JP5651396B2 - Fiber laser oscillator and fiber laser processing machine - Google Patents
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Description
本発明は、ファイバレーザモジュール毎に除湿できる機能を備えたファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工機に関する。 The present invention relates to a fiber laser oscillator and a fiber laser processing machine having a function capable of dehumidifying each fiber laser module.
従来のファイバレーザ加工機では、特許文献1に開示されているようにファイバレーザ発振器と加工テーブルとを別々に設け、ファイバレーザ発振器から出力されたレーザ光はプロセスファイバを用いて加工テーブル側へ伝送されていた。 In a conventional fiber laser processing machine, as disclosed in Patent Document 1, a fiber laser oscillator and a processing table are provided separately, and laser light output from the fiber laser oscillator is transmitted to the processing table side using a process fiber. It had been.
このような従来のファイバレーザ加工機を構成するファイバレーザ発振器では、半導体レーザの発振効率が冷却温度に依存するため、チラー等の冷却水供給装置が安定に維持できる水温で、尚且つできるだけ低温(通常20℃付近)になるように設定されていた。このようにファイバレーザ発振器ではレーザ光源を冷却する必要があるために、結露を防止するための除湿装置が必要不可欠であった。 In the fiber laser oscillator constituting such a conventional fiber laser processing machine, since the oscillation efficiency of the semiconductor laser depends on the cooling temperature, the cooling water supply device such as a chiller can maintain the water temperature stably and as low as possible ( Usually, it was set to be around 20 ° C. As described above, since it is necessary to cool the laser light source in the fiber laser oscillator, a dehumidifying device for preventing condensation has been indispensable.
ここで、従来のファイバレーザ発振器の構成を、図5を参照して説明する。 Here, the configuration of a conventional fiber laser oscillator will be described with reference to FIG.
図5に示すように、従来のファイバレーザ発振器51は、ファイバレーザ発振器全体を収容する密閉された筐体52と、レーザ光を生成するためのレーザ光源を構成する複数のファイバレーザモジュール53と、電源を供給する電源装置54と、除湿するためのドライエアーを供給する除湿装置55とを備えている。
As shown in FIG. 5, a conventional
従来のファイバレーザ発振器51では、冷却水を循環させてファイバレーザモジュール53を冷却し、結露を防止するために除湿装置55からドライエアーを供給して密閉された筐体52の内部全体を除湿していた。
In the conventional
しかしながら、上述した従来のファイバレーザ発振器51では、筐体52を密閉して筐体52の内部全体を除湿していたので、メンテナンスなどのために筐体52を開放すると、ファイバレーザモジュール53は大気に晒されることになり、ファイバレーザモジュール53に結露が生じてしまうという問題点があった。
However, in the above-described conventional
また、筐体52の内部全体を除湿していたので、密閉処理が膨大になるとともに、除湿空間が大きくなって大型の除湿装置が必要になるという問題点もあった。
Further, since the entire interior of the
さらに、従来のファイバレーザ加工機では、ファイバレーザ発振器と加工テーブルを別々に設けていたので、設置スペースが大きくなってしまうという問題点があり、この問題点を解決するためには加工テーブルにファイバレーザ発振器を内蔵させる必要があった。 Furthermore, in the conventional fiber laser processing machine, since the fiber laser oscillator and the processing table are provided separately, there is a problem that the installation space becomes large, and in order to solve this problem, the processing table has a fiber. It was necessary to incorporate a laser oscillator.
しかしながら、上述した従来のファイバレーザ発振器のように筐体全体で除湿する構造になっていると、ファイバレーザ発振器を小型化することができず、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵することは困難であった。 However, if the entire housing is dehumidified like the conventional fiber laser oscillator described above, the fiber laser oscillator cannot be reduced in size, and it is difficult to incorporate the fiber laser oscillator in the processing table. there were.
上述した課題を解決するために、請求項1に記載の本発明は、ファイバレーザ発振器において、それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成されたレーザ光源と、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段とを備えていることを特徴とするファイバレーザ発振器である。 In order to solve the above-described problem, the present invention according to claim 1 is a fiber laser oscillator, wherein a laser light source composed of a plurality of hermetically sealed fiber laser modules and dry air is provided to each of the fiber laser modules. And a dehumidifying means for dehumidifying the fiber laser.
