラッドを備え、このクラッドの外周に当該クラッドよもり屈折率の高いアウターコアを備え、さらに前記アウターコアの外周に被覆材を備えた構成の光ファイバにおいて前記被覆材を除去した端部を、コネクタ用ケーシング内に備えた複数のアパーチャにより支持して設け、前記光ファイバの端面から出射したレーザ光の戻り光が前記アウターコアに入射したときに前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部を、前記複数のアパーチャの間において前記アウターコアの外周面に備えたことを特徴とするレーザ光伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ光伝達装置において、前記戻り光漏出部からのレーザ光の漏出を検知するためのセンサを、前記コネクタ用ケーシングに備えたことを特徴とするレーザ光伝達装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレーザ光伝達装置において、前記戻り光漏出部は、アウターコア外周面を粗面に形成した構成であることを特徴とするレーザ光伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ加工用光ファイバ及びそのレーザ光伝達装置に係り、さらに詳細には、例えば金属等のレーザ加工時に、レーザ加工部分から反射される戻り光が光ファイバ内に入射したときに、前記戻り光を外部へ漏出することのできる光ファイバ及び前記戻り光が光ファイバ内に入射したことを検出することのできるレーザ光伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば金属等のワークへレーザ光を照射して適宜のレーザ加工を行うとき、ワークのレーザ加工部からの反射光の一部が戻り光としてレーザ発振器に戻ると、レーザ発振が不安定になる等の不都合があるので、ワークのレーザ加工部からの反射光（戻り光）を検出したときには、例えばシャッターを閉じるなど、レーザ発振を停止する処理が行われている。
【０００３】
ＹＡＧレーザなど、光ファイバが使用可能なレーザ加工ヘッドにおいては、ワークへレーザ光を出射する光ファイバの他に、ワークのレーザ加工部からの反射光（戻り光）を検出するための光ファイバを備えた構成が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、本発明に関係あると思われる先行例がある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３９７７１号公報
【０００６】
【特許文献２】
西独国特許第４３０５３１３号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１の構成においては、図３に示すように、光同軸ケーブル１０１の軸心部にワークに対してレーザ光を照射するための第１の光ファイバ１０３を備え、この光ファイバ１０３に隣接して、ワークのレーザ加工部からの反射光（戻り光）を検出するための第２の光ファイバ１０５を備えた構成である。
【０００８】
したがって、第１の光ファイバ１０３から出射したレーザ光を集光レンズにより集光してワークのレーザ加工を行っているときに、レーザ加工部からの反射光が第２の光ファイバ１０５に入射すると、戻り光として検出することができるものの、第２の光ファイバ１０５は第１の光ファイバ１０３に隣接して設けたものであるから、第１の光ファイバ１０３に対する真の反射光（戻り光）の検出とはなり得ないという問題がある。
【０００９】
また、レーザ加工部からのレーザ光の反射光はビーム品質が劣化しており、集光レンズにより光ファイバの出射端面上に集光されたとき、この集光径は光ファイバにおけるコア径より大きく、かつ光ファイバの出射端面に対する集光角度は臨界角度以内とは限らないので、光ファイバに反射光が入射されると、光ファイバにおけるクラッド側に漏洩し、ときとして光ファイバにおれる被覆材を焼損することがある。
【００１０】
前記特許文献２の構成は、図４に示すように、レーザ発振器からのレーザ光ＬＢを集光レンズ１１１により集光して光ファイバ１１３の入射端１１５に入射するとき、光ファイバ１１３におけるコア外周のクラッド１１７に入射したレーザ光のエネルギー密度の低い部分を、前記クラッド１１７の外周面に備えた媒質１１９から漏洩させる構成である。
【００１１】
