(57)【要約】  ファイバ空間結合装置は、着脱可能なプロセスファイバと、光学系と、本体とを有する。プロセスファイバは、レーザ光を導光する。光学系は、レーザ光をプロセスファイバに集光する。本体は、光学系を保持し、プロセスファイバと光学系との間にガスを供給するための供給口を有している。
2017163762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を導光する着脱可能なプロセスファイバと、
前記レーザ光を前記プロセスファイバに集光する光学系と、
前記光学系を保持し、前記プロセスファイバと前記光学系との間にガスを供給するための供給口を有する本体と、
を備える、
ファイバ空間結合装置。
【請求項２】
前記供給口にフィルタが連結されており、
前記フィルタを通過したガスが前記供給口を通じて前記本体内に供給される
請求項１に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項３】
前記フィルタは、１マイクロメートル以上の塵埃を９０％以上除去する性能を有する
請求項２に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項４】
前記供給口に除湿装置が連結されており、
前記除湿装置を通過したガスが前記供給口を通じて前記本体内に供給される
請求項１から３のいずれか１項に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項５】
前記除湿装置は、露点が摂氏−１０度以下のドライガスを供給する性能を有する
請求項４に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項６】
前記供給口より常時ガスが供給され、前記本体の内部が陽圧に保持されている
請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項７】
前記プロセスファイバ着脱時に、前記供給口より前記本体にガスが供給され、前記プロセスファイバ着脱時に前記筐体の内部は陽圧である
請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項８】
前記供給口より供給されるガスは空気である
請求項１から７のいずれか１項に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項９】
前記ガスを供給するガス供給手段を、
さらに備えた
請求項１に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項１０】
前記本体の内部の圧力を計測する圧力計測手段を、
さらに備え、
前記本体の前記内部の圧力が基準圧力より低い場合に、前記ガス供給手段により、前記本体の前記内部に前記ガスが供給される
請求項９に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項１１】
前記本体の内部の圧力が所定の基準値を超えると前記空間のガスを開放する圧力開放手段を、
さらに備えた
請求項１に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項１２】
前記プロセスファイバを前記本体に保持するレセプタクルと、
前記プロセスファイバと前記レセプタクルで構成される断線検知回路とを、
さらに備えた
請求項１に記載のファイバ空間結合装置。
【請求項１３】
前記プロセスファイバが前記本体から分離されて、前記本体の内部が外気と通じている状態において、
前記供給口から前記外気に放出される前記ガスの流体抵抗は、
前記供給口から前記光学系の周囲を通じて前記本体の内部に流れる前記ガスの流体抵抗よりも小さい
請求項１記載のファイバ空間結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、集光レンズにより、ファイバにビームを入射して、伝送するファイバ空間結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振装置から出射されたレーザ光は、加工に使用するために加工点（加工ヘッド）まで伝送される必要がある。レーザ光を伝送する方法にはミラーを使用する方法や、ファイバを使用する方法などがある。ファイバによる伝送損失が小さいレーザ光に関しては、レーザ光の伝送が容易なため、ファイバを使ったレーザ光の伝送が行われている。【０００３】
