JP2003107282A - レーザ用光コネクタの温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光を伝送する光ファイバ３の端部に取
り付けられるレーザ用光コネクタ８Ａ，８Ｂの温度検出
装置について、装置の小型化を図るとともに、加工や組
立が容易なものとする。 【解決手段】 レーザ用光コネクタ８Ａ，８Ｂに連結さ
れるレセプタクル３１Ａ，３１Ｂの外壁面に、このレセ
プタクル３１Ａ，３１Ｂの温度を光コネクタ８Ａ，８Ｂ
の温度として検出する温度検出手段たる熱電対２２を固
着して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ用光コネク
タの温度を検出するためのレーザ用光コネクタの温度検
出装置に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＹＡＧレーザ等により高出力
のレーザ光を用いて金属を溶接や切断する等、被加工物
に対し各種の加工を行うようにしたレーザ加工装置は一
般によく知られている。このようなレーザ加工装置で
は、レーザ光を発振増幅するレーザ発振装置の出力部に
レーザガイドを入射側レンズ部を介して接続し、レーザ
発振装置から出力されたレーザ光をレンズ部の集光レン
ズで集光した後にレーザガイドの光ファイバに入射端部
から入射させてそのコア内を伝送させ、この光ファイバ
の出射端部から出射させて出射側レンズ部の集光レンズ
で集光した後に被加工物に照射することにより、その被
加工部を加工するようにしている。

【０００３】そして、例えば、図３に示すように、上記
レーザガイドには、その光ファイバ１０３の入射端部及
び出射端部にレンズ部との接続を行うためのレーザ用光
コネクタ１０８Ａ，１０８Ｂが装着されている。このレ
ーザ用光コネクタ１０８Ａ，１０８Ｂは、例えば先端壁
部（底壁部）にファイバ挿通孔１１２が開口された有底
筒状の金属製スリーブ１０９を備え、このスリーブ１０
９内に光ファイバ１０３の端部が嵌挿される。光ファイ
バ１０３の端部には、その先端から保護層１０５を除去
してコア及びクラッドからなるファイバ心線１０４を露
出させた露出部が形成されており、このファイバ心線１
０４の露出部及びそれに続く保護層１０５に亘って光フ
ァイバ１０３端部がスリーブ１０９内に嵌挿される。そ
して、このスリーブ１０９内に嵌挿された光ファイバ１
０３のうち、ファイバ心線１０４の露出部先端がスリー
ブ１０９のファイバ挿通孔１１２に挿通され、保護層１
０５がスリーブ１０９内に設けたチャック機構等の固定
部１１３によりスリーブ１０９に固定保持されている。
また、ファイバ挿通孔１１２の周りをチップ部で構成す
ることも行われている。

【０００４】ところで、高出力のレーザ光を光ファイバ
１０３により伝送して被加工物を加工するとき、その被
加工物が反射し易い種類の材料、例えばアルミニウムや
亜鉛メッキされた金属等であると、光ファイバ１０３か
ら出射した後に集光レンズ（図示せず）で集光されたレ
ーザ光の一部が被加工物で反射し、その反射レーザ光が
集光レンズ（図示せず）を通ってコネクタ１０８Ｂ側に
戻る。このため、その戻った反射レーザ光が、ファイバ
挿通孔１１２内周面とファイバ心線１０４外周面との隙
間等を通ってスリーブ１０９内へ入射することによって
スリーブ１０９内部が損傷したり、ファイバ１０３端部
のクラッドに入射することによってスリーブ１０９内の
保護層１０５が損傷するのは避けられない。

【０００５】また、光ファイバ１０３入射側の端部にお
いても、レーザ発振装置側の集光レンズ（図示せず）と
光コネクタ１０８Ａとの光軸のミスアラインメント（調
整不良）があると、同様に入射レーザ光によりスリーブ
１０９内部や保護層１０５が損傷されてしまう。

【０００６】そこで、従来、光コネクタ１０８Ａ，１０
８Ｂが、上記スリーブ１０９内部や保護層１０５等が損
傷に至る前にレーザ光によって加熱昇温することを利用
し、熱電対１２２等の温度センサを光コネクタ１０８
Ａ，１０８Ｂのスリーブ１０９内壁面に接触した状態で
配設してこの温度センサにより、光コネクタ１０８Ａ，
１０８Ｂの温度変化を検出することで、予め異常を判別
することが行われている。