請求項2に記載の本発明は、前記除湿手段が、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とするファイバレーザ発振器である。
The present invention according to
請求項3に記載の本発明は、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵したファイバレーザ加工機において、それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成され、前記加工テーブルに内蔵されたレーザ光源と、前記加工テーブルに内蔵され、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段とを備えていることを特徴とするファイバレーザ加工機である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fiber laser processing machine including a fiber laser oscillator built in a processing table, each of which is composed of a plurality of sealed fiber laser modules, and a laser light source built in the processing table; A fiber laser processing machine, comprising a dehumidifying means that is built in a processing table and dehumidifies by supplying dry air to each of the fiber laser modules.
請求項4に記載の本発明は、前記除湿手段が、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とするファイバレーザ加工機である。 The present invention described in claim 4 is a fiber laser processing machine, wherein the dehumidifying means generates the dry air by dehumidifying high-pressure air discharged from a pump with a dehumidifying filter.
請求項1に記載の発明によれば、密閉されたファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿するようにしたので、ファイバレーザ発振器をメンテナンスなどで開放した場合でもファイバレーザモジュールは密閉されて除湿されたままの状態に維持することができ、これによって結露を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, since dry air is supplied to each of the sealed fiber laser modules to dehumidify them, the fiber laser modules are sealed even when the fiber laser oscillator is opened for maintenance or the like. Thus, the dehumidified state can be maintained, thereby preventing condensation.
また、請求項2及び請求項4に記載の発明によれば、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによってドライエアーを生成するので、除湿装置を小型化することができ、装置全体をコンパクトにすることができる。
In addition, according to the invention described in
さらに、請求項3に記載の発明によれば、密閉されたファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿するようにしたので、ファイバレーザモジュールを常に密閉して除湿された状態に維持することができ、これによって結露を防止することができる。また、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵したので、設置スペースを小さくすることができる。
Further, according to the invention described in
以下、本発明を適用した第1及び第2実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, first and second embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は本実施形態に係るファイバレーザ発振器の構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fiber laser oscillator according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ発振器1は、密閉された複数のファイバレーザモジュール2と、複数のファイバレーザモジュール2で生成されたレーザ光を1つに結合して出力するレーザ光源3と、複数のファイバレーザモジュール2のそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿装置4と、レーザ光源3で生成されたレーザ光を伝送するフィーディングファイバー5と、レーザ光を送出するビームシャッター6とを備えている。
As shown in FIG. 1, a fiber laser oscillator 1 according to this embodiment combines a plurality of hermetically sealed
ここで、ファイバレーザモジュール2は、半導体レーザによる励起光源、駆動回路、ヒートシンク、共振器等で構成されて1つのケースに収納されている。1つのファイバレーザモジュール2の出力は数百W程度で、各ファイバレーザモジュール2から出力されたレーザ光をコンバイナーで1つに結合してレーザ光源3から出力される。
Here, the
次に、上述したファイバレーザ発振器1を備えたファイバレーザ加工機の構成を説明する。図1に示すようにファイバレーザ加工機10は、ファイバレーザ発振器1から出力されたレーザ光を伝送するプロセスファイバ11と、プロセスファイバ11から拡がったレーザ光をコリメータレンズ12で平行光にするコリメータユニット13と、コリメータレンズ12で平行光になったレーザ光を反射するベンドミラー14と、集光レンズ15で高エネルギー密度のレーザ光に集光する切断ヘッド16と、加工するための材料17が設置される加工テーブル18とを備えている。
Next, the configuration of the fiber laser processing machine provided with the above-described fiber laser oscillator 1 will be described. As shown in FIG. 1, a fiber