ファイバを使ったレーザ光の伝送では、光学系を有するファイバ空間結合装置を用いて、レーザ光をプロセスファイバに結合することにより、レーザ光を加工点（加工ヘッド）まで導き、溶接や切断加工に使用するのが一般的である。【０００４】
レーザ光をプロセスファイバに結合する際には、プロセスファイバの端面の塵埃等による汚染を防ぐ必要がある。特に、プロセスファイバを交換する場合に、プロセスファイバの端面を汚染してしまうことがあるため、汚染を防ぐ機構を備えるファイバ結合装置が求められている。【０００５】
図４は従来のファイバ空間結合装置１００４を有するレーザ加工装置１１３０の構成を示す模式図である。ファイバ空間結合装置１００４は、筐体１１１２、集光レンズ１１１６、レセプタクル１１１７、プロセスファイバ１１１８により構成されている。【０００６】
ファイバ空間結合装置１００４において、筐体１１１２の内部はパージガス１１１３で満たされている。レーザ発振器１１１４はレーザ光を出射する。集光レンズ１１１６はレーザ光を集光する。プロセスファイバ１１１８の入射端１１１８ａはレセプタクル１１１７に挿入されて保持される。【０００７】
レーザ光はプロセスファイバ１１１８に集光される。クリーンユニット１１１９は、周囲の異物１１２０を除去するフィルタを有している。クリーンユニット１１１９は、このフィルタを介して、清浄なクリーン気流１１２１を下方に吹き出す。シート１１２２はクリーン気流１１２１の消散を抑える。【０００８】
次に、ファイバ空間結合装置１００４の動作について説明する。【０００９】
まず、レーザ発振器１１１４から出射されたレーザ光は、集光レンズ１１１６により集光されてプロセスファイバ１１１８に入射し、伝送された後、加工ヘッド（図示せず）により加工に供される。【００１０】
プロセスファイバ１１１８を交換する必要が生じた場合は、クリーンユニット１１１９を動作させて異物１１２０を除去したクリーン気流１１２１を吹き出させ、シート１１２２で取り囲まれた領域内でプロセスファイバ１１１８を交換する。その後、集光レンズ１１１６を調整して交換を完了する。なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２０８８３４号公報
【発明の概要】
【００１２】
ファイバ空間結合装置は、着脱可能なプロセスファイバと、光学系と、本体とを有する。プロセスファイバは、レーザ光を導光する。光学系は、レーザ光をプロセスファイバに集光する。本体は、光学系を保持し、プロセスファイバと光学系との間にガスを供給するための供給口を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１に係るファイバ空間結合装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係るファイバ空間結合装置の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態３に係るファイバ空間結合装置の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、従来のファイバ空間結合装置を有するレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
従来のファイバ空間結合装置１００４の防塵機構では、クリーン気流１１２１を満たす広い空間と、強力なクリーンユニット１１１９が必要である。また、レセプタクル１１１７やプロセスファイバ１１１８を包含するのは、開いた空間であるため、吹き出す際のクリーン気流の清浄度を一定にできても、空間の清浄度を一定に保つことは困難である。
【００１５】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るファイバ空間結合装置１００の構成を示す模式図である。
【００１７】
図１に示すように、ファイバ空間結合装置１００は、集光レンズ２（光学系）と、着脱可能なプロセスファイバ３と、本体６とを有する。集光レンズ２は、レーザ光１をプロセスファイバ３に集光する。プロセスファイバ３は、集光レンズ２により集光されたレーザ光１を導光する。本体６は、略箱形であり、集光レンズ２を保持する。さらに、ファイバ空間結合装置１００は、レンズホルダ４や、レセプタクル５や、筐体７を有していてもよい。レンズホルダ４は、集光レンズ２を保持する。レセプタクル５は、プロセスファイバ３を着脱可能に保持する。筐体７は、本体６を保持する。
【００１８】