【０００７】具体的には、図３及び図４に示すように、
熱電対１２２の両素線１２４，１２４の一端部同士を出
射側（入射側でもよい）のコネクタ１０８Ｂのスリーブ
１０９内に溶着や半田付け等で固定して測定部１２３と
する一方、他端部を入射側コネクタ１０８Ａの孔１１４
から引き出して温度測定装置１２５に入力しており、こ
の温度測定装置１２５により、熱電対１２２の測定部１
２３つまりコネクタ１０８Ｂの温度を測定するようにし
ている。尚、図３では説明のため、熱電対１２２の素線
１２４を１本の実線で示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、レーザ用光コネクタのスリーブ内部に温
度センサを設置するためのスペースを確保する必要があ
るので、温度センサを設けないものに比べて光コネクタ
の大きさが大きくなるのは避けられない。

【０００９】また、光コネクタに温度センサから延びる
電気配線をレーザガイドの外部へ取り出すための貫通口
を形成する必要があるため、レーザガイドの加工が複雑
になるという問題がある。さらに、その電気配線を、光
コネクタ同士を連結する保護管の内部に通すようにして
いるので、レーザガイドの組立が難しくなるという問題
もある。

【００１０】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、レーザ用光コネクタ
の温度検出装置の構成に工夫を凝らすことにより、装置
の小型化を図るとともに、加工や組立が容易なものとす
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、レーザ光を伝送する光ファ
イバの少なくとも一端部に取り付けられかつレセプタク
ルに連結されるレーザ用光コネクタの温度を検出するよ
うにしたレーザ用光コネクタの温度検出装置が対象であ
る。そして、上記レセプタクルに、該レセプタクルの温
度を上記光コネクタの温度として検出する温度検出手段
を設ける。

【００１２】ところで、一般に、レーザ用光コネクタ及
びレセプタクルは、それぞれ例えば真鍮、アルミニウム
及びステンレス鋼等の熱伝導性の高い金属からなるた
め、光コネクタの温度が上昇するとレセプタクルの温度
も上昇する。したがって、レセプタクルに設けられた温
度検出手段によりレセプタクルの温度を光コネクタの温
度とみなして検出できる。

【００１３】そして、上記請求項１の構成によると、レ
セプタクルに連結された光コネクタの内部に反射レーザ
光が照射されると、その光コネクタの温度が高くなる。
このとき、レセプタクルの温度検出手段により異常を予
め判別して、光コネクタやその内部の光ファイバの損傷
を未然に防止することができる。

【００１４】そのことに加えて、温度検出手段を光コネ
クタの内部に設けないので、省スペース化して光コネク
タを小さくすることができ、その結果、装置全体の小型
化を図ることができる。また、従来のように、光コネク
タ内部から温度検出手段の配線を取り出す必要がないの
で、光コネクタへの穿孔加工を不要として、製造を容易
化することができる。つまり、製造コストを低減させる
ことができる。さらに、温度検出手段の配線を、光ファ
イバが挿通される保護管内部に通す必要がないので、組
立が容易なものとすることができる。

【００１５】請求項２の発明では、上記温度検出手段は
レセプタクルに外付けされていることを特徴とする。ま
た、請求項３の発明では、上記温度検出手段はレセプタ
クルに埋設されていることを特徴とする。これら請求項
２及び３の構成により、温度検出手段をレセプタクルに
望ましく配設することができる。

【００１６】請求項４の発明では、上記請求項１〜３の
いずれか１つのレーザ用光コネクタの温度検出装置にお
いて、温度検出手段はバイメタルであることを特徴とす
る。また、請求項５の発明では、上記請求項１〜３のい
ずれか１つのレーザ用光コネクタの温度検出装置におい
て、温度検出手段は熱電対であることを特徴とする。こ
れら請求項４及び５の構成によって、望ましい温度検出
手段を具体的に得ることができる。

【００１７】請求項６の発明では、レーザ光は高出力レ
ーザ光とする。このことで、本発明の効果が有効に発揮
される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係るレ
ーザ用光コネクタの温度検出装置Ｓの全体構成を示し、
このレーザ用光コネクタの温度検出装置Ｓは、レーザガ
イド１と、このレーザガイド１の両端部が接続される入
射側及び出射側レセプタクル３１Ａ，３１Ｂとからな
る。上記レーザガイド１は、ステンレス鋼等の金属から
なる折曲げ可能な保護管２と、この保護管２内に挿通さ
れたレーザ用光ファイバ３と、その光ファイバ３におけ
るレーザ光の入射側（図２で左側）及び出射側（同右
側）の各端部にそれぞれ保護管２に取付固定された状態
で接続された入射側及び出射側のレーザ用光コネクタ８
Ａ，８Ｂとを備えている。

