本发明涉及一种具备将多个光纤束成束而成的光纤线缆的光纤线缆单元。
背景技术：
以往，在激光加工装置、机器人中布置有具有光纤的光纤线缆，光纤将激光传输至加工头。在光纤发生了故障的情况下，需要更换全部光纤线缆，因此更换需要很多的时间。
在专利文献1中公开了如下一种激光加工装置：将与多个半导体激光元件个别地连结的多个光纤束成束而成的入射侧的光纤线缆以及将数量比构成该入射侧的光纤线缆的多个光纤的数量多的多个光纤束成束而成的出射侧的光纤线缆通过连接器装卸自如地进行连接后使用于激光加工。
根据该激光加工装置，构成出射侧的光纤线缆的光纤的数量多于构成入射侧的光纤线缆的光纤的数量。因此，即使在构成出射侧的光纤线缆的多个光纤的一部分光纤发生了故障的情况下，也能够卸下出射侧的光纤线缆来从发生了故障的光纤切换到其它的光纤，使能够使用多个半导体激光元件的全部元件的状态继续。
专利文献1：日本特开2011-227269号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
然而，专利文献1所公开的激光加工装置在入射侧的光纤线缆发生了故障的情况下需要更换全部入射侧的光纤线缆，结果导致更换需要很多的时间。
本发明的目的在于提供一种即使在多个光纤的一部分光纤发生了故障的情况下也能够不对光纤线缆整体进行更换而继续使用光纤线缆的光纤线缆单元。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的光纤线缆单元(例如，后述的光纤线缆单元1、1A、1B、1C、1D)具备将多个光纤(例如，后述的光纤12a、12b、12c)束成束而成的光纤线缆(例如，后述的光纤线缆3)，利用各包含一根所述光纤的多个传输路径(例如，后述的传输路径L1、L2、L3)来传输激光(例如，后述的激光LB)，该光纤线缆单元具备：入射侧连接部(例如，后述的入射侧连接部5)，其是使所述激光向所述光纤入射的侧的连接部；一端侧连接部(例如，后述的一端侧连接部6)，其被固定于所述光纤线缆的一端，与所述入射侧连接部连接；另一端侧连接部(例如，后述的另一端侧连接部7)，其被固定于所述光纤线缆的另一端；以及出射侧连接部(例如，后述的出射侧连接部8)，所述另一端侧连接部与该出射侧连接部连接，该出射侧连接部是使来自所述光纤的所述激光射出的侧的连接部，其中，所述入射侧连接部、所述一端侧连接部、所述另一端侧连接部以及所述出射侧连接部中的至少一个具有切换机构(例如，后述的切换机构9、32)，该切换机构对用于传输所述激光的所述传输路径进行切换。
(2)在(1)的光纤线缆单元中，也可以为，所述出射侧连接部具有使所述多个传输路径合流的合流机构(例如，后述的合流机构15)。
(3)在(1)或(2)的光纤线缆单元中，也可以为，所述多个光纤中的至少一根所述光纤所具有的芯的直径与其它的所述光纤所具有的芯的直径不同。
(4)在(1)～(3)中的任一个的光纤线缆单元中，也可以为，所述一端侧连接部具有多个一端侧块(block)(例如，后述的石英块(block)10a、10b、10c、10d)，所述多个一端侧块沿周向等间隔地突出设置并构成所述传输路径，所述入射侧连接部具有多个入射侧插入孔(例如，后述的入射侧插入孔18a、18b、18c)，所述多个入射侧插入孔沿周向等间隔地配置，供所述多个一端侧块插入，所述入射侧连接部和所述一端侧连接部具有一端侧定位机构(例如，后述的定位槽19、定位突起23)，所述一端侧定位机构用于进行所述一端侧连接部相对于所述入射侧连接部的定位，所述一端侧定位机构能够切换为不进行所述一端侧连接部相对于所述入射侧连接部的定位的定位无效状态。
(5)在(4)的光纤线缆单元中，也可以为，所述多个一端侧块能够个别地进行装卸，所述多个光纤能够个别地进行装卸。
(6)在(1)～(5)中的任一个的光纤线缆单元中，也可以为，所述另一端侧连接部具有多个另一端侧块(例如，后述的石英块14a、14b、14c)，所述多个另一端侧块沿周向等间隔地突出设置并构成所述传输路径，所述出射侧连接部具有多个出射侧插入孔，所述多个出射侧插入孔沿周向等间隔地配置，供所述多个另一端侧块插入，所述出射侧连接部和所述另一端侧连接部具有另一端侧定位机构，所述另一端侧定位机构进行所述另一端侧连接部相对于所述出射侧连接部的定位，所述另一端侧定位机构能够切换为不进行所述另一端侧连接部相对于所述出射侧连接部的定位的定位无效状态。