また、ファイバ空間結合装置１００の本体６には、ガス（パージガス）を供給するためのガス供給口８（パージガス供給口）が設けられている。ガス供給口８は、本体６の集光レンズ２とレセプタクル５との間に設けられている。言い替えれば、ガス供給口８は、プロセスファイバ３と集光レンズ２との間に設けられている。さらに、ファイバ空間結合装置１００は、フィルタ９（粒子除去フィルタ）や、除湿装置１０や、ガス配管１１を有していてもよい。フィルタ９は、パージガスから塵埃を除去する。除湿装置１０は、パージガスを除湿する。ガス配管１１は、パージガスを供給する。
【００１９】
次に、ファイバ空間結合装置１００の動作を説明する。
【００２０】
レーザ光１は、筐体７と本体６の内部を通り、集光レンズ２に伝送される。本体６の内部において、集光レンズ２をレンズホルダ４を介してＸＹＺ（直交座標系）の３軸方向に調整することにより、レーザ光１はプロセスファイバ３の最適位置に集光される。集光されたレーザ光１は、プロセスファイバ３の内部を伝わる。
【００２１】
導光されたレーザ光１は、プロセスファイバ３により加工点（加工ヘッド）まで伝送され、溶接加工や切断加工等の光源として利用される。
【００２２】
通常、集光レンズ２や、プロセスファイバ３や、筐体７の内部の光学素子の破損を防止するため、および、これらに塵埃が付着しないように本体６および筐体７の内部は気密構造等により清浄な状態にある。しかし、プロセスファイバ３の劣化・破損等によりプロセスファイバ３を交換する際には、レセプタクル５においてプロセスファイバ３を着脱する必要がある。
【００２３】
プロセスファイバ３を取り外すと本体６の内部は外気に暴露され、塵埃が侵入する可能性がある。
【００２４】
本実施の形態のファイバ空間結合装置１００は、本体６に設けられたガス供給口８より、除湿装置１０およびフィルタ９を通過した清浄なパージガスが本体６の内部に供給される。そして、本体６の内部が陽圧化され、塵埃が本体６の内部へ侵入するのを防止できる。いいかえれば、プロセスファイバ３を取り外した際に、ガス供給口８からレセプタクル５の開口を通じて外部に放出されるパージガスが受ける流体抵抗は、ガス供給口８から集光レンズ２（光学系）の周囲を通じて本体６の内部に流れるパージガスが受ける流体抵抗よりも小さい。その結果、塵埃の本体６の内部への侵入を防止できる。
【００２５】
なお、本実施の形態においてはガス供給口８にフィルタ９および除湿装置１０が連結されている。除湿装置１０を設けることにより、供給されるパージガスを十分乾燥でき、湿度に対する信頼性が向上する。また、フィルタ９を設けることにより、供給されるパージガスを十分清浄でき、塵埃に対する信頼性が向上する。フィルタ９および除湿装置１０の両方を設けることにより、供給されるパージガスを十分清浄し、乾燥できる。
【００２６】
なお、高性能なフィルタ９および除湿装置１０を用いれば、パージガス由来の塵埃をより軽減でき、集光レンズ２等の光学素子への塵埃の付着をより防止できる。例えば、フィルタ９として、１マイクロメートル以上の塵埃を９０％以上除去する性能を有するフィルタを用いるのが好ましい。また、除湿装置１０として、露点が摂氏−１０度以下のドライガスを供給する性能を有する除湿装置を用いるのが好ましい。
【００２７】
なお、ガス供給口８に常時パージガスを供給する構成とすれば、本体６および筐体７の内部は常に陽圧となる。そのため、本体６および筐体７を厳密な気密構造にしなくても、塵埃の侵入を防止できる。
【００２８】
なお、本体６および筐体７が気密構造であるならば、通常、塵埃は侵入しないので、プロセスファイバ３の着脱時にのみバージガスを本体６に供給する構成としてもよい。この場合、プロセスファイバ３の着脱時に筐体７の内部は陽圧である。しかし、その場合、ガス供給口８あるいはフィルタ９あるいは除湿装置１０のどこかを封止する必要がある。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、プロセスファイバ３の着脱による本体６および筐体７への塵埃の侵入を防止できる。そのため、集光レンズ２やプロセスファイバ３およびその他光学素子への塵埃の付着や汚染を防止できる。その結果、レーザ光１による、これら光学素子の劣化や破損を抑制できる。従って、信頼性の高いファイバ空間結合装置１００を提供できる。
【００３０】
また、本実施の形態では、本体６にガス供給口８を設けている。パージガスは、ガス供給口８からレセプタクル５の開口を通じて外部に放出されるので、筐体７の容積が大きい場合でも、多量で高圧のパージガスを供給する必要がない。
【００３１】
