JPS5954937A - パワ−伝送用フアイバ−破損検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔・発明の技術分野１　　　　　′　　□本発明：は・
９ワーレーザ晃を伝送□するファイバーの破損横用装置
に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点ｊ 近□年、□医療器１′や機・械加ｆ等の分野において各
種の・々ワ」レーデが利用さ１れぞおシ、その応用範囲
は益々広が１ｐつつある。　　　　　　□例えぜレーデ
医″療の一分野において、レーデの熱エネルゼーをオｌ
用□じた外科用し」ザメス□が開発されて□いるー□０
６′２□・レーデ１′用いたレーザメス：は、従来、′
ミラーの・反゛射を利用して伝達するものが涜用イヒ苔
れ罰囚るが、石英ガラスなどのファイバーに′よシ／９
ワーを伝達するものも開発されて・いる。　　　　　　
　□ こめよ□うにし：」デ光をファイバーで伝達し、九アイ
パー先輪でめ出射エネル穿−を利用する構造では、伝送
用ファイバーの破損によシレ―デ：ビームが漏洩するこ
とは、特□に′力視鏡に取付けたで・ディ・テ、なり全
体、の内部に挿入し″７７停用−する場合には危険であ
シ、破損と同時にレーデの発振器４示きせ未゛蕊−・が
ある。　　□　Ｊ□１■１−□このため破憚検中装置セ
し正、従来、錫（Ｓｎ）　、　、　１や鉛（ｐｂ　）な
どの低融点金属線をノクワー伝送用ファイバーに添わせ
ておきＪ′伝癲珀ファイバーが□破損してレーデビーム
が漏れた場合には、前記金属線が溶断し、そのｉｉ線を
電気信号の変化として検出する方法が知られている。（
特開昭５６−１７３０３、同”ｓ　’ａ’′−’　”１
１２６０２　）しかしながらレーザメ、ニーなど春休？
千暫用に使用する。もの稈・升のより、會属、線を添わ
せてこれ（信、竺電沌を導るこセ畔瀕−による感電の危
険があシ、しかも金属線の溶断に時間がかかるので伝送
用ファイ／ぐ一破損時の検出速度が遅いなどの問題があ
る。　　、・　　□　　゛また機械用のレーザ加工機の
場合、金′嵐線嬢周辺機器の電気的誘導雑音をひろうた
め、誤作動を生じ易く、生産ライン中に設置する場合に
間趙となる。

：、、：、、（、−一、の目的〕 本発明は、かかる従来の問題点を改善し、漏・、、：１
．ｌｌ：４謳１′：：・よ、：求、ｉカ、ヶ＜＊□、□
い、８゜！：気的脅雑音に↓不：誤作動がな□く信頼・
省に優れ、−しかも、破損検出速度の速セノ母ワニ体ブ
送世ファーイパー破損検出装置を提供する４のである。

〔発明の概要〕

本発明はレーザ発振器に接続したレーデ光／４１　　　
　　１　１　　　　　　１　１１　　　　　　　　１　
　　　　１　　　１１ワー伝送用、ファブパー、の全学
に亘って、千の外周に少なくとも１本のプラスチック製
光ファイバーを添わせると共吟、畔光、ファイバーの反
射または透過光、を検４ｑ　シ１．この検出・信号に基
いて前記レーデ発振器を停止させる制御装置を設けたこ
とを特徴とするも、のである。

□本発明に’＞坊てレー１ｆ・光・母ワー伝送用ファイ
バーとしては、多結晶ファイバー、単結晶ファイバー、
若しくは中空導波管など・が珀いられる。

１１：　　　　・。

禾・発□羨おい、プ、□’−Ｆ−□２２製。光、アイ２
゜−としては例えばメチルメタアクリレ−）ＣＭＭＡ）
などアクリル系樹脂ファイバーやポリスチレンファイバ
ー４ど蓄熱作用の大きいものを用いる。

まだ光ファイバーは１本に、限らず複数本設けても良く
、複数本設けた場合、その先端、に伝送した光を反射す
るプリズムを設けたもので、も良い。

〔発明の実施例〕、。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
図においてＩはレーデ光ｄ’ワー伝送用ファイバーで、
こ、の伝送用ファイ、パー１．の長手方向に沿った外周
に、２．本のプラスチック製光ファイバー２　Ａ　、　
２．Ｂ、が縦、、添えされ、更、にこの外周を図示しな
い保護膜で被、覆してい、る。前記伝送用ファイバー１
は、その外径が約１閣程度であシ、と九に添わせた信号
用、のゾ２．ス升ツク製光ファイバー２．Ａ　、　ｚ　
Ｂの外径は約０．．２ｗｍ程度で十分である。光ファイ
バー；ｔｋ、２．Ｈの先端には第２図に拡大して示すよ
、うにプリズム３が取付けられ、信号用の光を：反射す
るようになっている。　　　　　　　　　、　　　。

前記伝送、用ファイバー１は、集光、・し、、ンズ４を
介５− してレーデ発振器５に接、続されている。またグラスチ
ック製光ファイバー２ｋ　、２Ｂの基端側には制御装置
６が接続され、光信号の送信と受信機能を有すると共に
、検出信号の変動を検出し、制御信号をレーザ発振器５
に伝達するようになっている。　　　　　　　　　　　
　・伝送用ファイバー１が破損して内部を通過するレー
デビームが漏洩すると、このレーデビームに、よシ縦添
えしたノ、ラスチック製の光フディ／４−２　Ａ　、　
２　Ｂ、−１）Ｅ直ちに焼損する。光信号は制御、装置
６から発信して光ファイバー２人を通シ、プリズム３で
反射し、光ファイバー２Ｂを通って、制御装置６に戻る
が□、光フアイバー２人または、２Ｂの一部または全部
が焼損すると光ファイ・パー２Ｂを通る反射光量が低下
する。□・この光量低下を制御装置６で検知す・ると、
直に制御信号が流れてレーデ発振器５を停止させ、レー
デビ□−，，ムの外部への漏洩を防止することができる
。