次に、図2を参照して本実施形態に係るファイバレーザ発振器1に設置された除湿装置4の構成を説明する。 Next, the configuration of the dehumidifying device 4 installed in the fiber laser oscillator 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2に示すように、除湿装置4は、外気を除湿して得たドライエアーを各ファイバレーザモジュール2に供給するための装置であり、外部から吸入する空気の粉塵等を取り除くプレフィルタ21と、吸入した外気を加圧して吐出するポンプ22と、ポンプ22から吐出された高圧エアーの圧力を制御する圧力スイッチ23と、ポンプ22から吐出された高圧エアーから水分を取り除く除湿フィルタ24と、除湿フィルタ24を通過したドライエアーの圧力を調整する調整弁25とを備えている。
As shown in FIG. 2, the dehumidifying device 4 is a device for supplying dry air obtained by dehumidifying outside air to each
ここで、ポンプ22は、吸入した外気を0.3MPa程度に加圧して吐出するためのものであり、例えばダイヤフラム式やピストン式のポンプを使用することができる。また、複数あるファイバレーザモジュール2のそれぞれに高圧エアーを供給できればよいので、小型のポンプで十分である。さらに、従来からレーザ加工機等に設置されていたパージエアーを供給するための装置を使用してもよい。
Here, the
除湿フィルタ24は、ポンプ22から吐出された高圧エアーから水分を取り除くことのできるフィルタであればよく、例えば中空糸膜フィルタを使用することができる。中空糸膜フィルタは分子径の小さなH2Oを中空糸外に透過し、分子径の大きなO2やN2を中空糸内に閉じ込めるフィルタである。チューブ状になった中空糸の一方から加圧した湿潤空気を流入させると、他方からドライエアーを吐出する。このときドライエアーの一部は中空糸外面に付いた水分を飛ばすために中空糸外面を通過して排気される。ただし、中空糸膜フィルタでなくても水分を除去できるものであればよく、例えばこの他にペルチェ素子等の冷却を利用した電子式ドライヤで除湿してもよい。
The
次に、本実施形態に係るファイバレーザ発振器1における除湿装置4の動作を説明する。除湿装置4では、ポンプ22が駆動されると、プレフィルタ21で粉塵等の除去された外気が吸入され、ポンプ22で加圧されて高圧エアーが吐出される。ポンプ22から吐出された高圧エアーは圧力スイッチ23で圧力が制御されて除湿フィルタ24へ流入し、水分が取り除かれて乾燥したドライエアーが生成される。
Next, the operation of the dehumidifying device 4 in the fiber laser oscillator 1 according to this embodiment will be described. In the dehumidifier 4, when the
その後、除湿フィルタ24で除湿されたドライエアーは、調整弁25で圧力が調整されてから複数あるファイバレーザモジュール2のそれぞれに供給される。このとき各ファイバレーザモジュール2に供給されるドライエアーの量は、毎分1リットル程度である。
Thereafter, the dry air dehumidified by the
次に、上述した除湿装置4による除湿の効果について図3を参照して説明する。図3(a)は、除湿装置4を駆動した場合における温度及び湿度の変化を示す図であり、図3(b)は露点の変化を示す図である。 Next, the effect of dehumidification by the dehumidifier 4 described above will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a diagram showing changes in temperature and humidity when the dehumidifying device 4 is driven, and FIG. 3B is a diagram showing changes in the dew point.
図3(a)に示すように、除湿装置4を駆動すると、ファイバレーザモジュール2の内部の湿度は外部の湿度に対して10%以上低下する。また、ファイバレーザモジュール2の内部の温度も除湿装置4の駆動後に徐々に低下していくことが分かる。
As shown in FIG. 3A, when the dehumidifying device 4 is driven, the internal humidity of the
そして、図3(b)を参照すると、ファイバレーザモジュール2の内部の露点は、外部の露点から3〜4度低下することが分かる。
3B, it can be seen that the dew point inside the
したがって、上述したデータが示しているように、本実施形態に係る除湿装置4によってファイバレーザモジュール2の内部は効果的に除湿されており、これによってファイバレーザモジュール2の内部での結露を防止することができる。
Therefore, as shown in the data described above, the inside of the
また、本実施形態に係るファイバレーザ発振器1では、筐体全体を除湿するのではなく、ファイバレーザモジュール2の内部のみを除湿するので、小型のポンプで除湿することが可能であり、装置全体をコンパクトにすることができる。
In the fiber laser oscillator 1 according to the present embodiment, the entire housing is not dehumidified, but only the inside of the
さらに、本実施形態に係るファイバレーザ発振器1では、ファイバレーザモジュール2を密閉して除湿するので、メンテナンス等で筐体を開放してもファイバレーザモジュール2の内部に結露が発生することを防止できる。
Furthermore, in the fiber laser oscillator 1 according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るファイバレーザ発振器1では、ファイバレーザモジュール2の内部のみを密閉して筐体は密閉されていないので、排気口から簡単に廃熱することができる。
Further, in the fiber laser oscillator 1 according to the present embodiment, only the inside of the
[第2実施形態]
次に、本発明を適用した第2実施形態について図面を参照して説明する。尚、上述した第1実施形態と同様の部分については同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected about the part similar to 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
図4は本実施形態に係るファイバレーザ加工機の構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fiber laser processing machine according to the present embodiment.