また、本体６にガス供給口８を設けることにより、本体６の内部に直接パージガスを、所望の圧力で供給できる。仮にパージガスが、筐体７から供給されて本体６の内部に充満する構成では、プロセスファイバ３を抜き取る際に必要なパージガス流量（圧力）を十分に確保することが困難になる。しかし、本実施の形態では、そのようなことがなく、プロセスファイバ３を抜き取る際に必要なパージガス流量（圧力）を十分確保できる。
【００３２】
また、パージガスを筐体７から供給する場合は、高圧のパージガスが必要である。そのため、ガスの圧力に耐えるように一定の厚み以上の集光レンズ２が必要である。しかし、本実施の形態では、本体６にガス供給口８を設けることにより、本体６の内部に直接パージガスを、所望の圧力で供給できる。そのため、集光レンズ２の厚さを薄くできる。また、本体６の内部に直接パージガスを供給するため、プロセスファイバ３を抜き取る時に塵埃侵入防止に必要なパージガス流量を容易に確保できる。
【００３３】
また、プロセスファイバ３を抜き取る時に、パージガスが必要な圧力に達するまでの時間を短縮できる。
【００３４】
また、本体６の内部にフィルタ９および除湿装置１０を通した清浄なパージガスを直接供給するため、筐体７で供給されて種々の部材に接し、その部材を通過してから供給するパージガスに比較して、より清浄なパージガスを供給できる。
【００３５】
また、筐体７にパージガスを供給するのではなく、本体６の内部を直接、ガスによりパージするので、集光レンズ２とプロセスファイバ３との間にパージガスが伝わりやすく、より塵埃の付着を防止できる。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、パージガスとして、空気（エアー）を使用する点と、本体２６に圧力計測手段である圧力センサ２３０を設け、パージエアを加圧して供給するガス供給手段であるポンプ２５０を、圧力センサ２３０からの信号に基づき制御する点である。
【００３７】
図２は、実施の形態２に係るファイバ空間結合装置２００の構成を示す模式図である。
【００３８】
図２に示すように、ファイバ空間結合装置２００は、集光レンズ２（光学系）と、プロセスファイバ２３と、本体２６とを有する。さらに、ファイバ空間結合装置２００は、レセプタクル２５や、筐体７を有していてもよい。プロセスファイバ２３は、集光レンズ２により集光されたレーザ光１を導光する。レセプタクル２５は、プロセスファイバ２３を着脱可能に保持する。すなわち、レセプタクル２５は、プロセスファイバ２３を容易に着脱するために用いられる。本体２６は、略箱形であり、集光レンズ２を保持する。筐体７は、本体２６を保持する。
【００３９】
更にファイバ空間結合装置２００は、ガス供給口２８（パージエア供給口）を有している。また、ファイバ空間結合装置２００は、フィルタ２９（粒子除去フィルタ）、除湿装置２１０、ガス配管２１１を有していてもよい。ガス供給口２８は、本体２６の集光レンズ２とレセプタクル２５との間に設けられた直径４ミリメートル程度の供給口である。フィルタ２９は、パージエアから塵埃を除去するために用いられる。具体的には、フィルタ２９は、直径１マイクロメートル以上の粒子を除去する。除湿装置２１０は、パージエアを除湿する。ガス配管２１１は、パージエアを輸送するために用いられる。具体的には、ガス配管２１１は、内径４ミリメートルのフッ素樹脂製のチューブである。
【００４０】
略箱形の本体２６は、ガス供給口２８と対向しない位置に直径４ミリメートル程度の穴４１を有している。その穴４１を介して、本体内部の圧力計測手段である圧力センサ２３０が設けられている。一方、ガス配管２１１の経路内には、パージエアを加圧して供給するポンプ２５０が設けられている。ポンプ２５０の吸入側は、大気に開放されている。ポンプ２５０の吐出側は、ガス配管２１１を介して、除湿装置２１０と、フィルタ２９とに接続されている。ポンプ２５０は、ポンプコントロールユニット２４０を介して、圧力センサ２３０に接続されている。ポンプ２５０は、圧力センサ２３０からの信号に基づき、ポンプコントロールユニット２４０によりオンオフ制御される。
【００４１】
次に、ファイバ空間結合装置２００の動作を説明する。
【００４２】
本体２６に設けられた圧力センサ２３０が常時一定の基準圧力を維持するように、ポンプ２５０のオンオフを行う。基準圧力としては、例えば、ゲージ圧が０．０１メガパスカルから０．１メガパスカルであるのが望ましい。さらに望ましくは、ゲージ圧は０．０１メガパスカルから０．０５メガパスカルである。なお、ゲージ圧とは、大気圧をゼロとした場合の相対的な圧力である。例えば、基準圧力を０．０５メガパスカルに設定した場合、本体２６の内部のゲージ圧が０．０５メガパスカルを下回るとポンプ２５０が駆動する。そして、本体２６内のゲージ圧が０．０５メガパスカルを超えるまで、清浄で除湿された乾いたエアーが本体２６の内部に供給され、本体２６内のゲージ圧が０．０５メガパスカルを超えるとポンプ２５０が停止する。