ここで、プラス、チック製光ファイバー２ｋ。

２Ｂ・や、従来の低融点金属を用いた金属線など６一 破損検出用信号線に１．伝送用ファイバーＩの破損部分
から漏洩したレーデビーム、、が尚りた場合の温度上昇
状態を比較して見ると、次のような。

熱伝導式が成立する・　　　　：　。

ただしλは熱伝導度、Ｃは比熱、ρは密度、Ｑは単位時
間に発生する熱量密度、Δはラプラス演算子である。

ここで伝送用ファイバー１から出るレーザビームの強度
と拡がシを同一とし、漏洩したレーデビームは全部吸収
されて熱になるとすると、信号線の種類に応じてその温
度上昇を、メチルメタアクリレ−）　（ＭＭＡ）　、ポ
リスチレンなどの光ファイバーと、錫、鉛な、、どの金
属線とを比較すると下表のようになる。

上表から明らかなように、Ｃρが小さい程、また温度伝
達率λ／Ｃρが小さい程、信号線の温度上昇は速いので
、金属線に比べてグラスチック製光ファイバーの温度上
昇は２桁以上も速く、レーザビームの漏洩によって瞬時
に溶断することができる。また伝送用ファイバーが破損
した場合、破損面の形状や角度によって信号線に当るレ
ーザビーム量が変化する。特に電子線に当たるレーデビ
ーム量が小さい場合、温度上昇が少々いので、温度伝導
率λ／Ｃρの大きい金属線では平衡状態となって溶断し
ない場合があるが、ゾラスチ、り製光ファイバーでは僅
かのエネルギーで溶断するため検知が速く、信頼性に優
れている・ なお伝送用ファイバー１は光散乱等によシレーザビーム
の一部が周囲に放射し、保護材がこれを吸収して若干昇
温するので、信号用のグラスチック製光ファイバーは、
使用環境温度より数十度乃至百度前後、高い温度で溶断
するように材料を選定し、常温環境で使用する場合には
１００〜２００℃付近で溶断するものが好ましい。

また、本発明では信号線としてノラスチ、り製の光ファ
イバーを用い、光信号によシ検知するので、漏電の危険
がなく外科用のレーザメスなどにおいて安全性に優れて
いる。更にレーデ加工機に適用した場合、金属線では周
辺機器からの電気的誘導雑音をひろうが、グラスチック
製の光ファイバーでは、このような電気的影響は全くな
く信頼性に優れている。

＝９− 第３図は本発明の他の実施例を示すもので１本のゲラス
テック製光ファイバー２を折ｐ返して平行ｔ／ｃ揃え、
この折シ返し部を先端側にして伝送用ファイバーＩＯ外
周に螺旋状に巻付けたものである。この場合、１本の光
ファイバー２を透過してくる光信号の透過量の変化を検
出することによシ伝送用ファイノ々−１の破損を検出す
るものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明に係わるノｊワー伝送用ファ
イノ譬−破損検出装置によれば、信号線としてプラスチ
ック製光ファイバーを用いることによシ、漏電による危
険がなく安全性に優れていると共に、電気的雑音による
誤作動がなく信頼性に優れ、しかも破損検出速度が極め
て速いなど顕著な効果を有するも・のである。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図は本発明の一実施例によるノ９ワー伝送用ファイ
バー破損検出装置の概略構成図、第２図は第１図の光フ
アイバー先端部分を示す拡大１０− 図、；′ｉ（３図は本発明の他の実施例による伝送用フ
ァイ／Ｆ−の側面図でおる。。 １・・・伝送用ファイバー、２，２人、２Ｂ、・・・光
ファイバー、３・・・プリズム、４・・・集光レンズ、
５・・・レーデ発振器、６・・すｉｔ＋御装置。　　□
　　□川願人代理人　　弁理士　鈴　江、些、彦、　。 １ １１− ・・　　　　　□・オ［図□ 矛２図 ・・　□・　　２Ａ 矛３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　レーデ１′用に接続したレーデ光ノ臂ワー伝
   送用ファイバーの全長に亘って、その外周に少なくとも
   １本のグラスチ、り製光ファイバーを添わせると共に、
   □線光ファイバーの□反射または透過光を検・出し、と
   の検叶信：号に基いて前記レーデ発振器を停止させる制
   ・御″装置を設けたととを特徴とするノ卆、ワー伝・送
   用フ：ア伯パー破□損検□出装置。　　　・　　・　　
   　　□　、　　・　　　□（２）　　レーデ光・母ワー
   伝送用フ□アイバーがＪ多結晶ファイバ・−１単結晶、
   ・ファイバー、若しくは□中、空導波管で形成されて、
   いることを特徴とする特許、請求の範囲第１項記載の／
   臂り−、伝送用ファイバー破損検・吊装置。　　　　　
   　　　□（３）　　光ファイバー□が複数本設けられ□
   、その先端に、伝送し・た光を反射するプリズムを設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のノ４ワ
   ー伝送用うアイパー破損横田装置。