【００１９】上記入射側レセプタクル３１Ａは略有底円
筒状のもので、このレセプタクル３１Ａの底壁部たる先
端壁部の中心位置に貫通口３３が形成されており、その
先端壁部側でＹＡＧレーザ等の高出力のレーザ光を出力
するレーザ発振装置（図示せず）に接続されている。そ
して、この入射側レセプタクル３１Ａ内に上記入射側の
コネクタ８Ａの後述するスリーブ９が先端側から嵌挿さ
れ、そのスリーブ９先端のファイバ端部が貫通口３３に
臨むように位置決め状態で連結される。

【００２０】一方、出射側レセプタクル３１Ｂも上記入
射側レセプタクル３１Ａと同様に、先端壁部の中心位置
に貫通口３３が形成された有底円筒状のもので、被加工
物に対向するように配置せしめた加工用ロボットの加工
ヘッド（図示せず）に設けられており、この出射側レセ
プタクル３１Ｂに上記出射側のコネクタ８Ｂのスリーブ
９が先端側から嵌挿されて位置決め状態で連結される。

【００２１】上記レーザ用光ファイバ３は、レーザ発振
装置からの高出力のレーザ光を伝送するもので、コアと
その周りに位置するクラッドとからなる例えば外径２０
０μｍ〜１０００μｍの石英ガラス系のファイバ心線４
と、このファイバ心線４に被覆された保護層としての樹
脂製のジャケット５とを有し、ファイバ心線４のコア内
でレーザ光を反射させながら伝送する。

【００２２】上記レーザ用光ファイバ３の端部には、そ
のジャケット５を先端側から所定寸法だけ除去すること
で、ファイバ心線４が剥き出しになっている。

【００２３】一方、レーザ用光ファイバ３の入射側及び
出射側端部にそれぞれ取り付けられているレーザ用光コ
ネクタ８Ａ，８Ｂは本実施形態ではいずれも同様の構造
（異なる構造にしてもよい）のもので、保護管２の外径
よりも若干大径の有底円筒状の金属製スリーブ９を備え
ている。このスリーブ９の底壁部たる先端壁部の中心位
置には貫通孔１０が形成され、この貫通孔１０内には耐
光強度の高いサファイア等からなる円筒状のチップ部１
１が嵌合固定されている。このチップ部１１の内部には
上記ファイバ心線４を挿通させるためのファイバ挿通孔
１２が開口されている。そして、スリーブ９内に基端側
（先端壁部と反対側）の開口からレーザ用光ファイバ３
の端部が嵌挿されており、そのファイバ心線４の先端部
はスリーブ９の先端壁部におけるチップ部１１のファイ
バ挿通孔１２に先端がチップ部１１の外面から突出した
状態で挿通されている。尚、スリーブ９内の基端側部分
にはスリーブ９内に光ファイバ３の端部をジャケット５
にて固定保持する固定部１３が設けられている。

【００２４】そして、入射側及び出射側レセプタクル３
１Ａ，３１Ｂの双方に、そのレセプタクル３１Ａ，３１
Ｂの温度を、これらレセプタクル３１Ａ，３１Ｂにそれ
ぞれ連結されている光コネクタ８Ａ，８Ｂの温度として
検出する温度検出手段がそれぞれ配設されている。具体
的には、温度検出手段は熱電対２２からなり、入射側及
び出射側レセプタクル３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ外付け
されている。尚、図１では説明のため、熱電対２２の素
線２４を１本の実線で示している。

【００２５】すなわち、図２にも拡大して示すように、
上記熱電対２２の両素線２４，２４（例えばクロメル線
及びアルメル線）の一端部同士は、入射側及び出射側レ
セプタクル３１Ａ，３１Ｂの外壁面に溶着や半田付け等
で固定されて測定部２３とされている一方、他端部は入
射側レセプタクル３１Ａ側に配設された温度測定装置２
５へそれぞれ案内され、この温度測定装置２５に入力さ
れている。そして、この温度測定装置２５によって、熱
電対２２の測定部２３つまり入射側及び出射側レセプタ
クル３１Ａ，３１Ｂ、さらに換言すれば、光コネクタ８
Ａ，８Ｂの温度をそれぞれ測定するようにしている。