(7)在(6)的光纤线缆单元中，也可以为，所述多个另一端侧块能够个别地进行装卸，所述多个光纤能够个别地进行装卸。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种即使在多个光纤的一部分光纤发生了故障的情况下也能够不对光纤线缆整体进行更换而继续使用光纤线缆的光纤线缆单元。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的光纤线缆单元的概要图。
图2是入射装置所具备的入射侧连接部和被固定于光纤线缆的一端侧的一端侧连接部的外观立体图。
图3是被固定于光纤线缆的一端侧的一端侧连接部的外观立体图。
图4是本发明的第二实施方式所涉及的光纤线缆单元的概要图。
图5是本发明的第三实施方式所涉及的光纤线缆单元的概要图。
图6是构成本发明的第四实施方式所涉及的光纤线缆单元的一端侧连接部的外观立体图。
图7是构成本发明的第五实施方式所涉及的光纤线缆单元的一端侧连接部的外观立体图。
图8是构成本发明的第六实施方式所涉及的光纤线缆单元的一端侧连接部的主视图。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、1D：光纤线缆单元；3：光纤线缆；5：入射侧连接部；6：一端侧连接部；7：另一端侧连接部；8：出射侧连接部；9、32：切换机构；10a、10b、10c、10d：石英块(一端侧块)；12a、12b、12c：光纤；14a、14b、14c：石英块(另一端侧块)；15：合流机构；18a、18b、18c：入射侧插入孔；19：定位槽(一端侧定位机构)；23：定位突起(一端侧定位机构)；L1、L2、L3：传输路径；LB：激光。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的第一实施方式。此外，在第二实施方式以后的说明中，对与第一实施方式共同的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
[第一实施方式]
图1是本发明的第一实施方式所涉及的光纤线缆单元1的概要图。图2是入射装置2所具备的入射侧连接部5和被固定于光纤线缆3的一端侧的一端侧连接部6的外观立体图。图3是被固定于光纤线缆3的一端侧的一端侧连接部6的外观立体图。
如图1所示，第一实施方式的光纤线缆单元1用于将由激光振荡器等入射装置2产生的激光LB利用光纤线缆3向激光加工装置、机器人等出射装置4传输，能够切换使用传输激光LB的传输路径L1、L2、L3。具体地说，光纤线缆单元1具备入射侧连接部5、一端侧连接部6、光纤线缆3、另一端侧连接部7以及出射侧连接部8。
入射侧连接部5是作为用于使激光LB入射的装置的入射装置2所具备的连接器，并且与被固定于光纤线缆3的一端的一端侧连接部6一起构成连接器对。一端侧连接部6以能够装卸的方式与入射侧连接部5连接。该入射侧连接部5具有切换机构9，该切换机构9用于切换将由入射装置2产生的激光LB向出射装置4传输的传输路径L1～L3。切换机构9能够通过使镜移动来将由入射装置2产生的激光向传输路径L1～L3的入口引导的构造、通过使传输路径L1～L3的入口移动来将由入射装置2产生的激光向传输路径L1～L3的入口引导的构造等各种构造来实现。
一端侧连接部6是被固定于光纤线缆3的一端的连接器，并且与入射装置2所具备的入射侧连接部5一起构成连接器对。入射侧连接部5以能够装卸的方式与一端侧连接部6连接。该一端侧连接部6具备分别构成传输路径L1～L3的三个石英块(一端侧块)10a、10b、10c以及从光纤线缆3引入的三根光纤管11a、11b、11c。
石英块10a～10c被焊接于构成光纤管11a～11c的光纤12a、12b、12c的一端。在后面记述关于该石英块10a～10c的详细内容。