【００４３】
例えば、プロセスファイバ２３を本体２６から引き抜こうとする場合を考える。先ず、プロセスファイバ２３を本体２６から引き抜くために、レセプタクル２５を操作して緩める。レセプタクル２５を緩めた時点で、本体２６の内部圧力が基準圧力から低下し、ポンプ２５０が稼動する。
【００４４】
続いて、プロセスファイバ２３を本体２６から引き抜く時には、本体２６の内部圧力は大気圧まで下がる。この状態で内部圧力は基準圧力より低いので、ポンプ２５０は駆動を続け、本体２６の内部に清浄で除湿されて乾いたエアーが供給され続ける。供給されたエアーはレセプタクル２５の開口から外部（大気中）に放出され続ける。すなわち、プロセスファイバ２３を取り外した際に、ガス供給口２８からレセプタクル２５の開口を通じて外部に放出されるエアーが受ける流体抵抗は、ガス供給口２８から集光レンズ２（光学系）の周囲を通じて本体２６の内部に流れるエアーが受ける流体抵抗よりも小さい。その結果、塵埃の本体６の内部への侵入を防止できる。
【００４５】
そして、再びプロセスファイバ２３を本体２６に挿入し、レセプタクル２５を操作してプロセスファイバ２３が抜けないようにロックする。すると、やがて本体２６の内部圧力が上昇し、ゲージ圧が０．０５メガパスカルに達してポンプ２５０が停止する。
【００４６】
なお、本実施の形態では圧力センサ２３０を用いて本体２６の内部圧力をモニタしてプロセスファイバ２３の挿抜を判断した。しかし、フォトダイオードを用いて本体２６の内部の輝度（望ましくは可視光の光量）の変化をモニタすることで、プロセスファイバ２３の挿抜を判断しても良い。
【００４７】
また、本実施の形態では、ポンプ２５０をオンオフすることにより制御した。しかし、ポンプ２５０に印加する電圧、あるいは、電流を制御することにより、吐出量を連続的に可変しても良い。
【００４８】
また、本体２６の内部圧力が一定になるようにポンプ２５０をオンオフして制御した。しかし、レーザ照射開始時にポンプ２５０を停止し、レーザ照射停止時にポンプ２５０を駆動するというように制御しても良い。
【００４９】
また、ポンプ２５０の吸入口を大気に開放したが、閉ループで構成するパージエアの経路、あるいは、パージガスの経路に接続しても良い。
【００５０】
また、本実施の形態では、ポンプ２５０の吐出側にフィルタ２９、除湿装置２１０を設けた。しかし、ポンプ２５０の吸入側にフィルタ２９、除湿装置２１０を設け、ポンプ２５０の吐出側を、ガス配管１１を介して、ガス供給口２８に接続しても良い。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によれば、本体２６の内部を常時、基準圧力より高く維持することにより、本体２６の内部は常に陽圧となる。その結果、外部から本体２６の内部に塵埃が侵入しない。
【００５２】
また、本体２６の内部をモニタし、ポンプ２５０のオンオフを制御することにより、プロセスファイバ２３を引き抜く場合においても、ポンプ２５０が駆動して本体２６の内部を常に陽圧に維持できる。その結果、外部から本体２６の内部に塵埃が侵入しない。
【００５３】
また、本体２６の内部をモニタしてポンプ２５０のオンオフを制御することにより、常時、ポンプ２５０を稼動する必要がなく、ポンプ２５０、フィルタ２９、除湿装置２１０、の交換周期、あるいは、寿命を長くできる。
【００５４】
また、パージガスではなくパージエアを用いるので、パージガスに付帯する設備やオペレーションコストが不要である。また、ガス供給口２８と対向しない位置に圧力センサ２３０を設けることにより、パージエア吐出圧力ではなく、本体２６の内部圧力を測定できる。
【００５５】
また、本体２６の内部が常時、陽圧であるので、プロセスファイバ２３を抜き取る時に必要な力が軽減され、抜き易くなる。
【００５６】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１、および、実施の形態２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態が実施の形態２と異なる点は、パージエアを加圧して供給するポンプによる制御の代わりに、プロセスファイバ挿抜判定手段であるレセプタクルの断線検知回路３７０、すなわち、ロック解除検知回路が設置されている点である。さらに、本体３６の内部圧力が過大になると弁が開き、過大な圧力を逃がす圧力開放手段であるリリーフバルブ３６０を設けた点と、パージエアを供給する系の内径を大きくした点である。