図4に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ加工機41は、密閉された複数のファイバレーザモジュール42と、複数のファイバレーザモジュール42で生成されたレーザ光を1つに結合して出力するレーザ光源43と、複数のファイバレーザモジュール42のそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿装置44と、レーザ光源43で生成されたレーザ光を伝送するフィーディングファイバー45と、レーザ光を送出するビームシャッター46と、ビームシャッター46から出力されたレーザ光を伝送するプロセスファイバ11と、プロセスファイバ11から拡がったレーザ光をコリメータレンズ12で平行光にするコリメータユニット13と、コリメータレンズ12で平行光になったレーザ光を反射するベンドミラー14と、集光レンズ15で高エネルギー密度のレーザ光に集光する切断ヘッド16と、加工するための材料17が設置される加工テーブル18とを備えている。
As shown in FIG. 4, the fiber laser processing machine 41 according to the present embodiment combines a plurality of sealed
ここで、本実施形態に係るファイバレーザ加工機41は、ファイバレーザ発振器の構成を加工テーブル18に内蔵したものであり、図示していないがファイバレーザ発振器を構成する制御装置や電源装置なども加工テーブル18に内蔵されている。 Here, the fiber laser processing machine 41 according to the present embodiment has a configuration of the fiber laser oscillator built in the processing table 18, and although not shown, a control device and a power supply device that configure the fiber laser oscillator are also processed. Built in the table 18.
また、除湿装置44の構成及び動作は、上述した第1実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。
Moreover, since the structure and operation | movement of the
上述したように、本実施形態に係るファイバレーザ加工機41では、ファイバレーザ発振器を加工テーブル18に内蔵したので、設置スペースを小さくすることができる。 As described above, in the fiber laser processing machine 41 according to the present embodiment, since the fiber laser oscillator is built in the processing table 18, the installation space can be reduced.
従来では、ファイバレーザ発振器を筐体全体で除湿していたために小型化することが難しく、ファイバレーザ発振器を加工テーブル18に内蔵することは困難であった。しかし、本実施形態に係るファイバレーザ加工機41では、ファイバレーザモジュール42を密閉して除湿したので、ファイバレーザ発振器を構成していた各部を分散して配置することができ、これによってファイバレーザ発振器を加工テーブル18に内蔵することができた。
Conventionally, since the fiber laser oscillator has been dehumidified over the entire casing, it is difficult to reduce the size, and it is difficult to incorporate the fiber laser oscillator in the processing table 18. However, in the fiber laser processing machine 41 according to the present embodiment, the
1 ファイバレーザ発振器
2、42 ファイバレーザモジュール
3、43 レーザ光源
4、44 除湿装置
5、45 フィーディングファイバー
6、46 ビームシャッター
10、41 ファイバレーザ加工機
11 プロセスファイバ
12 コリメータレンズ
13 コリメータユニット
14 ベンドミラー
15 集光レンズ
16 切断ヘッド
17 材料
18 加工テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成されたレーザ光源と、
前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段と
を備えていることを特徴とするファイバレーザ発振器。 In the fiber laser oscillator,
A laser light source composed of a plurality of sealed fiber laser modules, and
A fiber laser oscillator comprising: a dehumidifying unit that supplies dry air to each of the fiber laser modules to dehumidify the fiber laser module.
それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成され、前記加工テーブルに内蔵されたレーザ光源と、
前記加工テーブルに内蔵され、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段と
を備えていることを特徴とするファイバレーザ加工機。 In a fiber laser processing machine with a built-in fiber laser oscillator,
A plurality of sealed fiber laser modules, and a laser light source built in the processing table;
A fiber laser processing machine, comprising a dehumidifying means built in the processing table and dehumidifying by supplying dry air to each of the fiber laser modules.
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