光纤管11a～11c具备构成传输路径L1～L3的光纤12a～12c、断线检测导线(省略图示)以及用于容纳光纤12a～12c与断线检测导线的一对的管(省略图示)。断线检测导线与入射装置2或出射装置4所具备的通电部件(省略图示)构成了闭合电路。该断线检测导线始终由通电部件进行通电，在光纤12a～12c发生断线或破损而激光泄漏的情况下，该断线检测导线因激光的热而熔融从而断线，不再进行通电。通电部件将断线检测导线不再进行通电的情形检测为光纤12a～12c的断线或破损。
光纤线缆3是将多个光纤12a～12c束成束而成的。具体地说，光纤线缆3具备光纤管11a～11c、冷却部件(省略图示)以及将它们内置的保护用的金属制挠性管13。光纤管11a～11c所具备的光纤12a～12c包括作为用于传输激光的芯材的芯(省略图示)以及芯的外侧的包层(省略图示)。在包层的外周设置有用于去除通过所述包层传播的激光的台阶、槽。这样的光纤12a～12c由于被与石英块10a～10c、14a、14b、14c焊接着的端部、或者包层的台阶、槽吸收的激光而发热。冷却部件通过冷却水对光纤12a～12c进行冷却。
另一端侧连接部7是被固定于光纤线缆3的另一端的连接器，并且与出射装置4所具备的出射侧连接部8一起构成连接器对。出射侧连接部8以能够装卸的方式与另一端侧连接部7连接。该另一端侧连接部7具备构成传输路径L1～L3的三个石英块(另一端侧块)14a～14c以及从光纤线缆3引入的三根光纤管11a～11c。
石英块14a～14c被焊接于光纤12a～12c的另一端。该石英块14a～14c与石英块10a～10c相同，省略详细的说明。
出射侧连接部8是作为使激光LB射出的装置的出射装置4所具备的连接器，并且与被固定于光纤线缆3的另一端的另一端侧连接部7一起构成连接器对。另一端侧连接部7以能够装卸的方式与出射侧连接部8连接。该出射侧连接部8具有使多个传输路径L1～L3合流成一个的合流机构15。合流机构15能够通过光纤耦合器等各种构造来实现。光纤线缆单元1通过具备合流机构15，无论在使用多个传输路径L1～L3中的哪一个传输路径来传输激光的情况下，都向同一加工点引导激光LB。
如图2所示，入射侧连接部5具备：连接器主体16，其外观为圆柱形状；以及凸缘17，其与该连接器主体16的基端一体地成型，通过螺丝来固定于入射装置2(参照图1)。该入射侧连接部5在连接器主体16的前端面具有多个入射侧插入孔18a、18b、18c，该多个入射侧插入孔18a、18b、18c在周向上以120度等间隔(相同的角度分配)地进行配置，供石英块10a～10c插入。另外，入射侧连接部5在连接器主体16的前端面的周缘具有作为键槽的定位槽19，该定位槽19用于进行一端侧连接部6的定位。
如图2和图3所示，一端侧连接部6具备：连接器主体20，其是将直径不同的两个圆柱连接而成的；以及圆锥台形状的连结部21，其直径从该连接器主体20朝向基端缩小，与光纤线缆3的金属制挠性管13连结。该一端侧连接部6具有在连接器主体20的前端面在周向上以120度等间隔(相同的角度分配)地突出设置的锥形的石英块10a～10c。
另外，一端侧连接部6在连接器主体20的前端面的周缘整体具有环状的引导框22，该环状的引导框22用于使入射侧连接部5的连接器主体16的前端嵌入。另外，一端侧连接部6在引导框22的内侧具有作为键的定位突起23，该定位突起23通过嵌入于入射侧连接部5的定位槽19来进行相对于所述入射侧连接部5的定位。一端侧连接部6的定位突起23与入射侧连接部5的定位槽19一起构成进行一端侧连接部6相对于入射侧连接部5的定位的定位机构(一端侧定位机构)。
该定位机构能够切换为不进行一端侧连接部6相对于入射侧连接部5的定位的定位无效状态。将定位机构切换为定位无效状态能够通过能够沿轴向移动来卸下一端侧连接部6的定位突起23的构造或者一端侧连接部6的定位突起23进入到连接器主体20的前端面的没入构造等各种构造来实现。
进行一端侧连接部6相对于入射侧连接部5的定位的一端侧定位机构的结构被沿用为进行另一端侧连接部7相对于出射侧连接部8的定位的另一端侧定位机构的结构。具体地说，另一端侧连接部7具有沿周向等间隔地突出设置并构成传输路径L1、L2、L3的多个另一端侧块(石英块14a、14b、14c)，出射侧连接部8具有多个出射侧插入孔(未图示)，该多个出射侧插入孔沿周向等间隔地配置，供多个另一端侧块插入。出射侧连接部8和另一端侧连接部7具有进行另一端侧连接部7相对于出射侧连接部8的定位的另一端侧定位机构。该另一端侧定位机构能够切换为不进行另一端侧连接部7相对于出射侧连接部8的定位的定位无效状态。所述多个另一端侧块(石英块14a、14b、14c)能够个别地进行装卸，多个光纤12a、12b、12c能够个别地进行装卸。