【００５７】
図３は、実施の形態３に係るファイバ空間結合装置３００の構成を示す模式図である。
【００５８】
図３に示すように、ファイバ空間結合装置３００は、集光レンズ２（光学系）と、プロセスファイバ３３と、本体３６とを有する。プロセスファイバ３３は、集光レンズ２により集光されたレーザ光１を導光する。レセプタクル３５は、プロセスファイバ３３を着脱可能に保持する。すなわち、レセプタクル３５は、プロセスファイバ３３を容易に着脱するために用いられる。本体３６は、略箱形であり、集光レンズ２を保持する。筐体７は、本体３６を保持する。
【００５９】
さらに、プロセスファイバ３３は、断線を検知する断線検知回路３７０を有している。更にファイバ空間結合装置３００は、ガス供給口３８（パージエア供給口）を有している。また、ファイバ空間結合装置３００は、フィルタ３９（粒子除去フィルタ）と、除湿装置３１０と、ガス配管３１１とを有していてもよい。ガス供給口３８は、本体３６の集光レンズ２とレセプタクル３５の間に設けられた直径６ミリメートルの供給口である。フィルタ３９は、パージエアから塵埃を除去するため用いられる。具体的には、フィルタ３９は、直径５マイクロメートル以上の粒子を除去する。除湿装置３１０は、パージエアを除湿する。ガス配管１１は、内径６ミリメートルのフッ素樹脂製チューブであり、パージエアを供給するために用いられる。
【００６０】
また、本体３６の内部には直径４ミリメートル程度の穴４３が形成されている。そして、穴４３に気体の逆流を防止する逆止弁つきのリリーフバルブ３６０が設置されている。ここで、リリーフバルブ３６０の設定ゲージ圧は０．０１メガパスカルから０．３メガパスカル、望ましくは０．０１メガパスカルから０．１メガパスカルがよい。
【００６１】
ガス配管３１１の経路内には、パージエアを加圧して供給するポンプ３５０が設けられている。ポンプ３５０の吸入側は大気に開放されている。ポンプ３５０の吐出側はガス配管３１１を介して、フィルタ３９と除湿装置３１０とに接続されている。ポンプ３５０はポンプコントロールユニット３４０を介してレセプタクル３５の断線検知端子に接続している。
【００６２】
また、ポンプコントロールユニット３４０は、レーザ光１の照射、つまり、レーザ光１のオンオフの信号を受け、その信号に従って、ポンプ３５０を制御する。具体的には、レーザ光１のオフ、かつ、断線を検知した場合のみ、ポンプコントロールユニット３４０はポンプ３５０を稼動し、それ以外はポンプ３５０を稼動しない。
【００６３】
次に、ファイバ空間結合装置３００の動作を説明する。
【００６４】
レーザ光１は、筐体７を通り、集光レンズ２に伝送される。集光レンズ２を本体３６の内部に設置し、レンズホルダ４を介してＸＹＺ（直交座標系）の３軸方向に調整することにより、レーザ光１はプロセスファイバ３３の最適位置に集光され、プロセスファイバ３３に導光される。導光されたレーザ光１は、プロセスファイバ３３により加工点（加工ヘッド）まで伝送され、溶接加工や切断加工等の光源として利用される。
【００６５】
まず、レーザ光１が照射中の場合を説明する。このとき、プロセスファイバ３３は本体３６に、レセプタクル３５を用いて挿入されている。プロセスファイバ３３とレセプタクル３５で、閉ループが形成され、これが断線検知回路３７０として機能している。具体的には、銅線などの金属による閉ループが、プロセスファイバ３３とレセプタクル３５の内部あるいは外部に形成されている。プロセスファイバ３３が、レセプタクル３５を介して本体３６に接続されている場合、断線は検知されない。そのため、ポンプ３５０は稼動しない。そして、リリーフバルブ３６０も反応しない。
【００６６】
次に、プロセスファイバ３３を本体３６から引き抜く場合を説明する。この場合、レーザはオフである。そして、プロセスファイバ３３を本体３６から引き抜くために、レセプタクル３５のロックを解除する。すると、レセプタクル３５とプロセスファイバ３３が分離し、断線検知回路３７０が開ループとなり、断線が検知される。
【００６７】
ポンプコントロールユニット３４０は、レーザのオフ、かつ、断線を検知し、ポンプ３５０を稼働する。ポンプ３５０が稼働することにより、本体３６の内部に、清浄で除湿されて乾いたパージエアが供給される。パージエアは、本体３６の内部圧力を０．１メガパスカル以上にする。そのため、リリーフバルブ３６０が開き、パージエアは外気に放出される。
【００６８】
プロセスファイバ３３を完全に本体３６から抜き取ったあとも、ガス供給口３８からパージエアが噴出し続け、本体３６の内部から、レセプタクル３５の開口を通って本体３６の外部に向かってパージエアが放出される。このとき、本体３６の内部圧力は０．０５メガパスカル以下となるのでリリーフバルブ３６０は閉じる。