【００２６】したがって、この実施形態においては、高
出力のレーザ光をレーザガイド１の光ファイバ３により
伝送して被加工物を加工する際、レーザ発振装置から出
力されたレーザ光が入射側集光レンズ（図示せず）で集
光された後、入射側レセプタクル３１Ａ及び該レセプタ
クル３１Ａに連結されているレーザガイド１の入射側光
コネクタ８Ａを介して光ファイバ３におけるファイバ心
線４のコア内に入射端部から入射される。このレーザ光
はファイバ心線４のコア内で反射しながら伝送されて光
ファイバ３の出射端部から出射し、出射側コネクタ８Ｂ
及び該コネクタ８Ｂに連結されている出射側レセプタク
ル３１Ｂを介して出射側集光レンズ（図示せず）に入
り、該集光レンズで集光された後に被加工物に照射され
る。このことにより、その被加工部に対し溶接や切断等
の加工が行われる。

【００２７】そして、被加工物が反射し易い種類の材
料、例えばアルミニウムや亜鉛メッキされた金属等であ
ると、光ファイバ３から出射した後に集光レンズ（図示
せず）で集光されたレーザ光の一部が被加工物で反射
し、その反射レーザ光が集光レンズ（図示せず）を通っ
てコネクタ８Ｂ側に戻る。このため、反射レーザ光が照
射されることによりチップ部１１及びその周辺部が加熱
昇温したり、その戻った反射レーザ光が、ファイバ挿通
孔１２内周面とファイバ心線４外周面との隙間等を通っ
てスリーブ９内へ入射することによってスリーブ９内部
が加熱されたり、ファイバ３端部のクラッドに入射する
ことによってスリーブ９内のジャケット５が加熱され
る。

【００２８】一方、光ファイバ３入射側の端部におい
て、レーザ発振装置側の集光レンズ（図示せず）と光コ
ネクタ８Ａとの光軸のミスアラインメント（調整不良）
があると、同様に入射レーザ光によりスリーブ９内部や
ジャケット５が加熱昇温されてしまう。これらのことに
より、入射側及び出射側の光コネクタ８Ａ，８Ｂの温度
が上昇する。

【００２９】そして、一般に、入射側及び出射側レーザ
用光コネクタ８Ａ，８Ｂ及び入射側及び出射側レセプタ
クル３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ例えば真鍮、アルミニ
ウム及びステンレス鋼等の熱伝導性の高い金属からなる
ため、光コネクタ８Ａ，８Ｂの温度が上昇するとレセプ
タクル３１Ａ，３１Ｂの温度も上昇する。

【００３０】そのとき、レセプタクル３１Ａ，３１Ｂに
設けられた温度検出手段たる熱電対２２によりレセプタ
クル３１Ａ，３１Ｂの温度を光コネクタ８Ａ，８Ｂの温
度とみなして検出できる。従って、レセプタクル３１
Ａ，３１Ｂに設けられた熱電対２２により予め異常を判
別して、光コネクタ８Ａ，８Ｂやそのスリーブ９，９内
部の光ファイバ３の損傷を未然に防止することができ
る。

【００３１】そのことに加えて、熱電対２２を光コネク
タ８Ａ，８Ｂのスリーブ９，９内部に設けないようにし
たので、省スペース化して光コネクタ８Ａ，８Ｂを小さ
くすることができ、その結果、装置全体の小型化を図る
ことができる。

【００３２】また、従来のように、光コネクタ８Ａ，８
Ｂのスリーブ９，９内部から熱電対２２の配線を取り出
す必要がないので、光コネクタ８Ａ，８Ｂへの穿孔加工
を不要として、製造を容易化することができる。つま
り、製造コストを低減させることができる。さらに、熱
電対２２の配線を、光ファイバが挿通される保護管内部
に通す必要がないので、組立が容易なものとすることが
できる。

【００３３】尚、この実施形態においては、温度検出手
段として熱電対２２を適用するようにしたが、公知のバ
イメタルを適用し、その曲率が温度変化に伴って変化す
る特性を利用してレセプタクル３１Ａ，３１Ｂの温度を
検出するようにしてもよく、またその他の構成によりレ
セプタクル３１Ａ，３１Ｂの温度を検出するようにして
もよい。