接着，使用图1～图3来对检测出光纤12a～12c的断线或破损的情况下的光纤12a～12c的切换的流程进行说明。
光纤线缆单元1通常使用三根光纤12a～12c中的一根或两根光纤、即使用三个传输路径L1～L3中的一个或两个传输路径来传输激光。在与断线检测导线构成了闭合电路的通电部件自动检测到光纤12a～12c的断线或破损的情况下，通过入射侧连接部5的切换机构9将光纤12a～12c(传输路径L1～L3)从断线或破损的光纤自动切换为其它的光纤。此外，也可以手动检测光纤12a～12c的断线或破损，并且也可以手动切换光纤12a～12c。
如以上那样，根据本实施方式，由于在一根光纤线缆3中内置有多个光纤12a～12c，因此通过一端侧连接部6与入射侧连接部5的一次连接以及另一端侧连接部7与出射侧连接部8的一次连接能够将多个光纤12a～12c一并进行连接。与连接多个内置有一根光纤的光纤线缆的情况相比，能够以较少的工时、较少的面积、较少的区域来配置多个光纤。
另外，由于能够将光纤12a～12c从发生了断线或破损的光纤切换为其它的光纤，因此即使在多个光纤12a～12c中的一部分光纤发生了故障的情况下，也能够不对光纤线缆3整体进行更换而继续使用。
另外，光纤线缆3在金属制挠性管13中内置有冷却部件(省略图示)，因此能够降低在一端侧连接部6和另一端侧连接部7处发生的光的吸收、反射光、散射光所产生的发热量。其结果，能够防止一端侧连接部6和另一端侧连接部7的劣化。
另外，由入射侧连接部5的定位槽19和一端侧连接部6的定位突起23构成的定位机构能够切换为不进行一端侧连接部6相对于入射侧连接部5的定位的定位无效状态。因此，通过事先将所述定位机构切换为定位无效状态，能够在将一端侧连接部6与入射侧连接部5连接时，转动一端侧连接部6来进行安装，由此能够切换要使用的光纤12a～12c。
[第二实施方式]
图4是本发明的第二实施方式所涉及的光纤线缆单元1A的概要图。本实施方式所涉及的光纤线缆单元1A与第一实施方式的不同在于出射侧连接部8不具备合流机构15这方面等。
如图4所示，第二实施方式的光纤线缆单元1A的出射侧连接部8具有切换机构32。切换机构32能够通过使镜移动来从传输路径L1～L3的出口向出射装置4的加工头4a引导激光LB的构造、或者通过使传输路径L1～L3的出口移动来从传输路径L1～L3的出口向出射装置4的加工头4a引导激光LB的构造等各种构造来实现。
接着，使用图4对检测出光纤12a～12c的断线或破损的情况下的光纤12a～12c的切换的流程进行说明。
光纤线缆单元1A通过入射侧连接部5的切换机构9将光纤12a～12c(传输路径L1～L3)从发生了断线或破损的光纤自动切换为其它的光纤。另外，光纤线缆单元1A通过出射侧连接部8的切换机构32切换向出射装置4的加工头4a传输激光LB的光纤12a～12c(传输路径L1～L3)。此外，也可以手动切换光纤12a～12c。
[第三实施方式]
图5是本发明的第三实施方式所涉及的光纤线缆单元1B的概要图。本实施方式所涉及的光纤线缆单元1B与第一实施方式的不同在于出射侧连接部8不具备合流机构15这方面等。
如图5所示，第三实施方式的光纤线缆单元1B的入射侧连接部5具有切换机构9。切换机构9具有多个镜9a、9b、9c。该切换机构9具有通过使镜9a～9c移动来将由入射装置2产生的激光LB向用于传输激光的传输路径L1～L3的入口引导的构造。
多个光纤12a～12c中的至少一根光纤12a～12c所具有的芯的直径与其它的光纤12a～12c所具有的芯的直径不同。例如，光纤12a所具有的芯的直径为50μm，光纤12b所具有的芯的直径为80μm，光纤12c所具有的芯的直径为150μm。传输路径L1～L3的出口向出射装置4所具有的相分别的加工头4a、4b、4c引导激光LB。