【００６９】
更に、何らかの原因で、レセプタクル３５のロックを解除しなくても断線検知が働く場合を想定する。この場合、仮にポンプ３５０が稼働しても、リリーフバルブ３６０により、本体３６の内部の圧力は、一定値以内に保たれる。
【００７０】
なお、本実施の形態ではプロセスファイバ３３とレセプタクル３５で断線検知回路３７０を形成した。しかし、レセプタクル３５にロック解除信号を用いても良い。また、本実施の形態ではリリーフバルブ３６０を本体３６に直接設ける構造とした。しかし、リリーフバルブ３６０と本体３６は離れていても良い。例えば、リリーフバルブ３６０は、チューブを介して、本体３６に接続されていても良い。
【００７１】
以上のように、本実施の形態によれば、リリーフバルブ３６０を備える本体３６の内部空間に対して、ポンプ３５０の停止と稼動を、プロセスファイバ３３の挿抜に併せて制御する。これにより、プロセスファイバ３３を抜き取るときに、ポンプ３５０が稼働するので、本体３６の内部への塵埃の侵入を防止できる。
【００７２】
また、リリーフバルブ３６０を有するので、常に、本体３６の内部に過大な圧力が生じることがない。そのため、過大な圧力に起因する集光レンズ２の位置ずれが発生しない。
【００７３】
また、プロセスファイバ３３を抜き取るときに、改めてパージエアを始動する操作を行う必要がない。そのため、パージエアの供給を忘れてプロセスファイバ３３を抜き取り、本体３６の内部を汚染することがない。
【００７４】
上記のように、本開示のファイバ空間結合装置は、集光レンズとプロセスファイバの間の空間に、直接パージガスを送り込む構造を有している。そのため、ファイバ空間結合装置内部への塵埃の侵入を防止できる。その結果、集光レンズおよびプロセスファイバへの塵埃の付着や汚染を阻止できる。
【００７５】
そのため、本開示のファイバ空間結合装置は、ファイバ空間結合装置としての信頼性や品質を確保できるのみならず、レーザ発振装置全体での信頼性も確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本開示のファイバ空間結合装置は、レーザ光伝送空間への塵埃侵入を防止する構造を有している。そのため、ファイバ空間結合装置およびレーザ発振装置としての信頼性および品質を確保でき、プロセスファイバを使用するレーザ発振装置に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１００    ファイバ空間結合装置
１    レーザ光
２    集光レンズ
３    プロセスファイバ
４    レンズホルダ
５    レセプタクル
６    本体
７    筐体
８    ガス供給口
９    フィルタ
１０    除湿装置
１１    ガス配管
２３    プロセスファイバ
２５    レセプタクル
２６    本体
２８    ガス供給口
２９    フィルタ
３３    プロセスファイバ
３５    レセプタクル
３６    本体
３８    ガス供給口
３９    フィルタ
４１，４３    穴
１００，２００，３００    ファイバ空間結合装置
２１０    除湿装置
２１１    ガス配管
２３０    圧力センサ（圧力計測手段）
２４０    ポンプコントロールユニット
２５０    ポンプ（ガス供給手段）
３１０    除湿装置
３１１    ガス配管
３４０    ポンプコントロールユニット
３５０    ポンプ（ガス供給手段）
３６０    リリーフバルブ（圧力開放手段）
３７０    断線検知回路
１００４    ファイバ空間結合装置
１１１２    筐体
１１１３    パージガス
１１１４    レーザ発振器
１１１６    集光レンズ
１１１７    レセプタクル
１１１８    プロセスファイバ
１１１８ａ    入射端
１１１９    クリーンユニット
１１２０    異物
１１２１    クリーン気流
１１２２    シート
１１３０    レーザ加工装置
【図１】
2017163762.tif 000003
【図２】
2017163762.tif 000004
【図３】
2017163762.tif 000005
【図４】
2017163762.tif 000006
【国際調査報告】
2017163762.tif 000007
2017163762.tif 000008
2017163762.tif 000009
2017163762.tif 000010