【００３４】また、温度検出手段たる熱電対２２をレセ
プタクル３１Ａ，３１Ｂに外付けするようにしたが、レ
セプタクル３１Ａ，３１Ｂ外壁面に埋設するようにして
もよい。

【００３５】そして、異常発生と判断する測定部２３の
温度しきい値を光コネクタ８Ａ，８Ｂ自体の温度よりも
所定の大きさだけ低く設定するようにしてもよい。こう
すると、光コネクタ８Ａ，８Ｂからレセプタクル３１
Ａ，３１Ｂ外壁面への熱の伝達に要する時間の影響を小
さくできて好ましい。

【００３６】また、上記実施形態では、レーザ用光コネ
クタ８Ａ，８Ｂを光ファイバ３の両端部に取り付け、さ
らにレセプタクル３１Ａ，３１Ｂに連結するようにした
が、本発明はこれに限らず、光ファイバ３の少なくとも
一端部に設けるようにしてもよいのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、レーザ光を伝送する光ファイバの少なくとも一
端部に取り付けられかつレセプタクルに連結されるレー
ザ用光コネクタの温度を検出するようにしたレーザ用光
コネクタの温度検出装置について、レセプタクルに、こ
のレセプタクルの温度を光コネクタの温度として検出す
る温度検出手段を設けることにより、レセプタクルの温
度検出手段により異常を予め判別して、光コネクタやそ
の内部の光ファイバの損傷を未然に防止することができ
る。そのことに加えて、装置全体の小型化を図ることが
できる。また、組立及び製造を容易化して、製造コスト
を低減させることができる。

【００３８】請求項２の発明によると、温度検出手段を
レセプタクルに外付けとする。また、請求項３の発明に
よると、温度検出手段をレセプタクルに埋設することに
より、温度検出手段をレセプタクルに望ましく配設する
ことができる。

【００３９】請求項４の発明によると、温度検出手段を
バイメタルとする。また、請求項５の発明によると、温
度検出手段を熱電対とすることによって、望ましい温度
検出手段を具体的に得ることができる。

【００４０】請求項６の発明によると、レーザ光は高出
力レーザ光とすることで、本発明の効果が有効に発揮さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るレーザ用光コネクタの
温度検出装置の全体構成を概略的に示す断面図である。

【図２】温度検出装置の要部を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】従来のレーザ用光コネクタの温度検出装置の全
体構成を示す断面図である。

【図４】従来の温度検出装置の要部を拡大して示す断面
図である。

【符号の説明】

Ｓ レーザ用光コネクタの温度検出装置 ３ 光ファイバ ８Ａ 入射側レーザ用光コネクタ ８Ｂ 出射側レーザ用光コネクタ ２２ 熱電対（温度検出手段） ３１Ａ 入射側レセプタクル ３１Ｂ 出射側レセプタクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐竹 武史 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 2H036 QA31 4E068 CA05 CA17 CB06 CC03 CE08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を伝送する光ファイバの少なく
   とも一端部に取り付けられかつレセプタクルに連結され
   るレーザ用光コネクタの温度を検出するようにしたレー
   ザ用光コネクタの温度検出装置であって、 上記レセプタクルに、該レセプタクルの温度を上記光コ
   ネクタの温度として検出する温度検出手段が設けられて
   いることを特徴とするレーザ用光コネクタの温度検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１のレーザ用光コネクタの温度検
   出装置において、 温度検出手段はレセプタクルに外付けされていることを
   特徴とするレーザ用光コネクタの温度検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１のレーザ用光コネクタの温度検
   出装置において、 温度検出手段はレセプタクルに埋設されていることを特
   徴とするレーザ用光コネクタの温度検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つのレーザ用
   光コネクタの温度検出装置において、 温度検出手段はバイメタルであることを特徴とするレー
   ザ用光コネクタの温度検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１つのレーザ用
   光コネクタの温度検出装置において、 温度検出手段は熱電対であることを特徴とするレーザ用
   光コネクタの温度検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１つのレーザ用
   光コネクタの温度検出装置において、 レーザ光は高出力レーザ光であることを特徴とするレー
   ザ用光コネクタの温度検出装置。