接着，使用图5对光纤12a～12c的切换的流程进行说明。光纤线缆单元1B例如在对要切割的板的厚度进行加工的加工程序的控制下，通过入射侧连接部5的切换机构9自动地切换用于传输激光LB的光纤12a～12c(传输路径L1～L3)。此外，也可以在加工程序的控制下还进行加工头4a～4c、喷嘴的种类的选择。另外，也可以手动切换光纤12a～12c。
如以上那样，根据本实施方式，能够切换为三个加工头4a～4c中的一个加工头进行使用。另外，由于使三根光纤12a～12c所具有的芯的直径不同，因此通过切换要使用的光纤12a～12c，能够改变通过光纤12a～12c的激光的光束特性。通过减小光纤12a～12c所具有的芯的直径来接近单模，从而聚光性提高，因此例如能够在薄板切割时提高切割速度。另一方面，通过增大光纤12a～12c所具有的芯的直径来接近多模，从而能够提高中厚板的切割能力。
[第四实施方式]
图6是构成本发明的第四实施方式所涉及的光纤线缆单元1C的一端侧连接部6的外观立体图。本实施方式所涉及的光纤线缆单元1C与第一实施方式的不同在于传输路径为两条这方面等。
如图6所示，构成第四实施方式的光纤线缆单元1C的一端侧连接部6具有在连接器主体20的前端面在周向上以180度等间隔(相同的角度分配)地突出设置的锥形的石英块10a、10b。光纤线缆单元1C中的其它结构是对第一实施方式的结构以使传输路径为两条的方式进行变更来得到的，省略此处的说明。此外，关于第二实施方式和第三实施方式，也可以与本第四实施方式同样地以传输路径为两条的方式变更结构。
[第五实施方式]
图7是构成本发明的第五实施方式所涉及的光纤线缆单元1D的一端侧连接部6的外观立体图。本实施方式所涉及的光纤线缆单元1D与第一实施方式的不同在于传输路径为四条这方面等。
如图7所示，构成第五实施方式的光纤线缆单元1D的一端侧连接部6具有在连接器主体20的前端面在周向上以90度等间隔(相同的角度分配)地突出设置的锥形的石英块10a、10b、10c、10d。光纤线缆单元1D中的其它结构是对第一实施方式的结构以使传输路径为四条的方式进行变更来得到的，省略此处的说明。此外，关于第二实施方式和第三实施方式，也可以与本第五实施方式同样地以传输路径为四条的方式变更结构。
[第六实施方式]
图8是构成本发明的第六实施方式所涉及的光纤线缆单元1E的一端侧连接部6的主视图。本实施方式所涉及的光纤线缆单元1E与第一实施方式的不同在于多个石英块10a～10c、14a～14c能够个别地进行装卸这方面以及多个光纤管11a～11c(多个光纤12a～12c)能够个别地进行装卸这方面等。
如图8所示，构成光纤线缆单元1E的一端侧连接部6在连接器主体20的前端面的周缘的大致整体具有引导框72，该引导框72用于使入射侧连接部的连接器主体的前端嵌入。引导框72具有与石英块10a～10c相邻的部分被切除而断续地成为环状的形状。一端侧连接部6在连接器主体20的前端面具有的多个石英块10a～10c能够个别地沿径向进行装卸。另外，光纤线缆单元1E借助多个石英块10a～10c被个别地卸下的地方能够将多个光纤管11a～11c(多个光纤12a～12c)个别地进行装卸。此外，虽然省略图示，但是构成光纤线缆单元1E的另一端侧连接部在前端面具有的多个石英块也与多个石英块10a～10c同样地能够个别地沿径向进行装卸。
如以上那样，根据本实施方式，能够仅更换多个光纤12a～12c中的发生了故障的光纤12a～12c。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于前述的实施方式。另外，本实施方式所记载的效果只是列举了由本发明产生的最佳的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式所记载的效果。
在上述实施方式中，入射侧连接部5具有切换机构9，或者出射侧连接部8具有切换机构32，但是不限定于此。能够使得入射侧连接部5、一端侧连接部6、另一端侧连接部7以及出射侧连接部8中的至少一个具有对用于传输激光的传输路径L1～L3进行切换的切换机构。
在上述实施方式中，入射侧连接部5在连接器主体16的前端面的周缘具有进行一端侧连接部6的定位的一个定位槽19，但是不限定于此。能够使得在周向上等间隔地配置与多个传输路径相同数量的定位槽19。