したがって、光ファイバ１１３に対してレーザ光ＬＢを入射するときにクラッド１１７の部分に入射されたレーザ光の一部が漏洩して被覆材１２１を焼損するようなことは防止できるものの、前記媒質１１９を設けた部分は光ファイバ１１３よりも大径になるので、筒状の支持部材１２３にアパーチャ１２５によって支持する場合、前記アパーチャ１２５と光ファイバ１１３との間にクリアランスを生じ、支持の安定性に欠ける問題があると共に組立てが厄介であるという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、レーザ加工に用いるための光ファイバであって、コアの外周に当該コアよりも屈折率の低いクラッドを備え、このクラッドの外周に当該クラッドよりも屈折率の高いアウターコアを備え、さらに前記アウターコアの外周に被覆材を備えた構成であり、前記被覆材を除去した端部の外周面に、当該光ファイバの端面から出射したレーザ光の戻り光が前記アウターコアに入射したときに前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部を備えた構成である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、コアの外周に当該コアよりも屈折率の低いクラッドを備え、このクラッドの外周に当該クラッドよもり屈折率の高いアウターコアを備え、さらに前記アウターコアの外周に被覆材を備えた構成の光ファイバにおいて前記被覆材を除去した端部を、コネクタ用ケーシング内に備えた複数のアパーチャにより支持して設け、前記光ファイバの端面から出射したレーザ光の戻り光が前記アウターコアに入射したときに前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部を、前記複数のアパーチャの間において前記アウターコアの外周面に備えた構成である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレーザ光伝達装置において、前記戻り光漏出部からのレーザ光の漏出を検知するためのセンサを、前記コネクタ用ケーシングに備えた構成である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載のレーザ光伝達装置において、前記戻り光漏出部は、アウターコア外周面を粗面に形成した構成である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、本発明の実施の形態に係る光ファイバ１は、レーザ加工に用いられる高出力レーザ光を伝達するための光ファイバであって、石英ガラスからなるコア３の外周に当該コア３の屈折率（例えば１．４５２）よりも屈折率（例えば１．４３９）の低い石英ガラスよりなるクラッド５を備え、このクラッド５の外周に前記コア３と屈折率が同一のアウターコア７をを備え、さらにアウターコア７の外周にＵＶ樹脂等よりなる被覆材９を備えた構成である。
【００１７】
前記光ファイバ１において、前記被覆材９を除去した出射端側の端部付近の外周面には、前記出射端の端面１１から出射されたレーザ光ＬＢの戻り光（ワークのレーザ加工部からの反射光）が前記アウターコア７に入射したときに、前記戻り光を外部へ漏出するための戻り光漏出部１３が備えられている。
【００１８】
前記戻り光漏出部１３は、前記アウターコア７の鏡面である外周面の一部を粗面に形成したもので、その位置は、前記端面１１から２ｍｍ〜５０ｍｍの位置を一端として３ｍｍ〜４０ｍｍの長さである。
【００１９】
前記構成において、前記光ファイバ１の出射端側には、端面１１から出射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ（図示省略）を備えた加工ノズル（図示省略）が配置されるものであり、前記集光レンズによって集光したレーザ光をワークに照射することによってワークのレーザ加工が行われるものである。
【００２０】
ワークのレーザ加工時には、ワークのレーザ加工部分から反射される戻り光があり、ワークとして例えばアルミニウムや銅などの金属においては炭素鋼等よりも反射光が多いものである。前記反射光（戻り光）が光ファイバ１の前記端面１１に入射されるとき、前記端面１１に対する反射光の入射角は一定ではないので、高出力の反射光（戻り光）の一部がアウターコア７から漏出して被覆材９を焼損することがあると共に、レーザ発振器の安定したレーザ発振を阻害することがある。
【００２１】
前述のごとく出射端の端面１１から反射光が光ファイバ１に入射されると、反射光の一部はコア３内をレーザ発振器方向へ進行し、また一部はアウターコア７内をレーザ発振器側へ進行することになる。前記端面１１からアウターコア７内に入射された戻り光はアウターコア７内を伝搬し、前記戻り光漏出部１３の部分に達すると、戻り光漏出部１３は粗面に加工してあるので、当該戻り光漏出部１３においての内側への反射が阻害され、アウターコア７の外部へ漏出されることになる。
【００２２】
したがって、光ファイバ１の端面１１から入射した戻り光が前記被覆材９の位置に達することが阻害されることとなり、戻り光の漏出によって被覆材９が焼損することを防止できるものである。
【００２３】
前述のごとく、ワークのレーザ加工部からの反射光（戻り光）が光ファイバ１の端面１１から入射されると、前記戻り光漏出部１３から戻り光が外部へ漏出するので、戻り光漏出部１３からの戻り光漏出を検出することにより、反射光を検出でき、反射光を検出したときに、例えばレーザ発振器のレーザ発振を停止することにより安定したレーザ加工を行い得るものである。
【００２４】
そこで、前記戻り光漏出部１３からの戻り光の漏出を検出するために、図２に示すように、前記光ファイバ１の出射端側の端部を、例えば加工ノズルとの接続用の筒状のコネクタケーシング１５内に複数のアパーチャ１７Ａ，１７Ｂにより支持した構成とする。この際、前記アパーチャ１７Ａ，１７Ｂに設けた孔１９に前記光ファイバ１を挿通し、前記戻り光漏出部１３の両端に前記アパーチャ１７Ａ，１７Ｂが位置する構成とする。
【００２５】
前記戻り光漏出部１３はアウターコア７の外周面を粗面に加工したにすぎないものであって、戻り光漏出部１３の径は光ファイバ１の径と同一又は微小量小径になるので、前述のようにアパーチャ１７Ａ，１７Ｂの孔１９に光ファイバ１を挿通するとき、容易に挿通することができるものである。また、孔１９と光ファイバ１との間のクリアランスは微小なものであって、安定した支持構成となるものである。
【００２６】
前記アパーチャ１７Ａ，１７Ｂの間のコネクタ用ケーシング１５の内面は、前記戻り光漏出部１３から漏出した戻り光によって加熱され温度が上昇するものである。したがって、戻り光が戻り光漏出部１３から漏出したことを検出するセンサ２１の一例として、前記ケーシング１５内に温度センサが埋設されている。
【００２７】
上記構成により、ワークの加工部からの反射光（戻り光）が光ファイバ１の出射端の端面に入射すると、前述したように光ファイバ１におけるアウターコア７の戻り光漏出部１３から漏出し、センサ２１によって検知されたときに、レーザ発振器によるレーザ発振を停止したり、光路内のシャッタを閉動作してレーザ光の出力を停止でき、安定したレーザ加工を行うことができるものである。
【００２８】
ところで、前記光ファイバ１は、前述したようにコア３，クラッド５及びアウターコア７を備えた三重構造に構成してあるので、入射端側でレーザ光をコア３に入射すると、レーザ光はコア３内を伝搬して出射端側に至るものであり、アウターコア７に形成した前記戻り光漏出部１３の影響を受けることはなく、良好なレーザ加工を行い得るものである。そして、出射端側の端面に戻り光が入射したときには光ファイバ１の外部へ容易に漏出させることができ、戻り光の検出を容易に行い得るものである。
【００２９】
以上のごとき説明より理解されるように、光ファイバが三重構造であることにより、光ファイバ自体に戻り漏出部を形成した構成であっても、レーザ加工のために入射端に入射されたレーザ光に悪影響を与えるようなことがなく、また光ファイバへの真の戻り光を検知することができ、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、入射端に入射されたレーザ光を出射端側へ何等の問題なく伝搬し、かつレーザ加工部からの光ファイバへの戻り光の検出を容易に行うことができると共に光ファイバの被覆材の焼損を防止することができ、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバの出射端側の断面説明図である。
【図２】光ファイバをコネクタ内に組入れた状態を示す説明図である。
【図３】従来のレーザ加工機における光ファイバの出射端の端面を示す説明図である。
【図４】従来の光ファイバ端部の支持構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
３  コア
５  クラッド
７  アウターコア
９  被覆材
１１  端面
１３  戻り光漏出部
１５  ケーシング
１７Ａ，１７Ｂ  アパーチャ
２１  センサ
【図１】
2004151667.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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